JP2024501807A - バランシング装置とクランプエレメントとを備えた工具ヘッド及びそのような工具ヘッドを備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

歯切り盤用の工具ヘッド（３００）は、第１のスピンドルシャフト（３２２）を有した第１のスピンドルユニット（３２０）と、第２のスピンドルシャフト（３３２）を有した第２のスピンドルユニット（３３０）とを含む。軸方向で第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に、工具（３４０）が受容可能である。各スピンドルユニットには、バランシング装置（３５０，３６０）が割り当てられている。バランシング装置は、各スピンドルシャフトを径方向で取り囲んでいて、軸方向で、対応するスピンドルユニットの工具側のスピンドルベアリング（３２３，３３３）と、対応するスピンドルシャフトの工具側端部との間に配置されている。工具は、２つのスピンドルシャフトの間に、プルロッド（３７０）及びクランプエレメント（３７２）によって軸方向でクランプされる。【選択図】図４

Description

本発明は、工具ヘッドに関する。本発明はさらに、このような工具ヘッドを有する工作機械に関する。

回転工具は、多くの工作機械で使用される。高品質の加工成果を達成するためには、工具を釣り合わせること、すなわちアンバランスを除去することが必要である。このことは、特に歯切り盤、すなわち歯車加工用の機械に該当する。

アンバランスとは、回転体の回転軸が、その回転体の慣性主軸の軸に対応していない場合の状況に使用される用語である。静的アンバランスと動的アンバランスとは区別される。殆どの場合、両アンバランスは同時に発生する。静的アンバランスは、回転軸が、回転体の重心を通っていない場合に生じる。静的アンバランスは、回転体が回転するときに、回転体の重心の円運動を生じさせる。動的アンバランスは、重心上にある回転軸が、慣性主軸に対して傾いているときに生じる。動的アンバランスは、軸の端部で１８０°ずらされた円振動を発生させる。回転体の重心は、静止したままであり、軸は、逆の円運動により、揺動する。軸が、ベアリングによって固定される場合、対応する負荷がベアリングに生じる。

工具におけるアンバランスは、ワークピースの加工中、製造精度を減じ、表面品質を低下させ、工具の早期の摩耗を招く。加えて、ベアリングの損傷が生じるおそれがある。バランシングの目的は、工具の振動及び支持力を許容可能な値に制限することである。

小さな直径を有する工具を釣り合わせようとする場合には、特殊な難題が生じる。特に、歯車製造においては、小さな直径を有する工具の使用がますます増加している。所望の切削速度を達成するために、このような工具は、通常、比較的高い回転速度で運転される。アンバランス力は、回転速度の二乗に比例して増加するので、極めて高いアンバランス力が発生するおそれがある。同時に、このような工具は、その直径に対して比較的長いことが多い。結果として、動的アンバランスに起因する曲げモーメントは、特に大きな影響を及ぼす。

従来技術により、適切なバランシング装置によって、回転工具におけるアンバランスを最小にすることが知られている。特許文献１の図１に示されているように、バランシング装置は、工具の内側に配置されることが多い。しかしながら、このような配置では、直径の小さな工具を使用すべき場合に限界がある。この場合、工具の内側の使用可能なスペースは、十分な性能のバランシング装置を設置するには、もはや十分ではないことが多い。

このような問題を解決するために、特許文献１では、モータスピンドルと駆動力を有しないカウンタスピンドルとの間に工具を収容し、バランシング装置をモータスピンドル及びカウンタスピンドルのシャフトに組み込むことが提案されている。このような解決手段の欠点は、バランシング装置が、工具から、及び工具の近傍にある、モータスピンドル及びカウンタスピンドルのベアリング個所から比較的遠くにあるということである。また、モータスピンドル及びカウンタスピンドルのシャフトには、有効なバランシングシステムを設置するために使用可能な十分なスペースがないことが多い。

欧州特許出願公開第３１５３２７７号明細書

本発明の課題は、直径の小さな工具のために使用することができ、このような工具の効果的なバランシングを可能とする工具ヘッドを提供することである。

この課題は、請求項１に記載の工具ヘッドによって解決される。さらなる実施形態は、従属請求項に記載されている。

したがって、工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッドが開示されている。工具ヘッドは、
第１のスピンドルシャフトを備えた第１のスピンドルユニットであって、この第１のスピンドルユニットには、第１のスピンドルシャフトが工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられている、第１のスピンドルユニットと、
第１のスピンドルユニットに割り当てられた第１のバランシング装置と、
第２のスピンドルシャフトを備えた第２のスピンドルユニットであって、この第２のスピンドルユニットには、第２のスピンドルシャフトが工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられている、第２のスピンドルユニットと、
第２のスピンドルユニットに割り当てられた第２のバランシング装置と
を有している。

第１のスピンドルユニットと第２のスピンドルユニットとは、工具が、軸方向で第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に受容可能であるように、互いに同軸に配置されている。本発明によれば、第１のバランシング装置は、第１のスピンドルシャフトを径方向で取り囲んでいるとともに、軸方向で、第１のスピンドルユニットの工具側のスピンドルベアリングと第１のスピンドルシャフトの工具側端部との間に配置されている、及び／又は、第２のバランシング装置は、第２のスピンドルシャフトを径方向で取り囲んでいるとともに、軸方向で、第２のスピンドルユニットの工具側のスピンドルベアリングと、第２のスピンドルシャフトの工具側端部との間に配置されている。

したがって、工具が第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に受容されている場合、第１及び／又は第２のバランシング装置は、各スピンドルシャフトの外側で、割り当てられたスピンドルユニットの工具側のスピンドルベアリングと工具との間に軸方向に配置されている。提案されたこの配置により、小さな直径を有する工具も効果的に釣り合わせることができるようになる。少なくとも１つのバランシング装置を、好ましくは２つのバランシング装置を、スピンドルシャフトを取り囲むように配置することにより、工具の内側又はスピンドルシャフトの内部に両バランシング装置が配置されている場合よりも著しく大きなスペースが、バランシングエレメントのために利用可能である。その結果として、比較的大きなアンバランスも修正することができる。軸方向で工具側のスピンドルベアリングと工具との間に対応するバランシング装置を配置することにより、バランシング装置によるバランシングが、工具の近傍及び対応するベアリング位置の近傍の両方で行われる。これにより極めて正確なバランシングが可能である。

各スピンドルユニットは、１つの単一のスピンドルベアリングよりも多数のベアリングを有している場合が多い。「工具側のスピンドルベアリング」という用語は、この場合、工具スピンドル軸に沿って、各スピンドルユニット内で工具の最も近くに配置されているスピンドルベアリングに関連するものとして理解されたい。

特に、２つのスピンドルユニットの軸受面に対してバランシング面の配置は、以下の通りであってよい。すなわち、第１の工具側のスピンドルベアリングが、工具スピンドル軸に対して垂直な第１の軸受面を規定し、第２の工具側のスピンドルベアリングが、工具スピンドル軸に対して垂直な第２の軸受面を規定する。第１のバランシング装置が、工具スピンドル軸に対して垂直な第１のバランシング面を規定し、第２のバランシング装置が、工具スピンドル軸に対して垂直な第２のバランシング面を規定する。この場合、第１のバランシング面が、第１の軸受面と第２のバランシング面との間に（特に、第２のバランシング面よりも第１の軸受面の近くに）配置されている、及び／又は、第２のバランシング面が、第２の軸受面と第１のバランシング面との間に（特に、第１のバランシング面よりも第２の軸受面の近くに）配置されていると、好ましい。

工具が２つのスピンドルシャフトの間に受容されている場合、工具は、工具の重心を含む工具スピンドル軸に対して垂直な重心面を規定する。この場合、第１のバランシング面は、好ましくは、第１の軸受面と重心面との間に位置している、及び／又は、第２のバランシング面は好ましくは、第２の軸受面と重心面との間に位置している。各バランシング面が、重心面よりも、対応する軸受面の近くにあると好ましい。

このようなバランシング面の配置により、効果的な２面バランシングが可能である。

好ましい実施形態では、第１のバランシング装置及び／又は第２のバランシング装置は、リングバランシングシステムとして構成されている。リングバランシングシステムは、従来技術において長い間にわたって知られており（例えば、独国特許出願公開第４３３７００１号明細書、米国特許第５７５７６６２号明細書を参照）、スピンドルの回転を停止させる必要なく、極めて正確な自動バランシングを可能にしている。このようなリングバランシングシステムは、様々な実施形態で市販されている。しかしながら、代替的に、別のタイプのバランシングシステムを、例えば、電気モータによって動かすことができるバランシングウェイトを備えたバランシングシステム又は油圧式のバランシングシステムを使用することもできる。

バランシング装置は、数値制御（ＮＣ）方式で動作するように構成されてもよい。このために、第１及び／又は第２のバランシング装置は、当該バランシング装置の補正アンバランスを数値制御で調節するための少なくとも１つのアクチュエータを有していてよい。

アンバランスにより生じる振動を検出するために、少なくとも１つの振動センサが、工具ヘッドに設けられていてよい。このセンサは、バランシング装置のうちの１つに組み込まれていてよく、又は別個に構成されていてよい。工具ヘッドは、工具ヘッドに割り当てられた制御装置をさらに有していてよく、この制御装置は、少なくとも１つの振動センサからの信号を検出し、第１及び／又は第２のバランシング装置における補正アンバランスを、検出された信号に応じて調節するように、第１及び／又は第２のバランシング装置におけるアクチュエータを制御するように構成されている。このような調節は、アンバランスが減じられるように自動化されていてよい。好ましくは、制御装置は、自動２面バランシングを実施するように構成されている。対応するアルゴリズムは、従来技術により周知である。制御装置は、機械制御システムの一部であってよく、又は別個のユニットであってよい。

好ましくは、第１及び／又は第２のバランシング装置は、各スピンドルユニットのハウジングの外側に配置されている。特に、第１のスピンドルユニットは第１のハウジングを有していてよく、第２のスピンドルユニットは第２のハウジングを有していてよい。この場合、第１及び／又は第２のバランシング装置は、好ましくは、第１及び第２のハウジングの外側に配置されている。代替的に、第１及び第２のスピンドルユニットは、共通のスピンドルハウジングを有していてよく、この場合、第１及び／又は第２のバランシング装置は、好ましくは、共通のスピンドルハウジングの外側に配置されている。

特に、工具が、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に受容されている場合、第１のバランシング装置は、好ましくは、軸方向で、第１のスピンドルユニットを取り囲む（第１の又は共通の）スピンドルハウジングと工具との間に配置され、第２のバランシング装置は、軸方向で、第２のスピンドルユニットを取り囲む（第２の又は共通の）スピンドルハウジングと工具との間に配置されている。

好ましくは、バランシング装置の外輪郭は、機械のワークピーススピンドルにおいてワークピースを加工するときに、干渉輪郭が最小化されるように最適化されている。特に、第１及び／又は第２のバランシング装置が、工具の方向でテーパする外輪郭を有していると有利である。

２つのスピンドルシャフトが、工具の両側に軸方向の圧縮力が作用するように、工具に軸方向にクランプされていると、著しく改善されたバランシング成果を達成することができる。このために、以下のような設計が特に有利である。すなわち、第２のスピンドルシャフトが、少なくとも１つの軸方向孔を有している。これに相応して、工具ヘッドは、第２のスピンドルシャフトの対応する軸方向孔を貫通して延在する少なくとも１つのプルロッド（牽引棒）を有していて、このプルロッドは、第１の端部で第１のスピンドルシャフトに接続可能である。プルロッドは、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間で工具に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、その第２の端部で第２のスピンドルシャフトに接続可能である。このために、工具も同様に、各プルロッドが工具の対応する孔を貫通し得るような、少なくとも１つの軸方向孔を有している。

このタイプの軸方向の押さえは、特にねじれ及び曲げに対して耐性がある、２つのスピンドルシャフトと工具とから成るユニットを形成する。プルロッドとクランプエレメントとの組み合わせにより、工具と２つのスピンドルシャフトとの間に高い軸方向の圧縮力が得られる。その結果、上述したユニットは、単一の軸として働く。同時に、このような構造は、極めてコンパクトであり得る。これにより、このような構造は、小さな直径を有する工具のために特に適している。

前述した構造は、バランシング装置が設けられていない場合にも、又はバランシング装置が上述したものとは異なるように構成されている場合にも、有利である。これに関して、本発明はさらに、工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッドであって、
第１のスピンドルシャフトを有した第１のスピンドルユニットであって、第１のスピンドルシャフトは、この第１のスピンドルユニットに工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられている、第１のスピンドルユニットと、
第２のスピンドルシャフトを備えた第２のスピンドルユニットであって、第２のスピンドルシャフトは、この第２のスピンドルユニットに工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられている、第２のスピンドルユニットと
を有しており、
第１のスピンドルユニットと第２のスピンドルユニットとは、工具が第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に軸方向に受容可能であり、工具が工具スピンドル軸を中心として回転駆動されるように、配置されていて、
第２のスピンドルシャフトが、少なくとも１つの軸方向孔を有していて、
工具ヘッドは、第２のスピンドルシャフトの軸方向孔を貫通して延在する少なくとも１つのプルロッドを有していて、
このプルロッドは第１の端部で、第１のスピンドルシャフトに接続可能であり、
プルロッドは、他方の別の端部で第２のスピンドルシャフトに、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間で工具に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、接続可能である、
工具ヘッドに関する。

この場合、第１のスピンドルユニットが、少なくとも１つの第１のスピンドルベアリングと、第１のスピンドルシャフトとを有していて、第１のスピンドルシャフトが、第１のスピンドルベアリングに、工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられており、第１のスピンドルベアリングは、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成されており、そして、第２のスピンドルユニットが、対応して、第２のスピンドルベアリングを有しており、第２のスピンドルベアリングには、第２のスピンドルシャフトが工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられており、第２のスピンドルベアリングは、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成されていると、有利である。

好ましくは、第２のスピンドルシャフトの軸方向中心孔を貫通して延在するちょうど１つのプルロッドが存在する。したがって、工具も、プルロッドを通過させることができる軸方向中心孔を有することが好ましい。

特にシンプルな実施形態では、プルロッドは、第１のスピンドルシャフト内に軸方向でねじ込むことにより第１のスピンドルシャフトに接続可能である。このために、プルロッド及び第１のスピンドルシャフトの対応する端部に、相補的なねじ山（雌ねじ山及び雄ねじ山）を形成することができる。しかしながら、別のタイプの接続、例えばバヨネット式の接続も考えられる。プルロッドは、第１のスピンドルシャフトの軸方向孔を貫通して延在していて、その端部に、例えば、第１のスピンドルシャフトを工具の方向に引くナットが設けられていてもよい。

プルロッドの他方の自由端部には、環状の接触面を形成するクランプエレメントを設けることができ、この環状の接触面は、第１のスピンドルシャフトの方向に第２のスピンドルシャフトを押し付けるために、プルロッドが第１のスピンドルシャフトに接続されて、第２のスピンドルシャフトに軸方向の圧縮力を発生させた後に、第２のスピンドルシャフトに支持されるのが有利である。最もシンプルな場合には、プルロッドは、このために、例えばねじ頭を有するねじとして形成されていてよい。この場合、ねじは、第１のスピンドルシャフト内にねじ込み可能であってよく、ねじ頭は、クランプエレメントを形成することができる。軸方向のクランプ力は、この場合、単にねじを締めることにより生じる。

別の、同じく極めてシンプルな実施形態では、プルロッドの自由端部に、ナットをねじ留めすることができる雄ねじ山が設けられている。この場合、ナットがクランプエレメントを成し、ナットを締めるだけで軸方向の圧縮力が生じる。

しかしながら、好ましくは、工具ヘッドは、プルロッドに取り外し可能に接続可能なクランプエレメントを有しており、このクランプエレメントは、好ましくは、工具スピンドル軸を中心としたトルク成分を発生させるクランプエレメントの締め付けなしに、純粋に軸方向に作用する圧縮力を発生させる。このために、クランプエレメントは、例えば、ねじ接続、バヨネット又はクランプブッシュを介して、プルロッドに堅固に接続可能なベースエレメントを有している。ベースエレメントは、プルロッドを受容するための中央の受容開口、又は（十分なスペースがあるならば）プルロッドの軸方向孔に固定可能なピンを有していてよい。クランプエレメントは、第２のスピンドルシャフトを第１のスピンドルシャフトの方向へ軸方向に押すために、第２のスピンドルシャフトの方向にベースエレメントに対して軸方向に可動な、特に軸方向に変位可能な、軸方向押圧エレメントをさらに備える。軸方向押圧エレメントは、特に環状であってよく、ベースエレメントの中央の受容開口又はピンを取り囲むことができ、この場合、軸方向押圧エレメントは、「押圧リング」と呼ばれてもよい。軸方向押圧エレメントは、既に説明した環状の接触面を形成する。クランプエレメントは、ベースエレメントに対して軸方向押圧エレメントを軸方向で動かすために、ベースエレメントに対して可動な少なくとも１つの作動エレメントをさらに有している。作動エレメントは、例えば、長手方向又は横方向に沿ってベースエレメント内にねじ込むことができる加圧ねじであってよい。このようなクランプエレメントは、それ自体従来技術から知られており、多くの態様で市販されている。

いくつかの実施形態では、作動エレメントから軸方向押圧エレメントへの力の伝達は、純粋に機械式である。例えば、作動エレメントは、ベースエレメントに軸方向で保持された複数のキャップねじであってよく、これらのキャップねじは、ベースエレメントに対して相対的に軸方向押圧エレメントを軸方向で変位させるために、軸方向押圧エレメント内にねじ込み可能である。別の実施形態では、ねじ山接続を介して軸方向押圧エレメントの方向にベースエレメントにおいて調節可能な１つ以上の止めねじが、作動エレメントとして働く。さらに別の実施形態では、作動エレメントは、例えば、軸方向押圧エレメントを前進させる歯車に作用する。このようなクランプエレメントは、例えば、ドイツ、KleinwallstadtのEnemac GmbH社製の名称ＥＳＢ、ＥＳＧ又はＥＳＤとして入手可能である。

別の実施形態では、作動エレメントから軸方向押圧エレメントへの力の伝達は、油圧式である。このために、作動エレメントは、例えば、ねじ込まれるときに油圧システムにおいて圧力を発生させ、この圧力が軸方向押圧エレメントに作用する加圧ねじとして構成されていてよい。このようなクランプエレメントは、例えば、ドイツ、HerbrechtingenのAlbert Schrem Werkzeugfabrik GmbH社から入手可能である。

動作中にプルロッドに残るクランプエレメントを用いてプルロッドと第２のスピンドルシャフトとの間に軸方向の圧縮力を発生させる代わりに、まずクランプ工具を用いて圧縮力を発生させ、簡易ナットによりクランプ状態で接続を固定し、その後にクランプ工具を再び取り外すことも考えられる。

しかしながら、結果として２つのスピンドルシャフトと工具とを含むしっかりとクランプされたユニットが生じるならば、工具は、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に、連続的なプルロッドを用いる以外の方法でクランプされてもよい。したがって、第１のプルロッドが、第１の端部において工具に接続可能である、例えば、工具に螺合可能であるか中空シャンクテーパ接続を介して接続可能である実施形態が考えられる。この場合、第１のプルロッドは、第１のスピンドルシャフトの軸方向孔を貫通して延在してよく、第１のスピンドルシャフトと工具との間に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、その第２の端部で第１のスピンドルシャフトに接続可能であってよい。工具の反対側に、第２のプルロッドが配置されてよい。この場合、第２のプルロッドは、第１の端部で工具に接続可能であってよく、例えば、工具に螺合可能であるか又は中空シャンクテーパ接続を介して接続可能であってよい。この場合、第２のプルロッドは、第２のスピンドルシャフトの軸方向孔を貫通して延在してよく、第２のスピンドルシャフトと工具との間に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、その第２の端部で第２のスピンドルシャフトに接続可能であってよい。

スピンドルシャフトの間に工具を受容し、工具にトルクを伝達できるようにするために、スピンドル突起が、第１及び／又は第２のスピンドルシャフトに、工具とスピンドル突起との間に作用する軸方向の圧縮力により各スピンドル突起で工具に対する非形状接続及び／又は形状接続を生じることができるように形成されていると有利である。好ましくは、工具への接続は、円錐状接続によって、より好ましくは、面接触を伴う円錐状接続によって形成される。例えば、接続は、ＤＩＮ ＩＳＯ ６６６：２０１３－１２に記載されている形態Ａ、ＢＦ、ＢＭ、ＣＦ又はＣＭのうちの１つを介して形成することができる。

２つのスピンドル突起は、工具がスピンドル突起間の予め規定された位置でのみ収容され得るように、互いに異なるように形成されていると、有利である。例えば、２つのスピンドル突起の直径は異なっていてよい。

工具の交換を容易にするために、第２のスピンドルユニットが、第１のスピンドルユニットに対して相対的に軸方向に変位可能であると有利である。両スピンドルユニットが、共通のスピンドルハウジング内に収容される場合、このことは、このスピンドルハウジングに対して相対的に軸方向に変位可能な第２のスピンドルシャフトのためのスピンドルベアリングを有することにより達成することができる。

第１及び／又は第２のスピンドルユニットは、対応するスピンドルシャフトを、工具スピンドル軸を中心として回転駆動させ、これにより工具を駆動するように構成された駆動モータを含んでいてよい。いくつかの実施形態では、第１のスピンドルユニットのみが駆動モータを有していて、第２のスピンドルユニットは、固有の駆動モータを有しない、第１のスピンドルユニットのための受動的なカウンタスピンドルを形成している。別の実施形態では、第２のスピンドルユニットも、固有の駆動モータを有している。各駆動モータは、特に、ダイレクトドライブであってよい。

工具ヘッドは、前述した工具をさらに有していてよく、工具は、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に軸方向に受容されていて、好ましくは軸方向にクランプされている。工具は、研削工具、特に歯車研削用の工具であってよい。より具体的には、工具は、研削ウォーム又は成形砥石であってよく、又は少なくとも１つの研削ウォーム及び／又は少なくとも１つの成形砥石を有していてよい。工具は、（例えば、スピンドルシャフト間に直接受容された、硬質コーティングが施された基体を備えたドレッシング不可能な研削ウォームの形態の）一体型のものであってよく、又は、工具は、（例えば、ドレッシング可能な研削ウォーム又は２つ以上の研削体を備えた組み合わせ工具の形態であって、この場合、研削体は、別個の工具ホルダに保持されていて、工具ホルダは、スピンドルシャフト間に受容されている形態の）２つ以上の部材から成るものであってよい。

本発明はさらに、上述したタイプの工具ヘッドと、ワークピース軸を中心としてワークピースを回転駆動するための少なくとも１つのワークピーススピンドルとを備えた工作機械を提供する。この工作機械は、歯切り盤として、特に歯車研削機械として形成されていてよい。このために、この工作機械は、（特に適切にプログラムされた）機械制御システムを含んでいてよく、この機械制御システムは、この機械に、少なくとも１つのワークピーススピンドルに受容されたワークピースの歯車の歯を工具によって加工させるように構成されている。特に、機械制御システムは、成形研削又は創成歯車研削によって、この機械に、ワークピースの歯車の歯を加工させるように構成されていてよい。このために、機械制御システムは、ワークピーススピンドルと工具スピンドルとの間の適切な回転連結を確立するように形成されていてよい。

本発明の好ましい実施形態が、図面を参照して以下に説明され、この実施形態は、説明の目的のためだけのものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。

創成歯車研削による歯車の硬化仕上げ用の、第１の実施形態による工具ヘッドを備えた工作機械の一例を示す概略的な斜視図である。 第１の実施形態の工具ヘッドを示す概略的な斜視図である。 第１の実施形態の工具ヘッドを示す斜視断面図である。 正面側からＸ方向に向かって見た第１の実施形態の工具ヘッドを示す断面図である。 第１の実施形態の工具ヘッドにおけるバランシング装置の制御を示す概略的なブロック図である。 第２の実施形態による工具ヘッドを示す斜視断面図である。 第３の実施形態による工具ヘッドを、ワークピーススピンドルと共に示す斜視断面図である。 図７の領域Ｄを示す拡大図である。 クランプナットを示す中央縦断面図である。 図９のクランプナットを示す斜視図である。

［定義］
歯切り盤：ワークピースにおける歯車の歯、特に歯車の内歯又は外歯を製作又は加工するように構成された機械。例えば、歯切り盤は、プレ歯付きワークピースを加工する微細加工用の機械であってよく、特に、プレ歯付きワークピースを、硬化後に加工する硬化仕上げ機械であってよい。歯切り盤は、歯車の歯の自動加工を制御するようにプログラムされた機械制御システムを備える。

歯車の創成加工：工具が、ワークピース上を転動し、切削動作を行う歯車加工。様々な歯車創成加工プロセスが知られており、この場合、例えば歯車研削又は歯車ホーニング等の幾何学的に不定の切削刃によるプロセスと、例えば歯車ホビング、ギアスカイビング、ギアシェービング又はギアシェーピング等の幾何学的に規定された切削刃によるプロセスとが区別される。

創成歯車研削：創成歯車研削プロセスは、幾何学的に不定の切削刃を使用して、軸対称の周期的構造が製造されるとともに、連続的なチップ除去プロセスであり、ウォーム形状に成形された外輪郭を有する砥石（「研削ウォーム」）を工具として使用する。工具とワークピースとは、回転スピンドル上に取り付けられる。回転軸を中心とした工具とワークピースの回転運動を合わせることにより、プロセスに典型的な回転運動が実現される。この回転運動と、ワークピース軸に沿った工具又はワークピースの軸方向の送り運動とにより、切削動作が生じる。

スピンドルユニット：工作機械構造において、工具又はワークピースをクランプすることができる回転可能なシャフトは、通常、「スピンドル」と呼ばれる。しかしながら、回転可能なシャフトに加えて、シャフトを回転可能に支持するための関連するスピンドルベアリング及び関連するハウジングを含むアセンブリも、「スピンドル」と呼ばれることが多い。本明細書では、「スピンドル」という用語は、この意味で用いられる。シャフト単独は、「スピンドルシャフト」と呼ばれる。スピンドルシャフトに加えて、少なくとも関連するスピンドルベアリングを有するアセンブリは、「スピンドルユニット」と呼ばれる。「スピンドルユニット」は、それ自体のハウジングを有してもよいが、別のスピンドルユニットと共に共通のハウジングに収容されていてもよい。

工具ヘッド：本明細書では、「工具ヘッド」という用語は、加工工具を受容し、回転駆動するように構成されたアセンブリを意味する。特に、工具ヘッドは、ワークピースに対して工具を位置合わせさせて位置決めするために、旋回体及び／又は１つ以上のスライドに取り付けることができる。

リングバランシングシステム：リングバランシングシステムは、シャフトを取り囲みかつシャフトにより駆動される、隣接して配置された２つのバランシングリングを有している。各バランシングリングは、同じサイズの予め規定された付加的なアンバランスを有している。シャフトの回転軸を中心としたバランシングリングの向きは調節可能である。２つのバランシングリングの付加的なアンバランスが直径方向で対向しているならば、それらの効果は互いに相殺される。両付加的なアンバランスが同じ角度位置を有しているならば、最大のバランシング能力が達成される。他の角度に設定することで、結果として生じる補正アンバランスを、これらの制限内の規模及び方向によって自由に調節することができる。

［例示的な工作機械の構造］
図１は、創成歯車研削による歯車の硬化仕上げ用の工作機械の例を示している。この機械は、機械ベッド１００を有しており、この機械ベッドには、水平方向の送り方向Ｘに沿って変位可能であるように、工具支持体２００が配置されている。工具支持体２００には、鉛直方向Ｚに沿って変位可能であるように、Ｚスライド２１０が配置されている。Ｚスライド２１０は、水平方向の旋回軸Ａを中心としてＺスライド２１０に対して相対的に旋回可能な旋回体２２０を支持している。旋回軸Ａは、送り方向Ｘに対して平行である。旋回体２２０には、概略的にのみ図示された工具ヘッド３００が配置されており、工具ヘッドについてはより詳しく後述する。

さらに、回転タレット４００の形態の旋回可能なワークピース支持体が、機械ベッド１００に配置されている。回転タレット４００は、鉛直方向の旋回軸Ｃ３を中心として、複数の回転位置の間で旋回可能である。回転タレットは、２つのワークピーススピンドル５００を支持しており、これらのスピンドルのそれぞれに、ワークピース５１０をクランプさせることができる。ワークピーススピンドル５００のそれぞれは、ワークピース軸を中心として回転するように駆動可能である。図１では、見えているワークピーススピンドル５００のワークピース軸が、符号Ｃ２で示されている。図１では見えていないワークピーススピンドルのワークピース軸は、Ｃ１軸と称される。２つのワークピーススピンドルは、直径方向で反対側の位置で（すなわち、旋回軸Ｃ３に関して１８０°ずらされて）回転タレット４００に配置されている。このようにして、２つのワークピーススピンドルのうち一方を、他方のワークピーススピンドルでワークピースが加工されている間に、ロード及びアンロードすることができる。これにより、望ましくない非生産的な時間が大幅に回避される。このような機械のコンセプトは、例えば国際公開第００／０３５６２１号により知られている。

この機械は、概略的にのみ図示された機械制御システム７００を有しており、この機械制御システムは、複数の制御モジュール７１０と制御パネル７２０とを含む。各制御モジュール７１０は、機械軸を制御し、及び／又は、センサからの信号を受信する。

［第１の実施形態による工具ヘッド］
図２～図４は、第１の実施形態による工具ヘッドを示している。工具ヘッドは、旋回体２２０に堅固に接続されたベース３１０を含む。ベース３１０には、リニアガイド３１１が形成されている。リニアガイド３１１では、第１のスピンドルユニット３２０と第２のスピンドルユニット３３０とが、シフト方向Ｙに沿って変位可能にガイドされている。このために、スピンドルユニットは、それぞれ対応するガイドシュー３２６，３３６を有している。シフト方向Ｙは、Ｘ軸に対して垂直であり、Ｚ軸に対しては、Ａ軸を中心として調節可能な角度を成す。スピンドルユニット３２０，３３０の間には、工具３４０が保持されている。

第２のスピンドルユニット３２０と第１のスピンドルユニット３３０とは、工具３４０がこれらの間に収容された後で、互いに連結させることができる。連結されると、これらのユニットを、図示されていないシフト駆動装置とボールねじ駆動装置３１２とによりシフト方向Ｙに沿って共に移動させて、Ｃ１軸上のワークピース５１０に係合する工具領域を、工具軸に沿って変化させることができる。

・スピンドルユニットの構造
図３及び図４は、スピンドルユニット３２０，３３０の構造をより詳細に示している。

この例では、スピンドルユニット３２０は、モータ駆動式のスピンドルであり、第１のスピンドルシャフト３２２を、工具スピンドル軸Ｂを中心に回転するように直接駆動する駆動モータ３２４を有している。工具スピンドル軸Ｂは、シフト方向Ｙに対して平行である。

第１のスピンドルシャフト３２２は、第１のスピンドルユニット３２０のスピンドルハウジング３２１内でスピンドルベアリング３２３，３２３’，３２３’’における３つのベアリング位置で支持されている。これらのベアリング位置は、第１のスピンドルシャフト３２２に沿って、互いに異なる軸方向位置に配置されている。３つのベアリング位置のうちの２つは、駆動モータ３２４と、第１のスピンドルユニット３２０の工具側端部との間に位置している。対応するスピンドルベアリング３２３，３２３’は、固定側ベアリング‐自由側ベアリング又は支持ベアリングを形成し、すなわち、これらのベアリング位置のうちの少なくとも１つで、スピンドルベアリングが、径方向の荷重及び軸方向の荷重の両方を吸収することができる。駆動モータ３２４の、工具とは反対側に、さらなるベアリング位置が配置されている。この軸ベアリング位置に配置されているスピンドルベアリング３２３’’は、自由側ベアリングとして形成されていて、すなわち、径方向の荷重は吸収するが、軸方向の動きは許容する。

３つのベアリング位置はそれぞれ、径方向の軸受面を規定している。軸受面は、それぞれ、工具スピンドル軸Ｂに対して直交方向である。図４では、第１のスピンドルシャフト３２２の工具端部に最も近いベアリング位置の軸受面は、第１の軸受面Ｌ１として描かれている。工具端部に最も近い対応するスピンドルベアリングは、スピンドルベアリング３２３である。

この例では、第２のスピンドルユニット３３０は、非駆動のカウンタスピンドルである。第２のスピンドルユニット３３０は、第２のスピンドルシャフト３３２を有していて、この第２のスピンドルシャフトは、第２のスピンドルユニット３３０のスピンドルハウジング３３１内で、スピンドルベアリング３３３，３３３’におけるスピンドルシャフトに沿った２つのベアリング位置で支持されている。これらのスピンドルベアリングは、実施形態に応じて、固定側ベアリング又は自由側ベアリングであってよい。この場合、２つのベアリング位置はそれぞれ、径方向の軸受面を規定している。図４では、第２のスピンドルシャフト３３２の工具側端部に最も近く配置されたベアリング位置の軸受面は、第２の軸受面Ｌ２として描かれている。工具端部に近い対応するスピンドルベアリングは、スピンドルベアリング３３３である。

・工具の軸方向のクランプ
この例では、工具３４０は、工具ホルダ３４１を有していて、この工具ホルダが、ウォーム形状に成形されたドレッシング可能な研削体３４２を有している。この例では、工具ホルダ３４１は、ＤＩＮ ＩＳＯ ６６６：２０１３－１２に準拠する、研削体のための保持フランジとして形成されている。スピンドルシャフト３２２，３３２に接続するために、工具ホルダ３４１は、各端部における面接触を伴う（テーパソケット又は円錐座部として知られる）テーパレセプタクル、例えば、ＤＩＮ ＩＳＯ ７０２－１：２０１０－０４に準拠する短いテーパレセプタクル１：４を有している。

スピンドルシャフト３２２，３３２の工具側端部には、対向するスピンドル突起３２５，３３５が形成されている。スピンドル突起３２４，３２５の形状は、工具ホルダ３４１のテーパレセプタクルの形状に対して相補的である。スピンドル突起はそれぞれ、工具３４０に向かって円錐状にテーパする形状を有しており、その各端面に面接触面を有している。例えば、各スピンドル突起は、ＤＩＮ ＩＳＯ ７０２－１：２０１０－０４に準拠する、テーパ状シャンク１：４として形成されてもよい。

したがって、各工具３４０と、スピンドルシャフト３２２，３３２との間に、面接触を伴う円錐状接続が存在する。円錐状接続は、工具３４０がスピンドルシャフト３２２，３３２の間に正しい向きでのみ収容され得ることを保証するために工具の２つの端部において互いに異なる直径を有していてもよい。

工具３４０は、スピンドルシャフト３３２，３３２の間に、プルロッド３７０及びクランプナット３７２によって軸方向でクランプされる。このために、工具３４０と第２のスピンドルシャフト３３２とはそれぞれ、これらを貫通して延在する軸方向中心孔を有している。第１のスピンドルシャフト３２２も、その工具側端部に軸方向中心孔を有している。この孔は、この例では連続的ではない。この孔は、工具側で開かれており、孔内には雌ねじ山が形成されている。プルロッド３７０は、スピンドルシャフト３３２の中心孔と工具３４０の中心孔とを貫通して挿入される。プルロッド３７０は、第１のスピンドルユニット３２０に面した端部に、第１のスピンドルシャフト３２２の雌ねじ山にねじ込まれる雄ねじ山を有している。プルロッドは、他方の端部にも雄ねじ山を有している。この雄ねじ山にはクランプナット３７２がねじ留めされる。クランプナット３７２を締め付けることにより、クランプナット３７２は、工具３４０の方向で第２のスピンドルシャフト３３２に軸方向の圧力を加える。これにより、工具３４０は、スピンドルシャフト３３２，３３２の間で軸方向にクランプされる。これにより、剛性が高い単一の連続軸が得られる。

・バランシング機器
第１のスピンドルシャフト３２２には、第１のスピンドルユニット３２０のハウジング３２１と工具３４０との間の軸方向の領域に、第１のバランシングユニット３５０が配置されている。第２のスピンドルシャフト３３２には、第２のスピンドルユニット３３０のハウジング３３１と工具３４０との間の軸方向において、第２のバランシングユニット３６０が配置されている。バランシングユニット３５０，３６０は、各スピンドルユニット３２０，３３０のハウジングの外側で各スピンドルシャフト３２２，３３２を取り囲んでいる。バランシングユニットはそれぞれ、割り当てられたスピンドルユニットから工具３４０に向かってテーパするハウジングを有している。バランシングユニット３５０，３６０の外輪郭がテーパしていることにより、バランシングユニットとワークピース５１０との間の衝突のリスクが減じられる。

バランシングユニット３５０，３６０のそれぞれは、リングバランシングシステムとして形成されている。このために、各バランシングユニット３５０，３６０は、各スピンドルシャフトを取り囲み、スピンドルシャフトによって駆動される２つのバランシングリングを備えたロータを有している。各バランシングユニット３５０，３６０は、ステータも有している。ステータは、各スピンドルハウジング３２１，３３１に接続されている。一方では、ステータは、各スピンドルハウジングの振動、各スピンドルシャフトの回転速度、及び各バランシングリングの角度位置を検出するためのセンサを有している。他方では、ステータは、各スピンドルシャフトにおけるバランシングリングの角度位置を非接触で変更するためのコイル装置を備えたアクチュエータを含む。

第１のバランシングユニット３５０は、このバランシングユニットのバランシングリングが配置されている第１のバランシング面Ｅ１を規定している。第１のバランシング面Ｅ１は、工具スピンドル軸Ｂに対して直交方向である。第１のバランシング面は、第１の軸受面Ｌ１及び工具３４０の径方向重心面に対して平行に延在している。工具スピンドル軸Ｂに関して、第１のバランシング面Ｅ１は、第１のスピンドルハウジング３２１の外側で、重心面Ｍと、第１の軸受面Ｌ１との間に位置している。

対応して、第２のバランシングユニット３６０は、このバランシングユニットのバランシングリングが配置されている第２のバランシング面Ｅ２を規定している。このバランシング面は、第２のスピンドルハウジング３３１の外側で、重心面Ｍと、第２の軸受面Ｌ２との間に位置している。

［２面における自動バランシング］
図５は、２つの面Ｅ１，Ｅ２における自動バランシングのためのシステムを極めて概略的に示している。２つのバランシングユニット３５０，３６０の振動センサ３５１，３６１及びアクチュエータ３５２，３６２は、制御装置７３０と相互作用する。制御装置７３０は、機械制御システム７００に組み込まれていてよく、又は別個に構成されていてよい。制御装置７３０によって、結果として生じる補正アンバランス３５３，３６３が、工具３４０と工具にクランプされたスピンドルシャフト３２２，３３２とを有するシステムの静的な及び動的なアンバランスを補償し、それによりスピンドルハウジング３２１，３３１の振動が最小化されるように、両バランシングユニット３５０，３６０のバランシングリングの角度位置が自動的に計算され、調節される。このようにして、システムは、２つのバランシング面Ｅ１，Ｅ２で釣り合わせられる。

自動化された２つの面バランシングのための制御装置を備えたリングバランシングシステムは、それ自体既知であり、様々な供給元から市販されている。一例は、ドイツ、PfungstadtのHofmann Mess- und Auswuchttechnik GmbH & Co KG社製のＡＢ ９０００電磁リングバランシングシステムである。

［共通のスピンドルハウジング］
図６には、第２の実施形態による工具ヘッド３００’が示されている。第１及び第２の実施形態におけるものと同じ構成要素又は同様の動作をする構成要素には、図２～図５と同じ参照符号が付されている。

第２の実施形態の工具ヘッド３００’は、２つのスピンドルユニット３２０，３３０が共通のスピンドルハウジング３８０内に収容されている点で、第１の実施形態の工具ヘッド３００とは異なっている。ハウジングは、ガイドシュー３８６によってリニアガイド３１１で、シフト方向Ｙに沿ってガイドされている。

工具交換のためには、第２のスピンドルユニット３３０が、スピンドルハウジング３８０に関して軸方向で後退させられる。このために、第２のスピンドルユニットのスピンドルベアリング３３３は、ベアリングレセプタクル３９１内に受容されている。この例では、ベアリングレセプタクル３９１は、ベアリングブッシュであり、これは例えば、滑りベアリングブッシュ又はボールベアリングブッシュであってよい。ベアリングレセプタクル３９１は、軸方向に変位可能であるようにスピンドルハウジング３８０内にガイドされている。

第２のバランシングユニット３６０のロータ３６１は、このバランシングユニットのステータ３６２に対して軸方向に変位可能である。ロータ３６１の外径は、スピンドルハウジング３８０の、ベアリングレセプタクル３９１がガイドされている部分の内径よりも小さい。第２のスピンドルユニット３３０が、スピンドルハウジング３８０から軸方向に後退させられると、第２のバランシングユニット３６０のロータ３６１が第２のスピンドルユニットと共に軸方向で連行され、これにより第２のバランシングユニットのロータは、第２のスピンドルユニット３３０と共にスピンドルハウジング３８０内に引き込まれる。これに対し、第２のバランシングユニット３６０のステータ３６２は、スピンドルハウジング３８０に固定されており、第２のスピンドルユニット３３０の後退中に、不動に留まる。

代替的に、第２のバランシングユニット３６０全体、すなわち、ロータ３６１及びステータ３６２の両方を、工具交換のために、第２のスピンドルユニット３３０と共に後退させることができるように、第２のバランシングユニット３６０を配置することも考えられる。

［両側駆動装置］
図７及び図８は、第３の実施形態による工具ヘッド３００’’を示している。第１及び第２の実施形態におけるものと同じ構成要素又は同様の効果を有する構成要素には、図２～図６と同じ参照符号が付されている。

第３の実施形態の工具ヘッド３００’’は、第２のスピンドルユニット３３０が、第２の駆動モータ３３４を備えたモータスピンドルとしても構成されている点で、第１の実施形態の工具ヘッド３００とは異なっている。好ましくは、第２の駆動モータ３３４は、第１の駆動モータ３２４よりも小さく設計されているので、第２の駆動モータは、工具３４０における総トルクの半分未満、例えば総トルクの３５％～４５％を発生させる。２つの駆動モータ３２４，３３４間のこのような非対称なトルク発生分布は、スプリアス共振を回避する。

［クランプナット］
図９及び図１０は、上述した実施形態において使用することができるような例示的なクランプナット３７２を示している。

クランプナット３７２は、中心孔を規定するベースエレメント３７３を含み、中心孔は、対応する雄ねじ山を備えたプルロッド上にベースエレメント３７３をねじ留めするための雌ねじ山を有している。ベースエレメント３７３は、一方の端部で、外側が六角ナットの形式で形成されている。ベースエレメント３７３には支持リング３７４が取り付けられている。支持リングは、一方向（図９における左方向）への軸方向の移動が阻止されるように、ベースエレメント３７３のカラーに当接している。さらに、環状の軸方向押圧エレメント３７５が、ベースエレメント３７３に軸方向に変位可能にガイドされている。加圧ねじの形態の複数の作動エレメント３７６が、軸方向押圧エレメント３７５内へねじ込まれ、これらの作動エレメントが、一方向（図９における左方向）に向かって軸方向に移動することが阻止されるように、支持リング３７４に軸方向に支持されている。軸方向押圧エレメント３７５から加圧ねじを緩めることにより、軸方向押圧エレメント３７５は、支持方向とは反対の方向（図９の右方向）に向かってベースエレメント３７３に対して相対的に前進させられる。

２つのスピンドルシャフト３２２，３３２の間に工具３４０をクランプするために、軸方向押圧エレメント３７５は、最初に、加圧ねじを軸方向押圧エレメント３７５内に可能な限りねじ込むことにより、ベースエレメント３７３に対して相対的に完全に後方に動かされる。次いで、クランプナット３７２がプルロッド３７０にねじ留めされ、ベースエレメント３７３の六角形の外部形状によって、第２のスピンドルシャフト３３２に対して調節される。これは、比較的低いトルクで行われる。次いで、加圧ねじによって、環状の軸方向押圧エレメント３７５が、所望のクランプ力が工具３４０に作用するまで、第２のスピンドルシャフト３３２の方向に、制御されながら前進させられる。これにより、軸方向押圧エレメント３７５は、環状の接触面で、第２のスピンドルシャフト３３２に支持される。

勿論、従来技術からそれ自体知られているような別の構造のクランプナットを使用することもできる。例えば、力の伝達が、図示とは異なる方法で行われてもよい。特に、油圧式のクランプナットが使用されてもよい。

雌ねじ山を備えたクランプナットの代わりに、ねじ接続とは異なる方法で、例えば、バヨネットやクランプブッシュを介して、プルロッドに接続可能なクランプエレメントが使用されてもよい。

［その他の変化態様］
スピンドルシャフト３２２，３３２と工具３４０との間のインターフェースは、上述した実施形態とは異なるように構成されていてもよい。特に、異なるタイプの円錐状接続が使用されてよい。既知の任意の円錐状接続が、例えば、ＤＩＮ ＩＳＯ ６６６：２０１３－１２に記載されている形態Ａ、ＢＦ、ＢＭ、ＣＦ又はＣＭが使用されてよい。詳細については、ＤＩＮ ＩＳＯ ６６６：２０１３－１２及びＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１１９：２０１２－０４、ＤＩＮ ＩＳＯ ７０２－１：２０１０－０４、ＩＳＯ １２１６４－１：２００１－１２及びＩＳＯ １２１６４－２：２００１－１２に記載されている他の規格を参照されたい。

任意の実施形態において、プルロッド３７０は、第２のスピンドルシャフト３３２を貫通するのではなく、第１のスピンドルシャフト３２２を貫通して延在していてもよく、その端部で、第２のスピンドルシャフト３３２に接続されていてもよい。したがって、この場合、クランプエレメントは、第２のスピンドルシャフトの方向で、第１のスピンドルシャフトに軸方向の力を加える。

第１のスピンドルシャフト３２２と第２のスピンドルシャフト３３２との間に工具３４０をクランプするために、１つの中央のプルロッドの代わりに又は１つの中央のプルロッドに加えて、互いに平行に、かつ工具スピンドル軸Ｂから径方向に間隔を置いて延在するとともに、工具スピンドル軸Ｂに対して異なる角度位置に配置されている２つ以上のプルロッドを使用することもできる。

第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間における工具の固定は、連続的なプルロッドを用いる以外の方法で、例えば、それぞれのスピンドルシャフトの内側に配置されたクランプシステムを用いて行われてもよい。このために、工具とスピンドルシャフトとの間の接続は、例えば、ＩＳＯ １２１６４－１：２００１－１２及びＩＳＯ １２１６４－２：２００１－１２に準拠する中空シャンクテーパ接続によって行われてもよい。

工具は、上記に説明した実施形態とは異なるように形成されていてよい。特に、工具は、一体型で形成されていてよい。例えば、工具は、工具基体に直接塗布されたＣＢＮコーティングを有するドレッシング不可能なＣＢＮ研削ウォームであってよい。スピンドル突起３２５，３３５に対するインターフェースは、この場合、別個の工具支持体に形成されるのではなく、工具基体に直接形成されている。工具は、必ずしも研削ウォームである必要はない。工具は、例えば、成形砥石、２つ以上の成形砥石の組み合わせ、又は１つ以上の研削ウォームと１つ以上の成形砥石との組み合わせであってもよい。

上述した実施形態では、スピンドルベアリング３２３は、転がりベアリングである。転がりベアリングの代わりに、従来技術においてそれ自体知られているように、流体静力学的、流体力学的又は空力学的なベアリングなどのその他の形式のスピンドルベアリングが使用されてよい。

上述した実施形態では、駆動モータとして、ダイレクトドライブが使用されている。ダイレクトドライブの代わりに、ギアドモータを使用することも考えられる。

バランシング装置として、好ましくはリングバランシングシステムが使用されるが、別の形式のバランシング装置も考えられ、例えば従来技術からそれ自体既知のハイドロバランシングシステムも考えられる。このようなバランシングシステムでは、周方向に分配されたバランシングチャンバ内へ流体を注入することにより、バランシングが実施される。

１００ 機械ベッド
２００ 工具支持体
２１０ Ｚスライド
２２０ 旋回体
３００，３００’，３００’’ 工具ヘッド
３１０ ベース
３１１ リニアガイド
３１２ ボールねじ駆動装置
３２０ 第１のスピンドルユニット
３２１ 第１のスピンドルハウジング
３２２ 第１のスピンドルシャフト
３２３，３２３’，３２３’’ 第１のスピンドルベアリング
３２４ 第１の駆動モータ
３２５ 第１のスピンドル突起
３２６ ガイドシュー
３３０ 第２のスピンドルユニット
３２１ 第２のスピンドルハウジング
３３２ 第２のスピンドルシャフト
３３３，３３３’ 第２のスピンドルベアリング
３３４ 第２の駆動モータ
３３５ 第２のスピンドル突起
３３６ ガイドシュー
３４０ 工具
３４１ 工具ホルダ
３４２ 研削体
３５０ 第１のバランシング装置
３５１ 振動センサ
３５２ アクチュエータ
３６０ 第２のバランシング装置
３６１ 振動センサ
３６２ アクチュエータ
３７０ プルロッド（牽引棒）
３７２ クランプナット
３７３ ベースエレメント
３７４ 支持リング
３７５ 軸方向押圧エレメント
３７６ 作動エレメント
３８０ 共通のスピンドルハウジング
３８６ ガイドシュー
３８７ ベアリングレセプタクル
４００ 回転タレット
５００ ワークピーススピンドル
５１０ ワークピース
７００ 機械制御システム
７１０ 制御モジュール
７２０ 制御パネル
７３０ 制御装置
Ｘ，Ｙ，Ｚ 直線軸
Ａ 旋回軸
Ｂ 工具軸
Ｃ１，Ｃ２ ワークピース軸
Ｃ３ タワー旋回軸
Ｅ１，Ｅ２ バランシング面
Ｌ１，Ｌ２ 軸受面

Claims (18)

1. 工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッド（３００）であって、
   第１のスピンドルシャフト（３２２）を備えた第１のスピンドルユニット（３２０）と、
   前記第１のスピンドルユニット（３２０）に割り当てられた第１のバランシング装置（３５０）と、
   第２のスピンドルシャフト（３３２）を備えた第２のスピンドルユニット（３３０）と、
   前記第２のスピンドルユニット（３３０）に割り当てられた第２のバランシング装置（３６０）と
   を有しており、
   前記第１のスピンドルシャフトは、前記第１のスピンドルユニット（３２０）に、工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転可能に取り付けられており、
   前記第２のスピンドルシャフトは、前記第２のスピンドルユニット（３３０）に、前記工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転可能に取り付けられており、
   前記第１のスピンドルユニット（３２０）と前記第２のスピンドルユニット（３３０）とは、工具（３４０）が、軸方向で前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間に受容可能であるように、互いに同軸に配置されており、
   前記工具ヘッド（３００）においては、
   前記第１のバランシング装置（３５０）は、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）を径方向で取り囲んでいるとともに、前記第１のスピンドルユニット（３２０）の工具側のスピンドルベアリング（３２３）と、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）の工具側端部との間に軸方向に配置されている、及び／又は、
   前記第２のバランシング装置（３５０）は、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を径方向で取り囲んでいるとともに、前記第２のスピンドルユニット（３３０）の工具側のスピンドルベアリング（３３３）と、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の工具側端部との間に軸方向に配置されている
   ことを特徴とする、工具ヘッド（３００）。
2. 前記工具（３４０）は、軸方向の圧縮力が前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間で前記工具（３４０）に作用するように、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間にクランプ可能である、請求項１記載の工具ヘッド（３００）。
3. 前記第２のスピンドルシャフト（３３２）は、少なくとも１つの軸方向孔を有しており、
   前記工具ヘッド（３００）は、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の前記軸方向孔を貫通して延在する少なくとも１つのプルロッド（３７０）を有していて、前記プルロッド（３７０）は、第１の端部で、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に接続可能であり、
   前記プルロッド（３７０）は、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間の前記工具（３４０）に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、第２の端部で前記第２のスピンドルシャフト（３３２）に接続可能である、
   請求項２記載の工具ヘッド（３００）。
4. 前記工具ヘッド（３００）は、前記プルロッド（３７０）の第２の端部に接続可能なクランプエレメント（３７２）を有しており、前記クランプエレメントは、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に向かって軸方向に押すように構成されている、請求項３記載の工具ヘッド。
5. 前記クランプエレメントは、
   前記プルロッド（３７０）に堅固に接続可能なベースエレメント（３７３）と、
   前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に向かって軸方向に押すように、前記ベースエレメント（３７３）に対して前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の方向に軸方向に可動である軸方向押圧エレメント（３７５）と、
   前記ベースエレメント（３７３）に対して相対的に前記軸方向圧力部材（３７５）を軸方向で動かすように、前記ベースエレメント（３７３）に対して可動である少なくとも１つの作動エレメント（３７６）と
   を有している、請求項４記載の工具ヘッド。
6. 第１のスピンドル突起（３２５）が、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）の前記工具側端部に、軸方向の圧縮力によって前記工具（３４０）との非形状接続及び／又は形状接続、特に円錐状接続、好ましくは面接触を伴う円錐状接続が、前記第１のスピンドル突起（３２５）で生じることができるように、形成され、
   第２のスピンドル突起（３３５）が、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の前記工具側端部に、軸方向の圧縮力によって前記工具（３４０）との非形状接続及び／又は形状接続、特に円錐状接続、好ましくは面接触を伴う円錐状接続が、前記第２のスピンドル突起（３３５）で生じることができるように、形成されている、
   請求項１～５のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。
7. 前記第１のスピンドル突起（３２５）と前記第２のスピンドル突起（３３５）とは、前記工具（３４０）を前記スピンドル突起（３２５，３３５）の間の予め規定された位置でのみ受容することができるように、互いに異なるように形成されている、請求項６記載の工具ヘッド（３００）。
8. 第１の前記工具側のスピンドルベアリング（３２３）は、前記工具スピンドル軸（Ｂ）に対して垂直な第１の軸受面（Ｌ１）を規定しており、
   第２の前記工具側のスピンドルベアリング（３３３）は、前記工具スピンドル軸（Ｂ）に対して垂直な第２の軸受面（Ｌ２）を規定しており、
   前記第１のバランシング装置（３５０）は、前記工具スピンドル軸（Ｂ）に対して垂直な第１のバランシング面（Ｅ１）を規定しており、
   前記第２のバランシング装置（３６０）は、前記工具スピンドル軸（Ｂ）に対して垂直な第２のバランシング面（Ｅ２）を規定しており、
   前記第１のバランシング面（Ｅ１）が、前記第１の軸受面（Ｌ１）と前記第２のバランシング面（Ｅ２）との間に配置されている、及び／又は、前記第２のバランシング面（Ｅ２）が、前記第２の軸受面（Ｌ２）と前記第１のバランシング面（Ｅ１）との間に配置されている、
   請求項１～７のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。
9. 前記第１のバランシング装置（３５０）及び／又は前記第２のバランシング装置（３６０）は、リングバランシングシステムとして構成されている、請求項１～８のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。
10. 前記第１のバランシング装置（３５０）及び／又は前記第２のバランシング装置（３６０）は、各前記バランシング装置（３５０，３６０）の補正アンバランス（３５３，３６３）を数値制御で調節するための少なくとも１つのアクチュエータ（３５２，３６２）を有している、請求項１～９のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。
11. 前記工具ヘッド（３００）においてアンバランスにより生じる振動を検出するための少なくとも１つの振動センサ（３５１，３６１）を有しており、
    前記工具ヘッド（３００）は、割り当てられた制御装置（７３０）を有しており、前記制御装置は、少なくとも１つの前記振動センサ（３５１，３６１）からの信号を検出し、前記第１のバランシング装置（３５０）及び前記第２のバランシング装置（３６０）を、検出された前記信号に応じて、前記アンバランスが減じられるように調節するために、前記第１のバランシング装置（３５０）及び前記第２のバランシング装置（３６０）におけるアクチュエータ（３５２，３６２）を制御するように構成されており、
    前記制御装置（７３０）は、好ましくは、自動２面バランシングを実施するように構成されている、
    請求項１～１０のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。
12. 前記第１のスピンドルユニット（３２０）は、第１のハウジング（３２１）を有していて、前記第２のスピンドルユニット（３３０）は、第２のハウジング（３３１）を有しており、前記第１のバランシング装置（３５０）及び／又は第２のバランシング装置（３６０）は、前記第１のハウジング（３２１）及び前記第２のハウジング（３３１）の外側に配置されている、又は
    前記第１のスピンドルユニット（３２０）及び前記第２のスピンドルユニット（３３０）は、共通のスピンドルハウジング（３８０）を有しており、前記第１のバランシング装置（３５０）及び／又は第２のバランシング装置（３６０）は、前記共通のスピンドルハウジング（３８０）の外側に配置されている、
    請求項１～１１のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。
13. 前記第１のバランシング装置（３５０）及び／又は前記第２のバランシング装置（３６０）は、前記工具（３４０）に向かってテーパする外輪郭を有している、請求項１２記載の工具ヘッド（３００）。
14. 前記第１のスピンドルユニット（３２０）は、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）を、前記工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転駆動するように構成された第１の駆動モータ（３２４）を有している、及び／又は、
    前記第２のスピンドルユニット（３３０）は、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を、前記工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転駆動するように構成された第２の駆動モータ（３３４）を有している、
    請求項１～１３のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。
15. 工具（３４０）、特に研削工具、好ましくは歯車研削用の研削工具をさらに有し、前記工具（３４０）は、軸方向の圧縮力が前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間で前記工具（３４０）に作用するように、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間に軸方向にクランプされている、請求項１～１４のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。
16. 工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッド（３００）であって、
    第１のスピンドルシャフト（３２２）を有した第１のスピンドルユニット（３２０）と、
    第２のスピンドルシャフト（３３２）を備えた第２のスピンドルユニット（３３０）と
    を有しており、
    前記第１のスピンドルシャフトは、工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転可能に、前記第１のスピンドルユニット（３２０）に取り付けられており、
    前記第２のスピンドルシャフトは、前記工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転可能に、前記第２のスピンドルユニット（３３０）に取り付けられており、
    前記第１のスピンドルユニット（３２０）と前記第２のスピンドルユニット（３３０）とは、工具（３４０）が前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間に軸方向に受容可能であるように、配置されており、
    前記第２のスピンドルシャフト（３３２）は、少なくとも１つの軸方向孔を有し、
    前記工具ヘッド（３００）は、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の前記軸方向孔を貫通して延在する少なくとも１つのプルロッド（３７０）を有し、前記プルロッド（３７０）は、第１の端部で前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に接続可能であり、
    前記プルロッド（３７０）は、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間で前記工具（３４０）に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、第２の端部で前記第２のスピンドルシャフト（３３２）に接続可能である
    ことを特徴とする、工具ヘッド（３００）。
17. 前記工具ヘッド（３００）は、前記プルロッド（３７０）の第２の端部に接続可能なクランプエレメント（３７２）を有しており、前記クランプエレメントは、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に向かって軸方向に押すように構成されており、前記クランプエレメントは、
    前記プルロッド（３７０）に堅固に接続可能なベースエレメント（３７３）と、
    前記ベースエレメント（３７３）に対して、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の方向で軸方向に可動であり、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に向かって軸方向に押す、軸方向押圧エレメント（３７５）と、
    前記ベースエレメント（３７３）に対して可動であり、前記ベースエレメント（３７３）に対して前記軸方向押圧エレメント（３７５）を軸方向で動かす、少なくとも１つの作動エレメント（３７６）と
    を有している、請求項１６記載の工具ヘッド。
18. 工作機械であって、
    請求項１～１７のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）と、
    ワークピース軸（Ｃ１）を中心として回転するようにワークピース（５１０）を駆動するための少なくとも１つのワークピーススピンドル（５００）と
    を有しており、
    前記工作機械は、好ましくは歯切り盤、特に歯車研削機械である、
    工作機械。

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