(57)【要約】  ロックロッド９５に作用する力を空気圧で増幅して、工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５内に維持する装置２００は、工具ホルダ受容部材から延在するスピンドル２０５と、スピンドルのボア２０７内の空洞部内に、少なくとも２つの直列複動ピストン／シリンダ・モジュール２１５とを有する。各モジュール２１５はシリンダ２２５とシリンダ２２５内の関連するピストン２２０を有し、各モジュールが加圧されると、ピストンのすべての合力がロックロッドに加えられるように、ロックロッド９５が引張棒２３０を介して、各モジュール２１５のピストン２２０に取り付けられている。本発明はこの作業を達成する方法も対象とする。
2010502463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロックロッドに作用する力を空気圧で増幅して工具ホルダを工具ホルダ受容部材内に維持する装置であって、
ａ）前記工具ホルダ受容部材から延在するスピンドルであって、前記スピンドルの内部を前記工具ホルダ受容部材の第１の端部から反対側の第２の端部まで貫通するボアを有するスピンドルと、
ｂ）前記スピンドルの前記ボアの空洞部内にある少なくとも２つの直列複動ピストン／シリンダ・モジュールであって、各モジュールが、シリンダと前記シリンダ内の関連するピストンで構成されるとともに、各モジュールが加圧されると、前記ピストンのすべての合力が前記ロックロッドに加えられるように、前記ロックロッドが各モジュールの前記ピストンに取り付けられている、モジュールと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記スピンドルの前記第２の端部に取り付けられ、前記モジュールに空気を分配する分配器をさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記分配器が、前記分配器のボアのシリンダ内に内部ピストンをさらに含み、前記内部ピストンが、前記モジュールによって供給される力を補うように、前記ロックロッドに取り付けられている請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記分配器の周囲に、第１のチャンバ供給ラインと第２のチャンバ供給ラインとを有するスリーブをさらに含み、
前記スリーブは、前記供給ラインの周囲にリップシールを含み、圧力が前記供給ラインに供給された時に前記分配器に対して封止するとともに、圧力が前記供給ラインに供給されない時に前記分配器から離れるように移動する請求項２に記載の装置。
【請求項５】
各モジュールの前記チャンバ内に空気を維持して前記ロックロッドを引き戻し位置に保持するための、分配器の周囲の作動可能な圧力シールをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項６】
各モジュールが、加圧されると、前記取り付けられたロックロッドと前記関連するピストンを第１の方向に移動させる第１のチャンバを有するとともに、加圧されると、前記取り付けられたロックロッドと前記関連するピストンを、反対側の第２の方向に移動させる第２のチャンバを有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
各モジュールが、前記スピンドル内に固定されたシリンダカップと、前記シリンダカップ内で移動可能な前記関連するピストンとを有する請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記スピンドル内で隣接するモジュールの前記シリンダカップが、前記モジュールを前記スピンドル内に位置決めするように、互いに当接する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記モジュールが前記スピンドル内で互いに連続的に積層されている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
各モジュールの前記ピストンが、前記ピストンから延在する、前記ロックロッドに接続された引張棒に外嵌するスリーブを有し、
前記分配器と前記モジュールの各々の第１のチャンバとの間の流体連通を可能にするように、前記引張棒の外面と前記ピストンスリーブの内面との間に間隙がある請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
前記引張棒がほぼ円筒状であるとともに、前記間隙が、前記ロックロッドの円筒面内において前記ロックロッドの円筒面の長さに沿った凹部である請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
各モジュールの前記ピストンが、そこから延在するスリーブを有するとともに前記ロックロッドに接続された引張棒に外嵌し、
前記モジュールの前記第１のチャンバを加圧するための、前記引張棒内の中心ボアから各モジュールの前記スリーブを貫通して、前記中心ボアと第１のチャンバとの間の流体連通を可能にする半径方向に延在するボアがある請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
各モジュールの前記シリンダカップが前記スピンドル内の前記ボアに嵌合し、
前記分配器と前記モジュールの各々の前記第２のチャンバとの間の流体連通を可能にするように、前記シリンダカップの外面と前記ボアの内面との間に間隙がある請求項４に記載の装置。
【請求項１４】
前記シリンダカップがほぼ円筒状であるとともに、前記間隙が、前記シリンダカップの外側円筒面内において前記シリンダカップの外側円筒面の長さに沿った凹部である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１のチャンバまたは前記第２のチャンバの一方のみの加圧を可能にするための、内部に一方向弁を有する逆止弁モジュールをさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記逆止弁モジュールが、内部にピストンを有するシリンダカップで構成され、
前記ピストンが、内部を貫通する少なくとも１つの通路を有する頭部と、前記通路を一方向にはまって封止するとともに流体を他の方向に通過可能にする、前記通路内の球とを有する請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
内部に満たすため十分なピストン／シリンダ・モジュールがない時に、残りの空間をスピンドル空洞部で満たすためのスペーサモジュールをさらに含み、前記スペーサモジュールが、そのモジュールの前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間の流体流動を可能にする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記スペーサモジュールが、内部にピストンを有するシリンダカップで構成され、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間の流体の自由な流れを可能にするように、前記ピストンが、内部に貫通する少なくとも１つの通路を有する頭部を有する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記引き戻し位置の前記ロックロッドを補助するための、前記スピンドルボア内のばね力の小さい安全ばねをさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記ロックロッドが、冷媒を前記工具ホルダに分配するための、内部に貫通する中心ボアを有する請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
ロックロッドに作用する力を空気圧で増幅して回転式工具ホルダを工具ホルダ受容部材内に維持にする装置であって、
ａ）前記工具ホルダ受容部材から延在するスピンドルであって、その内部を前記工具ホルダ受容部材の第１の端部から反対側の第２の端部まで貫通するボアを有するスピンドルと、
ｂ）前記スピンドルに固定された分配器であって、前記分配器が、前記分配器スピンドルの前記ボア内に少なくとも１つの複動空気圧ピストン／シリンダを有し、前記少なくとも１つのピストン／シリンダが、シリンダと前記シリンダ内の関連するピストンで構成されるとともに、各モジュールが作動されると、前記少なくとも１つのピストンの力が前記ロックロッドに加えられるように、前記ロックロッドが前記ピストンに取り付けられている、分配器と、
を備える、装置。
【請求項２２】
スピンドルのボア内を移動するロックロッドの動作により工具ホルダが工具ホルダ受容部材に固定される、前記ロックロッドのシステムを空気圧で位置決めする方法であって、
ａ）前記ロックロッドに取り付けられた空気圧作動複動ピストンを、前記スピンドルのボア内に設置させるステップと、
ｂ）加圧空気を前記ピストンに供給して、前記ロックロッドを第１の方向または第２の方向に移動させるステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具ホルダを工具ホルダ受容部材内に固定するために用いられるロックロッドの移動を、空気圧で操作する装置に関する。特に本発明は、スピンドルの限定的なエンベロープ内でロックロッドに作用する力を増幅するための、複数の直列シリンダ／ピストン・モジュールの利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
工具ホルダを工具ホルダ受容部材に着脱可能に接続するクランプ機構が従来技術で周知である。このような機構は通例、加工物と切削状態に係合されたり、その係合が外されたりする切削インサートを工具ホルダが保持する加工作業で用いられる。このような装置は、種々の切削インサートを保持する種々の工具ホルダが、工具ホルダ受容部材に迅速に取付けられ、およびそこから取り外されることを可能にし、次に工具ホルダ受容部材が工具ホルダを回転させる装置に接続される。本発明は回転工具ホルダおよび固定された加工物で利用されるものである。
【０００３】
ある市販のクランプ機構は、工具ホルダ内にある凹部と係止係合する係止要素用の穴を含む、工具ホルダの管状端部内に嵌合可能な円筒形キャニスタ部材を含む。通例球状である係止要素は、係止要素を係合するカムを有する往復ロックロッドによって、キャニスタ部材内の穴の中を半径方向に動かされる。このような係止機構の例は、米国特許第４，７０８，０４０号明細書、同第４，７４７，７３５号明細書、同第４，８３６，０６８号明細書および同第４，９３２，２９５号明細書に開示されており、その各々は本願の譲受人に譲渡または共通に譲渡されるとともに、これらについて各々本明細書に参照により援用する。
【０００４】
図１を見ると、前端１５を有する工具ホルダ１０上に切削インサート２０が装着されている。切削インサート２０はシム２５によって工具ホルダ１０から離間されているとともに、切削インサート２０およびシム２５は両方とも、クランプ３０などによって工具ホルダに保持されており、クランプ３０はピン３５によって工具ホルダ１０に固定されている。工具ホルダ１０は、前端１５から後方に延在する管状シャンク４５の付いた後向き当接面４０を有するとともに、シャンク壁５０を有する。工具ホルダ１０はシャンク壁５０内のスロット５３と、シャンク壁５０内の離間した穿孔５５とを有してもよい。工具ホルダ１０は穿孔５５内に前向き凹面状接触面６０を有してもよい。工具ホルダ１０は長軸の周囲に配置されている。
【０００５】
長軸５６に沿って前向き当接面６７と開口７０とを有する工具ホルダ受容部材６５が、基部材７５に固定されている。
【０００６】
基部材７５は、工具ホルダが取り付けられ得る多様なアンカーのいずれでもよい。このような一例は回転工具のスピンドルである。
【０００７】
基部材７５内の円筒状通路８０内には、同様に工具ホルダ受容部材６５の開口７０内に延在するスタブ８５がある。ボア９０がスタブ８５中を長手方向に貫通しているとともに、ロックロッド９５がボア９０内に摺動可能に装着される。
【０００８】
ロックロッド９５の前端９７の近くには、凹部１００がロックロッド９５内にあり、凹部１００はスタブ８５を貫通する径方向穴１０５と位置合わせされ得る。ロックロッド９５は、ロックロッド９５に取り付けられたロックロッド基部１１０を引くまたは押すことにより、長軸５６に沿って動かされ得る。スタブ８５の穴１０５内およびロックロッド９５の凹部１００内に位置する係止要素１１５は、ロックロッド９５を工具ホルダ１０から離れるように移動させることにより半径方向外側に付勢され得る。
【０００９】
図１は工具ホルダ受容部材６５から外された工具ホルダ１０を示す。工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５内に固定するためには、係止要素１１５が凹部１００内にあり、さらに径方向穴１０５内に嵌まり込むようにロックロッド９５が配置され、それにより工具ホルダ１０の管状シャンク４５は開口７０内に挿入され得る。
【００１０】
図２に示すように工具ホルダ１０が開口７０内に位置するとき、ロックロッド９５は工具ホルダ１０から離れるように矢印１１７の方向に引っ張られてもよく、それにより係止要素１１５が凹部１００のカム面１１６によって半径方向外側に移動するとともに係止要素１１５が穿孔５５を貫通し、その結果、係止要素１１５は前向き凹状接触面６０に接触する。ロックロッド９５が矢印１１７の方向に後退すると、工具ホルダ１０は工具ホルダ受容部材６５内に付勢されるとともに、工具ホルダ１０の後向き当接面４０は、工具ホルダ受容部材６５の前向き当接面６７に接触する。ロックロッド９５のこの動作が、工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５内に固定する。
【００１１】
図２では、係止要素１１５が径方向穴１０５を越えて突出しているとともに、管状シャンク壁５０を開口７０の壁に対して付勢していることは留意すべきである。工具ホルダ１０と工具ホルダ受容部材６５との間の剛性を増加させるため、ロックロッド９５をさらに後退させてもよく、それにより係止要素１１５は、シャンク４５の一部が開口７０の壁と接触するまで、シャンク４５の一部を弾性変形させる。
【００１２】
工具ホルダ１０と工具ホルダ受容部材６５との間にさらに高い剛性を提供するため、管状シャンク４５は開口７０に対して、開口７０内への工具ホルダ１０の挿入時に、シャンク４５と工具ホルダ受容部材６５との間に開口７０付近で締まり嵌めが存在するとともに弾性変形が発生するような大きさに形成されてもよい。このようにして工具ホルダ１０は、高水準の精度および再現性で工具ホルダ受容部材６５に固定され得る。
【００１３】
工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５から解除するため、ロックロッド９５は工具ホルダ１０に向かって矢印１１９の方向に付勢される。このようにして係止要素１１５が径方向穴１０５内に後退されるとともに、工具ホルダ１０が工具ホルダ受容部材６５から取り外され得るように適正な間隙が設けられる。
【００１４】
しかし工具ホルダ１０のシャンク４５と工具ホルダ受容部材６５との間の弾性変形があるとすると、工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５内に維持する高い摩擦力が存在し得る。工具ホルダ１０を解除するために、ロックロッド９５は、スタブ８０を越えて突出して工具ホルダ１０の管状シャンク４５内の衝突領域１２０に接触するように、工具ホルダ受容部材６５の前端で延在している。このようにして工具ホルダ１０の方へロックロッド９５を付勢し続けると、ロックロッド９５が衝突領域１２０に押し付けられ、それにより工具ホルダ１０が工具ホルダ受容部材６５から押し出されることになる。
【００１５】
係止ロッドを付勢することにより、工具ホルダが工具ホルダ受容部材内に固定または解除され得るとともに、そのため図１および２に示した装置が、工具ホルダの迅速な交換を提供することはここで理解されよう。
【００１６】
さらに工具ホルダ１０の前端１５は図１および２に示された構成に限定されず、多数の用途に適合し得ることは理解されよう。このため、工具ホルダ１０と同様の工具ホルダの前端は、各々異なる目的を有する全ての工具ホルダ１０を提供する、多種多様な構成を有し得る。
【００１７】
米国特許第５，８７０，９３５号明細書は、工具ユニットを工具支持体に連結するための自動ロック式クランプ装置を対象としており、この特許は本譲受人に譲渡されているとともに、さらにこの特許を本明細書に参照により援用する。この特許の主眼は、ロックロッドの後退位置で係止ボールと連動する傾斜角度が自己保持的であるように、ロックロッド上の斜面の角度を変更することである。この設計の結果、引き戻し力が大幅に低減され得るとともに、そのため本発明の目的は、この利点をさらなる特徴と共に活用することである。
【００１８】
さらに特に回転用途のいくつかの例において、工具ホルダ受容部材用のエンベロープは、幅が限定されるが長さは限定されないことがある。そのため本発明の他の目的は、これらの状況で大きな引き戻し力および解除力をロックロッドに付与できる装置を提供することである。
【特許文献１】米国特許第４，７０８，０４０号明細書
【特許文献２】米国特許第４，７４７，７３５号明細書、
【特許文献３】米国特許第４，８３６，０６８号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９３２，２９５号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８７０，９３５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一実施形態は、ロックロッドに作用する力を空気圧で増幅して、回転式工具ホルダを工具ホルダ受容部材内に維持する装置を対象とする。本装置は工具ホルダ受容部材から延在するスピンドルで構成されており、スピンドルはその内部を工具ホルダ受容部材の第１の端部から反対側の第２の端部まで貫通するボアを有する。本装置はスピンドルのボア内に、少なくとも２つの直列複動ピストン／シリンダ・モジュールも有し、各モジュールは、シリンダと前記シリンダ内の関連するピストンで構成されている。さらにロックロッドに取り付けられた引張棒が各モジュールのピストンに取り付けられ、それにより各モジュールが作動されると、ピストンのすべての合力がロックロッドに加えられる。
【００２０】
本発明の他の実施形態は、ロックロッドに作用する力を空気圧で増幅して、回転式工具ホルダを工具ホルダ受容部材内に維持にする装置を対象とする。装置は工具ホルダ受容部材から延在するスピンドルで構成されており、スピンドルはその内部を工具ホルダ受容部材の第１の端部から反対側の第２の端部まで貫通するボアを有する。分配器がスピンドルに固定されるとともに、分配器スピンドルのボア内に少なくとも１つの複動空気圧ピストン／シリンダを有する。少なくとも１つのピストン／シリンダは、シリンダと前記シリンダ内の関連するピストンで構成されている。ロックロッドに取り付けられた引張棒がピストンに取り付けられ、それにより各モジュールが作動されると、少なくとも１つのピストンの力がロックロッドに加えられる。
【００２１】
本発明のさらに他の実施形態は、スピンドルのボア内を移動するロックロッドの動作により、工具ホルダが工具ホルダ受容部材に固定される、システムのロックロッドを空気圧で位置決めする方法を対象とする。本方法はロックロッドに取り付けられた引張棒に取り付けられた空気圧作動複動ピストンを、スピンドルのボア内に設置するステップと、その後加圧空気をピストンに供給して、ロックロッドを第１の方向または第２の方向に移動させるステップとを含む。
【００２２】
以下に簡単に説明する図面と併せて本発明の以下の詳細な説明を検討すれば、本発明の以上および他の態様がより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術であるとともに、工具ホルダが外された状態の市販の迅速に交換できる機構の断面図を示す。
【図２】従来技術であるとともに、工具ホルダが工具ホルダ受容部材内に装着された状態の図１の迅速に交換できる機構を示す。
【図３】ロックロッドが最前方位置にあり、工具ホルダが解除可能な状態の、本発明による装置の断面図である。
【図４】ロックロッドが後退位置にあることで工具ホルダが工具ホルダ受容部材内に維持されている、図３に図示された装置の断面図である。
【図５】図３内の丸で囲まれるとともに５と符号が付された部分の拡大図であるが、スリーブが分配器に追加されている。
【図６】図４内の丸で囲まれるとともに６と符号が付された部分の拡大図であるが、スリーブが分配器に追加されている。
【図７】図５および６に見られるものと同様の拡大図であるが、ピストンが解除位置と係止位置との中間に配置されている。
【図８】図７の簡略図であり、ピストンを作動させる空気の流路を図示する。
【図９】引張棒上に配置されたシリンダカップの断面図である。
【図１０】シリンダカップの端面図である。
【図１１】同様に引張棒の周囲に配置されるとともに、シリンダカップ内に位置決めされたピストンである。
【図１２】ロックロッドへの固定用の引張棒の斜視図である。
【図１３】本発明による引張棒の断面図である。
【図１４】図１２内の矢印１４−１４に沿った断面図である。
【図１５】図１２内の矢印１５−１５に沿った断面図である。
【図１６】一方向弁を有するピストンの断面図である。
【図１７】貫通孔を有するピストンの断面図である。
【図１８】内部で中心ボアをピストンチャンバに空気を供給する流路として用い得る、引張棒の断面図である。
【図１９】図１８内の矢印１９−１９に沿った断面図である。
【図２０】図１８内の矢印２０−２０に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図３はロックロッド９５に作用する力を空気圧で増幅して、回転式工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５内に維持する装置２００を対象とする。図３および４の工具ホルダ１０は、図１および２に図示された構成など、多様な種々の構成のいずれにも加工可能なブランクとして示されている。装置２００は工具ホルダ受容部材６５から延在するスピンドル２０５を含む。スピンドル２０５は、その中を工具ホルダ受容部材６５における第１の端部２１０から反対側の第２の端部２１２まで貫通するボア２０７を有する。複数の直列複動シリンダ／ピストン・モジュール２１５がスピンドル２０５のボア２０７の空洞部２０６内に配置されている。図５により分かりやすく図示されているように各モジュール２１５は、関連するシリンダ２２５を有するピストン２２０で構成されている。各モジュール２１５が作動されるとすべてのピストン２２０の合力が引張棒２３０に加えられるように、引張棒２３０が各モジュール２１５のピストン２２０に固定されている。ピストン２２０は引張棒２３０上で摺動されるとともに、引張棒２３０の各端部で互いに固定されていてもよい。ロックロッド９５はコネクタ２３３を介して引張棒２３０に固定されている。
【００２５】
図５に図示されているように、スピンドル２０５の第２の端部２１２には、モジュール２１５へ空気を分配する分配器２３５が取り付けられている。２つの吸気口２３７、２３９が分配器２３５を貫通するとともに、ピストン２２０と流体連通している。分配器２３５は図５に図示されているように、スピンドル２０５の第２の端部２１２内の嵌合可能ねじ切り端２４２と係合する、ねじ切り端２４０を有する。
【００２６】
図３と４とを、それぞれ図５および６に見られるそれらの一部分の各拡大図とともに比較すると、解除位置にある引張棒２３０に対するピストン２２０の相対位置と、係止位置にある引張棒２３０に対するピストン２２０の位置とを示す。移動する唯一の要素は、ピストン２２０およびそれらが取り付けられた引張棒２３０になることは理解されよう。引張棒２３０は、分配器２３５の端部にボルト締めされた（図示せず）端部キャップ２４５を介して、分配器２３５内に固定されている。
【００２７】
図５および６は、スピンドル２０５内に装着されたシリンダ／ピストン・モジュール２１５に加えて、分配器２３５も分配器２３５のボア２５７内のシリンダ２５５内に、内部ピストン２５０を含むことを図示する。この内部ピストン２５０も引張棒２３０に取り付けられて、モジュール２１５により供給される力を補う。
【００２８】
図５および６に図示されているように、分配器２３５は第２のシリンダ２６０も提供し、その中に第２の内部ピストン２６５が設けられ、第２の内部ピストン２６５も引張棒２３０に固定されている。その結果、分配器２３５の主たる目的は空気をモジュール２１５に分配することではあるが、さらなる利点として、分配器２３５はさらに第１の内部ピストン２５０および第２の内部ピストン２６５を収容し、その結果、装置２００に供給される加圧空気がこれらのピストン２５０、２６５を作動して、引張棒２３０に加えられ得るさらなる力が生成され得る。
【００２９】
図７に注目すると、引張棒２３０およびピストン２２０は、図５の解除位置と図６の係止位置との間の中間位置に図示されている。この図は残りのモジュールは同じであるという理解の下で、加圧されると、取り付けられた引張棒２３０と関連するピストン２２０を、第１の方向２７５に移動させる第１のチャンバ２７０と、加圧されると、取り付けられた引張棒２３０と関連するピストン２２０を、反対側の第２の方向２８５に移動させる第２のチャンバ２８０とを有する、単一のモジュール２１５を図示している。
【００３０】
図８は図７の簡略図を図示し、空気を吸気口２３７、２３９から、モジュール２１５に関連するチャンバ２７０、２８０と、分配器２３５に関連するチャンバとに通すことのできる流体連通チャネルを強調している。
【００３１】
図８のクロスハッチがかかった部品は、スピンドル２０５に取り付けられたシリンダ２２５に対する、引張棒２３０に取り付けられたピストン２２０の相対移動を示すように、意図して誇張されている。図７に示された装置内には特定の通路が存在するが、図の結果として見えないという理解の下で、図７に図示された通路と図８に図示された通路との間の相互関係を理解するために、図７を参照して図８を説明する。これらを図８に図示するために変更を加えている。図７では図示されていないこれらの通路の設計は、以下の部品の詳細についての説明でより良く理解されよう。
【００３２】
図８に注目すると、吸気口２３７に進入する加圧空気はチャネル２９０に送られ、次に第１の内部ピストン２５０に関連する第１のチャンバ２５２に送られる。同時に空気はチャネル２９０に沿って、第２の内部ピストン２６５に関連する第１のチャンバ２６７に送られる。シリンダ２２５とスピンドル２０５との間に延在する間隙２９２は、空気を、ピストン２２０に関連するモジュール２１５の第１のチャンバ２７０に移動可能にする。
【００３３】
第１の内部ピストン２５０の第１のチャンバ２５２、第２の内部ピストン２６５の第１のチャンバ２６７、およびピストン２２０に関連する第１のチャンバ２７０がすべて加圧されると、ピストン２５０、２６５、２２０の各々が図５に図示された位置へと右側に付勢されることは理解されよう。
【００３４】
これまで説明したものは、引張棒２３０を矢印２７５の方向に係止位置へと移動させる機構である。ここで説明しようとするものは、引張棒２３０を矢印２８５の方向に非係止位置または解除位置へと移動させる機構である。図８に図示されるように、加圧空気は吸気口２３９内に導入され、ここで空気は、分配器２３５の第１の内部ピストン２５０に関連する第２のチャンバ２５３に進入する。加圧空気はその後間隙２９５に沿って前進し、ここで空気は、第２の内部ピストン２６５に関連する第２のチャンバ２７３に進入する。加圧空気は間隙２９５をそのまま進み、次に空気は、第２のピストン２２０と関連する第２のチャンバ２８０に進入する。第２のチャンバ２５３、２７３、２８０内で作用する加圧空気の合力がそれぞれのピストンに作用して、ピストンとピストンに取り付けられた引張棒２３０とを、非係止位置へ矢印２８５の方向に付勢する。
【００３５】
図９はシリンダカップ２２７の形状のシリンダ２２５の断面図を図示する。図５および図９に注目すると、シリンダカップ２２７の形状のシリンダ２２５は、シリンダカップ２２７の外壁３１０がスピンドル空洞部２０６の内壁３１２に支えられるように、スピンドル２０５の空洞部２０６に内嵌する外壁３１０を有する。図１０に図示されるように参照すると、シリンダカップ２２７はほぼ円筒状の外形を有するが、３つの平坦部３１５を含む。図８に注目すると、ピストンシリンダ２２５がスピンドル２０５の空洞部２０６内に装着されると、平坦部３１５によって設けられる隙間によって間隙２９２が形成される。間隙２９２を通って第１のチャンバ２７０内へ入る空気の効率的な流体の流動を可能にするために、２つのスロット３２０がシリンダカップ２２７のフェイス面３２５から加工されている。図８に図示されたモジュール２１５の場合、このようなスロット３２０は、分配器２３５に直接隣接するピストンシリンダ２２５には必要ない場合があるが、このスロット３２０は、第１のチャンバ２７０内への空気の効果的な搬送のために、スピンドル２０５中の残りのモジュールの各々で利用される。
【００３６】
図１１は図９に図示されたシリンダカップ２２７に内嵌するピストン２２０を図示する。シリンダカップ２２７およびピストン２２０の両方が引張棒２３０を取り囲む。シリンダカップ２２７はスピンドル２０５の空洞部２０６内に固定されている一方で、引張棒２３０に装着されたピストン２２０は、スピンドル２０５のボア２０７内で移動可能である。
【００３７】
シリンダカップ２２７上の平坦部３１５が、吸気口２３７からの空気が通る間隙２９２（図８）を提供したのと同様に、引張棒２３０とピストン２２０との間に同様の間隙がある。具体的に図１２〜１５に注目すると引張棒２３０は、ピストン２２０の整合ボア２２２（図１１）に内嵌する、ほぼ円筒状の外形２３２を有する。引張棒２３０は３つの平坦部３３０を内包しており、平坦部３３０はピストン２２０の内部ボア２２２とともに間隙２９５（図８）を提供し、間隙２９５を通って、加圧空気が吸気口２３９から関連する第２のチャンバ２５３、２７３、２８０へ進む。回転用途の場合、平坦部３３０は引張棒２３０を中心に対称である。
【００３８】
図１１に注目すると、スロット３３５がピストン２２０のフェイス面３３７内に切削されて、間隙２９５からモジュール２１５のそれぞれの第２のチャンバ２５３、２７３、２８０内への流れを可能にしている。一時的に図３および４に戻ると、スピンドル２０５の空洞部２０６が複数のシリンダ／ピストン・モジュール２１５で充填されており、スピンドル２０５内の隣接モジュール２１５のシリンダカップ２２７が、モジュール２１５をスピンドル２０５内に位置決めするように、互いに当接していることがここでより良く理解できる。具体的にはモジュール２１５はスピンドル２０７内で互いに連続的に積層されている。
【００３９】
各ピストン２２０はそこから延在するスリーブ３４０（図１１）をさらに有し、１つのピストン２２０のスリーブ３４０は、複数のピストンが引張棒２３０上に連続して位置決めされるとともに引張棒２３０と一緒に移動するように、隣接ピストン２２０のフェイス面３３７に当接している。間隙２９５は、スリーブ３４０内に延在するピストン２２０のボア２２２と、引張棒２３０上の平坦面３３０との間に画成される。間隙２９２、２９５（図８）は、引張棒２３０上の平坦部３３０（図１４）と、シリンダカップ２２７（図１１）上の平坦部３１５とにより作製されている。３つより多いまたは少ない平坦部があってもよいとともに、これらの形状は平坦である必要はない。目的は吸気口２３７、２３９とモジュールの各々のピストン２２０との間に、気流を供給することである。加えてこれらの平坦部は、シリンダカップ２２７および引張棒２３０の外面に対向するように、嵌合部品であってもよい。
【００４０】
回転用途の場合、バランスを提供するように、間隙の配置がスピンドルを中心に対称であることが重要である。
【００４１】
図３および４に戻ると、本発明の一実施形態においてスピンドル工具２０５は、内部にモジュール２１５を装着するために利用可能な空洞部２０６も固定されているような、標準的な設計である。これまで開示した実施形態において、吸気口２３７および吸気口２３９に供給される同等な空気圧の場合、引張棒２３０を矢印２７５（図７）に沿って係止位置へ付勢する引張棒２３０に作用する力と、矢印２８５の方向に工具ホルダ１０を解除する引張棒に作用する力とは同等である。ある状況では、工具ホルダ１０および工具ホルダ受容部材６５は、ロックバー９５が矢印２７５に沿って係止位置へ後退すると、係止要素１１５とカム面１１６との関係が、モールステーパと同様に自己保持するように設計されている。このような状況では、工具ホルダ１０をこのような自己保持配置に位置決めするために必要とされる力は比較的小さい場合があったが、工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５から解除するために必要とされる力は著しく大きい場合がある。その結果、工具ホルダ１０を解除するために必要とされる大きい力が、工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５内に固定するために加えられた場合には、その力は過剰である場合があり、その結果、組立体を損傷する恐れがある。そのためある状況では、矢印２７５（図７）の方向の引き戻し力は、矢印２８５（図７）の方向の解除力よりかなり小さくなければならない。
【００４２】
図１６に注目すると逆止弁モジュール３６０が、所与のモジュール内の第１のチャンバまたは第２のチャンバの一方のみの加圧を可能にする、一方向弁３６５を含んでいる。逆止弁３６０は、フェイス面３７０内を貫通する通路３６９を有するピストン状部分３６７である。通路３６９は、ねじ３７８によって内部に固定された球３７５が、矢印３７９によって示される方向に動かされた時に通路３６９を封止するとともに、球３７５が矢印３８０の方向に動かされた時に空気を通過させるように加工されている。このようにすることで、フェイス面３７０に隣接するチャンバのみが加圧され得る。逆止弁３６０がピストン状部分３６７だけではなく、さらにまた本明細書に前述した典型的なシリンダカップ２２７からも構成されていることは理解されよう。
【００４３】
他の例では、標準的大きさのスピンドル２０５を固定サイズの空洞部２０６で利用すると、複数のモジュール２１５により生じる力が過剰である場合があり、これらのモジュール２１５の全部が実際に作動している場合には、ユーザは生じた力を全体的に低減させたい場合がある。図１７は、引張棒２３０に対する所望の力を生じるのに最小数の稼動モジュール２１５で十分である場合に、スピンドルの固定サイズの空洞部内の残りの空間を満たすための、ピストン状部分３８７で構成されたスペーサモジュール３８５を図示する。具体的にはピストン状部分３８７は、通路３９５が内部に貫通するフェイス面３９０を有する。スペーサモジュール３８５は、ピストン状部分３８７および前述したシリンダカップ２２７の両方で構成されて、シリンダ／ピストン・モジュールに代わり得るスペーサモジュールを作製している。そうすることにより、圧力がスペーサの第１のチャンバまたは第２のチャンバのいずれにも蓄積されることはなく、この配置により第１のチャンバと第２のチャンバとの間を流体が自由に流れることができる。
【００４４】
本発明の工具ホルダ１０および関連するスピンドル２０５は、回転用途向けに設計されている。一時的に図８に注目すると、吸気口２３７および吸気口２３９は、加圧空気を搬送するための、それらに関連する密封供給ラインを有さなければならないことが理解されよう。図５に注目すると、スリーブ４００が分配器２３５を取り囲むとともに、吸気口２３７に関連する第１のチャンバ供給ライン４０５と、吸気口２３９に関連する第２のチャンバ供給ライン４１０とを有する。工具ホルダ１０と工具ホルダ受容部材６５とが自己保持関係を有する場合、工具ホルダ１０が工具ホルダ受容部材６５内に設置されると、工具ホルダ１０を工具ホルダ受容部材６５内に維持するために、工具ホルダ１０へのさらなる力は必要ないことは理解されよう。このためスリーブ４００は、各チャンバ供給ライン４０５、４１０に関連してリップシールを有し、リップシールは、圧力が例えば第１のチャンバ供給ライン４０５内に供給されると、分配器２３５の表面に対して膨張して、第１のチャンバ供給ライン４０５と吸気口２３７との間にシールを提供する。圧力が解放されると、リップシール４１５は分配器２３５から離れるように移動して、分配器２３５の自由回転を可能にする。同じ関係がリップシール４２０および吸気口２３９に関して存在する。リップシールは標準的な市販の製品であり、そのためこれらのさらなる説明はしない。
【００４５】
スリーブ４００は固定された状態であり、その結果、工具ホルダ１０および工具ホルダ受容部材６５が回転用途で利用される場合、分配器２３５がそれ以上回転しないのでなければ、スリーブ４００は分配器２３５に接してなくてもよい。
【００４６】
図示はしていないが、本発明は、保持性を有しない工具ホルダ／工具ホルダ支持部材装置で用いるように構成され得る。しかしこのような状況では分配器２３５が回転し続けるとき、引張棒２３０を係止位置に維持するために、マニホールドが持続的な圧力を送達可能でなければならない。これは引張棒２３０を引き戻し位置に保持するための、空気を各モジュール２１５のチャンバ内に維持する、分配器の周囲の回転ユニオン（図示せず）の利用により可能であり得る。
【００４７】
一時的に図３に戻ると、この実施形態は自己保持工具ホルダを対象としているが、防止策として、ロックロッド９５を引き戻し位置に付勢するように、ばね力の小さい安全ばね４２５がロックロッド９５に沿って導入されている。図３に関して、加圧空気を空洞部２０６の範囲内に保持するために、封止プレート４３０を空洞部２０６の最も左側の部分に導入しなければならないことにも留意されたい。
【００４８】
続けて図３に注目すると、引張棒２３０は、冷媒を工具ホルダ１０に分配する、内部を貫通する中心ボア４３５を有する。
【００４９】
引張棒２３０の中心ボア４３５が冷媒に利用されない場合、引張棒２３０の設計は図１８〜２０に図示されるように変形されてもよく、変形させた引張棒４４０は径方向外側に延在するボア４４５を有し、それにより間隙２９５（図８）が除去されて変形させた引張棒４４０に通じるボア４４５に有利となる。
【００５０】
本発明は、モジュール２１５のピストン２２０が引張棒２３０に取り付けられた空気圧作動複動ピストン・モジュール２０５を、スピンドル２０５のボア２０７の空洞部２０６内に設置することにより、引張棒２３０をスピンドル２０５のボア２０７内に空気圧で位置決めする方法も対象とする。その後空気圧がピストン２２０に供給されて、引張棒２３０を第１の方向２７５または第２の方向２８５に移動させ得る。
【００５１】
本発明の特定の実施形態を詳細に説明したが、開示の教示全体に鑑みれば、細部に様々な変形または変更をなし得ることは当業者には理解されよう。本明細書に記載した本明細書で好適な実施形態は例示に過ぎず、添付の特許請求の範囲ならびにそのいずれかおよびすべての等価物の全体が付与される本発明の範囲に関する限定ではない。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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