JP3380557B2 - 工作機械に使用される工具ヘッド - Google Patents
工作機械に使用される工具ヘッドInfo
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Description
る機械主軸に連結可能である工具軸と、本体軸線に対し
て横方向に調節可能でありかつ端面側に突出する工具保
持固定具を有するスライダと、本体と相対的なスライダ
の調節変位を直接測定するための測定装置と、本体内に
設けられ測定装置に連結された電子測定装置と、本体内
に設けられ調節方向においてスライダに作用する特に電
気的な調節モータと、電子測定装置と場合によっては調
節モータのための電流供給装置とを備えている、工作機
械で使用される工具ヘッドに関する。
切削工具を正確に調節できるようにするために、スライ
ダの調節変位を正確に測定することが必要である。その
ために、本体と相対的なスライダの調節変位を、直接的
な方法で例えば光学式または容量式変位測定装置によっ
て測定し、無線の特に光電子式データ交換装置を介して
測定結果を外部で評価することが知られている(WO91/0
3345)。この文献から更に、調節方向においてスライダ
に作用する調節モータを本体内に設けることが知られて
いる。この調節モータは同様に、遠隔制御装置を介して
制御可能である。工具ヘッド内に調節モータを配置する
ことは今まではまだ満足できるように解決されていな
い。工具ヘッドと回転モータの回転運動が特に加速およ
び制動時に不所望に重ね合わされ、特に小型の微調節ヘ
ッドの場合にコンパクトな構造が望まれることを考慮す
るときに、難点が生じる。
パクトな構造と故障のない運転を保証する、冒頭に述べ
た種類の工具ヘッドを開発することである。
特徴の組み合わせが提案される。本発明の他の有利な実
施形および発展形態は従属請求項から明らかである。
ースが、本体軸線に対して横方向に向いた、本体軸線と
交叉する本体の横方向凹部内で、モータ被駆動軸を横方
向凹部に対して平行に向けて配置されていることによ
り、コンパクトな構造と共に調節モータと工具ヘッドの
回転運動の切り離しが達成可能であるという思想から出
発している。この観点から、調節モータを収容するため
の横方向凹部がスライダの調節方向に対して横向きに本
体内に設けられていることによって、一層改善される。
更に、変位測定装置がスライダの調節方向において本体
軸線と交叉していると有利である。
するために、モータケースは軸方向においておよび特に
回転方向において本体に弾性的に挟持されている。
ップ状にかぶさりかつスライダの調節機構に連結された
被駆動歯車を支持していると、非常にコンパクトな構造
が得られる。この被駆動歯車は好ましくはそのキャップ
内部によって本体部分に特に軸方向と半径方向に軸承さ
れ、この本体部分がモータケースの被駆動側端部に軸方
向と周方向からかぶさり、かつ被駆動軸を通過させるた
めの中央穴を有する。それによって、被駆動歯車の半径
方向外側へ向いた歯が被駆動側の端部の近くでモータケ
ースを同心的に取り囲む。キャップ外側で、被駆動歯車
は本体に固定連結された特にキャップ状の蓋部材に付加
的に軸承されている。
構を備え、この調節機構が、本体に偏心させて軸承され
た、傾斜した歯を有するスライダを支持するスピンドル
と、補完的な傾斜した歯を有し、スライダに固定連結さ
れた相手方部材とを備えている。スピンドルは、調節モ
ータにキャップ状にかぶさる部材の範囲において被駆動
歯車にかみ合う駆動ピニオンを支持している。
れ、かつ被駆動歯車の多角形穴に係合し、被駆動歯車の
多角形穴の軸方向長さが被駆動軸よりも長く、手動調節
のために適当な多角形工具によって外部から多角形穴に
接近可能であると有利である。
取り囲まれ、この外周壁内に、赤外線送受信機を1個ず
つ収容するための窓開口が互いに角度間隔をおいて設け
られている。外周壁の回転連行は、調節モータが被駆動
側と反対側の端部で、締め付け蓋によって本体に弾性的
に締め付け可能であり、この締め付け蓋が外周壁の凹部
に係合する半径方向外側へ突出する突起を備えているこ
とによって達成される。
は、測定装置が本体に固定されスライダのポケット状凹
部に係合するコイルケース内に設けられた可動コイル
と、スライダの摺動方向において可動コイルとポケット
状凹部をモータケース軸線に対して横方向に通過するス
ライダ固定の棒状磁気アーマチュアを備えている。
断時にデータの損失を生じないで絶対的な変位測定が可
能であり、組み込みのために守るべき許容誤差に対する
要求がきびしくないという利点がある。
チュアの一端は好ましくは、スライダの摺動方向に向い
たねじ穴にねじ込まれた調節保持部材に、端面側に突出
するよう固定されている。一方、磁気アーマチュアは調
節保持部材と反対側のその端部に、スライダ内の直線ガ
イドに係合する案内ピンを支持している。調節を行った
後で磁気アーマチュアをその零位置でスライダに錠止で
きるようにするために、調節保持部材はスライダの所定
の摺動位置で外部から接近可能な調節ボルトによってス
ライダに固定可能である。
するために側方に突出した組立タブを備えている。この
組立タブは好ましくは可動コイルを収容するための閉じ
た円形のコイル室を備え、モータ側に、特に両組立タブ
の間の範囲に、モータケースの外周の一部を取り囲む凹
部を備えている。その結果生じる、コイルケースとモー
タケースの間の相互の歯は、工具ヘッドのコンパクトな
構造を可能にする。工具ヘッドの内部を液密にシール
し、それにもかかわら本体と相対的なスライダの摩擦の
ない摺動を保証するために、本発明の有利な実施形で
は、スライダの工具保持固定具が本体の端面側の長穴を
通過し、長穴の外側でスライダに対して半径方向にシー
ルされかつスライダと一緒に動く環状円板を支持し、こ
の環状円板が本体の端面側の環状溝内に設けられかつ特
に正方形リングとして形成されたエラストマーシールリ
ングに対して弾性的に押しつけ可能であり、環状円板と
本体の間に、環状円板の外周にわたってほぼ一定の5〜
20μmの幅の隙間が形成されている。環状円板の壁の厚
さは好ましくは、本体寄りのその面の材料を切除し所定
の隙間幅を生じることにより調和可能である。一方、シ
ールリングに対する環状円板の押しつけはスライダ側の
外周溝内に設けられたばねリングによって行うことがで
きる。
かわらず安定した蓋組立を保証することができるように
するために、本発明の他の有利な実施形によれば、本体
が半径方向に貫通し端部を画成していない、スライダの
ための滑り面を備え、滑り部材の側において本体と蓋部
材の間にスペーサが設けられている。このスペーサによ
り更に、スライダの調節機構の傾斜した歯からの反力を
受け止め、本体に伝達することができる。
く説明する。
部を備えた、機械主軸に締め付け固定された仕上げ削り
ヘッドの側面図、 図2は工具軸を備えた図1の仕上げ削りヘッドの縦断
面図、 図3は図2に対して90゜回転させた、仕上げ削りヘッ
ドの縦断面図、 図4は図3の切断線IV−IVに沿った断面図、 図5は長さ測定装置を切断して示す、図2の部分拡大
図、 図6は図5の切断線VI−VIに沿った断面図である。
仕上げ削りヘッドの回転軸線12に対して横方向に本体10
と相対的に調節可能でありかつ切削工具のための工具保
持固定具14を支持するスライダ16と、本体10と相対的な
スライダ16の調節変位を直接測定するための測定装置18
と、調節装置内でスライダに作用する電気的な調節モー
タ20と、電流供給装置22と、本体10から軸方向に突出し
かつ工作機械28の機械主軸26に連結可能な工具軸24を備
えている。
方向に配向され貫通していて端部を画成していない案内
溝30内に設けられている。この案内溝の外側は、スペー
サを介して本体10に端側に固定連結した蓋部材32を介し
て画成されている。スライダ16はその工具保持固定具14
が蓋部材32の長穴34を外側へ通過し、そして長穴34の外
側に環状円板38を支持している。この環状円板はシール
リング36を介して半径方向から工具固定保持部14に対し
てシールされ、スライダと一緒に動く。環状円板はばね
座金40によって、蓋部材の環状溝42内に設けられた正方
形リング44に対して押しつけ可能である。それによっ
て、環状円板38と蓋部材32の間において、環状円板38の
外周にわたてほぼ一定の10μmの隙間を形成することが
できる。この手段により、スライダを摺動させるとき
に、金属の環状円板38が金属の蓋部材32と摩擦すること
が回避される。
いる。このモータケースはスライダ16の摺動方向と本体
軸線12に対して横方向に延び本体軸線12と交叉する本体
10の横方向凹部内に設けられている。軸方向に突出する
被駆動軸48は六角形に形成されている。被駆動軸はキャ
ップ状に形成された被駆動歯車50を支持している。この
被駆動歯車の六角形穴52が被駆動軸48よりも長いので、
閉鎖ボルト54を取り外した状態で、被駆動歯車を手動調
節するための適当な六角形工具を、外側から六角形穴52
に挿入することができる。被駆動歯車50は内側へ向いた
外歯を有するその外周壁部分56がモータケース45の被駆
動側端部にかぶさり、滑り軸受60を介して、ケース端部
を収容するスリーブ突起58の外面に半径方向から支持さ
れている。被駆動歯車50は更に、そのキャップ内側がこ
ろがり軸受62を介してスリーブ突起58に軸方向から軸承
され、そしてキャップ外側において六角形穴52を有する
その中空ピン63がころがり軸受64として形成された、本
体固定のキャップ状蓋部材66の回転軸受に軸承されてい
る。調節モータ20は被駆動側と反対側で、締め付け蓋68
とエラストマーリング70によって被駆動側のスリーブ突
起58に軸方向に押しつけられている。この場合、モータ
ケース45の回転防止は被駆動側に設けられた偏心したピ
ン72によって行われる。このようにねじれ弾性をもって
軸方向に弾性的に固定したことにより、モータのソフト
な始動が行われ、それによって始動電流ピークを減少す
ることができる。モータに作用する遠心力を考慮して、
調節モータの重心は本体10の回転軸線12に対して弾性リ
ング70の方へずらしてある。
節機構が駆動される。この調節機構は被駆動歯車50の歯
付リム74にかみ合う駆動ピニオン76と、この駆動ピニオ
ンに固定連結されたねじ付スピンドル77を備えている。
ねじ付スピンドルに沿って、傾斜した歯80を有するスラ
イダ78が案内されている。この歯はスライダ16に設けら
れた相手方部材84の補完的な傾斜した歯82にかみ合って
いる。
ランジャコイル86と、摺動方向で可動コイル86に係合す
るスライダ固定の棒状磁気アーマチュア88を備えてい
る。可動コイル86は本体10のほぼ中央で本体固体のコイ
ルケース90内に設けられている。このコイルケースはモ
ータ側から可動コイルと共にスライダのポケット状凹部
92に挿入される。磁気アーマチュア88の一端はスライダ
16の摺動方向に向いたねじ穴95にねじ込まれた調節ホル
ダー94に端面側で突出するよう固定されている。一方、
調節ホルダ94と反対側の他端に、スライダ16の直線ガイ
ド(穴)96に係合する案内ピン98を持っている。調節ホ
ルダ94はスライダの所定の摺動位置で外部から接近可能
な調節ねじによって、スライダ16に固定可能である。コ
イルケースは側方へ突出する組立用タブ102を備え、コ
イルケース104と反対のその側に、両組立用タブ102の間
の範囲に設けられモータケース45の外周を部分的に取り
囲む凹部106を有する。
グ108によって取り囲まれている。この外周壁リングに
は、外周にわたって等しい角度間隔をおいて分配配置さ
れた赤外線送受信機112用の窓110が設けられている。送
受信機は工具ヘッドと外部のコンピュータ支援の遠隔制
御装置との間で無線式データ交換を行う。データ交換は
例えば調節のためにインターフェース114を介して直流
電気で行うこともできる。
7内の1本の中央ボルト116によって軸方向で本体10に固
定されている。その際、偏心配置された嵌め込みピン11
8は回転防止および回転トルク伝達を行う。
設けられている。このコイルケースは工具軸24と共に、
半径方向に突出するそのつば122を介して中央ボルト116
によって本体に固定されている。コイルケース120の回
転防止は、六角ボルトとして形成された連行ピン124を
介して行われる。この連行ピンの軸は本体の対応する穴
に係合している。
質製または合成樹脂製鋳物内に埋め込まれた、所属の安
定化電子装置を有する二次コイルが設けられている。こ
の二次コイルは電源装置22の誘導式伝達経路の一部であ
り、調節モータ20と工具ヘッド内の電子回路に電気を供
給する。場合によっては両方向でデータ信号を誘導電流
に変えることにより、基本的には、誘導式経路を双方向
データ伝送のためにも使用可能である。
ース126内に配置されている。このコイルケースは工具
軸24の半径方向外側で機械主軸26の端面と工具ヘッド側
のコイルケース120の端面の間の自由中間室に挿入され
ている。一次コイルと二次コイルの間の空隙を調節する
ために、ステータ側のコイルケース126は工具ヘッド側
のコイルケース120に対する間隔と、回転軸線12に対し
て平行な軸線回りの回転位置を調節できるようにステー
タ固定の保持部材128に設けられている。コイルケース1
26を備えた保持部材128は後から既存の工作機械に取り
つけることができる。ステータ側のコイルケース126は
工具軸の外周の一部にわたってのみ延び、軸外周の大部
分にわたって工具の自動交換のために工具掴み具130を
自由に接近させることができる。工具交換時に、工具ヘ
ッドは掴み溝132を工具掴み具130によってステータ側の
コイルケース126と反対側から掴まれ、工具連結を解除
した状態で機械主軸26と相対的に軸方向に摺動させられ
る。その際、機械主軸26と工具ヘッドの連結は、引張り
棒134を介して操作可能な機械側の締め付け機構136を介
して行われる。この締め付け機構は機械側から工具軸24
の中空室138に挿入され、端面締め付けと半径方向締め
付けを行いながら工具ヘッドを機械主軸に連結する。
される工具ヘッド、特に微調節ヘッドに関する。工具ヘ
ッドは回転する機械主軸26に連結可能である。工具ヘッ
ドは本体軸線12に対して横方向に調節可能でありかつ端
面側に突出する工具保持固定具14を有するスライダ16
と、本体10と相対的なスライダ16の調節変位を直接測定
するための測定装置18と、調節方向においてスライダ16
に作用する調節モータ20と、工具ヘッドに一体化された
電子装置および調節モータ20への外部からの電流供給装
置22とを備えている。高い調節精度と共にコンパクトな
構造を保証するために、調節モータ20の円筒状モータケ
ース45が、スライダ6の調節方向に対して横方向にかつ
本体軸線12に対して横方向に向いた、本体軸線12に交叉
する本体10の横方向凹部46内で、モータ被駆動軸48を横
方向凹部46に対して平行に向けて配置されている。
Claims (23)
- 【請求項1】本体(10)と、本体(10)から軸方向に突
出し、回転する機械主軸(26)に連結可能である工具軸
(24)と、本体軸線(12)に対して横方向に調節可能で
ありかつ端面側に突出する工具保持固定具(14)を有す
るスライダ(16)と、本体(10)と相対的なスライダ
(16)の調節変位を直接測定するための測定装置(18)
と、本体(10)内に設けられ測定装置(18)に連結され
た電子測定装置と、本体内に設けられ調節方向において
スライダ(16)に作用する特に電気的な調節モータ(2
0)と、電子測定装置と場合によっては調節モータ(2
0)のための電流供給装置(22)とを備えている、工作
機械で使用される工具ヘッドにおいて、調節モータ(2
0)の円筒状モータケース(45)が、本体軸線(12)に
対して横方向に向いた、本体軸線(12)と交叉する本体
(10)の横方向凹部(46)内で、被駆動軸(48)を横方
向凹部(46)に対して平行に向けて配置されていること
を特徴とする工具ヘッド。 - 【請求項2】調節モータ(20)を収容するための横方向
凹部(46)がスライダ(16)の調節方向に対して横向き
に本体(10)内に設けられていることを特徴とする請求
項1記載の工具ヘッド。 - 【請求項3】モータケース(45)が本体(10)に軸方向
に弾性的に挟持されていることを特徴とする請求項1ま
たは2記載の工具ヘッド。 - 【請求項4】モータ被駆動軸(48)がモータケース(4
5)の被駆動側端部にキャップ状にかぶさりかつスライ
ダ(16)の調節機構(76〜84)に連結された被駆動歯車
(50)を支持していることを特徴とする請求項1〜3の
いずれか一つに記載の工具ヘッド。 - 【請求項5】被駆動歯車(50)がそのキャップ内部によ
って本体部分(スリーブ突起58)に特に軸方向と半径方
向に軸承され、この本体部分がモータケース(45)の被
駆動側端部に軸方向と周方向からかぶさり、かつ被駆動
軸(48)を通過させるための中央穴を有することを特徴
とする請求項4記載の工具ヘッド。 - 【請求項6】被駆動歯車(50)が軸承ピン(63)によっ
て、本体(10)に固定連結された特にキャップ状の蓋部
分(66)に軸承されていることを特徴とする請求項4ま
たは5記載の工具ヘッド。 - 【請求項7】半径方向外側へ向いた被駆動歯車(50)の
歯付リム(74)が、被駆動側端部の近くでモータケース
(45)を同心的に取り囲んでいることを特徴とする請求
項1〜6のいずれか一つに記載の工具ヘッド。 - 【請求項8】スライダ(16)のための調節機構を備え、
この調節機構が、本体(1)に偏心させて軸承された、
傾斜した歯(80)を有するスライダ(78)を支持するね
じ付スピンドル(77)と、補完的な傾斜した歯(82)を
有し、スライダ(16)に固定連結された相手方部材(8
4)とを備え、ねじ付スピンドル(77)が、モータケー
ス(45)にキャップ状にかぶさる部材(55,74)の範囲
において被駆動歯車(50)にかみ合う駆動ピニオン(7
6)を支持していることを特徴とする請求項1〜7のい
ずれか一つに記載の工具ヘッド。 - 【請求項9】調節モータ(20)の被駆動軸(48)が多角
形、特に六角形に形成され、かつ被駆動歯車(50)の多
角形穴(52)に係合し、被駆動歯車(50)の多角形穴
(52)の軸方向長さが被駆動軸(48)よりも長く、適当
な多角形工具によって外部から多角形穴に接近可能であ
ることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載
の工具ヘッド。 - 【請求項10】本体(10)が特に金属製外周壁(108)
によってリング状に取り囲まれ、この外周壁内に、赤外
線送受信機を1個ずつ収容するための窓開口(110)が
互いに角度間隔をおいて設けられていることを特徴とす
る請求項1〜9のいずれか一つに記載の工具ヘッド。 - 【請求項11】調節モータ(20)が被駆動側と反対側の
端部で、締め付け蓋(68)によって本体に弾性的に締め
付け可能であり、この締め付け蓋(68)が特に、外周壁
(108)の回転連行のために外周壁の凹部に係合する半
径方向外側へ突出する突起を備えていることを特徴とす
る請求項10記載の工具ヘッド。 - 【請求項12】測定装置(18)が本体に固定された可動
コイル(86)と、スライダ(16)の摺動方向において可
動コイルに係合するスライダ固定の棒状磁気アーマチュ
ア(88)を備えていることを特徴とする請求項1〜11の
いずれか一つに記載の工具ヘッド。 - 【請求項13】可動コイル(86)がスライダ(16)のポ
ケット状凹部(92)に係合する本体固定のコイルケース
内に設けられ、スライダ固定の棒状磁気アーマチュア
(88)がスライダ(16)の摺動方向においてポケット状
の凹部(92)と可動コイル(86)に係合していることを
特徴とする請求項12記載の工具ヘッド。 - 【請求項14】コイルケース(90)が本体(10)に固定
するための側方に突出する組立突起(102)を備えてい
ることを特徴とする請求項13記載の工具ヘッド。 - 【請求項15】コイルケース(90)が閉鎖したコイル室
(104)を備えていることを特徴とする請求項13または1
4記載の工具ヘッド。 - 【請求項16】コイルケース(90)が、特に両組立突起
(102)の間の範囲に設けられた凹部(106)を有し、こ
の凹部が調節モータ(20)の方へ開放し、モータケース
(45)の外周の一部を取り囲んでいることを特徴とする
請求項13〜15のいずれか一つに記載の工具ヘッド。 - 【請求項17】磁気アーマチュア(88)の一端が、スラ
イダの摺動方向に向いたねじ穴にねじ込まれた調節保持
部材(94)に、端面側に突出するよう固定されているこ
とを特徴とする請求項12〜16のいずれか一つに記載の工
具ヘッド。 - 【請求項18】磁気アーマチュア(88)が調節保持部材
(94)と反対側のその端部に、スライダ(16)内の直線
ガイド(96)に係合する案内ピン(98)を支持している
ことを特徴とする請求項17記載の工具ヘッド。 - 【請求項19】調節保持部材(94)がスライダ(16)の
所定の摺動位置で外部から接近可能な固定ボルト(10
0)によってスライダ(16)に固定可能であることを特
徴とする請求項17または18記載の工具ヘッド。 - 【請求項20】スライダ(16)の工具保持固定具(14)
が本体(10)の端面側の長穴(34)を通過し、長穴(3
4)の外側でスライダ(16)に対して半径方向にシール
されかつスライダ(16)と一緒に動く環状円板(38)を
支持し、この環状円板が本体(10)の端面側の環状溝
(42)内に設けられかつ特に正方形リング(44)として
形成されたエラストマーシールリングに対して弾性的に
押しつけ可能であり、環状円板(38)と本体(10)の間
に、環状円板(38)の外周にわたってほぼ一定の5〜20
μmの幅の隙間が形成されていることを特徴とする請求
項1〜19のいずれか一つに記載の工具ヘッド。 - 【請求項21】環状円板(38)の壁の厚さが、本体寄り
のその面の材料を切除し所定の隙間幅を生じることによ
り調和可能であることを特徴とする請求項20記載の工具
ヘッド。 - 【請求項22】環状円板(38)がスライダ側の外周溝内
に設けられたばねリング(40)によってシールリング
(44)に押しつけ可能であることを特徴とする請求項20
または21記載の工具ヘッド。 - 【請求項23】本体(10)が半径方向に貫通し端部を画
成していない、スライダ(16)のための案内溝(30)を
備え、特に滑り部材(78)の側において本体(10)と蓋
部材(32)の間にスペーサが設けられていることを特徴
とする請求項1〜22のいずれか一つに記載の工具ヘッ
ド。
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