(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１連結部材(1,50)と、第２連結部材(20,60)と、この２つの連結部材を軸方向にクランプするクランプ手段とを有する連結装置において、上記第１連結部材から少なくとも３つの角柱状のピン(5,52)が突出し、これら各ピンは、少なくとも片側に角柱状の表面(6,8;54,56)を有し、上記第１連結部材(1,50)に、周方向に間隔を隔てた少なくとも３つのｚ基準面(4,59)が設けられ、これらｚ基準面は、クランプ方向に直交する共通のｘ-ｙ平面内に延在する一方、上記第２連結部材(20,60)は、上記角柱状のピンの個々の位置に対応して配置された少なくとも３つの溝(24,64)と、上記両連結部材を互いに上記ｘ-ｙ平面内で精密に位置決めするために上記溝に設けられた上記ｘ-ｙ平面に直交するｚ軸方向に弾性的な要素(26,28;76,78)とを有し、上記ｚ基準面(4,59)は、上記角柱状のピン(5,52)の自由端面に形成され、対向ｚ基準面(29,69)は、上記各溝(24,64)の底部(23,63)に形成されており、
上記第１連結部材(1,50)は、周方向に間隔を隔てた複数の支柱(32,34)を有し、これら支柱の自由端面は、付加的なｚ基準面(31,33)を成す一方、上記第２連結部材(20,60)は、上記支柱の位置に対応して配置された付加的な対向ｚ基準面(35,37)を有し、
上記付加的な対向ｚ基準面(35,37)は、上記第２連結部材(20)の上面(9)で形成され、
上記両連結部材は、予め定められた閾値以下のｚ軸方向の荷重下でクランプされ、各ｚ基準面(4)とこれに連合する対向ｚ基準面(29)との間に１〜数μｍの隙間が維持されることを特徴とする連結装置。
【請求項２】
請求項１に記載の連結装置において、上記対向ｚ基準面は、上記溝の底部の垂直な突起(27,65)の上に形成されていることを特徴とする連結装置。
【請求項３】
請求項２に記載の連結装置において、上記軸方向に弾性的な要素は、挿入物(70)の垂直な脚部(76,78)からなり、この脚部の基部(72)は、上記溝の底部(63)の突起(62)に取り付けられていることを特徴とする連結装置。
【請求項４】
請求項３に記載の連結装置において、上記脚部の基部(72)は、少なくとも部分的に対向ｚ基準面を成すことを特徴とする連結装置。
【請求項５】
請求項３に記載の連結装置において、上記溝の底部(63)から突出する突起(62)の延長部(65)は、この突起(62)に載った上記脚部の基部(72)の穴を通って延び、上記延長部(65)の頂部に対向ｚ基準面が形成されていることを特徴とする連結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの連結部材と、これら両連結部材を軸方向にクランプするクランプ手段とを有する連結装置に関する。第１の連結部材から、少なくとも３つの角柱状のピンが突出し、各ピンは、少なくとも片側に角柱状の面を有する。上記第１の連結部材に、周方向に間隔を隔てて少なくとも３つのｚ基準面が形成され、各ｚ基準面は、クランプ方向に直交する１つのｘ-ｙ平面内に延在する。第２の連結部材は、上記角柱状のピンの周方向の配置に対応した周方向位置に設けられた少なくとも３つの溝を有する。軸方向に弾性的な要素が、上記ｘ-ｙ平面内で両連結部材を互いに精密に位置決めすべく上記溝に設けられる。
【０００２】
【従来の技術】
クランプ装置は、欧州公開特許EP-A-255042(＝US-A-4,855,558)に開示され、このクランプ装置は、連結部材の一方に複数の突出する支柱が設けられている。
両連結部材をｚ方向に互いに精密に位置決めするために、支柱の自由端面は、ｚ基準面として形成される。対応する複数の対向ｚ基準面は、連結部材の他方に形成される。総ての対向ｚ基準面は、共通の平面内にあって、クランプの際に上記ｚ基準面と協働する。２つの連結部材をｚ方向に位置決めするための異なった装置は、ドイツ国実用新案登録29521030(＝US-A-5,791,803)に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、両連結部材をｚ方向に位置決めするための手段を改善することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、上記連結装置は、角柱状のピンをもつ第１の連結部材を有し、上記ピンの自由端は、ｚ基準面を成している。第２の連結部材は、上記角柱状のピンの位置に対応して配置された溝を有する。各溝の底部には、両連結部材をクランプする際に上記ｚ基準面の１つと協働するようになっている対向ｚ基準面が設けられている。総ての対向ｚ基準面は、１つの共通の平面内にある。かくて、本発明によれば、角柱状のピンは、取り外せる第２の連結部材を第１の連結部材に対して角度調整する役割を果たす適切な基準としてまず用いられ、次いで、両連結部材のｚ方向の位置決めを可能にするｚ基準面として用いられる。これに対応して、第２の連結部材の溝は、第２の連結部材を第１の連結部材に対して適切に角度位置決めする役割を果たし、次いで、適切な対向ｚ基準面を作る役割を果たす。従って、本発明は、ｚ方向に互いに位置決めされる両連結部材の一方から、分離した支柱などを省略することを可能にする。さらに、本発明は、両連結部材が非常に頻繁に分離(クランプ解除)および再クランプされる場合でも、連結部材の一方を連結部材の他方に対して角度方向およびｚ方向に非常に精密に位置決めすることを可能にする。
【０００５】
上記ｚ基準面は、各溝の底部から垂直に出る突起上に形成されるのが好ましい。各溝が概ねＵ字状の形状をもつ挿入物を有する場合、この挿入物の基部は、クランプの際に角柱状のピンが挿入物に入り込むのを可能にするために、溝の底部の中央に取り付けられるが、対向ｚ基準面を成す。これと択一的に、上記突起は、対向ｚ基準面を成すべく底部の上方へ隆起する。
【０００６】
本発明は、工作機械のヘッドに一方の連結部材が固定されていて、取り外し可能な他方の連結部材に取り付けられたワークを加工する場合に特に関連する。この場合、クランプされた両連結部材には、通常小さな軸方向の外力しか作用しない。しかし、本発明の連結装置の用途は種々あり得て、クランプされた両連結部材に多大な軸方向荷重が加わることもある。このような状況は、例えば金属粉からダイプレスされた部品を製造する場合に生じ、そのとき、第１の連結部材は、可動のプレスラムとこれに連合する第１ダイとの間に連結されており、第２の連結部材は、対向支持部と固定された第２ダイとの間に連結されている。第１,第２ダイ内の金属粉を圧縮するために所望のダイモールド部分に加えられるべき大きい圧縮力は、クランプされた両連結部材にクランプ手段が発生するクランプ力の方向に作用する。両連結部材相互のｚ方向の位置決め精度は、所定の閾値を超える圧縮力によって損なわれる。
【０００７】
クランプされた両連結部材に非常に大きい軸方向荷重が加わるとき、ｚ方向の位置決め精度を保証するため、本発明の実施形態では、連結部材の一方に周方向に間隔を隔てた複数の支柱を設け、各支柱は、自由端に付加的なｚ基準面を有する一方、連結部材の他方に、上記付加的なｚ基準面に対応して配置された付加的な対向ｚ基準面を設けている。
【０００８】
これによって、外荷重が基準面全体で形成される大面積に分配されるので、ｚ方向の位置決めの確実さが増大する。付加的な対向ｚ基準面は、ダイを支持する連結部材の上面に設けるのが好ましい。
【０００９】
ｚ方向の位置決め精度がそれほど重要でないならば、本発明の実施形態は、両連結部材がクランプされたとき、即ち対向ｚ基準面がｚ基準面に当接したとき、各付加的なｚ基準面とこれに連合する各対向ｚ基準面との間に１〜数μｍの隙間が残るように構成することができる。軸方向荷重が小さい場合は、ｚ基準面と対向ｚ基準面のみが、ｚ方向の位置決めのために協働する。軸方向荷重が大きい場合、付加的な対向ｚ基準面が、付加的なｚ基準面に嵌合する。しかし、本発明は、軸方向荷重が小さい場合に、付加的な対向ｚ基準面のみが付加的なｚ基準面に当接し、両連結部材がクランプされたとき、対向ｚ基準面とｚ基準面との間に僅かな隙間が残るように構成することもできる。最後に述べた本発明の実施形態は、大きい荷重に起因する支柱のいかなる変形も、両連結部材を互いにｘ-ｙ平面内で調整することに何ら悪影響を及ぼさないという利点がある。
【００１０】
本発明の更なる実施形態は、下位の請求項に述べられている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
第１連結部材１は、例えば型彫り放電加工機のような図１に示されていない工作機械のヘッドに取り付けられる。第１連結部材１は、通常ｚ方向またはｚ軸と呼ばれる軸１０に直交して延びる実質上平坦な下面２を有する。周方向に等間隔を隔てて十字状に配置された４つの角柱状のピンが、下面２から突出するが、そのうちのピン５のみが図示されている。総ての角柱状のピンは、同じ構造なので、以後ピン５についてのみ詳述する。角柱状のピン５は、対向する２つの平坦な表面６,８を有する。角柱状の各表面６,８は、軸１０に対して傾いて延びていて、角柱状のピン５は、その自由端面に向かってテーパを呈している。軸１０に対する角柱状の表面６,８の傾きは、小さいので、図１からは明瞭に認められない。
【００１２】
角柱状のピン５の自由端面は、軸１０に正確に直交して延在する平坦なｚ基準面を成している。総ての角柱状のピンの自由端面は、ｚ基準面を成していて、総てのｚ基準面は、軸１０に直交する共通平面内にあることに留意されたい。図示された本発明の実施形態では、第１連結部材１は、十字状に配置された４つのｚ基準面を有する。
【００１３】
取り外せる第２連結部材２０は、第２連結部材２０の下面２１に取り付けられたワークを支持する。ワークは、工作機械によって加工されるようになっている。第２連結部材２０に４つの溝が形成され、各溝は、第２連結部材２０の上面９に向かって開いている。クランプの際、第２連結部材２０の上面９は、第１連結部材１の下面２と向かい合う。上記４つの溝は、第１連結部材の角柱状のピン５の位置に対応して第２連結部材２０に配置される。総ての溝が同じ構造であるので、図には溝２４のみが示されている。第２連結部材２０の本体と一体のリップ２６は、溝の一端から出て溝２４の上方に延在する。リップ２６と同じ長さと幅を有して第２連結部材２０と一体のリップ２８は、リップ２６と反対側から出て溝２４の上方に延在する。各リップ２６,２８は、第２連結部材２０の本体と一体にする代わりに、第２連結部材２０を形成する空の本体上に溶接されたばね鋼のセグメントの端部にしてもよい。リップ２６,２８は、互いに独立で軸方向に弾性的である。図１,２に示すように、対向するリップ２６,２８の自由端は、中央の開口２５を開けたまま互いに隔たっている。開口２５の幅は、自由端で測った角柱状のピン５の幅よりも大きく、第１連結部材の下面２に近い基部で測った角柱ピン５の幅よりも小さい。図１,２から判るように、各リップ２６,２８の断面は矩形である。各リップ２６,２８の上部外側縁は、角柱状の表面６,８の傾きと等しくなるように切り取ってもよい。
【００１４】
溝２４の底部２３の中心、従って開口２５の中心から突起２７が突出している。突起２７の自由端は、軸１０に正確に直交して延びるｚ基準面になっている。
突起２７の高さは、各リップ２６,２８から底部２３までの距離よりも実質上小さい。
【００１５】
両連結部材をクランプし、クランプを解除(解放)する図示しないクランプ手段は、欧州公開特許EP-A-255042(＝US-A-4,855,558)に開示されている。クランプを開始するため、図１による両連結部材１,２０は、角柱状のピン５の自由端が開口２５に入るように近づけられる。クランプの際、角柱状のピン５は、リップ２６,２８の縁が角柱状のピン６,８に当接して、第２連結部材２０が第１連結部材１に対してｘ-ｙ平面内で調整されるまで、溝２４に差し込まれる。クランプが更に進むと、角柱状のピンは、開口２５を通って溝２４に更に深く侵入し、図示されていないが、表面に当接したままのリップ２６,２８を内側へ曲げる。クランプ手段は、ｚ基準面４が対向ｚ基準面２９に当接するまで(図２参照)、両連結部材１,２０を引き寄せる。基準面同士が当接すると、第２連結部材２０は、第１連結部材１に対してｚ方向に正確に位置決めされる。クランプを解除する際、クランプ手段は、両連結部材１,２０を分離するように解放する。角柱状のピン５は、開口２５を通って溝２４から離れ、最後にリップ２６,２８が、軸方向の弾性によって元の位置に復帰する。
【００１６】
図３に示された本発明の実施形態によれば、軸方向に弾性的なリップ２６,２８が、概ねＵ字状の形状の挿入物７０の対向する２つの脚部７６,７８からなる異なる軸方向弾性要素で置き換えられている。挿入物７０は、両脚部７６,７８を連結する基部７２を有し、この基部は、第２連結部材６０に設けられた溝６４の底部６３から突出する中央の突起６２上に取り付けられている。脚部７６は、隣接する溝６４の垂直な斜面６６に接触し、脚部７８は、隣接する溝６４の垂直な斜面６８に接触する。上記基部７２は、軸方向に弾性的な対向する横部７１,７３からなる。従って、横部７１,７３に隣接する脚部７６,７８も軸方向に弾性的である。図示しない本発明の実施形態では、基部７２の表面は、平坦な対向ｚ基準面になっている。これと択一的な図３に示された実施形態では、挿入物の基部７２は、突起６２の垂直な延長部６５が通り抜ける中央穴を有する。延長部６５の上面は、対向ｚ基準面６９になっている。第１連結部材５０の下面から角柱状のピン５２が突出し、このピンは、軸１０と小さい角を夫々成す角柱状の対向する２つの側面５４,５６を有する。角柱状のピン５２の自由端５９は、ｚ基準面を成し、従って軸１０に直交するｘ-ｙ平面内に延在する。
【００１７】
クランプの際、角柱状のピン５２は、脚部７６,７８の自由縁が角柱状の側面７６,７８に嵌合するまで、挿入物７０の両脚部７６,７８の間の開口に入り込む。このような嵌合によって、第２連結部材６０は、第１連結部材５０に対してｘ-ｙ平面内で調整される。クランプ力がより大きくなると、角柱状のピン５２は、挿入物７０により深く入り込み、脚部７６,７８を一方で斜面６６,６８の間に、他方で角柱状側面５４,５６の間に夫々クランプする。このようなクランプの間、溝６４の底部６３と横部７１,７３との間に図３に示されるように隙間があるから、横部７１,７３は内側へ曲がるので、脚部７６,７８は、斜面６６,６８に沿って鉛直方向に移動する。最後に、角柱状のピン５２のｚ基準面５９が、延長部６５の対向ｚ基準面６９に当接すると、両連結部材６０,５０についてのクランプ過程が終了する。
【００１８】
第１連結部材１にクランプされた第２連結部材２０にクランプ方向に大きな荷重が矢印４０(図２参照)の如く加わった場合、この荷重は、当接する基準面４,２９を介して角柱状のピン５に伝わり、その結果、ピン５は倒れやすくなる。このような状況は、型成形部品を製造するためにダイ３０が第２連結部材２０の下面２１に取り付けられるようなプレス過程で生じる。角柱状のピン５が倒れると、ピンが異常に太くなって、第２連結部材２０の第１連結部材１に対するｘ-ｙ平面内での調整精度を損なう。このような危険をなくすため、本発明の連結装置では、付加的なｚ基準面と付加的な対向ｚ基準面の組が設けられる。そのため、第１連結部材１の下面２に周方向に等間隔を隔てて配置され、下面２から下方へ突出する複数の支柱３２,３４が設けられ、これら支柱の自由端面が、付加的なｚ基準面を成す。付加的な対向ｚ基準面３５,３７は、第２連結部材２０の上面に上記支柱３２,３４の位置に対応して配置して形成される。ｚ基準面３１,３３は、軸１０に直交する共通の平面内に延在し、対向ｚ基準面３５,３７も、軸１０に直交する共通の平面内に延在する。クランプの始めに、第２連結部材２０は、第１連結部材１に接近する。ｚ基準面４が第２連結部材２０の上面９に整列させられると、ｚ基準面４から対向ｚ基準面までの距離は、付加的なｚ基準面３１,３３の１つからこれに連合する付加的な対向ｚ基準面３５,３７までの距離に等しい。
【００１９】
従って、ｚ基準面４が対向ｚ基準面２９に当接する瞬間に、付加的なｚ基準面３１,３３も、付加的な対向ｚ基準面３５,３７に当接する。故に、外部荷重４０は、多数の面によって受け止められるので、両連結部材２０,１をｘ-ｙ平面内で位置決めのために調整する際の精度に荷重の悪影響が及ばないようにすることができる。
【００２０】
本発明の他の実施形態では、付加的なｚ基準面および付加的な対向ｚ基準面の軸方向の調整が、ｚ基準面および溝に連合させられた対向ｚ基準面について次のように行なわれる。即ち、第１連結部材１のｚ基準面４が、第２連結部材２０に近づいてその上面９に整列したとき、ｚ基準面４から対向ｚ基準面２９までの距離が、付加的なｚ基準面３１,３３の１つからこれに連合する対向ｚ基準面３５,３７までの距離よりも１〜数μｍ長くなっている。この実施形態の両連結部材１,２０がクランプされると、付加的なｚ基準面３１,３３がこれに連合する付加的な対向ｚ基準面３５,３７に当接するが、ｚ基準面４と対向ｚ基準面２９とは、１〜数μｍだけ互いに離れている。軸方向の外部荷重４０が予め定められた値を超えたときだけ、ｚ基準面４と対向ｚ基準面２９とが当接する。本発明のこの実施形態は、大きい軸方向荷重４０下で１つ以上の支柱３２,３４の変形が、第２連結部材２０を第１連結部材１に対してｘ-ｙ平面内で位置決め調整する際の精度に悪影響を及ぼさないという利点を有する。
【００２１】
本発明は、ドイツ国公開実用新案DE-U-29521030(＝US-A-5,791,803)に開示されたクランプ装置にも役立つ。このようなクランプ装置では、リップ２６,２８の１つを省略することができて、リップ２８を除去すると、溝２４は硬い垂直な斜面によって横方向に限定される。角柱状のピンは、残ったリップに連合する１つの角柱状の表面しか有さない。明らかに、溝の底部から隆起する突起は、上記底部に対してもはや中心が合わされない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  互いにクランプされ、ｘ-ｙ平面内で調整されるべく互いに接近しつつある２つの連結部材を示す図である。
【図２】  クランプされた後に非常に大きい軸荷重を受ける図１の両連結部材を示す図である。
【図３】  本発明による連結装置の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１,５０  第１連結部材
２  下面
４,５９  ｚ基準面
５,５２  ピン
６,８,５４,５６  角柱状の平面
９  上面
１０  ｚ軸
２０,６０  第２連結部材
２３  底部
２４,６４  溝
２５  開口
２６,２８  リップ
２７,６２  突起
２９,６９  対向ｚ基準面
３２,３４  支柱
４０  外部荷重
６３  底部
６５  延長部
６６,６８  斜面
７０  挿入物
７１,７３  横部
７２  基部
７６,７８  脚部
【図１】
0004550196.tif 000002
【図２】
0004550196.tif 000003
【図３】
0004550196.tif 000004