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▶ ダブリュティーオー フェルモーゲンスファーヴァルタン ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-02
(54)【発明の名称】中空シャフトのためのセルフロッククランプシステム
(51)【国際特許分類】
B23B 31/117 20060101AFI20231026BHJP
B23Q 3/12 20060101ALI20231026BHJP
【ＦＩ】
B23B31/117 601E
B23Q3/12 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023518500
(86)(22)【出願日】2021-10-15
(85)【翻訳文提出日】2023-03-22
(86)【国際出願番号】 EP2021078617
(87)【国際公開番号】W WO2022079241
(87)【国際公開日】2022-04-21
(31)【優先権主張番号】102020127366.5
(32)【優先日】2020-10-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520065097
【氏名又は名称】ダブリュティーオー フェルモーゲンスファーヴァルタン ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シュミーダー、マルクス
(72)【発明者】
【氏名】ヤンセン、カールハインツ
【テーマコード（参考）】
3C016
3C032
【Ｆターム（参考）】
3C016FA23
3C016FA24
3C032AA05
3C032GG07
(57)【要約】
中空シャフトのアダプタのセルフロッククランプシステムを提案した。
【選択図】図５
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中空シャフト（５）のクランプ装置であって、特に円形又は多角形の外側輪郭を有する前記中空シャフトのテーパが、１つ以上のクランプセグメント（２５）及び前記クランプセグメント（２５）と協働するテンションボルト（１３）を備え、前記クランプセグメント（２５）が、外側で前端（ＦＥ）に前クランプ爪（３１）と、前記テンションボルト（１３）と協働する内側で前ラグ（２７）とを有し、前記クランプセグメント（２５）が、外側で後端（ＲＥ）に後クランプ爪（４１）と、前記テンションボルト（１３）と協働する内側で後ラグ（２９）とを有し、クランプ位置において、前記クランプセグメント（２５）の前記前クランプ爪（３１）が、前記中空シャフト（５）のクランプ溝（７）に嵌合し、前記後クランプ爪（４１）が、内側円錐部（４３）に押し付けられ、開放位置で、前記前クランプ爪（３１）が、前記中空シャフト（５）の前記クランプ溝（７）で嵌合し又は嵌合せず、軸方向の変位により、前記テンションボルト（１３）が、前記クランプセグメント（２５）を、前記クランプ位置から前記開放位置へ、及び前記開放位置から前記クランプ位置へ移動させ、前記クランプセグメント（２５）が、前記開放位置から前記クランプ位置への移動に間に第１のピボット移動を行うことにより、前記クランプセグメント（２５）の前記前クランプ爪（３１）が、前記クランプ溝（７）で確実なロック方法で嵌合し、前記クランプセグメント（２５）のその後の第２のピボット移動のためのジョイントを形成し、前記第２のピボット移動の間に前記クランプセグメント（２５）の前記後ラグ（２９）が、前記テンションボルト（１３）の第３の円錐部（１０９）を摺動し、隣接する部品またはスピンドル（３７）の前記内側円錐部（４３）に前記クランプセグメント（２５）の前記後クランプ爪（４１）を押し付け、前記クランプセグメント（２５）を軸方向でクランプし、前記第２のピボット移動に続く前記テンションボルト（１３）のさらなる軸方向の移動の間に、前記クランプセグメント（２５）の前記後ラグ（２９）が、前記テンションボルト（１３）の第２の円錐部（１０７）を摺動することにより、前記クランプセグメント（２５）と前記テンションボルト（１３）との間にセルフロック効果が生じることを特徴とするクランプ装置。
【請求項2】
第１の円筒部（１０１）と、第１の円錐部（１０３）と、第２の円筒部（１０５）と、前記第２の円錐部（１０７）と、前記第３の円錐部（１０９）と、第３の円筒部（１１１）とが、前記前端（ＦＥ）を始点として、前記テンションボルト（１３）に連続的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項3】
前記第２の円錐部（１０７）の傾斜角は、前記クランプセグメント（２５）と前記テンションボルト（１３）の接触面の対の摩擦係数（μ）の逆正接（アークタンジェント）よりも５°以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のクランプ装置。
【請求項4】
前記第２の円錐部（１０７）の傾斜角度は、３°から５°の範囲にあることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項5】
前記第１の円錐部（１０３）の傾斜角度および／または前記第３の円錐部（１０９）の傾斜角度は、３０°から６０°の範囲にあることを特徴とする、請求項１～４の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項6】
前記第１の円錐部（１０３）の傾斜角度および／または前記第３の円錐部（１０９）の傾斜角度は、４５°であることを特徴とする請求項５に記載のクランプ装置。
【請求項7】
前記第２の円錐部（１０７）および前記第３の円錐部（１０９）は、直径変化を伴わずに、かつ中間円筒部を伴わずに、互いに結合されることを特徴とする、請求項１～６の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項8】
前記前端（ＦＥ）を始点として、前記クランプセグメント（２５）の前記前ラグ（２７）は、前記第１の円錐部（１０３）の傾斜角に適合する第１の接触面（１２１）と、前記第１の円筒部（１０１）に適合する第２の接触面（１２３）とを有することを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項9】
前記クランプセグメント（２５）の前記後ラグ（２９）は、前記第３の円錐部（１０９）の傾斜角に適合した第３の接触面（１２９）を有することを特徴とする、請求項１～８の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項10】
前記クランプセグメント（２５）の前記後ラグ（２９）は、前記第２の円錐部（１０７）の傾斜角に適合した第４の接触面（１３１）を有することを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項11】
前記後クランプ爪（４１）は、第５の接触面（１３３）を有し、前記第５の接触面（１３３）が前記内側円錐部（４３）の傾斜角に適合することを特徴とする請求項１～１０の何れか一項に記載の挟持装置。
【請求項12】
前記内側円錐部（４３）の傾斜角、及び／又は前記クランプセグメント（２５）の前記第５の接触面（１３３）の傾斜角は、２０°から４５°の範囲にあり、好ましくは３０°又は３５°であることを特徴とする請求項１～１１の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項13】
前記クランプセグメント（２５）は、それらが前記第１の円錐部（１０３）から前記第１の円筒部（１０１）に摺動できない場合に、軸方向に偏向させることができるように、ばね式の中間ディスク（４７）に対して、または圧縮ばねに対して直接的に、後端で支持されることを特徴とする、請求項１～１２の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項14】
前記テンションボルト（１３）の前記前端（ＦＥ）にストップディスク（１１）を設けたことを特徴とする請求項１～１３の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項15】
前記第１の円筒部（１０１）は、小さな大きさの負の傾斜角αを有することを特徴とする請求項２～１４の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項16】
前記中間ディスク（４７）は、前記クランプセグメント（２５）に対向する側に円錐台（１４２）に形成されていることを特徴とする請求項１３～１５の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項17】
前記クランプセグメント（２５）は、少なくとも一部の領域で、後端で面取り部（１４１）を有することを特徴とする請求項１３～１６の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項18】
前記テンションボルト（１３）に、前記クランプセグメント（２５）のためのストップとして機能するオフセット（４８）が形成されていることを特徴とする、請求項１～１７の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項19】
前記内側円錐部（４３）が、前記隣接する部品または前記スピンドル（３７）に一体化されるか、または別個の構成要素として設計されることを特徴とする、請求項１～１８の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項20】
前記クランプ装置は、被駆動の又は固定された工具ホルダの一部であることを特徴とする請求項１～１９の何れか一項に記載のクランプ装置。
【請求項21】
前記クランプ装置は、旋盤のタレットに用いられることを特徴とする請求項１～２０の何れか一項に記載のクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
例えばＩＳＯ １２１６４又はＩＳＯ ２６６２３に従った、中空シャフト及び相補的な形状のセンタリングマウントを備えたクランプシステムは、長年にわたって市場に出回っていることが証明されている。
【背景技術】
【0002】
なかでも、それらは、被駆動のまたは固定された工具ホルダに使用されている。そして、センタリングマウントとクランプシステムは、駆動ツールホルダのスピンドルまたはツールホルダのハウジングに一体化されている。中空シャフトは、ドリル、旋盤工具または他の工具を運ぶアダプタの一部である。
【0003】
このような中空シャフトをクランプするための公知のクランプシステムは、多数のクランプセグメントからなるコレットを備えている。クランプセグメントは、テンションボルトの周囲に配置される。クランプセグメントに対するテンションボルトの軸方向の移動は、それらを径方向外側に強制する。これは、最初、クランプセグメントの前端の中空シャフトとの確実なクランプ嵌合をもたらす。テンションボルトをさらに動かすと、軸方向のクランプ力が発生し、このクランプ力は、アダプタの中空シャフトに作用し、アダプタがセンタリングマウントに引っ張られるようになる。このようなクランプシステムの一例は、欧州特許ＥＰ ２ １６４ ６６２号から知られている。
【0004】
このようなクランプシステムはセルフロックではない。その結果、クランプ力を維持するために、ツールホルダの動作中、作動力が常にクランプシステムに作用しなければならない。そうしないと、クランプシステムが外れてしまう。
【0005】
これは、特に駆動工具ホルダの回転スピンドルの油圧クランプシステムで実現するのが非常に困難である。作動力およびその結果としてのクランプ力が、ツールホルダに配置されたばねによって加えられる場合、これは、設置スペースに対する要求の増大を表わす。さらに、テンションばねの力も克服しなければならないので、クランプシステムを開放するのに必要な力はより大きくなる。
【0006】
セルフロック機構を持つクランプ装置は欧州特許ＥＰ １ ９２４ ３７９ Ｂ１号から知られている。クランププロセスは、それ自体公知の方法でクランプ爪５と協働するクランプヘッド６によって実行される。クランプヘッド６の前にはテンションボルト４が取り付けられており、このテンションボルトは、クランプ装置をクランプ又は開放するために、作動装置によって軸方向に移動される。テンションボルト４とクランプチャック６との間には、２ピースのドロートング７とクランプスリーブ１１とが設けられている。テンションの付与中、テンションボルト４のオフセット１５がテンショントング７の内側カラーに接触し、テンションボルト４の動きがテンショントング７を介して直接テンションヘッド６に伝達されるようにする。テンションボルトがある距離を移動した後、延伸トング７の半分は半径方向外側に偏向する。これにより、ドロートング７のハーフシェルとテンションボルトとの間の確実なロック嵌合が相殺される。
【0007】
クランププロセスの更なる過程において、引きトング７は軸方向に沿って僅かに引きずられるだけであるが、代わりに、所望のセルフロックが達成されるまでハウジングに固定される方法で取り付けられたテンションボルト４の円錐形ヘッド１２とクランプスリーブ１１との間にくさび形に嵌め込まれる。
【0008】
このような装置は構造が複雑であり、クランプチャック及びテンションボルトに加えて、２ピースの引き出しトング及びクランプスリーブ１１を必要とする。さらに、それは、テンションボルトの比較的大きな移動を必要とし、大量の設置スペースを必要とし、製造に費用がかかる。
【0009】
工作機械の分野において、ドイツ特許ＤＥ １９６ １８ ６１０ Ａ１号からセルフロック付きの別のクランプ装置が知られている。セルフロックは、クランプセグメントの前端で生じる。しかし、このようなセルフロックは十分ではない。そのため、追加の固定装置が必要である。このような追加の固定装置は、圧縮ばねを備えており、この圧縮ばねは、テンションボルトの円錐形／円錐部に対してくさび形セグメントを押圧し、その結果、このような圧縮ばねのばね力は、くさび形セグメントを介してスピンドルへの摩擦接続を生じる。このような摩擦による接続は、クランプセットの意図しない開口に対抗する。また、このようなソリューションは、大量の設置スペースを必要とし、製造コストも高くなる。さらに、摩擦力に加えて、圧縮ばねの力も、クランプシステムを開放するために克服しなければならない。これは、高い力を意味し、それは、今度は、大きなシリンダアセンブリを必要とし、これも不利である。
【発明の概要】
【0010】
本発明は、セルフロックであり、非常にコンパクトで簡単かつ堅牢な構造を有するクランプシステムを提供することを目的とする。このようなコンパクトな設計は、あまり空間がない場合には特に重要である。これは、例えば、回転中心のタレットの場合である。ここで、クランプシステムは、直立及び駆動ツールホルダの様々な位置及び方向に柔軟に取り付けることができなければならない。これにより、例えば、許容されるピボット直径、ねじ込み面の幅、および回転中心に対するインターフェースによって、設置スペースが厳しく制限される。
【0011】
本発明によれば、そのような目的は、中空シャフト、特に、円形または多角形の外側輪郭を有する中空シャフトテーパのためのクランプ装置であって、１つ以上のクランプセグメントと、クランプセグメントと協働するテンションボルトとを備え、各クランプセグメントは、その外側に前端に前クランプ爪を有し、その内側に、テンションボルトと協働する前ラグを有し、各クランプセグメントは、その外側に後端に後クランプ爪を有し、その内側に、テンションボルトと協働する後ラグを有し、クランプ位置において、各クランプセグメントの前クランプ爪は、中空シャフトのクランプ溝に嵌合し、後クランプ爪は、隣接する部品またはスピンドルの円錐部に押し付けられ、開位置において、前クランプ爪は、中空シャフトのクランプ溝に嵌合せず、軸方向の変位によって、テンションボルトは、クランプセグメントをクランプ位置から移動させる、クランプ装置によって達成される クランプセグメントは、開位置から開位置への移行中に第１の回転移動を実行し、クランプセグメントの前クランプ爪は、クランプ溝で確実にロックするように嵌合し、クランプセグメントの後続の第２の回転移動のための継手を形成し、第２の回転移動中に、クランプセグメントの後突起は、テンションボルトの第３の円錐部を摺動し、クランプセグメントの後クランプ爪を隣接する部品またはスピンドルの円錐部に押し付け、クランプセグメントを軸方向にクランプするように、第１の回転移動を実行し、第２の回転移動に続くテンションボルトのさらなる軸方向の移動中に、クランプセグメントの後突起は、テンションボルトの第２の円錐部を摺動し、その結果、クランプセグメントとテンションボルトの後端におけるテンションボルトとの間にセルフロック効果が生じる。
【0012】
本発明に係る互いに整合した移動シーケンスは、クランプセグメントの前クランプ爪と第１のピボット移動における中空シャフトのクランプ溝との間の確実なクランプ連結を達成する。その後、クランプセグメントの前端におけるこのような確実なロック接続は、クランプセグメントまたは複数のセグメントに対するピボットポイント／ベアリングとして機能する。続いて、第２のピボット移動において、クランプセグメントの後端が、隣接する部品またはスピンドルの円錐部に対して半径方向外側に押圧され、それによって軸方向のクランプ力を蓄積する。テンションボルトのその後のさらなる移動において、軸方向のクランプ力はさらに増加する。同時に、クランプセグメントの後ラグとテンションボルトの第２の円錐部との間にセルフロック効果が生じる。テンションボルト後端でセルフロックが発生なかでも、前端と後端でテンションボルトをクランプ固定するというプラスの効果がある。
【0013】
本発明によれば、作動上で信頼性のあるセルフロック効果を生み出すために、クランプシステムの追加の部品は必要とされない。むしろ、所望のセルフロック効果は、本発明によるテンションボルトを設計し、それをクランプセグメント及び円錐部と整合させることによって達成される。その結果、本発明による解決策は、非常にコンパクトであり、生産およびコストの面でも非常に有利である。別の利点は、クランプおよび解除のための作動力が比較的小さく、大きさに大差がないことである。当然、クランプに必要な作動力は、リリースに必要な作動力よりも幾分大きい。
【0014】
クランプシステムが、油圧作動式シリンダアセンブリのようなアクチュエータの助けを借りて自動的に作動される場合、クランプ及び開放のためのほぼ等しい力は、特別な利点である。このようなアクチュエータの寸法は、通常、最大作動力によって決定される。
【0015】
本発明によるクランプシステムの別の利点は、第２のピボット移動の後に、クランプセグメントの後ラグがテンションボルトの第２の円錐部を摺動する場合、中空シャフトがより大きな力で隣接する部品又はスピンドルに引っ張られるように、クランプセグメントの軸方向のテンションが増大することである（ブースター機能）。
【0016】
更に、本発明によるクランプシステムでは、テンションボルトは、中空シャフトのクランプ溝のクランプセグメントの前ラグによってその前端に、また円錐部のクランプセグメントの後ラグによってその後端にセンタリングされる。その結果、クランプシステムは、不均衡が全くないか、又はあったとしても、非常に小さな不均衡のみを有する。これにより、中空シャフトにクランプされた工具で加工されたワークの加工品質が向上し、被駆動工具の場合は、非常に高い主軸速度での加工が可能になる。
【0017】
本発明によるクランプシステムの別の利点は、前ラグ及びクランプ溝の形状を比較的自由に設計できることである。ＩＳＯ １２１６４（ＨＳＫ）またはＩＳＯ ２６６２３（コロマントカプト）などのシステムに使用できる。
【0018】
本発明の有利な実施形態では、第１の円筒部、第１の円錐部、第２の円筒部、第２の円錐部、第３の円錐部および第３の円筒部は、その前端ＦＥを起点として、テンションボルトに連続的に形成される。第１のピボット移動の間、前ラグは第１の円錐部を摺動する。第２のピボット移動の間、後ラグは、第３の円錐部を摺動する。テンションボルトの更なる軸方向の移動によって引き起こされる引き続く回転移動の間に、後ラグは第２の円錐部を摺動し、セルフロック効果が構築される。
【0019】
セルフロックとは、いったんクランプシステムにテンションがかかった後、テンションボルトにそれ以上の作動力を加える必要がなく、テンションボルトはセルフロック効果によりその位置にとどまり、十分に大きなクランプ力が依然として加わることを意味する。
【0020】
換言すれば、テンションボルトが油圧で作動する場合、テンションボルトを作動させるシリンダアセンブリは、本発明によるクランプシステム又はアダプタのテンションに影響を及ぼすことなく、テンション後に減圧することができる。
【0021】
これは、特に、クランプシステムが回転スピンドルに設置され、加工中にスピンドルが回転する場合、大きな利点である。この場合、他のシステムの場合のように、クランプ力を維持するために、作動力を連続的に加える必要はなく、むしろ、セルフロックにより、クランプシステムにおいて、クランプ力が維持される。
【0022】
また、スピンドルと共に回転し、作動力を恒久的に加えるばねを一体化する必要もない。この解決手段の欠点は、ばねが不均衡を引き起こす可能性があることであり、摩擦力に加えて、ばねの力もクランプシステムを開放するために克服しなければならない。これは、高い作動力を意味し、これは、今度は、大きなシリンダアセンブリを必要とし、これも不利である。
【0023】
円錐部は内部の円錐部であり、ハウジング、隣接する部品またはスピンドルのいずれかに直接組み込むことができる。あるいは、円錐部が組み込まれたねじ付リングを設けることも可能である。そのようなねじ付リングは、次に、ハウジング、隣接する部品またはスピンドルにねじ込まれる。もちろん、接続は、リングとハウジングとの間のねじ接続である必要はない。また、他の接続を使用して、円錐部を半径方向にセンタリングし、軸方向の位置決めのための固定リングを備えたボアとシリンダのペアリングのように、クランプ力の方向に位置を保持することもできる。
【0024】
第２の円錐部の傾斜角が、クランプセグメントとテンションボルトの接触面の対形成によって生成される摩擦係数μのアークタンジェントよりも５°以下であるならば、有利であることが証明されている。これは、簡単で非常に安全な方法でセルフロックを提供する。もちろん、摩擦係数、ひいては第２の円錐部の傾斜角を決定する際には、オイルまたは冷却潤滑剤、表面仕上げ、材料のペアリング、可能性のあるコーティング、および振動による緩みに対する追加のセーフガードなどの流体の影響を考慮に入れることも望ましい。このような状況も考慮すると、動作中に発生するすべての条件下でセルフロックを確実に行うことができる。
【0025】
多くの場合、第２の円錐部の傾斜角が３°～５°の範囲である４°が非常に良好な値であることが証明されれば、それは十分であるかまたは有利であることが証明されている。
【0026】
対照的に、第１の円錐部および第３の円錐部の傾斜角ははるかに大きい。それらは、３０°～６０°の範囲であり、好ましくは、両方の傾斜角度は４５°に等しい。
【0027】
本発明によるテンションボルトでは、第２の円錐部と第３の円錐部とが、直径変化を伴わずに、かつ中間円筒部を伴わずに、互いに結合されることが提供される。これにより、テンションボルトの必要なクランプ移動が最小限に抑えられる。２つの円錐部間の遷移は、途切れることなく行われる。
【0028】
クランプセグメントの前ラグは、（前端から始まり）テンションボルトの第１の円錐部の傾斜角に適合した第１の接触面と、円筒部に適合した第２の接触面とを有する。これは、クランプセグメントの前クランプ爪が中空シャフトのクランプ溝に入る間の第１のピボット移動を最適に制御する。
【0029】
この接続における「整合」とは、クランプセグメントのラグとクランプセグメントに対するテンションボルトの種々の位置におけるテンションボルトとの間の接触面が、できるだけ大きく、表面圧力及び摩耗を減少させるために、高荷重のエッジサポートが生じないことを意味する。したがって、傾斜角はほとんど同じである。
【0030】
しかしながら、例えば、クランプセグメントの回転移動から生じ得るエッジ支持を防止するために、接触面の形状がわずかにクラウニングされているか又は樽形状であることも可能である。同様に、テンションボルトの円筒部は、わずかに樽形状となるように設計されてもよい。
【0031】
本発明によるクランプシステムのセルフロック効果を増大させるために、第１の円筒部を、小さな大きさの負の傾斜角αを有する円錐部として設計することが有利であり得る。
【0032】
第１の円筒部の傾斜角αは、正または負とすることができる。結果として生じる言語的な「不正確さ」にもかかわらず、第１の円筒部は、小さな傾斜角を有する場合にも言及され、従って、厳密に言えば、第４の円錐部である。
【0033】
傾斜角αの大きさは、４°以下とすることができる。負の傾斜角αの場合、テンションボルトの第２の円錐部の傾斜角以下である。正の傾斜角αは、クランプ移動を増加させることができ、第２の円錐部と同様に、摩擦係数μのアークタンジェント（逆正接）よりも小さい傾斜角を有することができる。
【0034】
負の傾斜角αでは、テンションボルトの前端（＝第１の円筒部）の円錐部は、ねじ付リングの円錐部と同じ方向を向いており、テンションボルトの第２の円錐部および第３の円錐部と反対方向を向いている。図８では、負の傾斜角αが図示されている。
【0035】
したがって、負の傾斜角αでは、テンションボルト（＝第１の円筒部）の前端の円錐部とねじ付リングの円錐部とが反対方向に向けられ；正の傾斜角は、そこにあるグリッパ溝がくさび形に設計されているので、クランプ移動を増加させるために、例えば、ＨＳＫで有用であり得る。
【0036】
セルフロックとは、運転中に作用する可能性のある不均衡、振動、冷却潤滑剤の圧力サージ、その他の外力により、テンションボルトがクランプ位置から開位置に移動することを設計手段によって防止することを意味する。これはセンタリングマウントの方向への移動であろう。
【0037】
任意の負の傾斜角αのために、第１の円筒部のクランプセグメントの前ラグから作用する半径方向の力は、クランプ位置の方向にテンションボルトに軸方向の力を生じさせる。
【0038】
更なる有利な実施形態では、クランプセグメントの後ラグは、第３の円錐部の傾斜角に適合した第３の接触面と、第２の円錐部に適合したそれらの後端における第４の接触面とを有する。
【0039】
これは、最初は第２のピボット移動がテンションボルトの第３の円錐部によって制御されることを意味する。
【0040】
続いて、半径方向のストロークの大部分およびある（通常はなお不十分である）クランプ力が達成された後、クランプボルトとクランプセグメントの後ラグとの間、およびクランプセグメントの後クランプ爪とねじ付リングまたはスピンドルハウジングの円錐部との間で、さらなるテンション付与が行われる。クランプセグメントの後ラグは、第２の円錐部をスライドする。第２の円錐部の傾斜角度は、第３の円錐部の傾斜角度よりも有意に小さい。これは、テンションボルトの軸方向の動きと、それらの後端におけるクランプセグメントの回転移動との間の縮小比を減少させる。すなわち、テンションボルトの同じ軸方向の動きは、クランプセグメントの半径方向の動きをより小さくする結果となる。その結果、クランプセグメントの軸方向のクランプ力、ひいては中空シャフトに作用する軸方向またはクランプ力が増加する（テンションボルトの一定の軸方向の力を仮定する）（ブースター機能）。言い換えると、テンションボルトに作用する変位力が比較的小さいにもかかわらず、クランプセグメントがアダプタをセンタリングマウントに大きな力で引き込むように、必要なクランプ力が達成される。
【0041】
第２の円錐部の傾斜角が小さいため、比較的大きな半径方向力が生じ、この力は、テンションボルトの第２の円錐とクランプセグメントの後ラグの第４の接触面との間の大きな接触面を介して、安全かつ構成要素に過負荷をかけることなく伝達される。
【0042】
とりわけ、これは、本発明による解決策を高耐久性にし、ほとんどまたは全く摩耗せず、ラグとテンションボルトの第２の円錐部との間の面圧が許容値にとどまる。
【0043】
ねじ付リングまたはハウジングの円錐部と、それに対応して適合したクランプセグメントの後クランプ爪の第５の接触面との傾斜角度は、２０°～４５°の範囲にあることが好ましい。２５°～４０°、特に３０°または３５°の範囲の傾斜角が非常に適していることが証明されている。
【0044】
更なる有利な実施形態では、クランプセグメントは、クランププロセス中に軸方向に偏向させることができるように、ばね荷重式の中間ディスクに対して、又は圧縮ばねに対して直接、後端で、クランプセグメントが支持される。
【0045】
不正確なクランプの場合、第１の円錐部でクランプセグメントのフロントラグがスライドし、前クランプ爪が中空シャフトの位置が正しくないために中空シャフトのクランプ溝に入らないと、中空シャフトに接触した場合、クランプセグメントはばねの力に抗してテンションボルトと共に後方に移動する可能性があり（図９と図１０を参照）、またテンションボルトの力から切り離される方法もある。
【0046】
これは、クランププロセスの開始時に、センタリングマウントまたはテンションボルトに対してアダプタが正しい位置にない場合、クランプシステムの損傷を防止するのは当然である。したがって、本発明によるクランプシステムは耐故障性技術であり、不正確な動作はクランプシステムの全損失に至らない。
【0047】
本発明のさらなる利点および有利な実施形態は、以下の図面、それらの説明および特許請求の範囲において見ることができる。図面、それらの説明及び特許請求の範囲に開示された全ての特徴は、個々に、及び相互の任意の組合せにおいて、発明に必須であり得る。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【発明を実施するための形態】
【0049】
クランプされるアダプタ１は、手動または自動でセンタリングマウント３に挿入される。
【0050】
本発明に関して、用語「アダプタ」は、本発明によるクランプシステムの助けを借りてセンタリングマウント３でテンションを加えることができる全ての構成要素又は組立体の総称として使用される。これは、工具、工具ホルダ（ドリルチャック）、工作物をクランプする装置またはパレット、およびその他多くのものとすることができる。
【0051】
【0052】
図２～図４にクランプ装置の中間位置を示し、クランプ装置の動作を説明する。図５に示すセルフロックでのクランプ位置から、クランプシステムを解除すると、図４～図１に示す位置を通過する、すなわち、クランプの場合と逆の順序で通過する。
【0053】
すべての図において、同一の参照符号は、同一の構成要素に用いられている。明確にするために、各図にはすべての参照符号が付されているわけではない。
【0054】
図１に、クランプするアダプタ１を示す。それは、本発明によるクランプシステムの一部ではなく、むしろ、センタリングマウント３でそれによりテンションが付与される。
【0055】
【0056】
アダプタ１は、本発明によるクランプ装置と協働する中空シャフト５を備えている。このために、中空シャフト５は、クランプ溝７と端面９とを有する。
【0057】
中空シャフト５は、通常、センタリングマウント３に埋め込まれる。なぜなら、工作機械において、アダプタ１の中空シャフト５およびセンタリングマウント３は、クリアランスなしで軸方向および半径方向に協働するからである。アダプタ１の同心度および軸方向の振れに対する要求、ならびにセンタリングマウント３と中空シャフト５との間で伝達され得るトルクに対する要求は、ますます厳しくなっている。中空シャフト５及びセンタリングマウント３は、例えば、ＩＳＯ １２１６４又はＩＳＯ ２６６２３に従って設計することができる。ただし、センタリング効果のない他のデザインも可能である。センタリングマウントは、例えば、本発明による複数のクランプシステムが、ワークピースを装置でクランプするためにワークピースクランプ装置で使用される場合には、必要ではない。
【0058】
図中、センタリングマウント３としては、ＩＳＯ２６６２３（Ｃａｐｔｏ）による「フランジ接触面を有する多角形テーパ・インターフェース」を例として用いる。図に示すようにセンタリングマウント３は、隣接する部品（ハウジング、回転スピンドル、固定ワーククランプ装置など）によって、またはその中に収容される、追加または別個の構成要素とすることができる。
【0059】
しかし、センタリングマウント３は、「隣接する部品」のいずれかに一体化することもできる。この場合、隣接する部品とセンタリングマウントは、一体として設計される。実施形態の対応する例示的な実施形態が図６に示されている。この設計は、より少ない半径方向設置スペースを必要とする。したがって、それは、多くの場合、回転または被動スピンドルに使用される。図６に関連する図の説明では、設計上の意味についても説明している。
【0060】
【0061】
まず、図７に、本発明によるテンションボルト１３を示す。この例示的な実施形態では、シリンダアセンブリの一部であるピストン１５がテンションボルト１３に接続されている。この図では、本発明による機能的な面がはっきりと見え、参照符号で印が付いている。
【0062】
これらは：
１０１：第１の円筒部；
１０３：第１の円錐部；
１０５：第２の円筒部；
１０７：第２の円錐部；
１０９：第３の円錐部；
１１１：第３の円筒部；である。
１０１：第１の円筒部；
１０３：第１の円錐部；
１０５：第２の円筒部；
１０７：第２の円錐部；
１０９：第３の円錐部；
１１１：第３の円筒部；である。
【0063】
第２の円筒部１０５と第２の円錐部１０７との間には、直径変化が存在し得る。
【0064】
前端ＦＥと後端ＲＥも示した。「前」はセンタリングマウント３の領域（図１参照）であり、第３の円筒部１１１（図７および図１参照）は、図の説明の用語ではテンションボルト１３の後端ＲＥに位置し、「後」である。
【0065】
【0066】
第１の接触面１２１および第２の接触面１２３は、前ラグ２７を形成する。
【0067】
第３の接触面１２９および第４の接触面１３１は、後ラグ２９を形成する。
【0068】
１つの（ここでは、２つの部分）遷移部１２５は、この意味では機能的な面ではない。それは、テンションボルト１３の第２の円錐部１０７に必要なクリアランスを生じる。
【0069】
クランプセグメント２５の外側には前クランプ爪３１と後クランプ爪４１が形成されている。後クランプ爪４１は、円錐台または円錐形状の第５の接触面１３３として実質的に形成され、また凹形状であってもよい。前クランプ爪３１の形状は中空シャフト５におけるクランプ溝７の形状に合わせている。すでに述べたＩＳＯ規格から、例えば、半径形状及び面取り形状の設計が知られている。特に、良好なポジティブロック嵌合と、前クランプ爪３１とクランプ溝７との間の可能な限り低い表面圧力とは、クランプシステムがテンション付与された場合に達成されるべきである。
【0070】
【0071】
アダプタ１がセンタリングマウント３に挿入されると、中空シャフト５がストップディスク１１の方向に定められた位置に移動される。ストップディスク１１は、テンションボルト１３に取り付けられるか、またはテンションボルト１３（一体設計）に一体化される。図６および図１１は、ツーピース設計の例示的実施形態を示す。
【0072】
ストップディスク１１は、深さストップを表しており、従って、言い換えれば、アダプタ１又は中空シャフト５に対して、アダプタ１が、クランププロセスが開始する前に、軸方向において規定された位置をとることを確実にする。これは、中空シャフト５の基部１９をストップディスク１１に接触させることによって行われる。中空シャフト５のクランプ溝７とクランプセグメント２５の前クランプ爪３１との関係は、自動クランプのために重要であり、この関係が正しい場合にのみ、前クランプ爪３１は、中空シャフト５のクランプ溝７に入ることができる。この目的のために、調節のためにねじ山を使用することによって、または位置を達成するために停止ディスクの前部を所望の寸法に機械加工することによって、規定された位置に停止ディスクを調節することが有用である場合がある。
【0073】
中空シャフトのテーパとフランジ接触面を有するセンタリングマウントの場合、規定の位置はおよそ１．５～０．５ｍｍであり、通常、センタリングマウント３の端面とアダプタ１の平坦面９との間のおよそ１ｍｍのフランジ接触面距離にある。距離のサイズは、アダプタのタイプによって異なる。
【0074】
テンションボルト１３の端におけるストップディスク１１は、大きな外径を有する。中空シャフトの「基部」１９は、ストップディスク１１に接触する。これにより、アダプタ１のフランジ接触面が改善され、センタリングマウント３に対してアダプタ１が傾く危険性が低減される。
【0075】
この時点（すなわち、クランププロセスの開始前）において、テンションボルト１３はその軸方向の位置に正確に位置決めされなければならない。そうすると、ストップディスク１１が軸方向に正確な位置を有するだけであり、その後、上記のアダプタ１の規定された位置のみを確保することができる。
【0076】
この例示的な実施形態では、テンションボルト１３の軸方向の位置は、その作動手段によって決定される。図では、作動手段は、一例として、ピストンとシリンダの組合せ（「シリンダアセンブリ」とも呼ばれる）であり、そのピストン１５は、テンションボルト１３およびストップディスク１１に連結されている。
【0077】
図１に示すように、ピストン１５がそのフロントエンドストップ２３に接触している場合、テンションボルト１３およびストップディスク１１は規定された軸方向の位置を有する。
【0078】
テンションボルト１３を作動させる複動ピストン１５は、液密にシリンダ２１に案内される。どのシリンダ２１．１または２１．２に加圧流体が充填されるかに応じて、シリンダ２１のピストン１５は一方向または他方向に移動する。図１に示すフロントエンドストップ２３におけるピストン１５の軸方向の位置において、シリンダチャンバ２１．２はその最大容積を有し、シリンダチャンバ２１．１の容積は最小である。
【0079】
本発明によるクランプシステムは、一つ以上のクランプセグメント２５からなるコレットを備える。クランプセグメント２５は、それ自体公知の方法でテンションボルト１３の周りに配置される。クランプセグメント２５は、相互に連結されてもよく、または個々のクランプセグメント２５として存在してもよい。
【0080】
前端ＦＥにおいて、第１の接触面１２１及び第２の接触面１２３は、前ラグ２７を形成する。後端ＲＥにおいて、第３の接触面１２９と第４の接触面１３１は、後ラグ２９を形成している。
【0081】
クランプセグメント２５の内側の前ラグ２７は、図１に示すテンションボルト１３の位置においてテンションボルト１３の第２の円筒部１０５（直径ｄ１）に接触するように形成されている。
【0082】
クランプセグメント２５の内側のラグ２９は、図１に示すテンションボルト１３の位置においてテンションボルト１３の第３の円筒部１１１（径ｄ２）に接触するように形成されている。
【0083】
円筒部１０１、１０５および１１１では、テンションボルト１３は円筒形であるが、わずかに先細りの、凹形または凸形の設計も可能である。
【0084】
前クランプ爪３１の領域におけるコレットまたはクランプセグメント２５の外径は、この例示的な実施形態では非常に小さく、テンションボルト１３のこの位置では、中空シャフト５を前側のストップディスク１１の上に押して後続の前クランプ爪３１の包絡円直径を越えることができる。
【0085】
本発明によるクランプシステムの後部において、ねじ付リング３３が、周囲のハウジング／隣接する部品またはスピンドルハウジング３７にねじ込まれる。内側円錐部４３がねじ付リング３３に形成され、この内側円錐部は、テンションボルト１３の後クランプ爪４１又は第５の接触面１３３と協働する。クランプセグメント又は複数のセグメント２５の後ラグ２９が、テンションボルト１３の第３又は第４の接触面１２９、１３１から半径方向外方に動かされる場合、内側円錐部４３は、クランプセグメント又は複数のセグメント２５の後端ＲＥにおけるこのような動きを、クランプセグメント２５の軸方向の動きに偏向させる。換言すれば、図１において、テンションボルト１３が右に移動された場合には、クランプセグメント２５は右に、すなわち後端ＲＥの方向に移動する。前クランプ爪３１と中空シャフト５のクランプ溝７との間の確実なロック嵌合により、アダプタ１はセンタリングマウント３に引き込まれる。クランプシステムにテンションがかかっている。
【0086】
ねじ付リング３３または内側円錐部４３の内径は、ねじ付リング３３が前クランプ爪の包絡円直径をスライドすることもできるように有利に選択される。これは、少なくとも図１に示すテンションボルト１３の位置で可能でなければならず、これにより、ハウジング又はスピンドル３７のクランプシステムの組立て及び分解が簡単になる。
【0087】
後クランプ爪４１の包絡円直径、または、第５の接触面１３３の包絡円直径は、各位置における内側円錐部４３の内径よりも大きくなっている。
【0088】
もし、例えば、空間の理由から、ねじ付リング３３を用いることができないならば、内側円錐部４３は、隣接する部品（例えば、スピンドルハウジング３７）に直接一体化される。そして、クランプセグメント２５は「後」から取り付けられる。
【0089】
コレットまたはそのクランプセグメント２５が常にこの位置で最小の包絡円直径を形成することを確実にするために、クランプセグメント２５はプリテンションされなければならない。これは、コレットまたはクランプセグメント２５の後端ＲＥにあるテンションばね３９によって、またはクランプセグメント２５の長手方向の延長部に対してほぼ中央に配置された図１～図６に示すように行うことができる。クランプセグメント２５をばね弾性の態様で互いに接続して、一体型コレット（別個のばね要素なし）を形成することも可能である（図示せず）。
【0090】
これらの実施形態の目的は、テンションボルト１３周りの中央で、プリテンションを介してクランプセグメント２５を一緒に押圧することである。テンションばね３９をクランプセグメント２５の長手方向延長線のほぼ中央に配置して、クランプセグメント２５が傾いてラグ２７及び２９で前後で均等にテンションボルト１３と接触することができないようにすることが有利である。
【0091】
後方領域の圧縮ばね４５は、一方では圧縮ばねスリーブ４９の端面に支持され、図に示された状態では、任意の中間ディスク４７に押し付けられる。中間ディスク４７は、順番に、ねじ付リング３３の肩に確実なクランプ状態で接触する。また、圧縮ばね４５がねじ付リング３３の肩に直接当たるように中間ディスク４７を省略することもできる。また、中間ディスク４７または圧縮ばね４５は、隣接する部品またはスピンドルハウジング３７の肩に接触することができる。このような接触が与えられると、圧縮ばね４５は、クランプセグメント２５を図１に示すよりも前端ＦＥの方向に更に動かすことができず、なおプリテンションをかけることができる。
【0092】
クランプセグメント２５は、既に説明したように、テンションばね３９によって内側に押され、テンションボルト１３を前ラグ２７および後ラグ２９と接触させる。
【0093】
軸方向において、クランプセグメント２５の位置は、ねじ付リング３３の（内側の）内側円錐部４３、圧縮ばね４５または圧縮ばね４５によってプリテンションされた中間ディスク４７、およびテンションボルト１３によって決定される。
【0094】
軸方向にわずかなプリテンションを生じさせ、自由振動を生じさせないようにするために、クランプセグメント２５をラグ２７、２９の少なくとも一方に第１の円錐部１０３または第３の円錐部１０９に接触させ、プリテンションを与えられた中間ディスク４７に対してわずかなテンションを得ることが有利である場合がある。
【0095】
コレットが互いに分離された複数のクランプセグメント２５からなる場合、それらが最小直径を形成する位置における個々のクランプセグメント２５の間の距離がほぼゼロになるように製造することが有用である。クランプセグメント２５を離すと、テンションばね３９を介して円周にほぼ等しく分配される。これは、クランプシステムがクランプされたとき、全く又はごくわずかな不均衡が生じないことを保証し、クランプセグメント２５を円周に均等に分配する付加的な分離ユニットは必要とされない。それにもかかわらず、これが必要な場合（例えば、最高速度で駆動される工作機械主軸の場合）は、例えば、クランプセグメントの上または間の対応するカウンターガイドでバーまたは溝を追加的に接続することにより、中間ディスク４７の一部として分離を作ることができる。
【0096】
【0097】
オフセット５１は、圧縮ばねスリーブ４９を介してねじ付リング３３の長手方向のストップを形成する。同時に、圧縮ばねスリーブ４９が所定位置に保持される。
【0098】
図６に示す例示的な実施形態では、縦方向のストップは、ねじ付リング３３のフランジを介して実施される。フランジは、形状が多角形であってもよい。各ケースにおける目的は、油圧作動の場合にできるだけ多くの直径がシリンダ２１に対して利用可能であることを保証することである。そして、具体的には、ピストン１５によって提供される作動力は、最大である。
【0099】
シリンダ２１は圧縮ばねスリーブ４９の後方に配置されている。圧縮ばねスリーブ４９は、ピストン１５のフロントエンドストップ２３を兼ねている。テンションボルト１３はまた、他の方法で軸方向に動かして、クランプシステムをクランプまたは開放することもできる（例えば、偏心器、ウェッジなどを介して）。
【0100】
シリンダアセンブリに関連して、ピストンロッド（＝テンションボルトの後端）をシールするための、ピストン１５及び圧縮ばねスリーブ４９の必要なシールが示されている。
【0101】
この実施形態において、ピストン１５は、例えば、テンションボルト１３と一体に連結され又は設計されている。ただし、デザインによっては、マルチパーツデザインも役立つ。そうすると、ピストン１５とテンションボルト１３とが軸方向に互いに連結されるだけである。
【0102】
図１～図７は、さらに、テンションボルト１３が軸方向に差し込まれていることを示している。テンションボルト１３の軸方向のボア５５（図７参照）は、流体（冷却潤滑剤（ＫＳＳ））または流体－空気混合物（最小量潤滑）の通路に使用される。この場合、流体は、隣接する部品（ハウジング、スピンドル３７など）から作動ユニット（シリンダ２１およびピストン１５）を介してテンションボルト１３に接続点を介して供給される。
【0103】
テンションボルト１３の前端ＦＥにおけるストップディスク１１は、１つ以上の貫通孔を有する。これは、流体が、流体を供給されるべき次の構成要素（この例ではアダプタ１）に移送される場所である。
【0104】
このような移送の設計は、密閉することも、チャネル化することも、または密閉及びチャネル化することもなく、ここに示すように行うこともできる。
【0105】
【0106】
図２は、テンションボルト１３が、図１に示される開位置と比較して、わずかに右に移動された位置におけるクランプシステムを示しており、これは、例えば、フロントエンドストップ２３とピストン１５との間の隙間に見ることができる。テンションボルト１３は同じ経路を移動した。クランプセグメント２５は、テンションボルト１３の第１の円錐部１０３とそれらの前ラグ２７と接触する。すなわち、クランプセグメント２５は、その前端と共に半径方向外方に移動される。クランプセグメント２５は、依然として、第３の円筒部１１１の後ラグ２９に接触している。したがって、テンションボルト１３の軸方向の動きによって、クランプセグメント２５の第１の傾斜移動が生じる。傾斜移動のピボットポイントは、後ラグ２９に配置される。これにより、前クランプ爪３１の包絡円直径が大きくなる。
【0107】
第１の円錐部１０３は、３０°～６０°、好ましくは４５°の傾斜角を有する。クランプセグメント２５は、第１の円錐部１０３との接触点において、前ラグ２７の領域に、広い範囲にわたって少なくとも２点支持を有し、傾動できないように形成される。この場合、第１の接触面１２１（図８参照）の形状は、純粋なエッジサポートを防止するために、円錐形であっても、又はわずかにクラウニングした円錐形であってもよい。
【0108】
クランプセグメント２５の前クランプ爪３１は、中空シャフト５のクランプ溝７にまだ接触していない。
【0109】
中空シャフト５は、機械のオペレータによって、しかし好ましくはハンドリングロボットのようなハンドリング装置（図示せず）によって、テンションボルト１３のストップディスク１１に接触して保持される。これは、アダプタ１、及びそれと共に中空シャフト５も、中空シャフト５がセンタリングマウント３の円錐部に対して静止するまでテンションボルト１３と共にセンタリングマウントに移動することを意味する。そして、最初は軸方向にそれ以上動くことはできない。このような第１の軸方向の後退移動は、アダプタ１の平坦面９とセンタリングマウント３の接触面との間の距離を数１／１０ｍｍに減少させる。
【0110】
しかし、これに代えて、アダプタ１を図１に示す開始位置に保持することも可能であり、この場合でも、ここで説明する第１の経路のために、前クランプ爪３１と中空シャフト５のクランプ溝７との間には十分なキャッチスペースがある。これにより、クランプセグメント２５の前クランプ爪３１は、邪魔になることなくクランプ溝７に入ることができる。
【0111】
このような第１の部分的な移動の間、中間ディスク４７は、圧縮ばね４５によってねじ付リング３３の端面に押し付けられ、したがって軸方向に静止したままとなる。中間ディスク４７がない場合には、圧縮ばねの前端はねじ付リング３３と接触したままである。
【0112】
【0113】
このような位置では、前ラグ２７は、テンションボルト１３の第１の円筒部１０１に達するまで、第１の円錐部１０３を外側に向かって移動し続けている。同時に、クランプセグメント２５の前クランプ爪３１がクランプ溝７に外向きに移動し、これにより、前クランプ爪３１とクランプ溝７との間に、軸方向に力を伝達することができる確実なクランプ嵌合が形成される。
【0114】
これと並行して、クランプ工程のこの段階において、クランプセグメント２５の後ラグ２９も、第３の円錐部１０９を外側に移動する。これにより、クランプセグメント２５の後端の第１の「大きい」半径方向ストロークが生じる。
【0115】
第３の円錐部１０９は、好ましくは、４５°の傾斜角を有し、３０°～６０°の範囲であってもよい。第１の円錐部１０３および第３の円錐部１０９の傾斜角度は同一であることが好ましい。４５°の傾斜角は、第１の円錐部１０３に対して有効であることも証明されている。
【0116】
後クランプ爪４１、すなわちクランプセグメント２５の第５の接触面１３３は、常にねじ付リング３３の内側円錐部４３と接触している。ねじ付リング３３の内側円錐部４３は、後端の方向にその最大直径を有する。円錐部１０３、１０７、および１０９は、前端の方向に、それらの最大直径を有する。言い換えると、ねじ付リング３３の内側円錐部４３と、円錐部１０３、１０７、および１０９は、反対に配向されている。
【0117】
したがって、第３の円錐部１０９の後ラグ２９の半径方向の移動により、クランプセグメント２５、したがってアダプタ１の軸方向の大きな第１のクランプストロークが生じる。これは、ねじ付リング３３の内側円錐部４３とクランプセグメント２５の第５の接触面１３３との相互作用によってもたらされ、後ラグ２９の第３の円錐部１０９との相互作用によってもたらされる。
【0118】
ねじ付リング３３における内側円錐部４３の中心軸に対する傾斜角度は、好ましくは３０°～３５°である。２０°から６０°までの傾斜角度が可能である。傾斜角を変えることにより、力‐移動変換を最適化できる。
【0119】
内側円錐部４３に対する３０°の傾斜角において、第３の円錐部１０９の領域および（クランプ工程の後の段階において）テンションボルト１３の第２の円錐部１０７の、クランプセグメント２５の軸方向の変位への直径変化の変換は、約１．７倍増加する。より小さい傾斜角は、この係数を増加させるが、しかし、クランプ力の減少と、クランプセグメント２５とテンションボルト１３との間の表面圧力の増加とを犠牲にする。勾配を大きくすると、係数が減少する。
【0120】
前ラグ２７と後ラグ２９との間の間隔は、後ラグ２９の第３の円錐部１０９の移動の端に、前ラグ２７がテンションボルト１３の第１の円筒部１０１に位置するように整合される。その結果、クランプセグメント２５の前クランプ爪３１は円周方向のクランプ溝７に放射状に係止される。
【0121】
アダプタ１がオペレータによって、あるいは原則としてハンドリングシステム（例えばロボット）によって、その初期の軸方向の位置に保持されていれば、ここでセンタリングマウント３に引っ張られる。この段階では、アダプタを保持するためのハンドリングシステムはもはや必要ない。
【0122】
クランプセグメント２５がテンションボルト１３の引っ込んだ動きと、これによってトリガーされたアダプタ１のクランプストロークのために軸方向において後方に移動すると、中間ディスク４７は、プリテンションされた圧縮ばね４５の力に抗して後方に押される。すなわち、図３にはっきりと見えるように、ストップディスクは、ねじ付リング３３に対してもはや押されなくなる。
【0123】
図４に示す次のステップでは、第３の経路において、中空シャフト５とセンタリングマウント３との間のテンションに必要な（軸方向の）クランプ力が発生する。さらに、クランプシステムのセルフロックが発生する。
【0124】
テンションボルト１３が軸方向の後方に移動し続けると、前ラグ２７はテンションボルト１３の第１の円筒部１０１を移動する。テンションボルト１３の第２および第３の円錐部１０７、１０９は、さらにクランプセグメント２５に引き込まれる。
【0125】
クランプ溝７の設計に依存して、第１の円筒部１０１は、テンションボルト１３の移動とクランプセグメント２５の軸方向のクランプ移動の間の関係を更に改善するために、４°以下の量の正の傾斜角αを有する円錐部として形成することもできる。しかしながら、第１の円筒部１０１を、クランププロセスの後の方の過程でセルフロックを増大させるために２°以下の量の負の傾斜角αを有する円錐部として形成することも可能である。
【0126】
前クランプ爪３１の領域では、図示の例示的な実施形態において、前クランプ爪３１とクランプ溝７との間に円筒状の第１の円筒部がある場合、まずクランプ位置までの軸方向の動きがあり、それ以上の軸方向の変位はない。クランプセグメント２５の前領域（前ラグ２７、前クランプ爪３１）は、ここでは、ジョイントと見なされる。
【0127】
テンションボルト１３が動き続けると、クランプセグメント２５の後ラグ２９は、第３の円錐部１０９によってもはや外側に押されず、第２の円錐部１０７によって押される。
【0128】
第２の円錐部１０７は、第３の円錐部１０９よりもはるかに小さい傾斜角を有する。第２の円錐部１０７は、理想的には、ａｒｃｔａｎ（μ）未満の傾斜角を有する。「μ」はクランプセグメント２５とテンションボルト１３との材料対形成の摩擦係数である。多くの場合（および通常の摩擦条件下では）、３°～４°の傾斜角度がうまく機能する。（ＤＬＣ）コーティングまたは標的潤滑を使用することによって、そのような領域は、機能的に適合され得るか、または適合されなければならない。
【0129】
第２の円錐部の傾斜は、クランプセグメント２５の後ラグ２９をさらに半径方向外側に移動させる。
【0130】
後クランプ爪４１、または第５の接触面１３３とねじ付リング３３の内側円錐部４３との間のくさび作用は、まず、クランプ位置までの軸方向の動きをもたらし、次いで、クランプセグメント２５において軸方向に作用するクランプ力に至り、これは、前クランプ爪３１およびクランプ溝７を介して吸収され、中空シャフト５またはアダプタ１に導入される。このような高いクランプ力は、中空シャフト７とセンタリングマウント３との間に所望の軸方向のテンションをもたらす。
【0131】
図５は、本発明によるクランプシステムを、セルフロック付きのクランプ位置に示している。
【0132】
作動ユニット（ここでは、ピストン１５とシリンダ２１を有するシリンダアセンブリ）は、必要な作動力を構築し、これで無力にすることができる。シリンダアセンブリの場合、流体圧力を下げることも減圧することもできる。
【0133】
クランプセグメント２５は、クランプ溝７の前クランプ爪３１を介してアダプタ１またはその中空シャフト５にポジティブロック方式で接続される。
【0134】
同時に、前ラグ２７は、テンションボルト１３の第１の円筒部１０１に接触する。半径方向において、クランプセグメント２５の前方領域はこのように支持される。
【0135】
クランプセグメント２５の後クランプ爪４１は、ねじ付リング３３の内側円錐部４３に接触する。同時に、コレットセグメント２５の後ラグ２９は、テンションボルト１３の第２の円錐部１０７に接触する。
【0136】
すでに図４に関連して説明したように、これは、クランプセグメント２５に大きな軸方向のクランプ力をもたらす。したがって、クランプセグメント２５はテンションが付与された状態で装填される。すなわち、クランプセグメント２５の後領域はクランプセグメント２５の前領域をテンション、クランプ溝７の確実なクランプ嵌合を介して、従ってアダプタ１にも引っ張られる。中空シャフト５とセンタリングマウント３との間には、高いクランプ力で所望の軸方向のテンションが発生する。
【0137】
この例では、アダプタとセンタリングマウント間のインターフェースが円錐形で、非円形の設計（ＩＳＯ ２６６２３、Ｃａｐｔｏ）でさえあるため、軸方向、半径方向、回転方向の成分のテンションがかかっている。フランジ接触面を持つシステムの場合（ＩＳＯ ２６６２３やＩＳＯ １２１６４など）、同じものをプリテンションする場合も同様である。
【0138】
しかし、さらに、内側円錐４３の傾斜角によって、大きな半径方向の力が後クランプ爪４１に作用し、後ラグ２９を介してテンションボルト１３の第２の円錐部１０７にそれらを伝達する。
【0139】
第２の円錐部１０７の傾斜角度は、本発明に従って非常に小さく選択されるので、後ラグ２９によってテンションボルト１３の第２の円錐部１０７に伝達される半径方向の力によって、テンションボルト１３がこのような位置に固定される。外力がなければ、テンションボルト１３は、クランプセグメント２５およびアダプタ１に対してその位置を変えることができない。これは、本発明によるクランプシステムが、クランプ位置においてセルフロックであることを意味する。
【0140】
これは、クランププロセスが完了した後にシリンダアセンブリを減圧することができることを意味し、同様に、クランプ位置の方向にテンションボルト１３に作動力を連続的に作用させるのにばねを必要としない。
【0141】
これは、スピンドル３７が駆動され、回転している間、加圧された油圧流体をシリンダアセンブリに供給する必要がないので非常に有利である。
【0142】
スピンドル３７が回転している間、加圧された作動油をシリンダアセンブリに供給することは、技術的に非常に要求され、多くの設置スペースを必要とする。
【0143】
第２の円錐部の領域におけるセルフロック設計のため、シリンダアセンブリの作動力がゼロまで低下しても、開始されるクランプ力は維持される。
【0144】
本発明によるクランプシステムの力の増幅により、クランプ力は、テンション方向にシリンダアセンブリによって加えられる作動力よりも３～４倍大きい。
【0145】
図６は、第１の例示的な実施形態に機能的に対応するさらなる例示的な実施形態を示す。１つの相違点は、センタリングマウント３が別個の構成要素として設計されておらず、むしろそれがスピンドルハウジング３７に一体化されていることである。この例示的な実施形態では、全クランプシステムは、センタリングマウント３の内径を介して、すなわち前側から取り付けることができるようにコンパクトになるように設計されている。これにより、センタリングマウントをツールホルダの周囲の部品と一体に設計し、２ピース構造無しで済ますことが可能になる。
【0146】
図９および図１０は、アダプタ１の「不正確なクランプ」を示す。このような図に基づいて、本発明によるクランプシステムの有利な特徴である、このような場合に後方に偏向することができ、従ってクランプシステムの損傷を防止することが説明される。
【0147】
図９では、アダプタ１がセンタリングマウント３に十分に押し込まれていないため、前クランプ爪３１が中空シャフト５のクランプ溝に入り込むことができず、中空シャフト５によって半径方向外側への移動が妨げられている。
【0148】
その結果、前ラグ２７はテンションボルト１３の第１の円筒部１０１に到達しない。それらは、第１の円錐部１０３に留まり、テンションボルト１３の軸方向の動きに追従する。その結果、クランプセグメント２５は、圧縮ばね４５を圧縮するように中間ディスク４７に対して強く押圧する。その結果、クランプセグメント２５は、不正確なクランプの場合に後方に偏向することができ、損傷されない。
【0149】
明瞭にするために、図１０には参照符号は付されていない。図１０では、テンションボルト１３は、図９と比較してさらに後方に移動し、圧縮ばね４５の力に抗して、中空シャフト５の端の前クランプ爪３１または中空シャフト５の挿入面取りが再び半径方向外側に移動し、クランプセグメント２５が第１の円錐部１０３から第１の円筒部１０１にスライドすることを可能にするまで、クランプセグメント２５を駆動する。これが一旦なされると、クランプセグメント２５は、テンションボルト１３の動きとは無関係に、第１の円筒部１０１を自由にスライドすることができる。圧縮ばね４５（中間ディスク４７の有無に関わらず）の加圧は、クランプセグメント２５をアダプタ１の方向に押し、アダプタ１をセンタリングマウント３から押し出す。
【0150】
これは、圧縮ばね４５のばね力を介して行われる。その他のシステムには、このような組み込まれた緊急機能はない。このような緊急機能は、他のシステムと同様に、セグメントが力を十分に回避することができず、システムに存在する力によって破壊されるか、または大規模に損傷される、大きな利点である。
【0151】
組み込まれた緊急機能により、特に以下で説明するエラー例の場合、危険や損傷を効果的に防止できる。
【0152】
仮定：クランプセグメント２５が正しい位置、すなわちクランプ溝７にないにもかかわらず、アダプタ１はセンタリングマウント３に引っ張られる。これは、テンションがなく、アダプタが機械加工力によって脱落する可能性があるにもかかわらず、システムが適切にテンションされているように見えることになる。この場合も、本発明による構造によって防止される。
【0153】
また、排出によって、アダプタ１がセンタリングマウント３にアンクランプされたままになり、１および３のフランジ接触面に触れることも防止される。
【0154】
このような緊急時の排出は、クランプが正しく行われたかどうかを自動運転で直接フィードバックするので、特に重要である。これは、アダプタ１の平坦面９とセンタリングマウント３の平坦面とが接触しているかどうかのチェックがある、いわゆる「フランジ接触面チェック」によって実現されることが多い。
【0155】
図１１は、別の例示的な実施形態を部分で示し、アダプタ１を備えていない。下半分は開放状態、上半分は閉鎖状態を示す。この例示的な実施形態は、その設計および機能性において、第１の例示的な実施形態の説明に関してこれを参照するように、図１から図５の第１の例に大いに対応している。追加の詳細や機能を説明するために必要な参照符号のみを記入する。
【0156】
変更は、開放状態におけるクランプセグメント２５のプリテンションのタイプに実質的に関与する。これにより、（第１の例示的な実施形態におけるように）クランプセグメント２５がテンションボルト１３の外径のそれらの内側に接触することが保証される。しかしながら、ここでは、クランプセグメント２５は、説明された支持が生じるような方法で、ばね４５の圧縮力によって負荷される。
【0157】
他方、後領域の圧縮ばね４５は、圧縮ばねスリーブ４９の端面に支持され、図に示す状態で中間ディスク４７に押し付けられる。次に、この例示的な実施形態による中間ディスク４７は、開いた状態でねじ付リング３３に接触せず、むしろ、圧縮ばねスリーブ４９で案内され、常にクランプセグメント２５を押圧する。中間ディスク４７の内径は、図１～図６に示す第１の例示的な実施形態におけるよりも、この例示的な実施形態と共に大きい。これにより、ストップディスク１１は、ここでは中間ディスク４７のボアを貫通して嵌合するので、テンションボルト１３と一体に連結されることが可能となる。
【0158】
詳細にＹにおいて、クランプセグメント２５の後端は拡大されて示されている。この説明図から分かるように、クランプセグメント２５は、後ラグ２９の領域で軸方向に延在する突起３０を有する。このような突起３０は、図示の設置状態では圧縮ばね４５および中間ディスク４７との接触がない。それは、設置長さを短くするように働き、なぜなら、中間ディスク４７は、突起３０の上方に配置され、従って、中間ディスク４７は、これらが組み立て中に内径を介して予め入りこまれるので、クランプセグメント２５のための組み立て補助具である。
【0159】
詳細Ｚから分かるように、中間ディスク４７は、クランプセグメントに面するその側面で円錐台に形成される（詳細Ｚにおける角度β参照）。結果として得られる円錐台は、参照符号１４２を有する。このような傾斜位置により、クランプセグメント２５と中間ディスク４７との間の接触面は、中間ディスク４７の外径及び後クランプ爪４１の半径方向最も外側点（詳細Ｚ参照）まで変位する。これにより、後ラグ２９とテンションボルト１３との間の接触点において、接触面からピボットポイントまでのレバーアームが最大となる。クランプセグメント２５は、内側円錐部４３に同時に押し付けられる。接触点の周りの結果として生じる全トルクのために、クランプセグメント２５は、前ラグ２７もテンションボルト１３に押し付けられるように常にピボット運動される。これは、図１１に示すテンションボルト１３の終端位置だけでなく、図示しないすべての中間位置にも当てはまる。
【0160】
円錐台１４２の角度βは、テンションが付与された状態と開放状態との間のクランプセグメント２５のピボット角度よりも僅かに大きく、クランプセグメント２５が後クランプ爪４１の半径方向最も外側点に任意の位置で接触するように選択される。
【0161】
代替として又は付加的に、後クランプ爪４１の領域においてクランプセグメント２５の後端をわずかに面取りすることも可能である（詳細Ｙにおける角度β参照）。面取り部１４１は、クランプセグメント２５に対向するその側面において、中間ディスク４７の円錐台１４２と同じ効果を有する。多くの場合、これにより、第１の例示的な実施形態のテンションばね３９を不要にすることができる。後クランプ爪４１の面取り部１４１と中間ディスク４７の円錐台１４２は同じ機能を有するので、角度βは両方の例の説明に用いた。
【0162】
テンションボルト１３にはオフセット４８／直径変化が形成され、これはクランプセグメント２５の（後方の）ストップとして機能する。図１１に明確に見られるように、オフセット４８は、後ラグ２９に作用する。オフセット４８は、クランプセグメント２５が開いているときに軸方向に互いに対して変位できないことを保証する。例えば、アダプタ１が不正確にセンタリングマウント３に「斜めに」挿入され、従って個々のクランプセグメント２５と接触すると、これらは不正確に後方に押されることができず、むしろ、これらはそれらの意図された位置に留まる。システムのテンション付与を避けるために、オフセット４８は、数１／１０ｍｍ後方に変位され、通常、クランプセグメント２５との接触がない。
【0163】
図１２は、クランプセグメント２５の別の例示的な実施形態の前端を示す。これは、アダプタ１のためのクランプセグメント２５の設計であり、これは、円形の円弧形状の断面を有するクランプ溝７を有する。このようなクランプ溝は、例えば、ＩＳＯ ２６６２３（Ｃｏｒｏｍａｎｔ Ｃａｐｔｏ）によるクランプシステムに存在する。
【0164】
前クランプ爪３１は、アダプタ１の挿入面取り部（図示せず）に適合する面取り部３１．１を備える。不正確なクランプの場合、クランプセグメント２５は、テンションボルト１３によって後方に引き込まれた後、すでにアダプタ１の挿入面取りに対してそのような面取り部３１．１に接触し、それらが第１の円錐部（１０３）から第１の円筒部（１０１）に摺動することができるまで、半径方向外側に偏向することができる。その結果、このような機能のために、前クランプ爪３１全体をアダプタ１から軸方向に引き出す必要はない。これは、ばね４５のばね移動量を、図１０に示す例示的な実施形態におけるよりも小さくなるように選択できるという利点を有する。それにもかかわらず、ばね４５はアダプタ１を排出することができる。これにより、必要なばね長が短くなり、その結果、取付け全長も短くなる。
【0165】
前クランプ爪３１は最大径（３１．２参照）を有するところでは、円筒形である。そのような短い円筒部３１．２の後に、半径３１．３が続く。
【0166】
円筒部３１．２は、クランプ溝７の溝基部とテンションボルト１３の表面１０１との間のクランプセグメント２５の意図しない半径方向のジャミングを防止する。典型的には、半径３１．３の外径は、円筒部３１．２を生成するために、１／１０ｍｍだけ回される。
【0167】
半径３１．３は、アダプタ１のクランプ溝７の可能な最小半径に常に対応するように選択される。これは、クランプ溝７に対するクランプセグメント２５の接触点を、クランプ溝７の最小直径にできるだけ近づける。これにより、クランプセグメント２５に作用するてこ力が減少し、力の流れが改善される。
【0168】
領域３１．４は、アダプタ１の内側輪郭の自由空間を最適に利用し、力の流れを、好ましくは１０～２０°である角度γ、および隣接する半径Ｒ１およびＲ２を有する面取り部でゆっくりと偏向させるように設計される。これは、局部的なテンションのピークを減少させ、クランプセグメント２５の疲労強度を増加させ、軸方向のクランプ力による自発的な部品の破損のリスクを著しく減少させる。
【0169】
クランプセグメント２５の内側の面取り部１２５．１及び１２５．２は、開いた位置（中心線の下の図１１を参照）でテンションボルト１３に接触することなく、又はクランプセグメント２５の開いた位置への崩壊を妨げることなく、クランプセグメント２５における断面を最大にするように設計される。これはまた、クランプセグメント２５のテンションを減少させ、クランプセグメント２５の疲労強度を増加させる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】