JPH02284808A - 連結機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

ｒ産業上の利用分野】 本発明は連結機構に関し、例えば、工作機械や座標測定
Ｉ！械等の座標位置決定機械のヘッドにおいて、ツール
を支持するためのシャンクにこのツールを連結するのに
用いられる連結機構に関する。

【背景技術】

プローブや切削工具（例えばボーリングバー）のような
ツールを、工作機械においてこのツールを保持するため
のシャンクに脱着可能に連結することは知られている。 これによれば、例えばボーリングバーが誤って取付けら
れたり、あるいは摩滅したり破損した場合にシャンクは
そのままでボーリングバーのみを交換することができ、
コスト上有効である。しかしながら、脱着可能な連結機
構は、連結をしている間にこの連結機構に作用する横方
向の力によってツールの軸とシャンクの軸とがわずかに
ずれることがあるという問題点を有している。このずれ
は好ましいものではなく、工作機械に連結される装置が
接触プローブ等のプローブの場合には、特に好ましいも
のではない。 工作機械のスピンドルにツールホルダを固定することは
、例えば欧州特許０１２５５２９　（ＥＰＯ１２Ｓ５２
９）によって公知である。ここでは、その一端にコーン
形状のくぼみを有したクランプビンを、ツールホルダの
シャフトにこれを横断するように設けた孔にはめ込むこ
とによってツールホルダを固定するものであり、この際
、上記シャフト（およびクランプビン）はスピンドルの
内腔に挿入され、半径方向に延在する締付けねじが上記
くぼみと係合し、これによりツールホルダとスピンドル
とは互いに付勢し合う。 スピンドル装置にその軸方向をなすねじによってツール
ホルダを取付けることも、米国特許４７７６７３４によ
って公知である。ここで、スピンドル装置とツールホル
ダとの軸心合わせはこれらに対して半径方向をなすねじ
によって行われるものであり、このねじはスピンドル装
置上に回転可能に設けられたリング内に設けられ、ツー
ルホルダを押圧する。 【発明の目的］ 本発明の目的は、ツールとシャンクとを相互に締付ける
ための連結機構において、前記ツールおよび前記シャン
クの一方に設けられ、前記シャンクの軸に対して半径方
向の力を前記ツールおよび前記シャンクの他方に作用さ
せるための作用手段と、前記ツールおよび前記シャンク
の前記他方に設けられ、前記半径方向の力によって作動
し前記ツールと前記シャンクとを相互に締付けるための
前記軸に平行な締付は力を生成するための作動手段と、
を有した締付は手段と、該締付は手段とは異なり前記ツ
ール右よび前記シャンクの一方に設けられ、当該ツール
およびシャンクを前記軸を横断する方向において相互に
整列させるための調節手段と、を具えたことを特徴とす
る連結機構を提供することにある。 本発明の第２の目的は、ツールの第１および第２部分を
連結するための連結機構において、前記第１部分に設け
られた突部および該突部を受は入れるため前記第２部分
に設けられたくぼみと、前記第２部分の本体に設けられ
前記突部へ力を作用させるための締付は手段と、前記突
部に設けられ、前記第１および第２部分を相互に付勢す
るための力を生じさせ、これにより当該第１および第２
部分を締付ける合力な生ぜしめる手段と、前記締付は手
段と異なり前記第２部分の本体に設けられ、前記合力に
対してほぼ垂直な方向で前記突部に調節力を作用させる
ための調節手段とを具えたことを特徴とする連結機構を
提供することにある。 【課題を解決するための手段〕 そのために本発明では、ツールとシャンクとを相互に締
付けるための連結機構において、前記ツールおよび前記
シャンクの一方に設けられ、前記シャンクの軸に対して
半径方向の力を前記ツールおよび前記シャンクの他方に
作用させるための作用手段と、前記ツールおよび前記シ
ャンクの前記他方に設けられ、前記半径方向の力によっ
て作動し前記ツールと前記シャンクとを相互に締付ける
ための前記軸に平行な締付は力を生成するための作動手
段と、を有した締付は手段と、該締付は手段とは異なり
前記ツールおよび前記シャンクの一方に設けられ、当該
ツールおよびシャンクを前記軸を横断する方向において
相互に整列させるための調節手段と、を具えたことを特
徴とする。 〔実施例〕 以下１図面な９照して本発明の詳細な説明する。 第１図および第２図において、接触プローブ１０はスタ
イラス６を具え、このスタイラス６にはその端部に球形
をなしワークピースと接触するための測定チップ８が形
成される。プローブ１０は、工作機械のヘッド（不図示
）においてこれを保持するためのシャンク１２に脱着可
能に連結される。プローブｌＯは円筒形のハウジング１
４を有し、ハウジング１４には、プローブのシャンク１
２に隣接する一方の端部において半径方向に延在する環
状のリップ１６が形成される。このリップ１６は、開口
２ｏを形成し、軸方向に延在したフランジ１８を有する
。シャンク１２のプローブｌＯと隣接する端部には半径
方向に延在する環状の壁２２が設けられ、この壁２２は
開口２３を形成し、（プローブとシャンクとが連結され
る際には）フランジ１８はこの開口内に遊びをもって収
まる。 プローブ１０とシャンク１２はクランプ機構を介して連
結され、このクランプ機構は、ヘッド２６およびシャフ
ト２８を有するクランプビン２４を具える。 ビン２４はそのヘッド２６を介してプローブ１０と移動
可能に係合する。このとき、ヘッド２６はプローブハウ
ジング１４の内部に位置し、リップ１６を押圧する。ま
た、ボルト状のシャフト２８は、開口２ｏを通りシャン
ク１２内の円筒状の孔３ｏの中に突出し１円筒状の孔３
０は、シャンク１２の軸Ａと同軸をなす。 ボルト状のシャフト２８には、その直径をなす部位に孔
３２が設けられ、この孔３２内にはほぼ円筒形状をなす
クランプエレメント３４が軸Ａに対して半径方向に移動
可能なように支持される。ここで、クランプエレメント
３４には円周状の溝３６が形成され、かつ、孔３２の内
面に埋設されたポールベアリング３８は、孔３２の内面
を溝３６とによって形成される環状の空間内に位置する
。これにより、クランプエレメント３４を孔３２内に留
めることができる。 クランプエレメント３４には、その一方の端部に、外側
へ突き出たコーン形状のクランプ面４０が形成され、他
方の端部に内側へ入り込んだコーン形状のクランプ面４
２が形成される。クランプ面４０は。 固定のクランプポルト４６の端部において内側へ入り込
むように形成されたコーン形状の面４４と係合し、この
固定ボルト４６は、シャンク１２の本体内でその直径を
なす部位に延在するねじの切られた孔４８内に位置する
。可動クランプボルト５０もまたねじの切られた孔４８
に位置し、外側に突き出たコーン形状の面５２が形成さ
れる。この面５２はエレメント３４の内側に入り込んだ
面４２と係合する。二二で、エレメント３４の軸Ｂとプ
ローブ１０の上述した１！１６との距離は、可動クラン
プボルト５０の軸Ｃと！！１６との距離よりも小さい。 プローブｌＯとシャンク１２とを互いに固定する場合、
可動クランプボルト５０を孔４８内をシャンク１２の軸
Ａに向かって直径方向にねじ込むことにより、その外側
に突き出た面５２をクランプエレメントの内側へ入り込
んだコーン形状の面４２に接触させる。このとき、最初
、エレメント３４は固定のクランプボルト４６に向かっ
て直径方向に進むが、この進行がクランプポルト４６に
よって阻止されたところで、面５２の面４２への作用に
より、ビン２４のシャフト２８に、シャンク１２の方へ
向かって作用する軸方向の力を生じさせる。これにより
、ヘッド２６は、リップ１６の内側面に向かつて付勢さ
れ、プローブとシャンクとが相互に締付けられる。 シャンクには４つの調整ボルト５４が設けられ、これら
ボルト５４は環状！！２２に設けられたねじの切られた
孔５６に半径方向にねじ込まれる。ボルト５４はフラン
ジ１８の外側を押圧し、これらボルト５４を調整するこ
とにより、プローブハウジング１４をシャンク１２に対
して軸Ａとほぼ直交する面内で移動させることができる
。（このとき、フランジ１８は調整ボルトを受けるため
のプローブに固定されたシャフトをなす）、プローブｌ
Ｏとシャンク１２とを互いに固定する際、好適な手順に
よれば、まず、可動クランプボルト５０を締付けること
によりクランプビン２４がプローブｌＯとシャンク１２
とを所定の力で保持するようにする。この力だけではプ
ローブ１０およびシャンク１２それぞれの相互の横方向
の動きを防ぐことはできない、その後、プローブｌＯお
よびシャンク１２相互の相対的な位置を調整ボルト５４
によって調整し、測定チップ８の中心がシャンクの軸Ａ
上に位置するようにし、さらに。 調整可能なりランプねじ５０をさらに固く締め付け、プ
ローブｌＯとシャンク１２とを所望の力で保持する。 クランプ組立体の第２実施例について第３図を参照して
説明する。シャンク６０は、これと一体に形成されたシ
ャフト６２を一方の端部に有する。はぼ円筒形のプロー
ブボディ６８は、その一方の端部が環状のフランシフ０
をなし、軸方向の孔フ２が形成される。上記シャンクと
プローブボディとが係合する際、シャフト６２は孔フ２
中に突出する。 第１実施例と同様に、固定および可動クランプポルトフ
４およびフロは、それぞれねじの切られた孔７フおよび
フ８に位置する。クランプエレメント８０は、シャフト
６２の直径に対応する部位に設けられた孔によって半径
方向に移動するように支持され、その一方の端部には、
２つの傾斜平面８３を有し外側へ突き出たエツジ８２が
形成され、これら２つの傾斜平面８３は、これに対応し
固定クランプポルトフ４の一端に設けられ内側へ入り込
んだ平面８４と係合する。クランプエレメント８０の他
方の端部は傾斜平面８８をなす、可動クランプボルト７
６には、外側へ突き出たコーン形状の面９０が設けられ
、この面は、ボルト７６がシャフト６２の孔内へ駆動さ
れるとき、傾斜平面８８と係合する。前述のように、ク
ランプエレメント８０は、まずシャフト６２の軸に対し
て半径方向に移動し、固定クランブボルト７４との係合
によってその動きは停止する。この位置で、可動クラン
プボルトフロの傾斜平面８８への作用によってシャフト
６２をボア７２へ引き込み、これにより、シャンク６０
とプローブボディとを一体に締め付ける。 シャンク６０とプローブボディ６８との間に生じる振動
を弱めるためには、ばね機構９２が設けられる。この機
構９２は、シャフト６２の周囲に位置する支持リング９
４およびこの支持リング９４に取付けられた皿ワツシヤ
９６を具える０皿ワッシャ９６は、環状の！！（フラン
ジ）７０の内側の面で満９７を押圧する。 ４つの調整ボルト９８は、プローブ６８の半径方向に延
在するねじの切られた孔（不図示）にそれぞれねじ込ま
れる。ねじ（ボルト）９８はシャフト６２を押圧し、シ
ャンクのプローブに対する横方向の位置調整を行うこと
ができる。クランプの手順は第１実施例と同様である。 第４図を参照して本発明の第３実施例について説明する
。 第４図において、プローブ１００は、その後面に保持ビ
ン１０４が埋め込まれたシャフト１０２を有する。シャ
フト１０２およびビン１０４は、双方ともテーバシャン
ク１０ｇの保持用孔１０Ｇ内に配される。保持ビン１０
４には、円筒形のカラー１１０の形態のクランプエレメ
ントによってスリーブ管が施される。すなわち、カラー
１１Ｏはビン１０４に対して十分に遊びを有したスリー
ブ管をなし、これによりビン１０４とカラー１１０との
間でシャンク１０ｇの軸りに垂直な相対的な動きが可能
となる。保持ビン１０４のヘッド１１２は皿ワツシヤ１
１４を介してカラー１１０を押圧する。カラー１１０は
コーン形状の側面１１Ｇを有し、また、その最大直径の
エツジ部はポア１０６に緊密に適合する。シャフト１０
２゜ビン１０４．カラー１１０およびワッシャ１１４の
全体からなる組立体は、シャンク１０ｇに設けられたく
ぼみ（本例の場合、孔１０６）内に突出した部分をなす
。 クランプポルト１１ｇは、軸りに対して半径方向で保持
用孔ｌＯＧ内に突出している。クランプボルト１１ｇの
端面はコーン形状をなし、カラー１１０のコーン形状面
１１６を押圧する。カラー１１０は、ビン１０４のヘッ
ド１１２側が最大の直径となるため、クランプボルト１
１ｇの内側へ向かう半径方向の動きにより、カラー１１
０はプローブ１００本体から遠ざかり、（皿ワツシヤ１
１４を介して）ビン１０４のヘッド１１２をより強く押
圧する。このように、ボルト１１ｇの内側へ向かう半径
方向の動きによりカラーに作用する力は、テーバシャン
ク１０８とプローブとを相互に固定するための締付は力
となる。 プローブ１００とテーバシャンク１０ｇとの間の心合せ
の調整は４つのボルト１２０によって行なわれる。これ
らボルトのそれぞれはテーバシャンク１０ｇの本体中に
支持され、保持用孔１０６内へ突き出てシャフト１０２
を押圧する。 以上のことから、連結および調整操作は以下のようにし
て行われる。すなわち、まずクランプボルト１１ｇを固
く締めることによりプローブ１００がシャンク１０ｇを
十分な力で押圧するようにし、これにより、これら２つ
の部材相互の動きに対抗する摩擦力を生じさせる。その
後、４つのｍｙａポルト１２０を用いて、プローブ１０
０とシャンク１０８相互の半径方向の位置な′ｍ！！す
る。−度、この調整操作が行われると、クランプボルト
１１８を完全に締めつけ、プローブ１００をシャンク１
０ｇへよりしっかりと引きつける。これにより、直前に
なされたこれら２つの部材間の心合せが維持される。 第５図を参照して本発明の第４実施例を以下に説明する
。プローブ１４０は、その後端において環状リップ１４
２をなす、クランプビン１４４は、ヘッド１４Ｇおよび
シャフト１４ｇを有し、ヘッド１４６とリップ１４２と
が接触することによりプローブ１４０と移動可能に係合
する。シャンク１５０は環状のフランジ１５２を有し、
フランジ１５２は、ｆｆｉ状リフリップ１４２って形成
される孔１５４内に突出している。フランジ１５２は、
ビン１４４のシャフト１４ｇのスリーブをなし、シャフ
ト１４ｇはシャンク１５０の内腔１５Ｇ内に突出してい
る。シャフト１４ｇは、２つの互いに収束し合う錐台状
のコーン形状面１５８、および１対のクランプボルト１
６０を有する。この１対のクランプボルトは、シャフト
１４８の直径をなす部位に延在する孔１６２内に備えら
れ、それぞれがコーン形状面１６４を有して錐台状のコ
ーン形状面のうちプローブ１４０から遠い方を押圧する
。クランプボルト１６０の一方ないし双方の半径方向内
側に向けた動きによりシャフト１４ｇに軸方向の力が作
用し、ビン１４４のヘッド１４６は環状リップ１４２を
押圧し、また、プローブ１４０とシャンク１５０は互い
に付勢し合う、４つの調整ボルト１６Ｇは、環状リップ
１４２中で半径方向でかつ等間隔に延在し、また、シャ
ンク１５０のフランジ１５２を押圧する。フランジ１５
２は、この場合、上記調整ボルトによって押圧される固
定シャフトをなす０本例の構成を用いた調整の方法は上
記各実施例で説明したのと同様である。 前述したように、３つあるいはそれ以上の調整ねじな備
えることにより、ツールとシャンクとが軸方向で連結し
ているときこれら相互の半径方向の動きを規制すること
ができる。さらに、ツールが、これを把持することによ
りマガジンから取り出しスピンドルに挿入するツール交
換装置と共に用いられる場合、この交換の間のツールの
絶え間ない震動によってツールとシャンクとの間の心合
せに誤差を生じることもある。このような場合、３つな
いしはそれ以上の半径方向に延在する調整ボルトは、こ
のような好ましくない結果を減少させる一助となる。 どちらのシャフトも（すなわち、プローブおよびシャン
クが適切に具える固定シャフトと、クランプビンが具え
る可動シャフト）、必ずしも円筒形である必要はなく、
例えば、（用いられる調整ボルトおよびクランプボルト
の数に応じて）好しく正方形シャフト、あるいは三角形
シャフトを具えてもよい。 典型的に、本発明の各実施例で示された接触プローブは
、接触トリガプローブあるいはアナログ接触プローブで
ある。いずれの場合も、プローブのスタイラスはスタイ
ラスキャリア上に支持され、このスタイラスキャリアは
、ばねによってプローブハウジングに対する静止位置へ
付勢されている。従って、この静止位置からスタイラス
を変化させるのに必要な力は、スタイラスキャリアを上
記静止位置へ付勢するばねの力に直接対応したものとな
る。場合によっては、このばねの力を調節することが好
しい、しかしながら、実在する接触プローブにおいてこ
のばね力を調節できるのは、プローブがシャンクと係合
していないときのみである。そこで１本発明の第３の側
面において、プローブが本来あるべき位置（例えば、シ
ャンクに接続した位置）にある間に接触プローブのばね
力を調節するための手段が提供される。 本発明の第３の側面によれば、ハウジングと、上記ハウ
ジングに対して静止位置で支持されるスタイラスキャリ
アと、第１方向に延在し、かつ、その一端が上記スタイ
ラスキャリアを押圧し、他端が受は部を押圧するばねと
、上記第１方向に対してこれを横断する第２方向から動
作させることができ上証受は部の位置を上記第１方向に
おいて調節するための手段と、を有した接触プローブを
得ることができる。 好しくは、上記受は部は傾斜面を有したクランプシャト
ルを具える。これにより、横方向の調節力が傾斜面に作
用してクランプシャトルを上記調節力に垂直な方向に動
作させ、上記第１方向におけるクランプシャトルの位置
を調節することができる。すなわち、このような調節に
よって、ばね変形の程度が変化し、従がってばね力が変
化する。 上記調節力は、好しくけねじによって作用されるもので
あり、このねじはクランプシャトルの上記傾斜面を押圧
するための押圧端が傾斜面を成している。 以上のような接触プローブの一例を、第５図をさらに参
照して説明する。 スタイラスは、プローブハウジング１４１内でスタイラ
スキャリア１９０上に支持され、スタイラスキャリア１
９０はベース２００を有し、互いに等距離でかつ軸Ｅに
対して半径方向に延在する、２つの円筒状ローラ２０２
によって支持される。スタイラスキャリアが静止位置に
あるとき、ローラ２０２のそれぞれは、隣接する１対の
スチールボール２０４（第５図では、スタイラスキャリ
アを断面で示しているため１つのみが示される）によっ
て形成される割れ口内に着座する、この動的な構成は１
例えば米国特許４，１５３，９９８によって良く知られ
たものであり、従がってこれ以上詳細な説明は必要とし
ない。 スタイラスキャリアは、ばね機構２０６によってその動
的静止位置へ付勢されるものであり、ばね機構２０６は
、その一端でコーン形状部材２１０を介してベース２０
０を押圧するばね２０８を具える。ばね２０８の他端は
１円筒状のクランプシャトル２１２形態の受は部を押圧
し、クランプシャトルは、内腔２１４内で容易に動かな
い状態にある。クランプシャトル２１２の何も無い方の
端部はコーン形状面２１６をなす、半径方向に延在する
孔２１ｇは、ハウジングの外表面から内腔２１４に向か
って延在している。半径方向に延在する孔２１ｇはその
外側の部分にねじの切られた部分２２０を具え、この部
分に半径方向の調節ねじ２２２が配設される。調節ねじ
２２２は、その内側の端部にコーン形状面２２４を有し
、この形状面はクランプシャトル２１２のコーン形状面
２１Ｇを押圧する。このように、半径方向の調節ねじ２
２２の調節によって、クランプシャトル２１２が内腔２
１４に沿って動きばね２１８の変形量を変化させる。こ
れにより、スタイラスキャリアを動的な静止位置へ付勢
するばね力が変化する。半径方向の調節ねじ２２２の内
側への動きは、その範囲が皿座２２６によって規制され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、シャンクに取付けられた接触プローブの斜視
図、 第２図は、本発明の第１実施例にかかる連結機構を示す
断面図、 第３図は１本発明の第２実施例にかかる連結機構を示す
断面図、 第４図は、本発明の第３実施例にかかる連結機構を示す
断面図。 第５図は１本発明の好適な連結機構を示す断面図である
。 ６・・・スタイラス、 ８・・・測定チップ、 １０、１００　、１４０・・・プローブ。 １２、６０．１０８　、１５０・・・シャンク、２４、
１４４・・・クランプビン、 ３４、８０・・・クランプエレメント、４６、７４．１
１８　、１６０・・・クランプボルト、５０、フロ・・
・可動クランプボルト。 ６２、１０２・・・シャフト、 １０４・・・保持ビン、 １１０・・・カラー １９０・・・スタイラスキャリア、 ２０８・・・ばね、 ２１２・・・クランプシャトル、 ２２２・・・調節ねじ。 ヒＡ Ｆｉｇ、４゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ツールとシャンクとを相互に締付けるための連結機
   構において、 ａ）前記ツールおよび前記シャンクの一方に設けられ、
   前記シャンクの軸に対して半径方向の力を前記ツールお
   よび前記シャンクの他方に作用させるための作用手段と
   、 ｂ）前記ツールおよび前記シャンクの他方に設けられ、
   前記半径方向の力によって作動し前記ツールと前記シャ
   ンクとを相互に締付けるための前記軸に平行な締付け力
   を生成するための作動手段と、 を有した締付け手段と、 該締付け手段とは異なり前記ツールおよび 前記シャンクの一方に設けられ、当該ツールとシャンク
   とを前記軸を横断する方向において相互に整列させるた
   めの調節手段と、 を具えたことを特徴とする連結機構。 ２）前記調節手段は、 前記ツールおよび前記シャンクの一方に固定され、前記
   ツールおよび前記シャンクの他方の中に突き出た第１シ
   ャフトと、 前記ツールおよび前記シャフトの前記他方によって支持
   された少なくとも３つの調整ボルトと、 を具えたことを特徴とする請求項１に記載の連結機構。 ３）前記調節ボルトは、等間隔で、かつ前記シャンクの
   軸に対して半径方向に延在することを特徴とする請求項
   ２に記載の連結機構。 ４）前記調節ボルトは、前記第１シャフトに対してほぼ
   垂直に延在したことを特徴とする請求項２に記載の連結
   機構。 ５）調節ボルトの数は４個であることを特徴とする請求
   項４に記載の連結機構。 ６）前記締付け手段は、前記シャンクの軸に対する半径
   方向において前記第１シャフトに対して動くことができ
   るよう当該第１シャフトによって支持され、前記シャン
   クの軸に対して傾斜したクランプ面を有したクランプエ
   レメントと、 前記ツールおよび前記シャフトの前記他方によって支持
   され、前記シャンクの軸に対してほぼ半径方向に延在し
   、前記クランプ面を押圧するためのクランプボルトと、 を具えたことを特徴とする請求項２に記載の連結機構。 ７）前記クランプエレメントは、前記シャンクの軸に対
   して平行に動くことができるよう前記第１軸によって弾
   性的に支持されたことを特徴とする請求項６に記載の連
   結機構。 ８）前記締付け手段は、 前記ツールおよび前記シャンクの一方と可動に係合し、
   かつ、前記ツールおよび前記シャンクの他方の中に延在
   し、前記シャンクの軸に対して傾斜したクランプ面を有
   した第２シャフトと、前記ツールおよび前記シャンクの
   前記他方によって支持され、前記シャンクの軸に対して
   ほぼ半径方向に延在し、前記クランプ面を押圧するため
   のクランプボルトと、 を具えたことを特徴とする請求項５に記載の連結機構。 ９）前記第１および第２シャフトは、双方とも前記ツー
   ルおよびシャンクの一方の中に延在したことを特徴とす
   る請求項８に記載の連結機構。