JP2014522732A - 工具交換可能装置を備えた電動スピンドル - Google Patents

Abstract

電動スピンドル装置（１００）は、垂直方向の軸線Ｘ−Ｘ’の周りに延在する少なくとも１つの電動スピンドル（２）であって、モータと、運動を伝達するとともにモータと機能的に結合された回転軸と、軸（３９）によって回転可能に作動される工具（４０）が装着される工具保持器（３）のための係合部（６）とを具備する少なくとも１つの電動スピンドル（２）と、工具（４０）は軸によって直接的に作動させられることと、少なくとも２つの工具保持器（３）を具備する少なくとも１つの工具保持器支持要素（５）と、工具保持器の各々は垂直方向の軸線に沿って延在していること、とを含む。工具保持器支持要素（５）は、回転可能に装着されて、工具保持器（３）の各々を係合部（６）と整列させるために回転する。装置は、工具保持器支持要素（５）を回転させるための少なくとも１つの装置をさらに備えている。

Description

本発明は、機械加工装置の分野に関し、具体的には電動スピンドルに関する。

電動スピンドルは、穿孔、フライス加工、局所面削り、ねじ立て、筋目立て、中ぐり、および研削の加工作業をするための電気機械部品であり、一般的には、従来からの機械、マシニングセンタ、フライス盤、中ぐり盤、研削盤、旋盤、移送機械などに組み込まれている。

公知の機械では、工具が、電動スピンドルの側方に配置された適切な工具保持器に配置されており、工具を交換するように設けられた適切な把持部が、実施される加工作業に基づいて、工具を工具保持器から取り出し、その工具を電動スピンドルに係合させている。

出願人は、公知の電動スピンドルでは、工具の交換が多くの場合でいまだに手作業で行われており、時間のロスおよび製作コストの観点から大きな問題があることに気付いた。

さらに、出願人は、工具を工具保持器から取り出し、その工具を電動スピンドルに位置決めするための自動装置があることに気付いた。しかしながら、このような装置は非常に複雑で高価であり、また、工具の交換工程において特に効果的であることおよび迅速であることを立証できていない。さらに、現在の装置は、正確な位置決めのために特別な取り付け作業や調整作業を必要としている。

そのため、出願人は、工具と別の工具の交換を簡単かつ迅速な方法で実施できる電動スピンドル装置を提供する必要性があると感じた。

出願人は、工具保持器が組み込まれるとともに少なくとも一部が電動スピンドルの周りに回転可能な装置を提供することで、上記の問題が解決できることを見出した。

したがって、第１の態様では、本発明は、電動スピンドル装置に関しており、その電動スピンドル装置は、
− 垂直方向の軸線Ｘ−Ｘ’の周りに延在する少なくとも１つの電動スピンドルと、
− 前記電動スピンドルが、モータと、運動を伝達するとともに前記モータと機能的に結合された回転軸と、前記回転軸によって回転可能に作動される工具が装着される工具保持器のための係合部とを具備することと、
− 前記工具は前記軸によって直接的に作動させられることと、
− 少なくとも２つの工具保持器を具備する少なくとも１つの工具保持器支持要素と、
− 工具保持器の各々は垂直方向の軸線に沿って延在していることと、を含み、
前記工具保持器支持要素は、回転可能に装着されて、工具保持器の各々を係合部と整列させるために回転することと、電動スピンドル装置は、工具保持器支持要素を回転させるための少なくとも１つの装置を備えることとを特徴とする。

本発明は、上記の態様において、以下に記載される好ましい特徴のうちの少なくとも１つを有してもよい。

本発明の枠組みの中で、電動スピンドルによって、スピンドル軸を回転させるように適合された内部モータが設けられたスピンドルが意味されている。

好ましくは、電動スピンドル装置は、工具保持器支持要素を、工具保持器の少なくとも一部が前記係合部と係合させられる動作位置と、工具保持器が係合部の外部に位置する工具交換位置との間で移動するための少なくとも１つの移動部を備える。

有利には、工具保持器支持要素は、工具保持器を工具保持器支持要素に留め付けるための複数の留付要素と、工具保持器の複数の固定装置とを備える。

好ましくは、留付要素は、取り外し可能な留付手段を用いて前記工具保持器支持要素に留め付けられ、各々が工具保持器用の座部を備える支持板を備える。

好都合には、各固定要素が、工具保持器を係合するための少なくとも１つの係合要素と、前記係合要素を押圧して前記工具保持器と係合させるための少なくとも１つの弾性要素と、前記弾性要素のための少なくとも１つの反作用要素と、前記係合要素の前記工具保持器との係合を解除するための解除装置とを備える。

有利には、係合要素の工具保持器との係合を解除するための解除装置は、作動ピンの反対に成形された輪郭によって作動されるように適合された係合要素と機能的に結合された成形された輪郭を含む。

好ましくは、工具保持器支持要素は、周囲部に沿って装着された複数の工具保持器を備える。

有利には、移動部は、工具保持器支持要素を電動スピンドルの軸線Ｘ−Ｘ’に沿って移動するように適合された空気圧シリンダを備える。

有利には、工具保持器は、電動スピンドルの軸線Ｘ−Ｘ’に対して傾斜する周囲部に沿って配置される。

好ましくは、電動スピンドル装置は、前記工具保持器支持要素に連結されるように適合された電動スピンドルを少なくとも一部含んでいる密封ケーシングを備える。

別の態様によれば、本発明は、電動スピンドル装置で工具を交換する方法に関しており、その方法は、
ａ） 前記工具保持器支持要素を、板が工具保持器と接触するように持ち上げるステップと、
ｂ） 前記係合要素を工具保持器と係合させるステップと、
ｃ） 工具保持器を電動スピンドルの係合部から解除するステップと、

ｄ） 工具保持器支持要素を、工具保持器が前記係合部から引き込まれるまで下げるステップと、
ｅ） 電動スピンドルの前記係合部を第２の工具保持器と整列させるために前記工具保持器支持要素を回転させるステップと、
ｆ） 前記工具保持器支持要素を、前記工具保持器が前記係合部に少なくとも一部挿入されるまで持ち上げるステップと、
ｇ） 工具保持器を係合部に接続するステップと、
ｈ） 前記係合要素を工具保持器から切り離すステップとを含む。

有利には、前記ステップｈ）の後、工具保持器支持要素をさらに下げることが行われる。

本発明のさらなる特徴および利点は、本発明による電動スピンドル装置および記電動スピンドル装置で工具を交換する方法の好ましいが排他的ではない実施形態の詳細な説明から、より明らかとなる。

この説明は、明示のためであるため非限定的とされている目的のために提供された添付の図面を参照しつつ、以下に提供される。

本発明による電動スピンドル装置の、ケーシング部を外した状態での概略図である。 図１に示す電動スピンドル装置の一部の概略的な断面図である。 図１および図２に示す本発明による装置の下端の一部の、工具保持器が工具固定装置に係合された状態での概略の拡大した部分断面図である。 本発明による電動スピンドル装置の別の実施形態の、ケーシング部を外した状態での概略図である。 本発明による電動スピンドル装置の別の実施形態の、ケーシング部を外した状態での概略図である。 図５に示す本発明による装置の下端の一部の、工具保持器が工具固定装置に係合された状態での拡大した断面図である。 図５に示す本発明による装置の下端の一部の拡大した断面図である。 本発明による電動スピンドル装置の別の実施形態の、動作位置における概略図である。 図８の電動スピンドル装置の実施形態の、工具交換のための回転位置における概略図である。 図８に示す電動スピンドル装置の一部の概略的な断面図である。 本発明による装置の下端の一部の、工具保持器が自動心出し装置に係合された状態での拡大した断面図である。 本発明による工具保持器支持要素の内部から見た図である。 工具保持器を工具保持器支持要素に留め付けるための留付要素の、図１２の線Ａ−Ａにおける断面図である。 工具保持器を支持要素に留め付けるための留付要素の、図１２の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。 本発明による装置の一部の、第１のケーシング、第２のケーシング、および第３のケーシングが取り外された状態での概略図である。

図１〜図１４を参照すると、本発明による電動スピンドル装置が、参照符号１００によって特定されている。

図１および図２に示すように、電動スピンドル装置１００は、垂直方向の軸線Ｘ−Ｘ’の周りに延在する少なくとも１つの電動スピンドル２を備えている。

電動スピンドル２は、それのヘッド側端部において、工具保持器３のための係合部６を有する。

係合部６は、工具保持器３の対応する円錐部を受け入れるように適合された円錐座部として構成されている。

図１〜図７に示す実施形態を参照すると、電動スピンドル装置１００は、各々が適切な加工工具４０を保持する少なくとも２つであって好ましくは複数の工具保持器３が設けられた工具保持器支持要素５をさらに有する。

工具保持器支持要素５は、軸線の周りに回転可能に装着されて、工具保持器３およびその工具４０を電動スピンドル２の係合部６と整列させるために、かつ、工具保持器３およびその工具４０を実施される加工作業の種類に基づいて工具固定装置４８と連結させるために、回転する。なお、その連結によって、電動スピンドル２の回転軸３９と工具４０との係合が可能になる。

したがって、係合部６の円錐座部では、工具保持器３を接続し、かつ、電動スピンドル２のおかげで工具保持器３を電動スピンドル２と共に回転させるために、工具保持器３の工具固定装置４８が受け入れられる。

そのため、工具保持器３の対応する円錐部は狭窄部６９を有し、また、電動スピンドル２の回転軸３９内においてロッド９９のヘッド側端部と常に結合された円筒把持部５０が設けられている。円筒把持部５０には、円周方向に配置され、軸線Ｘ−Ｘ’に従って方向付けられた複数の切込みが設けられている。ロッド９９のヘッド側端部は、円筒把持部５０に対して電動スピンドル２の前記軸３９の軸線Ｘ−Ｘ’に沿って滑動して、円筒把持部５０の外径を大きくしたり小さくしたりできる。

電動スピンドル２のロッド９９のヘッド側端部は円錐状の外周面５１を有し、円筒把持部５０は対応する円錐状の内周面を有する。

ロッド９９のヘッド側端部が図３に示すその上方位置にあるとき、円筒把持部５０の外周面５２は狭窄部６９と係合し、それによって工具保持器３を電動スピンドル２の軸３９に対して固定し、また、それによって電動スピンドル２は工具保持器３および工具４０を回転させることができる。

代わって、ロッド９９のヘッド側端部が図２に示すその下方位置にあるとき、円筒把持部５０の外周面５２は狭窄部６９とは係合しない。

この状況において、電動スピンドル２の軸３９に対する円筒把持部５０の位置付け、具体的には、ロッド９９の端部の面に対する円筒把持部５０の円錐状の内周面の位置付けは、円筒把持部５０の外周面５２が狭窄部６９の通過を可能にする直径を有するようになっている。

これにより、電動スピンドル２の軸３９を工具保持器３から切り離すことができる。

図８〜図１４では別の実施形態が示されており、その実施形態では、係合部６は、図面に一部だけ示されている油圧式または空気圧式の内部ピストン型シリンダ４３によって作動される自動心出し装置３８が公知の方法で受け入れられる円錐座部として構成されている。

電動スピンドル２内に配置された自動心出し装置３８は、工具保持器３を接続し、かつ、電動スピンドル２のおかげで工具保持器３と共に電動スピンドル２を回転させるために、工具保持器３のシャンク２７と係合するような形状とされている。

図面に示したすべての実施形態において、工具保持器支持要素５は、電動スピンドル２の軸線Ｘ−Ｘ’に対して傾斜する軸線Ｚ−Ｚ’の周りに回転可能に装着されている。

工具保持器支持要素５には、前記電動スピンドル２の軸線Ｘ−Ｘ’に対して傾斜する周囲部に沿って配置される複数の工具保持器３がある。

工具保持器３が傾斜して位置付けられることで、使用されていない工具を作動領域から離すように移動させることができる。

工具保持器支持要素５は実質的に円錐台形を有しており、工具保持器は円錐の錐台の側面２８に配置されている。

工具保持器支持要素５ひいては工具保持器３を回転させるために、電動スピンドル装置１００は回転装置２０を備えている。

図１〜図３に示す第１の実施形態によれば、回転装置２０は、エンコーダを組み込んでいるモータ８０を備えており、そのモータ８０は、第１の歯車２２を支持するように適合された中間軸２１を直接的に作動し、第１の歯車２２は、少なくとも１つの軸受によって支持されるとともに工具保持器支持要素５と常に結合された第２の歯車５３に連結されている。

中間軸２１の回転は第１の歯車２２を回転させる。第１の歯車２２は、その回転を第２の歯車５３へと伝達することで、工具保持器支持要素５を軸線Ｚ−Ｚ’周りに回転させる。

図４に示す別の実施形態によれば、回転装置２０は、エンコーダおよび一対の第１の歯車６４、６５を組み込んでいるモータ８０を備えており、一対の第１の歯車のうちの第１の一方６５はモータ８０の出力軸に装着されており、第２の一方６４は中間軸２１の上端に配置されている。

図５〜図７に示す別の実施形態によれば、回転装置２０は、エンコーダを組み込んでいるモータ（この場合、モータは電動スピンドル２を回転させるモータである）と、電動スピンドル２の回転軸３９と一体の第１の歯車８１と、工具保持器支持要素５と常に結合されるとともにそれ自体の回転によって工具保持器支持要素５ひいては工具保持器支持要素５によって支えられる工具保持器３を回転させる少なくとも１つの第２の歯車８２と、電動スピンドル２と工具保持器支持要素５との間に配置された少なくとも１つの第３の歯車８３とを備える。

第３の歯車８３は、電動スピンドルの回転軸３９と同軸に装着され、その回転軸３９に対して、別の歯車９８および第１の歯車８１によって第２の歯車８２と直接的に係合し、その結果電動スピンドル２の回転軸３９の回転によって工具保持器支持要素５を回転させることになる動作位置（図７に示す）と、歯車９８から切り離されることで第１の歯車８１および第２の歯車８２から切り離される待機位置（図６に示す）との間で滑動できる。

図６の待機位置では、電動スピンドル２の回転軸３９は工具保持器３と係合されており、回転軸３９の回転によって、工具保持器３に保持される工具４０を回転させる。

動作位置から待機位置への移動は、電動スピンドル２に対する支持要素５の並進運動により引き起こされ、また、電動スピンドル２の垂直方向座部８５に配置されるとともに歯車９８および第３の歯車８３から切り離すために第３の歯車８３を押圧するように適合された弾性要素８４によって引き起こされる。

工具保持器支持５と電動スピンドル２との間の回転を良好とするために、図１〜図７に示す実施形態では、アキシアル軸受７１と、前記工具保持器支持要素５と電動スピンドル２との間に配置された複数の玉７３を具備するケージ７２とが設けられている。

周囲部に沿って配置された複数の玉７３を具備するケージ７２は、工具保持器支持５の大きい方の直径を実質的に有する玉軸受を定めている。

上記の解決策によって、より良好な回転と、電動スピンドル２に対する工具保持器支持５のより正確な角度位置とが得られる。

図８〜図１４に示す別の実施形態によれば、回転装置２０は空気圧シリンダを備えており、その空気圧シリンダは、ステッピングシステムのおかげで、第１の歯車２２を支持するように適合された中間軸２１を作動し、第１の歯車２２は、軸受によって支持されるとともに工具保持器支持５と常に結合された第２の歯車５３に連結されている。

この場合でも、中間軸の回転は第１の歯車２２を回転させることになり、第１の歯車２２は、その回転を第２の歯車５３に伝達することで、工具保持器支持５を軸線Ｚ−Ｚ’周りに回転させる。

すべての実施形態において、工具保持器支持要素５は、軸線Ｚ−Ｚ’周りに回転できることの他に、電動スピンドル２に対して垂直方向に、つまり、電動スピンドル２の軸線Ｘ−Ｘ’によって定められた垂直方向に沿って移動できる。

詳細には、工具保持器支持要素５は、電動スピンドル２に対して垂直方向に、工具４０が製作される機械部品において使用されている動作位置と、電動スピンドル２に工具保持器３ひいては工具４０を交換させることができる工具交換位置との間で移動できる。

この目的のため、電動スピンドル装置１００は、工具保持器支持要素５と工具保持器支持要素５のための繋留要素１９とを移動させるように適合された空気圧シリンダ１８を具備する移動部を備えている。

空気圧シリンダ１８と工具保持器支持５のための繋留要素１９とは、空気圧シリンダ１８のピストンと接続された２つの棒材２３によって互いに接続されており、繋留要素１９は工具保持器支持５と常に結合されている。

空気圧シリンダ１８の作動は、繋留要素１９を、ひいては繋留要素１９と常に結合されている工具保持器支持要素５を、棒材２３を用いて、軸線Ｘ−Ｘ’に沿って垂直方向に移動させる。

工具保持器支持５の垂直方向の移動は、工具保持器３、ひいては工具保持器３と係合する工具４０を、軸線Ｘ−Ｘ’に実質的に沿って垂直方向に移動させる。

工具保持器支持要素５は、工具保持器３を工具保持器支持要素自体に留め付けるための複数の留付要素７と、工具保持器３の複数の固定装置８とを備えている。

図１〜図７に示す実施形態において、留付要素７は、前記工具保持器支持要素５に形成されるとともに、工具保持器３の少なくとも一部を受け入れつつ適切な固定要素８を用いて工具保持器３の所定位置での固定を保持するように適合された留付座部７６を備えている。

図２および図３でより良く示すように、各固定要素８は、留付座部７６に対して径方向に配置された工具保持器支持５のめくら座部７７に配置されており、また、工具保持器３を係合するための少なくとも１つの係合要素１２と、係合要素１２を押圧して工具保持器３と係合させるための少なくとも１つの弾性要素１３と、弾性要素１３のための少なくとも１つの反作用要素１４とを備えている。

図１〜図３に示す好ましい実施形態では、弾性要素１３は、玉１２’によって表されている係合要素１２を、工具保持器３の外面に形成された凹部７８に対して押圧する螺線ばねによって表されている。

反作用要素１４は、径方向のめくら座部７７の底部によって表されている。

少なくとも２つの固定要素８が各工具保持器３に対して設けられている。

玉１２’が径方向の凹部７８に係合されると、工具保持器３は固定状態に維持され、工具保持器支持要素５と常に結合される。工具保持器３を解放するために、係合要素１２を前記工具保持器３から解放するための解除装置が設けられている。

有利には、その解除装置は、前記工具保持器３上を電動スピンドル２の軸線Ｘ−Ｘ’と平行な方向に沿って滑動するように装着される円筒ブッシュ７９と、電動スピンドル２と常に結合されるとともに、ブッシュに当接してブッシュを電動スピンドル２の軸線Ｘ−Ｘ’と平行な方向に移動させ、さらには工具保持器支持要素５を電動スピンドルに対して移動させるように適合されたフランジ部９１とを備えている。

フランジ部９１がブッシュ７９に当接すると、フランジ部９１はブッシュ７９を軸線Ｘ−Ｘ’と平行な方向に沿って下方に押圧し、ブッシュ７９はさらに玉１２’に当接して、玉１２’を径方向の凹部７８から離すように移動させ、工具保持器３を工具保持器支持要素５から自由にする。

図８〜図１４に示す実施形態によれば、留付要素７は、取り外し可能な留付手段１０を用いて前記工具保持器支持要素５に留め付けられる支持板９を備えている。

図８〜図１４に示す実施形態では、取り外し可能な留付手段１０は、工具保持器支持要素５のねじ付き座部と係合するねじである。

各支持板９は、工具保持器３のための座部１１を備えている。

図１３Ａおよび図１３Ｂでより良く示すように、各固定要素８は、支持板９に留め付けられており、また、工具保持器３を係合するための少なくとも１つの係合要素１２と、係合要素１２を押圧して工具保持器３と係合させるための少なくとも１つの弾性要素１３と、弾性要素１３のための少なくとも１つの反作用要素１４とを備えている。

この実施形態では、弾性要素１３は、把持部１２’によって表されている係合要素１２と、支持板９から突出する突起によって表されている反作用要素１４とに当接する螺線ばねによって表されている。

図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、工具保持器３と係合させられた、具体的には、工具保持器３の外面に形成された溝状の座部２９と係合させられた把持部１２’を保持するように作用する２つの螺線ばねがある。

把持部１２’が溝状の座部２９と係合すると、工具保持器３は固定状態に維持され、工具保持器支持要素５と常に結合される。工具保持器３を解放するために、係合要素１２を前記工具保持器３から解放するための解除装置が設けられている。

有利には、解除装置は、作動ピン１７の対応する反対に成形された輪郭によって作動されるように適合された係合要素１２と機能的に結合された成形された輪郭１５を含む。

図１３Ｂに示す実施形態では、成形された輪郭１５は、係合要素１２に形成された円錐座部によって画定されており、反対に成形された輪郭はカム４１の円錐端部によって画定されている。

カム４１は、電動スピンドル２の垂直方向の延在部全体を超えて延在する３つの棒材と連結されたカム保持円板４２によって支持されている。

各棒材２３は、レバー２４と、電動スピンドル２内において垂直方向に延在するとともに油圧式または空気圧式の内部ピストン４３と機能的に接続された中心連結棒材２５と連結されている。

中心連結棒材２５と共に電動スピンドルの内部ピストン４３は、中心連結棒材２５、レバー２４、および棒材２３を用いて、電動スピンドルの係合部６からの工具保持器の解放と、カム４１の移動とを制御する。

本発明の有利な態様によれば、装置１００は第１のケーシング４５を有しており、第１のケーシング４５は、密封されており、電動スピンドル２を少なくとも一部含んでおり、工具保持器支持要素５に連結されるように適合されている。

さらに、装置１００は、第１のケーシング４５に連結されるように適合された第２のケーシング４６と、第３のケーシング４７とを備える。

第２のケーシング４６および第３のケーシング４７は、電動スピンドル２に沿って延在しており、電動スピンドルを完全に密封し、電動スピンドル２、工具保持器支持要素５を移動するための移動部、および、工具保持器支持要素５を回転させるための装置を保護するように適合された完全に密閉されて一体化された装置１００を、工具保持器支持５および空気圧シリンダ１８とともに形成する。

内部部品の密封は、例えば圧縮機および電磁弁などの適切な噴射手段を用いてケーシング４５、４６、４７の内部に噴射空気を連続的に吹き込むことによって確実に行われる。

この方法では、空気の吹き込みにより内部で発生する圧力によって、異物が内部に入り込むことができない。

換言すれば、電動スピンドル２、工具保持器支持要素５を移動するための移動部、および、工具保持器支持要素５を回転させるための装置は、第１のケーシング４５、第２のケーシング４６、第３のケーシング４７、空気圧シリンダ１８、および工具保持器支持要素５から成る筺体内に収容されている。

電動スピンドル装置１００は、工具固定装置４８または自動心出し装置３８に、最も適切な工具４０を備えた工具保持器３を挿入することで、異なる加工作業を実施するように適合されており、また、工具４０は、電動スピンドル２に対して回転可能に装着された工具保持器支持要素５から選択される。

ある加工作業と次の加工作業との間に工具を交換するために、以下のステップが実施される。

工具保持器支持要素５が下げられ、それによってフランジ部９１は、ブッシュ７９から離れるように移動し、ブッシュ７９ともはや当接しなくなる。

この時点で、玉１２’によって表されている係合要素１２は工具保持器３と係合させられ、具体的には、玉１２’は、ばね１３によって、工具保持器３の径方向の凹部７８と係合させられる。

工具保持器３は、ロッド９９のヘッド側端部の下方への滑動のおかげで、電動スピンドル２の係合部６から、具体的には、工具固定装置４８から解放される。

下方への滑動によって、円筒把持部５０が狭窄部６９を通るように円筒把持部５０の外径は小さくさせられ、そのため、工具保持器３の係合部６からの切り離しが可能になる。

次いで、工具保持器支持要素５は、工具保持器３が前記係合部６から引き込まれるまで下げられる。

この時点で、工具保持器支持要素５は、スピンドル係合部６、具体的には工具固定装置４８を、加工作業で用いられる第２の工具４０を保持する第２の工具保持器３と整列させるために、回転させられる。

したがって、第２の工具４０を接続するために、工具保持器支持要素５は、工具保持器３が係合部６に挿入されるまで再び持ち上げられ、その結果、工具固定装置４８は工具保持器３を固定できる。

代わりに、ある加工作業と次の加工作業との間に工具を交換するために、図８〜図１４に示す実施形態では、以下のステップが実施される。

工具保持器支持要素５が持ち上げられ、その結果、板９が工具保持器３に接触し、具体的には、工具保持器３と座部１１との間の隙間がなくなる。この時点で、把持部１２’によって表されている係合要素１２は、ばね１３によって、工具保持器３の溝状の座部２９と係合させられる。

工具保持器３は、内部ピストン型シリンダ４３を作動させることで、電動スピンドル２の係合部６から、具体的には自動心出し装置３８から解放される。

あるいは、先ず工具保持器３が電動スピンドル２の係合部６から解放され、その直後に、把持部１２’によって表されている係合要素１２が工具保持器３と係合させられてもよい。

次いで、工具保持器支持要素５は、工具保持器３が前記係合部６から引き込まれるまで下げられる。

この時点で、工具保持器支持要素５は、電動スピンドル係合部６、具体的には自動心出し装置３８を、加工作業で用いられる第２の工具４０を保持する第２の工具保持器３と整列させるために、回転させられる。

次いで、第２の工具４０を接続するために、工具保持器支持要素５は、工具保持器３が係合部６に挿入されるまで再び持ち上げられ、その結果、自動心出し装置３８は工具保持器３のシャンク２７を固定できる。

そして、工具保持器３が、係合部６、具体的には自動心出し装置３８と接続される。

そして、係合要素１２は工具保持器３から切り離され、具体的には、把持部１２’は工具保持器３の溝状の座部２９から離される。

またこの場合には、先ず、係合要素１２が工具保持器３から切り離され、その後に、工具保持器３は、係合部６と、具体的には自動心出し装置３８と接続されてもよい。

この目的のため、ピン１７が下げられ、その結果、カム４１の反対に成形された輪郭は、係合要素１２の成形された輪郭１５への押圧によって、工具保持器３を解放するために、係合要素１２を反作用要素１４の方向に後退させる

そして、工具保持器支持要素５をさらに下げることが行われ、それによって工具保持器３と板９との間の隙間を軸線方向において拡大し、その結果、加工作業の間、板９と工具保持器３とは互いに干渉することはない。

この工具保持器支持要素５を下げることは、ピン１７を用いることで行うことができ、そのピン１７は、下がったときに、先ず把持部１２を開き、次いで板９に当てられ板９を下方に押圧し、板９と工具保持器３との間に軸線方向の隙間を作り出す。

別の実施形態によれば、上記の下げることは、シリンダ１８に組み込まれた追加のシリンダの動きによって行われてもよい。

装置１００は図８に示す動作位置にあり、工具４０はそれぞれの加工作業を実施することができ、その加工作業の終了時に、さらなる加工作業が必要な場合、上記の工程が繰り返されることになる。

本発明を、そのいくつかの実施形態を参照しつつ説明してきた。添付の特許請求の範囲で定められた本発明の保護の範囲内に留まりつつ、多くの改良を詳細に説明した実施形態に導入することができる。

２ 電動スピンドル
３ 工具保持器
５ 工具保持器支持要素
６ 係合部
７ 留付要素
８ 固定装置
９ 支持板
１０ 留付手段
１１ 座部
１２ 係合要素
１２’ 玉
１２’ 把持部
１３ 弾性要素
１３ ばね
１４ 反作用要素
１５ 成形された輪郭
１７ 作動ピン
１８ 空気圧シリンダ
１９ 繋留要素
２０ 回転装置
２１ 中間軸
２２ 第１の歯車
２３ 棒材
２４ レバー
２５ 中心連結棒材
２７ シャンク
２９ 座部
３８ 自動心出し装置
３９ 回転軸
４０ 工具
４１ カム
４２ カム保持円板
４３ 内部ピストン型シリンダ
４５ 第１のケーシング
４６ 第２のケーシング
４７ 第３のケーシング
４８ 工具固定装置
５０ 円筒把持部
５１ 外周面
５２ 外周面
５３ 第２の歯車
６４ 第１の歯車
６５ 第１の歯車
６９ 狭窄部
７１ アキシアル軸受
７２ ケージ
７３ 玉
７６ 留付座部
７７ めくら座部
７８ 凹部
７９ 円筒ブッシュ
８０ モータ
８１ 第１の歯車
８２ 第２の歯車
８３ 第３の歯車
８４ 弾性要素
８５ 垂直方向座部
９１ フランジ部
９８ 歯車
９９ ロッド
１００ 電動スピンドル装置

Claims (14)

1. 電動スピンドル装置（１００）であって、前記電動スピンドル装置（１００）は、
   − 垂直方向の軸線Ｘ−Ｘ’の周りに延在する少なくとも１つの電動スピンドル（２）を具備してなり、
   − 前記電動スピンドル（２）は、モータと、運動を伝達するとともに前記モータと機能的に結合された回転軸（３９）と、前記軸（３９）によって回転可能に作動される工具（４０）が装着される工具保持器（３）のための係合部（６）とを具備しており；
   − 前記工具（４０）は前記軸によって直接的に作動させられ；
   − 少なくとも１つの工具保持器支持要素（５）が少なくとも２つの工具保持器（３）を具備しており；
   − 工具保持器（３）の各々は、垂直方向の軸線に沿って延在しており；
   前記工具保持器支持要素（５）は、工具保持器（３）の各々を前記係合部（６）と整列させるために回転するよう回転可能に装着されており、かつ、
   前記電動スピンドル装置（１００）は、前記工具保持器支持要素（５）を回転させるための少なくとも１つの装置を備えていることを特徴とする電動スピンドル装置（１００）。
2. 前記工具保持器支持要素（５）を、前記工具保持器（３）の少なくとも一部が前記係合部（６）と係合させられる動作位置と、前記工具保持器（３）が前記係合部（６）の外部に位置する工具交換位置と、の間で移動するための少なくとも１つの移動部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電動スピンドル装置（１００）。
3. 前記工具保持器支持要素（５）は、前記工具保持器（３）を前記工具保持器支持要素（５）に留め付けるための複数の留付要素（７）と、前記工具保持器（３）の複数の固定装置（８）とを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の電動スピンドル装置（１００）。
4. 留付要素（７）は、取り外し可能な留付手段（１０）を用いて前記工具保持器支持要素（５）に留め付けられ、各々が工具保持器（３）用の座部（１１）を備える支持板（９）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の電動スピンドル装置（１００）。
5. 各固定要素（８）が、前記工具保持器を係合するための少なくとも１つの係合要素（１２）と、前記係合要素（１２）を押圧して前記工具保持器（３）と係合させるための少なくとも１つの弾性要素（１３）と、前記弾性要素（１３）のための少なくとも１つの反作用要素（１４）と、前記係合要素（１２）の前記工具保持器（３）との係合を解除するための解除装置とを備えることを特徴とする、請求項３または４に記載の電動スピンドル装置（１００）。
6. 前記係合要素（１２）の前記工具保持器（３）との係合を解除するための前記解除装置は、
   − 前記工具保持器上を前記電動スピンドルの前記軸線Ｘ−Ｘ’と平行な方向に沿って滑動するように装着される円筒ブッシュ（７９）と、
   − 前記電動スピンドル（２）と常に結合されるとともに、前記ブッシュ（７９）に当接して前記ブッシュ（７９）を前記電動スピンドル（２）の前記軸線Ｘ−Ｘ’と平行な方向に移動させるように適合されたフランジ部（９１）と、
   を備えることを特徴とする、請求項５に記載の電動スピンドル装置（１００）。
7. 前記工具保持器支持要素（５）は、周囲部に沿って装着された複数の工具保持器（３）を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動スピンドル装置（１００）。
8. 前記移動部は、前記工具保持器支持要素（５）を前記電動スピンドル（２）の前記軸線Ｘ−Ｘ’に沿って移動するように適合された空気圧シリンダ（１８）を備えることを特徴とする、請求項２から７のいずれか一項に記載の電動スピンドル装置（１００）。
9. 前記工具保持器は、前記電動スピンドル（２）の前記軸線Ｘ−Ｘ’に対して傾斜する周囲部に沿って配置されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の電動スピンドル装置（１００）。
10. 前記工具保持器支持要素（５）に連結されるように適合された前記電動スピンドル（２）を少なくとも一部含んでいる密封ケーシング（４５）を備え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電動スピンドル装置（１００）。
11. アキシアル軸受（７１）と、
    複数の玉を備え、前記工具保持器支持要素（５）と前記電動スピンドル（２）との間に配置されたケージ（７２）と、
    を備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電動スピンドル装置（１００）。
12. 各工具保持器（３）は、前記回転軸（３９）の円筒把持部（５０）を受け入れるように適合された座部を備えることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電動スピンドル装置（１００）。
13. 前記回転装置（２０）は、エンコーダを組み込んでいるモータ（８０）と、前記電動スピンドル（２）の前記回転軸（３９）と一体の第１の歯車（８１）と、前記工具保持器支持要素（５）と常に結合されるとともにその回転によって前記工具保持器支持要素（５）および前記工具保持器（３）を回転させる少なくとも１つの第２の歯車（８２）と、前記電動スピンドル（２）と前記工具保持器支持要素（５）との間に配置された少なくとも１つの第３の歯車（８３）とを備えることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電動スピンドル装置（１００）。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の電動スピンドル装置で工具を交換する方法であって、
    ａ） 前記工具保持器支持要素（５）を、フランジ部（９１）が前記工具保持器（３）ともはや接触しないように持ち上げるステップと、
    ｂ） 係合要素（１２）を前記工具保持器（３）と係合させるステップと、
    ｃ） 前記工具保持器（３）を前記電動スピンドル（２）の前記係合部（６）から解放するステップと、
    ｄ） 前記工具保持器支持要素（５）を、前記工具保持器（３）が前記係合部（６）から引き込まれるまで下げるステップと、
    ｅ） 前記電動スピンドルの前記係合部（６）を第２の工具保持器（３）と整列させるために前記工具保持器支持要素（５）を回転するステップと、
    ｆ） 前記工具保持器支持要素（５）を、前記工具保持器（３）が前記係合部（６）に少なくとも一部挿入されるまで持ち上げるステップと、
    ｇ） 前記工具保持器（３）を前記係合部（６）に接続するステップと、
    ｈ） 前記係合要素（１２）を前記工具保持器（３）から切り離すステップと
    を含む方法。

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