JP3959152B2 - 適性位置にワークピースあるいは工具をクランプするクランプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、適性位置にワークピースあるいは工具をクランプするクランプ装置に関する。
【０００２】
【発明の概要】
このクランプ装置は、例えば、工作機械のワークテーブル上に固定して設けられる第１のカップリング体と、この第１のカップリング体と着脱自在とされ、ワークピースあるいは工具がクランプされる第２のカップリング体とを有している。精密な位置決めのために、両カップリング体の内の１つは、他方のカップリング体に設けられた位置決めメンバと共働する溝部が設けられ、これにより直角座標系のＸＹ方向での両カップリング体の相互の位置を決定している。さらに、精密な位置決めのために、両カップリング体の内の１つには、高くされた接触面が設けられ、他方には、両カップリング体が互いにロックされたとき、前記高くされた接触面上に載るような平坦面が設けられ、これにより直角座標系のＺ方向での両カップリング体の相互の位置を決定している。
【０００３】
さらに、本発明は、適性位置にワークピースや工具をクランプするクランプアセンブリにも関連している。このクランプアセンブリは、ワークピースや工具のキャリアメンバと、このワークピースキャリアメンバに互いに離間するように取り付けられた複数の第１カップリング体と、複数の第１カップリング体と共働するようにそれぞれが互いに対応するように離間して設けられた位置固定の複数の第２カップリング体とを有している。これにより溝部と、第１と第２のカップリング体に設けられた整合メンバとの全体は、それぞれＺ軸方向の周りの角度変位であるＸ軸方向及びＹ軸方向でのワークピースキャリアメンバの適正な位置を決定する。
【０００４】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
ヨーロッパ特許明細書０，２５５，０４２号には、工作機械の工具用のクランプ装置が開示されている。このクランプ装置は、クランプされる工具を支持するための、クランプチャックと工具キャリアメンバを有している。クランプチャックには、複数のポストメンバと、底面から突出した複数の板状部材が設けられ、ここでは、前記板状部材は、ポストメンバ上に高く伸延し、工具を整合するための接触面を有している。工具キャリアメンバは、前記ポストメンバを載せ、複数の溝部が切られ、板状部材と係合されるようにした平坦面を有している。これら複数の溝部には、板状部材を載せるための弾性リップが設けられている。クランプチャックに工具キャリアメンバをクランプするために、工具キャリアメンバには、クランプピンメンバが設けられている。
【０００５】
工具が取り付けられた工具キャリアメンバは、工作機械外部の作業台上に安全に置かれるようにするためや、あるいはクランプピンメンバや工具に対するあらゆるダメージを回避するために、クランプピンメンバは、工具キャリアメンバが脇に置かれる前に工具キャリアメンバから離されなければならない。特に、クランプピンメンバが離された後に、工具キャリアメンバは、作業台上に下ろされ、例えば、平坦な面に載せられる。しかしながら、これは、弾性リップが機械的な損傷を受けたり、及び／又は平坦な面の溝が汚れたりする危険を含んでいる。また、工具キャリアメンバが、側面の１つを下にして作業台上に置くと、同様な危険が存在するが、いずれにしてもクランプピンメンバが外れたり、外れなかったりする点はあまり問題ではない。このようなクランプ装置、特に、工具キャリアメンバは、細心の注意を払って扱わなければならない。さらに、ヨーロッパ特許明細書０，２５５，０４２号のクランプ装置は、大きくて重いワークには使用できない。これは、大きくて重い工具が取り付けられた工具キャリアメンバが、経験から分かるように、小さくて軽いキャリアメンバと同様な注意力で使用することができないという理由による。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、上述した不具合がない、適性位置にワークピースあるいは工具をクランプするクランプ装置を提供することである。
【０００７】
特に、本発明の目的は、従来技術として知られたクランプ装置より一層丈夫な、適性位置にワークピースあるいは工具をクランプするクランプ装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、荒い扱いに対しても大きな影響を受けることなく、適性位置にワークピースあるいは工具をクランプするクランプ装置を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、非常に大きくて重いワークピースや工具でも扱うことができるようにした、適性位置にワークピースあるいは工具をクランプするクランプ装置及びクランプアセンブリを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
これら及び他の目的を達成するための本発明は、第１の態様によれば、例えば、工作機械のワークテーブルの上に固定的に設けられる第１のカップリング体と、この第１カップリング体と着脱自在とされ、ワークピースあるいは工具がクランプされる第２カップリング体とを有する、適性位置にワークピースあるいは工具をクランプする装置を提供する。
【００１１】
前記クランプ装置は、前記第１のカップリング体に対して第２のカップリング体を、直角座標系のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向において整合させるための第１の整合手段と、前記第１のカップリング体に対して前記第２のカップリング体を、直角座標系のＺ軸方向において整合させるための第２の整合手段とを有している。
【００１２】
前記第１のカップリング体に第２のカップリング体をロックするために、少なくとも一つのクランプピンが、前記固定された第１のカップリング体の上に配置されている。
【００１３】
前記第１の整合手段は、前記第１及び第２のカップリング体のうちの一方に設けられる溝部と、前記第１及び第２のカップリング体のうちの他方に設けられた整合メンバとを有している。この整合メンバは、前記第２のカップリング体が第１のカップリング体に接近する際に前記溝部に係合する。
【００１４】
前記第２の整合手段は、前記第１及び第２のカップリング体のうちの一方から突出して高くされた接触面と、前記第１及び第２のカップリング体のうちの他方に設けられた平担面とを有している。この高くされた接触面と平担面とは、前記第２のカップリング体が前記第１のカップリング体にロックされる際に互いに載置される。前記第２のカップリング体は、自由端の支持面を有し、当該第２のカップリング体に設けられた前記整合手段を超えて伸延する支持手段を備えている。
【００１５】
前記クランプピンが、固定されたカップリング体の上に設けられているという事実のために、第２のカップリング体、つまり、ワークピースあるいは工具が取り付けられるカップリング体は、少しでも遠くに突出するようにした部分を有しておらず、これにより、例えば、工作機械の外部の作業台に、第２のカップリング体を置くことは、大変便利で、またクランプピンを最初に外すという義務から開放される。
【００１６】
第２のカップリング体、つまり、ワークピースあるいは工具が取り付けられるカップリング体に、すべての部材あるいはエレメントの上に伸延するように支持手段を設けることは、本質的にカップリング体の正確な位置決めのためであり、自由端の支持面を有することは、どの様な位置決め作用や整合作用を持たなくても、結果的にカップリング体、つまり、ワークピースあるいは工具キャリアメンバが簡単に操作でき、ダメージや汚れに対して影響されないことになる。なぜならば、機械的ダメージや汚れに関する限り全くデリケートな整合に関連する部材あるいはエレメントは、支持手段によって保護されることになるからである。さらに、支持手段は、ワークピースあるいは工具キャリアメンバを作業台上に安全に置くことを可能にもする。
【００１７】
好ましい実施の形態では、支持手段は、第２のカップリング体の外部輪郭と本質的に対応する内面を有しており、これにより、高くされた接触面は、固定の第１のカップリング体の上に配置され、支持手段は、前記高くされた接触面の長さより大きな量まで、第２のカップリング体に設けられた整合手段を超えて伸延することになる。これにより、２つのカップリング体の互いに精密な位置決めのための本質的な部材あるいはエレメントは、２つのカップリング体が互いにロックされるとき保護される。このようなデリケートな部材あるいはエレメントのダメージや汚れは、ワークピースの機械的処理中、つまり、ドリル、ミリング、回転等を行なっている間、大幅に減少する。
【００１８】
さらに、好ましい実施の形態では、支持手段には、第１及び第２のカップリング体が互いにロックされたとき、第２のカップリング体の外面に係合するシール部材が設けられている。このようなクランプ装置は、誇りや水の汚染に対しても保護される。
【００２７】
なお、以下の説明においては、簡単のため、ワークピースや工具が取り付けられるカップリング体は、“カップリング体”と表現し、“クランプ体”は、他の固定側のカップリング体に対して使用することとする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、ワークピース（図示せず）や工具（図示せず）を取り付けるようにしたカップリング体１の第１の実施形態を部分的に断面で示す斜視図、図２は、クランプ体２の第１の実施形態を示す斜視図である。カップリング体１とクランプ体２は、共にクランプ装置を構成する。通常、カップリング体１は、機械加工されるワークピースを載置するか、あるいはワークピースを機械加工するための工具を保持するために使用され、一方、クランプ体２は、例えば工作機械（図示せず）のワークテーブルに取り付けられて固定される。
【００３０】
カップリング体１は、支持手段１１により囲繞される基体部材１０を有している。支持手段１１は、基体部材１０の下面１０Ａを超えて伸延しており、下方支持面１２が設けられている。支持手段１１の反対側の頂部における表面は、基体部材１０の平坦面と同じ高さとなっている。
【００３１】
基体部材１０には中心孔１８が開設されており、環状嵌合部材１５が下側の限界となっている。この環状嵌合部材１５は、環状のセンタリング面１５Ａを有している。好ましくは、環状嵌合部材１５は、例えばねじ（図示せず）によって基体部材１０内に嵌めることにより基体部材１０に交換可能に取り付けられる。中心孔１８の内壁には、後にさらに説明されるように、クランプ体２（図２）のクランプボール２２を受ける環状溝１６が設けられている。基体部材１０の平坦な下面１０Ａには、後にさらに説明されるように、クランプ体２（図２）に設けられる整合メンバ２６と共働する凹状の溝部１３が設けられている。
【００３２】
カップリング体１が、自主的な(autonomous)ワークピースキャリアとして用いられるか、あるいはワークピースの取付け及びクランプアセンブリの一部として用いられるかによって、４つの偏心及び角度的にオフセットした溝部１３か、あるいは図１に示されるように２つの並置された溝部１３かが設けられる。各溝部１３の背後には、機能について後にさらに詳しく説明される切除部若しくは狭い窓部１４が設けられている。
【００３３】
基体部材１０の下部には、この下部を支持手段１１から分離する周方向の凹所１７が設けられており、溝部１３がクランプ体２の整合メンバ２６に係合されるとき、溝部１３の底部に妨げられることのない変位が許容される。
【００３４】
基体部材の平坦で滑らかな下面１０Ａと共に溝部１３は、クランプ体２に対するカップリング体１の精密な位置決めに必須となるカップリング体１の一部分であり、一方、上述した環状嵌合部材１５は、クランプ体２に対するカップリング体１の最初の粗い位置決めを提供する。精密な位置決めのために必須の部分１０Ａ，１３は、基体部材１０の表面１０Ａを超えて伸延する支持手段１１によってダメージから保護される。
【００３５】
クランプ体２は、クランプピン２１が連結される基体部材２０を有している。クランプピン２１の自由端の表面２１Ａは、面取りあるいは丸くされることにより、かつクランプピン２１の断面領域の少なくとも３分の１以上に及ぶことによって、センタリング面として機能する。４つの接触面２４及び整合メンバ２６は、クランプ体２の基体部材２０の平坦な上面２０Ａを超えて突出している。４つの接触面２４のうちの３つだけが図２に示されている。接触面２４の中央には孔２５が設けられる。圧縮された空気はこれらの孔２５から逃げ、クランプ動作中において接触面２４がカップリング体１の平担面１０Ａに接触する前に、迅速に接触面２４をクリーンにする。
【００３６】
整合メンバ２６は、基体部材２０に設けられた溝２３に取り付けられ、ねじ（図示せず）によって固定されている。整合メンバ２６の上方の長手方向のエッジ部は面取られ、これにより、カップリング体１の基体部材１０の表面１０Ａに設けられた溝部１３の外方の鋭利なエッジ部と共働する整合面２７を形成する。基体部材２０の接触面２４と共に整合メンバ２６は、カップリング体１に対するクランプ体２の精密な位置決めに必須となるクランプ体２の部分であり、一方、上述したクランプピン２１の自由端の表面２１Ａは、カップリング体１に対するクランプ体２の最初の粗い位置決めを行なう。カップリング体１とクランプ体２とを相互に取り付けるために、後者のクランプピン２１には、クランプ動作中においてカップリング体１（図１）の孔１８の内壁に設けられる前述した溝１６に係合する多数のクランプボール２２が設けられている。
【００３７】
図３は、クランプ動作中におけるカップリング体１及びクランプ体２の概略断面図である。カップリング体１及びクランプ２の結合は、粗い位置決め手段、すなわち、カップリング体１の環状嵌合部材１５と、クランプ体２のクランプピン２１の面取りあるいは丸くされた端部表面２１Ａとの作用により容易となる。好ましくは、環状嵌合部材１５は、クランプピン２１を構成する材料よりも硬度の低い材料から構成され、こうして、カップリング体１とクランプ体２との相互の粗い整合の間、クランプピン２１へのいかなるダメージも回避される。例えば、環状嵌合部材１５は、黄銅あるいは青銅から構成されるが、適当なプラスチック材料を使用することも可能である。
【００３８】
カップリング体１とクランプ体２との相互の粗い整合が完了した後、これらの２つの体１及び２の精密な整合がなされる。カップリング体１に設けられた溝部１３がクランプ体２の整合メンバ２６に整列するとすぐに、カップリング体１及びクランプ体２は、お互いに向かって移動され、これにより、整合メンバ２６は溝部１３に係合する。こうして、カップリング体１及びクランプ体２は、基本的にいかなる力をも受けることなく相互に整合される。これにより、角度位置のみならずＸ及びＹ軸方向に関するカップリング体１及びクランプ体２の相互の位置決めが完了する。
【００３９】
ここで、カップリング体１のクランプ体２への本クランプがなされる。それに関連して、クランプボール２２は、カップリング体１の中心孔１８の内壁に設けられる溝１６に係合する。図３に見ることができるように、クランプピン２１の中空孔の内側には、上方、すなわちクランプピン２１の自由端の表面２１Ａに向かって、ばねアセンブリにより付勢される移動可能なピストン３０が設けられている。これにより、クランプボール２２は半径方向外方に力が加えられる。ピストン３０は、ばねアセンブリにより生じる力に抗して下方に移動可能であり、その結果、カップリング体１とクランプ体２が相互に分離するように、クランプボール２２が解放される。図３に示される静止位置においては、ピストン３０はその上方位置に固定され、クランプボール２２を溝１６内に押圧する。これによって、カップリング体１とクランプ体２は、お互いにロックされる。ピストン３０を下方に移動させると、クランプボール２２が解放されるために、圧力室３１に圧縮空気が充満される。ピストンが圧縮空気の影響下で上方に変位できるようにクランプ体２を設計することが可能である。これは、ばねアセンブリあるいはばね力の代わりのものによる力に対抗して付加することによりなされる。同様の手段としては、カップリング体１とクランプ体２を空気圧の作用によりクランプ及びロックすることも可能である。
【００４０】
Ｚ軸方向の所定の位置でクランプ体２に対するカップリング体１の整合を行なうために、カップリング体１は、本クランプ動作の間に、切除部若しくは狭い窓部１４が設けられている溝部１３により構成される弾性エレメントによって生じるばね力に抗するように、カップリング体１の平坦で滑らかな下面１０Ａがクランプ体２の接触面２４に対して接するまでの大きさだけ変位される（図１及び図２）。
【００４１】
支持手段１１が、カップリング体１のクランプ体２に対する精密位置決めに必須の部分１０Ａ，１３及び１４を超えて、接触面２４の高さの量より大きい量で伸延されることによって、一旦カップリング体１とクランプ体２が相互に連結されると、クランプ体２の上部は支持手段１１により包囲される。加えて、支持手段１１の内壁には、シールリング３２を受ける円周方向溝が設けられており、こうして、カップリング体１はクランプ体２に取り付けられ、確実なセンタリング及びクランプに必須のすべての部分及びエレメント１０Ａ，１３，１４，２１，２２，２４，２６は、ごみや埃から確実に保護される。
【００４２】
図３に示されるように支持手段１１の内壁にシールリング３２を受ける円周方向溝を設ける代わりに、支持手段の下端に、接触面に関しある角度下で伸延してシールリングを受ける円周方向溝を有する面取りされた内側エッジ部を設けることが賢明であろう。この場合、クランプ体は、好ましくは、カップリング体とクランプ体がロックされたときにシールリングが接触し得る領域に適合して配置される円周方向エッジ部分を有する。このような構成により、カップリング体のシールリングにより生じる反力は、このシールリングがカップリング体とクランプ体の相互の整合に大きな影響を与えることのないように、低く保たれる。
【００４３】
図４は、図１に示されるものに近似した部分的に断面で示す斜視図で、カップリング体の第２の実施形態を示す。図１による第１の実施形態におけるような溝部１３の背後に配置される狭い窓部若しくは切除部１４の代わりに、カップリング体１Ｂは、各溝部１３Ｂに付与された２つの弾性リップメンバ３４を有しており、このリップメンバ３４は、カップリング体１Ｂの平坦な下面に平行に走る切除部３５を分割することにより形成されている。このような弾性リップメンバ３４を備えた構成とすることによって、図１に示されるような背後に狭い窓部あるいは切除部を有する溝と同様な効果、すなわち、カップリング体１Ｂがクランプ体２に接近するときに、整合メンバ２６の面取りされた整合面２７がリップメンバ３４のエッジ部に係合し、本整合動作の後に、クランプ体２の接触面２４がカップリング体１Ｂの下方平担面に接するまで、カップリング体１Ｂとクランプ体２がお互いにクランプされる際にそれらのリップメンバを弾性的に変形させるという効果を奏する。
【００４４】
図５は、弾性ディスクメンバ３７を備えるカップリング体１Ｃの他の実施の形態を示す側面図である。図５のクランプ体２Ｃは、図２に示して説明したクランプ体に、本質的に、対応している。弾性ディスクメンバ３７は、カップリング体１Ｃの下面に取り付けられている。また、ディスクメンバ３７の作用によってＺ方向に必要とされる弾性が保証されることから、当該弾性ディスクメンバ３７は、図１に示した実施形態における狭い窓部あるいは切除部１４を備える溝部１３が形成されたカップリング体１と交換し得るものである。弾性ディスクメンバ３７は、溝部１３Ｃを備えている。この溝部１３Ｃの領域は、弾性ディスクメンバ３７が補強されている。溝部１３Ｃの領域における弾性ディスクメンバ３７のたわみを許容するために、カップリング体１Ｃの基体部材に凹所３９が設けられている。この凹所３９は、溝部１３Ｃの領域に位置しており、溝部１３Ｃの領域で補強された部分を備えることによって生じる弾性ディスクメンバ３７の高さよりもやや大きい深さを持っている。したがって、弾性ディスクメンバ３７と凹所３９との間にはギャップ３８が存在し、このギャップ３８により、弾性ディスクメンバ３７のＺ方向へのたわみが許容されている。ここに、図５の実施形態においてディスクメンバ３７に備えられ示されている溝部１３Ｃの代わりに、クランプ体２（図２参照）の複数の整合メンバ２６によりエッジ部が係合され得る開口（アパーチャー）を使うことが可能である点に注意すべきである。
【００４５】
図６は、クランプ体２Ｄの他の実施の形態を示す側面図である。クランプ体２Ｄと共働するカップリング体１Ｄは、弾性溝部１３（図１）を有しておらず、また弾性ディスクメンバ３７（図５）をも有していないが、硬質の溝を有している。しかしながら、この実施の形態では、クランプ体２Ｄは、Ｚ方向に弾性的に取り外し得る複数の整合メンバ４０を備えている。この目的のために、それぞれの整合メンバ４０の裏には凹所４１が備えられている。それぞれの整合メンバ４０の裏に凹所４１を備える代わりに、例えば弾性ディスクメンバ（図示せず）の上に整合メンバ４０を支持し得ることもできる。Ｚ軸方向に弾性的に取り外し自在な整合メンバ４０をクランプ体２Ｄに備える場合には、対応するカップリング体１Ｄに整合メンバ４０に対応して設けられる溝は、硬質のものとされ、あるいはカップリング体１Ｄの硬質部分に配置され得る。
【００４６】
図７及び図８は、さらに他の実施の形態に係るワークピースクランプ装置を十分明瞭なポジションで示す斜視図である。このクランプ装置は、固定されたクランプ体４５（図８）を有するのはもちろん、機械加工されるべきワークピースあるいは工具を固定し得るカップリング体４４（図７）を有している。これら図７及び図８に明瞭なポジションで示されるワークピースクランプ装置は、特に、大きく及び／又は重いワークピースあるいは工具の場合に適している。強くかつ均等な効果的なクランプ力を提供するために、固定のクランプ体４５は、４個のクランプピンメンバ４６を有している。これらクランプピンメンバ４６のそれぞれは、接触面５１によって取り囲まれている。これらの接触面５１は、クランプ体４５の表面に関して数ミリメートルの高さがある。各ピンメンバ４６相互の間に、整合メンバ４７が備えられている。図８に示される４個の整合メンバ４７のそれぞれは、クランプ体４５の平坦な上面に設けられた凹所の中に受け入れられている。
【００４７】
図７に示されるカップリング体４４は、４つの環状接触面５２を有している。これら環状接触面５２のそれぞれの中心には、クランプ体４５におけるピンメンバ４６の大きさ及び位置に対応した孔５３が形成されている。クランプ体４５に対するカップリング体４４の高精度の位置決めのために必要とされる溝４９は、カップリング体４４の表面に設けられた凹所５０の中に挿入される個々別々のばね部材４８として機械加工により形成されている（図７）。このようなばね部材４８は、非常に大きい横力を受けることができる。
【００４８】
図７及び図８に示される高精度の位置決めエレメントにより、すなわち、整合メンバ４７だけでなく溝部４９を備えたばね部材４８により、クランプ体４５に対するカップリング体４４の最終位置は、中心のＺ軸の周りの角度変位である、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に正確にセットされる。
【００４９】
図７によるカップリング体４４の実施形態の図示は、代わりに用いられ、組み合わせて用いられない支持手段の３つの異なる変形を具体化している。
【００５０】
第１の変形において、カップリング体４４は、周縁に設けられる板状部材５４を備える。この板状部材５４の形状は、クランプ体４５の外形形状に対応しており、その結果、カップリング体４４とクランプ体４５が相互にクランプされると、板状部材５４によってクランプ体４５が囲まれる。図７においてはただ１つだけの板状部材５４がカップリング体４４の１つの角部の回りを延伸するように示されているとしても、実際は、このような板状部材５４の４個がカップリング体４４のそれぞれの角部の回りを延伸するように備えられるか、あるいは、カップリング体４４の全周に沿って延伸する途切れのない連続した板状部材が備えられるであろうことが理解される。いずれにしても、板状部材５４及び改変例に係るそれら板状部材の高さは、それぞれ、高精度の位置決めのために欠くことができない部品ないしエレメント４８, ４９, ５２の上に高く伸延するように、クランプ体４５の接触面５１の高さよりも大きい量だけ選択されている。
【００５１】
第２の変形において、カップリング体４４は、当該カップリング体４４の下面に配置されると共にエッジに沿って延びる板状部材５６を備えている。再び、図７においてはただ１つだけの板状部材５６がカップリング体４４の１つの角部に沿って伸延するように示されているとしても、実際は、このような板状部材５６の４個がカップリング体４４のそれぞれの角部に沿って延伸するように備えられるか、あるいは、カップリング体４４の全周に沿って伸延する途切れのない連続した板状部材が備えられることが理解される。この場合に、板状部材５６及び改変例に係るそれら板状部材の高さは、それぞれ、高精度の位置決めのために欠くことができない部品ないしエレメント４８, ４９, ５２の上に高く伸延するように、クランプ体４５の接触面５１の高さよりも小さい量だけ選択されなくてはならない。これによって、接触面５１がカップリング体４４の接触面５２に対して確実に接触することが保証される。
【００５２】
第３の変形において、カップリング体４４は、当該カップリング体４４の４つの角領域に配置される４つのポスト部材５５を備える。この場合においてもまた、これらポスト部材５５の高さは、高精度の位置決めのために欠くことができない部品ないしエレメント４８, ４９, ５２の上に高く伸延するように、クランプ体４５の接触面５１の高さよりも小さい量だけ選択されなくてはならない。これによってもまた、接触面５１がカップリング体４４の接触面５２に対して確実に接触することが保証される。
【００５３】
図８に示される４つのクランプピン４６の代わりに、より多くの個数のクランプピン、例えば６つのクランプピンを備えることができる。さらに、もし必要とあらば、整合メンバ４７の個数を、対応する溝４９の個数とともに増やすこともできる。
【００５４】
図９は、ワークピースクランプ装置を十分明瞭なポジションで示す平面図、図１０は、図９に示される装置を示す側面図である。このワークピースクランプ装置は、ワークピースキャリヤ４のみならず、４つのクランプアセンブリ３を有する。ワークピースキャリヤ４は、円形形状のプラットホームメンバ５を含んでいる。また、プラットホームメンバ５の下面には、当該プラットホームメンバ５の中心軸６の周りに対称配置される４つのカップリング体１が備えられている。プラットホームメンバ５の上に、機械加工されるべきワークピース（図示せず）が固定され得る。プラットホームの代わりに、任意の他のワークピースキャリヤ、例えばクランプフレームメンバを備え得ることが理解される。
【００５５】
これらクランプアセンブリ３の４つのクランプ体２は、例えば、工作機械のワークテーブル７の上に据えつけ固定される。４つのクランプアセンブリ３のそれぞれは、２つの整合メンバと、これらに対応して配置される２つの溝部とを備えている。これらの整合手段の全体は、Ｘ軸方向／Ｙ軸方向の両方に、及び、Ｚ軸すなわち中心軸６の周りの角変位に関して、ワークピースキャリヤ４の最終的な位置をセットする。
【００５６】
図９及び図１０に示される円形ワークピースキャリヤ４の代わりに、異なる形状に形づくられたワークピースキャリヤ、例えば矩形形状のワークピースキャリヤを利用することが可能である。特に矩形形状のワークピースキャリヤの場合には、４つの整合メンバと４つの対応する溝をクランプアセンブリ３のうちの１つに備えることが賢明である。クランプアセンブリによって、ワークピースキャリヤの位置は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で決定され、これにより、Ｚ軸のための基準がセットされる。さらに、最初のアプローチで、ワークピースキャリヤの角方位もまた決定される。しかしながら、特に大きいワークピースキャリヤの場合には、角方位をいっそう正確に限定することが必要とされる。それで、前記第１クランプアセンブリからある距離に位置する少なくとも１つの追加のクランプアセンブリを備えなければならない。少なくとも１つの追加のクランプアセンブリは、上記の第１クランプアセンブリによって限定されるＺ軸の周りのワークピースキャリヤの角変位だけを決定する。それゆえ、追加のクランプアセンブリは、２つの整合メンバ及びこれらと共働する２つの溝部だけを備えている。このようにして、ワークピースキャリヤの縦方向の寸法における変化は、位置決め精度に有害な影響を及ぼさない。特に、第１クランプアセンブリと追加のクランプアセンブリとの間の距離の変化によって伴われるワークピースキャリヤの熱膨張は、ワークピースキャリヤにより支持されるワークピースの位置の精度に否定的な影響を及ぼさない。
【００５７】
図９及び図１０によるワークピースクランプ装置は、上述したクランプアセンブリの代わりに、図７及び図８に関して示され論じたクランプアセンブリを備え得ることが理解される。
【００５８】
この発明により設計されたクランプアセンブリを備えるワークピースキャリヤを提供することに関する利点の一つは、このようなワークピースキャリヤが、ラフな取り扱いができるだけでなく、非常に強く頑丈であるという事実に見られるであろう。もしこのようなワークピースキャリヤがいかなる種類の支持構造、例えば作業台あるいは同種のものの上に置かれるなら、ワークピースキャリヤの整合のために欠くことができないカップリング体の部品ないしエレメントは、これら部品ないしエレメントの上に支持手段が高く伸延しているので、損傷から保護される。こうして、支持手段のうち露出した支持面だけが、例えば作業台に接触することになる。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、適性位置にワークピースあるいは工具をクランプするクランプ装置及びクランプアセンブリを提供することができ、特に、従来のクランプ装置より一層丈夫で、荒い扱いに対しても大きな影響を受けることもなく、非常に大きくて重いワークピースや工具でも扱うことができる。
【００６０】
また、ダメージや汚れに対して影響されず、保護され、ワークピースあるいは工具が取り付けられるキャリアメンバを作業台上に安全に置くことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ワークピースや工具が設けられるカップリング体の第１の実施形態の斜視図である。
【図２】 固定側のカップリング体の斜視図である。
【図３】 図１，２の２つのカップリング体を有するクランプ装置の断面図である。
【図４】 ワークピースや工具が設けられるカップリング体の第２の実施形態の斜視図である。
【図５】 クランプ装置のさらに他の実施形態の概略側面図である。
【図６】 クランプ装置のまた他の実施形態の概略側面図である。
【図７】 ワークピースや工具が設けられるカップリング体の第３の実施形態の斜視図である。
【図８】 図７のカップリング体と共働する固定側のカップリング体のさらなる実施形態の斜視図である。
【図９】 適性位置にワークピースをクランプする装置の概略平面図である。
【図１０】 図９に示される装置の側面図である。
【符号の説明】
１…第２カップリング体、
２…第１のカップリング体、
３…クランプ装置、
４…ワークピースキャリア手段、
１０Ａ…平担な下面（第２の整合手段）、
１１…支持手段、
１２…下方支持面、
１３…溝部（第１の整合手段）、
１４…切除部、
１５…環状嵌合部材、
１６…環状溝、
１８…中心孔、
２１…クランプピン（ロック手段）、
２１Ａ…自由端の表面、
２２…クランプボール（ロック手段）、
２４…接触面（第２の整合手段）、
２６…整合メンバ（第１の整合手段）、
２７…面取りされた端面、
３２…シール手段、
３７…弾性ディスク手段、
３０…ピストン（クランプボール作動手段）、
５４…板状部材（支え手段）。

Claims (15)

1. 固定された第１のカップリング体と、この第１カップリング体と着脱自在とされ、ワークピースあるいは工具がクランプされる第２のカップリング体と、を有する適性位置にワークピースあるいは工具をクランプする装置であって、
   前記第１のカップリング体に対して第２のカップリング体を、直角座標系のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向において整合させるための第１の整合手段と、
   前記第１のカップリング体に対して第２のカップリング体を、直角座標系のＺ軸方向において整合させるための第２の整合手段と、
   前記固定された第１のカップリング体に配置される少なくとも一つのクランプピンを有し、前記第１のカップリング体に前記第２のカップリング体をロックするためのロック手段と、
   を有し、
   前記第１の整合手段は、前記第１及び第２のカップリング体のうちの一方に設けられる溝部と、前記第１及び第２のカップリング体のうちの他方に設けられ前記第２のカップリング体が前記第１のカップリング体に接近する際に前記溝部に係合する整合メンバとを有し、
   前記第２の整合手段は、前記第１及び第２のカップリング体のうちの一方から突出し高くされた接触面と、前記第１及び第２のカップリング体のうちの他方に設けられた平担面とを有し、
   前記第２のカップリング体が前記第１のカップリング体にロックされる際に前記接触面と平担面は互いに載置され、前記第２のカップリング体は、自由端の支持面を有し、当該第２のカップリング体に設けられた前記整合手段を越えて伸延する支持手段を備えてなる装置。
2. 前記支持手段は、前記第２のカップリング体の外部輪郭に基本的に対応する形状の内面を有してなる請求項１に記載の装置。
3. 前記高くされた接触面は、前記固定された第１のカップリング体に設けられ、前記支持手段が、前記接触面の高さよりも大きい量で前記第２のカップリング体に設けられる整合手段を越えて伸延してなる請求項１に記載の装置。
4. 前記第１と第２のカップリング体は、実質的に円筒形状であり、前記支持手段は、第２のカップリング体の外径に略一致した内径を有し、かつ当該第２のカップリング体を包むような円環形状である請求項１又は請求項２に記載の装置。
5. 前記支持手段の前記内面には、前記第１及び第２のカップリング体が相互にロックされる際に第１のカップリング体の外面に係合するシール手段が設けられている請求項２に記載の装置。
6. 前記環状の支持手段の内面には、前記第１及び第２のカップリング体が相互にロックされる際に第１のカップリング体の外面に係合するシール手段が設けられている請求項４に記載の装置。
7. 前記支持手段の前記内面は、前記シール手段を収容する溝部に斜めにのびる傾斜部分を設けてなる請求項５又は請求項６に記載の装置。
8. 前記クランプピンは、前記第１と第２のカップリング体が相互にロックされる際に前記第２のカップリング体の中心孔の内壁に設けられた環状溝に係合する複数のクランプボールを有する請求項１に記載の装置。
9. 前記クランプピンは、当該クランプピンの内部に摺動可能に収容されたクランプボール作動手段を有し、当該クランプボール作動手段は、クランプボールを半径方向外方に押し出すものをある位置までばね手段により加圧し、また、前記クランプボールを開放するため前記ばね手段の力に抗して空気圧により変位するようにした請求項８に記載の装置。
10. 前記第１カップリング体は、少なくとも４つのクランプピンと、少なくとも４つの整合メンバとが設けられ、前記第２のカップリング体は、整合メンバの数に対応する数の溝部が設けられ、これにより共働する溝部と整合メンバの全体が、前記第 １カップリング体に対する第２カップリング体の、Ｚ軸方向の周りの角度変位である直角座標系のＸ軸方向とＹ軸方向での位置を明確に定める請求項１に記載の装置。
11. 前記第２カップリング体は、前記第１カップリング体の外部輪郭に対応する内部輪郭を有する板状部材周縁取付形式の支え手段を有し、前記周縁取付の板状部材は、第２カップリング体に設けられた整合手段を越え、前記高くされた接触面の高さより大きい量で伸延する請求項１０に記載の装置。
12. 前記第２カップリング体の下面には、少なくとも１つの支持部材が設けられ、当該支持部材は、第２カップリング体に設けられた整合手段を越え、前記高くされた接触面の高さより小さい量で伸延する請求項１０に記載の装置。
13. 前記４つのクランプピンが設けられ、１つの整合メンバが２つの隣接するクランプピン間に位置している請求項１０に記載の装置。
14. 前記溝部が形成されている中にさらに別個のばね手段を有し、これにより別個のばね手段が、前記第２カップリング体に設けられた凹部に明確に挿入される請求項１０に記載の装置。
15. 前記整合メンバは、第１カップリング体に設けられた凹部に明確に挿入される別個のエレメントにより構成されている請求項１０に記載の装置。

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