JP2002528282A - 機械スピンドルの締付け装置 - Google Patents
機械スピンドルの締付け装置Info
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Abstract
Description
又は気圧により操作される締付け装置によって実現され、その際、圧力媒体は、
回転分配器を介して回転しない構成部分から回転する部分に伝達しなければなら
ない。その際、回転分配器は、生じる漏れ損失、熱発生、及びそれにより引起こ
される回転速度及び伝達可能な圧力に関する制限のため、機械において問題のあ
る部品である。それ故に工具締付けのために、回転するスピンドル内において皿
ばね群が多重に利用され、これらの皿ばね群は、この時、それぞれの用途に対し
て常に正確に構成されなければならない。なぜなら短い実現可能な締付け行程及
び大きな外し力の考慮は、融通性のある解決策を可能にしないからである。所定
の角度位置における機械スピンドルの固定のために、作業スピンドルにおいて、
別の液圧又は気圧操作される装置が必要になる。
成された要素に基づいて締付け取外し機能をスピンドル駆動装置によって行なう
ことができる機械スピンドルが記載されている。しかし機能基本方式は、締付け
取外し過程の際の締付け収容部の不利な回転に至る。
能において、工具又は加工片の締付け及び取外し及びつかみが、できるだけわず
かな機能要素を有するできるだけコンパクトなユニットにまとめられている、加
工機械及びロボットの作業スピンドルを提供することにある。
求の範囲の特徴部分に記載された技術的な教示によって取扱われる。本発明によ
る工具又は加工片を収容する機械スピンドルは、二分割された中央スピンドル軸
を有し、このスピンドル軸が、互いに回転可能であるが互いに軸線方向に不動の
その両方のスピンドル軸部分によって、ユニットとして回らないスピンドルハウ
ジングにおける両方のスピンドル端部に支持されており、この工具又は加工片を
収容する機械スピンドルは、次のような特徴を有する。すなわちスピンドル軸の
両方のスピンドル軸部分が、同軸的に配置されており、このスピンドル軸がユニ
ットとして安定に支持されており、かつ第2のスピンドル軸部分に対して第1の
スピンドル部分を相対的に回転することによって、統合された役割に依存した締
付け取外し機構が操作可能であり、その際、機械スピンドルに、少なくとも1つ
の角度位置制御されるスピンドル駆動装置が付属しており、かつ工具又は加工片
収容部を持たない第2のスピンドル軸部分が、スピンドル駆動装置に結合されて
いる。
求項との組合せにおいて明らかである。
構成に応じて、スピンドルのインデクシング又はクランプとして有効になり、又
は工具又は加工片収容部に対するそれぞれ所望の回転速度(回転速度0を含む)
の際に締付け取外し過程が可能になることによって、第2の制御される駆動装置
の形にして作用する。そのために中央のスピンドル軸は、二分割して構成される
ので、両方のスピンドル軸部分相互の相対的な回転によって、場合ごとに異なっ
た締付け取外し機構が操作される。
位置において回らないスピンドルハウジングに正規に支持されており、かつ第2
のスピンドル軸部分が、他方において間接的にかつ同軸的に配置されて、第1の
スピンドル軸部分上又は内に支持されていることによって、又は工具又は加工片
収容部を有する第1のスピンドル軸部分が、工具又は加工片収容部を有する側だ
けにおいて第1の軸受位置において直接スピンドルハウジングに支持されており
、かつ他方の部分軸端部により第2のスピンドル軸部分において間接的に支持さ
れていることによって、スピンドル軸のユニットは全体として安定に支持されて
おり、その際、後者は、他方において第2の軸受位置だけによってスピンドルハ
ウジングに直接支持されており、かつその際、これが第2のスピンドル軸部分内
において第2の軸受位置内にまで達するか又はそのきわめて近くに達することに
よって、安定に支持された第1のスピンドル軸部分によって支持される。
の間において軸線方向に可動のリングによって同軸的に囲まれ、このリングが、
一方の軸線方向端部位置において、両方のスピンドル軸部分を、機械スピンドル
としての通常動作のためにユニットとして有効なスピンドル軸になるように結合
し、かつその他方の軸線方向端部位置において工具又は加工片収容部とともに第
1のスピンドル軸部分を回転しないスピンドルハウジングに固定的に結合し、そ
の際、固定されない第2のスピンドル軸部分が、もっぱら役割位置に応じて利用
される締付け取外し機構に連結されており、この締付け取外し機構は、このスピ
ンドル軸部分に結合される制御されるスピンドル駆動装置を介して、締付け機構
を意図的に操作可能である。
片収容部を有する第1のスピンドル軸部分は、自身の角度位置制御されるスピン
ドル駆動装置に結合されており、このスピンドル駆動装置によって、第1のスピ
ンドル軸部分が分離して駆動可能であり、その際、両方のスピンドル軸部分のた
めの分離した制御が、軸補間を介して連結されている。
置に互いに回転可能に配置されているので、締付け取外し過程の際の反作用力は
、軸線方向結合によって吸収することができる。
スピンドル軸部分と1つの部分に形成されていることによって、締付け取外し運
動は、有利なようにスピンドル軸端部において、全スピンドル軸によって案内さ
れる締付け取外し機構のための操作要素に伝達されるか、又は別の有利な構成に
よれば、第2のスピンドル軸部分それ自体が部分的に締付けナットとして作用し
、かつ形成されており、又は同様に同軸的にかつ軸線方向に不動に第1のスピン
ドル軸部分上に配置された分離した締付けナットが第2のスピンドル軸部分の相
対回転を吸収することにより、締付け取外し運動は、第1のスピンドル軸部分の
スピンドル貫通部を介して、スピンドル軸内部に通された操作要素に伝達され、
その際、締付けナットとして形成された第2のスピンドル軸部分又は分離した締
付けナットは、スピンドル軸部分における長手溝内において軸線方向に可動のセ
グメントに結合されており、その相対回転が、締付けセグメント及びこれらに連
結された操作要素の軸線方向運動に通じるようにする。
締付け要素が全体として取外し又は固定可能である第1の部分区間、及びこれら
の特殊締付け要素が操作可能な残りの部分区間に分割されている。
置において、両方のスピンドル軸部分を形状結合して結合しており、このことは
、その相互の回転位置及びその結果生じる締付け取外し状態を確保する。このリ
ングは、内側歯部を有し、この内側歯部は、一方の軸線方向端部位置において、
両方のスピンドル軸部分における整合した外側歯部に同時に噛み合っており、か
つ他方の軸線方向端部位置において、スピンドル軸部分の外側歯部だけに噛み合
っている。
、その際、外側のリング部分は、軸線方向に可動であるが、スピンドルハウジン
グに対して回らないように形成されており、かつ内側のリング部分は、回転可能
であるが、軸線方向に不動に外側リング部分に結合されている。外側の回転不可
能なリング部分は、なるべくリングピストンとして形成されており、かつスピン
ドルハウジングとともに圧力空間を形成しており、この圧力空間に圧力媒体を加
えることができる。外側のリング部分は、その一方の軸線方向端部位置において
、回転しないスピンドルハウジングと工具又は加工片収容部を有するスピンドル
軸部分との間において遊びのない結合を行なっている。スピンドルハウジングに
位置信号発生器が配置されており、この位置信号発生器は、両方のスピンドル軸
部分のそれぞれの回転角度位置を検出する。さらにそれにより所定の締付け取外
し状態の維持が監視できるので、高く持込まれた締付け取外しモーメントの際に
、第2のスピンドル軸部分におけるスピンドル駆動装置が、第1のスピンドル軸
部分におけるスピンドル駆動装置を、並列駆動装置として締付け取外しモーメン
トのために十分な間隔を置いて支援することができる。
け力を維持するためにスピンドル軸部分におけるスピンドル駆動装置の定常的に
活性の対向部は必要ない。
ル軸部分1、2からなる中央の二分割されたスピンドル軸は、2つの端部位置の
間において軸線方向に可動のリング3a、3bによって同軸的に囲まれている。
その際、リング3a、3bは、その一方の軸線方向端部位置において、工具スピ
ンドルとして装置を利用するためにユニットとして有効なスピンドル軸になるよ
うに、両方のスピンドル軸部分1、2を結合する。その他方の軸線方向端部位置
において、同軸的なリング3は、工具収容部を有するスピンドル軸部分1を、回
転しないスピンドルハウジングに固定的に結合しており、その際、この位置にお
いて制御されるスピンドル駆動装置11によって、工具を締付け又は取り外すこ
とができ、又は全ユニットは、固定の工具収容部として利用することができる。
ここにおいて締付け運動は、スピンドル端部において全スピンドル軸を通って案
内される二分割された操作要素9に伝達され、この伝達要素は、スピンドル軸内
において回転する締付け取外し運動を軸線方向運動に変換する。締付け取外し機
構は、利用される工具システムに依存している。
け取外し運動は、スピンドル軸部分21におけるスピンドル貫通部を介して工具
収容部に案内される。スピンドル軸部分22の相対回転は、スピンドル軸部分2
1において同軸的に配置された軸線方向に不動の締付けナット27に伝達され、
この締付けナットは、他方において、その相対的な回転が締付けセグメント28
及びこれらに連結された操作要素29の軸線方向運動に通じるように、スピンド
ル軸部分21における長手溝における軸線方向に可動のセグメント28に結合さ
れている。
スピンドルが示されている。両方のスピンドル軸部分41、42は、自立したス
ピンドル駆動装置51、52に結合されている。位置信号発生器54は、両方の
スピンドル軸部分41、42のそれぞれの回転角度位置を永久的に検出し、この
ことは、スピンドル軸部分51の回転に関して変化した制御される回転によって
スピンドル軸部分52を動かすことによって、軸補間による適当な制御を介して
、加工片収容部のための所望の回転速度の際に、この時に意図した締付け取外し
過程を可能にする。位置信号発生器54は、締付け取外し過程の他に、所定の所
望の締付け取外し状態の維持も監視する。
管として形成されかつ全スピンドル軸51、52によって案内される操作要素4
9に伝達される。回転不可能であるが軸線方向に可動の締付け取外し機構50と
のねじ結合を介して、回転運動は軸線方向運動に変換される。締付け取外し運動
は、制御される軸として機能するので、これは、例えば締付け取外し機構50が
、完全に前進した位置において、交換のために全締付けセット53を釈放し、か
つ同じ運動のその他の範囲において加工片締付けのために締付けセット53が操
作されることによって、機能的に分割して有効になることができる。
ことを可能にする。
部として利用する作業スピンドルの図である。
容部として利用する作業スピンドルの図である。
る。
Claims (17)
- 【請求項1】 二分割された中央スピンドル軸を有し、このスピンドル軸が
、互いに回転可能であるが互いに軸線方向に不動のその両方のスピンドル軸部分
によって、ユニットとして回らないスピンドルハウジングにおける両方のスピン
ドル端部に支持されている、工具又は加工片を収容する機械スピンドルにおいて
、スピンドル軸の両方のスピンドル軸部分(1,2,21,22,41,42)
が、同軸的に配置されており、スピンドル軸がユニットとして支持されており、
かつ第2のスピンドル軸部分(2,22,42)に対して工具又は加工片収容部
を有する第1のスピンドル部分(1,21,41)を相対的に回転することによ
って、統合された役割に依存した締付け取外し機構(10,30,50)が操作
可能であり、機械スピンドルに、少なくとも1つの角度位置制御されるスピンド
ル駆動装置(11,31,51)が付属しており、かつ第2のスピンドル軸部分
(2,22,42)が、スピンドル駆動装置(11,31,51)に結合されて
いることを特徴とする、工具又は加工片を収容する機械スピンドル。 - 【請求項2】 工具又は加工片収容部を有する第1のスピンドル軸部分が、
2つの軸受位置において回らないスピンドルハウジングに支持されており、かつ
第2のスピンドル軸部分が、他方において間接的にかつ同軸的に配置されて、第
1のスピンドル軸部分上又は内に支持されていることによって、スピンドル軸の
ユニットが全体として安定に支持されていることを特徴とする、請求項1に記載
の機械スピンドル。 - 【請求項3】 第1のスピンドル軸部分(1,21,41)が、工具又は加
工片収容部の側において第1の軸受位置(5,25,45)において直接スピン
ドルハウジング(4,24,44)に支持されており、かつ反対側の部分軸端部
により第2のスピンドル軸部分(2,22,42)において間接的に支持されて
いることによって、スピンドル軸のユニットが全体として安定に支持されており
、その際、第2のスピンドル軸部分(2,22,42)が、他方において第2の
軸受位置(6,26,46)だけによってスピンドルハウジング(4,24,4
4)に直接支持されており、かつこれがスピンドル軸部分(22,22,42)
内において第2の軸受位置(6,26,46)内にまで達するか又はそのきわめ
て近くに達することによって、支持されたスピンドル軸部分(1,21,41)
によって支持されることを特徴とする、請求項1に記載の機械スピンドル。 - 【請求項4】 二分割されたスピンドル軸が、2つの端部位置の間において
軸線方向に可動のリング(3a,3b,23a,23b)によって同軸的に囲ま
れ、このリングが、一方の軸線方向端部位置において、両方のスピンドル軸部分
(1,2,21,22)を、機械スピンドルとしての通常動作のためにユニット
として有効なスピンドル軸になるように結合し、かつその他方の軸線方向端部位
置において工具又は加工片収容部とともに回転しないスピンドルハウジング(4
,24)に固定的に結合し、その際、固定されない第2のスピンドル軸部分(2
,22)が、もっぱら役割位置に応じて利用される締付け取外し機構(10,3
0)に連結されており、この締付け取外し機構によって、この第2のスピンドル
軸部分(2,22)に結合される制御されるスピンドル駆動装置(11,31)
を介して、締付け機構(10,30)が操作可能であることを特徴とする、前記
請求項の1つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項5】 第1のスピンドル軸部分(41)が、自身の角度位置制御さ
れるスピンドル駆動装置(52)に結合されており、このスピンドル駆動装置に
よって、スピンドル軸部分(41)が分離して駆動可能であり、その際、両方の
スピンドル軸部分(41,42)のための分離した制御が、軸補間を介して連結
されていることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項6】 両方のスピンドル軸部分(1,2,21,22,41,42
)が、軸線方向に定置に互いに回転可能に配置されており、かつ締付け取外し過
程の際の反作用力が、軸線方向結合によって吸収されることを特徴とする、前記
請求項の1つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項7】 全スピンドル軸によって締付け取外し機構(10,30,5
0)のための操作要素(9,29,49)が案内されており、この操作要素に、
スピンドル軸端部における締付け取外し運動が伝達され、その際、操作要素(9
,29)が、つぼ型の第2のスピンドル軸部分(2,22)に結合されており、
又は操作要素(49)が、第2のスピンドル軸部分(42)と1つの部分に形成
されていることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項8】 スピンドル軸部分(2,42)それ自体が締付けナット(7
,47)として作用し、かつ形成されており、又は同様に同軸的にかつ軸線方向
に不動に第1のスピンドル軸部分(21)上に配置された分離した締付けナット
(27)が第2のスピンドル軸部分(22)の相対回転を吸収することにより、
締付け取外し運動が、スピンドル軸部分(1,21,41)のスピンドル貫通部
を介して、スピンドル軸内部に通された操作要素(9,29,49)に伝達され
、その際、部分的に締付けナット(27)として形成されたスピンドル軸部分(
2,42)又は分離した締付けナット(27)が、スピンドル軸部分(1,21
,41)における長手溝内において軸線方向に可動のセグメント(8,28,4
8)に結合されており、その相対回転が、締付けセグメント(8,28,48)
及びこれらに連結された操作要素(9,29,49)の軸線方向運動に通じるよ
うにすることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項9】 全締付け取外し運動が、機能的に部分区間に分割されており
、すなわち締付け挿入体(53)及びつかみ器のような特殊な締付け要素が全体
として取外し又は固定可能である第1の部分区間、及びこれらの特殊締付け要素
が操作可能な残りの部分区間に分割されていることを特徴とする、前記請求項の
1つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項10】 同軸的に配置されかつ軸線方向に可動のリング(3a,3
b,23a,23b)が、その一方の軸線方向端部位置において、両方のスピン
ドル軸部分(1,2,21,22)を形状結合して結合しており、このことが、
その相互の回転位置及びその結果生じる締付け取外し状態を確保することを特徴
とする、請求項1−4及び6−9の1つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項11】 同軸的に配置されかつ軸線方向に可動のリング(3a,3
b,23a,23b)が、内側歯部を有し、この内側歯部が、一方の軸線方向端
部位置において、両方のスピンドル軸部分(1,2,21,22)における整合
した外側歯部に同時に噛み合っており、かつ他方の軸線方向端部位置において、
スピンドル軸部分(1,21)の外側歯部だけに噛み合っていることを特徴とす
る、請求項10に記載の機械スピンドル。 - 【請求項12】 同軸的に配置されたリング(3a,3b,23a,23b
)が、それ自体半径方向に同軸的に二分割されており、その際、外側のリング部
分(3a,23a)が、軸線方向に可動であるが、スピンドルハウジング(4,
24)に対して回らないように形成されており、かつ内側のリング部分(3b,
23b)が、回転可能であるが、軸線方向に不動に外側リング部分(3a,23
a)に結合されていることを特徴とする、請求項1−4及び6−11の1つに記
載の機械スピンドル。 - 【請求項13】 外側の回転不可能なリング部分(3a,23a)が、リン
グピストンとして形成されており、かつスピンドルハウジング(4,24)とと
もに圧力空間を形成しており、この圧力空間に圧力媒体を加えることができるこ
とを特徴とする、請求項12に記載の機械スピンドル。 - 【請求項14】 外側の回転不可能なリング部分(3a,23a)が、一方
の軸線方向端部位置において、回転しないスピンドルハウジング(4,24)と
工具又は加工片収容部を有する第1のスピンドル軸部分(1,21)との間にお
いて遊びのない結合を行なっていることを特徴とする、請求項12又は13の1
つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項15】 スピンドルハウジング(4,41,44)に少なくとも1
つの位置信号発生器(54)が配置されており、この位置信号発生器が、両方の
スピンドル軸部分(1,2,21,22,41,42)のそれぞれの回転角度位
置を検出することを特徴とする、前記請求項の1つに記載の機械スピンドル。 - 【請求項16】 位置信号発生器(54)が、両方のスピンドル軸部分(4
1,42)それぞれの回転角度位置を永久的に検出し、あらかじめ決められた締
付け取外し状態の維持が、プロセス計算機によって監視されており、かつ高く持
込まれた締付け取外しモーメントの際に、スピンドル軸部分(42)におけるス
ピンドル駆動装置(51)が、スピンドル軸部分(41)におけるスピンドル駆
動装置(52)を、並列駆動装置として締付け取外しモーメントのために十分な
間隔を置いて支援することを特徴とする、請求項5及び15に記載の機械スピン
ドル。 - 【請求項17】 締付け取外し機構(10,20,30)が、自己拘束する
ように形成されていることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の機械スピン
ドル。
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