JP3935501B2 - 外部の電流供給装置と工具ヘッドを有する工作機械 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械に関し、特に、本体と、本体から軸方向に突出し且つ機械側のステータ内で回転する機械主軸に連結可能な工具軸と、本体内に設けられたスライダのための調節モータとしておよび/または電子測定装置として形成された少なくとも一つの電流消費部とを有する工具ヘッドと、上記電流消費部のための外部の電流供給装置とを備え、当該電流供給装置が誘導式電流伝達経路を備え、この電流伝達経路に、機械側のコイルケース内に設けられた一次コイルと、工具軸を環状に取り囲む工具側コイルケース内に設けられた二次コイルがあり、工具軸が機械主軸に連結されているときに、両コイルケースが狭い空隙(エアギャップ)によって互いに分けられているような、工作機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
葦上記した工作機械における一般概念の工具ヘッドは公知である(EP-B-0229399)。この工具ヘッドの場合、機械側コイルケースが回転する機械主軸の工具保持固定具に一体化され、工具側コイルケースが工具軸に一体化され、両コイルケースが連結状態でほぼ半径方向の空隙によって互いに分けられている。この場合、機械主軸と機械ステータの間の付加的な電気的回転伝達貫通部を備えた複雑な構造が不利であることが判った。他方では、工具保持固定具内の直接隣接する連結範囲内に両コイルを配置すると、故障を起こしやすい。
【0003】
【本発明が解決すべき課題】
これから出発して、本発明の根底をなす課題は、干渉輪郭を形成しないで簡単に誘導式電流伝達経路を取り付ける(要するに改良部品装置を後から組み込む)ことが可能であり、しかも自動的な工具交換が可能であるように、冒頭に述べた種類の工具ヘッドあるいは工作機械を改良することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項1記載の特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な実施態様および発展構成は従属請求項から明らかである。
【0005】
本発明による解決策は、機械側コイルケースがステータ側から、工具軸を環状に取り囲み機械主軸と工具ヘッドの間にある自由な軸方向空間に、延在し、それによって機械側コイルケースが、半径方向から工具軸への接近のために自由空間を残して工具軸の外周の一部だけをセグメント状に取り囲み、軸方向の空隙によって機械側コイルケース内に設けられた一次コイルが工具側コイルケース内に設けられた二次コイルから分けられているという思想に基づいている。このようなやり方により、工具ヘッドを超えて半径方向に突出し工具ヘッドの動きを制限する干渉輪郭(interfering contours)が生じない。
【0006】
機械側コイルケースが50〜100°の角度だけ工具軸を取り囲み、それによって、機械側コイルケースと反対側から挿入可能な工具掴み具による半径方向からの取扱操作にとって充分な自由空間が形成されると有利である。そのために、工具軸は自由空間を通って半径方向から接近可能な掴み溝を備えることができる。
【0007】
本発明の有利な実施形態では、工具軸線に対して平行な軸線回りの回転位置および/または軸方向の空隙を調節するために、機械側コイルケースがステータに対して調節可能であることが提案される。
【0008】
伝達出力が大きい場合でも、発生する廃熱を外側へ排出することができるようにするために、特に、アルミニウムのような金属からなるコイルケースは、冷却リブを備えている。この冷却リブは好ましくは半径方向に突出している。
【0009】
一次コイルと二次コイルの間の空隙をできるだけ狭くするために、コイルケースは空隙を介して軸方向で互いに向き合ったその側面が開放し、一次コイルと二次コイルは、該当のコイルケースに挿入され且つ機械的に負荷を受け得る(プラスチックのような)合成物質または合成樹脂製の成型物に埋め込まれている。
【0010】
電流を調整または安定化するための、一次コイルに接続された一次電子装置または二次コイルに接続された二次電子装置が、機械側コイルケースまたは工具側コイルケース内において、特に成型物内に付加的に設けられている。
【0011】
本発明のきわめて有利な構造的な実施態様では、工具軸と工具側コイルケースとが共通の中央ボルトによって本体の軸保持固定具内にて軸方向に取り外し可能に固定されている。このようにして、使用される連結装置に応じて、同じ工具ヘッドに、異なるように形成された工具軸を備え付け、その際、同時に工具側コイルケースを本体に固定することができる。充分な回転モーメント伝達を保証するために、工具ヘッドは中央ボルトに対して偏心配置された少なくとも1本のピンを介して付加的に本体内に固定されている。更に、回転を防止するために、工具側コイルケースも、中央ボルトに対して偏心配置された少なくとも1本のピンを介して付加的に本体内に固定されている。
【0012】
誘導式電流伝達のため、コイルケースの本発明に係る構造では、機械側での後からの組立(部品装置の取り替え)を可能にする。そのために、機械側コイルケースを収容すべく、軸方向に調節可能で且つ回転位置を調節可能な保持部材がステータに取り外し可能に設けられていると有利である。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、図に示した実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
仕上げ削りヘッドとして形成された図示の工具ヘッド10は実質的に、本体11と、仕上げ削りヘッド10の回転軸線12に対して横方向に本体11と相対的に調節可能であり且つ切削工具のための工具保持固定具を支持するスライダ14と、工具ヘッド10内に設けられ、調節変位を直接測定するための測定装置、スライダ14のための電気的な調節モータおよびデータ交換のための光電子式送受信機16の形態をした少なくとも一つの電流消費部と、電流供給装置18と、本体11から軸方向に突出し且つ工作機械の機械主軸212に連結可能な工具軸20とを備えている。
【0014】
工具軸20は軸収容部内で1本の中央ボルト21によって本体11に軸方向に固定されている。その際、偏心配置された嵌め込みピン25は回転防止および回転トルク伝達を果たす。
【0015】
工具軸20の側には、更に環状のコイルケース26が設けられている。このコイルケースは工具軸20と共に、工具軸のつば28を介して中央ボルト21によって本体11に固定されている。当該コイルケース26の回転は、位置決めピン30により防止される。この位置決めピンの軸は本体の対応穴に係合する。
【0016】
コイルケース26内には、機械的に負荷を受け得る合成物質製または合成樹脂製の成型物31内に埋め込まれ、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流供給装置18の誘導式伝達経路の一部であり、ケーブル33を介して工具側の電流消費部(例えば調節モータや電位子測定装置)に接続されている。
【0017】
誘導式伝達経路の一次コイルは、所属の電流処理電子装置と共に成型物32内に埋め込まれ、機械側コイルケース34内に設けられている。このコイルケースは工具軸20の半径方向外側において、機械主軸22の端面36と工具側コイルケース26の自由端面38との間の軸方向自由空間内に入り込んでいる。一次側の電子装置はケーブル50を介して、電力網から給電される外部の切換式主電源52に接続されている(図3b)。コイルケース34から半径方向に突出する冷却ウェブ54は、出力要求が高い場合でも発生する廃熱を排出し、過熱現象を避けることができる(図3a)。
【0018】
一次コイルと二次コイルの間の空隙35を調節可能とするために、機械側コイルケース34は、工具側コイルケース26に対する間隔と、回転軸線12に対し平行な軸線回りの回転位置とを調節できるように、調節機構42によりステータにつながれた保持部材40に設けられている。コイルケース26を備えた保持部材40は既存の工作機械に後から取り付けることができる。
【0019】
機械側コイルケース34は工具軸20の外周の一部、例えば約70°にわたってのみ延び、軸外周の大部分にわたって、工具の自動交換用の工具掴み具44を自由に接近させるための自由空間43を形成している(図2)。工具交換時に、工具ヘッド10は掴み溝46で工具掴み具44によって機械側コイルケース26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22と相対的に軸方向に動かされる。
【0020】
機械主軸22と工具ヘッド10の連結は、引張り棒47を用いて操作可能な機械側の締め付け機構によって行われる。この締め付け機構は、機械側から工具軸20の中空室48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10を機械主軸22に連結する。
【0021】
要約すると次の通りである。本発明は、本体11と、本体11から軸方向に突出し且つ機械側ステータ24内で回転する機械主軸22に連結可能な工具軸20と、工具ヘッド側の少なくとも一つの電流消費部と、この電流消費部のための外部の電流供給装置18とを備えた、工作機械で使用される工具ヘッド10に関する。電流供給装置18は誘導式電流伝達経路を備え、この電流伝達経路には、機械側コイルケース34内に設けられた一次コイルと、工具軸20を環状に取り囲む工具側コイルケース26内に設けられた二次コイルとがある。干渉輪郭を形成しないで誘導式電流伝達区間をきわめて簡単に後から組立できるようにするため、およびそれにもかかわらず工具の自動交換を可能にするために、本発明では、機械側コイルケース34が、工具軸20を環状に取り囲み、機械主軸22と工具ヘッドの間にある自由な軸方向空間にステータ側から延在させ、半径方向からの接近のために自由空間43を残して工具軸20の外周の一部だけをセグメント状に取り囲み、軸方向の空隙35によって工具側コイルケース26から分けられている。
【図面の簡単な説明】
【図1a】
調節機構、外部の電流供給部および工具掴み部材を備えた、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である。
【図1b】
図1aの仕上げ削りヘッドの拡大部分断面図である。
【図2】
工具掴み部材が交換位置にある、図1の機械側の工具保持固定具の側面図である。
【図3a】
機械側コイルケースの平面図である。
【図3b】
機械側コイルケースの側面図である。
【図4a】
工具側コイルケースの平面図である。
【図4b】
工具側コイルケースの垂直断面図である。
Claims (10)
- ステータ(24)内で回転し機械側と工具側を画定する機械主軸(22)と、外部の電流供給装置(18)と、上記機械主軸(22)に取り外し可能に連結された工具ヘッド(10)とを有し、上記機械主軸(22)と上記工具ヘッド(10)の間に軸方向空間があるような工作機械において、
上記工具ヘッド(10)は、本体(11)と、当該本体(11)から軸方向に突出し且つ機械主軸(22)に取り外し可能に連結された工具軸(20)と、本体(11)内に設けられたスライダのための調節モータか電子測定装置の少なくとも一つとして形成された少なくとも一つの電流消費部とを備え、
上記電流消費部へ電流を供給する上記電流供給装置(18)が、誘導式電流伝達経路を備え、この電流伝達経路に、上記ステータ(24)に連結した機械側コイルケース(34)と、当該機械側コイルケース内に設けられた一つの一次コイルと、上記本体(11)に連結した工具側コイルケース(26)と、当該工具側コイルケース内に設けられた一つの二次コイルとがあり、
上記工具側コイルケース(26)は環状に上記工具軸(20)を取り囲み、上記機械側コイルケース(34)は機械主軸(22)と工具ヘッド(10)の間の上記軸方向空間内に延び、上記軸方向空間は上記工具軸(20)を環状に取り囲み、上記機械側コイルケース(34)は、半径方向から上記工具軸(20)への接近を可能にすべく自由空間(43)を残して上記工具軸(20)を周囲方向にてセグメント状に部分的にのみ取り囲み、軸方向の空隙(35)によって上記機械側コイルケース(34)内に設けられた一次コイルが上記工具側コイルケース(26)内に設けられた二次コイルから分けられているような、工作機械。 - 工具軸(20)が上記自由空間(43)を通って半径方向から接近可能な掴み溝(46)を備えていることを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
- 工具軸(20)が工具軸線(12)を画定し、機械側コイルケース(34)が、工具軸線(12)に対して平行な軸線回りの機械側コイルケース回転位置と上記軸方向の空隙(35)の少なくとも一方を調節するために、ステータ(24)に対して調節可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の工作機械。
- 機械側コイルケース(34)が、半径方向に突出する冷却リブ(54)を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の工作機械。
- 両方のコイルケース(26,34)が、空隙(35)を介して軸方向で互いに向き合ったそれらの側面で開放し、一次コイルと二次コイルが、該当のコイルケースに挿入され合成物質または合成樹脂でなる機械的に負荷を受け得る成型物(31,32)に埋め込まれていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の工作機械。
- 電流を調整または安定化するための、一次コイルに接続された一次電子装置または二次コイルに接続された二次電子装置が、機械側コイルケース(34)内あるいは工具側コイルケース(26)内に設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の工作機械。
- 工具軸(20)と工具側コイルケース(26)が、共通の中央ボルト(21)によって本体(11)の軸保持固定具(23)内に軸方向に取り外し可能に固定されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の工作機械。
- 工具軸(20)が、中央ボルト(21)に対し偏心配置された少なくとも1本のピン(25)を介して本体(11)内に固定されていることを特徴とする請求項7に記載の工作機械。
- 工具側コイルケース(26)が、中央ボルト(21)に対し偏心配置された少なくとも1本のピン(30)を介して本体内に固定されていることを特徴とする請求項7または8に記載の工作機械。
- 機械側コイルケース(34)を収容するための保持部材(40)が、ステータ(24)に取り外し可能に位置し、軸方向に調節可能で且つ回転位置を調節可能であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の工作機械。
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