JP2001508706A - 工具受け具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、工作機械側に配設された連結端部（２）と工具側に配設された工具ホルダー（９）とを有する工具受け具に関し、半径方向の突起を有する表面（16）が工作機械側の連結端部の内部に設けられ、該表面が工作機械側の連結端部の開口を通して機械加工可能となっている。前記表面（16）には１つ又は数個の中ぐり穴（15）が設けられ、工具受け具の工作機械側の連結端部（２）の静的及び動的の平衡を行うようにしている。特に、これは静的平衡と動的平衡とをもたらすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 工具受け具 本発明は、工具要素をこの工具要素のために設けられた受け台の部分、例えば 工具支持体又は工具基部保持具のような受け具に、共に回転し軸方向に安定して 固定するための、受け具に関する。特に、本発明は請求項１の前文に記載のよう な回転工具の受け具の平衡に関する。 特に、最近の製造設備が増々自動工具交換装置が取付けられるという事実に鑑 み、自動交換可能な工具装置に対する要求は増々重要となってきた。このような 装置においては、例えば高度に精密に製造された工具受け具の工具シャンク（工 具の板）が用いられ、この工具シャンクに１つの系統の種々の工具が連結できる ようになっている。このような連結装置には力及び半径方向の飛び出しの方向と 位置決め及び平衡の精度とに関して高度の要求が求められる。上記の規準を満た す普遍的に適用可能な連結装置を創作する幾つかの試みがすでに行われている。 例えば結合部分に自己−心出し「ハース」セレーション（刻み）を用い、このセ レーションがコレットと共に各部品の形状−正確の連結を保証することが提案さ れている。他の提案によれば、連結作用が中央のねじ接合に対して実現される。 工作機械と工具システムモジュールとの間の境界の領域のための非常に効率的 な連結がドイツ工業規格69893とドイツ特許公開第3807140号に開示されている。 この型の連結は通常“HSK”と称され、このHSKは“Hohlschaftkegel”又は中空 シャンクテーパーのドイツ語の略語であり、工具領域として増々受け容れられる ようになっている。このHSKは工具システムモジュール、例えば工具ホルダーと 、工作機械、例えばスピンドルとの間の連結装置である。これら２つの構成要素 の間の接合部の迅速な取付けと取外しのため、大きな軸方向の力のもとに、作動 バーを有する締めつけ装置が予知され、これによりウェッジ歯車装置が作動され 、この歯車装置により連結されるべき部分の一方に設けられた締めつけ要素が連 結されるべき他方の部分の対応形状の凹所の中へと実質的に半径方向外側に向っ て押圧される。この締めつけ要素は相互に等しい角度間隔で配設された少なくと も３つのクランプ状の締めつけ爪で形成され、これらの爪は工具ホルダーの心出 し延長線に実質的に平行に配列され、連結された状態で心出し延長線内の半径方 向に位置する爪部分に対し心出し線の溝形状の凹所の中で回動可能であり、また 前記爪はスピンドルの心出しホルダーの中に支持されている。 HSKの実質的な特徴は上記ドイツ工業規格69893による平面の当接面を有する中 空テーパーの円錐形にある。この構造に関する最も重要な利点は、高い静的及び 動的剛性、高いトルク伝達性、規定された半径方向及び軸方向の位置決め、及び 良好な高速性能である。しかし、欠点は連結が完全な回転対称ではなくそのため 平衡作用を必要とすることである。30000rpmにも達するような高い回転速度では 、他の不平衡問題もまたより重要となり、すなわちいわゆる動的不平衡が重要と なる。回転していない物体が不平衡の発生源から軸方向に変位された場所で平衡 させることができるが、この同じ物体が回転すると、軸方向に変位した遠心力の 差が生じ、これがモーメントの不平衡をもたらす。高速回転時、これが望ましく ない回転振動を生じることになる。 HSK工具ホルダーの工具担持部分の外側に平衡用の中ぐり穴を設けることが知 られている。この方法はこの平衡穴の開放された露出が人目をひきまた不安感を 生じるため、十分には満足できるもので はない。さらにまた、これらの平衡穴は機械のスピンドル側のHSK連結部の不対 称部から軸方向に比較的大きな距離にありこれが動的不平衡を生じることになる 。 したがって、本発明の目的は静的にも動的にも平衡される工具受け具を提供す ることである。 本発明の他の目的はできるだけ露出されない平衡体を提供することである。 本発明のまた他の目的はできるだけ規定されまた作動前の改良を要しない工具 受け具の平衡体を提供することである。 これらの目的は請求項１の特徴部分に記載された特徴構成によって達成される 。 有利な実施態様が従属請求項に規定されている。 以下の記載において、本発明は添付図面を参照してさらに詳細に記載される。 図面において、 図１は工具ホルダーの形状における工具システムモジュールの斜面図である。 図２は図１の工具ホルダーの前面図を示す。 図３は図１の工具ホルダーの他の方向からの斜面図を示す。 図１において、参照番号１は工具システムモジュール、例えば工具ホルダーを 示し、この工具ホルダーは中空シャンクテーパーすなわち連結端部２により工作 機械のスピンドルに連結されるようになっている。工具システムモジュールの自 動交換を可能にするためこの連結端部は公知の方法で製造することのできる把持 溝３を有している。基部ホルダ−１は心出しテーパーの外側に設けられた半径方 向リング表面４と心出し表面５とを有している。表面４，５に対応する共働表面 がスピンドルに設けられる。それ自体が公知の締めつ け要素心出し円錐体の溝形状の環状凹所６に嵌まる爪部分が設けられ、それによ り工具ホルダーとスピンドルとの間に軸方向に向けられた押圧力が得られるよう にする。 スピンドルと工具システムモジュールとの間でトルクを伝達するため、爪セレ ーション又はウェッジ装置が設けられ、さらに詳細には２つの直径方向に向き合 う受け溝７Ａ，７Ｂが心出しテーパー部に設けられ、それにより２つの係合表面 ８が各溝７につくり出されるようにする。これらの溝状の凹所に対応形状の受け 爪又はウェッジが係合する。明確に規定された位置を達成しまた180°の移動を なくすために、この２つの受け溝は異なる深さとなっている。したがって、図１ に見られるように、凹所７Ｂは凹所７Ａより深くなっている。勿論、これらの異 なった凹所13は不平衡を生じる。 さらにまた、２つの直径方向に対向する凹所13が把持溝３に沿って設けられる 。これらの凹所は自動工具交換のための把持アームにとって割出し又は位置決め 表面として機能する。工具ホルダーの１80°の移動をなくすために、この２つの 凹所13もまた若干異なった形状とされ、これがまた不平衡の発生源となる。 他の不平衡−発生の細部は自動工具交換のための工具マガジンの位置決めマー クすなわち位置決め溝14である。 工作機械に向き合う工具システムモジュール１の端部は工具ホルダー９である 。勿論、このホルダーの形状はどの工具又は工具システムモジュールが把持され るかによって決まる。これは例えば外側及び内側旋削工具のためのホルダー、油 圧式チャックの形式のホルダー、コレットホルダー、いわゆるサンドヴィックキ ャプト（登録商標）による多角形状のホルダー、又は図１と３に示されるいわゆ るウイストルノッチホルダー９とすることができる。このホルダーは、例えば傾 斜締めつけ面の円筒形工具シャンクを有する工具が導 入される円筒形の空洞10を具備している。この導入される部分は２つの締めつけ ねじ11によって固定することができる。 上記のことから、幾つかの不平衡の発生源が存在することが明らかである。し たがって、今日増々用いられるようになっている高い回転速度においては、工具 受け具は静的にまた動的に平衡されなければならない。 本発明の本質的な特徴は工具受け具１の工作機械側の連結部２の内部に１つ又 は数個の中ぐり穴15Ａ，15Ｂが存在することである。これらの中ぐり穴は半径方 向の表面16上に形成され、中空のシャンク円錐体のスピンドル側開口を貫通し、 工作機械側ホルダーの不平衡の発生源の直ぐ近く又は発生源の間で軸方向に位置 し、この場合におけるこれらの不平衡の発生源は工具ホルダーの同じ側に半径方 向に存在している。しかし、これは必らずしもこのようにしなければならないの ではなく、不平衡の発生源はその間に半径方向の角度をおいて位置することがで きる。 不平衡の発生源が締めつけねじ11のためのねじ穴にあることが知られている工 具側ホルダー９の不平衡の源をなくするため、本発明の好ましい実施態様によれ ば中ぐり穴12は前記ねじ穴と半径方向に対向してしかも軸方向に前記ねじ穴と同 じ高さで設けられている。共に、穴12と15は静的にまた動的に工具受け具全体を 平衡させる作用をする。穴12と15がそれぞれ動的平衡をもたらすという事実は、 中ぐり穴15が不平衡の２つの発生源の直ぐ近くに、すなわち一方において非対称 の受け具溝７に他方において凹所13，14に位置しており、また工具側に生じる工 具保持部分９の不平衡の発生源が中ぐり穴12の高さにあることによって説明され る。これに代え、中ぐり穴15はまた軸方向に受け具溝７と凹所13（及び位置決め 溝のそれぞれに）の間に位置しそれにより不平衡のこれらの発生源のより良好な 動的平衡が得られるようにすることができる。（中ぐり穴がまたこれら不平衡の 両発生源にとって静的平衡をもたらすことは明らかである。）工具受け具に依存 して、中ぐり穴15は位置、深さ及び直径に対して正確に規定される。このように 望まれるならば、１つ又は数個の中ぐり穴が後で、質量、例えばプラスチックの かたまり又はアルミニウムもしくは錫で一部に又は全体に再充填される。 好ましくは、貫通孔17が工具受け具の中央に設けられ、この孔は主として冷却 媒体のために意図されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クルシュナー，ディートマー ドイツ連邦共和国，デー―98574 グルム バッハ，ブライテンバッハー シュトラー セ ５ (72)発明者 アスペビー，マグナス ブラジル国，エレホータ，セーエーペー― 22051―000 リオ デ ジャネイロ，665 ／602，ルア バラタ リベイロ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．工作機械側に配設された連結端部（２）と工具側に配設された工具ホルダ ー（９）とを有する工具受け具であって、半径方向の突起を有する表面（16）が 工作機械側の連結端部の内部に設けられ、該表面が工作機械側の連結端部の開口 を通して機械加工可能である、工具受け具において、工具受け具の工作機械側の 連結端部（２）を静的及び動的に平衡させるための１つ又は数個の中ぐり穴（15 ）が前記表面（16）に設けられていること特徴とする工具受け具。 ２．前記中ぐり穴（15）が連結端部（２）の２つの不平衡発生源の直ぐ近くに 又は２つの不平衡発生源の間で軸方向に位置し、前記中ぐり穴が静的平衡と動的 平衡とをもたらすようにしている請求項１に記載の工具受け具。 ３．前記表面（16）が実質的に半径表面である請求項１又は２に記載の工具受 け具。 ４．中ぐり穴（15）が工具受け具の外側の凹所（13）の高さで軸方向に又は凹 所（13）の直ぐ近くに位置し、前記凹所が自動工具交換のための把持アームの割 り出し表面又は位置決め表面として作用するようにしている前記各請求項のうち のいずれかに記載の工具受け具。 ５．工具ホルダー（９）が１つ又は数個の不平衡発生源に適合し、不平衡の発 生源が、不平衡の発生源と実質的に同じ高さで軸方向に配設された対応の中ぐり 穴（12）によって平衡され、工具ホルダーが静的にも動的にも平衡されるように している前記各請求項のうちのいずれかに記載の工具受け具。