JP2774539B2 - カップリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ドリル、旋盤、又はミーリングマシンの
ような形の工作機械と、ツールシステムのモジュールの
ような加工物や工具のための支持具との間のカップリン
グ装置に関する。このカップリング装置は、固定式及び
移動式の工作物又は工具の工作機械への保持に適する。

自動化処理を目指して最近の技術開発は、最小の時間
消費で交換できるモジューラツールシステムの需要に応
えるために盛んである。

夫々のツールシステムのモジュールに使用する一連の
カップリング装置が開発され及び提案されてきており、
これらが固定工具及び回転工具の双方に適合するものと
なっている。

工作機械とツールシステムのモジュールとの間の交点
にこれらのカップリングを配するためにある企画がなさ
れた。しかしながら、安全性、位置ぎめの正確さ、工具
への給油、及び工具の交換手順の自動化の可能度につい
ての要求を満たすカップリング装置を提供するに至って
いない。

1986年11月発行のModerne Fertigueという雑誌は、カ
ップリング装置を開示する。この従来例において、作動
ロッドに接続される円錐体が、スピンドルのツール受体
内のくぼみの中に、クランプボディが半径方向外方へと
押し込む。

作動ロッドのスクリュー部に、クランプボディの表面
のようなくぼみが円錐状をなして設けられており、クラ
ンプボディを外側に押し付けられたとき、結合されるべ
きエレメントの間に軸方向の接触力が発生する。これが
行われたとき、かなり大きな放射状の面の上に支持力が
作用し、そのシステム内に高度の堅牢性をもたらす。

しかしながら、これらの表面に垂直なドライバーピン
が用意されなければならず、また、スピンドルのような
工作機械側のカップリングエレメントによりツールシス
テムのモジュールの動きを保証しているので、これらの
表面のすべてが圧縮力のために使用されるわけではな
い。比較的低温のツールシステムのモジュールが予熱さ
れた結合部分に使用されることがあるという問題を解決
するために、もし、ツールシステムのモジュールが結合
の延長部（センタリングシリンダ）を有し、工作機械側
のカップリングエレメントがこれに対して特別に用意さ
れたくぼみを有するならばそれは一つの利点である。既
知のケースでは、この利点はツールシステムがくさび作
用、作動ロッド、及び２個のクランプボディを含むかな
り複雑な機械を用意しなければならず、不利な出費が強
いられている。

高額の出費を避けるために、運動学的に逆にされるこ
の既知のカップリングシステム、すなわち、工作機械側
へ動かされる作動ロッド及びクランピングエレメントが
提案された。だが、ここでは、センタリングジャーナル
がカップリングシステムの工作機械側のエレメントに組
合わされなければならないという事実がある。

この理由によって精密で正確で内部表面が、ツールシ
ステムモジュールの側に用意されなければならず、これ
はかなり高額の出費をもたらす。その上、このシステム
逆動手段は、取り付けられるツールシステムのモジュー
ルが予熱されている工作機械のスピンドルよりも低温で
あるときにクリアランスの問題があり、その観点におい
て、位置決めの正確さの理由から、かなり小さなクリア
ランスが考えられるということを念頭におかなければな
らない。

また、工具と工作機械の間の交点の堅牢性が、交点の
部分におけるカップリングシステムの曲げ抵抗モーメン
トがクランピングボディとスクリューの軸を含む平面に
よってのみ規定されるという点に制限されることも示さ
れている。回転負荷の場合に、これはカップリングシス
テムが工具の振動の惹起を抑えることができないことを
意味する。

この理由によって、本発明に示されるようにカップリ
ング装置を作製することが、この発明の目的であり、こ
れが例えば、ツールシステムのモジュールのような工作
物即ち加工物又は工具の保持機構の位置決めの正確性、
接続部の丈夫な工作物又は工具の交換の自動化について
の可能性、適用分野に関する柔軟性、及び改善の程度に
対する経済性に関する要求に適合することができる。こ
の仕事は、本発明に示される様式によって解決されてい
る。

この発明によって、工作機械とそのための加工物や工
具の支持具との間に配され、工作機械が支持具のセンタ
リングシリンダを受ける心立てくぼみとおよび工作機械
の面と支持具の面との間に接触力を付与するクランピン
グ装置とを備えるカップリング装置において、クランピ
ング装置が作動ロッドと、工作機械内に等間隔に配され
かつ工作機械と支持具との間の継ぎ目部を橋渡しする少
くとも３個のクランピングクロウを有し、各クランピン
グクロウが支持具のセンタリングシリンダに対しほゞ平
行に延在するロッド部と、その一方の端部に心立てくぼ
みの溝内へと半径方向外方に突出するエンドエレメント
と、かつその他方の端部に支持具のくぼみ内に半径方向
外方へと強制されて結合部を画定するクロウセクタとを
有し、クロウセクタがエンドエレメントの工作機械側で
の軸心方向の支持の下でセンタリングシリンダのくぼみ
内へとくさび作用により半径方向外方へ強制されるカッ
プリング装置が提供される。

この発明の各種の実施例は、本書に付属する概要図を
元にして説明されることになる。これらの図面は下記の
とおりである。

図１ カップリングシステムの第一の実施例全体の軸方
向断面図 図2A ツール受体として形づくられたツールシステムの
モジュールの端面図 図2B モジュールの部分断面側視図 図3A モジュールに近い側の工作機械のスピンドルの端
部の断面図 図3B 図3Aの“IIIB"視による工作機械のスピンドルの
端面図 図4A ドライバリングの軸方向部分断面図 図4B 図4Aのドライバリングの“IVB"視図 図4C 図4Aのドライバリングの“IVC"視図 図5A 上部はクランピングクロウの軸方向断面図、下部
はクランピングクロウを製造するためのスリーブ状ボデ
ィの側視図 図5B 上部は周辺部上に等間隔に並んだ３個のクランピ
ングクロウの端面図、下部は図5Aのスリーブ状ボディの
端面図 図6A ガイドシリンダの軸方向断面図 図6B 図6AのガイドシリンダのVIB視図 図７ 図１のスラストコーンの軸方向断面図 図８ 図１のホロウジャーナルの側視図 図９ 図２〜図８に示される個々のエレメントの組立図
（組立工程を明らかにするため） 図10 結合過程の開始時におけるカップリングシステム
の部分断面側視図 図11 図10のカップリングシステムにおいてセンタリン
グシリンダが工作機械の受部に嵌入し始めるところを示
す図 図12 図11のカップリングシステムにおいてセンタリン
グシリンダが受部への嵌入の完了を示す部分断面図 図13 図１に関連するカップリングシステムの改変され
た実施例を示す断面図 図14 カップリングシステムのさらに改変を進めた実施
例の側面（解除状態）を示す図 図15 工作機械スピンドルのモジュール側の端面図の図
14のXV視図 図16 ツールシステムの図14のXVI視図 図17 図14のXVII-XVII断面図 図18A ドライブリングの軸方向部分断面図 図18B ドライブリングの図18AのXVIIIB視図 図18C ドライブリングの図18AのXVIIIC視図 図19A 図19BのXIXA-XIXA断面（半分）を示す図 図19B 図19AのXIXB-XIXB放射状断面図 図19C 図19BのXIXC断面図（半分） 図19D 図19BのXIXD断面図（半分） 図20A 図19Aと同様にカップリングシステムの別の実施
例の断面、図20BのXXA視図（半分） 図20B 図20Aと同じ実施例のカップリングエレメントの
工作機械側のXXB視図 図20C 図20BのXXC視図（半分） 図21A カップリングシステムの工作機械側のカップリ
ングエレメントの別の実施例の図21BのXXIA視断面図 図21B 図21Aと同じカップリングエレメントの端面図 図21C 図21BのXXIC視断面図 図22A カップリングシステムの別の実施例の放射状断
面図（半分） 図22B 図22Aに示されるツールシステムモジュールの端
面の部分断面図 図23 カップリングシステムの別の実施例の軸方向断面
（半分） 図24A及び24B:カップリングシステムの別の２実施例の
軸方向断面図（半分） 図25A フロントフランジの付いたカップリングシステ
ムの別の実施例の軸方向断面図（半分） 図25B 図25AのXXVB視による部分断面図 図26A及び26B:図25と同じくカップリングシステムの別
の実施例 図27A及び27B:カップリングシステムの最後の実施例か
らの軸方向断面図、ここで、図27Aは解除位置を示し、
図27Bはロック位置を示す。

図１は例えば工作機械のツールシステムのモジュール
２及び例えばクラインダのような工作機械のスピンドル
４を示す。下記に詳しく説明されることになっているカ
ップリングシステムは、これらの２個の構成品間の交点
に関連しており、工作機械のモジュール及びこれを支持
する他の対応部品を有す。

工作機械のモジュールの自動交換ができるように、カ
ップリングシステムは位置決め用溝６を有している。カ
ップリングシステムは、半径方向及び軸方向に相互にし
っかりと係合関係となるように、ある位置にセットされ
なければならないし、そして結合の容易な解除を可能に
するものでなければならない。この目的のために、カッ
プリングシステムは、下記のように構成されるのが好ま
しい。

図2A及び2Bに細部が示されるツール受体即ちモジュー
ル２は、放射状の環状表面８及び心立て表面10を有して
おり、双方とも心立て延長部としてのセンタリングシリ
ンダ12の外側に形成される。表面８及び10に関連するス
ピンドル４のカウンタ表面14及び16は、図３に図示され
る。表面14は放射状環状表面のように作られ、表面16は
シリンダ12に対する心立てくぼみの構成品である。

スピンドル４の中心部に作動ロッド20を挿入させ、こ
のロッドはスプリングの附勢力により左に押されるが、
これは図１に示されていない。ウエッジドライブ22は作
動ロッド20によって動かされる。クランピングクロウ24
の構成品でありかつ相互に等しい60度の角度間隔で配列
される６個のクランピングクロウは、クランプの方式で
相互に結合されるエレメント２及び４の間を橋渡しさせ
る。クランピングクロウは、センタリングシリンダ12内
に放射状に位置する爪部即ちクロウセクタ26、これに隣
接するロッドセクション28及びスピンドルに関して軸方
向に固定される溝の中で結合する鈎形のエンドセクショ
ン30を有している。スラストコーン34の組付けは、エン
ドセクション30がドライバリング44の溝32内に支持さ
れ、爪部即ちクロウセクタ26がセンタリングシリンダ12
の溝状くぼみ36に入れるようにクランピングクロウ24が
動けることを意味する。これは、モジュール２及びスピ
ンドル４の間に軸方向に働く応力を発生させる。

スピンドル４とモジュール２の間にトルクを伝達する
ために、クランピングクロウに対する噛み合いがなされ
るが、それは、下記に詳しく説明される。図2A及び2Bで
見られるように、センタリングシリンダ12には、径方向
に向いたドライバ溝38があり、このドライバ溝38は例え
ば２個の向い合う平面40からなる。適切に形成されたク
ランピングクロウ24のエンドセクタ30は、リング44の溝
状のくぼみに結合する。

ドライバリング44は図４に詳しく図示されている。こ
のドライバリング44は、スピンドル４の円筒面16と整合
する円筒状整合面46、スピンドル４の心立てくぼみ18の
肩部50と向い合う放射状面48、及び心立てくぼみ18内の
肩部50にある軸方向のくぼみ54に結合するドライバ延長
部52を有す。ドライバ延長部52は多角形を呈しており、
その接続部においてドライバ延長部52が３個のエッジに
よるプリズム形とすることが有利である。くぼみ54に納
るドライバ延長部52は、外側に曲がった３個の凸状側面
部分56を有しており、グラウンデッドセクション58を通
じて相互に接続される。

ドライバリング44が軸方向に固定されることを保証す
るためには、これは、放射状内側面部60を有しており、
それに対してクランピングエレメント64のリテーニング
即ち保持部62が押し付けられる（図６参照）。この目的
のために、それはクラピングボテイはねじ切りされたネ
ジ部66を有しており、スピンドル４の中にねじ止めされ
る。保持部分62は、本質的にスリーブ状に形成される。
ねじ切りされた部分から離れた端末部分において、クラ
ンピングエレメント64は６角ソケット68を有しており、
スピンドル４の中にそれをねじ込み易くさせている。

クランピングクロウ24がクランピングエレメント64内
に誘導されることが、図１から６に示される。この目的
のために、リテーニング62の間にクランピングクロウ24
の数に応じた数の案内用くぼみ70があり、クランピング
クロウ24がある公差をもって放射状に動くことができる
ように配される。この目的のために、案内用くぼみ70溝
の底72がツールシステムのモジュール２に向かって減少
し、クランピングクロウの放射方向への制限された動き
を可能にさせる。溝の底72は破線によって図6Aに示され
ている。

スピンドル４に軸方向にクランピングクロウ24を固定
するためにドライバリング44内に支持用溝74があり、ま
た、図１に見られるようにこの前面溝壁74は、部品２と
４が結合されたとき、特定のクランピングクロウ24のエ
ンドセクタ30に沿って平らに位置する。上記に説明され
たクランピングクロウ24の制限された回転運動を許すた
めに、支持溝74は鈎形のエンドセクタ30より広く作られ
ている。

図５はクランピングクロウ24の形態の細部を示す。ス
リーブ状点対称形ボデイ78はこの種類のクロウの製造に
おける素材となっており、関連のクランピングクロウ24
は、図5Bの上部に示される形のものからカットされる。
鈎形のエンドセクタ30はクランピングエレメント64の案
内くぼみ70内で回転運動を許すために、２個の円錐面80
及び82を有す。外側で、クロウセクタ即ち爪部26が２個
の円錐面84及び86から形成されており、円錐面86がセン
タリングシリンダ12の溝状くぼみ36のスロープ88（（図
2B参照）に沿うように作られている。

クロウセクタ即ち爪部26の他の円錐面84はツールシス
テムのモジュール２にスロープダウンしたセンタリング
シリンダがくぼみ18に挿入されたとき、センタリングシ
リンダ12の面とり面と接し、クロウが内側に強いられる
ようになっている。

図１から、クランピングクロウ24の形状が溝状くぼみ
36と支持溝74の形状に整合するようになっており、これ
が両者接触面積を最大にするのに有効である。鈎形エン
ドエレメント30がくぼみ36と組合わされて放射状方向に
永久に固定され、それがクランピングクロウ24のいかな
る傾きも防止する。

発生されるべき軸方向の力の大きさは、円錐面86の傾
きにより決められる。クランピングクロウ24の側面の支
持面92と組み合わせたスラストコーン34の形状は、モジ
ュール２とスピンドル４の結合により一層の影響を与え
る。これは作動ロッド20の軸方向張力の２つの解釈を可
能にする。

図示例において、支持面92が凸面であるのでスラスト
コーン34と支持面92の間の直線的な接触がある。この形
態によって、スラストコーン34が自己心立てを生じ、し
たがって、結合されるように設置された２個の構成品内
の軸方向の圧縮作用が始まり、この圧縮力はいかなる横
断力からも影響されなくなる。スラストコーン34への放
射方向の自由度を授けるために作動ロッド20は支持面92
対応部分にウエッジドライブ22に対し固定されない。

それはクランピングエレメント64の内側のくぼみ94
（図6A参照）によっていくらかの放射状のぶれを作る。
内側のくぼみ94は、例えばＯリングのような弾性リング
を収容するためにサイドカットされる溝96を有してお
り、それがスラストコーン34の円筒状カップリングカラ
ー100に接触する。こうしてカップリングカラー100の外
径はクランピングエレメント64内の内側のくぼみ94の内
径よりも小さくなりスピンドル４に対するスラストコー
ン34のいくらか抑えられた放射状の動きが作る。このよ
うに、作動ロッド20との結合はカップリングカラー100
を通じて作用し、その目的のために内側ねじ102が用意
される。内側ねじ102から離れた側では、スラストコー
ン34は適切な工具の結合のための複数のくぼみ106があ
る平面104を有している。

内部ねじ102と同軸に、ホロウジャーナル112のねじ部
分110を調節するためにより内側のねじ108があり、これ
は標準のモジュールの孔114の中に入る。ホロウジャー
ナル112の外側に、封止用リング118を調節するための２
個の環状溝116があり、潤滑油がホロウジャーナル112内
の軸方向くぼみ120及び内側のくぼみ122を通じて供給さ
れるとき、センタリングシリンダ12内の放射状のスペー
ス124中への潤滑油又は冷却剤の進入を防止している。

上記の説明は、作動ロッド20の働きの下に、クロウセ
クタ26が溝状のくぼみ36内に強く押し込まれることを示
し、それは倍加された軸方向応力が放射状環状面８及び
14の部分に作られることを意味する。もし、作動ロッド
20が図１のように左に動くと、クランピングクロウ24
が、センタリングシリンダ12の内径D12内に、放射状に
最も外側にある各クロウセクションの点が位置するまで
回転できることを意味する力から解放される（図2A参
照）。クロウセクション26の円錐面84及び86は、センタ
リングシリンダ12が引き込まれるときクランピングクロ
ウが内側に回転することを保証する。クランピングクロ
ウのこの運動を増大させるために、図１には溝128内で
調節される弾性リング126があり、それがこれらのクラ
ンピングクロウ24を半径方向内方に押し付ける。

前述の説明は、カップリングシステムが周辺部で均一
に軸方向にクランプする大きな力を与えることができる
だけでなく、なお、軸方向への力の転換に使用される構
成品の空間的分離のためのものであることを示してい
る。これはまた、別の利益をもたらす。この目的のため
に、図４を参照するが、ドライバリング42の対称面Ｅ_S
がドライバ延長部52の頂点130を通る軸方向面Ｅ_Aと30度
の角度をなすようにする。これはツールリセプタクルが
スピンドル４に対して30度ずつの角度で位置決めされる
ことを意味する。

前述のカップリングシステムが組み付けられる方法が
図９に関して下記に詳しく説明される。

初めに、クランピングクロウ24の鈎形端末部30がドラ
イバリング44の支持溝74の中に組み込まれ互いに同じ角
度距離で等間隔になるように位置決めされる。次に、星
形保持部62がドライバリング44の内側肩部60に突き当た
るまでクランピングエレメント64のねじ部66がドライバ
リング44を介してクランピングクロウ24の中に滑り込ま
せる。次に、ドライバリング44、クランピングクロウ2
4、及びクランピングエレメント64からなるアセンブリ
全体が、心立てくぼみ18の中に滑り込まされ、ドライバ
延長部52がくぼみ54の中に完全に結合され、かつ、スピ
ンドル４の肩面50とドライバリング44の放射状面48の間
に２次元の接触が生じるようにスピンドル４の該当する
内部ねじ132の中にねじ部66をねじ込むことによって固
定される。溝96の中に弾性リング98を取り付けたのち、
作動ロッド（図９に示されない）がスラストコーン34の
カップリングカラー100とともにねじ止めされ、それに
よって、図８に示されるホロウジャーナル112がスラス
トコーン34に接続される。もし、作動ロッド20が、左に
動かされると、スラストコーン34がクランピングクロウ
24の支持面92との結合から解除され、それによって、モ
ジュール２がスピンドル４に取り付けられる。

図10はカップリングプロセスの開始時のカップリング
システムを示す。簡易化のために作動ロッドは省略され
ている。図面にはホロウジャーナル112の封止用リング1
18が示されていない。スラストコーン34はこの位置に位
置決めされ、図11に示されるように、クランピングクロ
ウ24が、モジュール２のセンタリングシリンダがクロウ
エンドセクション26の上にスライドされるまで回転させ
られる。同時に、センタリングシリンダ12がくぼみ18の
中にスライドされるとき、ホロウジャーナル112がモジ
ュール２の孔114に入り、スペース124が封止リング（図
示せず）によって孔114に対してシールされる。

放射状表面８及び14が平行に向い合うように相互にス
ライドされる。最後に、ドライバクロウ42がドライバ溝
38内に結合し、それによって、表面８及び14が互いに接
触することになる。

この状態は、図12に示される。作動ロッド（図示せ
ず）が解除されるとき、スプリングパケット（図示せ
ず）が有効になり、図12に示されるように作動ロッドを
スラストコーン34とともに右へ移動させようとする。

このことが起きると、スラストコーン34が支持表面92
に乗り上げ、クロウセクタ26を放射状に外側に均等に押
し付ける。クランピングエレメント64の案内溝70内のク
ランピングクロウ24の回転運動が続いている間、鈎形の
エンドエレメント30の位置がドライバリング44の支持溝
74の中に常に固定される。

緊定状態において、該当する対応面76又は36のそれぞ
れにおいて、エンドエレメント30とクロウセクタ26との
間にそれぞれ２次元的な接触が存在するように幾何学的
状態が調整されることが望ましい。

しかしながら、図13は、これまで説明されてきた実施
例から少々異なっているカップリングシステムの別の実
施例を示している。その理由で、この図はこの違いを説
明するのに必要な参照番号のみを示している。これまで
説明されてきた各構成品と直接に比較するため、カップ
リングシステムのこれらの構成品は、その同じ参照番号
にアポストロフィ〔 ’〕を付けられる。

図13に示される実施例の最初の変更は、スピンドル４
のフェイスに固定される心立てリング140がスピンドル
４′の側面にあり、それは放射状方向に調節できるもの
である。このものは破線142を用いて示される。この形
態はツールシステム２モジュール２′の回転を調節する
ことができるようにしている。心立てリング140は磨耗
ができるだけ少なくなるように硬化鋼などの硬い金属で
あることが望ましい。

図１及び２に示される実施例と比較される他の改良
は、ホロウジャーナル112′の部分にみられる。これま
でに説明された実施例とは異なり、このホロウジャーナ
ル112はモジュール２′のような形態のツールシステム
モジュールでしっかりと接続される。シールリングリン
グ118′が使用されるとき、該シールがスラストコーン3
4′の内側孔114に接触する。この形態によって、部品
２′及び４′を解除するために使用される運動の経路が
センタリングシリンダ12′の長さに制限されることが明
白である。図示例の変更によって、クロウセクタがクラ
ンピングクロウ24とともに作動することも可能であり、
したがって、この方法で、エンドエレメント30を支持し
たまゝ、前記センタリングシリンダ12の溝状のくぼみ中
に結合できる。これは、スピンドル４の心立てくぼみ18
の中に挿入される中間リングによってなすのがよい。

この変更を使用することによって、各種の直径のツー
ルシステムのモジュールを最小の取り付け可能空間で機
械とまったく同一 の交点でモジュールとスピンドルを結合することが可能
である。

示される実施例の別の変更において、別の工作機械を
結合するためにこのカップリングシステムを使用するこ
とももちろん可能である。

説明された実施例では、６個のクランピングクロウ24
を用いる。円周部についてできるだけ平均に軸方向に力
を配分するために、その数は３個より少なくはできない
けれども、クランピングクロウの数を変えることも、も
ちろん可能である。

この説明から、このカップリングシステムは、在来の
工作機械にも適合することが理解されよう。この目的の
ために、必要なすべてのことは、スピンドルアタッチメ
ントが心立てくぼみ18に適合させられることである。カ
ップリングシステムの別の実施例は、以下に説明される
が、これはフラッシングチャネルシステムを有してい
る。簡易化のために、これまで説明された実施例の構成
品と比較されるこれらの構成品は、同一識別参照番号を
担っている。図14は、例えばツールリセプタクルのよう
なツールシステムのモジュール２及び、例えば研磨機械
のスピンドルのような工作機械のスピンドル４を示して
いる。

カップリングの解除と結合は、これまで記述された実
施例のために設定されたと同じ方法で生じる。

スピンドル４とツールシステムのモジュール２の間で
トルクを伝達するために、下記に記述されることになっ
ている爪の噛み合いがある。図16に示されるように、ド
ライバ溝38がセンタリングシリンダ12の中に研磨加工さ
れ、２個の整合面42が作られる。対応して形づくられた
ドライバクロウ42はこの溝状のくぼみに結合する。示さ
れる実施例の中に、これらはドライバリング44上に形づ
くられる。

ドライバリングの形態についての図４の記述に参照が
なされる。図18は普通の構造のエレメントを示す。

クランピングクロウ24がクランピングエレメント64の
中に誘導されることが図４から分る。この目的のため
に、リテイニングセクション即ち保持部分62の間に複数
の案内くぼみがあり、その数はクランピングクロウの数
に対応しており、その中にクランピングクロウ24が或角
度の自由なぶれをもって放射状に運動できるようになっ
ている。さらに、クランピングクロウが案内溝の中に放
射方向の限定された回転運動ができるように、案内溝の
ベース70がツールシステムのモジュール２に向かってス
ロープダウンしている。溝のベースは図14に、破線によ
って示される。

クランピングクロウ24の形態の細部は図5A及びＢに図
解されている。

ホロウジャーナル112はモジュール２にしっかりと接
続される。突き出した端末はスラストコーン34の内側の
孔14内に適合し、ホウロジャーナル112の両側に封止リ
ング118がある。この形態によって部品２及び４を解除
するための運動の経路が心立てシリンダ12の長さに制限
されることが明白である。

上記の実施例と合致して、作動ロッド20の働きの下
に、繰り返し伝達される軸方向の接触力が放射状環状面
８及び14の部分に発生されることができることを意味す
る溝状のくぼみ36の中にクロウセクタ26上の積極的な外
向きの圧力がある。

追加の実施例の組み立ては上記のカップリングシステ
ムにしたがってなされる。

前述の実施例と異なり、スピンドル４の側面に心立て
リング140があり、これは放射方向に調節できるように
スピンドル４の面に固定される。この形態によって、モ
ジュール２の回転を調節することが可能である。心立て
リング140はできるだけ磨耗を少なくするために硬化鋼
又は硬質金属で作ることが望ましい。

機能表面の清掃を採り入れるために、圧縮空気による
清掃システムが用意されており、これが下記に詳しく説
明されることになる。このシステムにおいて、圧縮空気
はソース（図示せず）から作動ロッド20及びスピンドル
４の間の環状チャネル300に供給される。環状チャネル3
00は、図14において矢印によって示されるように、圧縮
空気供給スペース302の中に開口している。２個のブラ
ンチに分岐する圧縮空気のフローは、共通の圧縮空気供
給スペース302から作られる。そのようなフローの一つ
は、作動ロッド20とクランピングエレメント64の間の中
間スペースを通じて複数の軸方向くぼみ306を中に通
り、スラストコーン34のカップリングカラー100の外側
の円周上に均一に配分されるものである。さらに、フロ
ーは、エレメント64の前側を通り、放射状に、ガイドエ
レメント64のスラストコーン34の裏側の間から外側に逃
げるので、これが圧縮空気によってクロウセクタ26が清
掃される。

圧縮空気供給スペース302からの圧縮空気の別の分岐
フローは、エレメント64のねじ部分の複数の軸方向ノッ
チ308を通るものである。環状チャンバ310は、軸方向ノ
ッチ308に通じ、この環状スペースはエレメント64とド
ライバリング44の間にある封止リング312によってクラ
ンピングクロウ24からシールされる。ドライバリングの
サイドカット314は周方向に等距離に配置され、環状チ
ャンバ310から径方向に伸びており、またこれらのそれ
ぞれはドライバリング44の外側の軸方向溝316の中に開
口している。軸方向溝316の前端において、圧縮空気が
また分岐される。圧縮空気は、環状スペース318を通
り、さらに、周辺に等距離に配分された複数の圧縮空気
チャネル320を通りモジュール２をスピンドル４に支持
する環状リング面セグメント14A（図15）に流れる。圧
縮空気清掃チャネル320は開口部322が本質的に放射状リ
ング面セグメント14Aの中心になるように形成されてい
る。これらの放射状リング面セグメント14Aは、径方向
に広がる溝34がスピンドルの面の中にできるように作ら
れていることが、図14からわかる。これは機能面14Aの
汚れを防止するダートチャンバを形成する。清掃目的の
ための圧縮空気の別のフローは、図14において矢印で示
されるように環状スペース318からシリンダの内面16の
中に通るものである。このフローは、心立てリング140
の内径が環状ギャップ326を残すようにドライバリング4
4の外径に整合するところで作られる。

結合されるべき部品２及び４が結合されるとき、圧縮
空気清掃チャネル320から出てくる圧縮空気が、部品２
及び４が接近するにしたがって増大する広がりまで加速
され、セグメント14A及び環状面８の清掃作用が増大す
ることを意味することは説明から明らかである。部品２
及び４が完全に合体するとき、平面８の開口部322がそ
れ以上の圧縮空気の流失を防ぐために閉じられてエネル
ギーを節約している。圧縮空気の供給は結合過程の完了
後に終了される。示される実施例とは別に、クランピン
グクロウ24とともに作動することができるので、この方
法により、エンドエレメント30の支持を継続する間は心
立てシリンダ12が溝状のくぼみの中に結合することがで
きる。この場合において、スピンドル４の心立てくぼみ
18の中に挿入される一つの中間リングは心立てシリンダ
の外径に応じた内径となっていることは明白である。こ
の変化を用いることによって、直径のことなる各種のツ
ールシステムモジュールを最小の取り付け空間でまった
く同一の交点で結合することができる。

参照は下記の図19Aから19Dになされる。そこでは、カ
ップリングシステムの別の実施例が示される。簡易化の
ために、同一の参照番号が前述の実施例の構成品に本質
的に対応するカップリングシステムの構成品に再度使用
される。図19に示される実施例と前述の実施例との間の
本質的な相違点は、ドライバリング44が付いておらず、
周方向へのドライバが特殊の形状のブロックによるもの
でり、さらにその中にプリセンタリングシステムが備え
てあることである。

スピンドル４においては、１個のクランピングエレメ
ント424のエンドエレメント430のためにアンダーカット
された支持用溝474があり、前述の実施例の変形として
８個ある。クランピングエレメント24の軸方向の安定
は、作動ロッド20にしかりとねじどめされホロウカウン
タスクリュー433によって固定されるスラストコーン434
のカップリングエレメント500に対する放射状のクロス
ピース435の使用によりなされる。スラストコーン434は
相互にある角度をなし、カップリングエレメント500及
び中間円筒状延長部512の間の外側に置かれ、ツールシ
ステムのモジュール２内の逃げの孔514とともに作動
し、円錐面434Bは面434Aよりも小さな角度をなしてい
る。この形状によって、面434Bを通じて現実の応力発生
する前に、クロウセクタ426のかなり急激な外向きの運
動の故に作動20の経路を減ずることができる。

その２つのエンドセクションの部分において、スラス
トコーン434は、２個の整合面513及び501を有してお
り、ここで面513が孔514とともに作用し、また、面501
はスピンドル内の孔のセクション401とともに作用して
おり、またそれはワークシステムのモジュール２から離
れた側ではくぼみ403の中に延在する。逃げ孔514はくぼ
みのセクション515内に広がっている。中空円筒状の延
長部512は逃し孔514にあるシールを介して結合する。別
のシール498はその孔のセクションとカップリングエレ
メント500の間にある。

図19は結合が解除されるときのカップリングシステム
の構成品を示しており、その中で作動ロッド20は左に位
置している。スラストコーン434及びスピンドル４の中
空円筒状の延長部即ちシリンダ512は面401及び501の組
み合わせによって心立てがなされ、円形又は球形の整合
面514がツールシステムのモジュール２を結合するため
の心立て端面を形成する。もし、作動ロッド20が解除さ
れて図19Aに示されるように右に押されると、円筒状の
整合面501が孔のセクション401との結合から離れて、整
合面513がくぼみ部分515の中にとどまろうとするので、
スラストコーン434により大きな力が働くことになる。
クランピング力が加えられるときスラストコーンととも
に作動ロッドがツールスピンドル４の中に放射状に浮動
することができる。スラストコーン434の実際的な心立
ては、圧力の発生の開始時に終了する。

図19に示される実施例において、追加の心立て端面が
ツールシステムのモジュール２の心立てシリンダ12の面
部分の特殊の形状によって提供される。心立て面のヘッ
ドは丸みの付いた、エンドセクション412内のノッチを
通じて動く。この場合、エンドセクション412は球形で
その直径が例えば、数百分の1mm程度スピンドル４の工
作機械側との対向面の内径よりも小さいことが望まし
い。

部品２及び４の間のねじ込みは、径方向に対向する一
組のドライバボデイすなわちドライバストーン550を通
じてなされる。ドライバボデイ550の中に、半径方向外
方に向いた溝554があり、それを通じて特殊な止めねじ
の軸が伸びている。放射状に内向きに配置されるドライ
バボデイ550の部分は、心立てシリンダ12内のドライバ
溝（細部は図示せず）の中に結合する。ドライバボデイ
550はまた、磨耗しやすく、消耗リングのように働くの
で、硬質金属のような耐磨耗材料で作るのがよく、心立
てリング550の軸方向延長部562を介して延在する。心立
てリング560はスピンドル内にしっかりねじ込まれ、前
述のような盛り上がった放射状の環状面セグメント14A
を形成しており、それに対してツールシステムのモジュ
ール２の環状面８が押し付けられる。心立てリング560
は止めねじ556と整列するねじ孔564を有しており、これ
らの孔564はスクリュー556により閉止される。この構成
によって、ツールシステムのモジュール２を離してスク
リュー556を取り除けば、心立てリング560を外さなくて
もドライバストーン550を取り外すことができる。例え
ば、渦巻ばね状の弾性リング526と番号づけられ、これ
によりクロウセクタ46をして内向きに放射方向にはねる
ようにすることができる。

図19から、結合されるべき機能表面を清掃するための
清掃チャネルシステムが結合されるべきカップリングシ
ステムの構成部品として形成されることがわかる。この
目的のために、放射状チャネル570が一方でドライバス
トーン550と心立てシリンダ12との間で形成され、他方
で心立てリング560の中に割れ目を作る。この放射状チ
ャネルは環状スペース572の中に開口しており、そこか
ら複数のサイドカット572が放射状環状面セグメント14A
まで延在する。加えて各放射状環状面セグメント14A間
のポケットに潤滑油の洩れ孔がある。

図20はカップリングシステムの別の実施例を示してお
り、これは追加のセンタリングリングが用意されておら
ず、スピンドル４とツールシステムのモジュール２の間
のねじ込み力が放射状方向に離れて配置される部分に作
用することにおいてのみ図19の実施例と異なっている。
図19に示される実施例と一致する部品に関して、同一の
参照番号を上述の説明のために使用する。グループスト
ーン580は部品２と４との間の動力伝達のためにスピン
ドル４の両側に用意され、これらは面584の放射状溝582
内で配され、決められた位置にねじ止めされる。整合用
フェイス584も、また、盛り上がった放射状環状表面セ
グメント14Aを有しており、それに対向してツールシス
テムのモジュール２の放射状フランジが位置する。サイ
ドカット586は放射状環状表面セグメント14Aから圧縮空
気の如き清掃用媒体を供給する環状スペース588まで延
在する。また、別のチャネル589はこの環状スペース588
からグループストーン580内に延在しており、これらが
潤滑油の浸出と圧縮空気の排出のための出口となる。

図20に示される変形例は図１に示されるものとは異な
り、グループストーン580とスピンドル４との間に追加
の心立てリング590が付いている。この心立てリングの
面には、グループストーン580を調節するための放射状
溝592がある。圧縮空気用チャネル596と番号が付けられ
る。これらは、リング590を通って軸方向の伸びており
リング590のセグメント14Aの部分に延在する。チャネル
は599と番号が付けられるものは、図20に示される実施
例内でチャネル589と関連する。

図22に示される実施例において、スピンドル４とツー
ルシステムのモジュール２の間のねじ込みはセンタリン
グシリンダ12のフェイス部分のくぼみ38を通じて作用す
る。ドライバボデイ64はねじ込みのためスピンドル４の
肩602に固定され、シリンダ12の溝38内にいくらかの逃
げをもって結合する。複数の放射状孔606は肩602から延
在し、サイドカット602はこれらの孔606からスピンドル
４のフェイス614のセグメントまで伸びており（図示せ
ず）、カップリングシステムの機能面を清掃するための
加圧された清浄剤の清掃システムを作っている。

図23に示される実施例において、スピンドル４とツー
ルシステムのモジュール２を有するリング620を通じて
作用し、それがツールシステムのモジュール２のフラン
ジ上で適切に作られた溝の中で結合する。心立ては、心
立てリング630の補助でなされる。リングの代わりに、
鈎形ドライバストーンを使用することも可能である。

図24A及び24Bは本質的に、図19に示される実施例に類
似している。これに関しては、対応する部品は図19に使
用されるものと同じ番号が付けられている。この実施例
において、ドライバストーン550はスピンドル４のフラ
ンジの溝552内でスクリュー556を用いて交換できる。シ
リンダ12の延長されたプリセンタリングは、リング560
によって生じ、ここでも耐磨耗材料が使用される。

図24Aに示される実施例において、シリンダ12はモジ
ューラツール650に対して標準のリセプタクル部品640上
に形づくられ、ここで図24Bに示される実施例ではシリ
ンダ12はツール660の構成品となっている。モジューラ
ツール650は振子形ジャーナル652の補助により標準のリ
セプタクル640に対してクランプされ、そこで、止めね
じ654がジャーナル652のウエッジサーフェス656と接触
するまで押し込まれ、コーン659に対して球面658を接触
させる。

図24に示される実施例においては、前述の実施例と異
なり２重のプリセンタリングがない。また、スラストボ
デイ又はスラストコーン及びクランピングエレメントの
形状が異なり、これが下記に詳しく説明されることにな
る。

スラストコーン734は機能面734A及び734B内、さらに
円筒状くぼみ736を有しており、その中に中空プランジ
ャ738が封止される。このプランジャの球面封止面742は
スプリング740を用いて、振子形ジャーナル652又はツー
ル660にあるコーン744に対して押し付けられる。この形
態によりツールシステムのモジュールのための潤滑剤が
作動ロッド20内部を通じて供給される。上記の実施例で
用意される弾性リング26、126、又は526の代わりに、図
24A及び24Bに関して示される実施例においては、作動ロ
ッドが左に動かされるとき、すなわち、カップリングシ
ステムが解除されるとき、クロウセクタ726がシリンダ1
2内の溝状くぼみ36と結合部から外れることを保証する
ために、クランピングエレメント724が運動するように
なっている。この目的のために、スラストコーン部品73
4のカップリングショルダ800の側面にスプリング748に
よってクランピングエレメント74の裏側の斜めの制御面
750に押し付けられるボデイ745がある。クラピングエレ
メント724の鈎形端末部730は、スピンドル４の支持溝77
4内にカップリングショルダ800上の丸みの付いた部分73
1によって納まる。この安定している本体の中に、クラ
ンピングエレメントが入り、クランピングエレメント72
4の端末部にある案内リブ725が幾つかのスロット747に
入る。作動ロッド20の動きとこれによるスラストリング
の部品734の左への動き（図24A）がクロウセクタ726の
下向きの回転を作る。

別の実施例が図25に示される。この実施例において、
クランピングエレメント824の鈎形端末部830に対する支
持溝874がスピンドル４とフランジ880の間に形成され、
これがツールシステムのモジュール２の関連のくぼみ内
のドライバラグ882と結合する。スラストコーンの部品
は、図19〜23に示される実施例にあるように左手の端末
に形づくられて、結合されるべきワークシステムモジュ
ールのプリセンタリングが可能となる。

エアブリードとして働く清掃システムを形成するため
に、円筒状整合面の部分に、フロントフランジ880の中
に形成されるヘリカルグループ886があり、これがエア
チャネル孔888を通じて供給される。ヘリカルグループ8
86はフロントフランジ880の平面814内の螺旋溝と接続さ
れ、清掃チャネルがエアチャネル孔888及び溝886と890
によって形成される。

これまで記述された実施例とは異なり、図25に示され
る実施例においては、クランピングエレメント824の安
定が端末に取り付けられる指標ピン825によって作用さ
れ、これはスラストコーンの部品834のカップリングピ
ース900内の軸方向スロットの中にクリアランスを有し
て結合する。クランプエレメント824の放射状張力が作
用する弾性リング829と番号づけられる。

図26に示される実施例は周方向へのねじ込みに使用さ
れるシステムの形態についてだけ、図25に示される実施
例と異なる。この実施例においては、ツールシステムの
モジュール２はスピンドル４に直接に取り付けられる。
動力伝達はドライブボデイ950を通じて作用され、その
ためにくぼみ952がツールシステムのモジュール２内に
作られる。センタリングシリンダ12はこの円筒部とクリ
アランスをもって結合する。

サイドカット960が清掃のための圧縮空気を供給する
環状スペース956から１個以上の放射状孔958を通じて延
在する。上記のようにこれらのサイドカットが清掃され
るべき構成品２及び４の間の整合面に現れる。

センタリングシリンダ12及びセンタリングシリンダセ
クション954間の円筒状整合面の清掃はセンタリングシ
リンダセクション954内のヘリカルグループ962を通じて
なされる。

最後に、図27に示される実施例に参照番号が付けられ
るが、これは結合されるべきエレメント間の動力伝達に
関しては図24に示される実施例と同一である。しかしな
がら、このために用意されるクランピングエレメント92
4及び安定用システムは集中潤滑サプライチャネルの形
態と同様に異なっている。

スラストコーンの部品は934と付番され、これは中空
の作動ロッド20とともにカップリングピース1000に接続
される。スラストコーンの部品934は、その中に中空ジ
ャーナルが封止されるように挿入されるツールシステム
のモジュールに近い側に精密孔を有しており、それにツ
ールシステムモジュール２が固定される。クランピング
エレメント924の鈎形端末部930は工作機械のスピンドル
４の支持溝974内に納まる。ガイドリブ925は、クロウセ
クタ926から離れた位置にあるクランピングエレメント9
24の側面に形成され、これらはボデイ946のスロット947
の中に正確に適合する。ガイドリブ925の部分にカップ
リングピース1000の外側に形成されたカム面948があ
り、そこでガイドリブ825のコントロールセクション949
が摺動できる。結合状態において、コントロールセクシ
ョン949はカップリングピース1000のくぼみ945に完全に
適合される（図27B参照）。もし、作動ロッド20が図27
のように左に動かされると、カム面948がコントロール
セクタ949によって機能的結合に入り、それが溝状のく
ぼみから回転させられることを意味する。

もちろん、カップリングシステムの他の変形も可能で
あり。特に、上記の各実施例からの細部の組み合わせは
相互に組合わせることができる。特に、冷却剤供給チャ
ネルを封止するために、中空円筒状を含むことなく、図
19〜23に示されるような実施例のプリセンタリングを用
いることが可能である。図19〜23に示されるこの封止の
代わりに、図13に示されるような冷却剤を用意すること
が可能である。

周方向に結合されたエレメントの動力伝達のため、対
向する双方の面が、心立てされるか又は自己心立てを行
わないかを決めることができる。この種のフェイスセレ
ーションは、また、相互に接触している放射状面又は全
く反対の放射状面にも用意され、その接続の中に中間メ
ッシングリングを使用することもできる。

上記の各実施例からの変形として、清掃チャネルのシ
ステムを通じて圧縮空気以外の媒体を通すことが可能で
ある。排他的に円筒状整合面が用意される形態に制限さ
れるツールシステムのモジュール上にあるカップリング
システムの部品では12と12′のいずれも導通しない。こ
の部品にある円錐状面で作動することも可能である。最
後に、延長部が結合する部分において、工作機械側にあ
るカップリングの部分にある対向するピースへのロッキ
ングコネクションによって作動することも可能である。
ここで、相互に結合するエレメントの断面の形状と同じ
断面積を有する円と異なる断面形状を使用することも可
能である。

この発明は、ツールシステムのモジュール及び工作機
械の間への挿入点を基盤に説明されてきた。同様な有利
な方法で、この発明が工具、工具保持具、及びこのため
に用意されたマニピュレータの間の交点に対してされ、
例えば、工具又は工具の交換若しくは工具運搬のシステ
ムにおいて、その接続部で特に重量システムのマニピュ
レーションの場合に、このなかにある固有の利益が効果
的に使用される。

この発明はこのように工作保持具、又はツールリセプ
タクルのような形をしたツールシステムモジュールのよ
うな工具の保持具、及び工作機械及び特にスピンドルの
ようなマニピュレータの間にカップリングシステムを作
る。これらの構成品の間で急速な結合と解除を用意する
ために大きな、軸方向の力を可能にするために、ウエッ
ジドライブを制御する方法で、作動ロッドを備えたクラ
ンピングシステムが用意され、それによって、結合され
るべき部品の一つの、クランプエレメントが、結合され
るべき他の部品内のくぼみの中に押し付けられる。クラ
ンピングエレメントは相互に等しい角度間隔で配列され
る３個以上のものからなり、クランピングシステム内に
配列され、これらのクロウがツールリセプタクルの心立
て延長部に本質的に平行である。クランピングエレメン
トがスピンドルの心立てくぼみの中に支持されている
間、そのクロウセクタによって、クランピングエレメン
トが心立て延長部の溝状くぼみの中で回動することがで
きる。このカップリングシステムは作動能力に関するハ
イレベルな応用性及び経済的に製造されるという事実に
よって特徴づけられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 Ｐ３８０３０１７．９ (32)優先日 1988年２月２日 (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (31)優先権主張番号 Ｐ３８０７１４０．１ (32)優先日 1988年３月４日 (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (72)発明者 フリーデル，フランツ ドイツ連邦共和国 8952 マルクトオー バードルフ エガトヴエーク ７ (56)参考文献 特開 昭57−71742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−24867（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−15432（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4135848（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 31/107 B23B 31/117 B23B 31/177

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械とそのための加工物や工具の支持
   具（２、２′）と の間に配され、工作機械が支持具（２、２′）のセンタ
   リングシリンダ（12、12′）を受ける心立てくぼみ（1
   8）とおよび工作機械の面（14、14A）と支持具の面
   （８）との間に接触力を付与するクランピング装置とを
   備えるカップリング装置において、 クランピング装置が作動ロッド（20）と、工作機械内に
   等間隔に配されかつ工作機械と支持具との間の継ぎ目部
   を橋渡しする少くとも３個のクランピングクロウ（24、
   424、724、824、924）を有し、 各クランピングクロウが支持具（２、２′）のセンタリ
   ングシリンダ（12、12′）に対しほゞ平行に延在するロ
   ッド部（28）と、その一方の端部に心立てくぼみ（18）
   の溝（32、74、474、774、874、974）内へと半径方向外
   方に突出するエンドエレメント（30、430、730、830、9
   30）と、かつその他方の端部に支持具のくぼみ（36）内
   に半径方向外方へと強制されて結合部を画定するクロウ
   セクタ（26、426、826、926）とを有し、 クロウセクタがエンドエレメントの工作機械側での軸心
   方向の支持の下でセンタリングシリンダ（12、12′）の
   くぼみ（36）内へとくさび作用により半径方向外方へ強
   制されるカップリング装置。