JP2019501784A

JP2019501784A - 工作機械

Info

Publication number: JP2019501784A
Application number: JP2018529976A
Authority: JP
Inventors: ケンプターシュテファン
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2019-01-24
Also published as: EP3386679A1; DE102015121393A1; CN108472778A; US20180369974A1; WO2017097566A1; KR20180088904A

Abstract

本発明は、作業スピンドル（２）を備えた工作機械に関し、作業スピンドル（２）における固定のためにベースフランジ（４）が、チャッキング手段・迅速交換システム（１）の一部として設けられており、該チャッキング手段・迅速交換システム（１）は、さらにチャッキング手段（３）に結合可能な交換フランジ（５）を含んでいる。作業スピンドル（２）、ベースフランジ（４）、交換フランジ（５）およびチャッキング手段（６）内に、データおよび／またはエネルギ伝達のための線路部分（４６）が配置されており、このとき伝達チェーンにおいて互いに隣接した部材に、線路部分（４６）を接続して１つの線路を形成するためのカップリング部材（４７）が設けられている。

Description

本発明は、作業スピンドルを備えた工作機械であって、作業スピンドルにおける固定のためにベースフランジが、チャッキング手段・迅速交換システムの一部として設けられており、該チャッキング手段・迅速交換システムは、さらにチャッキング手段に結合可能な交換フランジを含んでいる、工作機械に関する。

実地から公知のこのような工作機械では、汎用の形式において、作業スピンドルの自由端部にねじ結合部を介して、チャックのチャック本体が固定されている。固定の形式に基づいて、使用者が望むチャック交換の場合には、長い装着時間が発生するので、今日では工業的な使用において、ベースフランジが作業スピンドルに結合されるチャッキング手段・迅速交換システムが使用される。このベースフランジは、複数の交換フランジのうちの１つへの解離可能な結合部が形成され得るように構成されており、このとき交換フランジはそれぞれ異なったチャッキング手段を保持している。例えば独国特許出願公開第１０２０１３２１６１７９号明細書（DE 102013216179 A1）に記載されているこのようなチャッキング手段・迅速交換システムによって、装着時間を短縮することができ、ひいてはチャッキング手段を他のチャッキング手段に比較的頻繁に交換することができる。しかしながら交換作業に続いて、例えば最大作動力もしくは最大回転数の超過を回避するために、機械制御装置を介して、そのとき使用状態にあるチャッキング手段への適合を行う必要がある。

ゆえに本発明の根底を成す課題は、冒頭に述べた形式の工作機械において運転確実性を高めることである。

この課題は、冒頭に述べた形式の工作機械において、作業スピンドル、ベースフランジ、交換フランジおよびチャッキング手段内に、データおよび／またはエネルギ伝達のための線路部分が配置されており、かつ伝達チェーンにおいて互いに隣接した部材に、線路部分を接続して１つの線路を形成するためのカップリング部材が設けられていることによって解決される。

このように構成された工作機械によって得られる利点としては下記のことがある。すなわちこの場合、チャッキング手段において準備された、またはチャッキング手段によって検出されたデータを、１つの線路にまとめられた線路部分を介して工作機械に、かつそこで特に機械制御装置に伝達することができ、これによってチャッキング手段の交換時に、「プラグ・アンド・プレイ」の形式で、チャッキング手段の自動化された認識および相応の適合を行うことができる。

さらに注意すべきことであるが、１つの線路にまとめられた線路部分は、エネルギ伝達のためにも適しており、ひいてはチャッキング手段内に配置された、例えばセンサのような消費機に電気エネルギを供給するという可能性を提供している。つまりチャッキング手段において直接、ログブックを導くことができ、このログブックにおいて、運転時間、最大回転数、平均回転数および周囲温度のような特性化された運転データが検出され、かつチャッキング手段の交換後に工作機械に転送される。

本発明の枠内において、ベースフランジは、スピンドル軸線に対して半径方向に移動可能な少なくとも２つのチャッキングジョーを有していて、該チャッキングジョーは、半径方向に形成された溝と、チャッキングジョーを移動させるために設けられた駆動リングとを備えており、交換フランジは、半径方向に突出する鍔を備えたカラーを有しており、溝および鍔の、互いに接触する壁は、引き下げ効果を生ぜしめるために傾けられて形成されていることが好適である。このような構造上の構成は、引き下げ効果によって、ベースフランジと交換フランジとの間における明瞭に確定された軸方向における方向付けをもって、高い再現精度を保証するので、この相互の正確な相対位置は、連結部材の構成および選択時にも使用することができる。したがって特に、少なくとも２つの互いに隣接したカップリング部材は、プラグ・ソケット接続装置として形成されていることが可能である。択一的に、少なくとも２つの互いに隣接したカップリング部材は、誘導型カプラとして形成されていることが可能であり、このとき特に、高い再現精度は、軸方向配置形態に関して、誘導型カプラの場合に維持すべき最大・最小間隔を保証する。

さらに本発明の枠内において、少なくとも２つの互いに隣接したカップリング部材のうち、一方のカップリング部材が、複数の接点箇所によって形成されていて、かつ他方のカップリング部材が、対応するばね弾性のピンによって形成されていることが可能である。

本発明の枠内にさらにある択一形態は、少なくとも２つの互いに隣接したカップリング部材のうち、一方のカップリング部材が、少なくとも１つの接点ループを備えた基板によって形成されていて、かつ他方のカップリング部材が、少なくとも１つのばね弾性のピンによって形成されていることによって特徴付けられている。

このときさらに付言すると、互いに隣接した部材の間において、１つよりも多くのカップリング部材対を使用することができ、このとき常に同一形式のカップリング部材対を使用する必要はない。つまり例えば、互いに隣接した２つの部材の間において、誘導型カプラとプラグ・ソケット接続装置とを使用することも可能である。カップリング部材対の形式の間における交換は、線路部分から形成された線路に沿っても可能であるので、１つの部材において異なったカップリング部材対が、一方の側と他方の側とに存在していてよい。

単純な構造のためには、互いに隣接したすべての部材の接点箇所が伝達チェーンにおいて、直線的にかつスピンドル軸線に対して同軸に配置されていることが好適であり、しかしながらこのとき択一的に、互いに隣接した部材の間において、線路部分のずれが存在することも可能であり、つまり１つの部材において、一方の接点箇所から他方の接点箇所へと、横方向線路が部材軸線に対して傾けられてまたは垂直に延びていることも可能である。

作動確実性を高めるために、さらに、接点箇所は、シール円板またはＯリングによって周囲に対してシールされていることが提案されている。

本発明はさらに、チャッキング手段・迅速交換システム用の交換フランジに関し、該交換フランジにおいて、上側から下側に向かって連続して延びるように、データおよび／またはエネルギ伝達のための線路部分が設けられており、該線路部分は終端に、ベースフランジおよびチャッキング手段における線路部分のカップリング部材を接触接続させるためのカップリング部材を有している。

次に、図面に示された実施形態を参照しながら本発明を詳説する。

交換フランジに配置された複数の択一的なワークピース・チャッキング手段を備えた、チャッキング手段・迅速交換システムを示す斜視図である。開放位置におけるチャッキングジョーを備えた、ベースフランジとしてのチャッキング手段を示す斜視図である。チャッキング手段本体の一部を扇形に断面して示す、図１ａに相当する図である。緊締位置におけるチャッキングジョーを備えた、図１ａに相当する図である。図３に示されたチャッキング手段の、図２に相当する図である。緊締位置におけるチャッキングジョーを備えた、駆動リングを単独で示す斜視図である。駆動リングを下から見て示す斜視図である。１つの回転位置におけるインジケータカムおよびインジケータピンを備えた、駆動リングを示す斜視図である。他の回転位置における、図７に相当する図である。チャッキングジョーを単独で示す斜視図である。チャッキングジョーを断面して示す図である。ベースフランジから離された交換フランジを備えた、チャッキング手段・迅速交換システムを、表示部分およびカップリング部材を示すように、一部を扇形に断面して示す斜視図である。まとめられた状態における、図１１に相当する図である。図１２の範囲ＸＩＩＩを示す詳細図である。択一的なカップリング部材として誘導型カプラを備えた、図１１に相当する図である。択一的なカップリング部材を備えた、図１２に相当する図である。図１５の範囲ＸＶＩを示す詳細図である。別の択一的なカップリング部材を備えた、図１１に相当する図である。別のカップリング部材を備えた図１２に相当する図である。図１７の範囲ＸＶＩＩｂを示す詳細図である。図１７ａの範囲ＸＶＩＩｃを示す詳細図である。基板を示す平面図である。別の択一形態を示す、図１１に相当する図である。別の択一形態を示す、図１２に相当する図である。図１８ａの範囲ＸＶＩＩＩｂを示す詳細図である。交換フランジを補足された、チャッキング手段を示す斜視図である。チャッキング手段に対応配置された引張り管アダプタを備えた、図１ａに相当する図である。一部を扇形に断面して示す、図１９に相当する図である。チャッキングジョーと保持体リングおよび連結部分を備えた引張り管アダプタとを有する、駆動リングを、開放位置である回転位置において単独で示す図である。再度他の連結部分を備えて示す、図２２に相当する図である。図２３の範囲ＸＸＩＩＩａを示す詳細図である。他の緊締位置における、図２３に相当する図である。図２４の範囲ＸＸＩＶａを示す詳細図である。交換フランジを断面して連結スリーブと共に示す分解図である。一部を扇形に断面して示す、図２１に相当する図である。図２６の範囲ＸＸＶＩａを示す詳細図である。引張り管アダプタの、ロック位置に相当する回転位置を示す、図２６に相当する図である。図２７の範囲ＸＸＶＩＩａを示す詳細図である。

図１には、チャッキング手段・迅速交換システム１が示されており、このチャッキング手段・迅速交換システム１は、図示の実施形態では、それ自体さらには示されていない工作機械の作業スピンドル２に固定された、ベースフランジ４としてのチャッキング手段３と、複数の交換フランジ５とから成っており、これらの交換フランジ５には、種々様々なワークピース・チャッキング手段６が固定されている。このチャッキング手段・迅速交換システム１は、作業スピンドル２に結合されたチャック６の迅速な交換を可能にし、このとき個々の部材には本発明によれば、カップリング部材４７によって接続された線路部分４５，４６が配置されており、これによって特に、工作機械の機械制御装置を、チャック６において準備されたデータによって、新しいチャック６に正確に適合させることができる。

以下においては、線路部分４５，４６およびカップリング部材４７を組み込まれたチャッキング手段・迅速交換システム１の構造について説明する。

図１ａにこのとき示されているチャッキング手段３は、工作機械の作業スピンドル２における固定のために設けられていて、かつ作業スピンドル２用の収容部７を有するチャッキング手段本体８を有している。さらにチャッキング手段３は、本体軸線に対して半径方向に移動可能な少なくとも２つのチャッキングジョー９と、１つの駆動リング１０とを有しており、この駆動リング１０の、周方向において行われる回転のために、駆動装置１１が設けられている。図面に示された実施形態では、全周にわたって均一に分配配置された全部で６つのチャッキングジョー９が設けられており、駆動装置１１は、基本的に、半径方向軸線を中心にして回転可能な駆動車１２によって形成されている。

特に図５から認識できるように、駆動リング１０にはその外周部に、それぞれのチャッキングジョー９のために、該チャッキングジョー９の移動のために働く構造体が形成されており、つまり半径方向外側に向かってのチャッキングジョー９の移動のために働く制御突子１５を備えた、外周部に形成された制御カム１４が形成されている。完全を期すために付言すると、チャッキングジョー９の移動が、半径方向内側に向かって行われる場合には、構造体を駆動リング１０の内周部においても実現することができる。

駆動リング１０には、作業スピンドル２に向けられた側に、駆動歯列１６が形成されており、この駆動歯列１６には駆動車１２が係合しており、このとき駆動リング１０の、駆動歯列１６を有している側には、戻しカム１７が形成されており、この戻しカム１７内には、チャッキングジョー９の制御部材１８が係合している（図６）。

図７および図８に示された実施形態では、駆動リング１０の外周部にインジケータカム１９が形成されており、このインジケータカム１９は、駆動リング１０の回転位置を表示するためにインジケータピン２０と共働するようになっており、インジケータピンは、このとき好ましくは、チャッキング手段本体８の半径方向孔内に配置されており、これによってインジケータピンの位置を外側から視認することができる。しかしながらインジケータピン２０の半径方向位置の検査は、工作機械の制御装置に作用するセンサを用いても同様に可能である。

図９〜図１０に示されているように、チャッキングジョー９はＬ字形の基本形状を有しており、チャッキングジョー９のベース脚２１には、制御部材１８が配置されている。第２の脚２２には、駆動リング１０に向かって開放するピン収容部２３が形成されており、このピン収容部２３内には接触ピン２４が挿入されており、この接触ピン２４は、駆動リング１０に対応配置された側に平面２５を有している。さらに接触ピン２４はピン足２６を有しており、このピン足２６は、固定リング２７を介してピン収容部２３内において固定されている。特に図１０から認識できるように、チャッキングジョー９は、半径方向外側に溝２８を有しており、この溝２８の壁２９は、傾けられて形成されているので、溝２８は、溝底部に向かって狭くなっている。

作業スピンドル２、ベースフランジ４、交換フランジ５およびチャッキング手段６内には、データおよび／またはエネルギ伝達のための線路部分４５，４６が配置されており、このとき伝達チェーンに隣接した部材には、線路部分４５，４６を接続して１つの線路を形成するためのカップリング部材４７が設けられている（図１１）。カップリング部材４７は、種々様々な択一形態において、プラグ・ソケット接続装置４８（図１１）として、または誘導型カプラ４９（図１４）として構成されていてよい。また、互いに隣接した少なくとも２つのカップリング部材４７のうち、一方のカップリング部材が複数の接点箇所５０によって構成されていて、かつ他方のカップリング部材が対応するばね弾性のピン５１によって形成されている構成（図１８）、または互いに隣接した少なくとも２つのカップリング部材４７のうち、一方のカップリング部材が少なくとも１つの接点ループ５３を備えた基板５２によって形成されていて、かつ他方のカップリング部材が対応するばね弾性のピン５１によって形成されている構成（図１７）も可能である。

好ましくは、互いに隣接したすべての部材の接点箇所５０は、伝達チェーンにおいて直線的にかつスピンドル軸線に対して同軸に配置されていて、かつシール円板またはＯリングによって周囲に対してシールされている。

ワークピース・チャッキング手段６のジョーは、汎用の形式で、工作機械に対応配置された引張り管（Zugrohr）によって移動させられるので、ベースフランジ４としてのチャッキング手段３の使用時には、チャッキング手段３に、スピンドル軸線を中心にして少なくとも制限された範囲で回転可能な引張り管アダプタ３０が対応配置されており、この引張り管アダプタ３０の回転は、少なくとも１つの連結部分３１を用いて、駆動リング１０の回転から導出可能である。そのために引張り管アダプタ３０には、軸方向に延びる少なくとも１つのアダプタ溝３２が形成されており（図２１）、このアダプタ溝３２内には、保持体リング３３に配置された溝用スライダ３４が係合している。連結部分３１は、保持体リング３３を回転させるために設けられており、このとき図２２に示された実施形態は、連結部分３１としての駆動ピニオン３５を示しており、この駆動ピニオン３５は、保持体リング３３に形成された外歯列と、駆動リング１０に形成された内歯列とに係合している。

図２３および図２４に示された実施形態は、連結部分３１として、軸に支持された２腕状のレバー３７を示しており、このレバー３７の自由なレバー端部は、駆動リング１０および保持体リング３３に連結されている。このとき、２腕状のレバー３７の、保持体リング３３に対応配置された自由端部は、ピンを介して、半径方向に方向付けられた溝内に係合しており、これに対して、駆動リング１０に対応配置された端部は、フォーク状に形成されていて、駆動リング１０のフォーク突子３８に該フォーク突子を覆うように係合している。

引張り管アダプタ３０には、周方向において互いに間隔をおいて複数の係止突子３９が形成されており、これに対して、交換フランジ５に対応配置された連結スリーブ４０には、同様に周方向において互いに間隔をおいて位置している対応突子４１が形成されている。このとき間隔は、連結スリーブ４０との交換フランジ５の軸方向における取付け運動（Ansatzbewegung）の実施時に、ベースフランジ４の係止突子３９が対応突子４１の間を通過することができるように寸法設定されており、これによって、引張り管アダプタ３０の回転時に係止突子３９は対応突子４１と合致する。

図２５において認識できるように、交換フランジ５はカラー４２を有しており、このカラー４２から半径方向内側に向かって鍔４３が突出しており、このとき溝２８またはチャッキングジョー９と鍔４３の互いに接触する壁は、引き下げ効果を生ぜしめるために傾けられて形成されている。

以下において、本発明の作用形式について説明する。

本発明によれば、汎用のチャックの代わりに、一回で、チャッキング手段本体８を、そのために設けられたねじを介して工作機械の作業スピンドル２に結合することが可能である。このようにして作業スピンドル２に結合されたチャッキング手段３は、既に、ワークピースまたは工具を緊締するのに適しており、このとき交換フランジ５をも緊締することができる。緊締を実施するためには、最初に駆動車１２が作動させられ、駆動リング１０は、チャッキングジョー９が開放位置にあるように、つまり制御突子１５がチャッキングジョー９の接触ピン２４の平面２５と当接して共働しないように回転させられる。連結部分３１を介して同時に、保持体リング３３が溝用スライダ３４を介して引張り管アダプタ３０を開放位置に回転させることが保証されている。この位置において、交換フランジ５の連結スリーブ４０を、軸方向でベースフランジ４に装着することが可能であり、このとき連結スリーブ４０の対応突子４１は、引張り管アダプタ３０の係止突子３９のそばを通過させられる。この状況が得られると、駆動車１２は回転させられ、これによって駆動リング１０は開放位置から緊締位置に回転させられ、かつこのとき制御突子１５は、チャッキングジョー９を半径方向外側に移動させるので、チャッキングジョー９の溝２８は、交換フランジ５のカラー４２に形成された鍔４３に該鍔４３を取り囲むように係合する。チャッキングジョー９の、半径方向において行われるこの移動時に、溝２８および鍔４３の壁の傾斜に基づいて引き下げ効果が生ぜしめられ、この引き下げ効果によって、ベースフランジ４に対する交換フランジ５の確定された軸方向位置が生ぜしめられる。この位置においてカップリング部材４７の確実な接触が得られ、互いに隣接した部材の線路部分４５，４６を接続することができる。

注意すべきことであるが、交換フランジ５の緊締中に、既にまた連結部分３１を介して、保持体リング３３が回転させられるので、軸方向において対応突子４１に対して互い違いに（gestaffelt）配置された係止突子３９は、引張り管アダプタ３０と共に回転させられ、これによってバヨネット結合の形式で対応突子４１と係止突子３９とは互いにオーバラップする。これによってベースフランジ４と交換フランジ５との結合が実行され、工作機械の引張り管の作動によって、引張り管アダプタ３０を介して連結スリーブ４０を軸方向移動させることができ、その結果例えば、交換フランジ５に取り付けられたチャック６のチャッキングジョー９を移動させることができる。

交換フランジ５とベースフランジ４との結合を解離するためには、単に、駆動車１２が、逆方向に回転させられ、これによって駆動リング１０は、緊締位置から開放位置に回転させられる。このことは、一方では引張り管アダプタ３０を回転させ、これによって係止突子３９と対応突子４１とは、もはやオーバラップしなくなる。このとき同時にチャッキングジョー９は、戻しカム１７に接触している制御部材１８によって、半径方向内側に向かって移動させられ、これによってチャッキングジョー９の溝２８は、交換フランジ５の鍔４３との係合外に達し、その結果、交換フランジ５を軸方向においてベースフランジ４から離すことができる。その後で、別の形式のチャック６を備えた別の交換フランジ５を、ベースフランジ４に、ひいては工作機械に固定することができ、この別の交換フランジ５は、このとき行われるカップリング部材４７の接触接続に基づいて、閉じられた線路を形成しながら、工作機械によって個別に認識することができる。

１迅速交換システム
２作業スピンドル
３チャッキング手段
４ベースフランジ
５交換フランジ
６ワークピース・チャッキング手段
７収容部
８チャッキング手段本体
９チャッキングジョー
１０駆動リング
１１駆動装置
１２駆動車
１３スピンドル駆動装置
１４制御カム
１５制御突子
１６駆動歯列
１７戻しカム
１８制御部材
１９インジケータカム
２０インジケータピン
２１ベース脚
２２第２の脚
２３ピン収容部
２４接触ピン
２５平面
２６ピン足
２７固定リング
２８溝
２９壁
３０長管アダプタ
３１連結部分
３２アダプタ溝
３３保持体リング
３４溝用スライダ
３５駆動部分
３６ステー
３７レバー
３８フォーク突子
３９係止突子
４０連結スリーブ
４１対応突子
４２カラー
４３鍔
４４偏心体
４５線路部分
４６線路部分
４７カップリング部材
４８プラグ・ソケット接続装置
４９誘導型カプラ
５０接点箇所
５１ピン
５２基板
５３接点ループ

Claims

作業スピンドル（２）を備えた工作機械であって、前記作業スピンドル（２）における固定のためにベースフランジ（４）が、チャッキング手段・迅速交換システム（１）の一部として設けられており、該チャッキング手段・迅速交換システム（１）は、さらにチャッキング手段（３）に結合可能な交換フランジ（５）を含んでいる、工作機械において、
前記作業スピンドル（２）、前記ベースフランジ（４）、前記交換フランジ（５）および前記チャッキング手段（６）内に、データおよび／またはエネルギ伝達のための線路部分（４５，４６，５４，５５）が配置されており、かつ伝達チェーンにおいて互いに隣接する部材に、前記線路部分（４５，４６）を接続して１つの線路を形成するためのカップリング部材（４７）が設けられていることを特徴とする、工作機械。
前記ベースフランジ（４）は、スピンドル軸線に対して半径方向に移動可能な少なくとも２つのチャッキングジョー（９）を有していて、該チャッキングジョー（９）は、半径方向に形成された溝（２８）と、前記チャッキングジョー（９）を移動させるために設けられた駆動リング（１０）とを備えており、前記交換フランジ（５）は、半径方向に突出する鍔（４３）を備えたカラー（４２）を有しており、前記溝（２８）および前記鍔（４３）の、互いに接触する壁は、引き下げ効果を生ぜしめるために傾けられて形成されている、請求項１記載の工作機械。
少なくとも２つの互いに隣接した前記カップリング部材（４７）は、プラグ・ソケット接続装置（４８）として形成されている、請求項２記載の工作機械。
少なくとも２つの互いに隣接した前記カップリング部材（４７）は、誘導型カプラ（４９）として形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の工作機械。
少なくとも２つの互いに隣接した前記カップリング部材（４７）のうち、一方のカップリング部材が、複数の接点箇所（５０）によって形成されていて、かつ他方のカップリング部材が、対応するばね弾性のピン（５１）によって形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の工作機械。
少なくとも２つの互いに隣接した前記カップリング部材（４７）のうち、一方のカップリング部材が、少なくとも１つの接点ループ（５３）を備えた基板によって形成されていて、かつ他方のカップリング部材が、少なくとも１つのばね弾性のピン（５１）によって形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の工作機械。
互いに隣接したすべての部材の接点箇所（５０）が伝達チェーンにおいて、直線的にかつスピンドル軸線に対して同軸に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の工作機械。
前記接点箇所（５０）は、シール円板またはＯリングによって周囲に対してシールされている、請求項１から７までのいずれか１項記載の工作機械。
チャッキング手段・迅速交換システム用の交換フランジにおいて、上側から下側に向かって連続して延びるように、データおよび／またはエネルギ伝達のための線路部分（４５）が設けられており、該線路部分（４５）は終端に、ベースフランジ（４）およびチャッキング手段（６）における線路部分（４６）のカップリング部材（４７）を接触接続させるためのカップリング部材（４７）を有していることを特徴とする、交換フランジ。