JP5015823B2 - 保持装置若しくは緊締装置における駆動軸とスピンドルとの間の連結装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば工作機械等の駆動ユニットに取り付けられる工具若しくは工作物用の保持装置若しくは緊締装置（チャック装置）におけるスピンドルと駆動軸とを相互の嵌め合いによって解離可能に連結する、つまり互いに解離可能に形状結合するための連結装置（クラッチ装置）であって、前記スピンドル及び駆動軸は、それぞれ個別の連行要素（力伝達構成要素）を備えている形式のものに関する。

工作機械例えば、タレットとして形成された可動の工具支持体若しくは工作物支持体を備えた数値制御式の旋盤、フライス盤、研削盤若しくはマシニングセンター等においては、保持装置（ホルダー）若しくは緊締装置（チャック装置）を必要な種々の工具、例えばドリル、リーマ、フライスや工作物の受容（保持）若しくは緊締のために使用しており、保持装置若しくは緊締装置は支持体に装着されるようになっている。工具用又は工作物用の保持装置若しくは緊締装置はスピンドルのための固有の駆動部を有しておらず、スピンドルは相補的な連行要素（連結部の力の伝達に関与する構成部分）を介して、工具支持体若しくは工作物支持体に対応して配置された駆動ユニット（駆動源）の駆動軸に、形状結合式に、つまり相互の嵌め合いによって連結されるようになっている。回転ディスク形のタレットは、平面若しくは外周面に保持装置若しくは緊締装置のための複数の受容部を有しており、各保持装置若しくは緊締装置に対応してそれぞれ１つの固有の駆動軸を配設してあり、これらのすべての駆動軸は歯車伝動装置を介して１つの駆動源によって一緒に駆動されるようになっている。最新のタレットにおいては、位置不動に配置された駆動源の唯一の駆動軸を介して保持装置若しくは緊締装置のスピンドルを駆動するようになっており、該スピンドルは、タレットの加工作業のための位置決めに際して前記唯一の駆動軸に自動的に連結されるようになっている。これによって利点として、加工作業に関与する保持装置（ホルダー）若しくは緊締装置（チャック装置）だけを駆動させることができ、加工作業に関与しない、つまり加工作業に使用されない残りの保持装置若しくは緊締装置は静止（駆動停止）させられている。

駆動軸からスピンドルへのトルクの伝達のための連結構成は、ドイツ工業規格1809(Mitnehmer an Werkzeugen mit Zylinderschaft[dogs on tools with cylindrical shaft]円柱シャフト付の工具のための連行部)に基づき規定されている。ほぼ条片状の規格の連行部（突起部若しくはキー部分）は、端面側で工具ホルダー（ツールホルダー[tool holder]）若しくは緊締装置（チャック装置[chucking device]）の駆動軸若しくはスピンドルに配置されて、連行溝内に係合するようになっており、連行溝（キー溝）は、駆動軸若しくはスピンドルに相補的な連行要素（相補的な連行エレメント[complementary dog element]）として設けられている。このように形成された連結構成（クラッチシステム[clutch system]）の利点は、駆動軸とスピンドルとの間の連結が工具支持体（ツールマウント[tool mount]）、例えばタレットの位置決めと同時に行われることにある。連結過程の前に、若しくは連結過程中に、連行部と連行溝とを、互いに正確に合致（整合）させられた角度位置に保っておく必要があり、これによって連行部は連行溝内に押し込まれるようになっている。製作誤差を補償し、連行部（キー部分）を連行溝（キー溝）内への押し込みを容易に可能にするために、ある程度の遊びを設けてある。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第１９９４０３３０Ｃ２号明細書には、工具の保持のための工具ホルダーを備えた工具緊締装置（ツールチャック装置）を記載してあり、該工具緊締装置は工具支持体の受容部内に装着されるようになっており、工具緊締装置には、工具ホルダーを工具支持体に対して位置決めして固定するための特殊な手段を講じてある。しかしながら特殊な手段にもかかわらす、該公知技術の工具緊締装置においては、実際に特に高い回転数（毎分約４０００回転以上）で、例えば硬質金属製の工具の受容に用いられる工具ホルダーのスピンドルは、振動を発生させており、このような振動は加工、及び切削工具若しくはバイトの寿命に不都合である。
ドイツ連邦共和国特許出願公告第１９９４０３３０Ｃ２号明細書

本発明の課題は、公知技術の欠点を簡単かつ効果的な形式で排除することである。

前記課題を解決するために、本発明の構成では、工作機械等の駆動ユニットに取り付けられた工具若しくは工作物用の保持装置若しくは緊締装置におけるスピンドルと該スピンドルに同軸の駆動軸とを相互の嵌め合いによって、つまり形状結合式に解離可能に連結するための連結装置（クラッチ装置）であって、前記スピンドル及び駆動軸は、それぞれ個別の連行要素（連行エレメント若しくは力伝達構成要素）を備えており、該両方の連行要素間に、駆動軸とスピンドルとの間の嵌め合い誤差（両方の軸線が互いに合致する位置からの軸線相互のずれ、整合誤差）の補償のために駆動軸及びスピンドルに対して限定的に、つまり所定の遊び内で可動である連結部分（連結構成要素若しくは連結エレメント又はクラッチエレメント[clutch element]）を配置してあり、該連結部分は駆動軸及びスピンドルの前記連行要素に嵌め合いにより連結されるようになっている。

本発明は、公知技術の問題が工具若しくは工作物用の保持装置（若しくは緊締装置）のスピンドルと駆動軸との間の嵌め合い誤差（整合誤差若しくは同軸誤差）に起因していることに基づいている。従来技術では、定位置の駆動ユニット（駆動源）内に極めて剛性的に支承された駆動軸と作業位置へ移動させられる工具若しくは工作物用の保持装置のスピンドルとの間の連結部位（連結箇所）に設けられた連行部（連行要素又はキー部分）と連行溝（連行要素又はキー溝）との間に比較的大きな遊びを必要としている。本発明に基づき、各保持装置若しくは緊締装置のスピンドル及び駆動軸の両方の連行要素間に、つまり連行部と連行溝との間に、スピンドルと駆動軸との間の嵌め合い誤差の補償のための緩い連結部分を設けてあり、該連結部分は駆動軸及びスピンドルの前記連行要素に嵌合により連結されるようになっている。

有利な実施態様では、連結部分を駆動軸若しくはスピンドルから外れないように、つまり紛失しないように駆動軸若しくはスピンドルに保持してあり、このように保持された連結部分は、連結部位の連行部と連行溝との間の最小の遊び（約０．０２ｍｍ以下）を可能にし、かつ、工具支持体（例えばタレット）の工具ホルダー受容部内の制限されたスペース状態にもかかわらず、駆動軸と連結部位において該駆動軸に対して係合状態で揺動若しくは移動する各スピンドルとの間の嵌め合い誤差を補償して、損傷を防止している。

保持装置としてのホルダーは、例えばドイツ工業規格 69880に基づく円筒シャフト（円筒シャンク）付の工具ホルダーであってよく、しかしながらこれに限定されるものではない。本発明は、工具用若しくは工作物用の支持体への取り付けのための固定フランジを備えた工具用若しくは工作物用のホルダー、並びに支持体（工具支持体若しくは工作物支持体）に固定されるあらゆる種類のホルダー（工具ホルダー若しくは工作物ホルダー）若しくは緊締装置（チャック装置）にも多様に用いられるものである。本発明に基づき用いられる支持体（工具支持体若しくは工作物支持体）は、円形ディスク若しくは多角形ディスク形のタレット若しくは回転ドラムに限定されるものではなく、直線移動式の支持体（保持体）若しくはスライダーであってよいものである。本発明に基づく連結装置（クラッチ装置）は、一般的にあらゆる機構（システム[system]）若しくは装置において、狭い所要スペースで駆動軸とスピンドル（主軸）との間の連結部位での嵌め合い誤差を補償するために多様に用いられるものである。

本発明の別の実施態様では、連結部分は駆動ユニット若しくは、保持装置若しくは、緊締装置に外れないように保持されている。本発明の別の実施態様では、連行要素は、駆動軸若しくはスピンドルに対して垂直に延びる連行溝若しくは条片状（ウエブ状又はリブ状）の連行部を含んでおり、連結部分は、前記連行溝若しくは連行部と嵌合する連行要素を備えている。本発明の別の実施態様では、連結部分の連行要素は、連行溝として形成されており、連結部分の連行溝と駆動軸若しくはスピンドルの連行部とは互いに９０°の角度を成して配置されている。本発明の有利な実施態様では、各連行要素（連行エレメント）は第１の連結構成要素として、駆動軸若しくはスピンドルに対して垂直に延びる連行溝若しくは条片状の連行部を含んでおり、連結部分は一方の端部に、前記駆動軸若しくはスピンドルの連行溝とわずかな遊びで嵌合する連行要素若しくは条片状の連行部又は連行溝を備え、かつ他方の端部に、前記スピンドル若しくは駆動軸の条片状の連行要素と嵌合する第２の連行要素若しくは連行溝又は連行部を備えている。

本発明の別の実施態様では、連結部分（連結エレメント）は第２の連結要素として該連結部分の縦軸線若しくは回転軸線と同軸の孔を備えており、該孔は、スピンドル若しくは駆動軸に設けられたジャーナル状（ピン状）の連行要素を相対回動不能、つまり形状結合式に受容するようになっている。本発明の別の実施態様では、連結部分の孔はスプライン嵌合部（歯列若しくはキー溝）を備えており、該スプライン嵌合部は、スピンドル若しくは駆動軸のジャーナル状の連行要素に設けられたスプライン嵌合部に係合するようになっている。本発明の別の実施態様では、連結部分の孔は多角形若しくは星形の横断面を有しており、スピンドル若しくは駆動軸のジャーナル状の連行要素は、連結部分の孔の前記横断面に対応した横断面を有している。本発明の別の実施態様では、連結部分の第２の連結要素とスピンドル若しくは駆動軸のジャーナル状の連行要素との間に、半径方向のわずかな所定の遊びを設けてある。本発明の別の実施態様では、連結部分は、第２の連結要素の孔の内周壁に係合するばね弾性的に拡張可能な係止部材を用いてスピンドル若しくは駆動軸に保持されている。この場合に、係止部材は、弾性部材からなる止め輪によって形成されており、該止め輪は、ジャーナル状の連行要素及び／又は連結部分の孔の内周壁に設けられた係止溝内に軸線方向の遊びをもって入り込んでいる。本発明の別の実施態様では、連結部分は、軸線方向でばね作用によって駆動軸及び／又はスピンドルに対して締め付けられている。本発明の別の実施態様では、連結部分の軸線方向の孔内にばね手段を挿入してあり、該ばね手段（ばね部材）のばね作用によって連結部分を軸線方向で駆動軸及び／又はスピンドルに対して締め付けている。この場合に有利には、ばね手段は孔の軸線と同軸に配置された圧縮ばねによって形成されており、該圧縮ばねは、連結部分及び／又はジャーナル状の連行要素の案内孔内に案内されている。本明細書において、Ａ及び／又はＢの記載は、ＡとＢの少なくともいずれか一方を意味している。

本発明の別の実施態様では、連結部分はジャーナル状の連行要素に対して半径方向及び軸線方向で限定的に、つまり所定の遊び内で可動であり、かつばね手段によって軸線方向で係止部材に締め付けられている。本発明の別の実施態様では、条片状の連行部及び／又は連行溝の、前記連行部と協働する側壁は、連行部と連行溝との間の相対的な所定の傾倒運動を可能にする形状を有している。本発明の有利な別の実施態様では、連行溝は互いに平行でかつ平らな側面で画成されており、条片状の連行部は、断面で見て折れ曲がった線によって規定された成形面（画定面若しくは側面）若しくは円弧状の成形面（画定面若しくは側面）を有している。本発明の別の実施態様では、保持装置若しくは緊締装置は、工具支持体及び／又は工作物支持体の所定の受容部内に装着されるようになっており、前記工具支持体及び／又は工作物支持体内で各駆動軸は前記所定の受容部に対応して配置されている。本発明の有利な別の実施態様では、工具支持体は、駆動ユニットの軸線を中心として回転可能に、若しくは所定の軌道に沿って移動可能に支承されている。本発明の別の実施態様では、工具支持体は軸線を中心として所定の位置で、若しくは所定の軌道に沿った所定の位置で位置決めされるようになっている。

本発明は、前記連結装置に用いられる連結要素（連結部分若しくは連結エレメント）にも関し、この場合に連結要素は、１つの回転軸線を中心として回転可能な本体（ボディー）を含んでおり、該本体は一方の端面若しくは端部に第１の連行要素を備え、かつ相対する他方の端面若しくは端部に第２の連行要素を備えており、該連結要素の前記連行要素は、緊締装置若しくは工具支持体のスピンドル、若しくは駆動ユニットの駆動軸に設けられた相補的な連行要素に嵌合により連結されるようになっている。本発明の実施態様では、連結要素は、一方の端面に連行部若しくは連行溝を備え、かつ相対する他方の端面に同軸の孔を備えており、前記連行部若しくは連行溝若しくは孔は、スピンドル若しくは駆動軸の相補的な連行要素に嵌合により連結されるようになっている。本発明の別の実施態様では、連行要素の他方の端面に備えられた孔は、スプライン嵌合部を備えている。本発明の別の実施態様では、連行要素の他方の端面に備えられた孔は、底部に連行溝を備えており、該連衡溝は、一方の端面に備えられた条片状の連行部（キー部分）に対して９０°の角度を成して配置されている。

次に本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図面において、
図１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能並びに１つの回転軸線を中心として割り出し可能な工具支持体（工具が放射状に取り付けられるタレット、放射形タレット若しくは多角形タレット）と、これに対応して位置不動に配置された駆動ユニット（駆動源）とを備えた旋盤の概略的な平面図であり、この場合に工具支持体は相対する２つの位置に工具ホルダーを装着しており、駆動ユニットは本発明に基づく連結装置を介して１つの工具ホルダーのスピンドルに連結されており、
図２は、図１の旋盤の工具支持体の、駆動ユニットの駆動軸と作業位置にある工具ホルダーのスピンドルとの間の連結部位の拡大部分図であり、
図３は、直線移動式の工具支持体を備えた旋盤の、工作物の端面側から見た平面図であり、
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、この場合に駆動軸とスピンドルとは連結される状態で示してあり、
図５は、図１の連結装置の連結部分（連結構成要素若しくは連結エレメント）の拡大斜視図であり、
図６は、図１の旋盤の連結装置の拡大断面図であり、
図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図であり、
図８は、図１の旋盤の連結装置の別の実施例の拡大断面図であり、
図９は、図８の実施例（連結装置）のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図であり、
図１０は、図８の実施例（連結装置）の一部分の拡大図であり、
図１１は、図８の実施例（連結装置の連結部分）の、図１２のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図であり、
図１２は、図８の実施例（連結装置の連結部分）の異なる縮尺の断面図であり、該断面は連結部分の孔内に装着された止め輪を通る線によって規定されており、
図１３は、図１１の符号Ａの箇所の拡大図である。

スピンドル台１に作業スピンドル２を回転可能に支承してあり、作業スピンドル２はチャック３を支持しており、チャック内に加工すべき工作物４を緊締してあり、工作物（ワーク）は回転軸線５を中心として回転させられるようになっており、このことは矢印６で示してある。

スピンドル台１のほかに、図示省略の機械フレーム上に送り台７を配置してあり、送り台は、軸線８を中心として回転可能に支承された工具支持体９を保持しており、工具支持体は多角形プレート形のタレット１０として形成されていて、送り台７によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させられるようになっている。タレット１０は周囲に等角度間隔に分配された受容部１１を備えており、受容部は、軸線８に対して半径方向若しくは放射状に、工具用の工具ホルダー若しくは工具緊締装置、或いは工作物緊締装置を受容するために用いられるようになっている。図１にはもっぱら２つの工具ホルダー１２のみを示してあり、工具ホルダーは工具１３を保持するようになっており、工作物若しくは工作物に隣接の下方の工具ホルダー１２は作業位置を占めている。

特に図２及び図４に示してあるように、各工具ホルダー１２はそれぞれ円筒状のシャフト１４を有していて、該シャフトでもってタレット１０の所定の受容部１１に装着されて、正確に位置決めされている。工具ホルダーの詳細はドイツ連邦共和国特許出願公告第１９９４０３３０Ｃ２号明細書に記載してある。
シャフト１４内には図６に示してあるように、転がり軸受１５を介してスピンドル１６を回転可能に支承してあり、スピンドルはシャフトを貫通していて、工具ホルダー１２内の伝動装置に連結されていて工具１３の駆動のために用いられるようになっている。

図１で下方の作業位置を占める工具ホルダー１２のスピンドル１６は、軸線８と同軸に配置されていて図１及び図２に概略的に示された不動（定位置）の駆動ユニット１７によって駆動されるようになっている。スピンドル１６の駆動源を形成する駆動ユニット１７は、軸線８に対して同軸にかつ不動に配置され、つまり定位置に配置（保持）されていて、駆動軸１９を有しており、駆動軸１９は転がり軸受１８によって回転可能に支承されていて、略示の傘歯車伝動装置２０を介して回転させられるようになっている。

軸線８を中心として回転可能に支承されたタレット１０は、各受容部１１及び該受容部に装着された工具ホルダー１２が図１及び図２の下方に示す作業位置に位置決めされるように、ステップ式に旋回割り出しを行うようになっている。作業位置では、駆動軸１９の軸線２１は、作業位置に位置する工具ホルダー１２のスピンドル１６の軸線２２に正確に整合され、つまりスピンドルの軸線と同軸をなすようにしてあり、この場合に両方の軸線２１，２２間の整合誤差、つまり両方の軸線間の相互のずれは工具ホルダー１２の適切な調節によって避けられるようになっており、このことは例えばドイツ連邦共和国特許出願公告第１９９４０３３０Ｃ２号明細書に開示してある。

作業位置を占める工具ホルダー１２のスピンドル１６は、駆動ユニット１７の駆動軸１９に嵌め合い式（形状結合的、形状係合的若しくは形状接続的）に連結され、つまり嵌合結合部若しくはかみ合い結合部によって連結されており、その結果、工作物４の加工のために必要なトルクは、駆動軸１９からスピンドル１６に滑りなしに、つまり確実に伝達される。駆動軸１９とスピンドル１６との間の連結は、タレット１０の回転軸線を基準として半径方向で各受容部１１の内側に位置している連結箇所２３（図２）に設けられていて互いに相補的に形成された、つまり相互にかみ合うように形成された連行部分（力伝達部分）を介して行われるようになっている。連行部材の詳細は、第１の実施例の図４乃至図７に、かつ第２の実施例の図８乃至図１３に示してある。

駆動軸１９は、連結箇所２３と向き合う端部に横方向（駆動軸の軸線に対して垂直な方向）へ延びる連行溝２４を形成されており、連行溝２４は互いに平行で平らな２つの側壁２５を有している。連行溝２４内には、連行部分２７に設けられた条片状の連行部２６をわずかな遊び（ほぼ０．０２ｍｍ以下）でもって係合させてあり、連行部分２７は工具ホルダー１２のスピンドル１６に嵌合式に連結されていて、駆動軸１９と作業位置に位置する工具ホルダー１２のスピンドル１６との間の整合誤差の補償を行うようになっている。

作業位置に位置する工具ホルダー１２のスピンドル１６は、作動時には図４及び図６に示してあるように、連行部分２７を介して駆動軸１９と嵌合により相対回動不能に連結（接続）されており、つまり連行部分の条片状の連衡部２６を駆動軸１９の連行溝内に係合させてある。各作業過程の終了の後に、タレット１０は、後続の別の工具ホルダーの工具１３を作業位置へ移すために、割り出し旋回させられる。このために、まず駆動ユニット１７の駆動軸１９は、図４に示す角度位置で、連行溝２４の側壁２５と駆動ユニット１７に設けられた環状の案内面２８とが互いに正確に合致させられる停止位置へ移される。
続いてタレット１０を割り出し旋回させることによって、工具ホルダー１２の連結部分２７の連行部２６は１つの側面で案内面２８に沿って走行し、この場合に案内面は、タレット１０の割り出し旋回時に前記連行部及び、別の受容部１１内に装着されている工具ホルダー１２の連行部２６を、案内軌道２８によって規定されて軸線８に対して垂直な１つの平面と正確に整合させるようになっている。案内軌道２８は符号２９で示すように駆動軸１９の領域で中断されており、案内軌道の中断された部分に、駆動軸１９の連行溝２４の設けられた端部を受容するようになっている。

後続の工具ホルダー１２の、案内軌道２８内に正確に保持されている連行部２６は、タレットの引き続く割り出し旋回運動によって駆動軸の連行溝２４内に導入され、スピンドルの軸線２２と駆動軸の軸線２１とを互いに正確に整合（合致）させ、その結果タレット１０は正確に位置決めされ、新たな工具ホルダー１２の工具１３は駆動されるようになる。

工具ホルダー１２のスピンドル１６と駆動軸１９とを連結部分２７によって連結する前記連結形式は、回転式の工具支持体９、つまり前述のタレット１０に限定されるものではなく、図３に示してあるように、直線移動式の工具支持体にも用いられるものである。駆動ユニット１７ａは不動（定位置）に配置されている。各工具ホルダー１２は、例えばレール状の工具支持体９ａの並べて配置された各所定の受容部１１に装着されており、工具支持体９ａは、二重矢印３０で示してあるように、駆動軸１９に対して垂直にかつ間欠的若しくは周期的に直線運動させられるようになっており、これによって各工具ホルダー１２の連行部２６は、図３の中央に示す作業位置へ移されるようになっており、該作業位置で工具ホルダーの連行部は駆動軸１９にかみ合いにより、つまり嵌合式に連結される。

工具ホルダー１２は、二重矢印３０で示すＹ軸方向のほかに、図２に示してあるように、工具支持体９ａのスライダー１０′を用いてＸ軸方向及びＺ軸方向にも移動させられるようになっていてよい。

図５乃至図７は、駆動軸１９と工具ホルダー１２のスピンドル１６との間に設けられた本発明に基づく連結装置の構成部分の第１の実施例を示している。図５に示してあるように、１つの連結部分は、ほぼ円柱状若しくは円錐状の本体から成る部品であり、円柱状若しくは円錐状の本体は１つの端面に条片状の連行部２６を一体に備えており、連行部は縦中心軸線（図６及び図７）に対して対称的に配置されている。連結部分２７は一般的に鋼から成っているものの、原理的には、トルク伝達時の荷重に耐える別の材料から成っていてよい。さらに連結部分は、多角形の横断面若しくは任意の形状の横断面を有していてよい。連結部分２７には、連行部２６と逆の側の端面から軸線３１に対して同軸の孔３２を設けてあり、孔３２の直径はスピンドル１６の端部側の円柱状のジャーナル３３の直径に相応しており、この場合に連結部分の孔３２とスピンドル１６のジャーナル３３との間には半径方向の所定の遊びを設けてある。連結部分の孔３２の底部に連行溝２４ａを加工成形してあり、連行溝２４ａは互いに平行な側面によって画成されていて、かつジャーナル３３に向かって開口している。連行溝２４ａ内には、スピンドル１６の軸線３１に対して対称的にスピンドルのジャーナル３３に一体成形された条片状の連行部２６ａを係合させるようになっており、連行部２６ａは原理的には、連結部分２７の外側の端面に形成された連行部２６と同じに形成され、若しくは類似して形成されているものである。連行部２６ａは連行溝２４ａ内に所定の遊びでもって係合して、つまり入り込んでいる。

特に図７から明らかであるように、連結部分２７の連行部２６と連行溝２４ａとは互いに９０°ずらして配置されており、つまり連結部分の連行部と連行溝とは互いに９０°の角度を成して配置されており、これによってスピンドル１６と駆動軸１９との間に自在継手若しくはカルダン継手を形成してある。連結部分２７とスピンドルのジャーナル３３との間には圧縮ばね３４を配置してあり、圧縮ばね３４の両方の端部は、連結部分の連行溝２４ａの底部に設けられたばね受容孔若しくはばね案内孔３５内、並びにジャーナルの連行部２６ａの端面に設けられたばね受容孔若しくはばね案内孔３６内に支えられている。圧縮ばね３４は、連結部分２７をジャーナル３３から押し離すように作用している。

連結部分２７は紛失しないようにスピンドルのジャーナル３３上に保持されている。このために、ジャーナル３３に環状溝３７を加工成形してあり、該環状溝（周面溝）内に断面円形の止め輪３８を嵌め込んであり、該止め輪（拡開リング）は、連結部分の孔３２の内壁に設けられた環状溝３９内にも係合していて、半径方向外側へ開き広がろうとする応力（拡張応力若しくは拡開力）を有しており、これによって連結部分２７はジャーナル３３から外れないようにジャーナル３３上に確保（ロック）されている。

環状溝３７，３９内での止め輪３８の所定の遊び、及び連結部分２７の孔３２の内壁とジャーナル３３の外周面との間の所定の遊びに基づき、緩く装着されている、つまり駆動軸１９及びスピンドル１６に対して限定的に可動な連結部分２７は、トルク伝達のための回転運動に際して駆動軸１９とスピンドル１６との間の整合誤差を補償するようになっている。圧縮ばね３４によって、連結部分２７は軸線方向で止め輪を介してジャーナル３３に対して押圧されていて、その結果、ジャーナル３３に弾性的に支持され、連結部分２７とジャーナル３３との間の連結は安定している。さらに圧縮ばね３４は、スピンドルのジャーナル３３に対して半径方向にわずかに運動可能な連結部分２７と協働しており、工具支持体９，９ａの位置決め過程中に連行部２６は、該連行部の一方の側面をばね力下で案内面２８（図４）に接触させた状態で保持されるようになっている。これによって、連行部２６と連行溝２４との間の遊びは最小にされ、連行部２６は連行溝２４内への進入に際して連行溝と合致した状態に保たれる。

図６及び図７に示す実施例においては、連結部分２７の連行部２６と連行溝２４とは、相互に嵌り合う相補的な第１の連結要素（連行要素、つまり力伝達要素）を構成しており、連結部分２７の連行溝２４ａとスピンドルジャーナル３３の連行部２６ａによって第２の連結要素を構成してあり、第２の連結要素は第１の連結要素とほぼ同じに形成されている。第２の連結要素２４ａ，２６ａは、原理的には第１の連結要素２４，２６と異なって形成されていてよく、重要なことは、連結要素が連結部分２７とスピンドル１６との間の形状結合式の連結構造、つまり嵌り合い若しくはかみ合いによる連結構造で構成されていて、整合誤差補償作用を有していることである。考えられる構成では、スピンドルジャーナル３３は断面多角形に形成され、かつ孔３２も断面で見て相応に多角形に形成されている。この場合に「断面多角形」なる記載は、一般的な多角形のものの他に、断面が星形のものや、断面の輪郭が波形若しくはジグザグに、又はそれに類する形で延びるものをも含んでいる。

第２の連結要素の実施例を図８乃至図１３に示してある。円筒状若しくは円柱状のスピンドルジャーナル３３に軸線平行な歯列（歯溝）、つまりスプライン嵌合部４０を設けてあり、スプライン嵌合部の歯部は図示の実施例ではほぼ台形の横断面を有しており、スプライン嵌合部４０は、連結部分２７の孔３２の内周壁に設けられた相応の軸線平行なスプライン嵌合部４１に係合するようになっている。スプライン嵌合部４１に、周方向へ延びる環状溝３９を加工成形してあり、該環状溝内に止め輪３８を嵌め込んであり、該止め輪は、スピンドルジャーナル３３ａの環状溝３７内にも係合していて、これによって連結部分２７をスピンドルジャーナル３３ａから外れないようにスピンドルジャーナル３３ａ上に確保（ロック）している。特に図１０から明らかなように、連結部分２７は圧縮ばね３４によって連行溝２４に向けて押圧されており、これによって止め輪３８は環状溝３７の側面４２に圧着されている。環状溝３７は止め輪３８の直径よりも大きな幅を有しており、したがって連結部分２７は、図６及び図７の実施例の場合と同じように、圧縮ばね３４の初期応力に抗してスピンドルジャーナル３３ａに沿って限定的に軸線方向に移動できるようになっている。止め輪３８は、半径方向外側へ拡張し、半径方向で環状溝３９によって受け止められて、固定されており、これによって止め輪は作動中の遠心力を受けても開かないようになっている。

互いにかみ合う両方のスプライン嵌合部４０，４１間に所定の嵌合遊びｔを設けてあり、該歯遊び（隙間）は図９及び図１０にわかりやすくするために誇張してしめしてある。

駆動軸１９からスピンドル１６へのトルクの伝達時には、スプライン嵌合部４０の歯部は、回転方向に応じて片側でスプライン嵌合部４１の歯部に接触している。このように両方のスプライン嵌合部の歯部間の片側での接触は、連結部分２７を共通の１つの中心軸位置（両方の軸線が互いに合致する整合位置）から変位させることはなく、連結部分２７を自動的に中心位置に位置決めさせるようになっている。最大の中心軸ずれ、若しくは半径方向の変位は、所定の嵌合遊びｔによって規定されている。図９には、連行部２６に対して横方向（垂直方向）でスピンドルジャーナル３３に対する連結部分２７の変位を示してあり、この方向では連行部２６は、連行溝２４内での遊びを最小にしてあることに基づき十分には逃がされないようになっており、連結部分の前記変位は整合誤差の補償のために生じている。

図１０に示してあるように、環状溝３７の半径方向の深さ及び軸線方向の幅は、止め輪３８の直径よりも大きくなっているので、連結部分２７の位置の変動（半径方向の移動）若しくは傾倒（軸線の傾き）は所定の嵌合遊びｔ内では妨げられず、その結果、符号４５で示すように連行部２６に対して横方向でスピンドル軸線２１に対する駆動軸１９の軸線２１の中心軸ずれを、所定の嵌合遊びｔ内で可能にしており、つまり連行部と駆動軸との間の製作誤差に起因する中心軸ずれを補償しており、これによって連行部２６は整合誤差の補償された状態で連行溝２４内での最小の遊びでもって作動できるようになっている。スプライン嵌合部４０，４１はスピンドルジャーナル３３ａ上への連結部分２７の簡単な組立を可能にしており、該組立は連結部分２７の孔３２の縁部に設けられた円錐形の環状面（面取り部）４６によってさらに容易にされている。

連行部２６は前述の両方の実施例では図１１及び図１３に示す形状で形成されている。特に図１３に示してあるように、連行部２６は、相対する両方の側面の中央部分（部分領域若しくは中央領域）ｓでのみ、連行溝２４の対応する側壁２５に対して平行に形成されている。中央部分ｓに続く始端部分（始端領域）４７及び終端部分（終端領域）４８は、連行溝の側壁から離れるように所定の角度α１，α２を成して形成されており、これによって連行部２６は連行溝２４に対して横方向（垂直方向）に前記角度にわたって逃げられ、つまり限定的にわずかに傾倒できるようになっている。同様の作用は、連行溝２４の側壁２５を相応に形成することによっても達成される。

連結装置若しくは連結機構の前述の実施例では連行溝（連結溝若しくは接続溝）２４を駆動軸１９に設けて、つまり形成してあり、かつ連行溝に対して相補的な連行部２６を連結部分２７に設けてあるものの、逆の配置構成も可能であり、すなわち逆の配置構成では、連行部を駆動軸に設け、かつ連行溝を連結部分に設けてある。別の構造の連結装置を用いることも可能であり、つまり第１の連結要素（連行要素）２４，２６は、図示の実施例と異なって、すなわち連行溝及びウエブ状又はリブ状若しくは条片状の連行部として形成されるのではなく、形状結合の別の構造で形成されていてよい。

条片状の連行部２６は、連行溝２４内への連行部２６の差込を容易にするために、図５に示す実施例と異なって、つまり側方の傾斜面４９の代わりに、面取りされ、若しくは丸みを付けられていてよく、このことは連行部のすべての縁部若しくは角部に行われてよい。

原理的に可能な構成では、連結部分２７は紛失しないようにスピンドル１６に、すなわちより厳密に表現すれば、スピンドルジャーナル３３，３３ａにルーズに、つまり所定の遊びでもって緩く保持されるのではなく、連行要素（連結要素）を適切に形成することによって、紛失しないように、つまり外れないように駆動軸１９に、若しくは工具ホルダー１２の構成部分（例えば円筒シャフト１４）に、或いは駆動ユニット１７の構成部分に保持されるようになっていてよい。

旋盤の概略的な平面図 図１の旋盤の工具支持体の拡大部分図 直線移動式の工具支持体を備えた旋盤の平面図 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図 図１の連結装置の連結部分の拡大斜視図 図１の旋盤の連結装置の断面図 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図 図１の旋盤の連結装置の別の実施例の拡大断面図 図８の実施例のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図 図８の実施例の一部分の拡大図 図８の実施例の、図１２のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図 図８の実施例の異なる縮尺の断面図 図１１の符号Ａの箇所の拡大図

符号の説明

１ スピンドル台、 ２ 作業スピンドル、 ３ チャック、 ４ 工作物、 ７ 送り台 ８ 軸線、 ９ 工具支持体、 １０ タレット、 １２ 工具ホルダー、 １３ 工具、 １４ シャフト、 １５ 転がり軸受、 １６ スピンドル、 １７ 駆動ユニット、 １９ 駆動軸、 ２４，２４ａ 連行溝、 ２６ａ 連行部、 ２７ 連結部分、 ３１ 軸線、 ３２ 孔、 ３３ ジャーナル、 ３４ 圧縮ばね、 ３５，３６ ばね案内孔、 ３７，３９ 環状溝、 ４０，４１ スプライン嵌合部、 ４２ 側面、 ４６ 環状面、 ４９ 傾斜面

Claims (23)

1. 駆動ユニット（１７）に取り付けられた工具若しくは工作物用の保持装置（１２）若しくは緊締装置におけるスピンドル（１６）と該スピンドルに同軸の駆動軸（１９）とを相互の嵌め合いによって解離可能に連結するための連結装置であって、前記駆動軸（１９）及びスピンドル（１６）は、それぞれ個別の連行要素（２４；２６ａ，４０）を備えており、該連行要素間に、駆動軸（１９）とスピンドル（１６）との間の嵌め合い誤差の補償のために駆動軸（１９）及びスピンドル（１６）に対して限定的に可動である連結部分（２７）を配置してあり、該連結部分（２７）は駆動軸（１９）及びスピンドル（１６）の前記連行要素に嵌め合いにより連結され、かつ、駆動軸（１９）若しくはスピンドル（１６）若しくは駆動ユニット（１７）若しくは保持装置（１２）若しくは緊締装置に、紛失しないように保持されていることを特徴とする、保持装置若しくは緊締装置におけるスピンドルと駆動軸との間の連結装置。
2. 連行要素は、駆動軸（１９）若しくはスピンドル（１６）に対して垂直に延びる連行溝（２４）若しくは条片状の連行部（２６，２６ａ）を含んでおり、連結部分（２７）は、前記連行溝若しくは連行部と嵌合する連行要素（２４，２４ａ）を備えている請求項１に記載の連結装置。
3. 連結部分（２７）の連行要素は、連行溝（２４ａ）として形成されており、連結部分（２７）の連行溝（２４ａ）と駆動軸若しくはスピンドルの連行部（２６）とは互いに９０°の角度を成して配置されている請求項２に記載の連結装置。
4. 第１の連結要素を形成する各連行要素は、駆動軸（１９）若しくはスピンドル（１６）に対して垂直に延びる連行溝（２４）若しくは条片状の連行部を含んでおり、連結部分（２７）は一方の端部に、前記駆動軸（１９）若しくはスピンドル（１６）の連行溝（２４）とわずかな遊びで嵌合する連行要素若しくは条片状の連行部（２６）又は連行溝を備え、かつ他方の端部に、前記スピンドル若しくは駆動軸の条片状の連行要素（２６ａ；４０）と嵌合する第２の連行要素（２４ａ，４１）若しくは連行溝又は連行部を備えている請求項１に記載の連結装置。
5. 連結部分（２７）は第２の連結要素として該連結部分の縦軸線若しくは回転軸線と同軸の孔（３２）を備えており、該孔は、スピンドル（１６）若しくは駆動軸（１９）に設けられたジャーナル状の連行要素（３３，３３ａ）を相対回動不能に受容するようになっている請求項４に記載の連結装置。
6. 連結部分の孔（３２）はスプライン嵌合部（４１）を備えており、該スプライン嵌合部（４１）は、スピンドル若しくは駆動軸のジャーナル状の連行要素（３３ａ）に設けられたスプライン嵌合部（４０）に係合するようになっている請求項５に記載の連結装置。
7. 連結部分の孔（３２）は多角形の横断面を有しており、スピンドル若しくは駆動軸のジャーナル状の連行要素は、連結部分の孔の前記横断面に対応した横断面を有している請求項５に記載の連結装置。
8. 連結部分（２７）の第２の連結要素とスピンドル（１６）若しくは駆動軸のジャーナル状の連行要素との間に、半径方向のわずかな所定の遊びを設けてある請求項５に記載の連結装置。
9. 連結部分（２７）は、第２の連結要素の孔（３２）の内周壁に係合するばね弾性的に拡張可能な係止部材（３８）を用いてスピンドル（１６）若しくは駆動軸（１９）に保持されている請求項５に記載の連結装置。
10. 係止部材は、ばね弾性作用のある止め輪（３８）によって形成されており、該止め輪は、ジャーナル状の連行要素（３３，３３ａ）及び／又は連結部分（２７）の孔（３２）の内周壁に設けられた係止溝（３７，３９）内に軸線方向の遊びをもって入り込んでいる請求項９に記載の連結装置。
11. 連結部分（２７）は、軸線方向でばね作用によって駆動軸（１９）及び／又はスピンドル（１６）に対して締め付けられている請求項１に記載の連結装置。
12. 連結部分（２７）の軸線方向の孔（３２）内にばね手段（３４）を挿入してあり、該ばね手段のばね作用によって連結部分（２７）を軸線方向で駆動軸及び／又はスピンドルに対して締め付けている請求項５に記載の連結装置。
13. ばね手段は孔の軸線と同軸に配置された圧縮ばね（３４）によって形成されており、該圧縮ばね（３４）は、連結部分（２７）及び／又はジャーナル状の連行要素（３３，３３ａ）の案内孔（３５，３６）内に案内されている請求項１２に記載の連結装置。
14. 連結部分はジャーナル状の連行要素（３３，３３ａ）に対して半径方向及び軸線方向で限定的に可動であり、かつばね手段（３４）によって軸線方向で係止部材（３８）に締め付けられている請求項９に記載の連結装置。
15. 条片状の連行部（２６）及び／又は連行溝（２４）の、前記連行部と協働する側壁（２５）は、連行部（２６）と連行溝（２４）との間の相対的な所定の傾倒運動を可能にする形状を有している請求項２に記載の連結装置。
16. 連行溝（２４）は互いに平行でかつ平らな側面で画成されており、条片状の連行部（２６）は、断面で見て折れ曲がった線によって規定された成形面（４７，ｓ，４８）若しくは円弧状の成形面を有している請求項１５に記載の連結装置。
17. 保持装置（１２）若しくは緊締装置は、工具支持体（９）及び／又は工作物支持体の所定の受容部（１１）内に装着されるようになっており、前記工具支持体（１９）及び／又は工作物支持体内で各駆動軸（１９）は前記所定の受容部（１１）に対応して配置されている請求項１から１６のいずれか１項に記載の連結装置。
18. 工具支持体（９，１０ａ）は、駆動ユニットの軸線（８）を中心として回転可能に、若しくは所定の軌道に沿って移動可能に支承されている請求項１７に記載の連結装置。
19. 工具支持体（１２）は軸線（８）を中心として所定の位置で、若しくは所定の軌道に沿った所定の位置で位置決めされるように形成されている請求項１８に記載の連結装置。
20. 請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の連結装置に用いられる連結要素であって、該連結要素は、１つの回転軸線を中心として回転可能な本体を含んでおり、該本体は一方の端面に第１の連行要素（２６；２４）を備え、かつ相対する他方の端面に第２の連行要素（２４ａ，４１）を備えており、該連結要素の前記連行要素は、緊締装置若しくは工具支持体（１２）のスピンドル（１６）、若しくは駆動ユニット（１７）の駆動軸（１９）に設けられた相補的な連行要素に嵌合により連結されるようになっていることを特徴とする、連結要素。
21. 連結要素は、一方の端面に連行部（２６）若しくは連行溝（２４）を備え、かつ相対する他方の端面に同軸の孔（３２）を備えており、前記連行部若しくは連行溝若しくは孔は、スピンドル（１６）若しくは駆動軸（１９）の相補的な連行要素に嵌合により連結されるようになっている請求項２０に記載の連結要素。
22. 連行要素の他方の端面に備えられた孔は、スプライン嵌合部（４１）を備えている請求項２１に記載の連結要素。
23. 連行要素の他方の端面に備えられた孔（３２）は、底部に連行溝（２４ａ）を備えており、該連衡溝は、一方の端面に備えられた条片状の連行部（２６）に対して９０°の角度を成して配置されている請求項２２に記載の連結要素。

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