JP6594100B2 - チャック - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提節（pre-characterising clause）による回転対称のワークピースを支持するためのチャックに関する。

この種のチャックは、例えば特許文献１に、広範囲の異なった設計で開示されている。これらのチャックは、工作機械の長手方向軸に関連して、空間で中央に回転対称のワークピースを保持するために、主に使用され、その結果、それは、可能な限り小さい機械加工公差誤差を維持し、最大限の精度で機械加工される。少なくとも３つのクランプジョー（clamping jaw）は、ワークピースを支持するために備えられ、チャックのチャック本体の１つの端面に、移動可能に、取付られる。これらのクランプジョーは、一般的に、例えば、空気圧で又は油圧で操作されるアクチュエーションピストンによって、それらが、同時にクランプされるワークピースの表面に衝突し、アクチュエーションピストンの有利な力の結果として、それをクランプする、という効果を有して、同調して移動される。

クランプジョーは、要求レベルの精度でクランプされるためにワークピースのこのセンタリングを保証することをたいていできず、３つの追加のセンタリングジョーが、備えられることは、必要であり、これにより、空間におけるワークピースの位置がチャック本体の長手軸方向で可能な限り同軸上に整列される。ワークピースのこの中心位置が達成されるとすぐに、クランプジョーは前進され、センタリングジョーはワークピースの表面から除去される。

機械加工プロセスの間、チャックは回転し、アクチュエーションピストンは、クランプジョー上に、要するにワークピース上に、一定のクランプ力を発揮する。機械加工プロセスの間、クランプジョーの位置を変更することは不可能である。機械加工プロセスは、たいてい、クランプされたワークピースの中心位置が失われる（分からなくなる）ほどまで、ワークピースの固有の重さを減じる。結果として、センタリングジョーは、後に、正確なアライメン（alignment）を繰り返さなければならない。そのようなセンタリング方法は、機械加工プロセスを延ばし、故に、この種のワークピースを生産するための操業コストを大幅に増大させる。

欧州特許出願公開第２６７６７５６号明細書

したがって、第１に、チャックが、もっぱら１つのクランプジョーインサートを使用するセンタリング方法とクランプ方法が、実行され、第２に、クランプされたワークピースのセンタリングが、切替え対策なしに、機械加工プロセスの間可能である、といった方法で、前述のタイプのチャックをさらに発達させることは、本発明の目的である。

本発明にしたがって、これらの目的は、請求項１の特徴部分の特徴によって果たされる。

本発明の他の有利な更なる実施形態は、従属請求項から得られる。

駆動手段が電動モータとして構成され、各クランプジョーは、それに割り当てられた電動モータを有し、各電動モータは、チャック本体の内側に配置され、チャックが静止しているとき、電動モータがプラグソケット接続と電気ケーブルによって電源に電気的に接続され、一方で、チャックが操作中であるとき、それぞれは、誘導装置を介して電源に接続される、という状況に起因して、既存のクランプジョーは、ワークピースをロックすることと支持することの両方のために使用され、空間におけるそれらをセンタリングするためだけでなく機械加工され、故に、特定のクランプジョーの個々の制御が、それらを許可し、交互に相互に反対方向に移動され、及び／又は、それらの位置に保持され、その結果として、クランプジョーの対応する移動は、特定のセンタリング位置から測定された偏差（deviation）に基づいて生じる。

ワークピースがクランプされる間、すなわち、機械加工プロセスにおける間、クランプジョーを動かすために、チャック本体の内側に備えられた３つのチャージステーションが、誘導装置の結合ステーション（coupling station）と水平であるように、チャック本体を整列することは、単に必要であり、その結果、一般的なインダクタンスは、特定の電動モータへの十分なエネルギー伝達を確実にする。このエネルギー伝達は、特定のクランプジョーがチャック本体の長手方向軸の方向と、反対方向とのどちらでも動かされるという効果を有して、２つの異なった回転方向で、制御装置が電動モータを動かすことを可能にする。これは、クランプジョーの位置が、個々に調整されることを意味し、故に、クランプされ保持されるワークピースの正確なセンタリングを達成する。

例えば、ワークピースを変更するため、チャックが静止している間、電動モータの電気ケーブルは、プラグソケット接続によって標準の電源に接続され、チャックが停止しているときに、ワークピースをセンタリングし、前進するために、十分なエネルギーが利用可能であるという効果を有する。誘導装置を介して伝達される電気的エネルギーのより少ない量は、しかしながら、クランプジョーがわずかに調整されるように電動モータを駆動するために十分である。

図面は、本発明にしたがって構成されたチャックの例示的な実施形態を示し、その詳細は、以下に説明される。

チャック本体を有し、３つのガイドウェイがその端面に組み込まれ、３つのクランプジョーを有し、可動配置でガイドウェイのそれぞれに個々に挿入され、特定のクランプジョーに割り当てられた３つの電動モータを有し、それによって、クランプジョーの位置が調整され、電動モータを制御するための制御ユニットを有する、チャックを平面図で示す。 開状態で、クランプジョーの１つの領域に拡大部分で、図１にしたがってチャックを示す。 クランプジョーの前進移動の間、図２ａにしたがってチャックの部分を示す。 クランプされた状態において、図２ｂにしたがって、チャックの部分を示す。

図１，２ａ，２ｂ，２ｃは、図示されていない工作機械上の空間において回転対称のワークピース２を保持する機能を有するチャック１を開示する。チャック１は、回転対称のチャック本体３と、符号４を与えられた長手方向軸とから構成される。ワークピース２を機械加工するために、ワークピースは、チャック本体３の長手方向軸４と一直線上に正確に整列され、又は、位置決めされることが必要である。ワークピース２の長手方向軸が、チャック本体３の長手方向軸４と同一平面に延在しない場合、機械加工プロセス中の製造誤差となる。したがって、本発明に係るチャック１は、チャック本体３の長手方向軸４との、ワークピース２のフラッシュアライメント（flush alignment）が、できるだけ短時間で、且つ複雑な設計でなく、調整可能であるだけでなく、チャック１によって、ワークピースがクランプされた場合、クランプされた状態を解除する必要なしに、ワークピースの位置を移動し、又は、そのアライメントに再調整されることを可能とする。

放射状に、又は、長手方向軸４の方向に延びる３つのガイドウェイ５は、チャック本体３の１つの面にもたらされる。クランプジョー６は、ガイドウェイ５のそれぞれに、移動可能に取り付けられる。ヘリカルギア（Helical gearing）９は、チャック本体３の方向に面する特定のクランプジョー６の下側にもたらされ、その場合に、このギアは、ウェッジバー（wedge bar）８と確実なアクティブ接続（positive active connection）にある。ウェッジバー８は、チャック本体３にもたらされた支持開口７に、移動可能に取り付けられる。ウェッジバー８が、ウェッジフック（wedge hook）又は異なった構成の他の力伝達要素によって取り替えられることも考えられる。

ウェッジバー８は、特定のクランプジョー６のヘリカルギア９と、駆動接続（driving connection）又は確実なロックのアクティブ接続（positive-locking active connection）にあるヘリカルギア１０を有し、ウェッジバー８が作動され又は移動されると、ウェッジバーとクランプジョー６の間で相対移動が生じ、それによって、クランプジョー６は、チャック本体３の長手方向軸４の方向に又は反対方向に移動され得るという効果を有する。

特定のウェッジバー８を操作するため、ねじ付きスピンドル１１は、チャック本体３に備えられ、そのそれぞれは、これらのウェッジバー８の１つに割り当てられ、特定のウェッジバー８だけでなく、チャック本体３の内側に取付けられた電動モータ１２にも接続される。この場合、３つのクランプジョー６のそれぞれは、電動モータ１２の１つに割り当てられ、クランプジョー６のそれぞれが、それぞれの電動モータ１２によって、個々に移動され又は駆動されるという効果を有する。ねじ付きスピンドル１１とウェッジバー８は、電動モータ１２からクランプジョー６へトルクの力を伝達するために使用される。

電動モータ１２のそれぞれは、電気ケーブル１４を介してチャック本体３の外側に配置された制御ユニット２４に接続される。電動モータ１２は、クランプジョー６のために駆動手段として使用され、十分な電圧又はエネルギーをそれらクランプジョーに供給するために、ケーブルのそれぞれが、それに割り当てられたプラグソケット接続（１６）を有し、そのプラグソケット接続は、工作機械が停止しているとき、プラグと電気ケーブルによって電源（１５）に接続される。したがって、電源は、クランプジョー６のためのクランプ状態を確立するために、又はクランプジョー６の解除手順を実行するために、必要なエネルギーを電動モータ１２に提供する。特に、ワークピース２がチャック１から外れて変更される場合、チャックは静止しており、チャック本体３が回転せず、その結果、電源と３つの電動モータ１２の間にプラグソケット接続が確立される。

機械加工プロセスの間、チャック１のチャック本体３は回転するので、チャック本体３と電源の間のプラグソケット接続は切断されなければならない。しかしながら、チャック本体３は回転している間、クランプされたワークピース２上にクランプジョー６によって加えられたクランプ力が、適用され続け、又は、失われることを保証することは必要である。この目的のため、それぞれのクランプジョー６は、まず第１に、それに割り当てられた圧縮コイルばね３２として構成された力蓄積装置（force accumulator device）３１を有する。したがって、力蓄積装置３１は、ねじ付きスピンドル１１とウェッジバー８を介して伝達されるクランプ力をクランプジョー６に働かせる。電動モータ１２からのトルクは、特定の圧縮コイルばね３２のクランプ力より大きい。この結果として、電動モータ１２は、圧縮コイルばね３２をそのスプリング力に抗して作動させ、ねじ付きスピンドル１１、ウェッジバー８、そしてしたがって、特定のクランプジョー６をもチャック本体３の長手方向軸４の方向に又は反対方向に動かす。

電動モータ１２と電源の間でプラグソケット接続を確立する必要なしに、クランプされた状態の間に、クランプジョー６の位置を変更することを可能とするため、工作機械に割り当てられ、すなわち、チャック本体３の外側のチャージ部２３と、チャック本体３の内側に配置された結合部２２とからなる３つの誘導装置２１が備えられる。結合部２２とチャージ部２３は、複数のワインディング（winding）を有し、それは、工作機械が静止しているときに、結合部２２とチャージ部２３が相互に一直線上にあることを意味し、エネルギー伝達の特定のレベルが生じることは可能であり、それによって、特定の電動モータ１２が、クランプジョー６の位置を変更するための十分なエネルギーで操作される。

図２ａは、この場合に、力蓄積装置３１の圧縮コイルばね３２がねじ付きスピンドル１１の位置に対して据えられる位置を示す。ねじ付きスピンドル１１は、図２ａにしたがって、電動モータ１２によって、その初期状態から回転して設定され、それは、直線方向に特定のウェッジバー８を動かし、その結果、ウェッジバー８と特定のクランプジョー６の間のヘリカルギアプロファイル（helical gearing profile）に起因して、クランプジョー６が、チャック本体３の長手方向軸４からの距離に関してその位置を変更する。

図２ｂは中間位置を示し、図２ｃは特定のクランプジョー６のクランプ位置を示す。制御ユニット２４によって、誘導装置２１、すなわち、結合部２２とチャージ部２３は、個々に操作可能で、制御ユニット２４にも接続される特定の電動モータ１２がチャック本体３の長手方向軸４の方向に、又は、それと反対方向に、交互に又は同時に移動されるという効果を有する。結果として、特定の電動モータ１２を操作することによるクランプジョー６の個々の位置変更が、チャック本体３の長手方向軸４に関連して、ワークピース２のセンタリングを可能にするだけでなく、保持されるワークピース２を支持するために十分なクランプ力が恒久的に利用可能であることを保証する。なぜならば、ねじ付きスピンドル１１、したがってウェッジバー８とクランプジョー６の位置は、力蓄積装置３１によって、特定されるからである。ねじ付きスピンドル１１の位置の変更は、特定の電動モータ１２を使用することをもっぱら可能である。

通路開口１３がチャック１に組み込まれても良く、この通路開口を通じて、例えば長い管が、ワークピース２として挿入されても良い。これは、つまり、そのようなチャック１が、たいてい、オイルやガスのパイプラインのための管に外ねじ（outer thread）を機械加工するためにも使用されるからである。しかしながら、本発明にしたがうチャック１の構成は、その適用、設計構成又は寸法に関わらず、あらゆる種類のチャック１に関する。

図１〜図２ｃは、チャック１の代替可能な実施形態を示す。第１に、図示された３つの電動モータ１２のそれぞれは、プラグソケット接続によって、電源に電気的に接続され、チャック本体３が静止しているときに、電動モータ１２のための必要な電気的パワーが、電源から引き出されるという効果を有する。これらの手段によって、チャック本体３のガイドウェイ５における特定のクランプジョー６は、クランプ状態を達成するために、開閉される。

第２に、電動モータ１２に電力を供給するための他の代替手段は、誘導装置２１の形態をとり、そのチャージ部２３は、工作機械に割り当てられ、結合部２２は、チャック本体３に割り当てられる。結果として、電動モータ１２は、チャック３が静止しているときと、それが回転しているときの両方で、又は、クランプジョー６がクランプされるときに、電力を供給される。なぜならば、エアギャップがチャージ部２３と結合部２２の間に与えられ、チャック本体３と誘導装置２１の間に摩擦がないからである。

Claims (7)

1. 工作機械を使用して機械加工される回転対称のワークピース（２）を支持するためのチャック（１）であって、
   チャック本体（３）と、少なくとも３つのクランプジョー（６）と、駆動手段としての電動モータ（１２）と、制御ユニット（２４）とを備え、
   前記チャック本体（３）の端面には、該チャック本体（３）の長手方向軸（４）の方向に延びる少なくとも３つのガイドウェイ（５）がもたらされ、
   前記少なくとも３つのクランプジョー（６）が、移動可能なように、前記ガイドウェイ（５）のそれぞれに個々に挿入され、
   前記電動モータ（１２）は、前記クランプジョー（６）と直接に、又は中間要素（８，１１）を介して駆動接続されていて、
   前記少なくとも３つのクランプジョー（６）のそれぞれは、割り当てられた電動モータ（１２）を有し、
   それぞれの電動モータ（１２）は、前記チャック本体（３）の内側に配置され、
   前記電動モータ（１２）は、前記チャック（１）が静止しているときに、プラグソケット接続と電気ケーブルによって電源に電気的に接続され、及び、前記チャック（１）が回転又は停止しているときに、それぞれの電動モータ（１２）が誘導装置（２１）を介して前記電源に接続され、
   前記誘導装置（２１）は、前記チャック本体（３）が回転する際に回転するように前記チャック本体（３）に取り付けられた結合部（２２）と、前記チャック本体（３）に対し固定されたチャージ部（２３）とから構成され、
   前記結合部（２２）を前記チャージ部（２３）から隔てる中断のないエアギャップがあって、前記チャック本体（３）が回転する際に前記中断のないエアギャップを越えて前記チャージ部（２３）から前記結合部（２２）へ電力を伝えることができ、
   前記制御ユニット（２４）は、１つ以上の特定のクランプジョー（６）を個々に移動するために、前記電動モータ（１２）の１つ以上を個々に作動するように構成され、それによってチャックが回転する際にチャックにクランプされたワークピース（２）を維持する、
   チャック。
2. 前記結合部と前記電動モータの間に電気ケーブルが備えられることを特徴とする請求項１に記載のチャック。
3. 前記クランプジョー（６）のそれぞれが、前記チャック本体（３）に面するヘリカルギア（９）を有し、
   ウェッジバー（８）が、それぞれのクランプジョー（６）のために前記チャック本体（３）に移動可能なように取り付けられ、
   前記ウェッジバー（８）が、前記クランプジョー（６）の前記ヘリカルギア（９）に対応するヘリカルギア（１０）を有し、
   前記クランプジョー（６）と前記ウェッジバー（８）が、確実に動作するよう合わさって接続され、
   前記ウェッジバー（８）は、特定の電動モータ（１２）と駆動的に相互作用するねじ付きスピンドル（１１）と駆動アクティブ接続であることを特徴とする請求項１又は２に記載のチャック。
4. 前記クランプジョー（６）のクランプ位置が、力蓄積装置（３１）によって達成され、
   前記力蓄積装置（３１）によって、前記クランプジョー（６）のそれぞれは、前記電動モータ（１２）によって特定されるその位置で、ロックされることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のチャック。
5. 前記電動モータ（１２）の力は、前記力蓄積装置（３１）の係止力より大きいことを特徴とする請求項４に記載のチャック。
6. 前記力蓄積装置（３１）は、圧縮コイルばね（３２）として構成され、
   その蓄えられた力は、前記電動モータ（１２）によってもたらされる力と反対方向に向けられること特徴とする請求項４又は５に記載のチャック。
7. 機械加工される前記ワークピース（２）を収容するために前記チャック本体（３）に通路開口（１３）が作られ、
   前記通路開口（１３）の長手方向軸は、前記チャック本体（３）の長手方向軸と一直線上にあることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のチャック。

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