特表 2024-522848 工具ホルダのための挟持デバイス

(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】2024-06-21

(54)【発明の名称】工具ホルダのための挟持デバイス

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/26 20060101AFI20240614BHJP

   B23B 31/30 20060101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

B23B31/26

B23B31/30 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579038

(86)(22)【出願日】2022-03-30

(85)【翻訳文提出日】2024-01-31

(86)【国際出願番号】 EP2022058423

(87)【国際公開番号】W WO2022268373

(87)【国際公開日】2022-12-29

(31)【優先権主張番号】21181283.9

(32)【優先日】2021-06-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520333435

【氏名又は名称】エービー サンドビック コロマント

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】マトリック， グンナル

【テーマコード（参考）】

3C032

【Ｆターム（参考）】

3C032AA02

3C032GG07

3C032KK11

(57)【要約】

工具ホルダシャンク（８１）を解放可能に保持するための挟持デバイスであって、 － ハウジング（３）の内側に回転可能に取り付けられたスピンドル（２）と、 － 前進解放位置と後退係止位置との間でハウジングにおけるボア（５）内で軸方向に移動可能である引張棒（８）と、 － 引張棒の影響下で工具ホルダシャンクと係止係合するように移動可能である係合部材（２０）と、 － スピンドルに摺動可能に取り付けられた作動部材（１３）と、 － 作動部材の軸方向移動を引張棒の移動に伝達する運動伝達機構（３０）と、 － 作動部材をスピンドルに対して移動させるためのシリンダハウジング（６０）および関連するピストン部材（７０）と、を備える、挟持デバイス。シリンダハウジング（６０）は、軸方向に浮動する態様でハウジング（３）内に配置される。作動部材（１３）は、スピンドル（２）と一緒にシリンダハウジング（６０）およびピストン部材（７０）に対して回転可能である。
【選択図】図３ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具ホルダシャンクを解放可能に保持するための挟持デバイスであって、前記挟持デバイス（１）が、
－ ハウジング（３）と、
－ 前記ハウジング（３）の内側に回転可能に取り付けられ、かつ、前方端部（２ａ）、後方端部（２ｂ）、および前記前方端部（２ａ）と交わりかつ前記前方端部（２ａ）から後方に延在するボア（５）を有するスピンドル（２）であって、工具ホルダシャンク（８１）を受け入れるための取付け部分（７）が前記ボア（５）の前方端部に設けられた、スピンドル（２）と、
－ 前進解放位置と後退係止位置との間で前記ボアの長手軸（Ｌ）に沿って前記ボア内で相反的に移動可能であるように前記ボア（５）の内側に摺動可能に取り付けられた引張棒（８）と、
－ 前記引張棒（８）の前方端部において前記引張棒（８）の周りに配置された係合部材（２０）であって、前記前進解放位置から前記後退係止位置への前記引張棒（８）の移動の影響下で第１の位置から第２の位置へ移動可能であり、前記第１の位置では、前記工具ホルダシャンク（８１）が前記ボア（５）の前記取付け部分（７）を出入りすることを可能にし、前記第２の位置では、前記工具ホルダシャンク（８１）と係止係合して前記工具ホルダシャンク（８１）を前記スピンドル（２）に固着させておく、係合部材（２０）と、
－ 前記ハウジング（３）の内側に配置された作動部材（１３）であって、前記スピンドル（２）の軸方向において前記スピンドル（２）に対して移動可能であるように前記スピンドル（２）に摺動可能に取り付けられた、作動部材（１３）と、
－ 前記ハウジング（３）の内側に配置された運動伝達機構（３０）であって、前記スピンドル（２）に取り付けられ、かつ、前記スピンドル（２）に対する第１の軸方向（Ｄ１）における前記作動部材（１３）の軸方向移動を前記前進解放位置から前記後退係止位置への前記引張棒（８）の移動に伝達するように構成された、運動伝達機構（３０）と、
を備え、
－ 前記挟持デバイス（１）が、前記作動部材（１３）を前記スピンドルに対して軸方向に移動させるための液圧アクチュエータ（１７）を備え、前記液圧アクチュエータ（１７）が、前記ハウジング（３）内に配置され、かつ、シリンダハウジング（６０）およびピストン部材（７０）を備えること、
－ 前記シリンダハウジング（６０）が、前記スピンドル（２）の周りに延在し、かつ、第１の端位置と第２の端位置との間で前記スピンドル（２）に対して軸方向に移動可能であるように前記ハウジング（３）の内側に摺動可能に取り付けられ、前記第１の端位置では、前記シリンダハウジング（６０）が、前記第１の軸方向（Ｄ１）における前記スピンドル（２）に対する前記シリンダハウジング（６０）の前記移動を制限する前記スピンドル（２）上の第１の肩（６１ａ）に当接し、前記第２の端位置では、前記シリンダハウジング（６０）が、反対の第２の軸方向（Ｄ２）における前記スピンドル（２）に対する前記シリンダハウジング（６０）の前記移動を制限する前記スピンドル（２）上の第２の肩（６１ｂ）に当接すること、
－ 前記ピストン部材（７０）が、前記スピンドル（２）の周りに延在し、かつ、前記ピストン部材（７０）が前記第１の軸方向（Ｄ１）において前記作動部材（１３）に引く力または押す力を及ぼすことにより前記前進解放位置から前記後退係止位置への前記引張棒（８）の移動をもたらすことを可能にするために、前記スピンドル（２）に対して軸方向に液圧で移動可能であるように前記シリンダハウジング（６０）に摺動可能に取り付けられること、
－ 前記ピストン部材（７０）が、前記シリンダハウジング（６０）内の空間に摺動可能に受け入れられる環状ピストンヘッド（７１）を備え、第１の液圧チャンバ（６３ａ）が、前記ピストンヘッド（７１）の第１の側において前記空間内に形成され、前記第１の液圧チャンバ（６３ａ）内に液圧流体を供給することにより、前記シリンダハウジング（６０）が前記第２の端位置へ移動可能であり、前記ピストン部材（７０）が前記第１の軸方向（Ｄ１）に移動可能であること、ならびに、
－ 前記作動部材（１３）が、前記スピンドル（２）と一緒に前記シリンダハウジング（６０）および前記ピストン部材（７０）に対して回転可能であること
を特徴とする、挟持デバイス。

【請求項2】

前記作動部材（１３）が、前記引張棒（８）が前記作動部材（１３）および前記運動伝達機構（３０）の影響下で強制的に前記後退係止位置に着かされたときに、前記スピンドル（２）上で自己係止軸方向位置を取ることにより前記引張棒（８）を前記後退係止位置に保つように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の挟持デバイス。

【請求項3】

第２の液圧チャンバ（６３ｂ）が、前記ピストンヘッド（７１）の反対側の第２の側において前記シリンダハウジング（６０）内の前記空間内に形成され、前記シリンダハウジング（６０）が、前記ピストン部材（７０）が前記第２の軸方向（Ｄ２）において前記作動部材（１３）に引く力または押す力を及ぼすことを可能にするために前記第２の液圧チャンバ（６３ｂ）内に液圧流体を供給することにより、前記シリンダハウジング（６０）が前記第１の端位置へ移動可能であり、前記ピストン部材（７０）が前記第２の軸方向（Ｄ２）に移動可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の挟持デバイス。

【請求項4】

前記シリンダハウジング（６０）が、前記シリンダハウジング内の前記空間を径方向外方において制限する第１の円筒形壁（６４）と、前記シリンダハウジング内の前記空間を径方向内方において制限する反対側の第２の円筒形壁（６５）と、を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の挟持デバイス。

【請求項5】

－ シリンダハウジング（６０）の内側側面上に内部突起（６２）が設けられ、前記シリンダハウジング（６０）が、前記第１の端位置では前記内部突起（６２）を介して前記スピンドル（２）上の前記第１の肩（６１ａ）に当接するように構成され、かつ、前記第２の端位置では前記内部突起（６２）を介して前記スピンドル（２）上の前記第２の肩（６１ｂ）に当接するように構成されること、および、
－ 前記シリンダハウジング（６０）上の前記内部突起（６２）が、前記スピンドル（２）上の前記第１の肩（６１ａ）と前記第２の肩（６１ｂ）との間に形成された間隙内に遊びを有して受け入れられること
を特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の挟持デバイス。

【請求項6】

前記シリンダハウジング（６０）が、前記第１の端位置と前記第２の端位置との間の中間軸方向位置を取っているときに前記スピンドル（２）と接触しないように構成されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の挟持デバイス。

【請求項7】

前記挟持デバイス（１）が、前記シリンダハウジング（６０）に作用するように構成されたばね懸架式の戻し機構（９０）を備えること、
－ 前記シリンダハウジング（６０）が、前記戻し機構（９０）のばね力の作用に逆らって前記中間軸方向位置から前記第１の端位置へ移動可能であり、かつ、前記ばね力の作用下で前記第１の端位置から前記中間軸方向位置へ移動可能であること、および、
－ 前記シリンダハウジング（６０）が、前記戻し機構（９０）のばね力の作用に逆らって前記中間軸方向位置から前記第２の端位置へ移動可能であり、かつ、前記ばね力の作用下で前記第２の端位置から前記中間軸方向位置へ移動可能であること
を特徴とする、請求項６に記載の挟持デバイス。

【請求項8】

前記ピストン部材（７０）が、前記ピストンヘッド（７１）に固定されたスリーブ形状のピストンステム（７３）を備え、前記ピストン部材（７０）が、前記ピストンステム（７３）を通じて前記作動部材（１３）に前記引く力または前記押す力を及ぼすように構成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の挟持デバイス。

【請求項9】

前記ピストンステム（７３）が、前記第１の液圧チャンバ（６３ａ）を径方向内方に区切るように構成されることを特徴とする、請求項８に記載の挟持デバイス。

【請求項10】

前記作動部材（１３）が、スリーブの形態を有し、前記作動部材（１３）が、前記スピンドル（２）の周壁（１４）の周りに配置され、かつ、前記スピンドルに対して軸方向に移動可能であるように前記周壁に摺動可能に取り付けられることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の挟持デバイス。

【請求項11】

－ 前記運動伝達機構（３０）が、前記スピンドル（２）の前記周壁（１４）を径方向に貫通する第１の開口（４５）内に摺動可能に受け入れられる第１のくさび（４０）を備え、前記第１のくさび（４０）が、前記第１の開口（４５）内で径方向内方に押されたときに前記引張棒（８）を前記後退係止位置に向かって押すように構成されること、
－ 前記第１のくさび（４０）が、前記スピンドル（２）から外方に面する第１の圧力受け表面（４１）を備えること、
－ 前記作動部材（１３）が、第１の圧力印加表面（３１）をその内側側面上に備え、前記第１の圧力印加表面（３１）が、前記第１の圧力受け表面（４１）と接触するために内方に面し、かつ、前記第１の軸方向（Ｄ１）に見たときに増大する前記長手軸（Ｌ）までの径方向距離を有すること、ならびに、
－ 前記第１の圧力印加表面（３１）が、前記作動部材（１３）が前記第１の軸方向（Ｄ１）に移動されるときに、前記第１の圧力受け表面（４１）を圧迫することにより前記第１のくさび（４０）を前記第１の開口（４５）内で径方向内方に押すように構成され、前記第１の圧力印加表面（３１）および前記第１の圧力受け表面（４１）が、好ましくは、前記引張棒（８）が前記作動部材（１３）および前記第１のくさび（４０）の影響下で強制的に前記後退係止位置に着かされたときに前記第１のくさび（４０）が前記作動部材（１３）を前記周壁（１４）上の自己係止軸方向位置に保つような角度αにより、前記長手軸（Ｌ）に対して傾けられること
を特徴とする、請求項１０に記載の挟持デバイス。

【請求項12】

前記第１のくさび（４０）が、くさび表面（４８）を備え、前記くさび表面（４８）が、前記スピンドル（２）の前記後方端部（２ｂ）に面し、かつ、前記スピンドルの前記前方端部（２ａ）に面している前記引張棒上の第１の摺動表面（１８）と接触することを特徴とする、請求項１１に記載の挟持デバイス。

【請求項13】

－ 前記運動伝達機構（３０）が、前記スピンドル（２）の前記周壁（１４）を径方向に貫通する第２の開口（５５）内に摺動可能に受け入れられる第２のくさび（５０）を備え前記第２のくさび（５０）が、くさび表面（５９）および第２の圧力受け表面（５２）を備え、前記くさび表面（５９）が、前記スピンドル（２）の前記前方端部（２ａ）に面し、かつ、前記スピンドルの前記後方端部（２ｂ）に面している前記引張棒上の第２の摺動表面（１９）と接触し、前記第２の圧力受け表面（５２）が、前記スピンドル（２）から外方に面し、前記第２のくさび（５０）が、前記第２の開口（５５）内で径方向内方に押されたときに前記引張棒（８）を前記前進解放位置に向かって押すように構成されること、
－ 前記作動部材（１３）が、第２の圧力印加表面（３２）をその内側側面上に備え、前記第２の圧力印加表面（３２）が、前記第２の圧力受け表面（５２）と接触するために内方に面し、かつ、前記第２の軸方向（Ｄ２）に見たときに増大する前記長手軸（Ｌ）までの径方向距離を有すること、ならびに、
－ 前記第２の圧力印加表面（３２）が、前記作動部材（１３）が前記第２の軸方向（Ｄ２）に移動されるときに、前記第２の圧力受け表面（５２）を圧迫することにより前記第２のくさび（５０）を前記第２の開口（５５）内で径方向内方に押すように構成されること
を特徴とする、請求項１２に記載の挟持デバイス。

【請求項14】

前記挟持デバイス（１）が、前記周壁（１４）の円周方向において離隔された２つ以上の、好ましくは３つの前記第２のくさび（５０）を備え、各第２のくさび（５０）が、前記周壁（１４）を径方向に貫通するそれぞれの第２の開口（５５）内に受け入れられることを特徴とする、請求項１３に記載の挟持デバイス。

【請求項15】

前記挟持デバイス（１）が、前記周壁（１４）の円周方向において離隔された２つ以上の、好ましくは３つの前記第１のくさび（４０）を備え、各第１のくさび（４０）が、前記周壁（１４）を径方向に貫通するそれぞれの第１の開口（４５）内に受け入れられることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の挟持デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の分野および従来技術
本発明は、工具ホルダを工作機械に接続するために使用されることが意図されている、請求項１のプリアンブルに記載の挟持デバイスに関する。

【0002】

金属切削のための工作機械の分野では、金属材料の被加工物を機械加工するために使用される例えばドリルまたはフライス工具の形態である切削工具は、しばしば工具ホルダに固定されて工具ホルダと一緒に回転され、工具ホルダは、スピンドルと一緒に回転されるために工作機械の回転スピンドルに分離可能に挟持され得る。そのような工具ホルダのシャンクをスピンドル内に配置された挟持機構により回転スピンドルに挟持することが、従来知られている。切削工具の交換を必要とする場合、工具ホルダはスピンドルから解放され、別の切削工具を有する新たな工具ホルダが、スピンドルに挟持される。

【0003】

自動工具変更動作に適した挟持機構を有するスピンドルを備える挟持デバイスが、ＥＰ１４６８７６７Ｂ１からすでに知られている。ＥＰ１４６８７６７Ｂ１に記載の挟持デバイスでは、第１の引張棒の形態をした作動部材が、スピンドルの内側に摺動可能に取り付けられ、かつ、引張棒間に配置された複数の協動するくさびを備える力増幅機構を介して第２の引張棒の軸方向変位をもたらすように構成される。スピンドルの内側のガスばねが、２つの引張棒を後退係止位置（ｒｅｔｒａｃｔｅｄ ｌｏｃｋｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に付勢するように構成され、後退係止位置では、工具ホルダがスピンドルに挟持され、液圧ピストンが、２つの引張棒の前進解放位置（ａｄｖａｎｃｅｄ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）への変位を達成するために、ガスばねの後端部におけるピストンに作用するように構成されてもよく、前進解放位置では、工具ホルダは、スピンドルから解放され得る。しかし、このすでに知られている挟持デバイスは、比較的長い軸方向範囲を有し、したがって、挟持デバイスのための利用可能な軸方向空間が限られている工具タレットの周辺に工具ホルダが分離可能に固定されるべき場合には、このタイプの挟持デバイスを使用することは適切ではない。

【0004】

請求項１のプリアンブルに記載の挟持デバイスは、ＥＰ３８２５０４７Ａ１からすでに知られている。

【0005】

発明の目的
本発明の目的は、新規かつ好ましい設計を有し、また、工作機械の工具タレットとの使用に適している、上述のタイプの挟持デバイスを提供することである。

【発明の概要】

【0006】

本発明によれば、前述の目的は、請求項１において定められる特徴を有する挟持デバイスによって達成される。

【0007】

本発明による挟持デバイスは、
－ ハウジングと、
－ ハウジングの内側に回転可能に取り付けられ、かつ、前方端部、後方端部、および前方端部と交わりかつ前方端部から後方に延在するボアを有するスピンドルであって、工具ホルダシャンクを受け入れるための取付け部分がボアの前方端部に設けられた、スピンドルと、
－ 前進解放位置と後退係止位置との間でボアの長手軸に沿ってボア内で相反的に移動可能であるようにボアの内側に摺動可能に取り付けられた引張棒と、
－ 引張棒の前方端部において引張棒の周りに配置された係合部材であって、前進解放位置から後退係止位置への引張棒の移動の影響下で第１の位置から第２の位置へ移動可能であり、第１の位置では、工具ホルダシャンクが前述のボアの取付け部分を出入りすることを可能にし、第２の位置では、工具ホルダシャンクと係止係合して工具ホルダシャンクをスピンドルに固着させておく、係合部材と、
－ ハウジングの内側に配置された作動部材であって、スピンドルの軸方向においてスピンドルに対して移動可能であるようにスピンドルに摺動可能に取り付けられた、作動部材と、
－ ハウジングの内側に配置された運動伝達機構であって、スピンドルに取り付けられ、かつ、スピンドルに対する第１の軸方向における作動部材の軸方向移動を前進解放位置から後退係止位置への引張棒の移動に伝達するように構成された、運動伝達機構と、
－ 作動部材をスピンドルに対して軸方向に移動させるための液圧アクチュエータであって、ハウジング内に配置され、かつ、シリンダハウジングおよびピストン部材を備え、ピストン部材が、スピンドルの周りに延在し、かつ、第１の軸方向において作動部材に引く力または押す力を及ぼすことにより前進解放位置から後退係止位置への引張棒の移動をもたらすことを可能にするためにスピンドルに対して軸方向に液圧で移動可能であるようにシリンダハウジングに摺動可能に取り付けられた、液圧アクチュエータと、
を備える。

【0008】

作動部材は、スピンドルと一緒にシリンダハウジングおよびピストン部材に対して回転可能であり、これは、工具ホルダがスピンドルと一緒に回転される機械加工動作中に液圧アクチュエータが動かないままでいられることを意味する。液圧アクチュエータにおける回転部品を回避することにより、液圧アクチュエータおよび関連する液圧系の組立が促進され、また、ハウジングとスピンドルとの間の接触面において、スピンドルの潜在的な回転速度を制限するであろうロータリシールが必要とされない。作動部材を移動させることにより引張棒の移動を達成するための液圧アクチュエータの使用は、本発明による挟持デバイスが自動工具変更動作における使用に適していることを意味する。

【0009】

シリンダハウジングは、スピンドルの周りに延在し、かつ、第１の端位置と第２の端位置との間でスピンドルに対して軸方向に移動可能であるように挟持デバイスのハウジングの内側に摺動可能に取り付けられ、第１の位置では、シリンダハウジングは、前述の第１の軸方向におけるシリンダハウジングのスピンドルに対する移動を制限するスピンドル上の第１の肩に当接し、第２の端位置では、シリンダハウジングは、反対の第２の軸方向におけるシリンダハウジングのスピンドルに対する移動を制限するスピンドル上の第２の肩に当接する。ピストン部材は、シリンダハウジング内の空間に摺動可能に受け入れられる環状ピストンヘッドを備え、第１の液圧チャンバが、ピストンヘッドの第１の側においてこの空間内に形成され、この第１の液圧チャンバ内に液圧流体を供給することにより、シリンダハウジングは第２の端位置へ移動可能であり、ピストン部材は第１の軸方向に移動可能である。

【0010】

したがって、シリンダハウジングは、ハウジングおよびスピンドルに対して短い距離を軸方向に移動可能であるように、軸方向に浮動する態様で挟持デバイスのハウジングの内側に取り付けられる。引張棒が後退係止位置に移動されるべきときに、液圧流体が第１の液圧チャンバ内に供給され、それが、シリンダハウジングのその第２の端位置への移動をもたらし、シリンダハウジングをスピンドル上の第２の肩に当接させる。スピンドル上の第２の肩は、シリンダハウジングのためのストッパ部材として作用し、第１の液圧チャンバ内に液圧流体をさらに供給すると、ピストン部材は第１の軸方向に押され、それにより、作動部材は、後退係止位置への引張棒の移動をもたらす。ピストン部材および引張棒のこの軸方向移動中、ピストン部材は、第１の軸方向において作動部材に力を及ぼし、一方で、シリンダハウジングは、スピンドル上の第２の肩を介して、対応する反力をスピンドルに及ぼす。その結果、後退係止位置への引張棒の移動中には挟持デバイスのハウジングに力が伝達されず、したがって、スピンドルと挟持デバイスのハウジングとの間のロータリ軸受（ｒｏｔａｒｙ ｂｅａｒｉｎｇ）は、この液圧アクチュエータの作動中にはいかなる軸方向力も受けず、これは、ロータリ軸受にかかる応力の減少を意味する。スピンドルと挟持デバイスのハウジングとの間のロータリ軸受が引張棒の移動中に軸方向応力を受ける従来技術の解決策と比較すると、本発明による解決策は、ロータリ軸受の予想耐用寿命を短くすることなしにより小さな寸法のロータリ軸受を使用すること、または、同じ寸法のロータリ軸受を使用するときにロータリ軸受のより長い予想耐用寿命を得ることを可能にする。

【0011】

本発明による挟持デバイスは、工作機械の工具タレットに取り付けることができ、ここで、挟持デバイスの回転スピンドルは、工具タレット内の駆動機構に接続されるか、駆動機構に接続可能である。しかし、挟持デバイスは、工具タレットでの使用に限定されない。それどころか、挟持デバイスの回転スピンドルは、工作機械の主スピンドルを構成するか、または、中間の工具タレットを伴わずにそのような主スピンドルに接続され得る。

【0012】

本発明の一実施形態によれば、作動部材は、引張棒が作動部材および運動伝達機構の影響下で強制的に後退係止位置に着かされたときに、スピンドル上で自己係止軸方向位置を取ることにより引張棒を後退係止位置に保つように構成される。その結果、作動部材は、ピストン部材からの外力を必要とすることなしにスピンドルの回転中に引張棒を後退係止位置に保つことが可能であり、これは、スピンドルおよび作動部材が静止位置にある工具変更動作に関連してピストン部材が作動部材に引く力または押す力を及ぼすことだけを必要とすることを意味する。その結果、スピンドルの回転中の作動部材とピストン部材との間の摩擦力、およびシリンダハウジングとスピンドルとの間の摩擦力は、回避されるかまたは少なくとも非常に低い水準に減少され得る。

【0013】

本発明の別の実施形態によれば、第２の液圧チャンバが、ピストンヘッドの反対側の第２の側においてシリンダハウジング内の前述の空間内に形成され、ピストン部材が第２の軸方向において作動部材に引く力または押す力を及ぼすことを可能にするためにこの第２の液圧チャンバ内に液圧流体を供給することにより、シリンダハウジングは、第１の端位置へ移動可能であり、ピストン部材は、第２の軸方向に移動可能である。その結果、複動ピストン部材が得られ、したがって、引張棒が前進解放位置から後退係止位置へ移動されるべきときに作動部材を第１の軸方向に移動させるために、および、引張棒が後退係止位置から前進解放位置へ移動されるべきときに作動部材を反対方向に移動させるために、全く同一のピストン部材を使用することができ、これは、挟持デバイスを非常にコンパクトに作れることを意味する。引張棒が前進解放位置に移動されるべきときに、液圧流体が第２の液圧チャンバ内に供給され、それが、シリンダハウジングのその第１の端位置への移動をもたらし、かつ、シリンダハウジングをスピンドル上の第１の肩に当接させる。スピンドル上の第１の肩は、シリンダハウジングのためのストッパ部材として作用し、第２の液圧チャンバ内に液圧流体をさらに供給すると、ピストン部材は第２の軸方向に押され、それにより、作動部材は、前進解放位置への引張棒の移動をもたらす。ピストン部材および引張棒のこの軸方向移動中、ピストン部材は、第２の軸方向において作動部材に力を及ぼし、一方で、シリンダハウジングは、スピンドル上の第１の肩を介して、対応する反力をスピンドルに及ぼす。その結果、前進解放位置への引張棒の移動中には挟持デバイスのハウジングに力が伝達されず、したがって、スピンドルと挟持デバイスのハウジングとの間のロータリ軸受は、この液圧アクチュエータの作動中にはいかなる軸方向力も受けず、これは、ロータリ軸受にかかる応力の減少を意味する。

【0014】

本発明の別の実施形態によれば、シリンダハウジングは、シリンダハウジング内の前述の空間を径方向外方において制限する第１の円筒形壁と、シリンダハウジング内の前述の空間を径方向内方において制限する反対側の第２の円筒形壁と、を備える。したがって、ピストン部材のピストンヘッドは、これらのシリンダ壁の間に摺動可能に受け入れられる。

【0015】

本発明の別の実施形態によれば、シリンダハウジングの内側側面上に内部突起が設けられ、シリンダハウジングは、前述の第１の端位置ではこの内部突起を介してスピンドル上の第１の肩に当接するように構成され、かつ、前述の第２の端位置ではこの内部突起を介してスピンドル上の第２の肩に当接するように構成され、シリンダハウジング上の内部突起は、スピンドル上の第１の肩と第２の肩との間に形成された間隙内に遊びを有して受け入れられる。その結果、シリンダハウジングとスピンドルとの間の接続が、工具変更動作中に単純かつ確実な態様で達成され得る。

【0016】

本発明の別の実施形態によれば、シリンダハウジングは、前述の第１の端位置と第２の端位置との間の中間軸方向位置を取っているときにスピンドルと接触しないように構成される。シリンダハウジングは、工具変更動作が行われる時点の間、すなわち工具ホルダがスピンドルと一緒に回転される機械加工動作中、この中間軸方向位置にあることが意図されている。その結果、スピンドルの回転中のシリンダハウジングとスピンドルとの間の摩擦力を回避することができる。

【0017】

本発明の別の実施形態によれば、挟持デバイスは、シリンダハウジングに作用するように構成されたばね懸架式の戻し機構を備え、
－ シリンダハウジングは、戻し機構のばね力の作用に逆らって前述の中間軸方向位置から第１の端位置へ移動可能であり、かつ、このばね力の作用下で第１の端位置から中間軸方向位置へ移動可能であり、
－ シリンダハウジングは、戻し機構のばね力の作用に逆らって前述の中間軸方向位置から第２の端位置へ移動可能であり、かつ、このばね力の作用下で第２の端位置から中間軸方向位置へ移動可能である。

【0018】

したがって、シリンダハウジングは、戻し機構のばね力により中間軸方向位置に向かって付勢される。ばね懸架式の戻し機構により、工具変更動作後にスピンドルがシリンダハウジングに対して高速度で回転されるときにシリンダハウジングとスピンドルとの間の接触面において摩擦熱が発生しなくなるように、シリンダハウジングが工具変更動作の完了後に自動的にスピンドルとの接触から外されることを確実にすることが可能である。

【0019】

本発明の別の実施形態によれば、ピストン部材は、ピストンヘッドに固定されたスリーブ形状のピストンステムを備え、ピストン部材は、ピストンステムを通じて作動部材に前述の引く力または押す力を及ぼすように構成される。ピストンステムは、有利には、第１の液圧チャンバを径方向内方に区切るように構成される。

【0020】

本発明の別の実施形態によれば、作動部材は、スリーブの形態を有し、作動部材は、スピンドルの周壁の周りに配置され、かつ、スピンドルに対して軸方向に移動可能であるようにこの周壁に摺動可能に取り付けられる。

【0021】

本発明の別の実施形態は、
－ 運動伝達機構が、スピンドルの周壁を径方向に貫通する第１の開口内に摺動可能に受け入れられる第１のくさびを備え、第１のくさびが、第１の開口内で径方向内方に押されたときに引張棒を後退係止位置に向かって押すように構成されること、
－ 第１のくさびが、スピンドルから外方に面する第１の圧力受け表面を備えること、
－ 作動部材が、第１の圧力印加表面をその内側側面上に備え、第１の圧力印加表面が、第１の圧力受け表面と接触するために内方に面し、かつ、第１の軸方向に見たときに増大する長手軸までの径方向距離を有すること、および、
－ 第１の圧力印加表面が、作動部材が第１の軸方向に移動されるときに、第１の圧力受け表面を圧迫することにより第１のくさびを第１の開口内で径方向内方に押すように構成されること
を特徴とする。

【0022】

引張棒は、第１の軸方向における作動部材の移動による作動部材および第１のくさびの影響下で前進解放位置から後退係止位置へ移動可能である。第１の圧力印加表面は第１の軸方向に増大する長手軸までの径方向距離を有するので、第１の軸方向における作動部材の移動が、第１の圧力印加表面により第１のくさび上の第１の圧力受け表面上に印加されるべき圧力を生じさせる。この圧力は、第１のくさびが長手軸に向かって径方向内方に押されるように、径方向における成分を有する。

【0023】

第１の圧力印加表面および第１の圧力受け表面は、引張棒が作動部材および第１のくさびの影響下で強制的に後退係止位置に着かされたときに第１のくさびが作動部材を周壁上の自己係止軸方向位置に保つような角度αにより、長手軸に対して傾けられることが好ましい。この場合、第１の圧力印加表面および第１の圧力受け表面はどちらも、長手方向断面において見たときにスピンドルを貫いて同じ方向に延在する。角度αは、引張棒がボアの内側で後退係止位置に変位されたときに作動部材が第１のくさびに対して自己係止軸方向位置に達するように、自己係止閾値角度を下回るように選択される。自己係止軸方向位置を得るために、角度αは、十分に小さいものであるべきであり、すなわち、自己係止閾値角度を下回るべきである。自己係止軸方向位置は、第１のくさび上の第１の圧力受け表面と作動部材上の第１の圧力印加表面との間の静止摩擦力が、長手軸に直角な径方向において第１のくさびに印加される力によって生じる摩擦面における対抗する力を上回る、軸方向位置を指す。したがって、第１のくさび上の第１の圧力受け表面と作動部材上の第１の圧力印加表面との間の摩擦係数に依存する角度範囲内で、自己係止軸方向位置が得られる。この摩擦係数は、使用される材料、表面上のコーティング、潤滑剤の使用、などのような様々なパラメータに依存する。したがって、自己係止閾値角度は、そのようなパラメータに依存する。当業者は、共通の一般知識および／もしくは通例の実験を使用することにより各特定の事例に適用される自己係止閾値角度を特定するか、または、ある角度がそのような自己係止閾値角度を下回るかどうかを少なくとも予測するかもしくは見積もることができるであろう。一般に、自己係止閾値角度を十分に下回る角度αを選択することにより自己係止構成を確実にすることが好ましい。小さな角度αを使用することのさらなる便益は、作動部材の比較的長い軸方向変位が引張棒の比較的短い軸方向変位をもたらすことを小さな角度αが意味するという事実により、力増幅効果が得られることである。しかし、過度に小さな角度αは、非効率的であり、実際にはうまく機能しないことがある。例えば、非常に小さな角度αは、作動部材を自己係止軸方向位置から解放することを困難にし得る。角度αは、有利には２°から１０°の間である。この範囲内の角度αにより、自己係止効果だけでなく、適切な力増幅効果を得ることができる。

【0024】

本発明の別の実施形態によれば、第１のくさびは、くさび表面を備え、このくさび表面は、スピンドルの後方端部に面し、かつ、スピンドルの前方端部に面している引張棒上の第１の摺動表面と接触する。

【0025】

本発明の別の実施形態は、
－ 運動伝達機構が、スピンドルの周壁を径方向に貫通する第２の開口内に摺動可能に受け入れられる第２のくさびを備え、第２のくさびが、くさび表面および第２の圧力受け表面を備え、くさび表面が、スピンドルの前方端部に面し、かつ、スピンドルの後端部に面している引張棒上の第２の摺動面と接触し、第２の圧力受け表面が、スピンドルから外方に面し、第２のくさびが、第２の開口内で径方向内方に押されたときに引張棒を前進解放位置に向かって押すように構成されること、
－ 作動部材が、第２の圧力印加表面をその内側側面上に備え、第２の圧力印加表面が、第２の圧力受け表面と接触するために内方に面し、かつ、第２の軸方向に見たときに増大する長手軸までの径方向距離を有すること、ならびに、
－ 第２の圧力印加表面が、作動部材が第２の軸方向に移動されるときに、第２の圧力受け表面を圧迫することにより第２のくさびを第２の開口内で径方向内方に押すように構成されること
を特徴とする。

【0026】

引張棒は、第２の軸方向における作動部材の移動による作動部材および第２のくさびの影響下で後退係止位置から前進解放位置へ移動可能である。第２の圧力印加表面は第２の軸方向に増大する長手軸までの径方向距離を有するので、第２の軸方向における作動部材の移動が、第２の圧力印加表面により第２のくさび上の第２の圧力受け表面上に印加されるべき圧力を生じさせる。この圧力は、第２のくさびが長手軸に向かって径方向内方に押されるように、径方向における成分を有する。

【0027】

本発明の別の実施形態によれば、挟持デバイスは、周壁の円周方向において離隔された２つ以上のそのような第１のくさびを備え、各第１のくさびは、周壁を径方向に貫通するそれぞれの第１の開口内に受け入れられる。挟持デバイスはまた、周壁の円周方向において離隔された２つ以上のそのような第２のくさびを備えることができ、各第２のくさびは、周壁を径方向に貫通するそれぞれの第２の開口内に受け入れられる。第１の開口および関連する第１のくさび、ならびに第２の開口および関連する第２のくさびは、周壁の円周方向において均等に分散されることが好ましい。その結果、良好な力分布を有する均衡の取れた挟持デバイスが得られる。しかし、非常に多数のくさびおよび関連する開口は、各開口がハウジングの強度を低下させるという事実により、好ましくない場合がある。関連する開口を伴う３つの第１のくさびおよび３つの第２のくさびが、ハウジングの十分な強度をなおも維持しながら、適切な水準の力分布を有する均衡の取れた挟持デバイスを提供する。第１のくさびおよび第２のくさびは、有利には、周壁の円周方向に見たときに交互に配置され、ここで、周壁の円周方向に見たときに第１のくさびのそれぞれの後に第２のくさびのうちの１つが続き、周壁の円周方向に見たときに第２のくさびのそれぞれの後に第１のくさびのうちの１つが続く。

【0028】

本発明による挟持デバイスのさらなる有利な特徴が、以下に続く説明から明らかになるであろう。

【0029】

添付の図面を参照しながら、例として挙げられる本発明の実施形態の詳細な説明が以下に続く。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の一実施形態による挟持デバイス、および工具ホルダの平面図である。

【図2】工具ホルダが挟持デバイスから分離された、図１の挟持デバイスおよび工具ホルダの部分的に破断された斜視図である。

【図3a】挟持デバイスの引張棒が前進解放位置において示されており、シリンダハウジングが第１の端位置において示されている、図１の挟持デバイスおよび工具ホルダの長手方向断面図である。

【図3b】引張棒が後退係止位置において示されており、シリンダハウジングが第２の端位置において示されている、図３ａに対応する長手方向断面図である。

【図3c】引張棒が後退係止位置において示されており、シリンダハウジングが中間軸方向位置において示されている、図３ａに対応する長手方向断面図である。

【図4】図１の挟持デバイスに含まれる部品の部分的に破断された斜視図である。

【図5】工具ホルダが挟持状態にある、工具ホルダおよび図４に示された挟持デバイスの部品の長手方向断面図である。

【図6】工具ホルダが非挟持状態にある、図５に対応する長手方向断面図である。

【図7】工具ホルダおよび図４に示された挟持デバイスの部品の分解組立図である。

【図8】工具ホルダおよび図４に示された挟持デバイスの部品の別方向からの分解組立図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明の実施形態の詳細な説明
本発明の一実施形態による挟持デバイス１が、図１～図８に示されている。挟持デバイス１は、工具ホルダ８０（図面では非常に概略的に示されている）を挟持デバイスにおける回転スピンドル２に解放可能に挟持し、かつ、工具ホルダ８０に固定された切削工具（図示せず）による被加工物の機械加工を可能にするように、構成される。

【0032】

スピンドル２は、例えば円錐ころ軸受または任意の他の適切なタイプのころ軸受の形態をした転がり軸受４により、挟持デバイス１のハウジング３に回転可能に取り付けられる。スピンドル２は、前方端部２ａ、後方端部２ｂ、および、前方端部２ａと交わりかつ前方端部２ａから後方に延在するボア５を有する。したがって、ボア５は、スピンドルの前方端部２ａに入口開口部を有する。スピンドル２は、スピンドルが駆動機構により回転駆動されることを可能にするために、スピンドルの後方端部２ｂにおける接続ピン６を介して、例えば工作機械の工具タレット内の駆動機構といった工作機械の駆動機構に接続可能である。

【0033】

工具ホルダ８０上の取付けシャンク８１を受け入れるための取付け部分７（図２および図４参照）が、ボア５の前方端部に設けられる。この取付けシャンク８１は、本明細書では工具ホルダシャンクと呼ばれる。

【0034】

引張棒８が、前進解放位置（図３ａおよび図６参照）と後退係止位置（図３ｂ、図３ｃ、および図５参照）との間でボア５の長手軸Ｌに沿ってボア５内で相反的に移動可能であるように、ボア５の内側に摺動可能に取り付けられる。引張棒８は、ボア５の入口開口部に面する前方端部、および反対側の後方端部を有する。ヘッド部分９およびネック部分１０が、引張棒８の前方端部に設けられる。ヘッド部分９は、引張棒の長手方向に見たときにネック部分１０の前方に位置し、ヘッド部分９は、ヘッド部分９上の後方に面する傾斜表面１１を介してネック部分１０に接続されている。密閉リング１２が、引張棒８とボア５の内側表面との間に配置される。示された例では、この密閉リング１２は、引張棒８の外側側面上の溝内に受け入れられる。

【0035】

工具ホルダシャンク８１は、スピンドル２の前方端部２ａにおける入口開口部を介してボア５の取付け部分７内に挿入可能である。引張棒のヘッド部分９は、工具ホルダシャンク８１における係合ボア８２内に受け入れられ、工具ホルダシャンクの管状壁８３が、ヘッド部分９とボア５の内側表面との間の空間内に受け入れられる。示された実施形態では、ボア５の取付け部分７は、円錐形に成形され、かつ、同様に成形された工具ホルダシャンク８１を受け入れるように適合されたある程度「三角形の」または多角形の非円形断面形状を有する。円錐形状は、工具ホルダシャンク８１とスピンドル２との間の径方向および軸方向における遊びのない接続を確実にし、一方で、非円形断面は、スピンドル２に対する工具ホルダシャンク８１の回転不能な固定を確実にする。しかし、ボア５の取付け部分７はまた、他のタイプの工具ホルダシャンクを受け入れるための任意の他の適切な形状を有することができる。

【0036】

セグメントの形態をした係合部材２０が、引張棒８の前方端部において引張棒８の周りに配置される。前進解放位置から後退係止位置への引張棒８の移動の影響下において、係合部材２０は、第１の位置（図３ａおよび図６参照）から第２の位置（図３ｂ、図３ｃ、および図５参照）へ移動可能であり、第１の位置では、係合部材２０は、工具ホルダシャンク８１がボア５の取付け部分を出入りすることを可能にし、第２の位置では、係合部材２０は、工具ホルダシャンク８１内の係合ボア８２における係合溝８４と係止係合することにより、工具ホルダシャンク８１をスピンドル２に固着させておく。

【0037】

示された実施形態では、係合部材２０は、引張棒８のネック部分１０の周りに配置され、かつ、保持リング２１（図６参照）および弾性Ｏリング２２によりネック部分の周りの所定の位置に保持され、保持リング２１および弾性Ｏリング２２は、ボア５内に配置され、かつ、ネック部分１０を取り囲む。各係合部材２０は、保持リング２１における内側溝内に係合される、外方に面するフランジ部分２３を有する。Ｏリング２２は、各係合部材２０の後方端部における外方に面する溝内に受け入れられる。圧縮ばね２４、スラストリング２５、およびストッパリング２６もまた、ボア５内に配置され、引張棒８を取り囲むように構成される。圧縮ばね２４は、引張棒８上の肩とスラストリング２５との間に取り付けられ、また、圧縮ばね２４は、スラストリング２５、保持リング２１、および係合部材２０を前方に付勢するように構成される。ボア５の入口開口部に向かう保持リング２１の前方移動は、ボア５の内側表面における溝内に取り付けられるストッパリング２６によって制限される。

【0038】

各係合部材２０は、外方に向けられた係合フランジ２７をその前方端部に備え、係合フランジ２７は、係合部材２０が上述の第２の位置にあるときに工具ホルダシャンク８１における係合溝８４と係合するように構成される。図３ａおよび図６に示されるように、引張棒８が前進解放位置にあるときに、係合部材２０の前方端部は、引張棒８のヘッド部分９の後側に位置し、係合フランジ２７は、工具ホルダシャンク８１における係合溝８４との係合から外れている。引張棒８がボア５の長手軸Ｌに沿ってボア５内で軸方向後方に移動されると、引張棒のヘッド部分９上の傾斜表面１１は、係合部材２０の前方端部と接触することになり、ここで、係合部材２０の前方端部は、係合部材上の係合フランジ２７が工具ホルダシャンク８１における係合溝８４と係合するように、この傾斜表面１１上を摺動し、かつ、外方へ押され、その結果、工具ホルダシャンク８１は、引張棒８によって引っ張られて、ボア５の取付け部分内でスピンドル２の内側表面としっかり接触する。

【0039】

挟持デバイス１は、作動部材１３をさらに備え、この作動部材１３は、スピンドル２と同心であり、長手軸Ｌに沿ってスピンドル２に対して軸方向に移動可能であるように、スピンドルに摺動可能に取り付けられる。作動部材１３は、スピンドル２に回転不能に取り付けられ、つまり、スピンドル２に対して回転することを防止され、したがって、スピンドル２と一緒に回転するように構成される。運動伝達機構３０が、スピンドル２に取り付けられ、かつ、スピンドル２に対する第１の軸方向Ｄ１における作動部材１３の軸方向移動を前進解放位置から後退係止位置への引張棒８の移動に変換するように構成される。示された実施形態では、この第１の軸方向Ｄ１は、スピンドル２の前方端部２ａに向かう方向である。したがって、この場合、前進解放位置から後退係止位置への引張棒８の移動は、スピンドル２に沿った前方への作動部材１３の軸方向移動によってもたらされる。しかし、代案として、作動部材１３および運動伝達機構３０は、前進解放位置から後退係止位置への引張棒８の移動がスピンドル２に沿った後方への作動部材１３の軸方向移動によってもたらされるような態様で協働するように配置されてもよい。

【0040】

さらに、挟持デバイス１は、作動部材１３をスピンドル２に対して軸方向に移動させるための液圧アクチュエータ１７を備える。液圧アクチュエータ１７は、ハウジング３内に配置され、かつ、シリンダハウジング６０およびピストン部材７０を備える。シリンダハウジング６０は、スピンドル２の一部を取り囲むように構成される。シリンダハウジング６０は、第１の端位置（図３ａ参照）と第２の端位置（図３ｂ参照）との間でハウジング３およびスピンドル２に対して軸方向に移動可能であるようにハウジング３の内側の空間内に摺動可能に取り付けられ、第１の端位置では、シリンダハウジング６０は、第１の軸方向Ｄ１におけるスピンドル２に対するシリンダハウジング６０の移動を制限するスピンドル２上の第１の肩６１ａに当接し、第２の位置では、シリンダハウジング６０は、反対の第２の軸方向Ｄ２におけるスピンドル２に対するシリンダハウジング６０の移動を制限するスピンドル２上の第２の肩６１ｂに当接する。図３ｃに示されるように、シリンダハウジング６０は、前述の第１の端位置と第２の端位置との間の中間軸方向位置を取っているときにスピンドル２と接触しないように構成されることが好ましい。

【0041】

示された実施形態では、内部突起６２が、シリンダハウジング６０の内側側面上に設けられ、シリンダハウジング６０は、第１の端位置ではこの内部突起６２を介してスピンドル２上の第１の肩６１ａに当接するように構成され、かつ、第２の端位置ではこの内部突起６２を介してスピンドル２上の第２の肩６１ｂに当接するように構成される。したがって、この場合、内部突起６２は、それを通じてシリンダハウジング６０が前述の端位置においてスピンドル上のそれぞれの肩６１ａ、６１ｂに当接する当接部材として機能するように構成される。内部突起６２は、スピンドル２上の第１の肩６１ａと第２の肩６１ｂとの間の間隙内に遊びを有して受け入れられ、それにより、シリンダハウジングが第１の端位置と第２の端位置との間の中間軸方向位置を取っているときにスピンドル２と接触しないことを可能にする。示された例では、内部突起６２は、シリンダハウジング６０に設けられた環状溝内に取り付けられるロックリングの形態を有するが、代案として、シリンダハウジングの一体部品として形成されてもよい。示された実施形態では、スピンドル上の第１の肩６１ａおよび第２の肩６１ｂは、スピンドル２の外側側面上に設けられた環状溝における互いに向かい合った表面によって形成される。しかし、スピンドル上の第１の肩６１ａおよび第２の肩６１ｂ、ならびにシリンダハウジング上の関連する当接部材６２はまた、任意の他の適切な態様で設計され得る。

【0042】

また、ピストン部材７０は、スピンドル２の一部を取り囲むように構成される。ピストン部材７０は、ピストン部材７０が第１の軸方向Ｄ１において作動部材１３に引く力または押す力を及ぼすことにより前進解放位置から後退係止位置への引張棒８の移動をもたらすことを可能にするために、スピンドル２に対して軸方向に液圧で移動可能であるようにシリンダハウジング６０に摺動可能に取り付けられる。示された実施形態では、ピストン部材７０は、軸方向に向けられた引く力を作動部材１３に及ぼすことにより作動部材１３を第１の軸方向Ｄ１に移動させるように構成される。代案として、ピストン部材７０は、軸方向に向けられた押す力を作動部材１３に及ぼすことにより作動部材１３を第１の軸方向Ｄ１に移動させるように構成され得る。ピストン部材７０は、シリンダハウジング６０内の空間に摺動可能に受け入れられる環状ピストンヘッド７１を備え、第１の液圧チャンバ６３ａが、ピストンヘッド７１の第１の側においてこの空間内に形成される。この第１の液圧チャンバ６３ａ内に液圧流体を供給することにより、シリンダハウジング６０は第２の端位置へ移動可能であり、ピストン部材７０は第１の軸方向Ｄ１に移動可能である。

【0043】

示された実施形態では、シリンダハウジング６０は、シリンダハウジング内の前述の空間を径方向外方において制限する第１の円筒形壁６４と、シリンダハウジング内の前述の空間を径方向内方において制限する反対側の第２の円筒形壁６５とを備える。示された例では、シリンダハウジング６０は、ねじ式継手６６によりまたは任意の他の適切な態様で互いに固定され得る第１のシリンダハウジング部品６０ａおよび第２のシリンダハウジング部品６０ｂ（図６参照）によって形成され、第１の円筒形壁６４は、第１のシリンダハウジング部品６０ａの一部を形成し、第２の円筒形壁６５は、第２のシリンダハウジング部品６０ｂの一部を形成する。密閉リング７２ａ、７２ｂが、ピストンヘッド７１の両側に配置され、第１の密閉リング７２ａが、第１の円筒形壁６４と密閉接触するように、ピストンヘッドの外方に面する表面における溝内に取り付けられ、第２の密閉リング７２ｂが、第２の円筒形壁６５と密閉接触するように、ピストンヘッドの内方に面する表面における溝内に取り付けられる。当然ながら、シリンダハウジング６０は、任意の他の適切な態様で設計されてもよい。

【0044】

示された実施形態では、第２の液圧チャンバ６３ｂが、ピストンヘッド７１の反対側の第２の側においてシリンダハウジング６０内の前述の空間内に形成され、シリンダハウジング６０は、ピストン部材７０が第２の軸方向Ｄ２において作動部材１３に引く力または押す力を及ぼすことを可能にするために、この第２の液圧チャンバ６３ｂ内に液圧流体を供給することにより、シリンダハウジング６０は第１の端位置へ移動可能であり、ピストン部材７０は第２の軸方向Ｄ２に移動可能である。示された実施形態では、ピストン部材７０は、軸方向に向けられた押す力を作動部材１３に及ぼすことにより作動部材１３を第２の軸方向Ｄ２に移動させるように構成される。代案として、ピストン部材７０は、軸方向に向けられた引く力を作動部材１３に及ぼすことにより作動部材１３を第２の軸方向Ｄ２に移動させるように構成され得る。

【0045】

示された実施形態では、ピストン部材７０は、ピストンヘッド７１に固定されたスリーブ形状のピストンステム７３を備え、ピストン部材７０は、ピストンステム７３を通じて作動部材１３に上述の引く力または押す力を及ぼすように構成される。ピストンステム７３は、作動部材１３と同心でありかつスピンドル２の周りに延在することが好ましい。ピストンステム７３は、第１の液圧チャンバ６３ａを径方向内方に区切り、一方で、第２の液圧チャンバ６３ｂは、上述の第２の円筒形壁６５により径方向内方に区切られる。示された例では、第２の円筒形壁６５は、ピストンステム７３の内側表面と作動部材１３の外側表面との間に設けられた間隙内へ延在する。

【0046】

ピストンステム７３は、作動部材１３の外側側面上に設けられた環状外部突起１５およびロックリング１６に作用することにより上述の力を作動部材１３に及ぼすように構成されてもよく、外部突起１５およびロックリング１６は、作動部材１３の軸方向において離隔される。示された実施形態では、環状内部突起７４が、ピストンステム７３の内側側面上に設けられる。ピストンステム７３上の内部突起７４は、外部突起１５とロックリング１６との間に形成された間隙内に遊びを有して受け入れられる。この場合、ピストン部材７０が作動部材を第１の軸方向Ｄ１に移動させるときに、内部突起７４および外部突起１５を介して軸方向の力がピストン部材７０から作動部材１３に伝達され、ピストン部材７０が作動部材を第２の軸方向Ｄ２に移動させるときに、外部突起７４およびロックリング１６を介して軸方向の力がピストン部材７０から作動部材１３に伝達される。また当然ながら、ピストン部材７０、およびピストン部材と作動部材１３との間の接触面は、任意の他の適切な態様で設計され得る。

【0047】

作動部材１３は、スピンドル２と一緒にシリンダハウジング６０およびピストン部材７０に対して回転可能であり、一方で、シリンダハウジング６０およびピストン部材７０は、スピンドル２がハウジング３に対して回転されるときにハウジング３内で動かないままであるように構成される。

【0048】

シリンダハウジング６０およびピストン部材７０は、作動部材１３およびスピンドル２と同心であることが好ましいが、スピンドル２の中心軸に平行にしかしその中心軸に対してある程度偏心して配置されるそれぞれの中心軸を有するシリンダハウジング６０およびピストン部材７０を使用することも、可能であるはずである。挟持デバイス１の長手方向においてスペースを節約するために、シリンダハウジング６０およびピストン部材７０は、有利には作動部材１３と少なくとも部分的に重なるように配置される。

【0049】

作動部材１３は、引張棒８が作動部材１３および運動伝達機構３０の影響下で強制的に後退係止位置に着かされたときにスピンドル２上で自己係止軸方向位置を取り、それにより作動部材１３が引張棒８を後退係止位置に保つように構成されることが、好ましい。その結果、ピストン部材７０は、スピンドル２が静止しており引張棒８が後退係止位置から前進解放位置へ移動されてから後退係止位置に戻されなければならない工具変更動作に関して、作動部材１３に力を及ぼすことだけを必要とする。自己係止軸方向位置において、作動部材１３と作動部材１３に接触する運動伝達機構３０および／またはスピンドル２の部分との間の摩擦力が、作動部材が第２の軸方向Ｄ２において軸方向に変位されることを防止する。

【0050】

機械加工動作中に作動部材１３はスピンドル２と一緒に高速度で回転するがピストン部材７０およびシリンダハウジング６０は動かないままであるという事実により、機械加工動作中の作動部材１３とピストン部材７０との間の摩擦力およびスピンドル２とシリンダハウジング６０との間の摩擦力を回避するかまたは少なくともそのような摩擦力を可能な限り低く保つことが、重要である。示された実施形態では、ピストン部材７０と作動部材１３との間の接触面における摩擦力は、作動部材およびピストン部材の上述の協働する部分１５、１６、７４によって形成される連結部において作動部材とピストン部材との間に径方向および軸方向における僅かな遊びを有することによって回避される。同様に、シリンダハウジング６０とスピンドル２との間の接触面における摩擦力は、シリンダハウジングおよびスピンドルの上述の協働する部分６２、６１ａ、６１ｂによって形成される連結部においてシリンダハウジングとスピンドルとの間に径方向および軸方向における僅かな遊びを有することによって回避される。

【0051】

挟持デバイス１は、有利には、シリンダハウジング６０に作用するばね懸架式の戻し機構９０を備え、
－ シリンダハウジング６０は、戻し機構９０のばね力の作用に逆らって上述の中間軸方向位置から第１の端位置へ移動可能であり、かつ、このばね力の作用下で第１の端位置から中間軸方向位置へ移動可能であり、
－ シリンダハウジング６０は、戻し機構９０のばね力の作用に逆らって中間軸方向位置から第２の端位置へ移動可能であり、かつ、このばね力の作用下で第２の端位置から中間軸方向位置へ移動可能である。

【0052】

示された実施形態では、戻し機構９０は、シリンダハウジング６０の円周方向において分散された２つ以上の球９１を備え、これらの球は、シリンダハウジングの外側側面上の環状溝９２内に受け入れられる。溝９２は、溝９２における互いに向かい合った側壁が球を溝内の中央位置に向かって案内するように、球９１の形状に適合された断面形状を有する。各球９１は、挟持デバイス１のハウジング３におけるそれぞれの開口９３（図３ａ参照）を貫通し、この開口９３は、ハウジングにおける関連する空洞９４に開いている。ばねユニット９５が、この空洞９４内に収容され、球９１は、このばねユニット９５に寄り掛り、ばねユニット９５は、球を環状溝９２内へ径方向内方に付勢するために球９１に作用するように構成される。示された例では、各ばねユニット９５は、皿ばねの積重ねによって形成された圧縮ばね要素を備える。ばね懸架式の戻し機構９０はまた、任意の他の適切な態様で設計され得る。

【0053】

示された実施形態では、作動部材１３は、スリーブの形態を有する。この場合、作動部材１３は、スピンドル２の周壁１４の周りに配置され、かつ、スピンドルに対して軸方向に移動可能であるようにこの周壁に摺動可能に取り付けられる。

【0054】

運動伝達機構３０は、多くの異なる態様で設計され得る。運動伝達機構３０は、例えば、スピンドル２に対する第１の軸方向Ｄ１における作動部材１３の軸方向移動を前進解放位置から後退係止位置への引張棒８の移動に伝達するための１つまたは複数の第１のくさび４０と、スピンドル２に対する第２の軸方向Ｄ２における作動部材１３の軸方向移動を後退係止位置から前進解放位置への引張棒８の移動に伝達するための１つまたは複数の第２のくさび５０と、を備え得る。

【0055】

示された実施形態では、運動伝達機構３０は、周壁１４の円周方向において離隔された３つの第１のくさび４０を備える。各第１のくさび４０は、周壁１４を径方向に貫通するそれぞれの第１の開口４５内に摺動可能に受け入れられる。第１のくさび４０は、関連する第１の開口４５内でそれらが径方向内方に押されたときに引張棒８を後退係止位置に向かって連帯して押すように構成される。

【0056】

各第１のくさび４０は、スピンドル２の周壁１４から外方に面する第１の圧力受け表面４１を備え、作動部材１３は、第１のくさび上の第１の圧力受け表面４１に接触するために内方に面する第１の圧力印加表面３１を、その内側側面上に備える。各第１の圧力印加表面３１は、第１の軸方向Ｄ１に見たときに増大する長手軸Ｌまでの径方向距離を有する。第１の圧力印加表面３１は、作動部材１３が第１の軸方向Ｄ１に移動されるときに、第１のくさび上の第１の圧力受け表面４１を圧迫することにより第１のくさび４０を第１の開口４５内で径方向内方に押すように構成される。第１の圧力印加表面３１および第１の圧力受け表面４１は、引張棒８が作動部材１３および第１のくさび４０の影響下で強制的に後退係止位置に着かされたときに第１のくさび４０が作動部材１３を周壁１４上の自己係止軸方向位置に保つような角度α（図５参照）により、長手軸Ｌに対して傾けられることが好ましい。

【0057】

各第１のくさび４０はまた、くさび表面４８を備え、くさび表面４８は、スピンドル２の後方端部２ｂに面し、かつ、ハウジングの前方端部２ａに面している引張棒８上の第１の摺動表面１８と接触する。第１のくさび４０が作動部材１３により第１の開口４５内で径方向内方に押されると、各第１のくさび４０のくさび表面４８は、摺動して引張棒上の対応する第１の摺動表面１８を圧迫し、それにより、引張棒８を強制的に後退係止位置に向かって移動させることになる。

【0058】

示された実施形態では、挟持デバイス１は、周壁１４の円周方向において離隔された３つの第２のくさび５０を備える。各第２のくさび５０は、周壁１４を径方向に貫通するそれぞれの第２の開口５５内に摺動可能に受け入れられる。第２のくさび５０は、関連する第２の開口５５内でそれらが径方向内方に押されたときに引張棒８を前進解放位置に向かって連帯して押すように構成される。

【0059】

各第２のくさび５０は、スピンドル２の周壁１４から外方に面する第２の圧力受け表面５２を備え、作動部材１３は、第２のくさび上の第２の圧力受け表面５２に接触するために内方に面する第２の圧力印加表面３２を、その内側側面上に備える。各第２の圧力印加表面３２は、第２の軸方向Ｄ２に見たときに増大する長手軸Ｌまでの径方向距離を有する。第２の圧力印加表面３２は、作動部材１３が第２の軸方向Ｄ２に移動されるときに、第２のくさび上の第２の圧力受け表面５２を圧迫することにより第２のくさび５０を第２の開口５５内で径方向内方に押すように構成される。

【0060】

各第２のくさび５０はまた、くさび表面５９を備え、くさび表面５９は、スピンドル２の前方端部２ａに面し、かつ、ハウジングの後方端部２ｂに面している引張棒８上の第２の摺動表面１９と接触する。第２のくさび５０が作動部材１３により第２の開口５５内で径方向内方に押されると、各第２のくさび５０のくさび表面５９は、摺動して引張棒上の対応する第２の摺動表面１９を圧迫し、それにより、引張棒８を強制的に前進係止位置に向かって移動させることになる。

【0061】

各第１のくさび４０はまた、スピンドル２の周壁１４から外方に面する第３の圧力受け表面４３（図６参照）を備えることができ、作動部材１３は、各第１のくさび上の第３の圧力受け表面４３に接触するために内方に面する第３の圧力印加表面３３を、その内側側面上に備える。各第３の圧力印加表面３３は、第１の軸方向Ｄ１に見たときに増大する長手軸Ｌまでの径方向距離を有する。第３の圧力印加表面３３および第３の圧力受け表面４３は、上述の角度αよりも大きな角度β（図６参照）により、長手軸Ｌに対して傾けられる。第１および第３の圧力印加表面３１、３３、ならびに第１および第３の圧力受け表面４１、４３は、作動部材１３上および各第１のくさび４０上にそれぞれ連続的に配置され、その結果、第１の軸方向Ｄ１における作動部材１３の移動時に、第３の圧力印加表面３３は、最初の第１の移動段階中に摺動して関連する第３の圧力受け表面４３を圧迫するように構成され、そこで、第１の圧力印加表面３１は、後続の第２の移動段階中に摺動して関連する第１の圧力受け表面４１を圧迫するように構成される。その結果、引張棒８は、より大きな角度βの影響下で、挟持の初期段階中に第１の軸方向Ｄ１に急速に移動され得る。この初期挟持段階は、多くの力を必要としない。しかし、挟持の最終段階中、引張棒８を短い距離だけ変位させるために、大きな力が必要とされる。実際の挟持が起こるとき、つまり、係合部材２０が上述の第１の位置を取るときに、引張棒８は、引張棒８の軸方向移動が作動部材１３の軸方向移動と比較して小さくなり、それにより「パワーブースト」とも呼ばれる力増幅効果がもたらされるように、より小さな角度αの影響下で第１の軸方向Ｄ１に移動される。角度βは、適切には１０°から７５°の間であり、好ましくは３５°から６５°の間であり、これは、引張棒８の効率的な初期軸方向移動を提供する。引張棒８の初期軸方向移動のための急な角度β、および実際の挟持のための小さな角度αを使用することにより、作動部材１３（したがって、挟持デバイス１全体）は、なおも自己係止挟持機構にかなりの力増幅効果を提供しながら、軸方向において比較的短く作られ得る。

【0062】

第１および第２のくさび４０、５０は、スピンドル２の周壁１４における関連する第１および第２の開口４５、５５内に回転不能に受け入れられ、つまり、各くさびは、関連する開口内で回転することを防止される。

【0063】

図６に示されるように、工具ホルダ８０がスピンドル２に挟持されるべきときに、工具ホルダシャンク８１は、スピンドル２が静止位置に保たれ、引張棒８が前進解放位置に位置決めされた状態で、ボア５の取付け部分７内に挿入される。その結果、引張棒のヘッド部分９は、工具ホルダシャンク８１における係合ボア８２内に受け入れられ、工具ホルダシャンク８１における係合溝８４は、係合部材２０の係合フランジ２７の外側側面上に位置決めされる。その後すぐに、図３ｂに示されるようにシリンダハウジング６０を第２の軸方向Ｄ２に短い距離を移動させてスピンドル２上の第２の肩６１ｂと係合させ、ピストン部材７０を第１の軸方向Ｄ１に移動させ、それにより第１の軸方向Ｄ１における作動部材１３の対応する軸方向移動を達成するために、液圧油が第１の液圧チャンバ６３ａ内に供給される。作動部材１３のこの軸方向移動の第１の段階中、作動部材１３上の第３の圧力印加表面３３は、摺動して第１のくさび４０上の第３の圧力受け表面４３を圧迫する。その結果、第１のくさび４０は、径方向内方に押され、引張棒８は、後退係止位置に向かって軸方向に変位される。第３の圧力印加表面３３および第３の圧力受け表面４３の比較的急な傾斜βにより、第１のくさび４０は、最初にかなり速く内方に移動することになり、それにより、引張棒８の比較的急速な変位がもたらされる。比較的急な角度βは、引張棒８の初期変位が多くの力を必要としないので、有利である。第１および第３の圧力印加表面３１、３３、ならびに第１および第３の圧力受け表面４１、４３は、第３の圧力印加表面３３が第３の圧力受け表面４３を通過し第１の圧力印加表面３１が第１の圧力受け表面４１に到達するような距離を作動部材１３が移動されたときに、つまりこれらのそれぞれの表面の間を移行しているときに、引張棒８がボア５内でその最終後退位置にほとんど到達しているように、配置される。したがって、大きな力が有益である最終挟持段階に対して、第１の圧力印加表面３１および第１の圧力受け表面４１が有効である。この段階では、作動部材１３の比較的大きな移動が、第１のくさび４０の非常に小さな径方向変位、および、引張棒８のさらに小さな軸方向変位をもたらし、それが結果的に、引張棒８が工具ホルダシャンク８１を大きな力で引っ張ってスピンドル２としっかりと係合させることを可能にする、力増幅効果を提供する。さらに、第１の圧力印加表面３１および第１の圧力受け表面４１の小さな傾斜αは、自己係止効果を提供し、かつ、任意の追加的な係止手段を必要とすることなしに挟持デバイスが挟持状態のままでいることを確実にする。その結果、引張棒８が後退係止位置に到達したときに、第１の液圧チャンバ６３ａ内の液圧が解放され得る。第１の液圧チャンバ６３ａ内の液圧が解放されると、戻し機構９０は、シリンダハウジング６０を第１の軸方向Ｄ１に短い距離を自動的に移動させて、シリンダハウジング６０を図３ｃに示された中間軸方向位置に戻し、これは、シリンダハウジングがスピンドル２との接触から外されることを意味する。後退係止位置に向かう引張棒８の移動中、引張棒８上の第２の摺動表面１９は、第２のくさび５０上のくさび表面５９を圧迫し、それにより、第２のくさび５０を径方向外側に押す。

【0064】

工具変更動作が行われるべきとき、および、工具ホルダ８０がスピンドル２から解放されるべきときに、スピンドル２の回転は停止され、また、図３ａに示されるようにシリンダハウジング６０を第１の軸方向Ｄ１に短い距離を移動させてスピンドル２上の第１の肩６１ａと係合させ、ピストン部材７０を第２の軸方向Ｄ２に移動させ、それにより第２の軸方向Ｄ２における作動部材１３の対応する軸方向移動を達成するために、第２の液圧チャンバ６３ｂ内に液圧油が供給される。作動部材１３が第２の軸方向Ｄ２における十分な力にさらされると、作動部材１３上の第１の圧力印加表面３１と第１のくさび４０上の第１の圧力受け表面４１との間の自己係止摩擦係合が解放され、そこで、作動部材１３は、第２の軸方向Ｄ２においてスピンドル２に対して移動可能になる。作動部材１３がこの方向に移動されるときに、作動部材１３上の第２の圧力印加表面３２は、摺動して、第２のくさび５０上の第２の圧力受け表面５２を圧迫する。その結果、第２のくさび５０は、径方向内方に押され、引張棒８は、前進解放位置に向かって軸方向に変位される。引張棒８が前進解放位置に向かって移動されるときに、引張棒８のヘッド部分９の外側端部は、工具ホルダシャンク８１における係合ボア８２内の表面８５に当たり、それにより、工具ホルダシャンク８１をスピンドル２から解放する。前進解放位置に向かう引張棒８の移動中、引張棒８上の第１の摺動表面１８は、第１のくさび４０上のくさび表面４８に押し付けられ、それにより、第１のくさび４０を径方向外方に押す。

【0065】

当然ながら、本発明は、決して上記の実施形態に限定されるものではない。反対に、添付の特許請求の範囲において定められるような本発明の基本的理念から逸脱することなしに、本発明の修正に対する多くの可能性が、当業者には明らかになるであろう。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】