(57)【要約】  その一端が一つまたはそれ以上の工具の取り付けられる外方エンベロープ面を備えたマンドレル・ピンとして設計された油圧機械式締付装置。マンドレル・ピンが外方拡張手段（６）を備えており、その外面が比較的薄く半径方向に拡張可能な壁と軸方向に円錐状内面とを有する前記エンベロープ面からなり、マンドレル・ピンがさらに中央ピン（８）を備えており、その外径が前記手段の内面の直径よりも小さく、中央ピン（８）と拡張手段間の空間にピストン（９）に連結された中間手段（７）が配備されている。この中間手段（７）が油圧作動手段によって軸方向に変位可能であって、中間手段（７）と外方拡張手段（６）が相互作用する円錐状面を有しており、一方向における中間手段の軸方向変位が外方拡張手段（６）の半径方向拡張をもたらし、他方向における中間手段の軸方向変位が外方拡張手段（６）の半径方向収縮を伴う軽減をもたらす。【選択図】図１
2007504961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その一端が一つまたはそれ以上の工具の取り付けられる外方エンベロープ面を備えたマンドレル・ピンとして設計された油圧機械式締付装置であって、マンドレル・ピンが外方拡張手段（６）を備えており、その外面が比較的薄く半径方向に拡張可能な壁と軸方向に円錐状内面とを有する前記エンベロープ面からなり、マンドレル・ピンがさらに中央ピン（８）を備えており、その外径が前記手段の内面の直径よりも小さく、中央ピン（８）と拡張手段間の空間にピストン（９）に連結された中間手段（７）が配備され、この中間手段（７）が油圧作動手段によって軸方向に変位可能であって、中間手段（７）と外方拡張手段（６）が相互作用する円錐状面を有しており、一方向における中間手段の軸方向変位が外方拡張手段（６）の半径方向拡張をもたらし、他方向における中間手段の軸方向変位が外方拡張手段（６）の半径方向収縮を伴う軽減をもたらすことを特徴とする、油圧機械式締付装置。
【請求項２】
外方拡張手段（６）および／または中間手段がスリーブ（７）からなることを特徴とする、請求項１に記載の締付装置。
【請求項３】
油圧手段がピストン（９）の一端に配備された加圧室（１２）と、ピストン（９）の他端に配備されたリリーフ室（１３）を含んでおり、両室（１２，１３）が油圧媒体によって充填され、かつ、加圧されることが可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の締付装置。
【請求項４】
中間スリーブ（７）のテーパが、中間スリーブ（７）の直径がその外端に向かって大きくなるように構成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項記載の締付装置。
【請求項５】
相互作用円錐面が自動ロック式となるようなテーパを有していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項記載の締付装置。
【請求項６】
ピストン（９）が室の中に配備されており、好ましくはシール・リング（１８）の形状をしたシール手段がピストン（９）と前記室のシリンダー状外壁間に配備されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項記載の締付装置。
【請求項７】
好ましくはシール・リング（１９）の形状をしたシール手段がセンター・ピン（８）と中間スリーブ（１７）間に配備されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項記載の締付装置。
【請求項８】
好ましくはシール・リング（２１）の形状をしたシール手段が外方スリーブ（６）と中間スリーブ（７）間に配備されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項記載の締付装置。
【請求項９】
該装置が機械加工装置内に取付けを意図した部品に実質上一体形成されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項記載の締付装置。
【請求項１０】
該装置がマシン・スピンドルの一体形成部分からなることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項記載の締付装置。
【請求項１１】
該締付装置が、ツールの対応するホロワ・ピンおよび／またはホロワ・ボワと連結するためのホロワ・ボワおよび／またはホロワ・ピンを有していることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項記載の締付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に基づく油圧機械式締付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばその一端にボール盤、フライス盤、旋盤等のような回転機械装置またはことによると非回転機械装置が取り付けられることが意図され、また他端に中ぐり工具、工作物、トランジションエレメント、ハブまたは同様の物体、例えばドリル、フライス工具、回転鋸刃、研磨ホイール等が着脱可能に保持されることが意図されていることは種々の実施形態において公知である。
【０００３】
この種の締付装置にはマンドレルが備えられている。この種の公知のマンドレルは概して交換可能工具が、キー、スプラインまたは同様の手段のような機械的手段によって、または加熱圧着によって、また軸方向変位に抗してナットまたはねじによってマンドレルの回転方向に固定されるように形成されている。この種の機械的ロック手段は、工具の完全精度および円形経路を提供せず、また完全な中心付けを提供することがしばしば困難となり、このことが不均衡を生じ、この不均衡のために作業工具および機械装置に振動が発生する。さらに、この構成がマンドレルと工具間の接合部、特に工具が加熱圧着によって取り付けられている場合に、リリース操作がしばしば困難であり、時間がかかる。
【０００４】
ＷＯ９８／３２５６２  Ａ１は、比較的薄い外壁と前記外壁の半径方向内側において油圧媒体で充填された全体に拡張する圧媒体空隙を備えており、加圧されたときに前記外壁を半径方向に拡張させ、これによって工具が締付本体上に中心付けされ締め付けられる油圧式締付ブッシングとして実施されたマンドレルを開示している。
【０００５】
ＷＯ９８／３２５６０  Ａ１は、マンドレルと一体形成されたスリーブを備えた油圧機械式締付ブッシングとして形成されたマンドレルを開示しており、前記スリーブが比較的薄い壁とスリーブの自由端に向かって僅かに円錐状をなしている内面とを有し、締付ブッシングがさらにスリーブの内部で軸方向に変位可能であって、かつ、スリーブの内面と同じ円錐形状を有するピストンを備えている。スリーブ内でピストンの変位を達成するために、前記スリーブはピストンをスリーブ内に押し入れるために前記スリーブはニップルによって外端に近接させている。これは、油圧媒体の導入を可能にし、これによってスリーブの半径方向拡張を提供するとともに、例えば工具をロックすることができる。
【０００６】
ＷＯ９７／１３６０４  Ａ１は、比較的薄い拡張可能壁を有するとともに軸方向の円錐状内面とを有する外方スリーブとピストンに連結された外方スリーブを形成したマンドレルを開示している。内方スリーブと外方スリーブは相互作用円錐面を有し、外方スリーブの半径方向拡張は一方向へのピストンによる内方スリーブの軸方向変位により達成され、他方向への内方スリーブの軸方向変位は、外方スリーブの半径方向収縮を伴う軽減をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
既存マンドレルの上述した問題／欠点とは別に、可撓性に対する剛性は先行技術によるマンドレルの共通する問題である。すなわち、強力な工具が使用されるときに、機械への工具取り付けにおける可撓性に対する低すぎる剛性のために振動が発生する。この振動は粗野な機械加工面をもたらすことになる。
【０００８】
従って、安価で簡単な構造であると同時に、強力な工具を使用した精度の高い機械加工を可能にするために可撓性に対して高い剛性を有するマンドレルを必要とする。  
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題を解決する油圧機械式締付装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は請求項１に記載された油圧機械式締付装置によって達成される。
本発明はその一端が一つまたはそれ以上の工具の適用される外方エンベロープ面（outer envelope surface）を備えたマンドレル・ピンとして設計された油圧機械式締付装置を提供する。マンドレル・ピンが外方拡張手段を備えており、その外面が比較的薄く半径方向に拡張可能な壁と軸方向に円錐状内面とを有する前記エンベロープ面からなり、マンドレル・ピンがさらに中央ピンを備えており、その外径が前記手段の内面の直径よりも小さく、中央ピンと拡張手段間の空間にピストンに連結された中間手段が配備される。中間手段が油圧作動手段によって軸方向に変位可能であって、中間手段と外方拡張手段は、相互作用する円錐面を有しており、一方向における中間手段の軸方向変位が外方拡張手段の半径方向拡張をもたらし、他方向における中間手段の軸方向変位が外方拡張手段の半径方向収縮を伴う軽減をもたらす。
【００１１】
この構成は工具の非常に優れた中央付けと平衡を伴う強力な工具取り付けが得られると同時に、この配置が強力な締付工具を提供するという利点を有する。さらに、中央ピン上で力を受けることができ、中央ピンの強固な構造が優れたトルクの受承を許容し、またこれによって可撓性に対する高い強度が得られるといった利点がある。
【００１２】
外方拡張手段および／または中間手段は外方スリーブおよび／または中間スリーブからなる。この構成は外方拡張手段および／または中間手段が均一なエンベロープ面を有するという利点がある。
【００１３】
油圧手段は、ピストンの一端に配備された加圧室を含み、またピストンの他端に圧力除去室を含んでいる。これらの室は油圧媒体による充填および加圧が可能である。この構成によって簡単な取付けおよび取外し操作をすることができる利点がある。
【００１４】
相互作用円錐状面が、自動ロック式のテーパ（conicity）を有している。この点が加圧室における操作を楽にするという利点となる。
例えば、シール・リングの形状をしたシール手段がピストンとピストンを収容する室のシリンダー状壁間に配備されている。この構成がピストン両端間における油圧流体の分流を回避できる利点をもたらす。
【００１５】
シリンダー手段が中央ピンと中央スリーブ間にも配置されている。この構成が取り付け圧力よりも低い取り外し圧力を使用できるという利点をもたらす。
【００１６】
締付装置は機械装置に取り付けることを意図した部品に一体形成される範囲まで拡大される。この点が可撓性に対するより高い剛性を達成できる利点となる。この点はさらにコンパクト、かつ、便利なマンドレルが得られる利点となる。
【００１７】
締付装置は、工具の対応するホロワ・ピンおよび／またはホロワ・ボアに連結するためのホロワ・ボアおよび／またはホロワ・ピンを有していてもよい。この構成はより安全な工具取り付けが実現できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を例示的な実施形態により、また添付図面を参照して次に詳細に説明する。
図１は本発明に基づく油圧機械式マンドレル１を部分断面開放状態で示した図である。
【００１９】
図示したマンドレル１は、例えばＶ字状フランジの形状をなすトランジション部３と、回転機械装置または非回転機械装置の対応円錐状キャビティ内での接続のための円錐状部４と、一つまたはそれ以上の工具２と着脱可能に連結するとともに締付本体５に同工具を固定するためのマンドレル・ピンないし締付本体５からなる。トランジション部３、円錐状部４および締付本体５は一体部材を形成している。
【００２０】
トランジション部３と円錐状部４は当該技術において公知のタイプであり、詳細な説明は省略する。円錐状部４は、ボール盤、旋盤、フライス盤のような回転機械装置または同様の機械装置の対応円錐状キャビティ内に導入されるように適用されている。もちろん、機械装置の一体部材として円錐状部を形成し、これによって締付本体のみで装置の発明部分を構成することもできる。この構成を図４に示し、この構成が本発明に基づく一体形成締付本体４１を伴う機械スピンドル４０を示す。この図はまたベアリング４２と４３内に軸受けされているスピンドル４０を示している。
【００２１】
一つまたはそれ以上の工具２をマンドレルに連結できるようにするために、締付本体は外方（または外側）スリーブ６の形状をなす外方拡張手段と、中間スリーブ７の形状をなす中間手段と中央ピン８で形成されている。
【００２２】
締付本体は、ピストン９が配備された室１０を備えた構成とすることもできる。ピストン９は、例えば溶接、ねじ切り、半田付け、接着またはねじ切りおよび接着のようなこれれらの組み合わせによって中間スリーブに強固に固定されている。別の方法として、ピストン９は中間スリーブ７の一体部分を構成するようにしてもよい。
【００２３】
製造上の理由で、例えば締付本体５は例えば溶接、ねじ切り、半田付け、接着またはねじ切りおよび接着のようなこれらの組み合わせによって互いに固定された二つの部材で構成することもできる。この構成を図１の接合部２０で示す。
【００２４】
外方スリーブ６は、比較的薄く、これによって工具２がマンドレルに締め付けられるように変形可能に、特に、工具２の方向への壁の半径方向拡張が可能に作られている。中間スリーブ７は、外方スリーブ６に工具を締め付けることによって目立って変形しない。外方スリーブ６および中間スリーブ７は、相互作用周縁円錐状面１１を有しており、相互作用円錐面が自動ロック式、すなわち、半径方向圧が円錐状面上に作用するのために加圧後その面が互いに各々それ自体によって摺動しないようなテーパ(cocinity)を有している。
【００２５】
室１０は二つの圧力室を形成するようにピストン９と中間スリーブ７によって制限されている。ピストン９の外端にできる第１圧力室１２がピストン９の変位を生ぜしめ、またこれによって中間スリーブ７が内側に、すなわち、締付方向に移動し、この中間スリーブ７を介して外方スリーブ６が拡張され、結果的に工具２が締め付けられる。ピストン９の内端にある第２圧力室１３がピストン９の変位させ、これによって中間スリーブ７が反対方向に移動し、工具が開放される。圧力室１２および１３は、適切な種類の油圧媒体によって加圧されるように構成されている。第１圧力室１２は、第１連結部１５とチャネル１４によって達成され、また第２圧力室１３は第２連結部１６とチャネル１７によって達成される。連結部１５および１６は、それぞれ外部加圧ポンプ（図示せず）に適切に連結されている。
【００２６】
工具２が取り付けられるときに、工具２は外方スリーブ６に押しやられる。次に、第１圧力室１２が圧力チャネル１４を介して連結部１５からある一定の所定圧力の油圧媒体によって加圧される。室１２内の圧力がピストン９の変位を生ぜしめ、またこれによって中間スリーブもロック方向に、すなわち、トランジション部材３に向かって移動され、これによって外方スリーブ６の壁が半径方向に拡張され、工具２が中心付けされ拡張された外方スリーブ６に締め付けられる。円錐状面１１が自動ロック式であるために、締付接着が解除される恐れはない。
【００２７】
工具２が開放されるとき、圧力室１３がチャネル１７を介して連結部１６から加圧され、これによってピストン９がマンドレルの外端に向かって加圧され、従って、外方スリーブ６が吸引されてその元の形状に復帰すると同時に工具２が開放される。
【００２８】
圧力室１２および１３は操作中加圧されず、工具の締付けは完全に機械的になされる。油圧力の印加は、工具２の取り付け中と取り外し中にのみ実行される。
【００２９】
図１に示したマンドレルは、さらに締付本体上にホロワ・ボワ（図示せず）が設けられており、これにホロワ・ピンが係合され工具の追従回転を提供している。別の方法として、工具に貫通ボアが設けられ、これに締付ねじが挿入され、フランジのボアに噛合される。別の方法において、締付本体に工具の対応するボアと係合するホロワ・ピンを設けてもよい。
【００３０】
圧力室１２および１３は、互いに密封され一方から他方の室への油圧流体侵入を回避する。この浸入が生じると結果として取付け／取外しが実行できなくなる。
この密封状態は、ピストン９と室のシリンダー状外壁間を密封するシール・リング１８から有利に形成できる。
【００３１】
この構成は、さらに中央ピン８と中間スリーブ７間を密封するための別のシール・リング１９を備えていて中間スリーブ７と中央ピン８間の接触面における油圧流体の漏洩を阻止している。このシール・リングは図１に示すように中央ピン８の外端近傍に取付けられ、取外し中に中間スリーブ７とマンドレル・ピン８間の接触面における油圧流体との潤滑を許容するのが好ましい。この構成は中間スリーブ７と中央ピン８間の摩擦が取外し中よりも取付け中の方が大きいという効果を発揮する。これは中間スリーブ７と中央ピン８間の接触面が取外し中に油圧媒体によって潤滑されるだけであり、さらに中央ピンへ向かう中間ピンの摩擦が取付け中よりも取外し中の方が小さく、取外し中に必要とする圧力が取付け中に使用される対応圧力よりも低いからである。従って、取付け圧力に等しいかまたはこれよりも高い取外し圧力が必要される場合とは異なり、必要とされる取外し圧力が利用可能圧力よりも高くなる危険性はない。
【００３２】
この構成は外面６と中間面７間を密封するシール・リング２１を備えていて、外面６と中間面７間に発生する望ましくない油圧流体漏洩のないことを保証している。この場合いおいて、シール・リング２１はシール・リング１８と共同して加圧サイドを規定し、一方シール・リング１８とシール・リング１９が共同して取外しサイドを規定している。
【００３３】
図１において、外方スリーブ６と中間スリーブ７は均一スリーブとして示されている。しかし、外方スリーブ６および／または中間スリーブ７は、またスロット付きスリーブで構成してもよく、このスロットは軸方向凹部からなる。スロット付きスリーブが使用されると、均一スリーブの使用と比較して半径方向拡張の達成に必要とする力は小さくなる。従って、スロット付き外方スリーブの使用は低い取付け圧の使用で済むという利点がある。
【００３４】
外方スリーブの外面はシリンダー状である必要はなく、締付連結されるべき工具／工作物の形状に適用できればよい。従って、外面の断面は多角形、正方形、八角形等でもよい。
【００３５】
公知の装置において、力の伝送は薄い外方スリーブを介して受けられる。困難な機械加工中、力の伝送が、大きすぎる振動を発生させることになる。これは構成が構成物に加わる特に曲げモーメントを受けることができないからである。結果として、本発明の構造は受けた力がその代わりに中央ピンを介してほとんど受承される。この構成を図２の矢印で示す。中央ピンの強固な構成のお陰で、かつ、締付本体の一体形成部分を構成しているために、薄い外方スリーブよりも相当大きい力を受けることができ、結果的に工具２は、切断面に凹部となる振動を発生することなく非常に大きな負荷の下で作動できる。従って、本発明は非常に大きい曲げ剛性を伴う構造を構成する利点を有する。
【００３６】
図３において、本発明の別の実施形態を示す。図３に示した実施形態において、図１の締付本体５は工具を受け入れることを意図した部分とは別に、トランジション部分／円錐状部分に一体化されている。圧力室連結部３１，３２はこの場合Ｖ字状トランジション部３３上に配備されている。図３に示したマンドレル３０は、より大きい力を受け入れることを可能にしており、これによって作業工具のための可撓性に抗するより優れた剛性を備えている。
【００３７】
これまでの説明において、中間スリーブの外面と外方スリーブの内面のコニシティは、マンドレルの外端に向かって大きくなる直径として示されている。もちろん、この状況はこの逆にすることも可能で、すなわち、直径をマンドレルの外端に向かって大きくすることもできる。
【００３８】
さらに、上述の内容において、外方拡張手段および中間手段は外方スリーブおよび中間スリーブとしてそれぞれ説明している。しかし、これらの手段はスロット付き手段として構成してもよく、また一つまたはそれ以上の手段に分割して互いにリングまたは多角形構造の全体または部分を構成するようにすることもできる。
【００３９】
マンドレルは数回再使用することができる。もちろん、工具をマンドレルに締付けたままにすることもでき、またマンドレル全体を機械装置から取り外して、マンドレルと工具の組み合わせを同じ工具として次の作業のために保持してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に基づくマンドレルの実施形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における力の流れを示す図である。
【図３】本発明に基づくマンドレルの別の実施形態を示す図である。
【図４】本発明に基づくスピンドルを示す図である。
【図１】
2007504961.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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