JP2019503874A

JP2019503874A - 工作機械上で被加工物をロックする装置

Info

Publication number: JP2019503874A
Application number: JP2018530830A
Authority: JP
Inventors: ザンニ，ダヴィデ
Original assignee: ハイドロブロックエス．アール．エル．
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2037-01-26
Also published as: EP3408054A1; US20190015952A1; EP3408054B1; CN108472792A; JP7086845B2; KR20180104606A; US10632593B2; WO2017130132A1; CN108472792B; ITUB20160781A1; KR102625563B1

Abstract

工作機械上で被加工物をロックする装置（１）は、工作機械（Ｍ）に固定可能なベース胴体（２、３、４）と；キャビティ軸線（Ａ１）を備えているキャビティ（Ｃ）を有している機械加工される被加工物（Ｐ）を把持する把持組み立て品（５、６、７）であって、主軸線（Ａ３）を有している主ヘッド（５）であって、主軸線（Ａ３）に実質的に直交している平面（Ｂ）に沿ったシフトを可能にするように適合している側面の遊びを有してベース胴体（２、３、４）に関連付けられている主ヘッド（５）と、移動可能な態様で主ヘッド（５）に関連付けられている少なくとも２個のセルフセンタリングロック要素（６）と、セルフセンタリングリングロック要素（６）の移動手段（７）と、を有する把持組み立て品（５、６、７）と；主ヘッド（５）を一時的にロックするように適合している取り外し可能なロック手段（１８）と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械上で被加工物をロックする装置に関する。

適切な固定システムが、工作機械上で機械加工される被加工物のロックに通常使用される。

この点について、安定して被加工物をロックするためには、工作機械の零点に対して被加工物の零点を一意に固定できるように、オペレータが被加工物を３個の所定の把持点で固定することで十分であることが知られている。

しかし、工作機械上で実施する機械加工作業の種類に依存して、３個の把持点だけでは工作機械上で被加工物を完全に安定させるには十分ではないことがある。

この必要性は、たとえば、製造サイクルの最適化が継続して必要なことが、非常に高速に動作し非常に強い力及び振動を被加工物上で発生する工作機械の使用につながっている自動車産業界では特に感じられている。

また、自動車産業界では、工作機械上での作業時に、鋳鉄や鋼などの材料のように同じ抵抗を保証することができないアルミニウムなどの特に軽量の材料の使用がより頻繁になっている。

そのため、被加工物のある部分が特に把持点よりも非常に離れていると、それらの部分の機械加工によって被加工物自体が工作機械によって変形し、それらのいくらかが機械加工作業の品質に悪影響を与え、公差を外れた被加工物ができあがる危険性がある。

これらの欠点を克服するために、３個の所定の把持点に加えて余分の把持点を定める追加の固定システムの使用が知られている。

被加工物を工作機械上に配置し、３個の所定の把持点でロックした後に配置されるような追加の固定システムには、変形なしに被加工物をロックするという大きな困難に関連した多くの欠点がある。

４個またはそれ以上の点での被加工物のロックは、実際に被加工物の拘束度の数が自由度の数よりも多い超静的構造を定義する。

そのような超静的構造において、より多くの拘束数の存在によって、固定システムが被加工物の正確な点に嵌らないときに内部張力の状態が発生する可能性がある。

固定システムを工作機械の所定の位置に非常に正確に配置することは、仮定としては可能であるが、実際は（たとえば、鋳造や成形によって得られた）被加工物は依然として機械加工されるため粗い表面を有しているので、固定システムが接触する被加工物の正確な点を予測することは不可能である。

そのため、機械加工中の安定性を増加させるように被加工物が４個またはそれ以上の点で固定されることになるが、挟持中に変形させることになるかもしれない内部張力の状態になる。

本発明の主な目的は、張力の観点から負荷を作用させず、変形させずに工作機械上で機械加工される被加工物を安定してロックできるようにする、工作機械上で被加工物をロックする装置を提供することである。

本発明の他の目的は、簡素で、合理的で、容易で、使用が効果的で、手頃な解決策において、従来技術の前述の欠点を克服可能な工作機械上で被加工物をロックする装置を提供することである。

前述の目的は、請求項１の特徴を有している工作機械上で被加工物をロックする本装置によって達成される。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面において例示的ではあるが非限定的な例として示している工作機械上で被加工物をロックする装置の好適な、しかし排他的ではない実施形態の説明から、より明らかになることであろう。

図１は、本発明の装置の分解図である。図２は、本発明の装置の部分破断不等角投影図である。図３は、機械加工される被加工物のキャビティ内への挿入段階での本発明の装置の断面図である。図４は、一直線構成にある本発明の装置の断面図である。

そのような図面を特に参照して、工作機械上で被加工物をロックする装置を全体的に参照番号１で示されている。

装置１は、工作機械Ｍ上で機械加工される被加工物Ｐをロックすることを意図しており、特に、被加工物Ｐが工作機械Ｍ上で不図示の３個の把持点で既に固定された後で、追加のロックとして作動する。

工作機械Ｍ上で機械加工される被加工物Ｐは、キャビティ軸線Ａ１を有しており、たとえば溝、貫通穴、または他の座部からなる少なくとも１個のキャビティＣを有している。

キャビティＣは、たとえば、円柱または円錐台（３°の抜け勾配を有している円柱状の場合）などの、実質的に軸対称の形状であって、キャビティ軸線Ａ１は、キャビティＣの幾何学的な軸線に一致している。

この点について、キャビティ軸線Ａ１は、被加工物が機械的な機械加工作業の最後に有することになる最終的な軸線に一致しておらず、被加工物Ｐが工作機械Ｍ上に取り付けられたときのキャビティＣのほぼ大まかな形状寸法によって定まる基準方向に一致していることを強調しなければならない。

実際に、被加工物Ｐは、工作機械Ｍに到達する前に、鋳造、成形、または同様な方法で得られており、そのため、不規則な表面及び外形を有していることが予測される。

装置１は、
工作機械Ｍに、たとえば、そのワークトップ、そのベッドプレート、またはその任意の他の部分に固定可能な少なくとも１個のベース胴体２、３、４と；
工作機械Ｍ上で機械加工される被加工物Ｐを把持する少なくとも１個の把持組み立て品５、６、７と、
を有している。

ベース胴体２、３、４は、中心軸線Ａ２を有しており、中空の側壁ライナーを有している。

中空の側壁ライナー２、３、４は、たとえば、円柱状の下部２、下部２に関連付けられている壁３、及び下部２とは反対側で同様に環状で円柱状の壁３に関連付けられている上部４によって定められている。

中空の側壁ライナー２、３、４は、軸対称であって、図示の具体的な実施形態において、中心軸線Ａ２は、中空の側壁ライナー２、３、４の対称の軸線と一致している。

しかし、ベース胴体２、３、４が異なる形状で、その中心軸線Ａ２が対称軸線と一致していない代替の実施形態を除外することはできない。

把持組み立て品５、６、７は、
主軸線Ａ３を有しており、主軸線Ａ３がキャビティ軸線Ａ１に実質的に平行な挿入構成でキャビティＣ内に挿入可能な主ヘッド５と；
主ヘッド５が挿入構成にあるときに、キャビティＣの内側表面Ｓに当接するように主軸線Ａ３を実質的に横断する摺動方向Ｄに沿って移動可能な態様で主ヘッド５に関連付けられている少なくとも２個のセルフセンタリングロック要素６と；
セルフセンタリングロック要素６が実質的に主ヘッド５の内部に後退している後退位置とセルフセンタリングロック要素６が主ヘッド５から突き出して、キャビティＣの内側表面上に当接している引き抜き位置との間でのセルフセンタリングロック要素６の移動手段７と、
を有している。

主ヘッド５は、軸対称であって、図示の具体的な実施形態において、主軸線Ａ３は、主ヘッド５の対称の軸線に一致している。

しかし、主ヘッド５が異なるように形作られており、主軸線Ａ３がその対称の軸線に一致していない代替の実施形態を除外することはできない。

セルフセンタリングロック要素６は、たとえば、それぞれの摺動方向Ｄに沿って延びており、主ヘッド５内に設けられている対応する開口８内部に摺動して挿入される一連の長いピンからなる。

図示の具体的な実施形態においては、３個のセルフセンタリングロック要素６が存在し、主軸線Ａ３に直交する同じ平面上に互いに１２０°に交互に配置されているが；異なる実施形態ではセルフセンタリングロック要素６の数が異なることを除外することはできない。

セルフセンタリングロック要素６の各遠方先端には、取り外し可能な先端９が設けられており；取り外し可能な先端９を異なる大きさと構造を備えている他の先端に交換することによって、異なるキャビティＣを有している被加工物Ｐをロックすることができる。

セルフセンタリングロック要素６の動作用の移動手段７は、油圧型式であって、
主ヘッド５の内部に収容されており、圧力下の油圧流体のスラストによって主軸線Ａ３に沿って移動可能な少なくとも１個の動作ピストン１０と；
動作ピストン１０とセルフセンタリングロック要素６との間に配置されており、動作ピストン１０の主軸線Ａ３沿った運動をセルフセンタリングロック要素６の摺動方向Ｄに沿った運動に変換するように適合している少なくとも１個の動作ピン１１と、
を有している。

この点について、主ヘッド５の内部に、プラグ１３によって閉じることが可能で、動作ピストン１０が移動する動作チャンバ１２が設けられていることが強調される。

動作チャンバ１２の対向している先端は、油圧流体のアクセスダクト１４、１５それぞれと流体連通するように配置されており、それによって、動作ピストン１０が一方向と他方向との両方に移動（双作動動作）できるように動作チャンバ１２に油圧を供給することができる。

アクセスダクト１４は、主ヘッド５を貫通して設けられているのに対して、他方のアクセスダクト１５は、プラグ１３を貫通して設けられている。

動作ピン１１は、動作ピストン１０に関連付けられている先端及び、セルフセンタリングロック要素６の表面６ａに対応して割り込み、主軸線Ａ３から摺動方向Ｄへ運動を伝達できるようにしているくさび形の、動作ピストン１０と反対側の先端１１ａを有している。

反対側の先端１１ａ及び対応する表面６ａ上で、摺動方向Ｄの一方向および反対方向の両方にセルフセンタリングロック要素６を押すことをできるようにするアリ溝ガイド１６が設けられている。

主ヘッド５は、主軸線Ａ３がキャビティ軸線Ａ１と一直線を成す一直線構成で把持組み立て品５、６、７の配置を可能にするように、主軸線Ａ３に実質的に直交している配列平面Ｂに沿った主ヘッド５のシフトを可能にするように適合している側面の遊びを有して、ベース胴体２、３、４に関連付けられている。

より詳細には、主ヘッド５は、中空の側壁ライナー２、３、４の内側に、少なくとも部分的に収容されており、中空の側壁ライナー２、３、４と主ヘッド５との間は、少なくとも前述の側面の遊びを定めている隙間１７の位置で区分されている。

隙間１７の厚さは、主ヘッド５が、主軸線Ａ３が中心軸線Ａ２と一直線を成す理論上の直線位置に対して直径２ｍｍ配列平面Ｂ上で自由に動くように、たとえば平均１ｍｍに等しい。

しかしながら、主ヘッド５に対して動きの自由度がより大きくまたは小さくできるように隙間１７の厚さが１ｍｍではない代替の実施形態を除外することはできない。

装置１は、一直線構成において、ベース胴体２、３、４に対して主ヘッド５を一時的にロックするように適合している取り外し可能なロック手段１８を有している。

取り外し可能なロック手段１８は、油圧型式であって、ベース胴体２、３、４と主ヘッド５との間に位置しており、一直線構成において、主ヘッド５を押圧し停止するように、圧力下の油圧流体によって動作可能な少なくとも１個の停止胴体１９、２０を有している。

この点について、主ヘッド５は、平面に実質的に平行な第１の平坦な表面２１を少なくとも有しており、停止胴体１９、２０は、配列平面Ｂに実質的に平行であって、第１の平坦な表面２１に実質的に接触して配置されている第２の平坦な表面２２を少なくとも有していることが強調される。

油圧流体の加圧によって、第２の平坦な表面２２を第１の平坦な表面２１上でスラストさせ、主ヘッド５を摩擦でロックする一方で、油圧流体の排出は、第１の平坦な表面２１の第２の平坦な表面２２上の摺動及び主ヘッド５の配列平面Ｂに沿ったシフトを可能にするように適合している。

取り外し可能なロック手段１８は、ベース胴体２、３、４及び第２の平坦な表面２２に対して実質的に反対側に配置されている停止胴体１９、２０の作動表面２４によって区画されている油圧流体の少なくとも１個の入口チャンバ２３を実際に有している。

入口チャンバ２３は、少なくとも、ベース胴体２、３、４内に設けられている入口ダクト２５と流体連通するように配置されている。

被加工物Ｐを工作機械Ｍ上に配置するステップの間、入口ダクト２５及び入口チャンバ２３には、加圧下の油圧流体が供給されず、停止胴体１９、２０は、主ヘッド５を配列平面Ｂに沿って自由に動けるようにした状態で、主ヘッド５上で休止したままである。

他方、把持組み立て品５、６、７が一直線構成に一度配置されると、入口ダクト２５及び入口チャンバ２３には、圧力下の油圧流体が供給され；そのため、停止胴体１９、２０の作動表面２４には、力が作用し、停止胴体１９、２０を中心軸線Ａ２に沿って主ヘッド５に向けて押し、第１の平坦な表面２１と第２の平坦な表面２２との間で、把持組み立て品５、６、７をロックしたままにする摩擦力が確立する。

停止胴体１９、２０は、実質的にカップ形状であって、
第２の平坦な表面２２を有している実質的に環状の下部１９と；
下部１９から主軸線に実質的に平行な軸線に沿って延びている、実質的に円筒状の側部２０と、
を有している。

側部２０は、ベース胴体２、３、４の内側の寸法に実質的に適合しており、主ヘッド５を少なくとも部分的に囲んでいる。

移動手段７及び取り外し可能なロック手段１８の両方は、前述のように油圧型式であるので；装置１の油圧流体に接触するさまざまな部分の間に、適切なガスケット３０が設けられている。

ベース胴体２、３、４と主ヘッド５との間に、主軸線Ａ３が中心軸線Ａ２と一直線を成す理論上の直線位置に主ヘッド５を再び移動させるように適合している戻し手段２６、２７が位置している。

戻し手段２６、２７は、主ヘッド５の周囲に分散しており、中心軸線Ａ２を実質的に横断する方向に沿って作動する複数のばね２６を有している。

必要に応じて、戻し手段２６、２７は、把持組み立て品５、６、７の重量を相殺するように調整可能である。

ただし、実際には、中心軸線Ａ２及び主軸線Ａ３が非垂直（つまり、水平または斜め）に配置されている状態で装置１が工作機械Ｍ上に取り付けられている時に、把持組み立て品５、６、７の重量の成分は、戻し手段２６、２７に作用しない。

そのため、戻し手段２６、２７は、ばね２６に予荷重を作用させるように適合している調整要素２７を有している。

調整要素２７は、たとえば、ベース胴体２、３、４とばね２６との間に挿入可能な一連のスペーサからなり；異なる長さのスペーサ２７を有し、外部のスラストが存在しない場合に、中心軸線Ａ２と主軸線Ａ３とが垂直でないときでも、主ヘッド５が理論上の直線位置に配置されるように、状況によって異なる予荷重をばねに２６にどのように作用させるかを容易に理解できる。

ベース胴体２、３、４と主ヘッド５との間に、主ヘッド５の主軸線Ａ３を中心とした完全な回転を防止するように適合している反回転手段２８、２９が位置している。

反回転手段２８、２９は、ベース胴体２、３、４上及び主ヘッド５上に構成されているペグ用の少なくとも１対の座部２８及び、ペグ用座部２８内に部分的に挿入されている少なくとも１個のペグ要素２９を有している。

有用に、ペグ要素２９は主軸線Ａ３に実質的に平行な方向に沿って延びており、隙間１７によって定まる側面の遊びに少なくとも等しい遊びでペグ用座部２８の少なくとも１個に結合されている。

このように、ペグ要素２９は、主ヘッド５の配列平面Ｂに沿った移動の自由度を制限していない。

ペグ要素２９及びペグ用座部２８のそれぞれの対が、１個よりも多いことが有利な可能性をもち；図示している特定の実施形態には、たとえば、２個のペグ要素２９と２個の対のペグ用座部２８がある。

説明した発明が意図した目的を達成することが実際にわかっている。

この点について、主ヘッドとベース胴体との間の側面の遊びを設ける特定の解決策及び、一直線構成における主ヘッドのロックを可能にする取り外し可能なロック手段の存在は、本発明の装置が工作機械上で機械加工される被加工物を一切変形させずに安定してロックするのに使用できることが強調される。

Claims

工作機械（Ｍ）に固定可能な少なくとも１個のベース胴体（２、３、４）と、
キャビティ軸線（Ａ１）を備えている少なくとも１個のキャビティ（Ｃ）を有している機械加工される被加工物（Ｐ）を把持し、前記被加工物（Ｐ）を前記工作機械（Ｍ）上でロックするように適合している少なくとも１個の把持組み立て品（５、６、７）であって、
主軸線（Ａ３）を有しており、前記主軸線（Ａ３）が前記キャビティ軸線（Ａ１）に実質的に平行な挿入構成で前記キャビティ（Ｃ）内に挿入可能な主ヘッド（５）と、
前記主ヘッド（５）が前記挿入構成にあるときに、前記キャビティ（Ｃ）の前記内側表面（Ｓ）に当接するように前記主軸線（Ａ３）を、実質的に横断する摺動方向（Ｄ）に沿って移動可能な態様で前記主ヘッド（５）に関連付けられている少なくとも２個のセルフセンタリングロック要素（６）と、
後退位置と引き抜き位置との間での前記セルフセンタリングロック要素（６）の移動手段（７）と、
を有している把持組み立て品（５、６、７）と、
を有し、
前記主ヘッド（５）は、前記主軸線（Ａ３）が前記キャビティ軸線（Ａ１）と一直線を成す一直線構成で前記把持組み立て品（５、６、７）の配置を可能にするように、前記主軸線（Ａ３）に実質的に直交している配列平面（Ｂ）に沿った前記主ヘッド（５）のシフトを可能にするように適合している、側面の遊びを有して前記ベース胴体（２、３、４）に関連付けられており、
前記装置（１）は、前記一直線構成において、前記ベース胴体（２、３、４）に対して前記主ヘッド（５）を一時的にロックするように適合している取り外し可能なロック手段（１８）を有している、
ことを特徴とする、工作機械上で被加工物を固定する装置（１）。
前記ベース胴体（２、３、４）は、内側に前記主ヘッド（５）が少なくとも部分的に収容されている中空の側壁ライナーを有しており、前記側面の遊びを定めている少なくとも隙間（１７）が前記中空の側壁ライナーと前記主ヘッド（５）との間で区画されている、ことを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
前記移動手段（７）は、油圧型式であって、
前記主ヘッド（５）の内部に収容されており、圧力下の油圧流体のスラストによって前記主軸線（Ａ３）に沿って移動可能な少なくとも１個の動作ピストン（１０）と、
前記動作ピストン（１０）と前記セルフセンタリングロック要素（６）との間に配置されており、前記動作ピストン（１０）の前記主軸線（Ａ３）沿った運動を前記セルフセンタリングロック要素（６）の前記摺動方向（Ｄ）に沿った運動に変換するように適合している少なくとも１個の動作ピン（１１）と、
を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の装置（１）。
取り外し可能なロック手段（１８）は、油圧型式であって、前記ベース胴体（２、３、４）と前記主ヘッド（５）との間に位置しており、前記一直線構成において、前記主ヘッド（５）を押圧し停止するように、加圧されている油圧流体によって動作可能な少なくとも１個の停止胴体（１９、２０）を有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置（１）。
前記主ヘッド（５）は、前記配列平面（Ｂ）に実質的に平行な少なくとも第１の平坦な表面（２１）を有しており、
前記停止胴体（１９、２０）は、前記配列平面（Ｂ）に実質的に平行で、前記第１の平坦な表面（２１）に接触して配置されている少なくとも第２の平坦な表面（２２）を有しており、
前記油圧流体の排出は、前記油圧流体の加圧によって、前記第２の平坦な表面（２２）を前記第１の平坦な表面（２１）上でスラストさせ、前記主ヘッド（５）を摩擦によってロックしながら、前記第１の平坦な表面（２１）の前記第２の平坦な表面（２２）上の摺動及び前記主ヘッド（５）の前記配列平面（Ｂ）に沿ったシフトを可能にするように適合している、
ことを特徴とする、請求項４に記載の装置（１）。
前記取り外し可能なロック手段（１８）は、前記ベース胴体（２、３、４）と、前記第２の平坦な表面（２２）に対して実質的に反対側に配置されている前記停止胴体（１９、２０）の作動表面（２４）とによって区画されている前記油圧流体の少なくとも１個の入口チャンバ（２３）を有していることを特徴とする、請求項５に記載の装置（１）。
前記停止胴体（１９、２０）は、実質的にカップ形状であって、
前記第２の平坦な表面（２２）を有している実質的に環状の下部（１９）と、
前記下部（１９）から前記主軸線（Ａ３）に実質的に平行な軸線に沿って延びている、実質的に円筒状の側面部分（２０）と、
を有していることを特徴とする、請求項５または６に記載の装置（１）。
前記ベース胴体（２、３、４）は、中心の軸線（Ａ２）を有しており、
前記ベース胴体（２、３、４）と前記主ヘッド（５）との間に、前記主軸線（Ａ３）が前記中心軸線（Ａ２）に一直線を成す、理論上の一直線の位置に前記主ヘッド（５）を再び移動させるように適合している戻し手段（２６、２７）が位置している、
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置（１）。
前記戻し手段（２６、２７）は、前記主ヘッド（５）の周囲に分散しており、前記中心軸線（Ａ２）を実質的に横断する方向に沿って作動する複数のばね（２６）を有していることを特徴とする、請求項８に記載の装置（１）。
前記ベース胴体（２、３、４）と前記主ヘッド（５）との間に、前記主ヘッド（５）の前記主軸線（Ａ３）を中心とした完全な回転を防止するように適合している反回転手段（２８、２９）が位置していることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置（１）。