(57)【要約】【課題】ハウジングとピストンとの間のシール部の潤滑作用を保証する。【解決手段】本発明は、把持装置が引張棒と該引張棒の一端において工具結合部の一部を把持するために引張棒の一端に配置された把持部材とを含んでおり、ガススプリングは把持部材から離れる方向に働く力を引張棒に加えており、ガススプリングはハウジング（３、１０３）と、該ハウジング内において軸線方向に移動可能であって二つの端部分（７、１５）を含んでいるピストン（５）と、ハウジング内に含まれるガス媒体（６）とを具備している、マシンスピンドルの把持装置に含まれるガススプリング（１、１０１）に関する。本発明はマシンスピンドルにも別個に関する。本発明に基づくガススプリング（１）の特徴はハウジング（３、１０３）の内方境界面は断面が大きくなるピストン（５）の端部分（７）の方向に広がるよう形成された部分（８ａ、１０８ａ）を含んでいることである。【選択図】　　　図１
2004017282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシンスピンドルの把持装置に含まれるガススプリング（１、１０１）であって、前記把持装置が引張棒と該引張棒の一端において工具結合部の一部を把持するために前記引張棒の一端に配置された把持部材とを含んでおり、前記ガススプリングは前記把持部材から離れる方向に働く力を前記引張棒に加えており、前記ガススプリング（１、１０１）はハウジング（３、１０３）と、該ハウジング（３、１０３）内において軸線方向に移動可能であって二つの端部分（７、１５）を含んでいるピストン（５）と、前記ハウジング（３、１０３）内に含まれるガス媒体（６）とを具備しているガススプリング（１、１０１）において、
前記ハウジング（３、１０３）の内方境界面は、断面が大きいピストン（５）の端部分（７）の方向に広がるよう形成された部分（８ａ、１０８ａ）を含んでいるガススプリング。
【請求項２】
前記部分（８ａ）が円錐形状に広がるよう形成されている請求項１に記載のガススプリング。
【請求項３】
前記部分（１０８ａ）が段部をなして広がるよう形成されている請求項１に記載のガススプリング。
【請求項４】
円錐状部分の先端角度の半分が０．１°から２．０°の範囲にあるようにした請求項１から３のいずれか一項に記載のガススプリング。
【請求項５】
断面が大きい前記ピストン（５）の端部分（７）はシール部（９、１０）を受容する部材を含む請求項１から４のいずれか一項に記載のガススプリング。
【請求項６】
断面が小さい前記ピストン（５）の前記端部分に隣接する前記ハウジング（３）の端部がシール部（１７、１８）を受容する部材を含む請求項１から５のいずれか一項に記載のガススプリング。
【請求項７】
把持装置が配置されているケーシングを含むマシンスピンドルであって、前記把持装置はガススプリング（１、１０１）と引張棒と該引張棒の一端において工具結合部の一部を把持するために前記一端に配置された把持部材とを含んでおり、前記ガススプリングは前記把持部材から離れる方向に働く力を前記引張棒に加えており、前記ガススプリング（１、１０１）はハウジング（３、１０３）と、二つの端部分（７、１５）を備えていて前記ハウジング（３、１０３）内において軸線方向に移動可能なピストン（５）と、前記ハウジング（３、１０３）内に含まれるガス媒体（６）とを含んでいるマシンスピンドルにおいて、
前記ハウジング（３、１０３）の内方境界面は断面が大きくなるピストン（５）の端部分（７）の方向に広がるように形成された部分（８ａ、１０８ａ）を含んでいるマシンスピンドル。
【請求項８】
前記ガススプリング（１）の前記部分（８ａ）が円錐形状に広がるように形成されている請求項７に記載のマシンスピンドル。
【請求項９】
前記ガススプリング（１）の前記部分（１０８ａ）が段部をなして広がるよう形成されている請求項７に記載のマシンスピンドル。
【請求項１０】
円錐状部分の先端角度の半分が０．１°から２．０°の範囲にあるようにした請求項７から９のいずれか一項に記載のマシンスピンドル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシンスピンドルの把持装置に含まれるガススプリングであって、前記把持装置が引張棒と該引張棒の一端において工具結合部の一部を把持するために前記引張棒の一端に配置された把持部材とを含んでおり、前記ガススプリングは前記把持部材から離れる方向に働く力を前記引張棒に加えており、前記ガススプリングはハウジングと、該ハウジング内において軸線方向に移動可能であって二つの端部分を含んでいるピストンと、前記ハウジング内に含まれるガス媒体とを具備しているガススプリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
把持装置はスウェーデン特許第ＳＥ−Ｃ−５１５００２号公報より従前に公知であり、この把持装置は、ガス媒体を受容する空間が略円筒形状であるガススプリングを具備している。潤滑剤がガス媒体に添加されて、ガススプリング内に含まれるシール部を潤滑する。ガススプリングが鉛直方向を向いている場合には、ガス媒体／潤滑剤が最上方に位置決めされたシール部までガススプリングの回転時に到達しないので、最上方に位置決めされたシール部は十分な潤滑作用を得ることができない。ガススプリングの回転時には、ガス媒体／潤滑剤は遠心力を受け、これによりガス媒体／潤滑剤はガススプリングの円筒状内壁を「上昇（ｃｌｉｍｂ）」する。しかしながら、この上昇作用によっても、ガス媒体／潤滑剤が最上方のシール部まで十分に到達することは促進されない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は前述した形式の把持装置を提供することであり、この把持装置によって、マシンスピンドルが鉛直方向の動作位置にあるときには、最大直径を有するピストンの端部領域に位置決めされたガススプリングのハウジングとピストンとの間のシール部の潤滑作用が保証される。
【０００４】
本発明の他の目的はガススプリングの構造的形状を従来技術の場合よりもさらに複雑にしないようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、マシンスピンドルの把持装置に含まれるガススプリングであって、前記把持装置が引張棒と引張棒の一端において工具結合部の一部を把持するために前記引張棒の一端に配置された把持部材とを含んでおり、前記ガススプリングは前記把持部材から離れる方向に働く力を前記引張棒に加えており、前記ガススプリングはハウジングと、該ハウジング内において軸線方向に移動可能であって二つの端部分を含んでいるピストンと、前記ハウジング内に含まれるガス媒体とを具備しているガススプリングにおいて、前記ハウジングの内方境界面は、断面が大きいピストンの端部分の方向に広がるよう形成された部分を含んでいるガススプリングが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記部分が円錐形状に広がるよう形成されている。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記部分が段部をなして広がるよう形成されている。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、円錐状部分の先端角度の半分が０．１°から２．０°の範囲にあるようにした。
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、断面が大きい前記ピストンの端部分はシール部を受容する部材を含む。
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、断面が小さい前記ピストンの前記端部分に隣接する前記ハウジングの端部がシール部を受容する部材を含む。
７番目の発明によれば、把持装置が配置されているケーシングを含むマシンスピンドルであって、前記把持装置はガススプリングと引張棒と引張棒の一端において工具結合部の一部を把持するために前記一端に配置された把持部材とを含んでおり、前記ガススプリングは前記把持部材から離れる方向に働く力を前記引張棒に加えており、前記ガススプリングはハウジングと、二つの端部分を備えていて前記ハウジング内において軸線方向に移動可能なピストンと、前記ハウジング内に含まれるガス媒体とを含んでいるマシンスピンドルにおいて、前記ハウジングの内方境界面は断面が大きくなるピストンの端部分の方向に広がるように形成された部分を含んでいるマシンスピンドルが提供される。
８番目の発明によれば、７番目の発明において、前記ガススプリングの前記部分が円錐形状に広がるように形成されている。
９番目の発明によれば、７番目の発明において、前記ガススプリングの前記部分が段部をなして広がるよう形成されている。
１０番目の発明によれば、７番目から９番目のいずれかの発明において、円錐状部分の先端角度の半分が０．１°から２．０°の範囲にあるようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照することにより、本発明の二つの実施形態を説明する。図１に示される本発明に基づくガススプリング１は略円筒形状のハウジング３を含んでおり、このハウジング３はマシンスピンドル（図示しない）のケーシング内に受容されるようになっている。ガススプリング１の全長さを示さないことは一般的であり、このことは図１において破線で表されている。マシンスピンドルに含まれる他の構成要素およびマシンスピンドルにおけるガススプリングの構造的一体部分については、スウェーデン特許第ＳＥ−Ｃ−５１５００２号公報を参照されたい。このスウェーデン特許明細書の内容を参照することによって本発明の記載に代える。
【０００７】
ハウジング３内部においては、移動可能ピストン５が配置されており、このピストン５は図１におけるピストン５の上端において第一の円筒形状端部分７を有している。この円筒形状端部分７は第一および第二のシール部９、１０によってハウジング３の内方境界壁に対して封止される。これらシール部９、１０は前記円筒形状端部分７の周囲部に沿って延びている。これらシール部９、１０は第一の円筒形状端部分７とハウジング３の内方境界壁８との間の空間をガススプリング１内に含まれるガス媒体６に対して封止することを目的としている。ピストン５は第一の中心を有しており、第一の円筒形状端部分７において二つの分岐部分ダクト４ａ、４ｂに分岐する冷却媒体ダクト４がこの第一の中心を通っている。
【０００８】
第一の円筒形状端部分７はハウジング３を通って突出している。一般的に、第一の円筒形状端部分７の直径はピストン５の残りの部分の直径よりも大きい。ピストン５が図１の上方向にハウジング３から過剰に遠方まで移動するのを妨げるために、調節用リング１１がハウジング３内に配置されており、それにより、第一の円筒形状端部分７の周囲部に延びる肩部１２が調節用リング１１に押し当たって当接するようになる。第一の円筒形状端部分７の自由端においては、第一の円筒形状端部分７はハウジング３内に含まれるガス媒体６のための充填用ニップル１４を封止するネジ１３を担持している。一般的に、第一の円筒形状端部分７は第一の円筒形状端部分７の自由端の領域において第一の外方ネジ山部２１を介してプッシュロッド（図示しない）に接続されるようになっている。前記プッシュロッドはマシンスピンドルのケーシング内に移動可能に受容されており、この点に関しては、マシンスピンドルの構造的特徴についてのスウェーデン特許第ＳＥ−Ｃ−５１５００２号公報を参照されたい。
【０００９】
ピストン５はハウジング３の図１における下方端を通って突出する第二の円筒形状端部分１５も有している。前記第二の円筒形状端部分１５は第二の外方ネジ山部１６を円筒形状端部分１５の自由端に有しており、この外方ネジ山部１６は引張棒（図示しない）に接続されるようになっている。この引張棒は第二の端部分１５が終了する外方ネジ山部１６の端部において工具結合部に結合するための把持部材に設けられている。
【００１０】
ハウジング３には第三および第四のシール部１７、１８がそれぞれハウジング３の図１における下方端に設けられている。これらシール部１７、１８はピストン５周りの周囲部に沿って延びていて、ピストン５とハウジング３の内方境界壁との間の空間をガススプリング１内に含まれるガス媒体６に対して封止している。
【００１１】
半径方向に突出する周囲フランジ１９はピストン５の中間部分に配置されており、それにより、周囲フランジ１９はピストン５が図１の下方に移動したときの停止用肩部を構成するようになる。周囲フランジ１９はハウジング３の内方停止部２０に当接するようになり、内方停止部２０はピストン５に向かって突出する突出部分から構成されており、この突出部分は第三および第四のシール部１７、１８に隣接するハウジング３の内方周囲部に沿って延びている。
【００１２】
通常は、ガススプリング１に含まれるガス媒体６の圧力は約１５０ｂａｒである。好ましい形態によれば、付属品としてのガススプリング１を備えたマシンスピンドル１は「無負荷（ｕｎｌｏａｄｅｄ）」状態、すなわち圧縮ガス媒体６を備えていない状態にされる。このことの理由は、ガススプリング１が１５０ｂａｒのレンジの圧力にあるガス媒体を含む場合には、法制のために問題の形式のガススプリング１を航空機によって搬送できないことである。ガススプリング１は顧客まで配達される前は通常は「負荷（ｌｏａｄｅｄ）」状態であり、この理由のために、前記ガススプリング１には図１または図３等に示される充填用ニップル１４が設けられている。前記充填用ニップル１４は、ガス媒体６の圧力がメンテナンスまたはチェックを必要とする場合に通常は使用されうる。
【００１３】
本発明に基づくガススプリング１の特別の特徴は、ハウジング３の内部空間、すなわちガス媒体６を含む空間が境界壁により形成されることであり、この壁部は図１の下方部分８ａにおいて図１のハウジング３の下方端部からの方向に円錐状に広がるように形成されている。あるいは、このことは、さらに大きい断面を有するピストン５の端部分７の方向に円錐状に広がるように形成される内方境界壁８ａの下方部分として表される。このように円錐状に広がるように形成することが連続的に行われる。図１から分かるように、この円錐状部分の先端角度の半分は０．１°から２．０°の範囲にありうる。第一および第二のシール部９、１０が満足するように機能するために、上方部分８ｂにおける内方境界壁は円筒形状である。
【００１４】
下方部分８ａが略円錐形状であることによって、ガス媒体に混合された潤滑剤はハウジング３内の境界壁８ａ、８ｂに沿って容易に上昇するようになり、これによって、図１内のハウジング３の頂部に位置決めされた第一および第二のシール部９、１０を潤滑剤が潤滑するようになる。
【００１５】
ハウジング３の内方境界壁８ａ、８ｂが少なくとも部分的に円錐状であって図１の上方に広がるよう形成されているという事実の重要性を確認するために、図２を参照すると、図２においては、本発明に基づくガススプリングと従来技術に基づくガススプリングとについての経験的な比較実験が説明される。この図面においては、ハウジング３の内部空間における油膜の高さ、すなわち油膜が内方境界壁８ａ、８ｂをどの程度の高さまで上昇するかがｍｍで縦軸に示されている。横軸においては、ガススプリングの回転数、従って、マシンスピンドルの回転数が示されている。図２を参照すると、内部が円錐形状のハウジング３と内部が円筒形状のハウジングとの比較において、例えば回転数２０００回転／分のときに円錐形状ハウジング３の場合は油膜がかなり高くまで上昇していることが理解される。このときの円筒形状ハウジングに対する高さの差は約２５ｍｍである。
【００１６】
添加される潤滑油の量の重要性も図２に示される。一般的に、潤滑油量が３ｍｌの場合と比較すると、潤滑油量が４ｍｌの場合は少なくとも５ｍｍだけ油膜の高さが上昇する。しかしながら、この点に関し、ガス媒体の圧縮性は潤滑油の大量添加時に減少するので、潤滑油の添加作用を比較的少量レベルで続ける必要がある。
【００１７】
図３においては本発明に基づくガススプリング１０１の別の実施形態が示されている。ガススプリング１の対応する部品と原則的に同一であるガススプリング１０１の部品は同一の参照番号で示される。
【００１８】
ガススプリング１０１とガススプリング１との間の基本的な相違は円錐形状ハウジング３と比較されるハウジング１０３の形状である。ハウジング１０３の内方境界壁１０８ａの下方部分１０８ａは図３の上方に向かって広がるよう形成されている。下方部分１０８ａは段部をなして広がるよう形成されているのであって、図１に示される実施形態の場合のように連続的に広がるよう形成されているわけではない。内方境界壁の上方部分８ｂは図１に基づく実施形態の場合に対応するように円筒形状である。
【００１９】
【実施例】
前述した実施形態においては、ガススプリング１、ガススプリング１０１の特定の細部はマシンスピンドルに含まれる他の構成要素によって与えられる。しかしながら、これら細部は本発明の原理を逸脱すること無しに複数の方法で形成されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第一の実施形態のガススプリングの長手方向断面図である。
【図２】ガススプリングの異なる形状のハウジングにおいて回転数の関数としての油膜がどの程度の高さまで上昇するかを示す図である。
【図３】本発明に基づく第一の実施形態のガススプリングの長手方向断面図である。
【符号の説明】
１…ガススプリング
３…円錐形状ハウジング
５…ピストン
７…第一の円筒形状端部分
９…第一のシール部
１０…第二のシール部
１１…調節用リング
１２…肩部
１３…ネジ
１４…充填用ニップル
１５…第二の円筒形状端部分
１６…第二の外方ネジ山部
１７…第三のシール部
１８…第四のシール部
１９…周囲フランジ
２０…内方停止部
２１…第一の外方ネジ山部
【図１】
2004017282.tif 000003
【図２】
2004017282.tif 000004
【図３】
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