(57)【要約】中に、複数の半径方向に連続した、長手方向のスロット（４１）が、それぞれ、個々の掴みあご（１１，２１）のために設けられた基部（１０）を含むチャックを開示する。掴みあご（１１，２１）は、１つの個々の停止面（３４）を含み、且つ、斜めの掴みあご面（３４）及び相補的な面（４）が互いの方へ動かされるとき、基部（１０）に対して半径方向に動くことができ、各掴みあご（１１，２１）の面（１４）が基部（１０）の長手方向軸（２０）の周りに保持されるワークピースをクランプする。各掴みあご（１１，２１）には、基部（１０）の長手方向軸（２０）に垂直に走る平面で延びる停止領域（３３又は２９）が設けられている。この停止領域は、作動要素（３）の相補的な領域との直接的なポジティブ連結、又は、作動要素（３）にポジティブに連結されている基部（１０）の相補的な領域とのポジティブ連結を構築することによるクランピング中に長手方向（２０）の一定の力によって作用される。従って、力が基部から取り除かれて、掴みあごを個別に取り替えることができる。非円形の物体を簡単にクランプでき、物体を後ろから係合することによってクランプできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々の掴みあご（１１，２１，３１）のための、複数の半径方向に連続した長手方向のスロット（４１）が設けられた基部（１０）を含み、
前記掴みあご（１１，２１，３１）のそれぞれが駆動面（３４）を有し、及び
基部（１０）の長手方向（２０）の周りに保持されるワークピースを、掴みあご（１１，２１，３１）の面（１４）が掴むように、斜めの掴みあご面（３４）及び相補的な面（４）が互いに対して動く場合に、前記掴みあご（１１，２１，３１）のそれぞれが基部（１０）に対して半径方向に動くことができるチャックであって、
前記掴みあご（１１，２１，３１）が、停止面（３３又は４９）を有し、
前記停止面（３３又は４９）が、基部（１０）の長手方向軸（２０）に垂直な平面に延び、及び
前記停止面（３３又は４９）が、作動要素（３）の相補的な面との直接的な形状はめこみ連結を介して、又は作動要素（３）とのさらなる形状はめこみ連結を生む、基部（１０）の相補的な面との形状はめ込み連結を介してのクランプ中に、長手方向の力を受けることを特徴とするチャック。
【請求項２】
基部（１０）が、その外側のスロット（４１）の周りに、その上にそれぞれ少なくとも１つのバネ要素（３８）を固定することができる、平らな領域（３５）を有することを特徴とする、請求項１に記載のチャック。
【請求項３】
平らな領域（３５）は、中に板バネ要素（３８）の端を固定することができる、接線方向に延びるスロット（３７）につながることを特徴とする、請求項２に記載のチャック。
【請求項４】
各板バネ要素（３８）は、平らな領域（３５）から離れるように予め負荷をかけられた２つの自由端（３９）を有する、Ｕ字形であることを特徴とする、請求項２又は３に記載のチャック。
【請求項５】
基部（１０）には、スロット（４１）それぞれに対して横向きに穴（４３）が設けられ、この穴は関連するスロット（４１）を横切り、掴みあご（１１，２１，３１）を保持するために、この穴に締結要素（１２）を差し込むことができることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のチャック。
【請求項６】
２，３，４又はＮ個のスロット（４１）が、対応する数の掴みあごのために、１８０度、１２０度、９０度又は３６０／Ｎ度（ここでＮ＞＝５）の一定の角度間隔で、基部（１０）に設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャック。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のチャックのための掴みあごであって、その下側にクランプ面（１４）が設けられている細長い基部（１３）を有し、斜めの掴みあご面（３４）を有する上部を含み、基部（１３）の長手方向軸（２０）に垂直に延び、作動要素（３）の相補的な面と直接的な形状はめこみ連結を介しての、又は作動要素（３）とさらなる形状はめこみ連結にある基部（１０）の相補的な面との形状はめこみ連結を介してのクランピング中に長手方向（２０）の力にさらされる停止面（３３又は４９）を有することを特徴とする掴みあご。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のチャックのための掴みあごであって、その底部側に、クランプされるワークピースの後ろに係合するための空洞を作るために、前方クランプ面（１４）及び後方後退面（１６）が設けられている細長い基部（１３）を有することを特徴とするつかみあご。
【請求項９】
連続する長円の穴（１８）が、長手方向軸（２０）に対して横に設けられていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の掴みあご。
【請求項１０】
取り付けられるワークピースのヘッドピースに対し相補的な保持面を有する挿入部をその上にはめ込むことができる段（５２）を画定する、中央（２０）の連続する穴を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のチャックのための回転式方向合わせ円板（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユニバーサルグリッパ、ボール盤のチャック、工作機械のグリッパ、及び旋盤のチャックとして使用することができるチャックに関する。本発明はまた、そのようなユニバーサルグリッパ用の回転式方向合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術は、例えばＧＢ１４０７４４１から公知のような、多くのチャックを開示している。その文献には、４つの個々の掴みあご（clamping  jaw）用の十字型のスロットが設けられた基部が見られる。この掴みあごはまず、それぞれ、対応する溝にはめ込まれる台形部分を含む。ここでは、いずれの場合も、相補的に割り当てられた、同様に台形の作動要素の向かい側に、斜めの面がある。この２つの要素は、結合すると、側面から見て平行六面体を形成できる。それらが互いに対して軸方向に移動可能であるという事実は、掴みあごがそれぞれ、内側又は外側に移動可能であることを意味する。このために、スリーブは基部上にねじで固定され、作動面を有し、この作動面によって作動要素が軸方向に移動可能となる。簡単な方法で、個々の掴みあごをこのチャック内で取り替えることができる。
【０００３】
掴みあごの類似の設計が、ＷＯ０２／０５８８７０に開示されており、３つのそのような掴みあごが基部に取り付けられている。この場合、各掴みあごは、その中にそれぞれのバネが設けられ、このバネが基部から掴みあごを押し離す。ＷＯ０２／０５８８７０のスリーブは、ここでは掴みあごに上から係合して（engage  over）はいないが、掴みあごに相補的に傾斜された駆動面（run-on  surface）を含む。
【０００４】
さらに、例えば、ＤＥ２５２４３２７からは、物体を偏心に支えることができる、ただ２つの互いに向かい合う掴みあご要素を使用することが知られている。
【０００５】
ＦＲ２２８２９６５もまた、現行の掴みを異なる方法で制御することを開示している。
【０００６】
多くの使用において、２つの向かい合う端部の方向にある領域より直径の小さい領域で、物体をつかみ、クランプすることが求められる。従来技術は、これを達成するための何の適切な解決法も提供しない。
【０００７】
この従来技術を出発点として、本発明が基づく目的は、クランプされる直径より大きい部分により掴みあごを通って案内されなければならない、クランプされる要素の使用を可能とする、前述の種類のユニバーサルグリッパを設計することである。
【０００８】
さらなる目的は、材料に目に見える跡を残さずに、旋盤等で高品質な作業結果を達成することを可能とする掴みあごを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、掴みあご上の摩耗を低減し、特に、数万回のクランプ操作の後でさえ、数マイクロメーターの範囲で、クランプされる物体の同心の運転を達成することである。掴みあごが損傷した場合、装置全体はできるだけ短時間で再使用可能な状態となるべきであり、本発明の特徴は、個々の掴みあごの迅速な取り替えを支援する。
【００１０】
さらに、本発明の目的は、非円形要素をクランプし、場所をとらないでクランプし、及び、メートル又はインチ単位で直接的に作業することを可能にすることである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、請求項１の特徴を有するユニバーサルグリッパにより、本発明によって達成される。本発明の掴みあごは、請求項７又は８で特徴づけられる。本発明による回転式方位合わせ円板は、図１０で特徴づけられる。
【００１２】
基部が原則として負荷がかかっていない状態であるという事実は、掴みあごを、出願人により実施されるテスト中に、短時間、例えば１分もかからずに交換されるにも関わらず、スリーブの耐用年数が長いことを意味する。
【００１３】
さらなる有利な実施形態は、下位クレームで特徴づけられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を、添付の図を参照し、一例として、以下により詳しく説明する。
【００１５】
図１は、ユニバーサルグリッパ１の全体図を、分解表示したものである。グリッパは、回転可能に取り付けられたスリーブ２に前方から押し込まれる。ユニバーサルグリッパ１は、３つの掴みあご１１，２１及び３１（図２及び３を参照）が上に取り付けられる基部１０を含む。各掴みあご１１，２１又は３１は、掴みあご１１，２１又は３１に設けられた長円の（oblong）穴１８を通って突出する関連した締結ピン１２を有する。
【００１６】
掴みあご３１を、図２及び３と併せてより詳しく説明する。図２及び３はそれぞれ、掴みあご３１の異なる斜視図を示す。すべての図において、いずれの場合も、同一の特徴には同一の参照番号を与えてある。掴みあご３１は、段１５によって段をつくり、後退面１６につながる掴みあご下面１４を持つ、実質的に平行六面体の基部１３を有する。特に掴みあご３１の長手方向に、後退面１６をわずかに傾斜させることが可能であり、つまり、取り付けられた物体の引き抜きをより簡単にするために、段１５の方へ上り勾配にすることが可能である。ここで、後退面１６の上り勾配は、段１５を省き、後退面１６が掴みあご下面１４に至るまで延びるようにすることもできる。
【００１７】
掴みあご面１４は、対応する円形の物を収容しクランプすることができるように、その下側が凹形である。特にワークピースを偏心に取り付けるために、掴みあご１１，２１，３１を特別に組み合わせて、異なる掴みあご面１４を有することもできる。凹形の面１４により、その直径又は掴みあご１１，２１，３１それぞれの位置における局所的な直径がより小さい要素をクランプすることが可能となる。
【００１８】
下面１４の湾曲に対して半径方向に延びる長円の穴１８の小さい方の直径は、いずれの場合にも、有利には、ピン１２の直径よりいくらか大きく、その結果、掴みあご３１は、このようなピン１２が例えば基部１０内に固定されている場合、その長手方向に余裕をもって動くことができる。正面又は後面図からわかるように、掴みあご１１は基部１３でＴ形に形成され、フランジ面１７が基部１３の両側に設けられている。フランジ面１７は、具体的には曲がっているか（例えばフランジ面１４のように）、又は平面であることが可能である。掴みあご１１の上側１９は、その長手方向に３つの部分２２，３２及び４２に分割されている。
【００１９】
機能的に最も本質的部分である中央部３２は、その側面３３が挿入される加工対象物と対しており、長円の穴１８方向（即ち長手方向）に伸びる突き当て面３３（abutment  surface）を含む。反対側には、特に掴みあご３１の横方向にも凸上に曲げることのできる円錐テーパ又は円錐面３４がある。掴みあご１１の上側１９の前方又は後方領域２２及び４２は、基部１０の中心軸に配向する軸に対して曲がっている。
【００２０】
ここでは基部１０上に３つの支持面３５が設けられ、これらの支持面は平面で、スリーブ２の挿入側で、基部１０の（正面図断面に見られるように）円形部分３６によって覆われるスロット３７につながっている。これら支持面３５は、もし前面に沿っている場合、それぞれ支持面のエッジ４５によって外側が囲まれている。従って、板バネ３８のＵ形の端部４９を置くことができる段が生じる。さらに、板バネ３８は前記スロット３７に導入することができる。バネ３８のＵ字の底部は、スロット３７に差し込むことができ、基部１０から離れる方向に予め負荷された（ｐｒｅｌｏａｄｅｄ）バネ３８の２つの自由端３９は、中に掴みあご１１，２１又は３１の基部１３を挿入できる、半径方向のスロット４１の左右に配置される。バネ３８をスロット３７にクランプする代わりに、前記バネを（その場合存在しない）スロット３７の領域にしっかりとネジ止めしたり、又は何らかの方法、例えば溶接、特にスポット溶接で、基部１０に固定することも可能である。
【００２１】
従って、これはできうる限り小さいクランプ径であるが、掴みあご１１，２１又は３１が、面３５上にその下側１７によってのっかることが可能であり、間に入れられた板バネ３８の自由なアーム３９によってのみ分離されている。ピン１２は、面３５に平行に延びる穴４３に差し込まれ、これらのピンは、掴みあご１１，２１又は３１の長円の穴１８を通って突出している。従って、掴みあご１１，２１又は３１は、不作動位置においては、掴みあご１１，２１又は３１の下側１７にかけられる、バネ３８の自由端３９の圧力によって、最も外側の半径方向の配置（radial  orientation）となる。基部１０をスリーブ２に挿入するときには、円錐面３４が、スリーブ２の、好ましくは入口領域において、相補的に形成された面４にぶつかり、バネ３８の力に対して、基部１０の主軸の方へともに押し下げられる。穴４３はまた、斜めに延びることもできる。
【００２２】
基部１０をスリーブ２に対して並進に（translationally）動かす、可能な方法が多くある。１つの可能な方法は、基部１０の、スリーブ２内に取り付けられた端部９上に、ネジ山を備えることを含む。この場合、基部１０は、スリーブ２の中又は後ろ側に配置されている対応する外側のスリーブを回転させることによって、スリーブ２内に並進に動かされる。他の可能な方法は、図１に表されているが、その内側に（図１には示さず）、面３３に対して掴みあご１１，２１又は３１を、あるいは基部１０の前側４９を押す停止面（stop  surface）が設けられたスリーブ３を備えることを含む。掴みあご１１，２１又は３１の前側３３に直接作用する場合、相補的な面４及び３４による力の伝達は直接的である。基部１０の前側４９に作用にする場合、各掴みあご１１，２１，３１は、その前面２９によって、スリーブ１０内に位置するスロット４１の対応する前方開口部の方へ動かされ、面４及び３４に間接的に押し付けられる。どちらの場合においても、基部１０はせいぜい、並進の力の伝達は受けるが、半径方向の力は何ら受けない。
【００２３】
図１において、円筒形の外形を有し、前方領域に中央の穴５１を有する回転式方位合わせ円板５が、スリーブ３に設けられている。この連続する穴５１は、段５２を介して、回転式方位合わせ円盤の入り口を外方向に広げながら、広がる。従って、開口部５１に、いずれの場合にも、例えば、ユニバーサルグリッパ１に保持されるネジ山に相補的に設計された中央の穴を有する、対応する挿入片（ここには図示せず）を設けることができる。従って、このような機械加工されるワークピースは、掴みあご１１，２１及び３１により、同心的な運転のために保持され、さらに、ワークピースのヘッドは、開口部５１に差し込み可能な挿入片によって、掴みあご１１，２１及び３１の取り付けの前で、一定の距離をおいて付加的に支持される。
【００２４】
図４は、このような回転式方向合わせ円板５の断面図を示す。中央の穴５１用に設けられた挿入物は、有利にはわずかに圧入して、段５２に差し込まれるのが好ましく、その結果、クランプされるワークピースのヘッドが保持される前に挿入物が保持されるが、他方、このような挿入物はまた、簡単な方法で取り除き取り替えることもできる。
【００２５】
このユニバーサルグリッパの設計は、特に、軸部の残りより大きい直径のネジ山を有し、同時に機械加工されもするネジ頭を有するネジの挿入及びその後の機械加工を可能にする。具体的には、機械加工されたネジ山は、その際、基部の後方領域に、つまり、後でより小さい軸部を包囲する掴みあご面１４を越えて導入される。このために、掴みあご１１，２１又は３１が長手方向に十分短い設計である場合、後面１６の領域又はその後方の自由領域が設計されている。
【００２６】
図５は、図２に示した掴みあごを有する、図１に示した本発明によるユニバーサルグリッパの部分的側断面図を示し、図６は、線ＶＩ−ＶＩに沿った、図５に示す装置の正面断面図を示す。ここで、図５及び６ともに重ね合わせた図を表し、一方で、差し込まれた掴みあご１１，２１，３１が表され、他方で、掴みあご１１，２１，３１が差し込まれていないときのバネ要素３８も表されている。従って、空間的関係がはっきりと見てわかる。掴みあご１１，２１，３１は部分的にクランプされた状態で表されている。さらに、図６は、掴みあご１１，２１又は３１が導入されていない場合に現れる、２つの平行六面体の（parallelepipedal）バネ端３９を示す。従って、それらは自由で開放された状態で表されている。これは、図５に示された図では、バネ３８がＵ字の始まりで部分３６の下方に置かれ、その後自由端が最初掴みあご２１の事実上下方にとどまり、クランプ状態で表された掴みあご２１の上方の前方領域４２でのみ延びることを意味する。これはまた、その一方で、その最大ストロークが円錐面３４の半径方向の高さに依存する、クランプ工程の大きさをも明らかにする。
【００２７】
ピン１２の代わりに、掴みあご１１，１２，３１のための他の保持要素を設けることもできる点に注目すべきである。また、ネジで取り付けることもできるかもしれない。特に、ピン１２は、何ら力を吸収する必要がないので、例えば、単純なプラスチック（simple  plastic）から製造することが可能である。ピンは、バネ３８の力に対して、掴みあご１１，２１及び３１が跳ね上がる（spring  away）のを防ぐだけの役割をもつ。
【００２８】
完全にピン１２を省き、その代わりに、掴みを留める弾性ラッチ要素を使用することもできる。また、いったん装置を外側のスリーブに差し込んでしまえば、掴みあごはそれらを取り囲むスリーブによって保持され、別のロッキングは必要でないため、完全にロックシステムなしで作動することもできる
【００２９】
ここに示した典型的な実施形態で使用されるような、３つの掴みあごの代わりに、２つ、又は４つ以上の掴みあごを使用することもできる。ユニバーサルグリッパの利点は、異なる直径をクランプするために、基部１０は常に同じ状態のままであるという事実にある。従って、いかなる種類の直径及び形をも掴み又は上から係合する（overengage）ことができる。特に、異なる掴みあご１１，２１，３１のセットを使用することにより、非円形の材料も機械加工することが可能となる。クランプされるべき材料は、球又は円錐であることも可能である。
【００３０】
個々の掴みあごの交換は、ピン１２を引き抜き又は（ネジ山がある場合は）回わし抜き、新しい掴みあごを挿入し、有利には、この掴みをもう一度ピン１２で固定することによって行われる。本出願人が実施したテストによると、この作業は２分とかからず、ロック機構を適切に設計することにより１分未満の交換時間を達成することもできる。板バネ３８は、ただ単に溝３７に押し込まれるだけであるから、極めて簡単な方法で取り替えることができる。
【００３１】
基部１０には、外側又は内側のネジ山を設けることができ、従って、引張応力あるいは圧縮応力下で作動させることにより機能する。基部の寸法、特にその最大内径は、要望通りに決定することができ、従って、ただ１つの基部で、広い範囲のクランプ動作を達成することができる。掴みあご自身は、個々に又は（掴みあごが３つの場合は）３つの要素ごとまとめて交換することができ、多くの公知材料、つまり柔らかいもの、硬化したもの又はプラスチックから製造することができる。
【００３２】
円錐面３４は、上からの係合（overengagement）に備えるために、４５°の角度に、つまり１：１の比で方向付けられている。しかしながら、１５°の角度を有する標準型も提供することができ、又は、当業者に公知の他の角度も使用することができる。ピン１２は、掴みあごが交換可能なように掴み固定手段を形成し、負荷を吸収しないため、その寸法や構造に関して順応性がある。
【００３３】
板バネ３８の機能は、開口状態での掴みあごの持ち上げにある。それは簡単な方法で交換できる。バネ３８は特に、掴みあご１１の前方領域４２を上に向かって押すため、下面１４が斜めに配置される。掴みあご１１の後面１６は後退しているため、基部１０の長手方向軸２０周りの通路は先細りにならない。このため、物体に後ろから簡単に係合することができる。掴みあごの並進の動きの過程において、相補的な面４及び３４はそれぞれ、掴みあごを水平に押し、その結果、各掴みあごの下面１４が平らなまま掴みに至る。これらのピン１２には何の大きな力も作用しないけれども、各掴みあごがそのピン１２に対して傾くことにより、このことが達成される。
【００３４】
本出願人は、長時間のテストにおいて、クランプ軸２０に対する同心の運転が、同じクランプ幅での幅広い一連のクランプ動作にわたっても優れており、数マイクロメーターの範囲にあることを確証することができた。よって、このようなユニバーサルグリッパは、精度に関して従来技術よりもはるかに優れている。
【００３５】
従って、このグリッパは、ストローク比１：１の場合、基部１０が長手方向に１ミリメーター移動すると、掴みあごは２ミリメーター狭くなるため、このような多目的な方法で使用することができる。この点において、基部１０が十分に大きい設計である場合、事実上いかなる上からの係合の可能性も、いかなる上からの係合の直径も達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、回転式方位合わせ円板スリーブを含む、本発明によるユニバーサルグリッパの分解斜視図を示す。
【図２】図２は、図１に示した掴みあごの下からの斜視図を示す。
【図３】図３は、図１に示した掴みあごの上からの斜視図を示す。
【図４】図４は、本発明による回転式方向合わせ円板の断面図を示す。
【図５】図５は、図２に示した掴みあごを有する、図１に示した本発明によるユニバーサルグリッパの部分的側断面図を示し、掴みあごが差し込まれていないときのバネ要素の表示を重ねてある。
【図６】図６は、線ＶＩ−ＶＩに沿った、図５に示す装置の正面断面図を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１      ユニバーサルグリッパ
２      スリーブ
３      スリーブ
５      回転式方向合わせ円板
９      端部領域
１０    基部
１１    掴みあご
１２    ピン
１３    基部
１４    掴みあご下面
１５    段
１６    後退面
１７    フランジ面
１８    穴
１９    掴みあご上側
２０    クランプ軸
２１    掴みあご
２２    掴みあごの後側
２９    掴みあごの前面
３１    掴みあご
３２    掴みあごの中央部
３３    停止面
３４    円錐面
３５    板バネ支持面
３６    円形部分要素
３７    スロット
３８    板バネ
３９    板バネの自由端
４１    掴みあごのスロット
４２    掴みあごの前方側
４３    穴
４５    支持面の縁
４９    基部の前方側
５１    中央の穴
５２    段
【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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【国際調査報告】
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2008544865.tif 000010
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