(57)【要約】【課題】クランプ装置は、多角形断面のシャフトを少なくとも１つ持つワークピースの正確な位置での挟持を行なう。【解決手段】このために、クランプ装置は、ワークピースのシャフトを受入れるのに適した多角形断面のクランプ室を持つクランプ本体部材を設ける。クランプ本体部材は、シャフトを挟んでクランプ本体部材に固定するためのクランプ手段及びワークピースのＸ及びＹ方向の位置を決定するための基準面を設ける。基準面は、クランプ本体部材中に設けられた孔に挿入される押さえピン部材によって構成され、押さえピン部材は、クランプ本体部材の素材より硬い素材から作られる。押さえピン部材は円筒形状をしており、押さえピン部材を受入れる孔は、各押さえピン部材の一部がクランプ室の内部に突出するようにクランプ室に開口している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角形断面のシャフトを有するワークピースを正確に規定した位置にクランプ保持するためのクランプ装置であって、前記ワークピースの前記シャフトを収容し得るクランプ室を有するクランプ本体部材と、前記ワークピースの前記シャフトを前記クランプ室内にクランプ保持するためのクランプ手段と、前記クランプ室内にクランプ保持される前記シャフトのＸ方向及び／又はＹ方向の位置を規定するためにクランプ本体部材に設ける基準面手段とを備えた該クランプ装置において、前記基準面手段は、前記クランプ本体部材に設けた止めピン部材を有し、この止めピン部材は、前記クランプ本体部材を構成する材料よりも硬い材料によって構成したことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクランプ装置において、前記クランプ本体部材内に設けた前記クランプ室に隣接して配置しかつ前記止めピン部材を収容し得る孔を、前記クランプ本体部材に設け、前記各止めピン部材の一部分を前記クランプ室の内部に突出するように設けたクランプ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のクランプ装置において、前記止めピン部材を円筒形状にしたクランプ装置。
【請求項４】
請求項２に記載のクランプ装置において、前記クランプ室は、多角形断面とし、各１個の前記止めピン部材を収容し得る孔を少なくとも３個設け、前記孔の２つは、前記クランプ室の第１側壁に沿って配置し、少なくとも１個の他の孔を、前記クランプ室の前記第１側壁に隣接する第２側壁に沿って配置したクランプ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のクランプ装置において、前記クランプ室は、溝孔の形状とし、クランプ室を画定する２つの側壁を有し、前記止めピン部材を収容し得る孔を少なくとも２個、前記側壁の第１側壁に設け、前記第１側壁に対向する他方の側壁は、前記ワークピースの前記シャフトをクランプ保持するための前記クランプ手段を収容し得る構成としたクランプ装置。
【請求項６】
請求項２に記載のクランプ装置において、前記孔を、Ｚ方向に延在させ、互いに平行にしたクランプ装置。
【請求項７】
請求項２に記載のクランプ装置において、前記止めピン部材を、圧嵌によって前記孔に固着したクランプ装置。
【請求項８】
請求項２に記載のクランプ装置において、前記孔は、Ｚ方向に延在する細条部分に沿って前記クランプ室に開口する構成としたクランプ装置。
【請求項９】
請求項２に記載のクランプ装置において、前記クランプ本体部材を、ベースプレートに取り付け、前記孔を前記クランプ本体部材に貫通させて前記ベースプレート内に突入させ、また前記止めピン部材を前記クランプ本体部材及び前記ベースプレート部材の両方に対して固着したクランプ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のクランプ装置において、前記クランプ装置をチャック手段に取り付ける少なくとも１個の取り付け手段を、前記ベースプレート部材に設けたクランプ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のクランプ装置において、前記取り付け手段はドローバーを有する構成としたクランプ装置。
【請求項１２】
請求９又は１０に記載のクランプ装置において、前記ベースプレート部材に、チャック部材に対してベースプレート部材を正確に整列し得る位置決め素子を設けたクランプ装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のクランプ装置において、前記クランプ室の底部は、Ｚ方向止め部材として作用し得る基準面部を有する構成としたクランプ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のクランプ装置において、前記基準面部は、前記クランプ室の底部に取り付けられた基準素子を有する構成としたクランプ装置。
【請求項１５】
請求項１に記載のクランプ装置において、前記クランプ室は、横断面図で見たときにほぼ直角三角形の形状としたクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多角形断面のシャフトを有するワークピースを、正確に規定した位置にクランプ保持するためのクランプ装置に関する。このクランプ装置は、ワークピースのシャフトを収容し得るクランプ室を持つクランプ本体部材と、クランプ室内でワークピースのシャフトをクランプ保持するためのクランプ手段と、クランプ室内にクランプ保持されるシャフトのＸ方向及び／又はＹ方向の位置を決定するためのクランプ本体部材に設ける基準面手段とを有する。
【背景技術】
【０００２】
本特許明細書に関連する種類のクランプ装置は、好適には工作機械の動作領域において、ワークピースを正確に規定した位置でクランプ保持する役目をするが、「ワークピース」という言葉は、広義で用いられ、すなわち、従来のワークピースの意味に加えて、例えば加工工具（ツール）をも包含しうる。
【０００３】
特許文献１は、多角形断面のシャフト又は部分を有する非回転ワークピースのクランプ装置を開示している。この装置は、同じく多角形断面のクランプ室を設けたクランプ本体部材を有する。このクランプ室は、ワークピースの前述のシャフト又は部分を収容する役目をする。クランプ室は、Ｙ及びＸ方向の位置ならびにＺ軸回りの角度的な向きの正確な位置合わせ行なう３つの基準面を設ける。ワークピースを固定するために、ワークピースのシャフト又は部分の面取りスラスト部分に係合し得るクランプねじを設け、ワークピースのシャフト又は部分を３つの基準面に押し付ける。この装置は、精度が高く安定しており、高い反復精度を実現するものの、この装置の製造には、時間と費用が非常にかかる。
【特許文献１】欧州特許公開第０，２４８，１１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、多角形形状のシャフトを有するワークピースを、位置を正確に規定した状態でクランプ保持し、クランプ保持したワークピースの位置精度に顕著な影響を与えることなく、容易かつ迅速に、また特に低コストで製造することが可能なクランプ装置を得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的及びその他の目的を満たすために、本発明は、多角形断面のシャフトを有するワークピースを正確に規定した位置にクランプ保持するためのクランプ装置を提供する。本装置は、ワークピースのシャフトを収容し得るクランプ室を有するクランプ本体部材と、クランプ室内でワークピースのシャフトをクランプ保持するためのクランプ手段と、クランプ室内にクランプ保持されるシャフトのＸ方向及び／又はＹ方向の位置を決定するためクランプ本体部材に設けた基準面手段とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
基準面手段は、クランプ本体部材に設けた止めピン部材を有し、この止めピン部材は、クランプ本体部材を形成する材料よりも硬い材料で形成する。
【０００７】
このように、本発明の基本的な考えの１つは、素早く容易で、そのために低コストで機械加工できる基礎材料からなるクランプ本体部材を製造し、Ｘ及び／又はＹ方向の正確な位置決めのために必要ないくつかの素子をクランプ本体部材よりも相当硬い材料によって形成することである。
【０００８】
好適には、止めピン部材は、円筒形状とする。これにより、止めピン部材を製造するのに、市販されているすでに仕上がった円形の素材を使用することができる。円筒形の止めピン部材の更なる利点は、平らな側面を有するワークピースが止めピン部材上を直線に沿ってのみ休止し、これにより高い防汚性が得られることにある。
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明による装置の実施例を更に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、例えば、図示の実施例で放電加工用電極として例示したワークピース２７をクランプ保持するためのクランプ装置１の、一部切除した斜視図である。線図的に示したクランプ装置１は、ねじ３によってベースプレート４に取り付けたクランプ本体部材２を有する。ベースプレート４には、このベースプレート４をクランプチャック（図示しない）にクランプ固定するためのドローバー５を設ける。更に、ベースプレート４には、支持ピン６ならびに心出し及び位置決め素子（図示しない）を設け、これによって、工作機械のクランプチャックに対するベースプレート４の正確な整列、およびそれによるクランプ本体部材２のクランプチャックに対する正確な整列が保証される。
【００１１】
クランプ本体部材２の内部に、多角形断面を有するクランプ室８が設けられる。本実施例においては、クランプ室８の断面はほぼ正方形である。クランプ室８は、クランプ室８の断面形状に対応する断面形状を有する部分又はシャフト２８を設けたワークピース２７を受入れる作用をする。ワークピース２７の前側部分を参照符号２９で示す。ワークピース２７には、クランプ装置１のクランプ機構１０が係合し得る面取り端縁３０を設ける。クランプ室８の３つのコーナー領域において、窪み部９ａ，９ｂ，９ｃの形式とした自由空間をクランプ本体部材２に機械加工する。これらの窪み部９ａ，９ｂ，９ｃは、クランプ装置１にクランプ保持すべきワークピース２７が、シャフト２８の端縁部分ではなく、シャフト２８の側面でのみクランプ室８の内壁に休止することを確実にする。クランプ室８の第４の端縁領域に、クランプ機構１０を配置し、このことを以下に詳細に説明する。
【００１２】
クランプ室８の内壁１１のうち１個の内壁面に沿って、２個の孔１３，１４を、Ｚ方向に延在するようにクランプ本体部材２に設ける。クランプ機構１０に対向して位置する隣接の内壁１２に沿って、別の孔１５を、やはり、Ｚ方向に延在するようにクランプ本体部材２に設ける。これらの孔１３，１４，１５の位置は、基準点又は基準系と称し、本実施例においてはベースプレート４に配置する心出し素子によって決まる。これらの孔１３，１４，１５は、これらの孔１３，１４，１５が細条形状部分に沿ってクランプ室８に開口するように、クランプ本体部材２内に配置する。クランプ本体部材２を形成する材料より硬い材料で形成した止めピン部材１６，１７，１８を、これら３つの孔１３，１４，１５の各々に挿入する。例えば、クランプ本体部材をアルミニウムで形成するとともに、止めピン部材１６，１７，１８を好適には硬化鋼で形成する。このような止めピン部材１６，１７，１８は、妥当性のある低価格で市販されている。
【００１３】
止めピン部材１６，１７，１８の各々を、割り当てられた孔１３，１４，１５中に挿入し、圧嵌によって固定する。これにより、止めピン部材１６，１７，１８は、直径の一部分がクランプ室８内に突出する。孔１３，１４，１５ならびに止めピン部材１６，１７，１８は、好適にはクランプ本体部材２を貫通してベースプレート内に突入する。これにより、止めピン部材１６，１７，１８の位置は、クランプ本体部材２に対してだけでなく、心出し素子を設けたベースプレート４に対しても、正確に規定される。
【００１４】
止めピン部材を設けた２個の内壁１１，１２相互がなす角の２等分線上に位置するクランプ室８の第４のコーナー領域に、クランプ機構１０を配置する。クランプ機構１０は、止めねじ２１によって前後に移動可能なクランプジョーの形式としたスラストプレート２０を有する。このために、止めねじ２１の端部に、スラストプレート２０の対応する窪みに回転可能に係合するＴ字状端部２２の形式としたターンテーブル型の突起を設ける。止めねじ２１を締め込むと、クランプ室８に収容したワークピース２７が、３個の止めピン部材１６，１７，１８で構成される基準面に対して押しつけられるように、スラストプレート２０の作用方向を選択する。３個の止めピン部材１６，１７，１８を設ける代わりに、例えば４個の止めピン部材を設ける場合、クランプ機構１０に対向するクランプ室の内壁１２に、２個の押さえピン部材を設ける。
【００１５】
止めピン部材１６，１７，１８は、円筒形状であるので、基準面は、止めピン部材１６，１７，１８とワークピース２７のシャフト２８の平坦側面との間の線接触領域によって構成される。これらの線接触領域を、図面において一点鎖線１６ａ，１７ａ，１８ａによって示す。ワークピース２７のシャフト２８が３個の止めピン部材１６，１７，１８上で休止すると即座に、ワークピース２７は、Ｘ方向とＹ方向の位置ならびにＺ軸周りの角度位置が位置決めされる。図示のクランプ機構の代わりに、互いに９０゜の角度にオフセットした２個のクランプ機構を設けることが可能であり、一方のクランプ機構は、２個の止めピン部材１６，１７を設けた側壁１１に対向させ、他方は、１個の止めピン部材１８を設けた側壁１２に対向させて配置する。
【００１６】
好適には、ワークピース２７のシャフト２８は、スラストプレート２０が非ポジティブ係合（あそびのある係合）する、又は適切であればポジティブ係合（あそびのない係合）する面取り端縁３０を設ける。この面取り端縁３０によって、クランプ本体部材に対するシャフト２８の適正な角度位置も同様に決定される。つまり、シャフト２８は、適正な角度的な向きに対して９０゜，１８０゜，２７０゜回転した角度位置では、クランプ本体部材２に挿入できない。
【００１７】
クランプ室８の底部には、Ｚ方向止め部材として作用するねじ２５を設ける。このねじ２５は、ベースプレート４に貫通し、雌ねじを切った孔にねじ込む。クランプ室８の底面からのねじ２５の高さを正確に決定するため、すなわち、Ｚ方向の基準点を正確に決定するために、クランプ室８の底部におけるねじ２５のヘッドを、所要の高さにまで削り出す。
【００１８】
更に、クランプ本体部材２は、クランプ室８に収容したワークピースをゆるく固着するためのボールスラストねじ２３を設ける。
【００１９】
図２は、図１に示すクランプ装置の平面図であるが、図１のように一部を切除して示さない。ワークピース２７を、３個の止めピン部材１６，１７，１８によって構成される基準面に対して、面取り領域３０で押し付けるようにするクランプ機構１０を、図２において特によく見えるようにした。クランプ室８に収容したワークピース２７は、ボールスラストねじ２３によって、抜け落ちるのが防止される。ボールスラストねじ２３は、２個の止めピン部材１６，１７を設けた内壁１１に対向する側壁に配置する。ボールスラストねじ２３及びそのボール２３ａの各々によってワークピース２７に加わる力により、ワークピース２７が、クランプ室８の内壁１１から突出している止めピン部材１６，１７に対して押し付けることを付加的に保証する。
【００２０】
図３は、図１に示す装置の図２におけるＡ−Ａ線に沿った縦断面図を示す。この図は、ドローバー５をはっきりと見えるようにしたことに加え、止めピン部材１８を収容し得る孔１５が、ベースプレート４に達して突入することと、止めピン部材１８が、クランプ本体部材２ならびにベースプレート４中において固定されていることとを、特によく示している。更に、Ｚ軸止め部材として作用し、ベースプレート４における雌ねじを切った孔にねじ込んだねじ２５が、はっきりと見える。止めピン部材１６，１７，１８が、クランプ本体部材２及びベースプレート４に固定されていることによって、一方では、ベースプレート４に対する止めピン部材１６，１７，１８の正確な位置決めを保証し、他方では、比較的柔らかいクランプ本体部材２をベースプレート４に対して正確に位置決めし、かつ堅固に固定することを保証する。
【実施例２】
【００２１】
図４は、更なる実施例であるクランプ装置３２の斜視図を示す。この実施例において、クランプ本体部材３３には、横断面図で見たときに直角三角形の形状のクランプ室３４を設ける。この実施例のクランプ室３４は、三角形又は正方形の断面を有するシャフトを設けたワークピースをクランプ保持するのに特に適している。第１側壁に沿って、２個の止めピン部材３５，３６を設け、この第１の側壁に直交する隣接の第２側壁に沿って、止めピン部材３７を設ける。ワークピース及びワークピースのシャフトをそれぞれクランプするため、この実施例でも、互いに直交する２個の側壁間におけるコーナーに位置する窪み部４３に対して直径方向に対向して位置する、クランプジョーの形式としたスラストプレート４１を設ける。スラストプレート４１は、クランプ室３４に収容したシャフトを、止めピン部材３５，３６，３７を設けた２つの側壁に対して押し付ける構成とし、その結果、ワークピースの位置がＸ及びＹ方向に正確に決定される。スラストプレート４１を前後に動かすために止めねじ４２を設ける。やはり、止めピン部材３５，３６，３７の線接触領域３５ａ，３６ａ，３７ａを、図面において一点鎖線によって示す。
【実施例３】
【００２２】
図５は、更なる実施例であるクランプ装置４５の斜視図を示す。この実施例においては、クランプ本体部材４６に、連続した細長の溝孔の形式としたクランプ室４７を設ける。クランプ室４７の側方を画定する第１壁には、２個の止めピン部材４８，４９を設け、クランプ室４７の他の側方を画定する第２壁には、ほぼこの第２壁に沿って延在するクランプジョー５２を設ける。この実施例においては、クランプ室４７の底部５４は、ワークピース及びそのシャフトの各々に対するＺ軸止め部材の作用をする。クランプジョーを作動させるために、やはり、止めねじ５３を設ける。止めピン部材４８，４９の線接触領域４８ａ，４９ａを同様に図示する。この種のクランプ装置４５によって、非常に長い細長のワークピース及びシャフトを各々クランプ保持することができ、ワークピースの位置は、２個の止めピン部材４８，４９によって、一方の軸方向に沿ってのみ、特にＸ方向又はＹ方向にのみ決定される。
【００２３】
クランプ本体部材をベースプレートに取り付け、ベースプレートが心出し素子及びドローバーを有する上述の実施例の代わりに、例えば、規定した基準点を設ける任意のベースプレート又は同様の素子に、クランプ本体部材を取り付けることができる。場合によっては、クランプ本体部材を正確な位置で任意のベース本体部材に連結できるように、クランプ本体部材自身に１個以上の基準点を設けるだけで十分であることもある。最後に、共通のベースプレートに複数のクランプ本体部材を取り付ける多重クランプ装置も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
クランプ本体部材２は、安価で、比較的軽量、かつ機械加工が容易な基礎材料から形成できるという事実によって、更に、基準面１６ａ，１７ａ，１８ａを構成し、クランプ本体部材の材料よりも相当硬い材料により形成する止めピン部材１６，１７，１８を設けるという事実によって、本発明のクランプ装置は、素早く、容易に、低コストで製造可能である。基準面として円筒形状の止めピン部材１６，１７，１８を設けることによって、ワークピースと止めピン部材との間における線接触が保証され、これにより、汚染に対する排除能力に関しては、好ましい効果が得られる。本発明によるクランプ装置によって、ワークピース及び加工工具の両方を高い反復精度で、正確な位置に、適切な姿勢でクランプ固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】クランプ装置の第１実施例における、一部切除して示す線図的斜視図である。
【図２】図１のクランプ装置の平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿ったクランプ装置の縦断面図である。
【図４】クランプ装置の第２実施例における線図的斜視図である。
【図５】クランプ装置の第３実施例における線図的斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  クランプ装置
２  クランプ本体部材
３  ねじ
４  ベースプレート
５  ドローバー
６  支持ピン
８  クランプ室
９ａ，９ｂ，９ｃ  窪み部
１０  クランプ機構
１１  内壁
１２  隣接の内壁
１３，１４，１５  孔
１６，１７，１８  止めピン部材
２０  スラストプレート
２１  止めねじ
２２  Ｔ字状端部
２３  ボールスラストねじ
２５  ねじ
２７  ワークピース
２８  シャフト
２９  ワークピースの前側部分
３０  面取り端縁
３２  クランプ装置
３３  クランプ本体部材
３４  クランプ室
３５，３６，３７  止めピン部材
４１  スラストプレート
４２  止めねじ
４３  窪み部
４５  クランプ装置
４６  クランプ本体部材
４７  クランプ室
４８，４９  止めピン部材
５２  クランプジョー
５３  止めねじ
５４  底部
【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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