(57)【要約】【課題】できるだけ簡単な構造により、高いクランプ力もしくは保持モーメントを得ることができるような、クランプ装置若しくはクランプ装置で使用するためのクランプエレメントを提供する。【解決手段】クランプエレメント４が、クランプしたいスピンドル３を取り囲む内円筒５と、内円筒に対して同心的に配置された外円筒６と、内円筒と外円筒とを結合するダイアフラム７とを有しており、ほぼポット状に形成されていて、クランプエレメントに力を負荷することによりダイアフラムの湾曲が変更され、この変更により、スピンドルと内円筒のクランプ区分８との間隔又は、スピンドルと外円筒のクランプ区分９との間隔又はダイアフラムのクランプ区分２２との間隔が変化し、これにより、クランプエレメントに力を負荷することにより、スピンドルがクランプエレメントによってクランプされる、又はスピンドルのクランプが解除される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプ装置であって、ケーシング（２）と、該ケーシング（２）内に回転可能に支承されたスピンドル（３）と、弾性的なクランプエレメント（４）とを有しており、クランプエレメント（４）は力を負荷することにより、スピンドル（３）が回転可能である第１の位置から、スピンドル（３）がクランプエレメント（４）によってクランプされる第２の位置へと変更可能である形式のものにおいて、
クランプエレメント（４）が、クランプしたいスピンドル（３）を取り囲む内円筒（５）と、該内円筒（５）に対して同心的に配置された外円筒（６）と、内円筒（５）と外円筒（６）とを結合するダイアフラム（７）とを有しており、
クランプエレメント（４）がほぼポット状に形成されていて、クランプエレメント（４）の中央に、内円筒（５）を貫通して、クランプしたいスピンドル（３）を取り囲む開口が形成されており、
クランプエレメント（４）が、クランプエレメント（４）に力を負荷することによりダイアフラム（７）の湾曲が変更可能であるように配置及び構成されており、ダイアフラム（７）の湾曲の変更により、スピンドル（３）と内円筒（５）のクランプ区分（８）との間隔又は、スピンドル（３）と外円筒（６）のクランプ区分（９）との間隔又はダイアフラム（７）のクランプ区分（２２）との間隔が変化し、これにより、クランプエレメント（４）に力を負荷することにより、スピンドル（３）がクランプエレメント（４）によってクランプされる、又はスピンドル（３）のクランプが解除されることを特徴とする、クランプ装置。
【請求項２】
内円筒（５）と外円筒（６）とがそれぞれダイアフラム（７）とは反対側の自由端部で、固定領域（１０，１１）を有しており、有利には外円筒（６）の固定領域（１１）がケーシング（２）に堅固に結合、特にねじ結合されている、請求項１記載のクランプ装置。
【請求項３】
内円筒（５）の固定領域（１０）及び外円筒（６）の固定領域（１１）に面した、ダイアフラム（７）の内面（１２）に力が加えられる、請求項１又は２記載のクランプ装置。
【請求項４】
クランプエレメント（４）に力を負荷するために、ニューマチック式又は液圧式に負荷可能なピストン（１３）が設けられており、該ピストン（１３）は有利には、ダイアフラム（７）の中央領域に作用する、請求項１から３までのいずれか１項記載のクランプ装置。
【請求項５】
ダイアフラム（７）が、外側領域（１７）から中央（１９）に向かってかつ内側領域（１８）から中央（１９）に向かって内方へと傾斜しており、ダイアフラム傾斜角（α）が有利には９０°〜１１０°、特に９５°〜１０５°である、請求項１から４までのいずれか１項記載のクランプ装置。
【請求項６】
スピンドル（３）がクランプエレメント（４）によってクランプされているクランプエレメント（４）の第２の位置において、内円筒（５）のクランプ区分（８）がスピンドル（３）に当接しており、外円筒（６）のクランプ区分（９）がケーシング（２）に当接している、請求項１から５までのいずれか１項記載のクランプ装置。
【請求項７】
スピンドル（３）がブレーキディスク（２０）に堅固に結合されていて、スピンドル（３）がクランプエレメント（４）によってクランプされているクランプエレメント（４）の第２の位置では、内円筒（５）のクランプ区分（８）がスピンドル（３）に当接しているか、又は外円筒（６）のクランプ区分（９）がブレーキディスク（２０）の区分（２１）に当接している、請求項１から５までのいずれか１項記載のクランプ装置。
【請求項８】
スピンドル（３）がクランプエレメント（４）によってクランプされているクランプエレメント（４）の第２の位置では、内円筒（５）のクランプ区分（８）がスピンドル（３）に当接しており、外円筒（６）の近傍に配置された、ダイアフラム（７）のクランプ区分（２２）がケーシング（２）に当接している、請求項１から５までのいずれか１項記載のクランプ装置。
【請求項９】
スピンドル（３）がブレーキディスク（２０）に堅固に結合されており、スピンドル（３）がクランプエレメント（４）によってクランプされているクランプエレメント（４）の第２の位置では、内円筒（５）のクランプ区分（８）がスピンドル（３）に当接しているか、又は外円筒（６）の近傍に配置された、ダイアフラム（７）のクランプ区分（２２）がブレーキディスク（２０）の区分（２１）に当接している、請求項１から５までのいずれか１項記載のクランプ装置。
【請求項１０】
ブレーキディスク（２０）の区分（２１）が、クランプエレメント（４）の前記第２の位置では、外円筒（６）のクランプ区分（９）若しくはダイアフラム（７）のクランプ区分（２２）とは反対の側で、ケーシング（２）に当接している、請求項７又は９記載のクランプ装置。
【請求項１１】
ダイアフラム（７）に、第１の力とは逆に作用する第２の力が負荷されていて、ダイアフラム（７）に第１の力が負荷されていない場合に、スピンドル（３）がクランプエレメント（４）によってクランプされていて、ダイアフラム（７）に第１の力が負荷されている場合に、スピンドル（３）のクランプは解除されている、請求項５から１０までのいずれか１項記載のクランプ装置。
【請求項１２】
特に請求項１から１１までのいずれか１項記載の、ケーシング（２）と、該ケーシング（２）内に回転可能に支承されたスピンドル（３）とを有するクランプ装置で使用するための弾性的なクランプエレメントであって、クランプエレメント（４）に力を負荷することにより、クランプエレメント（４）が第１の位置から第２の位置へと変更可能であり、スピンドル（３）がクランプエレメント（４）の第１の位置では回転可能であって、クランプエレメント（４）の第２の位置ではクランプエレメント（４）によってクランプされている形式のものにおいて、
クランプエレメント（４）がほぼポット状に形成されていて、クランプしたいスピンドル（３）を取り囲む内円筒（５）と、該内円筒（５）に対して同心的に配置された外円筒（６）と、内円筒（５）と外円筒（６）とを結合するダイアフラム（７）とを有しており、
内円筒（５）と外円筒（６）とがそれぞれダイアフラム（７）とは反対側の自由端部で、固定領域（１０，１１）を有しており、該固定領域がケーシング（２）に堅固に結合されていて、
クランプエレメント（４）が、クランプエレメント（４）に力を負荷することによりダイアフラム（７）の湾曲が変更可能であるように構成されており、ダイアフラム（７）の湾曲の変更により、内円筒（５）のクランプ区分（８）の、反対側に位置する外円筒（６）のクランプ区分（９）に対する間隔、又は外円筒（６）の近傍に配置されたダイアフラム（７）のクランプ区分（２２）に対する間隔が変化し、これにより、クランプエレメント（４）の組み付け状態で、クランプエレメント（４）に力を負荷することにより、スピンドル（３）がクランプエレメント（４）によってクランプされる、若しくはスピンドル（３）のクランプが解除されることを特徴とする、特に請求項１から１１までのいずれか１項記載のクランプ装置で使用するための弾性的なクランプエレメント。
【請求項１３】
ダイアフラム（７）が、外側領域（１７）から中央（１９）に向かってかつ内側領域（１８）から中央（１９）に向かって内方へと傾斜しており、ダイアフラム傾斜角（α）が有利には９０°〜１１０°、特に９５°〜１０５°である、請求項１２記載の弾性的なクランプエレメント。
【請求項１４】
外円筒（６）が、固定領域（１１）からダイアフラム（７）にかけて、内円筒（５）の方向へと傾斜されている、請求項１２又は１３記載の弾性的なクランプエレメント。
【請求項１５】
ダイアフラム（７）に半径方向で延びるスリットが形成されている、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の弾性的なクランプエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプ装置であって、ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に支承されたスピンドルと、弾性的なクランプエレメントとを有しており、クランプエレメントは力を負荷することにより、スピンドルが回転可能である第１の位置から、スピンドルがクランプエレメントによってクランプされる第２の位置へと変更可能である形式のものに関する。さらに本発明は、ケーシングと該ケーシング内に回転可能に支承されたスピンドルを有するクランプ装置で使用するための弾性的なクランプエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
このクランプ装置は特に、ワークを加工することができるように、緊締されたワークを所望の角度位置に位置決めする割出し円テーブル又は割出し装置で使用される。この場合、割出し円テーブル又は割出し装置の構成に応じて、ワークを水平又は鉛直に配置することができる。相応の加工装置、例えばフライス盤、穿孔装置、旋削装置によってワークを加工する際に、緊締されたワークの所定の位置が不都合に変化しないように、クランプ装置によって十分高いクランプ力がスピンドルに加えられなければならない。
【０００３】
クランプは、例えば連結されるクラウンギアにより形状接続的に、又は回転可能に支承されたスピンドルにブレーキディスクを押し付けることにより摩擦接続的に行うことができる。この場合、スピンドル若しくはワークの形状接続的な位置決めの構成には欠点がある。即ち、可能な割出しステップの数、ひいては可能な位置の数が、クラウンギアの歯数によって規定されるので、場合によってはワークの所定の位置は実現不可能である。このような理由から特に、高い精度が求められる割出し装置では、有利には、不動のケーシングに対するスピンドルの摩擦接続的なクランプが実現される。
【０００４】
ＤＥ１０３３２４２４Ｂ４号特許明細書により、クランプ装置を有した割出し円テーブルが公知である。この公知技術では、クランプ装置が、スピンドルに結合されたブレーキディスクと、ケーシングに支持された複数のばねエレメントと、これらのばねエレメントに反作用する、液圧式又はニューマチック式に操作可能なピストンを有している。ピストンの圧力がかけられていない状態では、スピンドルのクランプは、薄いクランプ体がばねエレメントによってブレーキディスクへと押し付けられることにより行われる。これに対してピストンが圧力媒体によって負荷されると、ピストンがばねエレメントのばね力に反作用し、これによりクランプ体はブレーキディスクに押し付けられず、ブレーキディスクは妨げられることなくスピンドルと一緒に回転することができる。
【０００５】
ＤＥ１０３３５７９５Ａ１号特許明細書により、冒頭で述べたクランプ装置が公知である。このクランプ装置では、軸の摩擦接続的なクランプが、不動のケーシングに対して行われる。この公知のクランプ装置は、扁平でプレート状の緊締エレメントをクランプエレメントとして有していて、この緊締エレメントは初期状態で凸状の可撓領域を有しており、緊締エレメントの外側端部がケーシングに支持されており、緊締エレメントの内側端部は緊締力を、クランプしたい軸に加えることができる。このために、公知のクランプ装置ではケーシングにおいて圧力室が形成されている。この圧力室は、一方の側で緊締エレメントの凸状の可撓領域によって制限されている。圧力室に過圧が負荷されると、プレート状の緊締エレメントの可撓領域の湾曲が減少し、これにより緊締エレメントの内側の自由端部が軸に押し付けられ、これにより軸は緊締エレメントによってクランプされる。
【０００６】
この公知のクランプ装置の欠点は、圧力室が、機能上、必然的に、内側に向かって、回転スピンドルに対して開かれていて、これにより手間のかかるシールが必要なことにある。プレート状の緊締エレメントの可撓領域の湾曲を圧力負荷の際に減じることができるように、緊締エレメントは相応に小さな厚さを有していなければならない。しかしながらこのことは、スピンドルのクランプのために比較的小さな摩擦面しか有していないことになる。何故ならば、公知のクランプ装置では、摩擦面が、緊締エレメントの厚さによって規定されるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＤＥ１０３３２４２４Ｂ４号特許明細書
【特許文献２】ＤＥ１０３３５７９５Ａ１号特許明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明の課題は、できるだけ簡単な構造により、高いクランプ力もしくは保持モーメントを得ることができるような、クランプ装置若しくはクランプ装置で使用するためのクランプエレメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために本発明の構成によるクランプ装置では、クランプエレメントがほぼポット状に形成されていて、クランプしたいスピンドルを取り囲む内円筒と、該内円筒に対して同心的に配置された外円筒と、内円筒と外円筒とを結合するダイアフラムとを有しており、クランプエレメントが、クランプエレメントに力を負荷することによりダイアフラムの湾曲が変更可能であるように配置および構成されており、ダイアフラムの湾曲の変更により、スピンドルと内円筒のクランプ区分との間隔、又は、スピンドルと外円筒のクランプ区分との間隔、又はダイアフラムのクランプ区分との間隔が変化し、これにより、クランプエレメントに力を負荷することにより、スピンドルがクランプエレメントによってクランプされる、又はスピンドルのクランプが解除されるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるクランプ装置は、まず、ＤＥ１０３３５７９５Ａ１号明細書により公知のクランプ装置とは異なり、クランプエレメントが、扁平なプレート状の緊締エレメントから成っているのではなく、クランプエレメントが、内円筒と、外円筒と、内円筒と外円筒とを互いに結合するダイアフラムとを有するほぼポット状のクランプエレメントから成っている。このことはまず、回転可能に支承されたスピンドルをクランプするための摩擦面として、ダイアフラムの比較的薄い端面ではなく、内円筒及び／又は外円筒の幅広に形成することができるクランプ区分が働くという利点を有する。ダイアフラムの幅、即ち、ダイアフラムの半径方向の延在を相応に寸法設計した場合、さらに、内円筒若しくは外円筒とダイアフラムへの力の作用点との間隔と、内円筒若しくは外円筒の摩擦面とダイアフラムとの間の間隔とのてこ比に応じて、ダイアフラムに加えられる力に相対的に、スピンドルに加えられるクランプ力が強化される。
【００１１】
クランプエレメントの固定のために、内円筒と外円筒とがそれぞれダイアフラムとは反対側の自由端部で、固定領域を有している。この場合、有利には、クランプエレメントは、少なくとも外円筒の固定領域を介して、ケーシングに堅固に結合、特にねじ結合されている。しかしながらこれとは選択的に、クランプエレメントは、内円筒の固定領域を介して、回転可能に支承されたスピンドルに不動に結合されていても良い。クランプエレメントがスピンドルに不動に結合されているならば、クランプエレメントはスピンドルと一緒に回転し、従って、外円筒のクランプ区分とケーシングとの間で摩擦接続的なクランプが行われる。
【００１２】
クランプエレメントのダイアフラムへの力の負荷は、アクティブ化可能な負荷エレメントによって行われる。本発明において負荷エレメントとは、圧縮空気又は圧力油、又は特にニューマチック式又は液圧式に操作可能な構成部分であって良い。
【００１３】
本発明のクランプ装置の有利な構成によれば、内円筒若しくは外円筒の固定領域に面したダイアフラムの内面に力が加えられる。即ちアクティブ化可能な負荷エレメントとクランプエレメントとは、負荷エレメントが、内円筒及び外円筒の固定領域に面したダイアフラムの内面に作用するように互いに配置されている。負荷エレメントがニューマチック式又は液圧式に操作されるように形成されていると、内面からのダイアフラムの負荷により、簡単に圧力室が形成される。この圧力室は、クランプエレメント自体によって、回転可能に支承されたスピンドルに対して閉じられる。これにより圧力室を回転するスピンドルに対してシールする必要はなく、従って、簡単なシールエレメントを使用することができ、このことは例えば割出し装置におけるクランプ装置の構成と配置を簡単にする。
【００１４】
既に説明したように、ダイアフラムは圧縮空気又は圧力油によって直接負荷することができ、ダイアフラムの内側を負荷する際には、圧力室はクランプエレメント自体によって、回転可能に支承されたスピンドルに対して閉じられている。
【００１５】
しかしながら有利には、クランプエレメントのダイアフラムへの力の伝達は、ニューマチック式又は液圧式に操作可能なピストンが設けられていて、該ピストンが、力を負荷する際に、特に、ダイアフラムの中央領域若しくは中央の直径に作用するように配置され、形成されている。この場合、ピストンに圧縮空気が負荷されると特に有利である。液圧システムの代わりにニューマチックシステムを使用すると、ずっと低い運転圧で作動することができ、これにより供給路もずっと障害に敏感ではなくなり、保守整備の手間も僅かになるという利点が得られる。本発明によるクランプ装置では、この場合、僅かな、例えば６ｂａｒの運転圧により既に、極めて高いクランプ力及び保持モーメントを保証できることがわかっている。
【００１６】
基本的に、どのようにクランプエレメントを、特にダイアフラムを形成することができるかという種々の可能性がある。ダイアフラムはこの場合、負荷エレメントの方向から見て、扁平に、又は凸状に、又は凹状に形成することができ、これにより、負荷エレメントの作動によりダイアフラムの湾曲を変更、即ち拡大若しくは縮小することができる。
【００１７】
本発明の第１の構成によれば、ダイアフラムが外側領域から中央に向かってかつ内側領域から中央に向かって外方へと傾斜若しくは湾曲しており、ダイアフラムは、負荷エレメントの方向から見てほぼ凸状に形成されている。このように形成されたダイアフラムの中央領域に力が負荷されると、ダイアフラムの湾曲は拡大される。この場合、ダイアフラムの湾曲の拡大により、内円筒のクランプ区分と、外円筒の相応のクランプ区分とが内方へと引っ張れる。クランプエレメントが、負荷エレメントが作用していない状態で、即ち、ダイアフラムに力が加えられていない場合に、内円筒が摩擦接続的にスピンドルに、有利には付加的に外円筒が摩擦接続的にケーシングに又は、スピンドルに不動に結合されたブレーキディスクに当接するように設計されているならば、負荷エレメントが作動されることにより、即ちダイアフラムに力を負荷することにより、スピンドルのクランプが解除される。
【００１８】
本発明の第２の構成によれば、クランプエレメントは、ダイアフラムが外側領域から中央に向かってかつ内側領域から中央に向かって内方へと傾斜若しくは湾曲しており、ダイアフラムは、負荷エレメントの方向から見て、ほぼ凹状に形成されている。このような形式のクランプエレメントの有利な構成によれば、ダイアフラム傾斜角が９０°〜１１０°、有利には９５°〜１０５°である。このように形成されたクランプエレメントがダイアフラムの内面に力を加えると、ダイアフラムの湾曲が減少し、これにより、内円筒のクランプ区分からスピンドルへの間隔が減少する。ダイアフラムのこのような構成で、クランプエレメントは、内円筒のクランプ領域がスピンドルに対して少なくとも僅かな間隔を有しているように設計されているならば、スピンドルは、負荷エレメントが作動されていない状態で、クランプエレメントに対して相対的に回転可能であり、負荷エレメントの作動により、即ちダイアフラムに力を負荷することにより、スピンドルがクランプエレメントによってクランプされる。
【００１９】
ダイアフラムが内方へと傾斜しているクランプエレメントの第２の構成の選択的な構成によれば、ダイアフラムに力を加える第２の負荷エレメントが設けられており、その力の方向が、作動された第１の負荷エレメントの力の方向と反対に作用する。これにより第１の負荷エレメントが作動されていない場合には、スピンドルは第２の負荷エレメントによりダイアフラムに加えられる力に基づき、クランプエレメントによってクランプされていて、第１の負荷エレメントが作動されている場合には、クランプが解除されるクランプ装置が実現可能である。この場合、第２の負荷エレメントは例えば、単数又は複数のばねエレメントによって形成することができる。第１の負荷エレメントがニューマチック式又は液圧式に負荷可能なピストンを有しているならば、このような構成では、スピンドルのクランプは、ピストンの圧力がない状態で行われ、スピンドルのクランプを解除するためにピストンに圧力を負荷しなければならない。基本的には、第１の及び／又は第２の負荷エレメントとして、圧縮空気又は圧力油を使用することもでき、これによりダイアフラムは両側から圧縮空気又は圧力油によって負荷可能である。
【００２０】
冒頭で説明したように、ダイアフラムの湾曲の変化は、スピンドルと内円筒のクランプ区分との間隔又はスピンドルと外円筒のクランプ区分との間隔を変更させる。クランプエレメントがケーシングに不動に結合されていて、内円筒のクランプ区分が摩擦接続的にスピンドルに当接するならば、クランプエレメントの内円筒において半径方向のクランプが行われる。クランプエレメントは、クランプエレメントのこのような第２の−クランプする−位置で、外円筒もクランプ区分でケーシングに当接するように形成することができ、これにより外円筒において付加的にケーシングに対する半径方向のクランプが行われる。
【００２１】
本発明によるクランプ装置の特に有利な構成によれば、外円筒は、クランプエレメントの、スピンドルをクランプする第２の位置で、クランプ区分で、ケーシングに当接しているのではなく、スピンドルに結合されたブレーキディスクの相応の区分に当接している。基本的にこの場合、クランプエレメントを、クランプする第２の位置で、外円筒だけがブレーキディスクに当接するように設計することができる。しかしながら有利には、クランプエレメントは、内円筒のクランプ区分がスピンドルに、外円筒のクランプ区分がブレーキディスクに当接し、これによりポット状に形成されたクランプエレメントの内円筒でも外円筒でも、スピンドルの半径方向のクランプが行われるように形成されている。
【００２２】
本発明によるクランプ装置の選択的な構成によれば、クランプエレメントは、スピンドルがクランプエレメントによってクランプされているクランプエレメントの第２の位置で、内円筒がクランプ区分でスピンドルに当接し、外円筒の近傍に配置されたダイアフラムのクランプ区分がケーシングに当接するように形成されている。従ってクランプ装置のこのような構成では、内円筒のクランプ区分とスピンドルとの間に半径方向に作用するクランプが実現され、外円筒に配属され、外円筒の近傍に配置された、ダイアフラムのクランプ区分とケーシングとの間に軸方向に作用するクランプが実現される。有利には、クランプエレメントのこのような構成でも、ダイアフラムの外側の第２のクランプ区分はケーシングではなく、スピンドルに不動に結合されたブレーキディスクに当接し、この場合も有利には、スピンドルのクランプはブレーキディスクを介しても、直接的にクランプエレメントの内円筒を介しても行われる。
【００２３】
このような構成で、ダイアフラムのクランプ区分とブレーキディスクの区分との間で軸方向に作用するクランプは、クランプエレメントが、外円筒が固定領域からダイアフラムにかけて内円筒の方向へと傾斜しているように形成されていることにより実現される。外円筒のこのように内方に向かって傾斜する区分により、力を負荷することにより、ダイアフラムの湾曲が減じた場合、ダイアフラムの、外円筒の近傍に配置されたクランプ区分は、ダイアフラムに作用する力と同じ方向に変形する。これにより、ダイアフラムのクランプ区分は、ブレーキディスクの相応に配置された領域に当接する。
【００２４】
既に説明したように、クランプ装置は有利には、スピンドルに不動に結合された、特にねじ固定されたブレーキディスクを有していて、該ブレーキディスクは、クランプエレメントの第２の位置では、外円筒のクランプ区分と、又はダイアフラムのクランプ区分と、摩擦接続的なクランプを形成している。この場合、ブレーキディスクは有利には、ブレーキディスクの区分が、クランプエレメントの第２の位置で、外円筒のクランプ区分若しくはダイアフラムのクランプ区分とは反対の側でケーシングに当接するように配置及び形成されている。これにより、ブレーキディスクのクランプ作用は簡単に強化できる。
【００２５】
冒頭で説明したように、本発明は、クランプ装置に関するだけではなく、ケーシング及びケーシングに回転可能に支承されたスピンドルを有するクランプ装置で使用するための弾性的なクランプエレメントにも関する。この場合、弾性的なクランプエレメントは本発明によれば、ほぼポット状のクランプエレメントが、クランプしたいスピンドルを取り囲む内円筒と、該内円筒に対して同心的に配置された外円筒と、内円筒と外円筒とを結合するダイアフラムとを有していることを特徴とする。この場合、クランプエレメントは、クランプエレメントに力を負荷することにより、ダイアフラムの湾曲が変更可能であるように形成されていて、ダイアフラムの湾曲の変更により、内円筒のクランプ区分と外円筒の向かい合って位置する区分との間隔又は、外円筒の近傍に配置されたダイアフラムのクランプ区分との間隔が変化され、これにより、クランプエレメントの組み付け状態で、クランプエレメントに力が負荷されることにより、スピンドルがクランプエレメントによってクランプされる、又はスピンドルのクランプが解除される。有利には、このような形式の弾性的なクランプエレメントの利点は、本発明によるクランプ装置に関する前記説明を参照されたい。
【００２６】
クランプエレメントのダイアフラムは、負荷エレメント若しくは固定領域の方向から見て、扁平又は凸状又は凹状に形成することができる。有利にはダイアフラムは、外側領域から中央に向かって、かつ内側領域から中央に向かって内方に傾斜しており、この場合、ダイアフラム傾斜角度は特に、９０°〜１１０°であり、これによりダイアフラムはほぼ凹状に形成されている。このような形式のクランプエレメントでは、ダイアフラムが有利には０．６〜２．５ｍｍの厚さを有している。ダイアフラムのこのような厚さにより、負荷エレメントとしてのニューマチック式に負荷されるピストンにおける比較的低い運転圧のもとでも、スピンドルの相応に高いクランプ力を若しくは相応に高い保持モーメントを得るために十分なダイアフラムの湾曲の減少が可能である。又、同時に、このような厚さのダイアフラムは、クランプエレメントの十分な剛性も保証する。
【００２７】
ダイアフラムに半径方向に延びる複数のスリットを形成することにより、ダイアフラムの湾曲を十分に変更させるために必要な力若しくは運転圧を減少することができ、又は、ダイアフラムの許容できる厚さを高めることができる。半径方向に延びるスリットを形成することにより、ダイアフラムの接線方向での変形可能性は高まり、これにより、結果として生じるクランプ力が高まる。
【００２８】
詳しく述べるならば、本発明によるクランプ装置若しくは本発明による弾性的なクランプエレメントを構成する、及び改良する複数の可能性がある。これについては、請求項１及び１２に従属する請求項及び図面に基づく実施例の詳しい説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】割出し装置の部分としてのクランプ装置の第１実施例を示した断面図である。
【図２】図１のクランプ装置のクランプエレメントの一部を拡大して示した断面図である。
【図３】選択的な構成のクランプエレメントの一部を拡大して示した断面図である。
【図４】割出し装置の部分としてのクランプ装置の第２実施例を示した断面図である。
【図５】図４のクランプ装置のクランプエレメントの一部を拡大して示した断面図である。
【図６】クランプ装置の別の実施例を示した断面図である。
【図７】本発明によるクランプエレメントの一部を示した部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１には、割出し装置１の部分であるクランプ装置の第１実施例が示されている。このクランプ装置は、ケーシング２と、ケーシング２内に回転可能に支承されたスピンドル３と、弾性的なクランプエレメント４とを有している。機能的にクランプ装置に属するケーシング２は、同時に、割出し装置１のケーシング２も成している。ケーシング２自体は、互いに結合される、特にねじ結合又は溶接されている複数のケーシング部分から成っていても良い。
【００３１】
図１に示した割出し装置１は、一度、緊締したワークを、スピンドル３の任意の角度位置に位置決めするために働く。これによりワークは、続いて、所望の位置で、例えばフライス盤、穿孔装置、旋削装置といった加工装置によって加工することができる。ワークの位置決めのために、割出し装置１は駆動装置を有しており、この駆動装置は図示の実施例ではウォーム歯車伝動装置である。加工すべきワークを固定するために、スピンドル３の端面に面板を固定することができる。
【００３２】
図１及び図２に示されたように、本発明によるクランプエレメント４は、クランプすべきスピンドル３を取り囲む内円筒５と、内円筒５に同心的に配置された外円筒６と、内円筒５と外円筒６とを結合するダイアフラム７とを有している。ダイアフラム７はこの場合、内円筒５及び外円筒６に対してほぼ垂直に配置されている。従って、図７に斜視図で示したクランプエレメント４はほぼポット状に形成されており、「ポット状の」クランプエレメント４の中心には、クランプすべきスピンドル３を取り囲む開口が、内円筒５を貫通して形成されている。有利には高強度のばね鋼から成るクランプエレメント４は、旋盤加工された構成部分として形成することができる。これに対して選択的に、内円筒５、外円筒６、ダイアフラム７を、３つの個々の部分として形成することもできる。これらは、クランプエレメント４を形成するために互いに結合されている。
【００３３】
図１に示したクランプ装置では、スピンドル３のクランプは、ダイアフラム７に力Ｆを加えることにより行われる。これによりダイアフラム７の湾曲が減じられ、これにより、内円筒５のクランプ区分８が、内側に向かって、スピンドル３の方向に、若しくは図２に符号ＦＩで示した矢印の方向に変形する。従ってスピンドル３と内円筒５のクランプ区分８との間では、力Ｆがダイアフラム７に加えられると、半径方向に作用するクランプが行われる。同様に、外円筒６はクランプ区分９を有しており、このクランプ区分９は、ダイアフラム７に力Ｆを加えると、図２に符号ＦＡで示した矢印の方向の方向で変形する。
【００３４】
このクランプ装置では、スピンドル３と、クランプエレメント４の内円筒５との間に、クランプ過程で生じる高いクランプ力によりスピンドル３が損傷するのを防止するために、硬化された鋼から成るリングを配置することができる。これとは選択的にスピンドル３を、内円筒５に面した領域で相応に硬化することもできる。
【００３５】
さらに図面に示したように、クランプエレメント４の内円筒５と外円筒６とはそれぞれ、ダイアフラム７とは反対側の自由端部に、フランジとして形成された固定領域１０，１１を有しており、図示の実施例では、クランプエレメント４は、外円筒６の固定領域１１を介して堅固にケーシング２にねじ固定されている。
【００３６】
クランプ装置の配置と構成とは、力Ｆが、内円筒５若しくは外円筒６の固定領域１０，１１に面した、ダイアフラム７の内面１２に加えられることによりさらに簡単にされる。力Ｆは、この場合、液圧的又は有利にはニューマチック式のピストン１３により伝えられ、ピストン１３は、ダイアフラム７の真ん中の領域に作用する。これに対して選択的にダイアフラム７を、圧縮空気又は圧力油によって直接負荷することもできる。
【００３７】
図示したピストン１３は、単純なピストンであっても、タンデムピストンであっても良い。ピストン１３の、ダイアフラム７とは反対の面にはカバー１４が、クランプエレメント４の固定領域１０，１１で結合されている。これによりカバー１４とピストン１３との間には圧力室１５が形成されている。ダイアフラム７の前記内面１２にピストン１３を介して力Ｆが加えられることにより、そして、クランプエレメント４がポット状に形成されていることにより、圧力室１５は、回転するスピンドル３に対してシールする必要はない。従って、圧力室１５のシールのためには簡単なシールエレメント１６を使用することができる。
【００３８】
図２及び図５に示したクランプエレメント４の実施例では、ダイアフラム７が、外側領域１７と内側領域１８とから中央１９に向かって内方へ傾斜していて、これによりダイアフラム７は、ピストン１３に関してほぼ凹状に形成されている。ダイアフラム７の傾斜角αは、有利には９０°〜１１０°であり、特に、９５°〜１０５°である。
【００３９】
基本的にクランプエレメント４は、スピンドル３がクランプエレメント４によってクランプされる第２の位置では、内円筒５のクランプ区分８だけがスピンドル３に接するように形成され、ケーシング２の内側に配置されている。しかしながら図１及び図２の実施例では、外円筒６も、ダイアフラム７に力Ｆがかけられると、半径方向外側に向かって図２に符号ＦＡで示した矢印の方向に押圧されるクランプ区分９を有している。クランプエレメント４の第２の位置では、内円筒５とスピンドル３との間の半径方向に作用するクランプだけではなく、付加的に、外円筒６とスピンドル３に堅固にねじ固定されたブレーキディスク２０との間で半径方向に作用するクランプも生じる。ブレーキディスク２０はこの場合、外円筒６にほぼ平行に延びる区分２１を有するように形成されていて、この区分に、外円筒６のクランプ区分９が、クランプエレメント４の第２の位置で摩擦接続的に当接する。
【００４０】
図１及び図２のクランプ装置若しくはクランプエレメント４の実施例とは異なり、図３のクランプエレメント４では、ダイアフラム７が外方に向かって湾曲していて、これによりダイアフラム７は、負荷エレメントの方向から見てほぼ凸状に形成されている。このような構成では、ダイアフラム７に力Ｆがかけられると、負荷されていない状態で既に形成されているダイアフラム７の湾曲が増大する。ダイアフラム７の湾曲の増大により、内円筒５のクランプ区分８も外円筒６のクランプ区分９も内方に向かって引きつけられる。
【００４１】
図３に矢印ＦＩ、ＦＡで示されているように、ダイアフラム７に力Ｆが負荷された場合、内円筒５のクランプ区分８はスピンドル３から持ち上がる。同時に外円筒６のクランプ区分９は、ブレーキディスク２０の対応する区分２１から持ち上がる。従ってダイアフラム７に力Ｆがかけられることにより、スピンドル３のクランプを解除することができる。従って、図３に示された、クランプエレメント４若しくはクランプ装置の構成では、圧力がない状態でスピンドル３がクランプされ、クランプを解除するためにダイアフラム７に力Ｆを負荷しなければならない。これとは異なり、図１及び図２に示した実施例では、圧力がない状態ではクランプは行われず、即ち、スピンドル３のクランプのためには、ピストン１３に圧力を負荷しなければならない。
【００４２】
図４及び図５のクランプ装置若しくはクランプエレメント４の実施例では、ダイアフラム７は、図１及び図２の実施例と同様に、外側領域１７と内側領域１８とから中央１９に向かって内部へと傾斜しているので、ダイアフラム７はピストン１３に関してほぼ凹状に形成されている。さらに、この実施例でも、ピストン１３は圧力負荷時に、ダイアフラム７の内面１２に作用する。
【００４３】
しかしながら図５のクランプエレメント４は、図２のクランプエレメント４とは異なり、外円筒６が固定領域１１からダイアフラム７にかけて、内円筒５の方向へと傾斜されている。これにより、ダイアフラム７に力Ｆがかけられた際に、ダイアフラム７の湾曲が減少することにより、外円筒６の近くに配置されたダイアフラム７のクランプ区分２２が、図５に符号Ｆｎで示した矢印の方向に軸方向で変形する。このように形成されたダイアフラム７に力Ｆが加えられると、内円筒５のクランプ区分８とスピンドル３との間で半径方向に作用するクランプの他に付加的に、ダイアフラム７のクランプ区分２２と、スピンドル３に堅固に結合されたブレーキディスク２０の対応する区分２１との間で軸方向に作用するクランプが生じる。
【００４４】
図６にはクランプ装置の別の構成が示されている。このクランプ装置でも、図３の構成と同様に、圧力がない状態でスピンドル３のクランプが行われており、クランプを解除するためにピストン１３に圧力を負荷しなければならない。図６に示したクランプエレメント４の形状は、図５に示したクランプエレメント４の形状にほぼ相当する。図４の構成とは異なり、図６に示したクランプ装置は、第１の負荷エレメントとしての圧力負荷可能なピストン１３の他に、第２の負荷エレメントとして、２つの皿ばねの形の付加的なばねエレメント２３を有している。ピストン１３はこの場合、第１の負荷エレメントが作動されていない場合、即ち、圧力室１５に過圧が負荷されていない場合、ばねエレメント２３によってダイアフラム７に向かって押し付けられる。圧力室１５の圧力負荷状態では、ピストン１３はばねエレメント２３のばね力に抗して、ダイアフラム７から引き離され、これによりダイアフラム７はばね弾性的にもともとの形に戻る。
【００４５】
図６にはクランプエレメント４が第２の位置で示されていて、この位置では、内円筒５のクランプ区分８がスピンドル３に当接し、ダイアフラム７のクランプ区分２２がブレーキディスク２０の区分２１に当接している。圧力室１５に過圧が負荷されると、ピストン１３はばねエレメント２３を幾分、互いに近づくように圧縮し、これによりダイアフラム７の湾曲は僅かに拡大し、これにより、内円筒５のクランプ区分８はスピンドル３から持ち上がり、外円筒６のクランプ区分９もブレーキディスク２０から僅かに持ち上がる。このような関係では、内円筒５の半径方向の変形及び場合によっては外円筒６の半径方向の変形も、ダイアフラム７の軸方向の変形も僅かであり、例えば数１００分の１ミリメートルの僅かな変形距離で既に、相応の高さのクランプ力若しくは保持モーメントを得るために十分である。
【符号の説明】
【００４６】
１  割出し装置、  ２  ケーシング、  ３  スピンドル、  ４  クランプエレメント、  ５  内円筒、  ６  外円筒、  ７  ダイアフラム、  ８，９  クランプ区分、  １０，１１  固定領域、  １２  内面、  １３  ピストン、  １４  カバー、  １５  圧力室、  １６  シールエレメント、  １７  外側領域、  １８  内側領域、  １９  中央、  ２０  ブレーキディスク、  ２１  区分、  ２２  クランプ区分、  ２３  ばねエレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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