(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプチャックと、このクランプチャックに釈放可能に連結できるようにした加工片支持体とを具え、前記加工片支持体は平坦底面を有すると共に、この平坦底面から突出するクランプピンを具え、前記クランプチャックは前記加工片支持体の前記クランプピンを収容するため円錐挿入部を有する中心開口を具え、前記クランプピンはＸ方向、及びＹ方向のうち少なくとも一方の方向に前記クランプピンの位置を配列するため前記中心開口の前記円錐挿入部の円錐形状に、形状が補完し合う少なくとも１個の円錐状の表面部を具え、更に前記クランプチャックは前記中心開口内に前記加工片支持体の前記クランプピンをクランプ状態に固着するためのクランプユニットと、Ｚ方向の止め部材として作用する少なくとも１個の平坦な表面部とを具えるクランプ装置において、前記加工片支持体の前記クランプピンが前記クランプチャックの前記中心開口内に挿入され、前記クランプピンの前記少なくとも１個の円錐状の表面部が前記中心開口の前記円錐挿入部に掛合し、これにより前記クランプピンがＸ方向、及びＹ方向のうち少なくとも一方の方向に前記クランプチャックに対して配列された後、前記クランプユニットを作動させる前、前記加工片支持体の前記平坦底面とＺ方向の止め部材として作用する前記クランプチャックの前記平坦な表面部との間に間隙が存在するように、前記クランプピンの寸法を定め、前記クランプユニットを作動させて前記クランプピンを前記中心開口内に更に引き入れる際、引張り力の作用により、前記クランプピンの材料自体が若干長さを増大して直径が減少する、又は前記クランプチャックの前記中心開口領域で前記クランプチャックの材料自体が若干拡大する、又はこのような双方の材料自体の弾性変形を生じ、これにより、前記加工片支持体をＺ方向の止め部材として作用する前記クランプチャックの前記平坦な表面部に向け引っ張り、前記加工片支持体の前記平坦底部がＺ方向の止め部材として作用する前記クランプチャックの前記平坦な表面部上に静止する構成としたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
前記加工片支持体の前記平坦底面とＺ方向の止め部材として作用する前記クランプチャックの前記平坦な表面部との間の前記間隙が0.005 mm と0.1 mm との間の値であることを特徴とする請求項１によるクランプ装置。
【請求項３】
クランプ力を作用させず、Ｘ方向、及びＹ方向のうち少なくとも一方の方向に前記クランプピンの前記配列を行った後、Ｚ方向の止め部材として作用する前記クランプチャックの前記平坦な表面部の上方に、0.005 mm〜0.1 mm だけ突出しているＺ方向の基準を構成する表面部を前記クランプピンが具えることを特徴とする請求項１によるクランプ装置。
【請求項４】
前記クランプピンは概略の心決め部として作用する前面部と、微細な心決め部として作用する後面部とを具えることを特徴とする請求項１によるクランプ装置。
【請求項５】
前記クランプピンの前記前面部は截頭円錐形の形状を有することを特徴とする請求項４によるクランプ装置。
【請求項６】
前記クランプチャックの前記中心開口の前記円錐挿入部に協働して、Ｘ方向、及びＹ方向の前記クランプピンの位置を配列させる截頭円錐面の形状を前記クランプピンの前記後面部が有することを特徴とする請求項４によるクランプ装置。
【請求項７】
前記クランプピンの前記前面部の最大直径が前記クランプピンの前記後面部の最小直径よりも大きいことを特徴とする請求項４によるクランプ装置。
【請求項８】
前記クランプピンの前記後面部がＸ方向、又はＹ方向に前記クランプピンを配列するようにした２個の直径的に対向する表面部を具えることを特徴とする請求項４によるクランプ装置。
【請求項９】
前記クランプピンの周縁に沿って均一に分散され、Ｘ方向、及びＹ方向に前記クランプピンを配列させるようにした４個の表面部を前記クランプピンの前記後面部が具えることを特徴とする請求項４によるクランプ装置。
【請求項１０】
前記後面部が截頭円錐形のセグメントの形状を有することを特徴とする請求項８、又は９によるクランプ装置。
【請求項１１】
前記クランプチャックの前記中心開口が連続する平滑な孔として構成されていることを特徴とする請求項１によるクランプ装置。
【請求項１２】
前記クランプピンの前記前面部の截頭円錐形の表面部の最小外径が前記クランプチャックの前記中心孔の前記円錐挿入部の最大直径より３〜１５ｍｍ小さいことを特徴とする請求項５によるクランプ装置。
【請求項１３】
前記クランプピンの前記前面部のテーパの大きさが前記クランプチャックの前記中心孔の前記円錐挿入部のテーパの大きさに等しいものとしたことを特徴とする請求項５によるクランプ装置。
【請求項１４】
前記クランプピンは円周肩部を具え、前記クランプユニットは複数個のクランプボールと、これ等クランプボールが前記クランプピンの円周肩部に掛合するクランプ位置に向け、釈放位置から前記クランプボールを半径方向に動かすため移動可能な作動ピストンとを具えることを特徴とする請求項１によるクランプ装置。
【請求項１５】
前記作動ピストンは前記クランプチャックの上部と、前記クランプチャックの下部との間に軸線方向に移動可能に収容されるよう構成され、これにより、前記クランプチャックの前記上部に静止するばねによって、前記作動ピストンは前記クランプチャックの前記下部に向け押圧されていることを特徴とする請求項１４によるクランプ装置。
【請求項１６】
前記作動ピストンは前記ばねの押圧力に抗して、クランプ位置から、釈放位置に、空気圧、又は液圧で移動できるよう構成されていることを特徴とする請求項１４のクランプ装置。
【請求項１７】
前記クランプチャックの前記上部は中空円筒スリーブ部材を具え、この中空円筒スリーブ部材の内部は前記クランプピンを収容する前記中心開口を前記クランプチャック内に構成しており、前記中空円筒スリーブ部材には前記クランプボールを収容する半径方向に延びる孔を設けたことを特徴とする請求項１５、又は１６によるクランプ装置。
【請求項１８】
前記中空円筒スリーブ部材は前記クランプチャックの前記下部まで延びていることを特徴とする請求項１７によるクランプ装置。
【請求項１９】
前記作動ピストンを押圧するため、螺旋巻回の方向が異なる少なくとも２個の直径的に対向する螺旋ばねを設けたことを特徴とする請求項１５によるクランプ装置。
【請求項２０】
それぞれの直径的に対向する螺旋ばねのそれぞれが同心に配置された２個の螺旋ばねであることを特徴とする請求項１９によるクランプ装置。
【請求項２１】
前記作動ピストンに対向している前記クランプチャックの前記上部の底部は中心から半径方向外方に延在しかつ下方に傾斜していることを特徴とする請求項１５によるクランプ装置。
【請求項２２】
少なくとも２個のクランプチャックと、これ等クランプチャックに釈放可能に連結できるようにした加工片支持体とを具え、前記加工片支持体は平坦底面を有すると共に、この平坦底面から突出する複数個のクランプピンを具え、各前記クランプチャックは前記加工片支持体の前記クランプピンの１個を収容するため円錐挿入部を有する中心開口を具え、前記クランプピンの１個はその位置をＸ方向、及びＹ方向のうち少なくとも一方の方向に配列するため、前記中心開口の前記円錐挿入部の円錐形状に、形状が補完し合う円錐状の表面部を具え、前記クランプピンの少なくとも他の１個はその位置をＸ方向のみ、又はＹ方向のみに配列するための形状を有する円錐状の表面部を具え、各前記クランプチャックは更に、前記中心開口内に前記加工片支持体の前記クランプピンの１個をクランプ状態に固着するクランプユニットと、Ｚ方向の止め部材として作用する少なくとも１個の平坦な表面部とを具えるクランプ装置において、前記加工片支持体のクランプピンが対応するクランプチャックの前記中心開口内に挿入され、前記クランプピンの前記円錐状の表面部が前記中心開口の前記円錐挿入部に掛合し、これにより前記クランプピンがＸ方向、及びＹ方向のうち少なくとも一方の方向に、対応する前記クランプチャックに対して配列した後、前記クランプユニットを作動させる前、前記加工片支持体の前記平坦底面とＺ方向の止め部材として作用する前記クランプチャックの前記平坦な表面部との間に間隙が存在するように、各前記クランプピンの寸法を定め、前記クランプユニットを作動させて前記クランプピンを前記中心開口内に更に引き入れる際、引張り力の作用により、前記クランプピンの材料自体が若干長さを増大して直径が減少する、又は前記クランプチャックの前記中心開口領域で前記クランプチャックの材料自体が若干拡大する、又はこのような双方の材料自体の弾性変形を生じ、これにより、前記加工片支持体をＺ方向の止め部材として作用する前記クランプチャックの前記平坦な表面部に向け引っ張り、前記加工片支持体の前記平坦底面がＺ方向の止め部材として作用する前記クランプチャックの前記平坦な表面部上に静止する構成としたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２３】
前記加工片支持体をＸ方向のみ、又はＹ方向のみに配列させるよう前記クランプピンの少なくとも他の１個を構成し、前記クランプピンの前記少なくとも他の１個の後部に２個の直径的に対向する表面部を設けたことを特徴とする請求項２２によるクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクランプチャックと、このクランプチャックに釈放可能に連結できるようにした加工片支持体とを具え、この加工片支持体はその平坦底面から突出するクランプピンを具え、クランプチャックは加工片支持体のクランプピンを収容するため円錐挿入部を有する中心開口を具え、クランプピンはＸ方向、及びＹ方向にクランプピンの位置を配列するため中心開口の円錐挿入部の形状に、形状が対応する少なくとも１個の表面部を具え、更にクランプチャックは中心開口内に加工片支持体のクランプピンをクランプ状態に固着するためのクランプユニットと、Ｚ方向の止め部材として作用する少なくとも１個の表面部とを具えるクランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなクランプ装置は工作機械の機械加工区域内で、機械加工すべき１個、又は数個の加工片を明確に限定された所定位置に設けた加工片支持体をクランプするために好適に使用されている。通常、このクランプ装置のクランプチャックを工作機械の機械加工区域に固着し、クランプピンを具えた加工片支持体をクランプチャックに釈放可能に取り付けている。
【０００３】
種々の寸法を有する加工片を所定の位置にクランプする目的で、通常、２個、４個、６個、又は８個のような複数個のクランプチャックを有するいわゆるパレットシステムは既知である。これ等複数個のクランプチャックによって、寸法に応じて２個、４個、６個、又は８個のクランプピンを有する加工片支持体をクランプすることができる。或る場合には、この加工片支持体が奇数個のクランプピンを具えることが起こり得る。通常、個々のクランプチャックはクランプピンの回転を防止する手段を具えておらず、Ｚ軸線の周りのクランプピンの角度位置を決定する手段を具えていないので、Ｘ方向、及びＹ方向の他に、Ｚ軸線の周りの角度位置を決定する位置決め手段を具えた１個、又は数個のクランプチャックを設けるのは有利であり、また、その結果、首尾よくいけば、唯１個のクランプピンを有する複数個の加工片支持体を正確に限定された直線位置、及び角度位置にクランプチャックにクランプすることができる。しかし、このような場合でも、加工片支持体はクランプチャックの上述の位置決め手段に協働する位置決め手段を有することが必要である。
【０００４】
特に、大きくて、重い加工片支持体に関連して生ずる困難性はクランプチャックの対応する開口に対して、加工片支持体のクランプピンの必要な概略の配置を行うことが非常に困難なことである。これはクランプピンの前部と、このクランプピンを収容するクランプチャックの開口との間に非常に僅かな間隙しか無いためである。更に、クランプピンとクランプチャックの開口との両方が損傷する危険がある。
【０００５】
クランプチャックの開口内でクランプピンを位置決めするため、クランプピンに円筒部を設けたクランプ装置の他に、クランプピンの間隙の無い配列のため、クランプチャックに円錐形の心決め表面区域を設けた他のクランプ装置もこの分野で既知である。例えば、ヨーロッパ特許第EP1044760 号はこの種のクランプ装置を開示している。このクランプ装置においては、クランプチャックの開口の頂部に設けた円錐形の心決め表面により、クランプピンを配列している。このクランプチャックのハウジング壁はこの円錐形の心決め表面の領域内で軸線方向に弾性的であり、この目的のため、円錐形の心決め表面の後側に半径方向の切取り部を設けている。これにより、弾性的な区域を生じ、この区域により、クランプピンを軸線方向に動かすことができ、心決めを行った後、クランプピンを更にＺ方向に引き入れることができる。この種の弾性的表面区域は特に、小形のクランプ装置に有効であることがわかっている。
【０００６】
しかし、大きくて、重い加工片支持体を収容するようにしたクランプ装置の場合には、上述の切取り部を設けていることにより、結局、クランプチャックは弱くなってしまう。更に、上述の切取り部の周りの区域にＺ方向の止め部材、又はＺ方向の基準部を設けることができなくなってしまう。これはこのクランプ装置はこの区域でＺ方向に余りにも弾性であるためである。最後に、クランプピンをクランプチャックに装入する時、この弾性的な区域が損傷する危険がある。これは弾性的な区域は軸線方向にも、半径方向にも高い負荷に耐えられないからである。
【０００７】
ドイツ特許第DE4110857 号は工作機械の作動スピンドルに工具ホルダを結合する装置を開示している。この作動スピンドルには工具ホルダの軸部を収容する開口を設けている。この開口は上部円錐部と下部円錐部とを有し、これ等２個の円錐部の間にある支持面を有する環状凹所を設けている。この工具ホルダの軸部には弾性衝合部によって支持される２個の円錐リングを設けている。２個の円錐リングの間に、２個の半径方向に移動し得るロック片から成るロック機構を設置している。これ等ロック片の頂部に楔状表面区域を設け、環状凹所の支持面上に、これ等楔状表面区域をロック状態に静止させる。弾性衝合部を設けることによって、円錐リングは工具ホルダの軸部に対し軸線方向に移動でき、円錐リングが開口の円錐部に静止した後、円錐リングは軸部を開口内に引き入れる。円錐リング自身に溝孔を設ける。
【０００８】
軸部にはＺ方向の止め部材として作用する平坦環状面を下端に構成しているフランジ部を設け、軸部をクランプした時、作動スピンドルの前面に静止させる。この作動スピンドルの開口内には、通常のクランプピン、及び断面クランプピンをクランプすることができる。従って、このドイツ特許の発明の基本的な概念は種々の構成に成るクランプピンを有する加工片支持体を工作機械の作動スピンドルによってクランプし得ると言う事実にあると思われる。しかし、このようなクランプ装置は加工片ホルダを工作機械の作動スピンドルに高い精度で、繰り返し取り付けるには全く適さないことは明らかである。
【０００９】
米国特許第5722806 号は従動面を有する凹所を含む円筒末端を持つおす形継手と、このおす形継手の末端を収容する円筒内部を有するめす形継手と、前記円筒内部の中に移動可能に取り付けられた１対の対向する爪部材とを具え、この爪部材は爪部材が半径方向に互いに離れるように動いた時、おす形継手の従動面に掛合する外部カム面と、爪部材を半径方向に強制的に互いに離すように動かす駆動動力伝動部とを有する結合システムを開示している。駆動動力伝動部は対向する爪部材間の凹所内に自由に浮動する楔ボールと、この楔ボールを軸線方向に動かして、爪部材の内部にある楔面に掛合させたり、離脱させたりする駆動ロッドとを有する。この駆動ロッドは楔ボールを摺動可能に収容する孔を有する末端を具える。楔ボールが駆動ロッドの孔内で、爪部材の内面の間に自由に浮動することによって、爪部材が互いに離間した時、楔ボールが爪部材に均一な楔力を加えて、爪部材を結合位置にもたらすことができる。
【００１０】
米国特許第5918870 号はパレットを有する処理機械に、機械加工すべき加工片を着脱自在に緊締する装置を開示しており、これにより、パレットを介して加工片を処理機械に着脱自在に連結することができるようにし、パレットと、１個、又はそれ以上の個数の迅速クランプシリンダとの間のロックを少なくとも１個のプルインボルトによって行い、迅速クランプシリンダをパレットに緊締すると共に、迅速クランプシリンダ上の対応するレセプタクル内に掛合させ、引張りばねにより上記のクランプによる連結を維持し、ロックを解くためには引張りばねのクランプ力に打ち勝つように液圧ピストンを作動させ、迅速クランプシリンダ内において、中心のプルインボルトと、その側部に配置された引張りばねとの間の間隙をシ−ルしている。
【００１１】
米国特許第5415384 号はベースと、このベースに置かれこのベースに固着されるようにした加工片支持体とを具えた加工片クランプ装置を開示している。このベース、及び加工片支持体は３個の垂直な座標軸に沿って、ベースに対する支持体の位置と、角度位置とを配列する配列手段を具えている。この配列手段は支持体、及びベースにおける協働する基準面の形状の対をなす第１配列素子を具え、この第１配列素子によってＺ軸線方向の支持体の位置を画成している。更に、この配列手段は対をなす協働する直線配列素子の形状の対をなす第２、及び第３の配列素子を具え、これ等配列素子によって、それぞれＸ軸線、Ｙ軸線の支持体の位置を画成している。それぞれこれ等の協働する対の素子は楔状心決め部材と、整合する心決めスリットを有する対応部材とを具えている。
【００１２】
配列手段によって画成された明確な位置にベースに対し支持体をクランプするためのクランプ手段を設けている。このクランプ手段は複数個のクランプ部材を具え、各クランプ部材は支持体に固着されたピン部材と、ベース内に設置されたチャック部材とを有する。この支持体はベースにクランプされた時、ベースに向く平坦面を具える。この平坦面は基準面の一つを形成している。それぞれ対をなす第２、及び第３の配列素子の各１個の部材はこの平坦面に直接連結されている。また各ピン部材もこの平坦面に直接連結されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はクランプチャックと、このクランプチャックに釈放可能に連結された加工片支持体とを具え、クランプチャックはパレット化したシステムに特に適しており、個々のクランプチャックが非常に堅牢で、剛固なクランプ装置を得るにある。
更に、本発明の他の目的はクランプチャックと、このクランプチャックに釈放可能に連結された加工片支持体とを具え、間隙が無い状態で、クランプピンをＸ方向、及び／又はＹ方向に配列するクランプ装置を得るにある。
本発明の更に他の目的はクランプチャックと、このクランプチャックに釈放可能に連結された加工片支持体とを具え、クランプピンをＸ方向、及び／又はＹ方向に配列した後、別個の弾性手段を設ける必要なく、クランプピン、及び加工片支持体のＺ方向の移動が可能なクランプ装置を得るにある。
本明細書中、「配列」と称するのは１個の物体を他の物体に対して、希望する位置に正しく配置することを意味するものとする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
これ等の目的を達成するための本発明クランプ装置の前提としてのクランプ装置は次の構成を有する。即ちクランプチャックと、このクランプチャックに釈放可能に連結できるようにした加工片支持体とを具え、この加工片支持体は底面を有すると共に、その平坦底面から突出するクランプピンを具え、クランプチャックは加工片支持体のクランプピンを収容するため円錐挿入部を有する中心開口を具え、クランプピンはＸ方向、及び／又はＹ方向にクランプピンの位置を配列するため中心開口の円錐挿入部の形状に、形状が対応する少なくとも１個の表面部を具え、更にクランプチャックは中心開口内に加工片支持体のクランプピンをクランプ状態に固着するためのクランプユニットと、Ｚ方向の止め部材として作用する少なくとも１個の表面部とを具えるクランプ装置である。
【００１５】
本発明クランプ装置は上記のクランプ装置において、加工片支持体のクランプピンがクランプチャックの中心開口内に挿入され、クランプピンの少なくとも１個の表面部が中心開口の円錐挿入部に掛合し、これによりクランプピンがＸ方向、及び／Ｙ方向にクランプチャックに対して配列された後、クランプユニットを作動させる前、加工片支持体の平坦底面とＺ方向の止め部材として作用するクランプチャックの表面部との間に間隙が存在するように、クランプピンの寸法を定め、これにより、クランプピン、及び／又はクランプチャックの中心開口の周りの領域がクランプユニットを作動させる際、弾性的に変形し、クランプピンを中心開口内に更に引き入れ、同時に、加工片支持体をＺ方向の止め部材として作用するクランプチャックの表面部に向け引っ張り、加工片支持体の平坦底部がＺ方向の止め部材として作用するクランプチャックの表面部上に静止することを特徴とする。
【００１６】
従って、本発明の基本的な概念は加工片支持体がクランプチャック上に静止することなく、クランプピンをクランプチャックの開口内に挿入した時、Ｘ方向、及び／又はＹ方向の隙間無く、クランプピンをクランプチャックの開口に配列し得るように、クランプチャックを構成することにある。言い換えれば、クランプピンのこのような配列中、加工片支持体の底面と、クランプチャックの頂面との間に僅かな間隙が残るようにする。クランプユニットによって、クランプチャックの開口内にクランプピンを更に引き入れた時、この間隙は除去される。この間隙を除去する目的のため、クランプピンの材料の弾性、及び／又は中心開口の周りのクランプチャックの領域の材料の弾性を使用する。このようにして、加工片支持体をＺ方向にクランプチャックに向け動かし、クランプチャックの頂部の対応する表面区域によって構成されているＺ方向の止め部材上に、加工片支持体の平坦底面が静止するに到る。このようにして、Ｚ方向に弾性変形する手段を別個に設けることを完全に、避けることができる。
添付図面を参照して、本発明の実施例を次に説明する。
【００１７】
【実施例】
図１は本発明クランプ装置を線図的に斜視図にて示す。このクランプ装置はクランプチャック１と、加工片支持体４０とを具える。加工片支持体４０にクランプピン３０を設け、このクランプピン３０によって、加工片支持体４０をクランプチャック１に固着することができる。このようなクランプ装置は特に、工作機械（図示せず）の加工区域に、加工片を位置的に正確に限定してクランプするために特に、好適に使用されている。これにより、この実施例の場合のように、加工片支持体４０を同時に加工片自身にすることもできる。
【００１８】
図面には示さない既知の工作機械に固着すべきこのクランプチャック１は加工片支持体４０のクランプピン３０を収容し、固着するようにした中心開口２を有する。この開口２の上部区域は円錐挿入部３として構成されている。クランプチャック１の頂面には中心開口２に対し同心の関係に位置する２個の環状面部５、６を設ける。これ等環状面部５、６は加工片支持体４０のためのＺ方向の基準として作用する。即ち、加工片支持体４０の下面がこれ等環状面部５、６上に一旦静止した時、これ等環状面部５、６は加工片支持体４０の高さ方向の位置を定める。図１から明らかなように、内側の環状面部５は比較的僅かな距離で、即ち接近して、開口２を包囲している。加工片支持体４０は環状面部５、６上に静止する基準面を構成する平坦下面４１を具える。従って、この基準面はクランプチャック１に対する加工片支持体４０の高さ方向の位置、即ちＺ方向の位置を画成している。クランプチャック１にはこのクランプチャック１の内部に液圧媒体、又は空気圧媒体を供給するためのコネクタ４を設け、これにより、以下に一層詳細に説明するように、加工片支持体４０のクランプピン３０をロックし、又は釈放し得るようにする。
【００１９】
図２はクランプチャック１と、加工片支持体４０との縦断面図を示す。クランプチャック１はコップ状下部８と、ねじ７によってコップ状下部８に連結された上部９と、この上部９に押圧ばね（図示せず）によって支持されるピストン１０とを具える。上部９にはこの上部９から下方に突出する中空円筒スリーブ１２を設ける。スリーブ１２の内壁は中心連続円筒孔によって構成された開口２を画成している。スリーブ１２と上部９とは一個の部片から成る一体の構造であり、クランプチャック１の下部８内に機械加工された円形凹所１３内に、スリーブ１２は下方に突出している。
【００２０】
加工片支持体４０に取り付けられたクランプピン３０の上端には円筒基準面部３８、及び環状基準面部３７を設ける。クランプピン３０の環状基準面３７は加工片支持体の平坦下面４１に静止し、従って、加工片支持体の下面４１はＺ方向の基準として作用し、クランプピン３０に対する良好な限定された位置を占める。
【００２１】
クランプピン３０をクランプするためのクランプ機構、即ちクランプユニット２０は既に述べたピストン１０、及びコイルばね（図示せず）の他に、複数個のクランプボール１５から成る。スリーブ１２の壁に設けた半径方向に延びる孔１4内にこれ等クランプボール15を収容する。ばね（図示せず）の押圧力に抗して、ここに示す上端位置にピストン１０を動かし得るようにするため、クランプチャック１の下部８とピストン１０との間に圧力室１７を設ける。この圧力室１７を液圧、又は空気圧によって加圧することができる。簡明のため、圧力室１７をシールするために必要なガスケットは図面から省略してある。
【００２２】
ねじ３１によって加工片支持体４０に取り付けられたクランプピン３０はこのクランプピン３０の前端にある截頭円錐形部３２を有する。この截頭円錐形部３２の後側（図２で見て截頭円錐形部の上部）は円周肩部３３を形成しており、クランプピン３０を引き入れ、固着するためのクランプボール１５がこの円周肩部３３上に静止することができる。クランプピン３０の前端縁３６に丸みをつけるのが好適である。クランプピン３０の後端の領域には更に截頭円錐形部３５を設ける。前部の截頭円錐形部３２、及び後部の截頭円錐形部３５のテーパの大きさは中心開口２の円錐挿入部３のテーパの大きさに調整される。しかし、前部の截頭円錐形部３２の最小外径がクランプチャック１の中心開口２の円錐挿入部３の最大径より約５〜１０ｍｍ小さくなるように、前部の截頭円錐形部３２を構成する。いずれの場合でも、クランプピン３０の前部の截頭円錐形部３２の最大径はクランプピン３０の後部の截頭円錐形部３５の最小径より一層大きい。その結果、クランプピン３０の前部の截頭円錐形部３２は中心開口２内でクランプピン３０の概略の心決めを行うと共に、後部の截頭円錐形部３５はＸ方向、及びＹ方向の両方向にクランプピン３０の正確な位置の調整を行うように微細な心決めを行う。
【００２３】
クランプボール１５がその作動位置に向け、半径方向、内方に動き得るようにするため、ピストン１０に傾斜圧力面１８を設ける。ピストン１０がそのロック位置にある時、クランプボール１０はその作動位置において、自己のロック作用で保持されるように、この傾斜圧力面１８を構成する。上述の傾斜圧力面１８の下方に、ピストン１０に環状溝１９を設け、図２、及び図３に示す釈放位置にピストン１０がある時、ロックボール１５がこの環状溝１９内に後退し得るようにする。ここに図面に示すように、ピストン１０が一旦、その釈放位置にあるとき、クランプピン２０はクランプチャック１の中心開口２内に容易に挿入でき、また中心開口２から容易に除去し得ることは明らかである。
【００２４】
クランプチャック１の上部９は傾斜下面２１を有し、ピストンはこれに対応する傾斜上面２２を有する。クランプチャック１の下部８まで延びるスリーブ１２と共に、非常に剛固な組立体を得ることができ、この剛固な組立体によって、クランプチャック１の上部９の顕著な変形を生ずることなく、非常に大きな引張り力を実現することができる。更に、スリーブ１２、及びクランプチャック１の上部９とを１個の片で一体に構成することによって、加工片支持体４０が軸線方向に移動する恐れがなく、クランプチャック１にクランプされた加工片支持体４０に非常に大きな引張り力が作用する。これは別個のクランプボールケージ、即ちクランプボール保持器を使用するクランプシステムとは異なり、Ｚ方向に弾性的でないためである。更に、スリーブ１２が上部９に連続している１個の片から成る、即ち上部９と一体の構成のため、圧力室１７のシールが簡単になる利点がある。
【００２５】
クランプピン３０をクランプチャック１の中心開口２内に挿入する前に、クランプピン３０を開口２に対し、ほぼ一線にする必要がある。その後、加工片支持体をクランプチャック１に対し下降させる。挿入すると、まずクランプピン３０の前部の截頭円錐形部３２が中心開口２の円錐挿入部３の壁部３ａに掛合するので、クランプピン３０はほぼ心決めされる。前部の截頭円錐形部３２のテーパの大きさが中心開口２の挿入部３のテーパの大きさに等しく、しかも、クランプピン３０を中心開口２に挿入している間、加工片支持体４０は水平位置に保持されているから、クランプピン３０の前部の截頭円錐形部３２と中心開口２の挿入部３の壁部３ａとの間が線接触する。線接触の場合は点接触の場合に比較し、クランプピン３０、及び中心開口２がそれぞれ損傷する危険が著しく少ない。
【００２６】
クランプピン３０をクランプチャック１の中心孔２内に挿入し続けると、クランプピン１の後部の截頭円錐形部３５の作用を受けて、Ｘ方向、及びＹ方向のクランプピン３０の微細な心決めが達成される。このようにして、クランプピン３０の後部３０は中心開口２の円錐挿入部３の壁部３ａに、完面像のように、即ち完全に対称に面を接して静止する。微細な心決めが行われた後であって、まだ、加工片支持体４０をクランプチャック１にクランプしていない前に、即ち、図３に示すように、加工片支持体４０がその固有の重量のみで、即ち締めつけられることなく、クランプチャック１上に静止した時、Ｚ方向の基準として作用する環状表面部５、６と、加工片支持体４０の平坦底面４１との間に、0.01〜0.02 mmの間隙Ｓが存在するように、クランプピン３０の寸法を選択する。明瞭にするため、図３に示す間隙Ｓは非常に誇張して示した。
【００２７】
クランプピン３０に関しては、このことはクランプピン３０を緩く挿入した時、即ちいかなる引張り力も作用させることなく、クランプピン３０をクランプチャック１の中心開口２内に挿入した時、クランプピン３０のＺ方向の基準として作用するクランプピン３０の基準面部３７が0.01〜0.02 mm の上述の量だけ環状面部５、６から上方に上がっていることを意味する。このクランプ装置の構成、寸法、大きさに応じて、上述の間隙Ｓは例えば0.005 mmと0.1 mmの間のような広い範囲で変化する。
【００２８】
加工片支持体４０の下面は必ずしも平坦でなくともよく、異なる表面、及び／又は平面であってもよい。重要なことは、このクランプ装置がなお釈放状態にある間は、クランプピン３０がＸ方向、及びＹ方向に関して正しく配列され、中心開口２の挿入部３に対して、間隙が存在しないように、クランプチャック１のＺ方向部材として作用する同軸の環状面部５、６と、これ等同軸の環状面部上に静止しようとする加工片支持体４０の表面区域との間に上述の範囲の間隙が存在することである。更に、Ｚ方向の基準を構成しているクランプピン３０の基準面部３７は必ずしも加工片支持体４０の底面４１に合致する必要はなく、クランプピン３０、及び／又は加工片支持体、及びその底面のそれぞれの構成に応じて、首尾よくいけば、基準面部３７は凹形、又は凸形の形状であってもよい。
【００２９】
図４はクランプチャック１と、それにクランプされた加工片支持体４０との縦断面図を示す。緩く挿入された加工片支持体４０をクランプチャック１にクランプするため、圧力室１７内の圧力を減少させ、その結果、後に一層詳細に説明するように、コイルばね２３、２５の作用を受けて、図４に示す位置に、ピストン１０は押圧される。これにより、この分野で知られているように、クランプボール１５を半径方向、内方に動き、これ等クランプボールはクランプピン３０の肩部３３上に静止し、クランプピン３０を下方に引っ張る。２０ｋＮ（キロニュートン）までの大きな引張り力の作用を受けて、クランプピン３０は若干、長さを増大し、同時に、その直径を減少させ、中心開口２の円錐挿入部３は若干、広くなる。その結果、クランプピン３０は若干、一層深く、中心開口２内に引っ張られ、加工片支持体４０はＺ方向に下方に動き、その平坦底面４１はＺ方向の停止面として作用するクランプチャック１の表面部５、６上に静止するに到る。
【００３０】
従って、加工片支持体４０はＸ方向、及びＹ方向だけでなく、Ｚ方向に対しても位置決めされる。言い換えれば、クランプチャック１に対する加工片支持体４０のＸ方向、及びＹ方向の整合、即ち正しい配列はこれ等２つの素子にいかなるクランプ力も作用させることなく、達成されると共に、中心開口２の挿入部３の領域内でのクランプチャック１の材料の弾性、及びクランプピン３０の材料の弾性を使用するだけで、加工片支持体４０のＺ方向の移動を達成する。
【００３１】
このクランプ装置の作動のために必須な素子は寸法、及び形状に関する限り、相互に次のように調整する。即ち、クランプピン３０、及びそれと共に加工片支持体４０のＸ方向、及びＹ方向の微細な位置決めを行った後に、加工片支持体４０の平坦底面４１と、クランプチャック１の面部５、６との間の間隙Ｓが減少して遂に零になる減少を、基本的にクランプピン３０の材料の弾性、及び中心開口２の領域内のクランプチャック１の材料の弾性のみによって、達成するようにする。従って、従来のクランプ装置と異なり、Ｚ方向に弾性を有する別個の部材、又は素子を設ける必要がない。
【００３２】
クランプチャック１と共に、それにクランプされた加工片支持体４０の縦断面を示している図４から特に、コイルばね２３、２５が明らかであるが、これ等のばねはピストン１０を押圧するためであり、またクランプピン３０に作用する引張り力の原因とするため、即ち引張り力を発生させるために設けられている。クランプチャック１の構成を明らかにするため、図面の左側にクランプチャック１のコイルばねに通る断面を示すと共に、右側にクランプチャック１の隣接するコイルばねの間を通る断面、即ちコイルばねを避けた断面を示す。
【００３３】
必要な引張り力に応じて、コイルばねの数、及びそのばね力を選択することができる。非常に大きな引張り力を実現するためには、図４の左側に明らかなように、２個のばねを設けることができ、２個のコイルばね２３、２４を同軸に、一方のコイルばねを他方のコイルばねの中に同軸に配置する。クランプチャック１の上部９に作用するトルク力を補正するため、直径的に対向して配置するコイルばね２３、２５の巻回の状態を異なるものにする。円形路に沿って均一に分散した複数個のコイルばねをクランプチャック１に設けるのが好適である。例えば大きな引張り力が得られるよう、実際には全部で１６個のコイルばね、即ち８個の外側のコイルばね２３と、８個の内側のコイルばね２４とを設けるべきである。
【００３４】
更に、図４の右側には、クランプチャック１の上部９とスリーブ１２とを一体にすることにより、また、実質的に隙間無く、スリーブ１２内にクランプボール１５を収容することにより、このクランプユニットは大きな引張り力を加えることができることを示している。
【００３５】
クランプチャック１から加工片支持体４０を除去するため、コイルばねの力に抗して、ピストン１０を空気圧、又は液圧で上方に動かす。これにより、クランプボール１５を釈放して、その結果、クランプボール１５は溝１９内に戻るように動くことができ、これにより、クランプピン３０を自由にし、クランプチャック１の中心開口２の外に、上方にクランプピン３０を引っ張ることができる。このクランプユニットが釈放されると、クランプチャック１の中心開口２の上部、及びクランプピン３０の両方はその弾性的な挙動により原寸法に復帰する。
【００３６】
図５〜図７は３個の異なる実施例のクランプピン３０、３０ａ、３０ｃをそれぞれ示し、これ等は数個のクランプピンを有する大きなパレットに組み合わせて使用するのに適している。図５に示すクランプピン３０は既に前に説明した実施例に相当しており、Ｘ方向、及びＹ方向に心決めするため、クランプピン３０の後端に設置された截頭円錐形部の形状の表面部分、即ち截頭円錐形部３５を有する。図６（ａ）に示すクランプピン３０ａはその後端に、即ち図面で見て上部に、截頭円錐形部の代わりに、截頭円錐のセグメント、即ち一部分の形状の２個の直径的に対向する表面部３５ａを有する。図６（ａ）ではクランプピン３０ａの表面部３５ａのみが見えており、後側の表面部は見えていない。しかし、クランプピン３０ａを側面図に示す図６（ｂ）では両方の表面部３５ａが見えている。これ等表面部３５ａによって、中心開口２（図１参照）の円錐挿入部３によって、クランプピン３０ａは好適にはＸ方向、又はＹ方向のみのように、一方向のみに、心決めを行うことができる。クランプピン３０ａを加工片支持体４０に取り付けた時、クランプピン３０ａ、及びその表面部３５ａを適正に配列させるため、スパナ、又はその類似の工具が掛合するようにした２個の直径的に対向する平坦部３９をクランプピン３０ａに設ける。
【００３７】
図７に示すクランプピン３０ｃにはその後端に、即ち図面で見て上部に、截頭円錐形の表面部３５ｃを設ける。しかし、表面部３５ｃの外径は図５のクランプピン３０の表面部、即ち截頭円錐形部３５の外径より0.1〜0.2 mm 小さい。従って、このクランプピン３０ｃは心決め機能、及び位置決め機能が無い単なるクランプ素子として作用する。このクランプ装置がそのクランプ状態にある際、即ち、加工片支持体の平坦底面がクランプチャックのＺ方向基準面上に静止している時、図７のクランプピン３０ｃの截頭円錐形部３５ｃと、クランプチャック１（図１参照）の中心開口２の円錐挿入部３との間に0.1〜0.2 mm の範囲内の間隙が存在している。
【００３８】
截頭円錐形部３５を設ける代わりに、Ｘ方向、及びＹ方向に配列するため、クランプピン３０の後方周縁に沿って、均一に分布させた、截頭円錐形のセグメント、即ち一部分の形状の４個の表面部３５ａを図５のクランプピン３０に設けることができる。
【００３９】
図８（ａ）は４個のクランプチャック１、１ａ、１ｂ、１ｃを設けた機械加工テーブル４２と、４個のクランプピン３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃを設けたパレットと称する加工片支持体４３とを斜視図で示している。４個のクランプピン３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃの中で、最前部のクランプピン３０はＸ方向、及びＹ方向にピン３０を心決めするための截頭円錐形部３５を設けた図５に示すクランプピンに相当している。パレット４３を機械加工テーブル４２に一旦クランプすれば、クランプピン３０は原点を設定する。２個の側方のクランプピン３０ａ、３０ｂは図６（ａ）に示す実施例に従って構成され、それぞれ截頭円錐形のセグメントの形状の２個の直径的に対向する表面部３５ａ、３５ｂを有し、この図８（ａ）の図面でも前部の表面部３５ａ、３５ｂのみがそれぞれ見えている。最後に、最も後部のクランプピン３０ｃは図７の実施例のものに相当しており、パレット４３を機械加工テーブル４２にクランプするための心決め機能、又は位置決め機能を有せず、クランプ部材としてのみ作用する。
【００４０】
図８（ｂ）は図８（ａ）で見て右側のクランプピン３０ａの拡大図であり、図８（ｃ）は左側のクランプピン３０ｂの拡大図である。これ等２個のクランプピンはクランプピン３０によって画成された原点の周りのパレット４３の角度位置を決定するように作用する。これにより、右側のクランプピン３０ａの表面部３５ａはＹ方向に関して、パレット４３を配列させると共に、左側のクランプピン３０ｂの表面部３５ｂはＸ方向に関して、パレット４３を配列させる。前に述べたように、最も後側のクランプピン３０ｃはパレット４３をＺ方向にクランプするためにのみ作用する。
【００４１】
この実施例では、原点の周りに、パレット４３の角度位置を決定するため、２個のクランプピン３０ａ、３０ｂを設けたが、この目的のため、唯１個のクランプピンを設けても十分である。しかし、図８に示し、ここに説明したクランプピンの構成、及び配置はクランプを行う際、パレットの位置決めが幾何学的に過大なまでに、即ち幾何学的に不必要なまでに行わないで済む利点がある。これはパレットの熱的寸法変化が対応するクランプピンによって補正されるからである。この主題に関し実施した試験の結果、図６の実施例により構成されたクランプピン３０ａの表面部３５ａはパレット４３の熱的に発生する膨張、即ち寸法変化を0.1 〜0.2 mmまで等しくし得ることが示された。
【００４２】
加工片支持体のＺ軸線の周りの角度位置を決定する手段を具えていないここに説明したクランプチャック１の他に、他のクランプチャックを設けることができ、このクランプチャックはＸ方向、及びＹ方向の位置だけでなく、Ｚ軸線の周りの角度位置をも決定するための手段を具えており、その結果、首尾よくいけば、唯１個のクランプピンを有する加工片支持体を希望する直線方向位置、及び角度位置の両方の位置にクランプチャックにクランプすることができる。このような場合、加工片支持体に適切な位置決め手段を設け、これにより、このクランプピンは加工片支持体の微細な位置決めでなく、概略の位置決めとして役立つものと理解される。その場合、このクランプピンは図７に図示し、それに関連して説明した構成から成るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明クランプ装置のクランプチャック、及び加工片支持体の斜視図である。
【図２】  図１のクランプチャック、及び加工片支持体の縦断面図である。
【図３】  図２のクランプチャック、及びこれに緩く嵌合した加工片支持体の縦断面図である。
【図４】  コイルばねを介挿した本発明クランプ装置の縦断面図である。
【図５】  本発明クランプ装置に使用するクランプピンの一実施例を示す斜視図である。
【図６】  本発明クランプ装置に使用するクランプピンの他の実施例を示し、（ａ）はクランプピンの斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図７】  本発明クランプ装置に使用するクランプピンの更に他の実施例を示す斜視図である。
【図８】  本発明クランプ装置を機械加工テーブル、及びパレットに適用した場合を示し、（ａ）はこの機械加工テーブル、及びパレットの斜視図、（ｂ）はパレットの一部の拡大斜視図、（ｃ）はパレットの他の一部の拡大斜視図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  クランプチャック
２  中心開口
３  円錐挿入部
５、６  環状面部、表面部
７  ねじ
８  コップ状下部
９  上部
１０  ピストン
１２  中空円筒スリーブ
１３  円形凹所
１４  孔
１５  クランプボール
１８  傾斜圧力面
１９  環状溝
２０  クランプ機構、クランプユニット
２１  傾斜下面
２２  傾斜上面
２３、２４、２５  コイルばね
３０、３０ａ、３０ｃ  クランプピン
３２、３５  截頭円錐形部
３３  円周肩部
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ  表面部
３７  環状基準面部
３８  円筒基準面部
３９  平坦部
４０  加工片支持体
４１  平坦下面
４２  機械加工テーブル
４３  パレット、加工片支持体
【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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