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

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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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