JPH10513533A - Σ形ブシュ端部を有する油圧クランプブシュ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 二重壁を有するスリーブ（７）と、該スリーブ壁の間の室（５）内に収容される油圧媒体と、該圧力媒体を加圧する手段と、を含む型の油圧クランプブシュ（１３、１４）であって、前記スリーブ壁（７）の一方又は両方を圧力媒体の加圧時に径方向外側及び/又は内側に膨張させることによりクランプブシュを軸、ハブ又は同様の対象物、特に回転軸（１７、１８）に固定するように形成し、前記圧力媒体室（５）が内向きに角度を成した即ちΣ形のブシュ端部（９）を備えて該端部をクランプブシュの加圧の第一段階で圧し延ばすことにより、軸（１７、１８）に対向するブシュの軸方向端部を軸（１７、１８）に圧し付け、以て前記スリーブの中間部分が軸（１７、１８）に押圧される前に軸上にブシュ（１３、１４）をまっすぐに圧し延ばす、ことを特徴とする油圧クランプブシュ。

Description

【発明の詳細な説明】 Σ形ブシュ端部を有する油圧クランプブシュ 本発明は、一般に、二重の壁を有するスリーブと前記スリーブ壁の閉鎖圧力室 と前記スリーブ壁の間の前記室内に収容される油圧媒体と該圧力媒体を加圧する 手段とを含み、前記スリーブ壁の一方又は両方を圧力媒体の加圧時に径方向外側 及び/又は内側に膨張させることによりクランプブシュを軸、ハブ又は別の手段 、特に回転可能な軸に対して固定するように形成した油圧クランプブシュに関す る。前記型の代表的なクランプブシュは、例えば、米国特許第４０９３０５２号 公報（発明者：カート・Ｇ・フォーク）に示されている。 この型のクランプブシュは、ハブをブシュ又は中空軸に接続して軸方向力及び /又は回転トルクを伝達するのに良く適合し、例えば、機械主軸への回転工具の 取り付けに使用することができる。 場合によっては、かかる従来のクランプブシュにつき、油圧媒体の加圧時にス リーブ壁が弓形に膨張し、加圧の初期段階の間に軸に対する壁の略点状の接触線 が形成されるため、クランプブシュが軸に対して斜めに取り付けられてしまうと いう問題が生じることがある。また、前記型のクランプブシュでは、一般に、軸 及び/又はハブと係合する接触面がブシュの全長より短い。クランプブシュが軸 に対して斜めに取り付け配置される恐れを減少させると同時に高トルク伝達機能 を付与するために、かかるクランプブシュは比較的大きい軸方向長さを有するこ とが多い。長いクランプブシュは、一般に、径方向及び軸方向の振れを小さくす る。 しかしながら、多くの場合、技術的理由からクランプブシュは比較的短くする 必要があり、この場合には軸に取り付けられる工具の軸方向及び径方向の振れの 問題が生じる。かかる問題は、例えば、比較的大きい直径を有する工具その他の 手段を比較的短いクランプブシュを用いて機械主軸に取り付けるとき、例えば、 回転刃、切断ロール、鋸刃、研削ホイール等を機械主軸に取り付ける際に生じる 。また、例えば板を帯片に切断又は剪断する二つの重なり合った切断ロールの間 に板状材料を供給する切断装置の場合には、特殊な問題が生じる。良好な切断結 果を得るためには、重なり合った切断ロールを互いに極めて近接して位置決めす ること、並びに切断刃即ちロールの振れを最小限にすることが重要である。極め て僅かな軸方向振れがあっても、不良な切断結果と、切断ロールの早期摩耗につ ながる切断ロールの衝突の危険とを招来する。 軸上で移動する固定ハブ又は固定リングは、最大でも本発明の背景の説明図で ある図８に破線で示したように斜めに取り付けてもよい。前記図では、以下の符 号が使用されている。 Ｘ＝軸方向振れ Ｂ＝ハブ又はリングの本来の幅（軸方向長さ） ΔＤ＝ハブと軸の間の遊び （一般に、１００分の数ミリメートル） Ｄ₁＝ハブの外径（例えば切断円） ＸとΔＤの値がＢとＤ₁に比して比較的小さい場合には、以下の幾何関係式が 得られる。 Ｘ＝ΔＤ／Ｂ・Ｄ₁ かくして、前記幾何関係式から、遊びΔＤと外径Ｄ₁の積を幅Ｂで割った最大 振れが得られる。 従来の油圧型のブシュを用いた場合、以下の式が得られることが試験から判明 した。 Ｘ＝（ΔＤ・Ｄ₁／Ｂ）・１／ｋｎ ここで、ｋｎは、６乃至１５の除数である。油圧クランプブシュを使用すると き除数ｋｎにより振れが減少することは明らかである。 上述した型の比較的短いクランプブシュを使用した場合に振れが生じる理由は 、圧力媒体が加圧されると径方向に膨張可能なスリーブが弓形に膨張し（図の右 半部を比較）、加圧の初期段階でスリーブの中央部でスリーブと軸又は主軸との 間に略点状の接触線が形成されること、及び、加圧が進むにつれて軸方向中心か ら両方向に接触面が広がること（図３の右半部を比較）に求めることができる。 しかしながら、ブシュスリーブは、クランプブシュの全長に亘り軸と接触するこ とはない。これは、上述した公知の型のクランプブシュを示す図１ｂ、図２ｂ及 び図３ｂの右半部に、模式的に且つ誇張した図として示されている。 このようなクランプブシュスリーブと軸との間の接触領域形成の間に、スリー ブ従って工具例えば刃が僅かに斜めに取り付けられて、望ましくない振れが生じ る可能性がある。この問題は、クランプブシュが短いほど、また、回転工具の直 径が大きいほど、増大する。 本発明によれば、前記課題は、内向きに角度を付けたシグマ形（Σ形）のブシ ュ端部をクランプブシュに設けることにより解決される。所望の作用を得るため の前提条件は、工具を支持するクランプブシュの本体又はハブの材料が比較的厚 いこと、及び油圧媒体の加圧により軸に対向する膨張可能なスリーブが著しい形 状変化を生じる前に先ずΣ形端部が作動するように膨張可能なスリーブ壁及びス リーブ端部の材料の厚さを選定すること、である。スリーブ端部の材料厚さは、 本体又はハブの材料厚さより薄くすることができるが、特別な場合には厚くして もよい。 かかるブシュを加圧すると、該圧力が、内向きに角度を付けた即ちシグマ形（ Σ）の端部に対してある種のてこ（丁番）作用を及ぼし、取り付けの第一段階と してクランプブシュの両端部を膨張させる。これにより、圧力媒体の加圧の第一 段階の間にスリーブの両端部によりクランプブシュを圧し延ばして安定させる一 方、引き続き加圧してクランプブシュの中間部を軸又は主軸に徐々に圧し付ける ことにより必要な高トルク伝達性能を達成する。上述したシグマ形端部を有する 前記型のクランプブシュは、また、軸に対してブシュの全長の約１００％に相当 する接触面を構成する（図３の左半部を比較）。 添付図面において、図１、図２、図３は、例えば米国特許第４０９３０５２号 公報に示された型の従来の油圧クランプブシュ（右側）と、本発明により提示さ れてシグマ形ブシュ端部を有するクランプブシュ（左側）との作用の差異を模式 的に且つ幾分誇張して示す。 「凹形」ブシュ端部を有する油圧クランプブシュは、例えば米国特許第３６６ ３０２７号公報等の特許文献から公知である。しかしながら、該特許に示された クランプブシュは、独立した工具ホルダとして使用することはできず、両端部及 びその径方向外側のいずれにもその機能を達成するために支持及び安定化側壁を 必要とする。また、前記凹形端部は、本発明のブシュのように上述したてこ又は 丁番作用と共働することがない。記載されたクランプブシュは、単にハブと軸を 相互接続することのみを予定しているので、単独で使用することもできず、また 、比較的大径の工具用のホルダとして使用することもできない。また、前記特許 では、該クランプブシュが工具の軸方向及び径方向振れにかかる課題を解決する ことができる、ということは一切言及していない。同様の型のクランプブシュは 、米国特許第３５０７５０７号公報にも示されている。 以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図面において、図１ 、図２及び図３は、内向きに角度を成した即ちΣ形の端部を有する本発明にかか るクランプブシュ（図の左側）の機能を、従来のクランプブシュ（図の右側）の 機能と比較し、それを誇張して示す。二つの型のブシュは、いずれも圧力媒体を 充填した凹部を備えている。図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、代替可能に形成され た本発明にかかる三つのクランプブシュの断面図である。図５は、板状材料から 帯片を切断するための切断機の一部を示し、図６は、一連の鋸刃用のホルダとし て使用される本発明にかかるクランプブシュの一実施形態を示す。図７は、本発 明にかかるクランプブシュの別の実施形態を図６と同様に示す。図８は、軸上に 斜めに配設され取り付けられたハブの配置を模式的に示す。 図１、図２及び図３は、二つの異なる型のクランプブシュを示す。即ち、各図 の左側には、Σ形の端部を有する本発明にかかる実際の新しい型のクランプブシ ュ１が示され、右側には、それと比較するために、従来のクランプブシュ２が示 されている。いずれの場合でも、クランプブシュ本体４上に適当な態様で取り付 けられる切断工具即ち丸刃３用のホルダとしてクランプブシュを使用することが 、前提とされている。二つの型のクランプブシュは、それぞれ、油圧により加圧 される油圧媒体を収容した圧力室５′、５″を備えている。油圧媒体により、軸 ６に対向するシリンダ壁７′、７″は、径方向内側に膨張し、ブシュを押押して 軸６と強く係合する。図から明らかなように、本発明にかかるクランプブシュの 内側スリーブ７は、その軸方向で見て、連続的に増加した後連続的に減少する厚 さ７ａを有する。 図１において、各クランプブシュは、非膨張状態で示されており、ブシュ１と 軸６との間には僅かな間隙８の存することが図から（誇張して）明らかである。 図２の左側半部に示したように、ブシュの両端部９は、既に室５′内の圧力媒 体の初期加圧の間に互いに圧し延ばされ、円筒状の内側スリーブ壁７′或いはス リーブ壁７′の中央により近く位置する部分７ａの実質的な径方向の膨張が生じ る前に、ブシュの内側両端部１０を押して軸６に接触させるてこ（丁番）作用が 生じる。これは、軸へのクランプ接続前にブシュを加圧する度に、軸に対するブ シュの両端部の点状接線１１がブシュをその正確な加工値までまっすぐに圧し延 ばすので、本発明の極めて重要な特徴である。ブシュが結局その非膨張状態で僅 かに傾斜して見えたとしても、かかる欠点は、既に加圧の初期段階中に自動的に 矯正される。 図２の右側に示したように、従来のクランプブシュは、正反対の作用を呈する 。即ち、加圧初期には、ブシュの略中央で軸６に対する略点状の接線１２を構成 する。従って、加圧の間にブシュがまっすぐに圧し延ばされることはない。逆に 、ブシュは、一般にその傾斜位置で軸に対してクランプ接続される。 図３において、本発明にかかるブシュの別の重要な特徴が示されている。即ち 、本発明のブシュは、その完全に加圧された状態で、軸６に対する接触面１１⇔ １１をブシュの長さの略１００％に亘り構成する。それと異なり、従来のクラン プブシュ（図３の右半部参照）の接触面１２⇔１２は、ブシュの長さのわずか５ ０−８０％に対応する。接触面のパーセント長さは、ブシュの全長−短い方のブ シュ、低い方のパーセント値により決まる。上述した二つの特徴のために、本発 明にかかるブシュは、従来のブシュより振れが生じる危険を実質的に小さくする ことができる。 良好に作用させるために、壁が所望のてこ作用を付与して最初に二つのブシュ 端部を軸に点状線接触させるようにブシュの両端部９を内側に角度を付けて折り 曲げ形成することが、重要である。各端部は、端部壁部９ａ、９ｂが互いに対し て７０−１１０度の頂角を付けて延びるように、形成することが好ましい。角度 が大き過ぎると、加圧中のブシュの内側端部の径方向移動が小さくなり過ぎ、頂 角が小さ過ぎると、ブシュの両端部が軸６に接触する前に円筒状の内側壁部７′ の中間部７ａが径方向に膨張してしまう。図８を参照して説明されて従来の油圧 ブシュに関する油圧ブシュの軸方向振れの上述した式は、 Ｘ＝（ΔＤ・Ｄ₁／Ｂ）・１／ｋｎ である。 内向きに角度を成した即ちΣ形の端部を有する本発明にかかる油圧クランプブ シュにおいて、因数ｋｎ＝５０であり、これは、本発明にかかるクランプブシュ の軸方向振れが、上述した型の従来のブシュの軸方向振れ（ｋｎ＝６−１５）よ り、３乃至１０倍小さいことを意味する。また、原理からすれば、本発明のブシ ュの場合、従来のブシュほどΔＤが決定的に重要ではなく、同じ高精度を呈し得 る安価な軸及びハブを使用することができる。 例えば、丸刃の場合、本発明によれば刃の傾斜取り付けが生じないので、主に 刃の加工即ち研削の精度のみが振れを決定する。 図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、本発明の三つの代替実施形態の同様の断面図で ある。図４ａにおいて、膨張可能な内側スリーブ７は、ブシュの軸方向から見て 、連続的に増加した後に減少する材料厚さを有する。図４ｂにおいて、膨張可能 な内側スリーブ壁は、段差をもって変化する壁厚さを有し、図４ｃにおいて、内 側スリーブは、両端部及びその近傍に薄いスリーブ部を有する一方、その間に比 較的厚い中間壁部を有する。当然のことながら、同じ型のスリーブを、例えば図 ６及び図７に示したように、内側スリーブと外側スリーブの両方に形付けてもよ い。 図５は、金属板１６のような板状材料から材料の帯片１５を切断する回転刃３ 用のホルダとして使用される本発明にかかる二対のクランプブシュ１３、１４を 示す。このため、各対のブシュ１３、１４の刃付きの一方のブシュがそれぞれ軸 １７及び１８に取り付けられ、前記各対は、刃が互いに僅かに重なり合ってそれ らの刃先が略同じ横方向平面内に位置して最良の切断結果が得られるように、調 整される。新しい型のクランプブシュにより、振れが全く生じないように刃を取 り付けることができるので刃はきれいで鋭い切断面を構成し、刃が著しい摩耗を 受けることはない。 図６には、板状材料から帯片を鋸引きする一連の鋸歯１９用のホルダとして本 発明にかかるクランプブシュを使用した、別の実施形態が示されている。 図７には、円筒壁７の厚さが変化する、即ち、ブシュ９の端部に隣接した壁部 ７ａの厚さはほんの僅かであるのに対して、中間壁部７ｂの材料厚さはより大き い、本発明の更に別の実施形態が示されている。これは、圧力室５の加圧時に比 較的厚い壁部７ｂが軸に押圧接触する前に壁の端部１０（図２の左側参照）即ち 壁部７ａを軸６に接触させる上述したてこ効果を、更に増大させた。壁部７ａと ７ｂの厚さの差は状況に応じて変化させることができ、また、厚さもブシュの長 さに沿って連続的に或いは段階的に変化させることができる。また、壁の長さに 応じて厚さをより厚い方向及びより薄い方向のいずれに変化させることも可能で ある。 参照符号 １ クランプブシュ（新型） ２ クランプブシュ（従来型） ３ 刃 ４ ブシュ本体 ５ 圧力室 ６ 軸 ７ 円筒壁（７ａ、７ｂ） ８ 間隙 ９ 端部 １０ （７′の）内側端部 １１ （接点） １２ （接点） １３ 回転工具 １４ 回転工具 １５ 板帯片 １６ 板 １７ 軸 １８ 軸 １９ 鋸刃

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年６月１３日 【補正内容】 請求の範囲（補正） １．二つの壁（７；７′；７ａ、７ｂ）と二つのブシュ端部（９）とを有する閉 鎖スリーブと、前記二つのスリーブ壁の間に形成されて油圧媒体（５）を収容充 填する閉鎖室（５，５′）と、前記油圧媒体を加圧する手段とを備え、前記スリ ーブ壁（７；７′；７ａ、７ｂ）のうち少なくとも一方を圧力媒体の加圧時に径 方向外側及び/又は内側に膨張させることによりクランプブシュを軸、ハブ又は 同様の対象物、特に回転軸（６）に固定するように形成した油圧クランプブシュ （１）であって、 前記クランプブシュが、軸方向力及び/又は回転トルクを伝達すべくハブを軸 又は中空軸に接続するのに適した独立の要素であり、 前記ブシュの両端部（９）を内向きに角度を付けて折り曲げることにより、前 記クランプブシュの加圧の第一段階として前記両端部をまっすぐに圧し延ばすよ うにし、 前記膨張可能なスリーブ壁（７ａ、７ｂ）又は該膨張可能なスリーブ壁の一方 が、ブシュ端部（９）又はその近傍で、薄い材料厚さを有する壁部（７ａ）の中 間にある壁部（７ｂ）より薄い材料厚さの部分（７ａ）を有することにより、前 記軸（６；１７、１８）、前記ハブ又は同様の対象物に対向する軸方向端縁部（ １０）が軸（６；１７，１８）に圧し付けられて、スリーブの前記中間壁部（７ ａ）が軸（６；１７、１８）に押圧される前に前記ブシュを軸に当接させてまっ すぐに圧し延ばす、 ことを特徴とする油圧クランプブシュ。 ２．前記ブシュ端部（９）が、内向きに角度を付けてまっすぐな脚部（９ａ、９ ｂ）を有するシグマ（Σ）形（９ａ、９ｂ）に折り曲げられている、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のクランプブシュ。 ３．前記脚部（９ａ、９ｂ）が互いに７０度乃至１１０度好ましくは約９０度の 角度を成すように、前記ブシュ端部（９）が角度を付けて形成されている、 ことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のクランプブシュ。 ４．前記回転軸（６）に対するスリーブ壁（７；７′）の接触長さ１１⇔１１が 、ブシュの全長と略等しく、それにより、十分な加圧状態ではブシュがその全長 に亘り軸（６）と係合する、 ことを特徴とする前記請求の範囲のいずれか一項に記載のクランプブシュ。 ５．前記膨張可能なスリーブ壁（７；７′；７ａ、７ｂ）が、該壁の長さに沿っ て連続的に（図４ａ）或いは段階的に（図４ｂ）変化する材料厚さを有する、 ことを特徴とする前記請求の範囲のいずれか一項に記載のクランプブシュ。 ６．回転主軸（６）にクランプ接続されるように構成された丸刃（１９）、丸ス リット刃、鋸刃、研削盤等の比較的薄い工具及び/又は比較的大きい直径を有す る工具用のホルダとしての、前記請求の範囲のいずれか一項に記載のクランプブ シュの使用。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２６Ｄ 1/24 Ｂ２６Ｄ 1/24 Ｂ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．二つの壁（７；７′；７ａ、７ｂ）と二つのブシュ端部（９）とを有する閉 鎖スリーブと、前記二つのスリーブ壁の間に形成されて油圧媒体を収容充填する 閉鎖室（５，５′）と、前記油圧媒体を加圧する手段とを備え、前記スリーブ壁 （７；７′；７ａ、７ｂ）のうち少なくとも一方を圧力媒体の加圧時に径方向外 側及び/又は内側に膨張させることによりクランプブシュを軸、ハブ又は同様の 対象物、特に回転軸（６）に固定するように形成した油圧クランプブシュ（１） であって、 前記クランプブシュが、軸方向力及び/又は回転トルクを伝達すべくハブ又は 軸又は中空軸を相互連結するのに適した独立の要素であり、 前記ブシュの両端部（９）を内向きに角度を付けて折り曲げることにより、前 記クランプブシュの加圧の第一段階として前記両端部をまっすぐに圧し延ばすよ うにした、 ことを特徴とする油圧クランプブシュ。 ２．前記膨張可能なスリーブ壁（７ａ、７ｂ）又は該膨張可能なスリーブ壁の一 方が、ブシュ端部（９）又はその近傍で、小さい材料厚さを有する壁部（７ａ） の間で該壁部（７ａ）より小さい材料厚さ（７ｂ）を有することにより、前記軸 （６；１７、１８）又はハブに対向する軸方向端縁部（１０）が軸（６；１７， １８）に圧し付けられ、以て、スリーブの前記中間壁部（７ａ）が軸（６；１７ 、１８）と実質的に接触する前に前記ブシュを軸に当接させてまっすぐに圧し延 ばす、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の油圧クランプブシュ。 ３．前記ブシュ端部（９）が内向きに角度を付けてシグマ（Σ）形（９ａ、９ｂ ）に折り曲げられている、 ことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のクランプブシュ。 ４．端部部分が互いに７０度乃至１００度好ましくは約９０度の角度を成すよう に、ブシュ端部（９）を角度をもって形成した、 ことを特徴とする請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載のクランプブシュ 。 ５．前記ブシュの端部（９ａ、９ｂ）が、円筒状スリーブ壁（７；７′）とは別 の材料厚さを有する、 ことを特徴とする前記請求の範囲のいずれか一項に記載のクランプブシュ。 ６．前記回転軸（６）に対するスリーブ壁（７；７′）の接触長さ１１⇔１１が 、ブシュの全長と略等しく、それにより、十分な加圧状態ではブシュがその全長 に亘り軸（６）と係合する、 ことを特徴とする前記請求の範囲のいずれか一項に記載のクランプブシュ。 ７．前記膨張可能なスリーブ壁が、該壁の長さに沿って連続的に（図４ａ）或い は段階的に（図４ｂ）変化する材料厚さを有する、 ことを特徴とする前記請求の範囲のいずれか一項に記載のクランプブシュ。 ８．前記膨張可能なスリーブ壁が、ブシュ端部（９）又はその近傍では比較的小 さい材料厚さ（７ａ）を、該比較的小さい材料厚さを有する前記部分（７ａ）の 中間では比較的大きい材料厚さ（７ｂ）を、それぞれ有する、 ことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一項に記載のクラン プブシュ。 ９．回転主軸（６）にクランプ接続されるように構成された丸刃（１９）、丸ス リット刃、鋸刃、研削盤等、比較的薄い工具及び/又は比較的大きい直径を有す る工具用のホルダとしての、前記請求の範囲のいずれか一項に記載のクランプブ シュの使用。