特開 2024-100750 緊締または把持装置およびワークピースを把持または緊締する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024100750

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】緊締または把持装置およびワークピースを把持または緊締する方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20240719BHJP

   B25B 1/18 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/06 303D

B25B1/18 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024003945

(22)【出願日】2024-01-15

(31)【優先権主張番号】23151706

(32)【優先日】2023-01-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】596007164

【氏名又は名称】エスエムヴェー アウトブローク シュパンジステーメ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＳＭＷ－Ａｕｔｏｂｌｏｋ Ｓｐａｎｎｓｙｓｔｅｍｅ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｗｉｅｓｅｎｔａｌｓｔｒａｓｓｅ ２８， Ｄ－８８０７４ Ｍｅｃｋｅｎｂｅｕｒｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】エックハート マウラー

(72)【発明者】

【氏名】ユルゲン マーカート

【テーマコード（参考）】

3C016

3C020

【Ｆターム（参考）】

3C016CA07

3C016CB06

3C016CC01

3C020GG03

3C020GG06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】セーフトルクオフ信号が発せられた後でも、緊締または把持手段の間でワークピースを後緊締するための力を加えることができる電気的に作動する緊締または把持装置を提供する
【解決手段】モータの駆動軸を、ねじスピンドルによって延長することができ、この場合、蓄力器に予荷重がかけられることにより達成される。並目ねじスピンドルを使用する場合には特に、緊締または把持装置の効果的な後緊締を可能とする
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気的な締付け装置を介して作動させられる少なくとも１つの緊締または把持手段を備えた緊締または把持装置であって、前記締付け装置は、
駆動軸を備えた電気モータと、
前記駆動軸を前記少なくとも１つの緊締または把持手段に接続するための力伝達手段と、
前記少なくとも１つの緊締または把持手段に予荷重を加えるための蓄力器と
を有し、
前記駆動軸は、前記電気モータと前記力伝達手段との間に軸受スリーブを有し、前記軸受スリーブに対して、前記電気モータは、ねじスリーブ内にガイドされたねじスピンドルによって、前記蓄力器の戻し力に抗して軸線方向で摺動可能に支持されており、前記蓄力器の前記戻し力は、前記緊締または把持手段の前進運動のために必要な前進力よりも大きい、緊締または把持装置において、
前記ねじスピンドルは、並目ねじスリーブ内にガイドされている並目ねじスピンドルとして形成されていることを特徴とする、緊締または把持装置。

【請求項2】

前記並目ねじスピンドルは、１０ｍｍ～８０ｍｍの、好ましくは３０ｍｍ～４０ｍｍの、極めて好ましくは３５ｍｍのピッチのねじ山を有している、請求項１記載の緊締または把持装置。

【請求項3】

前記ねじスピンドルは、前記電気モータに作用接続されていて、前記ねじスリーブは前記軸受スリーブ内に相対回動不能に収容されている、請求項１または２記載の緊締または把持装置。

【請求項4】

前記電気モータは、その終端位置で制動される、請求項１から３までのいずれか１項記載の緊締または把持装置。

【請求項5】

前記力伝達手段は伝動装置を含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の緊締または把持装置。

【請求項6】

蓄力器として、少なくとも１つの好ましくは複数の圧縮ばね、好ましくはコイルばねまたはガス圧ばねから成る少なくとも１つのばねセットが設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の緊締または把持装置。

【請求項7】

前記電気モータは、モータプレートに相対回動不能に結合されたモータケーシングを有し、前記蓄力器は一方では前記モータプレートに支持されていて、他方ではモータ固定軸受に支持されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の緊締または把持装置。

【請求項8】

前記少なくとも１つの緊締または把持手段は、セルフロック式の台形ねじスピンドルまたはボール循環式スピンドルによって駆動されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の緊締または把持装置。

【請求項9】

前記少なくとも１つの第１の緊締または把持手段は、固定軸受に対して緊締可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載の緊締または把持装置。

【請求項10】

前記少なくとも１つの第１の緊締または把持手段は、調節可能な第２の緊締または把持手段に対して緊締可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載の緊締または把持装置。

【請求項11】

それぞれ対を成して互いに対向するように配置され、それぞれ対を成して締付け装置によって操作される、調節可能な複数対の緊締または把持手段を備えたチャック本体を備える緊締または把持装置。

【請求項12】

電気的な締付け装置によってワークピースを把持または緊締する方法であって、前記締付け装置は、駆動軸を備えた電気モータ、前記駆動軸を少なくとも１つの緊締または把持手段に接続するための力伝達手段、ならびに前記少なくとも１つの緊締または把持手段に予荷重を加えるための蓄力器を介して、少なくとも１つの緊締手段を操作し、
前記駆動軸は、前記電気モータと前記力伝達手段との間に軸受スリーブを有し、前記電気モータは、前記ワークピースの当接に達した後、回転し続け、前記軸受スリーブの内側に設けられてねじスリーブ内にガイドされたねじスピンドルによって、前記モータは、前記緊締または把持手段の前進運動のために必要な前進力よりも大きい、前記蓄力器の戻し力に抗して軸線方向で摺動させられる、方法において、
前記ねじスピンドルは、並目ねじスピンドルであって、僅かな送り運動により、大きなばね変位が発生させられることを特徴とする、方法。

【請求項13】

前記電気モータは、終端位置に到達した後に、無電流状態に切り替えられる、請求項１２記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気的な締付け装置を介して作動させられる少なくとも１つの緊締または把持手段を備えた緊締または把持装置であって、締付け装置は、駆動軸を備えた電気モータ、駆動軸を少なくとも１つの緊締または把持手段に接続するための力伝達手段、ならびに少なくとも１つの緊締または把持手段に予荷重を加えるための蓄力器を有しており、駆動軸は、電気モータと力伝達手段との間に軸受スリーブを有しており、軸受スリーブに対して、電気モータは、ねじスリーブ内にガイドされたねじスピンドルによって、蓄力器の戻し力に抗して軸線方向で摺動可能に支持されており、蓄力器の戻し力は、緊締または把持手段の前進運動のために必要な前進力よりも大きい、緊締または把持装置に関し、ならびに、電気的な締付け装置を介してワークピースを把持または緊締する相応の方法に関する。

【0002】

このような緊締または把持装置は、欧州特許出願公開第２５４８６８１号明細書により既に公知である。さらに、米国特許出願公開第２０１６／１５８８４８号明細書、米国特許出願公開第２０１２／１１９４５１号明細書、および欧州特許出願公開第３１７５９４２号明細書も参照されたい。

【0003】

電気モータを備えた緊締チャックは、欧州特許出願公開第３０５９０３６号明細書から既に公知である。この明細書には、このような緊締チャックが、工具を、多面的に保持し、例えば加工ロボットによる加工中に支持する複数のクランプジョーを有することができることが記載されている。この場合、クランプジョーのそれぞれに、加工時の振動によりクランプジョーが緩んだ場合に、クランプジョーに力を加え付加的な緊締力を提供する蓄力装置を割り当てることができることも想定されている。

【0004】

しかしながら、このような蓄力装置は、この場合、緊締または把持装置の緊締後に生じるおそれのあるそのような緩みに対してのみ反応することができる。しかしながら後からの後緊締は、それ以上は不可能である。

【0005】

液圧式の緊締装置では、後緊締のために必要な力を、液圧アキュムレータが提供することができるのに対し、電気モータを使用する場合は、緊締後に電気モータを作動停止させる必要がある。いわゆるセーフトルクオフ信号が発せられて初めて、ワークピースのさらなる加工を開始することができる。したがって、液圧式の緊締装置においてはなお加えられる液圧力とは対照的に、モータ力は、後緊締のためにそれ以上は使用されず、ワークピースの純粋に機械的な弾性も、後緊締のためには十分ではない。

【0006】

したがって、本発明の根底にある課題は、セーフトルクオフ信号が発せられた後でも、緊締または把持手段の間でワークピースを後緊締するための力を加えることができる電気的に作動する緊締または把持装置を提供することである。

【0007】

この課題は、独立請求項である装置請求項１の特徴部による緊締または把持装置、ならびに並列独立請求項である方法請求項１２の特徴部によるワークピースを把持または緊締する方法により解決される。このような装置またはこのような方法の有利な構成は、それぞれ後続の従属請求項から読み取ることができる。

【0008】

電気的な締付け装置を介して作動させられる少なくとも１つの緊締または把持手段を備えた緊締または把持装置であって、締付け装置は、駆動軸を備えた電気モータ、駆動軸を少なくとも１つの緊締または把持手段に接続するための力伝達手段、ならびに少なくとも１つの緊締または把持手段に予荷重を加えるための蓄力器を有している、緊締または把持装置が設けられている。この緊締または把持装置は、本発明によれば、駆動軸は、電気モータと力伝達手段との間に軸受スリーブを有しており、軸受スリーブに対して、電気モータは、ねじスリーブ内にガイドされたねじスピンドルによって、蓄力器の戻し力に抗して軸線方向で摺動可能に支持されており、蓄力器の戻し力は、緊締または把持手段の前進運動のために必要な前進力よりも大きいことを特徴とする。

【0009】

作動時に、このような配置に基づき、電気モータは駆動軸を駆動し、この駆動軸は、力伝達手段を介して、駆動力を、緊締または把持手段に伝達する。このようにして、緊締バイスの場合は、緊締手段を操作することができ、一方で、他の用途、例えば、グリッパアーム、ロボット等では、少なくとも１つの第１の緊締または把持手段が、第２の緊締または把持手段に対して、もしくは唯１つの緊締または把持手段が固定軸受に対して緊締される、原則的に任意のより多くの構造を作動させることができる。このような緊締手段を、緊締チャックに配置することもでき、この場合、対向する緊締手段が対を成して配置されている場合、より多数の、したがって２つの、４つの、または６つの緊締手段も使用することができる。緊締手段が片側だけで作動させられる限り、すなわち、対向側の緊締手段は使用されず、むしろ奇数の緊締手段を備えた緊締チャックが実現される場合、締付け装置は、１つだけの緊締手段を作動させるのに対し、対向側の緊締手段が設けられている場合には、締付け装置は、緊締バイスの場合と同様に、２つの緊締手段を操作することができる。

【0010】

この場合、まずは、ねじスピンドルとねじスリーブとの間の摩擦結合のために蓄力器が機能しているので、駆動軸に配置された軸受スリーブは、緊締または把持手段の送り運動中に電気モータと共に回転する。緊締または把持手段がワークピースに当接して初めて、必要なさらなる送り力が、ねじスピンドルとねじスリーブとの間の付着摩擦力を上回り、ねじスピンドルはねじスリーブの外にねじ出される。この場合、当接に達した後に、このためにさらに回転しなければならないモータの消費される力は、蓄力器へと導入され蓄力器を緊張させる。

【0011】

次いで、ワークピースが加工され、緊締または把持装置において緩みが生じると、これは、ねじスピンドルの戻り回転を生じさせるおそれがあるので、蓄力器の戻し力が、スピンドルが戻り回転し得ないように働き、これにより緊締または把持装置は、最終的に後緊締される。

【0012】

本発明によればさらに、ねじスピンドルは、並目ねじスリーブ内にガイドされている並目ねじスピンドルとして形成されていることが想定されている。このような並目ねじスピンドルは、通常のねじスピンドルとは異なり、特に大きなピッチを有している。ピッチとは、この場合、スピンドルが軸線を中心として一度回転する間に、スピンドルが長手方向で進む距離を、つまり２つのねじ山先端の間の間隔を意味する。具体的な構成では、並目ねじスピンドルのねじ山は、１０ｍｍ～８０ｍｍの、好ましくは３０ｍｍ～４０ｍｍの、極めて好ましくは３５ｍｍのピッチを有していてもよい。このように大きなねじ山ピッチにより、スピンドルの僅かな回転でさえ、蓄力器への大きな負荷となり、これにより蓄力器は、大きな力を力伝達手段に加えることができる。

【0013】

この場合さらに、ねじスピンドルは、電気モータに作用接続されていて、ねじスリーブは軸受スリーブ内に相対回動不能に収容されていることが想定されていてもよい。これは原則的には逆であってもよいが、これは好適な構成をなしている。この場合、ねじスピンドルは、駆動軸を延長し、軸受スリーブは、ねじスピンドルに対して長手方向で摺動することができる。この場合、ねじスリーブは、摩擦結合によって、軸受スリーブ内でクランプ嵌めにより保持されていてもよいが、有利には、ねじスリーブは付加的に、例えばヘッドレスボルトによって、軸受スリーブに相対回動不能に固定されており、これにより、より大きな力を加えることができるようになる。

【0014】

特に有利には、電気モータはさらに、その終端位置で制動されていてもよい。これにより、蓄力器のばね力による電気モータの戻り回転が阻止される。さらに、力伝達手段は、有利には、モータの有利な回転数に構造を適合させることができる伝動装置を含むことができる。

【0015】

具体的な構成では、蓄力器として、少なくとも１つの好ましくは複数の圧縮ばね、好ましくはコイルばねまたはガス圧ばねから成る少なくとも１つのばねセットが設けられていてもよい。ばねセットは好ましくは、電気モータの周囲に配置することができ、圧力負荷時に側方へのずれを阻止するために、ばねピンに被せ嵌めることができる。この場合、電気モータは、モータプレートに相対回動不能に結合されたモータケーシングを有していてもよく、蓄力器は一方ではモータプレートに支持されていて、他方ではモータ固定軸受に支持されている。これにより、蓄力器のばねのために、保持器が形成され、その結果、モータケーシングが軸受スリーブから離反する方に移動させられる場合に、モータプレートはモータ固定軸受に向かって移動させられ、ばねが逸脱する可能性はなくなる。ばねピンはこの場合、モータプレートに取り付けることができるが、この場合、ばねピンは、片側だけでモータ固定軸受に当接するので、ばねピンは、モータ固定軸受を貫通して、入力された力をかわすことができる。

【0016】

さらに、少なくとも１つの緊締または把持手段は、セルフロック式の台形ねじスピンドルまたはボール循環式スピンドルによって駆動されてもよい。セルフロック式のスピンドルは、動くためには、より高い付着摩擦力を克服しなければならない。このようなスピンドルにより駆動される緊締または把持手段の緩みは、これによりさらに困難になる。

【0017】

さらに、電気的な締付け装置によってワークピースを把持または緊締する方法であって、締付け装置は、駆動軸を備えた電気モータ、駆動軸を少なくとも１つの緊締または把持手段に接続するための力伝達手段、ならびに少なくとも１つの緊締または把持手段に予荷重を加えるための蓄力器を介して、少なくとも１つの緊締手段を操作する、方法が設けられている。この方法は、本発明によれば、駆動軸が、電気モータと力伝達手段との間に軸受スリーブを有しており、電気モータは、ワークピースの当接に達した後、回転し続け、軸受スリーブの内側に設けられてねじスリーブ内にガイドされたねじスピンドルによって、モータは、緊締または把持手段の前進運動のために必要な前進力よりも大きい、蓄力器の戻し力に抗して軸線方向で摺動させられることを特徴とする。

【0018】

上述した本発明を、以下に、１つの実施例につき詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】電気モータによって、本発明による締付け装置を介して作動させられる、第１および第２の緊締手段を備えた緊締バイスを示す斜視図である。

【図2】図１による緊締バイスを示す側方の断面図である。

【図3】図２による緊締バイスの締付け装置を、非締付け状態で示す斜視図である。

【図4】図３による締付け装置を、非締付け状態で示す側方の断面図である。

【図5】図３による締付け装置を、締付け状態で示す側方の断面図である。

【図6】図３による締付け装置を、締付け状態で示す斜視図である。

【0020】

図１には、ケーシング２０内に収容されている第１の緊締手段２および第２の緊締手段３を備えた緊締バイスの形態の緊締装置１が示されている。両緊締手段２および３は、ケーシング２０に長手方向摺動可能にガイドされていて、図２の断面図に示された台形ねじスピンドル１９によって互いに鏡像対称的に作動させられる。図２には、緊締装置１の側方の断面図がその限りで示されており、この緊締装置のケーシング２０内では、第１の緊締手段２が、第２の緊締手段３に台形ねじスピンドル１９を介して接続されている。台形ねじスピンドル１９は、中心から鏡像対称的に延びるねじ山を有しているので、台形ねじスピンドル１９の回転方向に応じて、緊締手段２および３は互いに接近移動するか、または互いに離反移動する。台形ねじスピンドル１９は、その中心の領域にさらに、ねじ山付き区分を有していて、このねじ山付き区分は、緊締手段２および３の下方に配置された締付け装置の力伝達手段１７に噛み合っている。締付け装置４の電気モータ５の力は、ねじ１８を介して、最終的に台形ねじスピンドル１９に、ひいては緊締手段２および３に伝達される。

【0021】

図３には、下面から図示された締付け装置４のみが示されている。電気モータ５は、この場合、まずはモータ固定軸受７を通って延在しており、このモータ固定軸受７において摺動可能に支持されている。電気モータ５においては、モータ固定軸受７に対向するモータプレート６において、相対回動不能かつ摩擦接続による接続が形成されている。モータプレート６とモータ固定軸受７との間には、蓄力器として、この場合６つの圧縮コイルばねから成るばねセット９が配置されていて、これらの圧縮コイルばねは、ばねピンによって固定されている、ばねピンは、モータプレート６に取り付けられていて、電気モータ５自体がモータプレートを、モータ固定軸受７に沿って滑動するように支持しており、この場合、ばねピンは、モータプレート６とモータ固定軸受７との間に可能な限り大きな間隔を画定するストッパをなしている。

【0022】

２つの伝動装置側面１４の間には、力伝達手段１７として歯車が配置されており、これらの歯車は、軸受側面１５とモータ対応軸受８とにより側面固定された伝動装置１８を介して、電気モータ５の、ここでは図示されていない駆動軸１６に作用結合されている。伝動装置側面１４を貫通して、電気モータ５の駆動軸１６の一部である軸受スリーブ１１がガイドされている。

【0023】

軸受スリーブ１１は、図４において詳しく説明する中央の機能エレメントをなす。この断面図では、電気モータ５が、モータプレート６の向こう側で、ねじスピンドル１３に接続されていて、このねじスピンドルは、対応するねじスリーブ１２内に収容されていることがわかる。ねじスピンドル１３は、具体的には、３５ｍｍのピッチを有した並目ねじスピンドルであり、ねじスリーブ１２は、対応するねじ山を有しているので、ねじスピンドル１３は、ねじスリーブ１２に対する相対回動により、ねじスリーブから外に出される可能性がある。

【0024】

ねじスピンドル１３とねじスリーブ１２との間のこのような相対運動は、まず摩擦結合により阻止される。摩擦結合は、電気モータ５を、駆動軸１６の方向に押すばねセット９の予荷重により形成される。電気モータ５の回転が、伝動装置１８内での運動、力伝達手段１７の回転、および最終的に緊締手段２および３の移動を生じさせることができ、かつそのための力が、ばねセット９によって生ぜしめられる、ねじスピンドル１３とねじスリーブ１２との間の摩擦結合よりも小さいならば、ねじスピンドル１３とねじスリーブ１２との間の相対運動は行われない。緊締手段２および３が、例えばワークピースを把持する場合に、当接に達した場合に初めて、送りのために必要な力が、摩擦結合よりも大きくなり、ねじスピンドル１３は、ねじスリーブ１２内で回転し始める。

【0025】

この状況は、図５に示されている。この図では、ねじスピンドル１３は既に、ねじスリーブ１２から特定の距離だけねじ出されており、これにより、モータプレート６は、モータ固定軸受７の方向に押された。このような摺動は、ばねセット９に対する押圧を必要とし、これにより、このために必要な力がばねセット内に蓄えられた。図６の斜視図でも示されているこの状況において、緊締手段２と３との間のワークピースが解除されると、ばねセット９は再度摺動し、ねじスピンドル１３の戻り回転が、ばねセット９の力に抗してしか可能ではなく、場合によっては生じる運動が再び補償されるようにする。この場合、ねじスピンドル１３のねじ山が、僅かな回転で既に、強力なばね力を生じさせるか、または逆に、ばねが大きな力でねじスピンドル１３に作用することができるような並目ねじとして形成されているならば、特に有利である。

【0026】

したがって、セーフトルクオフ信号が発せられた後でも、緊締または把持手段の間でワークピースを後緊締するための力を加えることができる電気的に作動する緊締または把持装置が上述されている。

【符号の説明】

【0027】

１ 緊締装置
２ 第１の緊締手段
３ 第２の緊締手段
４ 締付け装置
５ 電気モータ
６ モータプレート
７ モータ固定軸受
８ モータ対応軸受
９ ばねセット
１０ モータケーシング
１１ 軸受スリーブ
１２ ねじスリーブ
１３ ねじスピンドル
１４ 伝動装置側面
１５ 軸受側面
１６ 駆動軸
１７ 力伝達手段
１８ 伝動装置
１９ 台形ねじスピンドル
２０ ケーシング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】