JP6393300B2 - 工作機械のスピンドル装置と共に使用する結合システム - Google Patents

Description

本発明は、工作機械のスピンドル装置と共に使用するシステム及び／又は結合システムに関する。

従来技術は工作機械を開示し、該工作機械はワークピースの材料-除去処理及び材料-堆積処理の両方に使用可能である。

DE 10 2013 224 649 A1は工作機械を記載し、該工作機械は機械制御、機械フレーム、ワークピーステーブル、好ましくは基準に従って製作された工具サポート、ワークピーステーブルと工具サポートとの間の相対位置を調整する複数の並進及び／又は回転軸線、１つ以上の材料-除去、特に加工のための工具マガジン、工具、工具サポートと工具マガジンとの間で工具を自動的に移動する工具交換機構、工具サポートに挿入可能な堆積溶接ヘッド及び工具サポートの外側に堆積溶接ヘッドを用意する保管装置を有する。

WO 2014/013247 A2は工作機械を記載し、該工作機械はワークピースに処理ヘッドを介してエネルギ源に導通させるように構成されている。工作機械はワークピースを処理するために時々、処理ヘッド又は他の処理ヘッドを収容するクランプ機構を有する。処理ヘッドは、ワークピースにエネルギ源を直接に導通させるべく構成された１つ以上の導通機構と、処理ヘッドサポート装置とを有していて、ワークピースの処理に使用されるとき、処理ヘッドは１つの媒体又は複数の媒体の供給を受ける。処理ヘッドがクランプ機構に接続されたとき、処理ヘッドサポート装置は処理ヘッドに前記媒体を供給可能である。また、工作機械は少なくとも１つの機構を有し、該機構は処理ヘッドサポート装置に供給サポート装置を接続すべく構成されて、両方のサポート装置が接続されたとき、前記媒体が処理ヘッドに供給される。

特別な加工の種類又は使用される特別な材料のための利点は、その処理に使用される処理ヘッドがその外側からエネルギの供給を付加的に受けるときにある。種々の処理ヘッドの異なる寸法に起因して、加工操作をなす処理ヘッドが堆積溶接をなす処理ヘッドに交換されるときに課題が生じる。加工操作をなす処理ヘッドには要求されるが、堆積溶接のための処理ヘッドには要求されないエネルギ供給は、材料溶接の処理ヘッドの邪魔になり、２つの処理ヘッドの交換を阻害する。

本発明の目的は、多能的で省スペース且つコスト的に有効な工作機械のための工具インタフェースシステム又は結合インタフェースを提供することにあり、該システムは特に省スペース且つコスト的に有効にして使用でき、有効的なエネルギや信号の伝送及び／又は供給、効率的に有効な省時間且つ多能的な工具交換の可能性、正確な工具及び処理ヘッドのアライメントに関して好適なシナジー効果を備えている。これは、特にハイブリッドな工作機械が用いられるときに有利となり、ここでは通常の工作機械に加えて随意的に、材料の除去のために通常使用される工作機械に対して、電気的な負荷を有し且つ例えば超音波処理に使用される工具インタフェースユニット及び／又は材料の堆積をなす材料堆積処理ヘッドを組み合わせる等の更なる処理の組み合わせを可能にする。

それ故、本発明の他の目的は、工作機械のための結合システムを提供することにあり、該結合システムを介して異なる工具インタフェース又は処理ヘッドが同一の処理ヘッドサポートに交互に収容可能となり、この結果、材料-除去又は加工的なワークピース処理と、材料-堆積のワークピース処理例えば堆積溶接との両方が何ら制約無く、効率的で且つコスト的に有利、そして省スペース的に実施可能である。

本発明の１つの見地によれば、上述の目的を達成するために、請求項１に係る工作機械のスピンドル装置に使用するシステム及び／又は請求項１６に係るシステムに使用する結合インタフェースユニット及び請求項１７に係るシステムに使用するエネルギ伝達ユニットが提案される。従属項及び／又は従属項の組み合わせは好適な実施形態に関連する。

本発明の１つの見地は、工作機械のスピンドル装置に使用するシステムを提案する。

前記システムはエネルギ伝達ユニットを備えている。該エネルギ伝達ユニットは伝達コイルユニットを有し、伝達コイルユニットは工具インタフェースユニットの受け取りコイルユニットに電気的なエネルギを非接触に伝達する。工具インタフェースユニットは受け取りコイルユニット、電気的な負荷及び／又はスピンドル装置におけるワークスピンドルの工具サポートに工具インタフェースユニットを収容する工具インタフェース部を有することができる。ここで、適切な場合、複数のエネルギ伝達ユニットを提供することも可能であり、これらエネルギ伝達ユニットは異なる寸法を有し、エネルギ伝達ユニットの各結合要素は好ましくは単一の結合インタフェースユニットを結合する目的で同一に製作されている。

前記システムは結合インタフェースユニットを有し、該結合インタフェースユニットはスピンドル装置に設けられたインタフェース本体要素及び第２結合要素を有し、該第２結合要素は好ましくはエネルギ伝達ユニットの第１結合要素に解放可能な接続を介して結合されるべく構成されている。

好適且つ例示的な実施形態によれば、第１及び第２結合要素は好ましくは各々、１つ以上のプラグ接続要素を有していて、好ましくは、第1結合要素の１つ以上のプラグ接続要素及び第２結合要素の１つ以上のプラグ接続要素は、第２結合要素に対する第１結合要素の解放可能な取り付けをなす解放可能なプラグ接続を確立すべく構成されている。

好適且つ例示的な実施形態によれば、第１及び第２結合要素のそれぞれは、好ましくは、第１結合要素が第２結合要素に解放可能に取付けられたとき、第１及び第２結合要素間の電気的な接続を作り出す接続可能な電気的接触セグメントを有することができる。

好適且つ例示的な実施形態によれば、第１結合要素は好ましくは電気的な配線を有し、該電気的な配線は好ましくは、第１結合要素の電気的接触セグメントにエネルギ伝達ユニットの伝達コイルユニットを電気的に接続する。

好適且つ例示的な実施形態によれば、第２結合要素は好ましくは、電気的な配線を有し、該電気的な配線は好ましくは、外部の電気的な配線との接続のために、結合インタフェースユニットのインタフェース本体要素に配置された電気接続要素に第２結合要素の電気的接触セグメントを電気的に接続する。

好適且つ例示的な実施形態によれば、結合インタフェースユニットは好ましくは、電気的、液圧的及び／又は空圧的に制御可能なロック機構を有することができ、該ロック機構は第１及び第２結合要素間の解放可能な取り付けをロック及び／又はアンロックする。

好適且つ例示的な実施形態によれば、結合インタフェースユニットは好ましくは、電気的、液圧的及び／又は空圧的な複数の接続要素を有することができ、これら接続要素はロック機構を制御するために、インタフェース本体要素に配置されている。

好適且つ例示的な実施形態によれば、結合インタフェースユニットのインタフェース本体要素は好ましくは、スピンドル装置にねじ接続を介して取付け可能である。

好適且つ例示的な実施形態によれば、前記システムはまた付加的又は代替的に結合要素ホルダを備えることでき、該結合要素ホルダは工作機械に取付けられていて、結合要素サポートを有する。該結合要素サポートは、エネルギ伝達ユニットの第１結合要素が結合インタフェースユニットの第２結合要素から非結合にされたとき、エネルギ伝達ユニットを保持する。

好適且つ例示的な実施形態によれば、前記システムは付加的又は代替的に結合要素アダプタを有することができ、該結合要素アダプタは第３結合要素を有する。該第３結合要素は、エネルギ伝達ユニットの第１結合要素が結合インタフェースユニットの第２結合要素から非結合にされたとき、好ましくは、エネルギ伝達ユニットの第１結合要素の場合と類似して、結合インタフェースユニットの第２結合要素に解放可能な接続を介して結合されるべく構成されている。

好適且つ例示的な実施形態によれば、第３及び第２結合要素は好ましくはそれぞれ、１つ以上のプラグ接続要素を有していて、好ましくは、第２結合要素に対する第３結合要素の解放可能なプラグ接続を確立するため、第３結合要素の１つ以上のプラグ接続要素は第２結合要素の１つ以上のプラグ接続要素と組みをなす。

好適且つ例示的な実施形態によれば、第３結合要素は好ましくは、第２結合要素に対するプラグ接続をなすプラグ接続要素とは反対側に取付け要素を有することができ、該取付け要素は別の取付け要素に対する解放可能な取付けを可能にし、好ましくは、別の取り付け要素はスピンドル装置におけるワークスピンドルの工具サポートに収容可能な材料堆積処理装置に取付け可能である。

好適且つ例示的な実施形態によれば、前記システムは付加的又は代替的に受け取りコイルユニット付きの工具インタフェースユニットを備えることができる。

好適且つ例示的な実施形態によれば、工具インタフェースユニットは好ましくは、工具を収容するために、工具インタフェース部とは反対側に工具サポート部を有することができる。

好適且つ例示的な実施形態によれば、工具インタフェースユニットは好ましくは、電気的な負荷として振動駆動源を有することができ、該振動駆動源は好ましくは、特に超音波の周波数範囲内で工具インタフェースユニットを振動させるべく構成されている。

本発明の他の見地は、工作機械のスピンドル装置と共に使用する上述のシステムに使用する結合インタフェースユニットを提案する。結合インタフェースユニットは好ましくは、スピンドル装置に取り付け可能なインタフェース本体要素と、第２結合要素とを備えることができ、第２結合要素は前記システムにおけるエネルギ伝達ユニットの第１結合要素に解放可能な接続を介して結合されるべく構成されている。

本発明の他の見地は、工作機械のスピンドル装置に使用する上述のシステムにて使用するエネルギ伝達ユニットを提案する。該エネルギ伝達ユニットは好ましくは、工具インタフェースユニットの受け取りコイルユニットに電気的なエネルギを非接触に伝達する伝達コイルユニットを備えていて、工具インタフェースユニットが受け取りコイルユニット、電気的な負荷及び工具インタフェース部を含み、該工具インタフェース部がスピンドル装置におけるワークスピンドルの工具サポート及び／又は第１結合要素に工具インタフェースニットを収容し、第１結合要素が前記システムにおける結合インタフェースユニットの第２結合要素に解放可能な接続を介して結合されるべく構成されている。

本発明の更に付加的な見地によれば、工作機械に使用するスピンドル装置、該スピンドル装置に上述の見地又は上述のシステムの結合インタフェースユニットによって取付けられた結合インタフェースニット、そして、スピンドル装置を有する工作機械が提案される。

纏めれば、工作機械のための多能、省スペース且つコスト的に有効な工具インタフェースシステム及び／又は結合インタフェースシステムが提供され、該システムは特に省スペース且つコスト的に有効にして使用でき、そして、効率的に有効なエネルギ、信号の伝達及び／又は供給、多能な工具交換の可能性、正確な工具及び処理ヘッドのアライメントに関して好適なシナジー効果を備え、該シナジー効果は特に、ハイブリッドな工作機械に使用されるときに大きく、ここでは、通常の工作機械に随意的に加えて、通常材料を除去する工作機械のために、電気的な負荷を有し且つ例えば超音波処理に使用される工具インタフェースユニット及び／又は材料の堆積に役立つ材料堆積処理ヘッドに関連する更なる処理の組み合わせが可能となる。

本発明の１つの実施形態に係る工作機械の例示的な斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係るスピンドル担持スライダの例示例を示す。 本発明の１つの実施形態に係るスピンドル担持スライダの例示例を示す。 本発明の１つの実施形態に係るスピンドル担持スライダの例示例を示す。 本発明の１つの実施形態に係るスピンドル担持スライダの例示例を示す。 本発明の１つの実施形態に係るスピンドル担持スライダの例示例を示す。 本発明の１つの実施形態に係るワークスピンドルの工具サポートの例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つ実施形態に係るスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 挿入された工具インタフェースユニットを有する図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 挿入された工具インタフェースユニットを有する図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 挿入された工具インタフェースが無い図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 挿入された工具インタフェースが無い図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る工具結合システムの例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る工具結合システムの例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る工具結合システムの例示的な詳細斜視図である。 図７Ａ〜７Ｃに係る工具結合システムの工具インタフェースユニットの例示的な詳細斜視図である。 図７Ａ〜７Ｃに係る工具結合システムの工具インタフェースユニットの例示的な詳細斜視図である。 工具インタフェースユニットが無い図７Ａ〜７Ｃに係る工具結合システムの例示的な詳細斜視図である。 工具インタフェースユニットが無い図７Ａ〜７Ｃに係る工具結合システムの例示的な詳細斜視図である。 図７Ａ〜７Ｃに係る工具結合システムの結合インタフェースユニット及びエネルギ伝達ユニットの例示的な斜視図である。 図７Ａ〜７Ｃに係る工具結合システムの結合インタフェースユニット及びエネルギ伝達ユニットの例示的な斜視図である。 図１０Ｂに係るエネルギ伝達ユニットの例示的な詳細斜視図である。 図１０Ｂに係るエネルギ伝達ユニットの例示的な下面図である。 図１０Ｂに係るエネルギ伝達ユニットの例示的な側面図である。 本発明の１つの実施形態に係るエネルギ伝達ユニットの例示的な斜視図である。 結合要素ホルダにおいて図１２Ａに係るエネルギ伝達ユニットの例示的な斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る挿入された材料堆積装置を備える図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る挿入された材料堆積装置を備える図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る挿入された材料堆積装置を備える図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る挿入された材料堆積装置を備える図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 挿入された材料堆積装置の無い図４のスピンドル装置の例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る工具結合システムの結合要素アダプタの例示的な詳細斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る工具結合システムの結合要素アダプタの例示的な詳細斜視図である。 図１３Ａ〜１３Ｄに係る材料塗布装置の例示的な斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態及び実施例を説明する。図面において同一又は同様な要素には同一の参照符号が付されているが、或る場合には異なる参照符号が付されている。本発明が以下の実施形態及び実施例の特徴に制約されるものでなく、また、独立請求項の範囲に基づき、特に実施例の特徴の変更及び／又は実施例の個々又は幾つかの特徴の組み合わせによる実施形態の変更を含むことに留意すべきである。

図１は、本発明の１つの実施形態に係る工作機械１００の例示的な斜視図である。

一例として、工作機械１００は機械ベッド１１０を備え、機械ベッド１００上には旋回テーブル１２０が配置されている。旋回テーブル１２０は回転テーブル１３０を有し、回転テーブル１３０は旋回テーブル１２０に回転可能に取り付けられ、回転テーブル１３０上には例えば工作機械１００にて処理すべきワークピースＷＳがクランプされる。

一例として、工作機械１００は回転テーブル１３０上にクランプされたワークピースＷＳの回転に関して制御可能な２つの軸線を備えている。例えば、その１つは機械ベッド１１０に対して水平方向にアライメントされた旋回軸線であって、旋回軸線回りに旋回テーブル１２０は機械ベッド１１０上を旋回可能である。残りの１つは旋回テーブル１２０に対して鉛直方向にアライメントされた回転軸線であり、回転軸線回りに回転テーブル１３０が旋回テーブル１２０上を回転可能である。

本実施形態において、回転テーブル１３０の回転軸線は機械ベッド１１０に対して絶対的に静止してはおらず、旋回テーブル１２０が旋回するときに旋回する。本発明の他の実施形態では、回転軸線及び／又は旋回軸線を単一のみ、又は２つよりも多く備えていてもよい。また、更に別の実施形態では、例えば独立した旋回軸線及び／又は回転軸線を備えることも可能であり、１つの回転軸線及び／又は旋回軸線はワークピースを回転させ、そして、他の回転軸線及び／又は旋回軸線は工具及び／又はスピンドルヘッドを回転させる。

一例として、工作機械１００はまた軸線スライダアセンブリを備え、軸線スライダアセンブリは第１軸線スライダ１４０を有する。第１軸線スライダ１４０は機械ベッド１１０の後側の機械コラムに配置され且つ機械コラムに取り付けられた長手方向の軸線スライダガイド上を案内される。長手方向の軸線スライダガイド上にて、例えば第１軸線スライダ１４０は工作機械１００のＸ軸線の方向（図１でみて前側から後側に水平にアライメントされた方向）に水平に線形移動可能である。

第１軸線スライダ１４０の前側には、例えば水平方向にアライメントされた横断方向の軸線スライダガイドが複数配置され、横断方向の軸線スライダガイド上にて第２軸線スライダ１５０が例えば工作機械１００のＹ軸線の方向、例えば、水平且つ第１軸線スライダ１４０のＸ軸線に対して垂直な方向（図１にて、左から右への水平な方向）に線形移動可能である。

第２軸線スライダ１５０はその前側にてスピンドルヘッドを保持し、スピンドルヘッドはスピンドルヘッドハウジング１６０を有する。例えば、スピンドルヘッドは鉛直な方向、例えば、工作機械１００のＺ軸線の方向、即ち、特にＸ軸線及びＹ軸線の方向に対して横断及び／又は垂直な方向に直線移動可能である。

スピンドルヘッドハウジング１６０を備えたスピンドルヘッドの底側にはスピンドル装置１７０のワークスピンドルが配置され、スピンドルヘッドのスピンドル軸線は例えば鉛直な方向、特にＺ軸線の方向に対して特に平行にアライメントされている。

従って、図１の実施形態では独立して制御可能な３つの線形軸線が一例として備えられている（例えば、線形軸線は、数値的な工作機械制御の制御装置（図示しない）によって制御可能であり、制御装置はＮＣプラグラム及び／又は工作機械１００の制御パネルを介して手動的に入力される制御指令に基づくＣＮＣ制御ユニット及び／又はＰＬＣ制御ユニットを随意的に備えている）。一例として、３つの全ての線形軸線は、回転テーブル１３０上にクランプされたワークピースＷＳの位置に関して、スピンドル装置１７０のワークスピンドルに工具を活動的に受け取るため、互いに独立且つ同時に移動することができる。

別の実施形態では、独立して移動可能な３つの線形軸線以外に１つ、２つ又は４つ以上の線形軸線を備えること、及び／又は、ワークピース及び／又は回転テーブル１３０及び／又は旋回テーブル１２０を移動させる１つ、２つ、３つ又は３つ以上の線形軸線を備えることも可能である。

更にまた、工作機械１００は例えば工具マガジン１８０を備え、工具マガジン１８０は多数の工具、工具インタフェース及び／又は工具インタフェース付きの工具を供給すべく構成されている。例えば、工具マガジン１８０はチェーンマガジンとして構成されているが、棚型マガジン又はホイール型マガジン等の他の形式の工具マガジンもまた備えることができる。

付け加えて、工作機械１００は例えば工具交換装置１９０を備え、工具交換装置１９０はスピンドル装置１７０でのワークスピンドルの工具交換位置と工具マガジン１８０での工具取り出し位置及び／又は工具挿入位置との間を線形移動可能である。工具交換にあたり、工具交換装置１９０は工具マガジン１８０の工具取り外し位置及び／又は工具挿入位置にて工具マガジン１８０から１つの工具を取り出し、工具を工具交換位置にてワークスピンドルに供給し、そして、工具交換位置にて取り外した工具をスピンドル装置１７０のワークスピンドル１７０から工具マガジン１８０に戻すべく構成されている。

好ましくは、工具交換装置１９０は随意的に二重グリッパを備え、二重グリッパは２つの工具又は工具インタフェースを保持又は受け取るべく旋回可能であって、随意的には、ワークスピンドル又は工具マガジンから工具を１つ受け取る１つのグリップ部と、ワークスピンドル及び／又は工具マガジンに挿入されるべき１つの工具のために別のグリップ部とを備えている。

また、工具マガジン１８０とは反対側の機械ベッド１１０に図１の工作機械１００は一例として材料堆積処理システム２００の材料堆積装置２３０を備え、材料堆積装置２３０はスピンドル装置１７０のワークスピンドルに挿入、クランプ及び／又は受け取り可能であって、例えば、第３軸線スライダ２２０に保持されている。

第３軸線スライダ２２０は例えば、スライダガイド上を水平に直線移動可能であって、スピンドル装置１７０のワークスピンドルに向けて移動すべく構成され、特に工具マガジン１８０からの工具ＷＺ及び／又は工具インタフェースに代えて、スピンドル装置１７０のワークスピンドルに材料堆積装置２３０を挿入、クランプ及び／又は受け取らせる。

工具マガジン１８０は主として、回転テーブル１３０上にクランプされたワークピースＷＳから材料の除去に使用されるミルカッタ又はドリル等の材料-除去、又は、加工のための工具を供給する一方、材料堆積処理システム２００は例えば、回転テーブル１３０上にクランプされたワークピースＷＳ上に材料堆積装置２３０によって材料を堆積させるべく構成されている。

ここで、好ましくは、材料堆積処理システム２００は、材料堆積装置２３０としてレーザヘッド処理ユニットを有する。材料堆積装置２３０は回転テーブル１３０上にクランプされたワークピースＷＳ上に例えば堆積溶接によって材料を堆積させるべく構成されている。DE 10 2013 224 649 A1には堆積溶接のための材料堆積装置２３０の特別な例として、レーザヘッド加工ユニットが例示的に記載されている。

図１では、材料堆積処理システム２００又は材料堆積装置２３０に対する可撓性ケーブルによる供給が例えば供給ライン２３３によって確保されている。特に、供給ライン２３３は随意的には、材料堆積装置２３０に電気的エネルギを供給する（例えば、供給ライン２３３は材料堆積のための溶接ヘッド又はレーザヘッド、１つ以上のセンサ及び／又は測定ユニット及び／又は視角的な監視処理のためのカメラにエネルギを供給する）給電ライン及び／又は制御又はフィードバック制御の信号の伝送及び／又は処理データ、特にセンサ信号、測定信号及び／又は画像出力信号の収集のための電気信号ラインを含む。

図２Ａ〜２Ｅは、（例えば、図１の例示的な工作機械１００に使用する例示的な実施形態にてスピンドルヘッドハウジング１６０の下方にある）本発明の１つの実施形態に係るスピンドル装置１７０のスピンドル担持スライダ１７１の例示的な実施形態を示す。図２Ａは一例としてスピンドル担持スライダ１７１の前面図を示し、図２Ｂは一例としてスピンドル担持スライダ１７１の後面図を示し、図２Ｃは一例としてスピンドル担持スライダ１７１の側面図を示し、図２Ｄ，２Ｅは一例としてスピンドル担持スライダ１７１の斜視図を示す。

スピンドル装置１７０のスピンドル担持スライダ１７１はワークスピンドル１７２を保持し、ワークスピンドル１７２はワークスピンドル１７２にて工具又は工具インタフェースの受け取り又はクランプのための工具サポート１７３を有する。図２Ａ〜２Ｅにおいて、工具インタフェースユニット３１０は工具サポート１７３にて受け取られるか及び／又はクランプされ、その詳細は以下に記載される。

しかしながら、基本的且つ一般的には、工具サポート１７３は工具インタフェースユニットを受け取り及び／又はクランプするように構成されて、工具サポート１７３に受け取られ及び／又はクランプされた工具インタフェース及び／又は工具インタフェースユニットに取付けられ、クランプされ又は保持された工具は、ワークスピンドル１７２により加工動作を生じさせるべく回転駆動される。好ましくは、ワークスピンドル１７２の回転駆動のために、スピンドル装置１７０はスピンドルモータ又はスピンドル駆動源（図示しない）を備え、好ましくは、スピンドルモータはスピンドル担持スライダ１７１内又はスピンドル担持スライダ１７１上に配置されている。

一例として、スピンドル担持スライダ１７１の後側にはスライダガイド１７４が複数の配置されている。これらスライダガイド１７４にて、スピンドル担持スライダ１７１は第２軸線スライダ１５０上を例えば鉛直且つ線形的に移動可能にして支持又は保持可能となっている（図１参照、ここでは、スピンドル担持スライダ１７１はスピンドルヘッドハウジング１６０内に配置可能である）。

ワークスピンドル１７２及び工具サポート１７３に隣接又は近接して、工具結合システム３００がスピンドル担持スライダ１７１の底側に配置されており、工具結合システム３００はエネルギ伝達ユニット３２０及び結合インタフェースユニット３３０を備える。一例として、ここでの工具インタフェースユニット３１０は工具結合システム３００に属する。

例えば、工具サポート１７３は中空シャンクテーパ又は中空シャンクテーパインタフェース型の複数の工具インタフェースを受け取り又はクランプすべく構成されている。しかしながら、他の実施形態では工具サポート１７３は、スティープテーパ及び／又はモールステーパ等の異なる構成の工具インタフェースを付加的又は代替的に受け取り又はクランプすることができる。

図３は本発明の１つの実施形態、例えば、図２Ａ〜２Ｅに係るワークスピンドル１７２の工具サポート１７３の詳細な斜視図を一例として示す。図４は本発明の１つの実施形態、例えば図２Ａ〜２Ｅに係るスピンドル担持スライダ１７１に取り付け可能なスピンドル装置１７０の例示的な斜視図を示す。

一例として、スピンドル装置１７０は例えば、スピンドル駆動源又はスピンドルモータが配置可能なスピンドルハウジング１７５と、例えば工具サポート１７３側のスピンドルハウジング１７５に取り付けられる取り付けフレーム１７６とを備える。取り付けフレーム１７６は例えば環状フレームとして製作され、スピンドル装置１７０は取り付けフレーム１７６に取り付け可能又はスピンドル担持スライダ１７１に取り付けられる。

一例として、好ましくは、工具結合システム３００の結合インタフェースユニット３３０は、工具サポート１７３を備えたワークスピンドル１７２に対し、隣接又は近接した状態で例えば固定ねじ接続により静的且つ回転不能に取り付けられている。工具結合システム３００のエネルギ伝達ユニット３２０は結合インタフェースユニット３３０に例えば解放可能なラッチ接続を介して、好ましくは解放可能且つ好ましくは静的且つ回転不能に取り付けられている。

一例として、図３，４に係る工具結合システム３００のエネルギ伝達ユニット３２０は結合要素３２１を備え、結合要素３２１は結合インタフェースユニット３３０に好ましくは解放可能且つ好ましくは静的且つ回転不能に取り付けられている。一例として、結合要素３２１には結合インタフェースユニット３３０とは反対側にコイル保持要素３２２が配置され、コイル保持要素３２２は例えば伝達コイルユニット３２３を保持し、伝達コイルユニット３２３は伝達コイル及び／又は伝達コイルセグメント３２４を収容する。

一例として、工具インタフェースユニット３１０は工具インタフェース本体３１１を備え、工具インタフェース本体３１１は例えば、ワークスピンドル１７２の工具サポート１７３内に受け取られ、例えば中空のシャンクテーパ又は中空のシャンクテーパ部として形成されている。更にまた、工具インタフェースユニット３１０は工具インタフェース本体３１１とは反対側にミルカッタ又はドリル等の工具の受け取り又はクランプをなす工具受け取り部３１３を備えている。工具インタフェースユニット３１０は工具サポート部３１３と工具インタフェース本体３１１との間に例えば受け取りコイルユニット３１２を備え、受け取りコイルユニット３１２は受け取りコイル３１４を収容している。

図５Ａ，５Ｂは、図４のスピンドル装置１７０の例示的な詳細斜視図を工具インタフェースユニット３１０が挿入された状態で示す。工具インタフェースユニット３１０及びエネルギ伝達ユニット３２０を備えた工具結合システム３００はワークスピンドル１７２及び／又は工具サポート１７３上又は隣接して配置されていて、伝達コイルユニット３２３の伝達コイルセグメント３２４はスピンドル軸線の軸線方向でみて、工具インタフェースユニット３１０における受け取りコイルユニット３１２の受け取りコイル３１４に対して上方又は少なくとも部分的に上方に配置されている。このことは、ワークスピンドル１７２の工具サポート１７３に工具インタフェースユニット３１０が受け取られるか又はクランプされたとき、特に、受け取りコイルユニット３１２の受け取りコイル３１４及び伝達コイルユニット３２３の伝達コイル及び／又は伝達コイルセグメント３２４がスピンドル軸線の軸線方向でみてオーバラップ又は部分的にオーバラップすることを意味する。

しかしながら、この状態で受け取りコイルユニット３１２及び伝達コイルユニット３２３が互いに対して次のように配置されることで、受け取りコイルユニット３１２と伝達コイルユニット３２３との間には狭いエアギャップが提供され、ワークスピンドル１７２が駆動されたとき、工具サポート１７３に受け取られるか又はクランプされた工具インタフェースユニット３１０は静的なエネルギ伝達ユニット３２０に沿う接触又は引き摺り無しに、スピンドル軸線回りにスムーズに回転可能であり、そのうえ、受け取りコイルユニット３１２と伝達コイルユニット３２３との間のエアギャップを介し、変換に類似した磁気エネルギ伝達により電気的なエネルギ及び／又は電気信号を非接触にして伝達可能である。

このことは、ワークピースＷＳの処理中及び／又は特に工具インタフェースユニット３１０がスピンドル駆動で回転移動中、工具インタフェースユニット３１０が１つ以上の電気的な負荷を有し、電気的な負荷が電気的なエネルギと共に供給されるべきときに特に好適である。

本発明の幾つかの実施形態では、工具インタフェースユニット３１０は好ましくは、１つ以上の駆動可能なアクチュエータ及び／又は１つ以上の読み取り可能なセンサ（例えば、温度センサ、振動センサ又は電気、光学又は誘導型の衝突センサ）を備えていて、エネルギ供給のために工具インタフェースユニット３１０の受け取りコイルユニット３１２とエネルギ伝達ユニット３２０の伝達コイルユニット３２３との間での非接触の電磁気接続を介した電気エネルギの受け取り、及び／又は、工具インタフェースユニット３１０の受け取りコイルユニット３１２とエネルギ伝達ユニット３２０の伝達コイルユニット３２３との間での非接触な電磁気接続を介した工具インタフェースユニット３１０からの電気信号又は制御信号及び／又は他のフィードバック信号の送信を可能にする。

特に好適な実施形態では、工具インタフェースユニット３１０は、スピンドル軸線及び／又は工具インタフェース軸線に関して、その軸線又は径方向に振動／変動、特に好ましくは超音波処理のために超音波の周波数範囲での振動／変動を発生させる１つ以上の振動アクチュエータ及び／又は振動駆動源を備えており、超音波処理にて工具の加工回転に超音波の周波数範囲内での振動又は変動が重ね合わされる。この目的のために、例えば、振動及び／又は変動の発生を制御又はフィードバック制御するピエゾアクチュエータ及び／又はピエゾ素子が使用可能である。これに関連して、特にDE 10 2009 008 227 A1,DE 10 2012 219 254 A1及びDE 10 2013 210 199 A1に記載された工具、工具装置及び加工方法が参照される。

図６Ａ，６Ｂは、図４に係るスピンドル装置１７０の例示的な詳細斜視図を挿入された工具インタフェースユニット３１０無しの状態で示す。一例として、図６Ａ，６Ｂは、エネルギ伝達ユニット３２０の伝達コイルユニット３２３が伝達コイルセグメント３２４で完全な円を形成していないが、ピッチ円のセグメントを形成し、このピッチ円のセグメントがワークスピンドル１７２の工具サポート１７３の片面側のみに配置又は置かれていることを示す。それ故、一方では、エネルギ伝達ユニット３２０が伝達コイルセグメント３２４でもって省スペース且つコスト的に有効に備えられ、他方では、工具サポート１７３の周囲のスペースが伝達コイルセグメント３２４を備えたエネルギ伝達ユニット３２０に拘わらず、大きく開放した状態で確保されることは利点となる。それ故、ワークスピンドル１７２及び工具サポート１７３は明らかに視認可能となり、そして、伝達コイルセグメント３２４を備えたエネルギ伝達ユニット３２０がワークスピンル１７２に位置付けられているか又は取り付けられていても、工具インタフェースの導入が簡単になる。

図７Ａ〜７Ｃは本発明の１つの実施形態に係る工具結合システム３００の例示的な詳細斜視図を示す。一例として、工具結合システム３００は、工具インタフェースユニット３１０、エネルギ伝達ユニット３２０及び結合インタフェースユニット３３０を含んだ上述のユニットを備えている。

図８Ａ，８Ｂは図７Ａ〜７Ｃに係る工具結合システム３００の工具インタフェースユニット３１０の例示的な詳細斜視図を示す。図９Ａ、９Ｂは図７Ａ〜７Ｃに係る工具結合システム３００の例示的な詳細斜視図を工具インタフェースユニット３１０無しの状態で示す。

図７Ａ，８Ａは工具インタフェースユニット３１０における受け取りコイルユニット３１２の底側を示し、ここでは、受け取りコイル３１４の一部を視認でき、受け取りコイル３１４は工具インタフェース軸線回り及び／又は受け取りコイルユニット３１２のハウジングにて例えば環状、例えば全周に亘って延びている。それ故、スピンドル駆動での工具インタフェースユニット３１０の回転中、受け取りコイルユニット３１２がエネルギ伝達ユニット３２０にて１つセグメント又はピッチ円のセグメントとしてのみ形成された伝達コイルユニット３２３と非接触に維持できる利点が確保される。

また、図７Ａ〜７Ｃ及び図８Ａ〜８Ｂは、工具インタフェースユニット３１０が例えば工具インタフェース本体３１１の全周に亘ってグリッパ溝３１１ａを形成していることを示し、ここで、工具交換器のグリッパ又はグリッパ部又は図１に係る工具交換装置１９０のグリッパは例えば、他の工具を備えた工具インタフェース又は他の工具インタフェースユニット３１０に交換するため、ワークスピンドル１７２にて工具交換のために工具インタフェースユニット３１０をグリップできる。

一例として、結合インタフェースユニット３３０は結合要素３３１を備え、結合要素３３１はエネルギ伝達ユニット３２０の結合要素３２１に結合可能、及び又は、結合要素３３１上にエネルギ伝達ユニット３２０の結合要素３２１が好ましくは解放可能且つ好ましくは静的且つ回転不能に取り付け可能である。

付け加えて、結合インタフェースユニット３３０は例えばインタフェース本体要素３３２を更に備え、インタフェース本体要素３３２はスピンドル装置１７０及び／又はスピンドル担持スライダ１７１への取り付けのために、結合要素３３１とは反対側に配置されている。ここで、スピンドル装置１７０及び／又はワークスピンドル１７２や、ワーススピンドル１７２に近接したスピンドル取り付けフレーム１７６の部分又はワークスピンドル１７２に近接したスピンドル担持スライダ１７１の部分に対し、静的且つ回転不能な取り付け（例えば、ねじ接続）のために、結合要素３２１とは反対側にてインタフェース本体要素３３２に複数の取付け要素３３３が取り付けられている。

更にまた、結合インタフェースユニット３３０のインタフェース本体要素３３２には複数の接続部又は接続要素３３４が側方に配置されている。接続要素３３４は、工具インタフェースユニットの電気的なエネルギ供給、及び／又は、制御、フィードバック制御及び／又はセンサ信号の入力及び／又は出力のために、伝達コイルユニット３２３の伝達コイル３２４に対して接続された結合要素を介して、例えば、電気信号及び／又は給電ラインの外部接続を可能にする。更にまた、幾つかの実施形態では例えば、液圧及び／又は空圧接続部を設けることができ、エネルギ伝達ユニット３２０及び結合インタフェースユニット３３０の結合要素３２１，３３３はロック又はラッチ接続状態とアンロック又は解放状態との間にて例えば液圧的及び／又は液圧的に切り換え可能である。このような結合要素のアンロック又はロックの切り換えは、他の実施形態では電気的に制御可能である。

図１０Ａは、非結合又は解放状態での図７Ａ〜７Ｃに係る結合インタフェースユニット３３０の例示的な詳細斜視図を示す。図１０Ｂは上述のエネルギ伝達ユニット３２０を示し、エネルギ伝達ユニット３２０（該エネルギ伝達ユニット３２０は結合インタフェースユニット３３０の結合要素３３１に結合可能であるか又は結合要素３３１に対して解放可能に取り付けられている）は結合要素３２１、コイル保持要素３２２、伝達コイルユニット３２３及び伝達コイルセグメント３２４を備えている。

図１０Ａは上述の結合インタフェースユニット３３０を示し、結合インタフェースユニット３３０（該結合インタフェースユニット３３０は、エネルギ伝達ユニット３２０に結合可能であるか又はそのユニット３２０に対して解放可能に取り付け可能である）は結合要素３３３及びインタフェース本体要素３３２を備える。

結合インタフェースユニット３３０の結合要素３３１はその底側に、エネルギ伝達ユニット３２０の結合要素３２１に対して結合又は解放可能に取り付けるための結合部３３１ａを有する。一例として、結合部３３１ａは、（例えば、エネルギ伝達ユニット３２０の結合要素３２１に対して結合されるか又は解放可能に取り付けられた複数の取付け要素を受け取るための）複数の取付け部開口３３１ｂと、一例として（例えばエネルギ伝達ユニット３２３の伝達コイルユニット３２３に対する電気信号及び／又は給電ラインの電気接触接続部のための）複数の接触受け入れ開口３３１ｃとを備え、これら接触受け入れ開口３３１ｃは取り付け部開口３３１ｂ間に配置されている。

図１１Ａ，１１Ｂは、図１０Ｂに係るエネルギ伝達ユニット３２０の例示的な詳細斜視図を示し、図１１Ｃは、図１０Ｂに係るエネルギ伝達ユニット３２０の底の一例を示す。ここでは、例えば、結合要素３２１が例えば４つのねじ（図１１Ｂ,１１Ｃ参照）を使用したねじ接続を介してコイル保持要素３２２に取り付けられており、伝達コイルユニット３２３が例えば１つのねじ（図１１Ａ,１１Ｂ参照）を使用したねじ接続を介してコイル保持要素３２２に取り付けられていることを示している。

エネルギ伝達ユニット３２０の結合要素３２１にはそのトップ側に、結合インタフェースユニット３３０の結合要素３３１に結合及び／又は解放可能に取付けるための結合部３２１ａを有する。例えば、結合部３１２ａは、（例えば、結合インタフェースユニット３３０の結合要素３３１に結合及び／又は解放可能に取り付けられる複数の取付け要素を受け入れるための）複数の取付け部開口３２１ｂと、（例えば、伝達コイルユニット３２３に対する電気信号及び／又は給電ラインの電気接触接続のための）複数の接触サポート開口３２１ｃと備え、これら接続サポート開口３２１ｃは取付け部開口３２１ｂ間に配置されている。

好ましくは、結合部３２１ａ,３３１ａはプラグ接続システムとして互いに形成され、好ましくは、機械的なプラグ接続要素を有する取付け部開口３２１ｂ,３３１ｂと、電気的な接触プラグ接続要素を有する接触サポート開口３２１ｃ,３３１ｃとをそれぞれ有する。

幾つかの実施形態では、エネルギ伝達ユニット３２０における結合要素３２１の取付け部開口３２１ｂは例えば機械的な雄型プラグ接続要素を有し、結合インタフェースユニット３３０における結合要素３３１の取付け部開口３３１ｂは対応する機械的な雌型プラグ要素を有することができる。

他の実施形態では、エネルギ伝達ユニット３２０における結合要素３２１の取付け部開口３２１ｂは例えば機械的な雌型プラグ接続要素を有し、結合インタフェースユニット３３０における結合要素３３１の取付け部開口３３１ｂは対応する機械的な雄型プラグ接続要素を有することができる。

また、エネルギ伝達ユニット３２０における結合要素３２１の取付け部開口３２１ｂが例えば機械的な雌型及び雄型プラグ接続要素を有し、結合インタフェースユニット３３０における結合要素３３１の取付け部開口３３１ｂが対応する機械的な雄型及び雌形プラグ接続要素を有する混合の組み合わせも考えられる。

類推によって、また、接触サポート開口３２１ｃが電気的な雄型及び／又は雌形接触プラグ接続要素を有し、接触サポート開口３３１ｃが対応する電気的な雌形及び／又は雄型接触プラグ接続要素を有することも可能である。

図１２Ａは本発明の１つ実施形態に係るエネルギ伝達ユニット３２０の例示的な斜視図を示し、図１２Ｂは図１２Ａに係るエネルギ伝達ユニット３２０の例示的な斜視図を結合要素ホルダ３４０の結合要素サポート３４１と共に示す。

図１２Ａ,１２Ｂにおいて、エネルギ伝達ユニット３２０における結合要素３２１の結合部３２１ａはその取付け部開口に機械的な雄型プラグ接続要素３２１ｅを有する。これらプラグ接続要素３２１ｅ（例えば、取り付けボルト３２１ｅ）は例えば結合インタフェースユニット３３０の結合要素３３１との解放可能なラッチ接続をなすためのロックボルトとして構成されている。更にまた、例えば、電気的な雄型接触プラグ接続要素３２１ｄが図１２Ａ,１２Ｂのエネルギ伝達ユニット３２０の結合要素３２１の接触サポート開口内に備えられている。

また、結合要素３２１は側方に配置された保持部３２１ｆを有する。図１２Ｂによれば、結合要素３２１は結合要素ホルダ３４０の結合要素サポート３４１に保持部３２１ｆを介して保持可能であるか又は配設可能である。例えば、このような結合要素ホルダ３４０は、エネルギ伝達ユニット３２０が結合インタフェースユニット３３０にドッキング又は結合されなければ、エネルギ伝達ユニット３２０を用意又は供給するために工作機械１００に備えておくことができる。

例えば、異なる適用ケースに備えて、結合要素ホルダ３４０の各々に幾つかの異なるエネルギ伝達ユニット３２０を随意的に備えておくことは有利である。ここでは、エネルギ伝達ユニット３２０は、（例えば、種々又は異なる寸法の工具インタフェース本体３１１を備えた工具インタフェースニット３１０、及び／又は、サイズ及び／又はコイル径がそれぞれ異なる受け取りコイルユニット３１２のために）サイズ及びコイル径がそれぞれ異なる伝送コイルユニット３２３を備えている。好ましくは、異なるエネルギ伝達ユニット３２０はその全てが同一の結合インタフェースユニット３３０に対して例えば好適にドッキング又は結合されるべく同一に形成された結合要素３２１を有する。このことは、可能性のある工具インタフェースユニット３１０の所望の交換に従い、エネルギ伝達ユニット３２０の随意的な自動交換を好適に可能にする。

付け加えて、工具インタフェースユニット３１０に代えて、通常の工具がワークスピンドル１７２に工具交換装置１９０を介して導入されるとき、又は、材料堆積処理システム２００の考えられる材料堆積装置２３０がワークスピンドル１７２の工具サポート１７３にて使用されるべきときでさえ、結合要素ホルダ３４０に好適且つ簡単なやり方でエネルギ伝達ユニット３２０を中継的に用意することができる。

好ましくは、工作機械１００はグリッパ装置を備えた制御可能なマニピュレータ又は処理ロボットを随意的に備えることができる。マニピュレータ又はロボットは、結合要素ホルダ３４０にて随意的にエネルギ伝達ユニット３２０を自動的に取り外し又は落下させ、及び／又は、随意的に結合インタフェースユニット３２０にドッキング又は結合及び解放可能に取り付けられたエネルギ伝達ユニット３２０を自動的に受け取り取り、及び／又は、随意的に結合インタフェースユニット３３０にエネルギ伝達ユニット３２０を随意的には自動的にドッキング又は結合するように構成されている。

図１３Ａ〜１３Ｄは、本発明の１つ実施形態に係る材料堆積装置２３０が挿入された図４のスピンドル装置１７０の例示的な詳細斜視図を示す。

材料堆積装置２３０は処理ヘッドハウジング２３１を備えている。処理ヘッドハウジング２３１は材料堆積処理ヘッド２３２を保持し、該ヘッド２３２は例えばワークピース上に材料を堆積させるノズルを有する。一例として、材料堆積処理ヘッド２３２はレーザヘッドとして構成され、ワークピースの表面に材料溶接によって材料を付与すべく構成され、ここでは、材料堆積処理ヘッド２３２のノズルによってワークピースの表面に付与された金属粉末がレーザ光を使用する溶接によってワークピースの表面に結合される。この点に関しては、DE 10 2013 224 649 A1に記載された処理ヘッド及び堆積溶接処理方法を再度参照。

例えば、材料堆積処理ヘッド２３２に電気的なエネルギ、制御信号、例えば金属粉末としての堆積材料及び加圧ガスを供給するため、特に、材料溶接中、供給された粉末の酸化を回避して、材料堆積処理ヘッド２３２のノズルから前記粉末を供給するために、材料堆積装置２３０には供給ライン２３３が取り付けられ、供給ライン２３３は材料堆積処理ヘッド２３２に接続されている。

図１３Ａ〜１３Ｄでは、材料堆積装置２３０が例えばスピンドル装置１７０のワークスピンドル１７２に受け取られている。図１３Ａ〜１３Ｄは上述の実施形態のスピンドル装置１７０に取り付けられた結合インタフェースユニット３３０を示しており、該結合インタフェースユニットには材料堆積装置２３０の結合要素アダプタ３５０のための別の結合要素が備えられている。

図１４は図４に係るスピンドル装置１７０の詳細斜視図を示し、ここでは材料堆積装置２３０は挿入されていない。図１４は、上述の結合インタフェースユニット３３０の結合要素３３３に解放可能な取り付け状態でドッキングすべく結合される材料堆積装置２３０のための結合要素アセンブリ３５０を示しており、結合要素アセンブリ３５０は上述のエネルギ伝達ユニット３２０の結合要素３２１に類似した結合要素３５１を有する。

図１５Ａ,１５Ｂは本発明の１つの実施形態に係る工具結合システム３００の結合要素アダプタ３５０の例示的な詳細斜視図を示す。

結合要素アダプタ３５０の結合要素３５１は、上述のエネルギ伝達ユニット３２０の結合要素３２１に類似した複数の側方保持部３５１ａを有し、ここでは、結合要素アダプタ３５０は図１２Ｂに係るエネルギ伝達ユニット３２０の場合と類似し、結合要素ホルダ３４０の結合要素サポート３４１に受け取られ且つ配設される。また、結合要素アダプタ３５０の結合要素３５１は例えば、図１２Ａのエネルギ伝達ユニット３２０の場合と類似し、プラグ接続要素としての複数の取付けボルト３５３を有するが、他の実施形態では、結合インタフェースユニット３３０の構成に従い、雄型及び／又は雌型プラグ接続要素を備えることもできる。

取り付けボルト３５３とは反対側に、結合要素アダプタ３５０の結合要素３５１は別の取り付け要素３５２（例えば、機械的な雄型プラグ接続要素として構成される）を有し、取り付け要素３５２は例えば、材料堆積装置２３０（図１６参照）の対応する取り付け要素３６０に対して取り外し可能に接続される。また、好ましくは、取り付け要素３５２，３６０は互いに対応する嵌合プラグ接続要素からなる。

図１６は図１３Ａ〜１３Ｄに係る材料堆積装置２３０の例示的な斜視図を示す。材料堆積装置２３０は一例として、上述したように処理ヘッドハウジング２３１に保持された材料堆積処理ヘッド２３２と、接続された供給ライン２３３を有する。更にまた、処理ヘッドハウジング２３１は材料堆積処理ヘッド２３２の反対側に工具インタフェース本体２３４を有するか又は保持しており、工具インタフェース本体２３４は例えば、中空シャンクテーパのインタフェース部分として構成されている。

ワークスピンドル１７２の工具サポート１７３は、材料堆積装置２３０の工具インタフェース本体２３４を受け取るか又はクランプするために、工具インタフェースユニット３１０における工具インタフェース本体３１１のサポートに類似するように適合されている。工具結合システム３００の取り付け要素３６０は、工具インタフェース本体２３４に近接又は隣接する材料堆積処理ヘッド２３２とは反対側にて、処理ヘッドハウジング２３１にねじ接続を介して随意的に取り付け又は付着されている。

材料堆積装置２３０がワークスピンドル１７２の工具サポート１７３に工具インタフェース本体２３４によって受け取られ又はクランプされたとき（図１３Ａ〜１３Ｄ参照）、取付け要素３６０，３５２は例えば、スピンドル軸線に対して側方の静的な嵌合プラグ接続を介して互いに接続される。

これに起因して、材料堆積装置２３０がワークスピンドル１７２に挿入されたとき、種々の角度位置にて、工具インタフェースが回転対称及び／又は中空シャンクテーパが回転対称であるものの、取付け要素３６０，３５２の第２の接続は単一の回転位置にてセットされるため、ワークスピンドル１７２の工具サポート１７３に挿入される材料堆積装置２３０の好適な正確さと完全な取付け位置とを理論的に同時に得ることができる。

更にまた、スピンドル担持スライダ１７１が水平方向（例えば、工作機械１００における軸線スライダアセンブリのＸ軸線及びＹ軸線の方向）に急速に移動されても、取付け要素３６０，３５２の第２の接続は材料堆積装置２３０の方向付けを好適に安定化させ、そして、スピンドル担持スライダ１７１が水平方向に急速に移動された後、スピンドル軸線回りに材料堆積装置２３０の不所望なパルス振動の可能性があるとき、材料堆積装置２３０の捩れを好適に阻止する。

纏めれば、工作機械のための多能、省スペース且つコスト的に有効な工具インタフェースシステム又は結合インタフェースシステムが提供され、システムは特にハイブリッドな工作機械に使用されるとき、好適なエネルギ及び信号の伝達又は供給や、効率的に有利に省時間的で多能な工具交換能力及び正確な工具及び処理ヘッドの方向付けに関して、シナジー効果でもって特に省スペース且つコスト的に有利に使用できる。ここでは、随意的に通常の処理に付け加えて、電気負荷を有し且つ例えば超音波処理で使用される工具インタフェースユニット及び／又は通常の材料・除去の工作機械と材料を堆積するための材料堆積処理ヘッドとの関連において、更なる処理の可能性を組み合わせて可能にする。

１００ 工作機械
１１０ 機械ベッド
１２０ 旋回テーブル
１３０ 回転テーブル
１４０ 第１軸線スライダ
１５０ 第２軸線スライダ
１６０ スピンドルヘッドハウジング
１７０ スピンドル装置
１７１ スピンドル担持スライダ
１７２ ワークスピンドル
１７３ 工具サポート
１７４ スピンドルスライドガイド
１７５ スピンドルハウジング
１７６ 取付けフレーム
１８０ 工具マガジン
１９０ 工具交換装置
２００ 材料堆積処理システム
２１０ スライダガイド
２２０ 第３軸線スライダ
２３０ 材料堆積装置
２３１ 処理ヘッドハウジング
２３２ 材料堆積処理ヘッド
２３３ 供給ライン
２３４ 工具インタフェース本体
３００ 工具結合システム
３１０ 工具インタフェースユニット
３１１ 工具インタフェース本体
３１１ａ グリッパ溝
３１２ 受け取りコイルユニット
３１３ 工具サポート部
３１４ 受け取りコイル
３２０ エネルギ伝達ユニット
３２１ 結合要素
３２１ａ 結合部
３２１ｂ 取付け部開口
３２１ｃ 接触サポート開口
３２１ｄ 接触接続部
３２１ｅ 取付けボルト
３２１ｆ 保持部
３２２ コイル保持要素
３２３ 伝達コイルユニット
３２４ 伝達コイルセグメント
３３０ 結合インタフェースユニット
３３１ 結合要素
３３１ａ 結合部
３３１ｂ 取付け部開口
３３１ｃ 接触サポート開口
３３２ インタフェース本体要素
３３３ 取付け要素
３３４ 接続要素
３４０ 結合要素ホルダ
３４１ 結合要素サポート
３５０ 結合要素サポート
３５１ 結合要素アダプタ
３５２ 取付け要素
３５３ 取付けボルト
３６０ 取付け要素
ＷＳ ワークピース
ＷＺ 工具

Claims (18)

1. 工作機械（１００）のスピンドル装置（１７０）と共に使用するシステムにおいて、
   工具インタフェースユニット（３１０）の受け取りコイルユニット（３１２）に電気的なエネルギを非接触に伝達する伝達コイルユニット（３２３）を有するエネルギ伝達ユニット（３２０）であって、
   前記工具インタフェースユニット（３１０）が前記受け取りコイルユニット（３１２）、電気的な負荷及び前記スピンドル装置（１７０）におけるワークスピンドル（１７２）の工具サポート（１７３）に前記工具インタフェースユニット（３１０）を受け取るための工具インタフェース部（３１１）を含む、
   エネルギ伝達ユニット（３２０）と、
   前記スピンドル装置（１７０）に取付け可能なインタフェース本体要素（３３２）及び前記エネルギ伝達ユニット（３２０）の第１結合要素（３２１）に解放可能な接続を介して結合されるべく構成された第２結合要素（３３１）を有する結合インタフェースユニット（３３０）と
   を備え、
   前記結合インタフェースユニット（３３０）が、前記第１及び第２結合要素（３２１，３３１）間での解放可能な取り付けをアンロック及びロックするために、電気的、液圧的又は空圧的に制御可能なロック機構を有する、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記第１及び第２結合要素（３２１，３３１）のそれぞれは１つ以上のプラグ接続要素を有し、前記第１結合要素（３２１）の１つ以上のプラグ接続要素が前記第２結合要素（３３１）の１つ以上のプラグ接続要素と共に、前記第２結合要素（３３１）に対する前記第１結合要素（３２１）の解放可能な取り付けのために解放可能なプラグ接続を確立する、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１結合要素（３２１）が前記第２結合要素（３３１）に解放可能に取付けられた
   とき、前記第１及び第２結合要素（３２１，３３１）のそれぞれは前記第１及び第２結合要素（３２１，３３１）間の電気的接続を確立するために相互に接続可能な電気接触部を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記第１結合要素（３２１）は、前記第１結合要素（３２１）の前記電気接触部に前記エネルギ伝達ユニット（３２０）の前記伝達コイルユニット（３２３）を電気的に接続する電気的な配線を有する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記第２結合要素（３３１）は、外部の電気的配線のために、前記結合インタフェースユニット（３３０）の前記インタフェース本体要素（３３２）に配置された電気接続要素（３３４）に前記第２結合要素（３３１）の前記電気接触部を電気的に接続する電気的な配線を有する、ことを特徴とする請求項３又は４に記載のシステム。
6. 前記結合インタフェースユニット（３３０）は、前記ロック機構を制御するために、前記インタフェース本体要素（３３２）に配置された電気的、液圧的又は空圧的な接続要素（３３４）を有する、ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のシステム。
7. 前記結合インタフェースユニット（３３０）の前記インタフェース本体要素（３３２）はねじ接続を介して前記スピンドル装置（１７０）に取付け可能である、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のシステム。
8. 前記工作機械(１００)に取り付けられ、前記エネルギ伝達ユニット（３２０）の前記第１結合要素（３２１）が前記結合インタフェースユニット（３３０）から非結合にされたときに前記エネルギ伝達ユニット（３２０）を保持するための結合要素サポート
   （３４１）を有した結合要素ホルダ（３４０）を更に含む、請求項１〜７の何れかに記載のシステム。
9. 前記エネルギ伝達ユニット（３２０）の前記第１結合要素（３２１）が前記結合インタフェースユニット（３３０）の前記第２結合要素（３３１）から非結合にされたとき、前記エネルギ伝達ユニット（３２０）の前記第１結合ユニット（３２１）に類似した前記結合インタフェースユニット（３３０）の前記第２結合要素（３３１）に解放可能な接続を介して結合されるべく構成された第３結合要素（３５１）を有する結合要素アダプタ（３５０）に特徴付けられる、請求項１〜８の何れかに記載のシステム。
10. 前記第３及び第２結合要素（３５１，３３１）のそれぞれは、１つ以上のプラグ接続要素を有していて、前記第２結合要素（３３１）の１つ以上のプラグ接続要素と一緒に、前記第３結合要素（３５１）の１つ以上のプラグ接続要素が前記第２結合要素（３３１）に対する前記第３結合要素（３５１）の解放可能な取り付けのための解放可能なプラグ接続を確立すべく構成されている、ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記第３結合要素（３５１）は、前記第２結合要素（３３１）に対するプラグ接続のためのプラグ接続要素と反対側に取付け要素（３５２）を有し、該取付け要素（３５２）がワークスピンドル（１７２）の前記工具サポート（１７３）に受け取り可能な材料堆積装置（２３０）の別の取付け要素（３６０）に解放可能に取り付け可能である、ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記受け取りコイルユニット（３１２）を備えた前記工具インタフェースユニット（３１０）を更に備える、ことを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のシステム。
13. 前記工具インタフェースユニット（３１０）は工具を受け取るために前記工具インタフェース部（３１１）とは反対側に工具サポート部（３１３）を更に有する、ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 前記工具インタフェースユニット（３１１）は電気的な負荷として振動駆動源を有し、該振動駆動源は前記工具インタフェースユニット（３１１）の振動を超音波周波数範囲で駆動するように構成されている、ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のシステム。
15. 工作機械（１００）のスピンドル装置（１７０）に使用される請求項１〜１４の何れかに記載のシステムで使用される結合インタフェースユニット（３３０）において、
    前記スピンドル装置（１７０）に取付け可能なインタフェース本体要素（３３２）と、前記システムにおけるエネルギ伝達ユニット（３２０）の第１結合要素（３１２）に解放可能な接続を介して結合されるべく構成された第２結合要素（３３１）と
    を備え、
    前記結合インタフェースユニット（３３０）が、前記第１及び第２結合要素（３２１，３３１）間での解放可能な取り付けをアンロック及びロックするために、電気的、液圧的又は空圧的に制御可能なロック機構を有する、
    ことを特徴とする結合インタフェースユニット（３３０）。
16. 工作機械（１００）のスピンドル装置（１７０）で使用される請求項１〜１５の何れかに記載のシステムにて使用されるエネルギ伝達ユニット（３２０）において、
    工具インタフェースユニット（３１０）の受け取りコイルユニット（３１２）に電気的なエネルギを非接触に伝達する伝達コイルユニット（３２３）であって、
    前記工具インタフェースユニット（３１０）が前記受け取りコイルユニット（３１２）、電気的な負荷及び前記スピンドル装置（１７０）におけるワークスピンドル（１７２）の工具サポート（１７３）に前記工具インタフェースユニット（３１０）を受け取るための工具インタフェース部（３１１）を含む、
    伝達コイルユニット（３２３）と、
    前記システムにおける結合インタフェースユニット（３３０）の第２結合要素（３３１）に解放可能な接続を介して結合されるべく構成された第１結合要素（３２１）と
    を備え、
    前記結合インタフェースユニット（３３０）が、前記第１及び第２結合要素（３２１，３３１）間での解放可能な取り付けをアンロック及びロックするために、電気的、液圧的又は空圧的に制御可能なロック機構を有する、
    ことを特徴とするエネルギ伝達ユニット（３２０）。
17. 工作機械（１００）にて使用されるスピンドル装置（１７０）であって、該スピンドル装置（１７０）に請求項１５に記載の結合インタフェースユニット（３３０）又は請求項１〜１４の何れかに記載のシステムの結合インタフェースユニット（３３０）が取付けられている、スピンドル装置（１７０）。
18. 請求項１７に記載のスピンドル装置（１７０）を有する工作機械。
    

Images