(57)【要約】      （修正有）【課題】クランプ装置において、構成を簡略化すると共に、一方では、大きなクランプ力又は保持力を発揮し、他方では、付属する各クランプ要素の位置決め又は配置に関する公差を少なくとも一方向、特にＸ方向又はＹ方向に補償可能とすること。【解決手段】本発明のクランプ装置は、クランプチャック（１）と、これに対してクランプ可能なクランプ要素（２）とを備える。クランプチャック（１）は、クランプ要素（２）のための収容開口（７）と、クランプ要素（２）を収容開口（７）内にてクランプするためのクランプ部材とを備える。クランプ要素（２）は細長形状とされ、クランプチャック（１）における収容開口（７）も細長形状とされている。クランプ要素（２）は、収容開口（７）内に差し込まれる際に、弾性的な可撓性を有する少なくとも１個の芯出し要素（９）により、収容開口の長手方向軸線に対して直角に整列される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプチャック（１）と、該クランプチャック（１）にクランプ可能なクランプ要素（２）とを備え、前記クランプチャック（１）は、前記クランプ要素（２）のための収容開口（７）と、前記クランプ要素（２）を前記収容開口（７）内にてクランプするためのクランプ部材（20）とを有しているクランプ装置において、
前記クランプ要素（２）が、細長形状を有し、前記クランプチャック（１）に、前記クランプ要素（２）のための細長収容開口（７）が設けられ、弾性的な可撓性を有する少なくとも１個の芯出し要素（９）が、前記クランプチャック（１）における前記収容開口（７）の差し込み領域に配置され、該芯出し要素（９）により、前記クランプ要素（２）が前記収容開口（７）内に差し込まれる際に前記収容開口（７）の長手方向軸線（Ｌ）に対して直角に整列されることを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクランプ装置であって、前記少なくとも１個の芯出し要素（９）に、細長芯出し開口（11）が設けられ、前記クランプチャック（１）における前記収容開口（７）及び前記芯出し開口（11）の両者が、前記クランプ要素（２）よりも長く形成されていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクランプ装置であって、前記クランプ部材（20）が、細長スライダとして構成されると共に、前記クランプ要素（２）のクランプ面（33）に係合することを特徴とするクランプ装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のクランプ装置であって、前記クランプチャック（１）に、互いに平行に配置された２個のクランプ部材（20）が設けられていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のクランプ装置であって、前記各クランプ部材（20）が、前記クランプ要素（２）よりも長く構成されていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のクランプ装置であって、前記芯出し要素（９）が、耐錆性を有する鋼で構成された一体的な芯出しディスク（9a）として形成され、該芯出しディスク（9a）が、前記クランプチャック（１）における前記収容開口（７）の差し込み領域に配置され、前記芯出し開口（11）が、前記芯出しディスク（9a）に形成されていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のクランプ装置であって、前記クランプ要素（２）における２つの長手方向側面のそれぞれに沿ってクランプ面（33）が設けられ、前記各クランプ部材（20）が、前記クランプ面（33）に摩擦係合的及び／又は形状密着的に当接することにより、前記クランプ要素（２）が前記クランプチャック（１）内に引き込まれてクランプされることを特徴とするクランプ装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のクランプ装置であって、前記クランプ要素（２）における２つの長手方向側面のそれぞれに沿って、テーパ付けされた芯出し面（35）と、クランプ面（33）とが設けられ、該クランプ面（33）が、前記クランプ要素（２）の差し込み方向に見て、芯出し面（35）の上方に配置され、前記クランプ部材（20）が、細長スライダとして構成されると共に、前記クランプ要素（２）の各クランプ面（33）に係合することを特徴とするクランプ装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載のクランプ装置であって、前記クランプチャック（１）における前記各クランプ部材（20）に、直線的にシフト可能な少なくとも１個の作動ピストン（24）が設けられ、該少なくとも１個の作動ピストン（24）が、ピストンハウジング（8a, 8b）内に収容されると共に、前記各クランプ部材（20）に機械的に接続されていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のクランプ装置であって、前記各作動ピストン（24）及び／又は前記各クランプ部材（20）が、圧縮ばね（25, 38）により、収容開口（７）に向けて負荷され、前記各作動ピストン（24）が、空圧により、前記ばね（25, 38）力に抗してシフト可能であることを特徴とするクランプ装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載のクランプ装置であって、前記クランプ要素（２）における２つの長手方向側面のそれぞれに、テーパ付けされた芯出し面（35）が設けられ、該各芯出し面（35）が、２段状に構成されていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載のクランプ装置であって、前記クランプチャック（１）の全長に亘って途切れることなく延びるよう形成された収容開口（７）が設けられていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載のクランプ装置であって、前記クランプチャック（１）の上側に、前記収容開口（７）の両側にて延びる隆起支持面（15a, 15b）が設けられていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載の少なくとも２個のクランプ装置を備えるクランプシステムであって、前記少なくとも２個のクランプ装置は、クランプ支持部上に配置された少なくとも２個のクランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）と、ワークキャリア上に配置されると共に、前記クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）と同数のクランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）とを有しているクランプシステムにおいて、
少なくとも２個の前記クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）が、60°、72°、90°、又は120°の角度で互いにオフセット配置され、前記ワークキャリア上に、前記クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）に対応するようクランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）が配置されていることを特徴とするクランプシステム。
【請求項１５】
クランプ支持部上に互いにオフセット配置された少なくとも２個、特に、クランプ支持部（42）上に60°、72°、90°又は120°の角度で互いにオフセット配置された少なくとも３個のクランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）と、ワークキャリア上に配置されると共に、前記クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）と同数のクランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）とを備え、各クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）は、前記クランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）のための収容開口と、前記クランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）を前記収容開口内にてクランプするためのクランプ部材とを有しているクランプシステムにおいて、
前記クランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）と、前記クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）における収容開口が、何れも細長形状を有し、弾性的な可撓性を有する芯出し要素が、前記クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）における前記収容開口の差し込み領域に配置され、該芯出し要素により、前記クランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）が、前記収容開口内に差し込まれる際に、前記収容開口の長手方向軸線に対して直角に整列されることを特徴とするクランプシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のクランプシステムであって、前記クランプ支持部（42）上に、90°の角度で互いにオフセットさせた４個のクランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）が配置され、前記ワークキャリア（40）上に、該ワークキャリア（40）を前記クランプ支持部（42）にクランプするための４個のクランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）が配置されているクランプシステムにおいて、
２個のクランプチャック（1b, 1d）における前記収容開口の差し込み領域に、前記ワークキャリア（40）を第１方向に整列させるための芯出しディスク（9b, 9d）が設けられ、他の２個の前記クランプチャック（1a, 1c）における前記収容開口の差し込み領域に、前記ワークキャリア（40）を第１方向に直交する第２方向に整列させるための芯出しディスク（9a, 9c）が設けられていることを特徴とするクランプシステム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のクランプシステムであって、前記支持部（42, 42a）上に、少なくとも４個のクランプチャック（1a〜1d;1e〜1k）が配置され、少なくとも２個のクランプチャック（1a, 1c;1f, 1h）が、互いに一方向に整列され、少なくとも１個の更なるクランプチャック（1b, 1d;1g, 1k;1e, 1i）が、前記互いに一方向に整列された少なくとも２個のクランプチャック（1a, 1c;1f, 1h）に対して、前記支持部（42, 42a）上に90°の角度で配置されていることを特徴とするクランプシステム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のクランプシステムであって、前記クランプ支持部（42, 42a）上に、少なくとも４個のクランプチャック（1a〜1d;1e〜1k）が配置され、少なくとも２個のクランプチャック（1a, 1c;1f, 1h）が、互いに第１方向に整列され、少なくとも２個の更なるクランプチャック（1b, 1d;1f, 1h）が、互いに第２方向に整列され、前記互いに第１方向に整列された少なくとも２個の各クランプチャック（1a, 1c;1f, 1h）に、前記各クランプ要素を第１方向に整列させるための芯出しディスク（9a,  9c; 9f,  9h）が設けられ、前記互いに第２方向に整列された少なくとも２個の各クランプチャック（1b,  1d; 1g,  1k）に、前記クランプ要素を第１方向に対して90°の角度でオフセットさせた第２方向に整列させるための芯出しディスク（9b,  9d; 9g,  9k）が設けられていることを特徴とするクランプシステム。
【請求項１９】
請求項１５に記載のクランプシステムであって、前記クランプ支持部上に、３個、４個、５個又は６個のクランプチャックが円周に沿って分布するよう配置されていることを特徴とするクランプシステム。
【請求項２０】
請求項１５〜１９の何れか一項に記載のクランプシステムであって、前記クランプチャック（１）における前記収容開口（７）及び前記芯出し要素に形成された前記芯出し開口（11）の両者が、前記各クランプ要素（２）よりも長く形成されていることを特徴とするクランプシステム。
【請求項２１】
請求項１５〜２０に記載のクランプシステムであって、前記各クランプチャック（１）が、細長スライダとして構成されると共に、互いに平行に配置されたクランプ部材（20）を有し、該クランプ部材（20）が、前記各クランプ要素（２）のクランプ面（33）に係合することを特徴とするクランプシステム。
【請求項２２】
下側クランプ部分（42）及びワークキャリア（40）を備え、前記下側クランプ部分（42）は、少なくとも４個のクランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）を有し、前記ワークキャリア（40）は、前記クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）と同数のクランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）を有し、該クランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）により、前記ワークキャリア（40）が前記クランプ部分（42）上の正確な位置に再現的にクランプ可能なクランプアセンブリにおいて、
前記クランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）が、細長形状を有し、前記各クランプチャック（1a, 1b, 1c, 1d）に、前記クランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）のための細長収容開口が設けられ、２個のクランプチャック（1b, 1d）における前記収容開口の差し込み領域に、弾性的な可撓性を有すると共に、前記各クランプ要素のための細長芯出し開口（11）を有する芯出しディスク（9b, 9d）が設けられ、これにより前記クランプ要素（2a, 2b, 2c, 2d）が、前記収容開口に差し込まれる際に一方向に整列され、前記クランプチャック（１）における前記収容開口（７）及び前記芯出し開口（11）の両者が、前記クランプ要素（２）よりも長く形成されていることを特徴とするクランプアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に係るクランプ装置、請求項14の前提部に係る、クランプ装置を備えるクランプシステム、並びに請求項22の前提部に係るクランプアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の対象とするクランプ装置は、クランプ要素をクランプチャックに所定位置でクランプするために機能する。各クランプチャックは、通常、工作機械の作業台に固定配置されるのに対して、各クランプ要素は、基本的に、ワークキャリア（ワークパレット）上に配置される。
【０００３】
特許文献１（欧州特許出願公開第0614725号明細書）には、ワークを工作機械の作業台上で正確にクランプするための装置が開示されている。この装置は、加工機械の作業台に固定される支持部と、その支持部上に配置可能であると共にクランプ可能なワークキャリアとにより構成されている。ワークキャリアは、４個のクランプジャーナルを有するため、支持部上に対応するように配置された４個のクランプ手段にクランプすることができる。ワークキャリアを支持部に対して整列可能とするため、支持部には、芯出し定規状に構成された第１整列部材が設けられているのに対して、ワークキャリアは、溝付きプレート状に構成された更なる整列部材を有する。ワークキャリアを支持部上に固定する際、上述した芯出し定規が溝付きプレートの溝に係合することにより、ワークキャリアがＸ及びＹ方向に位置決めされるだけでなく、Ｚ軸線周りの角度位置に関しても位置決めされる。Ｚ軸線に関する位置決めは、ワークキャリアがクランプ手段により支持部に対して引っ張られ、ワークキャリアの平坦な底面が、支持部における環状支持面に当接することによって達成される。特許文献１に開示のクランプ装置は、実用的であることが証明されてはいるが、大型又は超大型のワークキャリアのクランプに関しては条件付きでのみ適している。これは、ワークキャリアの大きさが増加するにつれ、例えば熱による影響を受けて、ワークキャリアの絶対的長さ変化も増加するからである。この点が問題になるのは、例えば、ワークキャリアを構成する材料と、上方にクランプチャックが配置された作業台を構成する材料とが異なることが多いためである。即ち、下側クランプ部分、特にクランプチャックが固定された作業台と、上側クランプ部分、特にクランプ要素が配置されたワークキャリアとが有する熱膨張係数は異なることが多い。熱膨張係数が異なるというこの問題とは別に、個々のクランプ要素が互いに１m以上離間し得る大型のワークキャリアにおいては、各クランプ要素をワークキャリアに正確に固定し、対応するクランプチャックの間隔に正確に一致させなければならないという問題も存在する。言うまでもなく、この点は、特に円形のクランプ要素において問題となる。
【０００４】
大型のワークキャリアを正確な位置でクランプ可能とするには、一般的に、複数個のクランプチャックが使用されると共に、クランプチャックと同数のクランプ要素がワークキャリアに設けられる。芯出し要素が設けられた複数個のクランプチャックが使用される場合、ワークキャリアのクランプに関連してＸ‐Ｙ平面内に過剰寸法の問題が生じ得る。
【０００５】
このような過剰寸法を回避するため、特許文献２（欧州特許出願公開第0403428号明細書）には、ワークを正確にクランプするための装置が開示されている。この装置は、芯出しピンが設けられた少なくとも２個のクランプチャックと、クランプチャックの個数に対応すると共に、クランプジャーナルが固定された上側部分とを備える。上側部分は、ワーク収容部上に配置されている。各上側部分には、芯出しピンに対応する芯出しスロットが設けられている。各上側部分は更に、クランプ球部により、各クランプチャックにおける中央収容部分にクランプ可能な円形の引張りピン（引張りボルト）を有する。各クランプチャックには、４個の芯出しピンが設けられているのに対し、上側部分には、その１個にのみ４つの芯出しスロットが設けられている。他の上側部分には、それぞれ、２つの芯出しスロットしか設けられていない。これにより、ワーク収容部の位置は、Ｘ方向及びＹ方向に関しては４つの芯出しスロットが設けられた１個の上側部分によって規定されるのに対して、Ｚ軸線周りの角度位置に関してのみ他の上側部分によって規定される。
【０００６】
特許文献２に開示の装置は、その実用性が認められてはいるが、構成が比較的複雑である上、大型で重いワークキャリアの反復的かつ正確なクランプに関しては条件付きでのみ適している。特に、各クランプチャックにおける円形の中央収容部分に対して、円形の各クランプピンを高精度で位置決めする必要があるからである。更に、この装置では、極めて大きな保持力を発揮することができない。
【０００７】
特許文献３（欧州特許出願公開第0267352号明細書）には、ワーク又はツールをクランプするためのクランプ装置が開示されている。この装置は、工作機械に固定された第１結合部と、ワーク用の第２結合部（キャリア）とを備える。これら２個の結合部には、互いに協働する結合部材が対として設けられている。その協働を可能とするため、第１結合部上には、軸受ブロック状の収容手段が配置され、キャリアには、収容手段の溝に位置決めのために係合する剛性輪郭部が配置されている。例示的な実施形態においては、キャリアを第１結合部にクランプするために、アンダーカットの傾斜面に係合するクランプ状突出部が設けられている。
【０００８】
更に、特許文献４（欧州特許出願公開第1595641号明細書）には、クランプチャックと、これに対して着脱自在に取り付けられるパレットとを備えるクランプ装置が開示されている。クランプチャックには、互いに90°の角度でオフセットさせた４つの芯出し溝が設けられており、パレットには、芯出し溝に対応して配置された４個の芯出しピンが設けられている。芯出し溝における一方の側面は、芯出しピンを芯出しするために機能し、芯出し溝における他方の側面は、各芯出しピンを溝にクランプ可能とするクランプ要素によって構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第0614725号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第0403428号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第0267352号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第1595641号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、上述した従来技術に属するクランプ装置において、構成を簡略化すると共に、一方では、大きなクランプ力又は保持力を発揮し、他方では、付属する各クランプ要素の位置決め又は配置に関する公差を少なくとも一方向、特にＸ方向又はＹ方向に補償可能とすることである。本発明のクランプ装置は、クランプシステムを構成するためのモジュールとしても適することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題は、請求項１の特徴により解決される。本発明によれば、クランプ装置は、クランプチャックと、クランプチャックにクランプ可能なクランプ要素とを備える。クランプチャックは、クランプ要素が差し込まれる収容開口と、クランプ要素をクランプするためのクランプ部材とを有する。クランプ要素は、細長形状を有し、クランプチャックには、クランプ要素用の細長収容開口が設けられる。弾性的な可撓性を有する少なくとも１個の芯出し要素は、クランプチャックにおける収容開口の差し込み領域に配置され、クランプ要素は、収容開口内に差し込まれる際に、少なくとも１個の芯出し要素により、収容開口の長手方向軸線に対して直角に整列される。
【００１２】
本発明に係るクランプ装置は、細長収容開口及び細長クランプ要素を備えるため、一方では、クランプ要素が大きなクランプ力又は保持力を受けるための基本条件が満たされる。この構成と、収容開口領域に配置されると共に、弾性的な可撓性を有する芯出し要素とを組み合わせれば、他方では、長手方向における収容開口にクランプ要素を正確に合わせる必要がない。更に、本発明に係るクランプ装置は、比較的単純な構成を有する。各クランプ要素は、クランプ機能のみならず芯出し機能も有しており、従って芯出し要素を個別に設ける必要がないからである。
【００１３】
本発明に係るクランプ装置の好適な実施形態及び更なる発展形態は、従属請求項に記載したとおりである。
【００１４】
他の好適な実施形態において、各芯出し要素には、細長芯出し開口が設けられ、クランプチャックにおける収容開口及び芯出し開口の両者がクランプ要素よりも長く形成される。これにより、クランプ要素は、長手方向、即ちクランプ要素又は芯出し開口の長手軸線方向における中央部に正確に差し込まれずに数 mmだけオフセットさせて差し込まれてもよい。この構成とすれば、クランプ支持部上に適切に配置された各クランプチャックにより、ワークキャリアの長さ変化を「補償」することが可能となる。
【００１５】
特に好適な実施形態において、クランプ部材は、クランプ要素のクランプ面に係合する細長スライダとして構成される。これにより、大きなクランプ力及び保持力がクランプ要素に伝達される。
【００１６】
クランプチャックには、好適には、互いに平行に配置された２個のクランプ部材が設けられる。このようなクランプチャックは、複数個のクランプ要素、例えばクランプ球部を備えるクランプチャックとは異なり、製造が容易であると共に安価であり、その作動も比較的容易である。
【００１７】
他の好適な実施形態において、各クランプ部材は、クランプ要素よりも長い。この構成により、クランプ要素がクランプチャックにおける収容開口の長手方向の中央部から僅かにオフセットさせて差し込まれる場合であっても、クランプ部材がクランプ要素におけるクランプ面の全長に亘って当接することが保証される。
【００１８】
他の好適な実施形態において、芯出し要素は、耐錆性を有する鋼で構成された一体的なばねディスクとして形成される。このばねディスクは、クランプチャックにおける収容開口の差し込み領域に配置される。芯出し開口は、ばねディスクに形成される。このようなばねディスクは、一方では、製造が容易で安価であり、他方では、クランプチャックに容易かつ迅速に取り付けることができる。
【００１９】
他の好適な実施形態において、クランプ要素における２つの長手方向側面に沿ってそれぞれクランプ面が設けられる。この場合、各クランプ部材は、クランプ面に摩擦係合的及び／又は形状密着的に当接することにより、クランプ要素がクランプチャック内に引き込まれてクランプされる。この構成により、大きなクランプ面が得られるため、大きな力を受けると共に伝達することが可能となる。
【００２０】
特に好適には、クランプ要素における２つの長手方向側面のそれぞれに沿って、テーパ付けされた芯出し面と、クランプ面とが設けられる。この場合、クランプ面は、クランプ要素の差し込み方向に見て、芯出し面の上方に配置される。また、クランプ部材は、細長スライダとして構成されると共に、クランプ要素の各クランプ面に係合する。このようなクランプ要素は、製造が容易であると共に大きなクランプ力を受けることができ、しかも芯出し機能を有する。
【００２１】
クランプチャックは、好適には、各クランプ部材につき、直線的にシフト可能な少なくとも１個の作動ピストンを有し、その少なくとも１個の作動ピストンは、ピストンハウジング内に収容されると共に、各クランプ部材に機械的に結合される。このようなピストンにより、割り当てられたクランプ部材が信頼性良くシフト可能である。更に、このようなピストンは、容易かつ安価に製造可能である。
【００２２】
各作動ピストン及び／又は各クランプ部材は、特に好適には、圧縮ばねにより、収容開口に向けて負荷される。この場合、作動ピストンは、空圧により、ばね力に抗してシフト可能である。この構成により、クランプ装置は、自動的かつ機械的にロックされるのみならず、エネルギが供給されない状態であっても、クランプ力が維持される。更に、クランプチャックは、空圧によって容易に開放することができる。
【００２３】
他の好適な実施形態において、クランプ要素における２つの長手方向側面のそれぞれには、テーパ付けされた芯出し面が設けられる。各芯出し面は、特に２段状に構成される。このような芯出し面は、容易に形成することができる。更に、この場合、大雑把な芯出しと、その後の細かい芯出しによる２段階の芯出しが可能である。
【００２４】
他の好適な実施形態において、クランプチャックには、その全長に亘って途切れることなく延びるよう形成された収容開口が設けられるため、クランプチャックを容易に洗浄することができる。この場合、生じ得る汚れ粒子は、収容開口から横方向に流出させることができる。更に、このような実施形態は、容易かつ安価に実現することができる。
【００２５】
他の好適な実施形態において、クランプチャックの上側には、収容開口の両側にて延びる隆起支持面が設けられる。この構成により、Ｚ方向において、ワークキャリアのために大面積を有する支持部を実現することができる。
【００２６】
本発明の更なる課題は、本発明に従って構成されたクランプ装置が特に効果的に配置されるクランプシステムを提供することである。
【００２７】
この課題は、請求項１４の特徴により解決される。本発明によれば、クランプシステムは、請求項１〜13の何れか一項に記載の少なくとも２個のクランプ装置を備える。クランプ装置は、クランプ支持部上に配置された少なくとも２個のクランプチャックと、ワークキャリア上に配置されると共に、クランプチャックと同数のクランプ要素とを有する。少なくとも２個のクランプチャックは90°の角度で互いにオフセット配置され、ワークキャリア上には、クランプチャックに対応するようクランプ要素が配置される。クランプチャックのこのように配置すれば、一方では、ワークキャリアのクランプに際してその位置がＸ方向及びＹ方向に規定され、他方では、クランプチャックに対するクランプ要素の位置及び配置が比較的大雑把な設定で足りることとなる。
【００２８】
本発明の更に他の課題は、大型又は超大型のワークキャリアであっても、高精度かつ反復可能に位置決め及びクランプするのに特に有利なクランプシステムを提供することである。このようなクランプシステムは、特に、ワークキャリアに取り付けられる際のクランプ要素の正確な位置決めに関して、及び／又は、クランプ要素の製造公差に関して、及び／又は、芯出し要素の製造公差に関して、及び／又は、クランプチャックの製造公差に関しても影響を受け難く、例えば、温度によるワークキャリアの長さ変化に関しても影響を受け難い。
【００２９】
この課題は、請求項15の特徴を有するクランプシステムにより解決される。本発明によれば、このクランプシステムは、クランプ支持部上に互いにオフセット配置された少なくとも２個、特に、クランプ支持部上に60°、72°、90°又は120°の角度で互いにオフセット配置された少なくとも３個のクランプチャックと、ワークキャリア上に配置されると共に、クランプチャックと同数のクランプ要素とを備える。各クランプチャックは、クランプ要素のための収容開口と、クランプ要素を収容開口内にてクランプするためのクランプ部材とを有する。クランプ要素及びクランプチャックにおける収容開口は、細長形状を有し、弾性的な可撓性を有する芯出し要素は、少なくとも２個のクランプチャックにおける収容開口の差し込み領域に配置される。クランプ要素は、収容開口内に差し込まれる際に、芯出し要素により、収容開口の長手方向軸線に対して直角に整列される。
【００３０】
本発明に係るクランプシステムの他の好適な実施形態は、従属請求項16〜21に記載したとおりである。
【００３１】
他の好適な実施形態において、クランプ支持部上には、90°の角度で互いにオフセットさせた４個のクランプチャックが配置され、ワークキャリア上には、ワークキャリアをクランプ支持部にクランプするための４個のクランプ要素が配置される。２個のクランプチャックにおける収容開口の差し込み領域には、ワークキャリアを第１方向に整列させるための芯出しディスクが設けられ、他の２個のクランプチャックにおける収容開口の差し込み領域には、ワークキャリアを第１方向に直交する第２方向に整列させるための芯出しディスクが設けられる。この実施形態におけるクランプシステムは、中型のワークキャリアを反復可能かつ正確にクランプするのに適している。
【００３２】
他の好適な実施形態において、支持部上には、少なくとも４個のクランプチャックが配置される。この場合、少なくとも２個のクランプチャックは、互いに一方向に整列され、少なくとも１個の更なるクランプチャックは、互いに一方向に整列された少なくとも２個のクランプチャックに対して、支持部上に90°の角度で配置される。この実施形態におけるクランプシステムにより、中型から大型又は超大型のワークキャリアを反復可能かつ正確にクランプするための前提条件が満たされる。
【００３３】
他の好適な実施形態において、クランプ支持部上には、少なくとも４個のクランプチャックが配置される。この場合、少なくとも２個のクランプチャックは、互いに第１方向に整列され、少なくとも２個の更なるクランプチャックは、互いに第２方向に整列される。互いに第１方向に整列された少なくとも２個の各クランプチャックには、各クランプ要素を第１方向に整列させるための芯出しディスクが設けられ、互いに第２方向に整列された少なくとも２個の各クランプチャックには、クランプ要素を第１方向に対して90°の角度でオフセットさせた第２方向に整列させるための芯出しディスクが設けられる。この実施形態において、クランプシステムのゼロ点は、互いに整列された各２個のクランプチャックを通過する２つの直線の交点により規定される。
【００３４】
他の好適な実施形態において、クランプ支持部上には、３個、４個、５個又は６個のクランプチャックが円周に沿って分布するよう配置される。この実施形態は、特に、円形のワークが設けられる円形のワークキャリアに適している。
【００３５】
特に好適には、クランプチャックにおける収容開口及び芯出し要素に形成された芯出し開口の両者は、各クランプ要素よりも長く形成される。このような構成は、クランプ支持部に対するワークキャリアに生じ得る長さ変化に関して特に影響を受けにくい。
【００３６】
他の好適な実施形態において、各クランプチャックは、細長スライダとして構成されると共に、互いに平行に配置されたクランプ部材を有し、それらクランプ部材は、各クランプ要素のクランプ面に係合する。このようなスライダは、製造が容易であると共に安価でもある。更に、このようなスライダにより、大きなクランプ力及び保持力をクランプ要素に伝達可能である。
【００３７】
本発明に係る他の有利な実施形態及び特徴の組み合わせについては、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲に記載する。
【００３８】
以下、例示的な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】クランプチャック及びクランプ要素で構成されたクランプ装置の斜視図である。
【図２】図１のクランプ装置を、ワークキャリアに固定されたクランプ要素と、クランプチャックが互いに離間した状態で示す断面図である。
【図３】図２におけるクランプ装置を、ワークキャリアがクランプチャックに緩く取り付けられた状態で示す断面図である。
【図４】図２におけるクランプ装置を、ワークキャリアがクランプチャックにクランプされた状態で示す断面図である。
【図５】クランプチャックを、収容開口に収容されたクランプ要素と共に示す平面図である。
【図６】クランプチャックにおける一方の半部を、ワークキャリア上に配置されたクランプ要素と共に内側から示す説明図である。
【図７】クランプ支持部及び上側クランプ部を備えるクランプシステムの斜視図である。
【図８】大型又は超大型ワークキャリアのクランプに適したクランプ支持部の説明図である。
【図９】クランプチャックの代替的な実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、クランプ装置における２個の主要素を示す斜視図である。図示のクランプ装置は、クランプチャック１と、クランプチャック１内でクランプ可能なクランプ要素２とを備える。クランプチャック１は、通常、工作機械の加工台に固定されるのに対して、クランプ要素２は、ワークキャリア（ワークパレット）の底面に固定される。図１において、クランプチャック１は上から見た状態で表され、クランプ要素２はワークキャリア40と共に下から見た状態で表されている。クランプ要素２を収容開口７内にクランプするため、クランプチャック１には、２つの細長クランプ部材（図示せず）が設けられている。
【００４１】
クランプチャック１は、ほぼ同一構造を有する２個のクランプチャック半部4a, 4bで構成されている。クランプチャック半部4a, 4bには、それぞれ、ハウジング5a, 5bが設けられ、これら２個のハウジング5a, 5bが底部領域にてねじ結合されることにより、ハウジング全体５が構成されている。各クランプチャック半部4a, 4bは更に、ピストンハウジング8a, 8bを有し、それぞれの内部にピストン（図示せず）が配置されている。
【００４２】
クランプチャック１には、細長に構成されたクランプ要素２をクランプするための細長スロット状収容開口７が設けられている。クランプチャック１上における収容開口７の差し込み領域には、弾性的な可撓性をＺ方向に有すると共に、ディスク9a状に構成された芯出し要素９が配置されている。ここにＺ方向とは、一般的な意味において、垂直方向、即ち加工台表面に対して垂直方向を指し、これに対してＸ方向及びＹ方向とは、クランプチャック１がクランプされる加工台に対して平行に延びる方向を指す。芯出しディスク9aは、ねじ10により、クランプチャック１におけるハウジング５又は２個のハウジング部分5a, 5bに固定されている。芯出しディスク9aは更に、２個のハウジング部分5a, 5bを補強するものでもある。芯出しディスク9aには、実質的に矩形に形成された細長芯出し開口11が形成されている。芯出し開口11により、芯出しディスクにおける長手方向側面に沿って互いに平行に延びる２つの側壁12a, 12bが形成されている。２つの側壁12a, 12bは、クランプ要素２が収容開口７内に差し込まれる際に、その長手方向軸線Ｌに対して直角に配向される。これら２つの側壁12a, 12bは、弾性的な可撓性をＺ方向に有する一種の舌状部を構成している。クランプチャック１の配置に応じて、クランプ要素２は、収容開口７内に差し込まれる際にＸ方向又はＹ方向に配向される。何れにせよ、クランプ要素２は、２つの側壁12a, 12bを介して差し込まれる際に、収容開口７又はクランプチャック１の長手方向軸線Ｌに対して直角に配向される。この配向を可能とするため、クランプ要素２には、その後部領域又は上部領域にて、以下に説明するように、テーパ付けされた側面が設けられている。クランプ要素２は、クランプチャック１内に差し込まれる際に、芯出しディスク9a上に直線的に当接し、汚れワイパーのように機能するため、例えば汚れ耐性に関して有利である。
【００４３】
クランプチャック１には、芯出しディスク9aの両側にて、ワークキャリアのクランプに際して、Ｚ方向における支持部として機能する細長隆起支持面15a, 15bが設けられている。これら支持面15a, 15bは、収容開口７の長手方向軸線Ｌに対して平行に延びている。クランプチャック１の底部領域の端面16には、圧縮空気が導入可能な２つのチャネル17, 18が開口している。この場合、第１チャネル17は、クランプチャック１を開放するために機能し、第２チャネル18は、クランプ部材の締め直しをするために設けられている。一方では、２つのチャネル17, 18は、クランプチャック１を通過して他方の端面に延びている。他方では、各チャネル17, 18は、クランプチャック半部4a, 4bの両者に接続されている。何れにせよ、各チャック半部4a, 4bは、各端面に、圧縮空気供給ラインに接続されたチャネルを有する。この構成により、複数個のクランプチャックの直列結合も可能となる。
【００４４】
クランプ要素２は、細長ビーム状に構成され、その細長ビームの断面は、鉄道トラックに類似している。クランプ要素２は、一方では、クランプチャック１内にクランプすることができ、他方では、クランプ面に加えて、芯出し面を有し、これら芯出し面により、クランプチャック１内に差し込まれる際に、収容開口７の長手方向軸線Ｌに対して直角に配向される。クランプ要素２は、平坦な後側を有し、ねじ固定される際にワークキャリア40の底面に当接する。クランプ要素２には、固定ねじを収容するための孔30が設けられている。クランプ要素２は、クランプチャック１を指向する前側において、Ｔ字状に形成されているため、突出部32として形成されたヘッド部が構成されている。後側領域において、クランプ要素２の各長手方向側面には、芯出し面35が設けられている。それら芯出し面35は、好適には、２段状に構成されている。ワークキャリア40は、クランプ要素２がクランプされる際に、その平坦な底面が支持面15a, 15b上に当接する。
【００４５】
特に、クランプチャック１の構成と、クランプ時におけるクランプ要素２の作動原理は、クランプチャック１を、ワークキャリアに固定されたクランプ要素２と共に、図２〜図４の断面図に基づいて詳述する。クランプ要素２は、複数個のねじにより、概略的に表されたワークキャリア40の底面に固定されている。
【００４６】
図２は、開放状態のクランプチャック１を、取り付け又はクランプ前のワークキャリア40と共に示す断面図であり、図３は、開放状態のクランプチャック１を、該クランプチャック１に緩く取り付けられたワークキャリア40と共に示す断面図である。図４は、クランプチャック１を、ワークキャリアがクランプされた状態で示す断面図である。クランプチャック１は、２個の実質的に左右対称のクランプチャック半部4a, 4bで構成されているため、一方のクランプチャック半部4aにおける各要素には、他方のクランプチャック半部4bにおける対応の各要素と同一参照符号が付されている。
【００４７】
図２に示すように、クランプチャック１の内部には、スライダとして構成された２個のクランプ部材20が配置されている。２個のクランプ部材20は、互いに対向するよう配置され、細長に構成され、更には互いに平行に配置されている。２個のクランプ部材20は、一体的に構成されると共に、極めて頑丈に構成されている。２個のクランプ部材20は、好適には、窒化鋼で構成されている。各クランプ部材20は、複数個の圧縮ばね25により、収容開口７に向けて負荷されている（各クランプ部材20につき、１個の圧縮ばね25のみを図示）。圧縮ばね25は、その後側にて、ピストンハウジング8a, 8bにより支持されている。各クランプ部材20には、突起21が設けられ、その突起21の下側には、クランプ面22を有する。このクランプ面22により、クランプ部材20は、クランプ要素２における突出部32の後側のクランプ面33上に係合することができる。これにより、クランプ要素２が引き込まれ、ワークキャリア40と共にクランプチャック１にクランプされる。クランプ要素２には、その２つの長手方向側面に沿って、このようなクランプ面33が設けられている。これら２つのクランプ面33は、クランプ要素２におけるアンダーカットにより形成されている。各クランプ部材20において、突起21上に配置されたクランプ面22は、クランプ要素２におけるクランプ面33に適合されているため、クランプ要素２は、２個のクランプ部材20による大きな力で、下方に又はクランプチャック１内に引っ張られる。各クランプ部材20は、細長スライダとして構成されているため、クランプ要素２の全長に亘って、クランプ要素２に広範囲で当接可能であり、ワークキャリア40をクランプチャック１に大きな力でクランプすることができる。これにより、クランプ要素２、従ってワークキャリア40も大きな力、特に大きな横方向力を吸収することができる。更に、図示の実施形態においては、以下に説明するように、ハウジング５の底部領域に形成されたチャネル17が明示されている。全部で２個のクランプ部材を設ける代わりに、各側には、例えば、２個又は３個のクランプ部材を設けてもよく、従って全部で４個又は６個のクランプ部材が設けられる構成としてもよい。なお、これは単なる例示であり、限定的に解釈すべきものではない。
【００４８】
各クランプ部材20は、圧力ロッド36を介して、同一平面上に配置されたピストンに接続されている。各ピストン24は、関連するピストンハウジング8a, 8b内に配置され、側方方向にシフトさせることができる。各ピストン24は、関連するクランプ部材20に対して同一平面上に水平方向に配置されているため、ピストン24からの力が各クランプ部材20に対して直接に、即ち逸脱することなく伝達される。更に、この構成により、クランプチャック１全体の高さを小さくし、コンパクトな構造とすることが可能である。２個のピストン24により、関連するクランプ部材20を互いに独立して移動させることができる。この点には、特に、クランプ要素２をクランプチャック１の横方向における中央部に正確に差し込む必要がないという利点がある。この点は、以下に説明するように、特に複数個のクランプチャックを備える大型のクランプシステムにおいて有利である。
【００４９】
各ピストン24とピストンハウジング8a, 8bのベース面との間のチャンバ26は、圧力チャンバと称されるのに対して、各ピストン24の後側と側方方向ハウジングカバー37との間のチャンバ27は、締め直しチャンバと称される。チャンバ26, 27は、内部チャネル（図示せず）を介して、過圧で負荷することができる。図示の実施形態においては、ケーブルチャネル17も表されており、そのチャネル17は、例えばセンサケーブルを収容するのに適している。
【００５０】
圧縮ばね25は、各ピストン24を負荷するよう配置かつ構成され、従って２個のクランプ部材20が収容開口７に向けて負荷されるよう構成されている。これにより、クランプ要素２がばね25力でクランプチャック１内にてクランプされ又はクランプされ続ける。各ピストン24を、機械的に結合されたクランプ部材20と共に図示の押し戻し位置に位置付けるためには、各圧力チャンバ26に空圧を作用させる必要がある。押し戻し位置への位置付けを可能とするためには、圧力チャンバ26内に、各クランプ部材20を負荷するばね力と、場合によっては更なる圧力ばねによるばね力と、摩擦抵抗とに打ち克つ圧力を発生させる必要がある。
【００５１】
言うまでもなく、クランプ要素２がクランプチャック１内に差し込まれ、その内部でクランプされるには、２個のクランプ部材20が押し戻し位置に位置する必要がある。
【００５２】
クランプ要素２がクランプチャック１における収容開口７内に差し込まれる際、まず、クランプ要素２の前側部分がその２つのクランプ面33と共に差し込まれる。その後の差し込みプロセスの最終段階においては、クランプ要素２の芯出し面35が芯出しディスク9aに当接する。何れにせよ、クランプ要素２のクランプ面33は、差し込み方向に見て、芯出し面35の上方に配置されている。
【００５３】
図３は、クランプチャック１を、クランプチャック１上に緩く配置されたワークキャリア40と共に示す。ここに「緩く配置される」とは、ワークキャリア40がクランプチャック１上に自重と、場合によってはワークキャリア40上に固定されたワークだけを有する状態で載置されていることを意味する。ワークキャリア40をクランプチャック１上に配置する際、クランプ要素２の芯出し面35が芯出しディスク9a（図２参照）上に当接し、収容開口７の長手方向軸線に対して直角に整列する。何れにせよ、クランプ要素２の芯出し面は、芯出しディスクに対して寸法化及び適合化されているため、クランプ要素は、芯出し開口又は収容開口に差し込まれる際に、クランプ要素の長手方向軸線Ｌ（図５参照）に対して直角に整列し、又は収容開口の長手方向軸線に対して直角に整列する。クランプ要素上に配置された芯出し面は２段状に構成されているため、大雑把な整列が先に生じ、その後に正確な整列が生じる。
【００５４】
図３に示すように、軽量のワークキャリア40であれば、そのワークキャリア40が載置された後に、ワークキャリアにおける平坦な底面41と支持面15上との間に小さなギャップが残留し得る。これは、各クランプ要素２が、Ｚ方向において芯出しディスク9a上に支持されるからである。言うまでもなく、ワークキャリア40が緩く配置された後に上述したようなギャップが残留するか否かは、芯出しディスクの芯出し開口に対するクランプ要素２における芯出し面の形状、芯出しディスクの剛性、更にはワークキャリアの総重量によるものである。芯出しディスクは、好適には、2 mm〜5 mmの厚さを有するため、芯出しディスク9aにより、ある程度の横方向力が吸収可能である。
【００５５】
ワークキャリアが載置された後に、その底面41及び支持面15の間にギャップが残留していれば、芯出しディスクの弾性的な可撓性を利用しつつ、ワークキャリアの位置決めがＺ方向に行われる。クランプ部材の作用によりクランプ要素がクランプチャック内に更に引っ張られると、底面41及び支持面15の間のギャップは消失する。クランプチャック内へのこの更なる引張りに際して、収容開口の長手方向軸線に対して直角をなすクランプ要素の位置はもはや変化することがない。なぜなら、ワークキャリアが載置された後、ワークキャリア又はクランプ要素は、Ｚ方向に極めて僅かにしか移動しないからである。ワークキャリア40は、クランプ要素２の整列後、クランプチャック１の隆起面部分15上に当接するまで、典型的にはＺ方向に数十分の一mmだけ移動する。このような位置決めの基本原理は、欧州特許第0111092号明細書により既知である。
【００５６】
図４は、クランプチャック１を、ワークキャリア40及びクランプ要素２と共に、ワークキャリア40がクランプされた状態で示す断面図である。図４は更に、各ピストン24の後側及び側方方向ハウジングカバー37の間にクランプされた過負荷ばね38を示す。図４には、ピストン24毎に１個の過負荷ばね38しか表されていないが、各ピストン24には、複数個の過負荷ばね38が設けられている。これら過負荷ばね38により、ピストン24がクランプチャック内側に向けて負荷され、上述した圧縮ばね25に加えて、各ピストンに摩擦結合されたクランプ部材20のクランプ力が増加する。このような過負荷ばね38を使用すれば、機械的なクランプ力を効果的に高めることができる。言うまでもなく、各ピストン24を空圧によって押し戻す際には、過負荷ばね38の力にも対抗する必要がある。
【００５７】
２個のクランプ部材20を作動位置又はクランプ位置に向けて内側にシフト可能とするために、圧力チャンバ26内の圧力は減圧されるか又は圧力チャンバ26が大気に対して開放される。この場合、２個のピストン24は、これらピストン24に摩擦結合されたクランプ部材20と共に、圧縮ばね25, 38力により内側に向けて移動する。この場合、各クランプ部材20におけるクランプ面22は、対応するクランプ要素２におけるクランプ面33に当接し（図２参照）、ワークキャリア40がクランプチャック１の隆起面部分に当接するまで、クランプ要素２がワークキャリア40と共にＺ方向に下方に引っ張られる。図４に概略的に示すように、Ｚ方向における位置決めにおいて、芯出しディスク9aは、芯出し開口領域にてクランプチャックの内側に向けて弾性変形する。本発明に係る形式のクランプ装置においては、ばね25, 38力により、自動的にロックが生じる。更に、エネルギが供給されない状態であっても、クランプ力が維持される。必要に応じてクランプ力又は引き込み力を増加させる場合には、締め直しチャンバ27を空圧で負荷することができる。
【００５８】
図５は、クランプチャック１を、収容開口７に収容されたクランプ要素２と共に示す平面図である。図５に明らかなように、芯出しディスク9aに形成された芯出し開口11は、クランプ要素２に比べて大幅に長い。図５において、クランプ要素２の長さはＡで表されているのに対して、芯出し開口11の長さはＢで表されている。図５に更に明らかなように、収容開口７は、クランプチャック１の全長に亘って長手方向に延びており、従ってやはりクランプ要素２に比べて長い。芯出し開口11及び収容開口７の長さは、好適には、クランプ要素２の長さに比べて少なくとも５％、特に好適には少なくとも10％、更に好適には少なくとも20％大きい。このような構成とすれば、クランプ要素２は、クランプチャック１の中央部に正確に差し込む必要がない。即ち、クランプ要素２は、長手方向において、換言すればクランプ要素２又は芯出し開口11の長手軸線方向において、数 mm又は場合によっては数 cmに亘ってシフトさせつつ、クランプチャック１における芯出し開口11又は収容開口７に差し込むことができる。この点は、以下に説明するように、特に大型のワークキャリア又はクランプシステムにおいて有利である。
【００５９】
図６は、クランプチャックにおける一方の半部4bを内側から示す略図である。図６には更に、クランプ要素２が配置されたワークキャリア40がやはり概略的に表されている。図６においては、特にクランプチャックハウジング５におけるスライド開口28内に収容されたクランプ部材20が明示されている。図６においても、クランプ要素２の長さは符号Ａで表され、クランプ部材20の長さは符号Ｃで表されている。クランプ部材20は、好適には、クランプ要素２に比べて僅かに長い。これにより、クランプ部材20は、クランプ要素２におけるクランプ面の全長に沿って当接させることができる。この点は重要である。なぜなら、各クランプ要素２は、必ずしもクランプチャック１の長手方向の中央部に差し込まれるとは限らないからである。クランプ要素２が必ずしも中央部に差し込まれない理由は、本発明に係る形式のクランプチャックに、異なるワークキャリア40がクランプされ得るからである。
【００６０】
図１〜図６に示すクランプ装置は、クランプシステムを構成する基本要素である。クランプシステムを使用することにより、特に大型のワーク又はワークキャリア及び／又は重いワーク又はワークキャリアを工作機械、例えば、フライス盤、研削盤、放電加工機械、又は旋盤の作業領域にクランプすることができる。ここに大型又は超大型のワークキャリアとは、少なくとも一方向に約１ m以上の幅又は長さを有するワークキャリアを指し、実際には10 mまでの大きさも有し得るものである。このようなワークキャリアに、数1000 kgに達する総重量を有するワークを固定することができる。何れにせよ、本発明に係るクランプ装置はモジュールとして機能し、大型又は超大型のクランプシステムが構成可能である。
【００６１】
図７は、クランプ支持部42と、上側クランプ部とを備える本発明に係るクランプシステムを示す。クランプ支持部42は、４個のクランプチャック1a〜1dを有するのに対して、上側クランプ部は、クランプ要素2a〜2dが配置されたワークキャリア40を有する。各クランプチャックは、工作機械（図示せず）の作業台43上にて、隣接する２個のクランプチャックに対して90°の角度でオフセット配置されているのに対して、４個のクランプ要素2a〜2dは、クランプチャック1a〜1dに対応するようワークキャリア40の下側に配置されている。図示の実施形態におけるクランプシステムは、作業台43上に配置された４個の芯出しピン45と、ワークキャリア40上に配置された４個の芯出しスリーブ46とで構成される４個の予芯出し手段を更に備える。これら予芯出し手段を使用すれば、ワークキャリア40に配置されたクランプ要素2a〜2dをクランプ支持部42に対してガイドしたときに、クランプ要素2a〜2dが４個のクランプチャック1a〜1dに比較的容易かつ迅速に整列可能である。これにより、ワークキャリア40の下降時にクランプ要素2a〜2dが各クランプチャック1a〜1dに対して正確に整列していない場合であっても、クランプ要素2a〜2dによってクランプチャック1a〜1dが損傷することがない。即ち、数100〜数1000 kgの重量を有し得るワークキャリア40は、通常、クレーン等を使用してクランプ支持部42上に取り付けられる。ワークキャリア40自体は、典型的には、少なくとも約200〜300 kgの重量を有し、数千 kgまでの重量を支持することができる。ワークキャリア40がクランプ支持部42に対して正確に整列していない場合、芯出しピン45は、ワークキャリア40の下側に当接し、これによりワークキャリア40の更なる下降が回避され、従ってクランプチャック1a〜1dに対する損傷が回避される。
【００６２】
図７に係る実施形態において、４個のクランプチャック1a〜1dの全てには、芯出しディスク9a〜9dが設けられ、４個のクランプ要素2a〜2dの全てには、各芯出しディスク9a〜9d上での整列を可能とする芯出し面が設けられている。この場合、基本的には、Ｘ−Ｙ面内に機械的冗長性が生じるが、芯出しディスクの弾性的な可撓性により、その大部分が補償される。このような構成は、特に小型又は中型のクランプシステムに適している。
【００６３】
図８は、大型又は超大型のクランプシステムに適したクランプ支持部42aの例示的な実施形態を示す。図示のクランプ支持部42aには、大型又は超大型のクランプシステムに使用される合計で６個のクランプチャック1e〜1kが設けられている。これら６個のクランプチャック1e〜1kのうち、中央部における２個のクランプチャック1g, 1kが互いに整列している。また、上部外側における２個のクランプチャック1f, 1hも互いに整列している。これに対して、下部外側における２個のクランプチャック1e, 1iは、他の４個のクランプチャック1f, 1g, 1h, 1kの何れとも整列していない。
【００６４】
この場合に整列とは、各クランプチャック1g, 1k;1f, 1hの長手方向中心軸線が、それぞれ、線（軸線）A1, A2上に位置していることを意味する。
【００６５】
図示の実施形態において、芯出しディスクは、全てのクランプチャックに設けられている訳ではなく、中央部に配置されると共にＹ方向を規定する２個のクランプチャック1g, 1kと、上部外側に配置されると共にＸ方向を規定する２個のクランプチャック1f, 1hにのみ設けられている。下部外側に配置された２個のクランプチャック1e, 1iには芯出しディスクが設けられておらず、パレット上に配置されたクランプ要素をクランプするためだけに機能する。図示の実施形態においては、芯出しディスクが設けられたクランプチャック1f, 1h;1g, 1kを通過する軸線A1, A2の交点により、クランプシステムのゼロ点Ｎが規定されている。
【００６６】
言うまでもなく、少なくとも個々のクランプチャックは、互いに可及的に離間して配置されるため、各ワークキャリアに取り付けられたクランプ要素も、対応するように、ワークキャリアの外側に可及的に離間させて配置することができる。
【００６７】
下部外側に配置された２個のクランプチャック1e, 1fに芯出しディスクを設けないことにより、一方では機械的冗長性が回避され。他方では大型又は超大型のワークキャリアがクランプ可能となる。上述したように、各ワークキャリアの大きさが増加するにつれ、例えば熱による影響を受けて、ワークキャリアの絶対的長さ変化も増加するからである。本発明に係るクランプ装置の構成及び配置により、上述したような長さ変化は、ワークキャリアの反復可能かつ正確なクランプに関して、特に悪影響を及ぼすことがない。クランプチャックにおける２個のクランプ部材20は、各ピストンにより、互いに独立して移動させることができるため、各クランプ要素は、各クランプチャックの中央部に正確に差し込む必要はない。この点は、特に、芯出しディスクが設けられない２個のクランプチャック1e, 1iに関して有利である。これにより、主に熱膨張に起因するワークキャリアの長さ変化が補償される。
【００６８】
クランプ支持部42aは、４個のクランプ要素を有するワークキャリアをクランプする場合にも適している。この場合に使用可能なワークキャリアのクランプ要素は、中央部に配置された２個のクランプチャック1g, 1kと、右側に配置された２個のクランプチャック1e, 1fか又は左側に配置された２個のクランプチャック1h, 1iと協働する。
【００６９】
このように構成されたクランプシステムは、ワークキャリア上に配置されたクランプ要素の正確な位置決めに関する影響を受け難いのみならず、クランプ要素及び芯出し要素の製造公差に関する影響も受け難い。なぜなら、一方では、ばねディスクにより、ある程度の不正確さが補償され、他方では、クランプチャックについて上述した配置により、例えば温度変化に起因するワークキャリアの長さ変化が補償されるからである。
【００７０】
図８に係る例示的な実施形態の代案として、全てのクランプチャックに芯出しディスクを設けてもよい。この場合、好適には、幾つかのクランプ要素については芯出し面35が設けられない。従って、各クランプ要素は、クランプチャックにクランプされる際に芯出しディスクに当接することがなく、クラップチャック内でクランプされるだけである。言うまでもなく、両者を組み合わせることもできる。この場合、幾つかのクランプチャックにおいては芯出しディスクが設けられず、幾つかのクランプチャックにおいては芯出し面が設けられない。
【００７１】
各クランプ支持部42, 42aには、好適には、ワークキャリアの存在を検出するための素子が更に設けられている。構成、配置、更には作動原理に応じて、そのような検出素子によりワークキャリアが正確にクランプされているか否かを検出することも可能である。検出素子としては、例えば、機械的、誘導的、容量的、光学的、又は磁気的な市販の近接スイッチを使用することができる。
【００７２】
図９は、クランプチャック１の特に好適な実施形態を例示する断面図である。この場合、クランプチャック１を全体としてより安定的で強固なものとするために、２個のクランプチャック半部4a, 4bは、その上側領域にて、２本のストラット47により互いに結合されている（図９には１本のストラットのみを示す）。各ストラット47は、間隔スリーブ48及びクランプねじ49で構成されている。図示のクランプチャック１は、両端部領域にて、ストラット47により補強されている。２本のストラット47間のクリアランスは、クランプ要素の長さに比べてより大きい。２本のストラット47間のクリアランスは、好適には、芯出しディスク9a（図１参照）に設けられた芯出し開口11の長さに実質的に等しいため、上述した利点、即ちクランプ要素が、長手方向、より具体的にはクランプ要素又は芯出し開口の長手軸線方向中央部に対して正確にではなく、数 mmのオフセットをもって差し込まれても差し支えないという利点が維持される。更に、２本のストラット47は、２個のクランプチャック半部4a, 4bの同一構造が維持されるよう構成され、かつ取り付けられている。
【００７３】
言うまでもなく、上述した例示的な実施形態は限定的なものではない。従って、円周上に分布配置された複数個のクランプチャックを備えるクランプシステムを構成することも可能である。この場合、例えば、３個、４個、５個又は６個のクランプチャックが円周に沿って分布するようクランプ支持部上に配置される。
【００７４】
本発明に基づくクランプ装置又はクランプシステムの利点を列記すれば、以下のとおりである。
・極めて大きなクランプ力及び保持力を実現することができる。
・個々のクランプチャックは、極めて大きな横方向力を吸収することができる。
・クランプチャックは、クランプ要素と共に、異なる大きさ及び構造のクランプシステムを構成するためのモジュールとして適している。
・モジュールとして機能するクランプチャックにより、極めて重い超大型のワークキャリアを支持するための超大型のクランプシステムを構成することができる。
・超大型のワークキャリアであっても、約10〜20 μmの反復精度でクランプ支持部にクランプすることができる。
・様々な構成のワークキャリアに、クランプ要素を容易かつ迅速に取り付けることができる。
・弾性的な可撓性を有する芯出しディスクにより、生じ得る機械的冗長性をほぼ回避し、又は補償することができる。
・クランプチャックの取り付け高さが大きい。
・クランプチャックは、簡略化された構成を有し、使用時の信頼性が高く、安価に製造可能である。
・クランプチャックは、同一構成を有する２個の半部で構成される。
・各クランプ要素がクランプチャック内で圧縮ばねにより機械的に固定される。
・エネルギが供給されない状態であっても、圧縮ばねによりクランプ力が維持される。
・クランプチャックは、空圧的に直列結合させることができる。
・クランプチャックは、汚れ耐性を有する。
・クランプチャックは、容易に洗浄することができる。
・クランプシステムは、ワークキャリア上に配置されたクランプ要素の正確な位置決めに関する影響を受けにくい。
・クランプシステムは、クランプ要素の製造公差に関する影響を受けにくい。
・クランプシステムは、芯出し要素の製造公差に関する影響を受けにくい。
・クランプシステムは、ワークキャリアの長さの温度変化に関する影響を受けにくい。
【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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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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