JPH01252334A - 工作機械の工具スピンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、研削盤、フライス盤、ボール盤若しくは類似
の工具のだめの工具スピンドルであって、外部ケーシン
グ並びに、この外部ケーシング内に支承されかつ迅速カ
ップリンブを有していて、有利には片持式に支承される
交換可能な研削工具、フライス、ドリル若しくは類似の
工具を連行する分割された連行軸を備えており、工具ス
ピンドルが分割されていてかつ有利には差し込みストッ
パ及び又は差し込みストッパ面及び嵌合面を有しており
、工具スピンドルの工具側のスピンドル部分が迅速閉鎖
機構を用いて駆動側のスピンドル部分に解離可能かつ交
換可能に連結されている形式のものに関する。

複雑に構成された工作物を製作する場合には、工作機械
を異なる必要な製作過程に適合させるためには、著しい
費用が必要である。製作過程への適合は数値制御式の工
作機械において行われ、このような工作機械においては
加工行程の制御がほぼ自動化されかつ相応に加速される
。従来の工具スピンドルの使用に際し、工作物の製作時
に加工行程を変えるのに伴って工具交換を必要とする場
合には装着作業に時間がかかる。工具を交換する代わり
に、別の工具を備えた工作機械へ工作物を締め替えるこ
ともしばしば行われるが、これは高い精度の要求に基づ
き調節作業に費用と時間がかかる。

゛　すでに公知の工具スピンドルにおいては、スピンド
ルに向いた側に円錐形の受容ビンを有する工具が受容ビ
ンの溝に係合するグラブ状の緊定クランプを介して作業
スピンドルに引き込まれる。緊定クランプは引っ張りロ
ッドを介して皿ばねセットに結合されており、皿ばねセ
ットが工具を使用位置に保持するようになっており、皿
ばねセットのばね力が楔伝動装置によって増大される。

工具の解離は圧力媒体シリンダ内に案内されたピストン
によって行われ、ピストンが皿ばねセットを圧縮して、
皿ばねセットが楔伝動装置を錠止解除し、かつ引っ張り
ロッドの圧力負荷によって緊定クランプが開かれる。

引っ張りロッドの前方への運動及び緊定クランプの開放
によって工具が解放され作業スピンドルから押し出され
る。このような公知の工具スピンドルにおいては工具が
緊定クランプ、引っ張りロッド、皿ばねセット、楔伝動
装置及び全体の圧力媒体シリンダと一緒に回転する。こ
の場合、急勾配円錐工具において特に高い回転数で発生
する大きな解離力がスピンドル支承部を負荷することは
ないが、欠点として回転質量が相応に高い。

さらに研削機械のための公知のスピンドルにおいて、外
側のケーシングを形成するスピンドル部分がパイヨネッ
ト閉鎖部材として構成された迅速閉鎖機構によて連結可
能であってかつ、交換可能な研削工具のための、スピン
ドル部分に支承され迅速カップリングの範囲で分割され
た連行軸を有している（ＤＥ−ＰＳ３３３４００１号公
報）。このような公知の工具スピンドルにおいては、軸
線方向で迅速閉鎖機構の両側でリング状若しくは円筒状
の嵌合面が工作機械の運転に際して生じる曲げ力若しく
は研削力を受容し、このような曲げ力若しくは研削力が
迅速閉鎖機構自体によって伝達されることはない。しか
しながら、このような公知のスピンドルにおいては迅速
閉鎖機構として用いられるパイヨネット閉鎖部材が手動
で閉じられかつ解放されねばならず、スピンドル部分間
のわずかな誤差を補償できず、高い回転数での使用に適
していない。

従って本発明の課題は、冒血に述べた形式の工具スピン
ドルを改善して、工具スピンドルがスピンドル部分の迅
速な交換を可能にすると共に、高い精度及び固着性を有
していて回転数の高い工作機械への使用にも適している
ようにすることである。

前記課題を解決するために本発明の構成では、迅速閉鎖
機構が錠止部材を有しており、錠止部材が一方のスピン
ドル部分内に運動可能に案内されていて機械的な錠止及
び又は錠止解除のための駆動装置を有しかつ錠止位置で
、傾斜した端部で以て他方のスピンドル部分の切欠き内
に係合しており、錠止部材の前記端部が端部自体の傾斜
により錠止位置で工具側のスピンドル部分を使用位置へ
押す軸線方向の押し付け力を形成するようになっている
。

錠止部材は、それぞれ交換可能な別のスピンドル部分を
堅く結合する。Ｉ械的な錠止及び錠止解除によって、ス
ピンドル部分の迅速かつ簡単な交換が助成されて容易に
なる。錠止部材の端部の傾斜部がスピンドル部分を互い
に差し込みストッパ及び又はストッパ面まで強く圧着す
る。この圧着力によってスピンドル部分間のわずかな誤
差が補償される。

従って、本発明に基づく工具スピンドルは高い精度及び
固着性を有し、スピンドル部分の簡単かつ迅速な交換を
助成する。本発明に基づく工具スピンドルの使用中に工
具と一緒に、分割された連行軸及びその迅速カップリン
グしか回転せずかつ、両方のスピンドル部分、錠止部材
並びに機械的な錠止及び又は錠止解除のための駆動装置
が不動に構成されているので、本発明に基づく工具スピ
ンドルの回転質量は小さくなっている。これによってか
つ両方のスピンドル部分の使用位置での正確かつ強い結
合によって、本発明に基づく工具スピンドルは毎分１０
００００回を越える高い回転数での使用にも適している
。

通常は工具と一緒に工具側のスピンドル部分が交換され
るので、有利には工具側のスピンドル部分がコンパック
ドにかつ軽く構成される。

従って、工具側のスピンドル部分が駆動側のスピンドル
部分内に差し込み可能であり、錠止部材が駆動側のスピ
ンドル部分内に運動可能に案内されていてかつ錠止位置
で工具側のスピンドル部分の切欠き内に係合している。

駆動側のスピンドル部分内には錠止部材を受容するため
に十分なスペースがある。

本発明の有利な構成では、錠止部材が錠止及び又は錠止
解除のための液力式の若しくは空気力式の駆動装置を有
している。液力式若しくは空気力式の駆動装置は筒単に
、わずかな所要スペースでかつ大きな出力で構成できる
。簡単な構成では、例えば錠止部材の駆動装置が圧力媒
体シリンダとこの圧力媒体シリンダ内に案内されたピス
トンから成っている。

液力式若しくは空気力式の駆動装置を使用する場合には
、圧力低下の際にも運転中のスピンドル部分が使用位置
に維持されたい。このために、錠止部材が少なくとも１
つのばねを介して錠止位置に保持されかつ機械的な駆動
装置によって錠止解除位置へ運動可能になっている。

迅速閉鎖機構及びその錠止部材の簡単な構成は、錠止部
材がピン状若しくはボルト状に構成されていてかつ有利
には、圧力媒体シリンダ内に案内されたピストンの端面
に同心的に結合されていることによて得られる。

さらに有利には、各錠止部材が圧縮ばねとして構成され
たばね−によって保持されており、ばねがピストンの錠
止部材とは逆の端面を負荷している。これによって、錠
止部材及びその駆動装置が簡単に構成された少ない構成
部分から成っている。

本発明の別の構成では、錠止部材の端部が錠止位置で切
り込みとして若しくは有利にはリング溝として構成され
た切欠き内に係合している。特に、リング溝として構成
された切欠きはわずかな製作費用で形成される。迅速閉
鎖機構は、錠止部材及び有利にはその駆動装置を半径方
向に配置しかつ錠止部材の端部を傾斜させ、錠止位置で
軸線方向の押し付け力を生ぜしめる傾斜部を形成するよ
うに構成することができる。

しかしながら有利な構成では、錠止部材全体及び有利に
は、圧力媒体シリンダから成る駆動装置が傾斜して配置
されている。これによって利点として、ストッパまでま
だ完全に差し込まれていない一方の差し込み部分が傾斜
して位置する錠止部材によって他方の差し込み部分内へ
押し込まれる。

スピンドル部分の使用位置でのできるだけ堅い結合及び
錠止を可能にするために、少なくとも３つの、有利には
５つの錠止部材がスピンドル部分の周囲に亙って互いに
等間隔に分配して配置されている。

本発明の別の構成では、スピンドル部分が差し込み範囲
に、有利にはストッパとして役立つ端面側の嵌合面及び
又は錠止部材の端部の係合範囲の片側若しくは両側に配
置された嵌合面を有している。このような嵌合面は工具
スピンドルの精度を保証して、この工具スピンドルを用
いて製作される工作物の製作精度を高める。さらに嵌合
面は加工過程中に生じる曲げ力及び類似の力を吸収して
、これによて迅速閉鎖機構が相応に負荷軽減される。

本発明の別の構成では、スピンドル部分が円錐形に構成
された嵌合面で互いに接触している。嵌合面の円錐形の
構成によって付加的にスピンドル部分の差し嵌めが容易
になる。さらに円錐形の嵌合面は軸線方向の差し込みス
トッパとして役立つ。

さらに本発明の別の構成では、工具スピンドルが錠止部
材の端部に対して逆向きに傾斜して若しくは錠止部材に
対して逆向きに傾斜して配置されて錠止解除の際にスピ
ンドル部分を分離するエゼクタを有している。錠止部材
の端部の傾斜部が工具側のスピンドル部分を使用位置へ
押す軸線方向の押し力を生ぜしめるのに対して、相応に
構成されたエゼクタはエゼクタの傾斜部で錠止解除に際
してスピンドル部分を互いに押し離す。錠止部材を介し
て液力的に使用位置に保持されたスピンドル部分を解離
するために、特にスピンドル部分が円錐形の嵌合面を有
している場合には、所定の力が必要である。この場合に
も工具スピンドルの簡単かつ迅速な操作を可能にするた
めに、並びにスピンドル部分の操作及び解離をさらに自
動化するのために、工具スピンドルがスピンドル部分を
錠止解除に際し分離するエゼクタと一緒に構成される。

特に簡単かつ有利な構成では、エゼクタがばねによって
静止位置に保持されかつ機械的に有利には圧縮媒体シリ
ンダ内に案内されたピストンによって錠止解除中に解放
位置へ運動可能になっている。このようにしてエゼクタ
及び錠止部材が実際に同時に圧力媒体によって制御され
かつ運動させられる。

特に有利には、錠止部材及びエゼクタが共通の圧力源を
有しており、錠止部材を次いで時間をずらしてエゼクタ
を錠止解除するための遅延装置を設けてあり、遅延装置
が有利には錠止部材及びエゼクタの圧力媒体シリンダを
接続する副路として構成されており、錠止部材の圧力媒
体シリンダのシリンダ壁への副路の貫通口が錠止位置で
圧力媒体シリンダ内に案内されたピストンによってシー
ルされている。錠止解除に際して、まず錠止部材が圧力
媒体で負荷され、これによって錠止部材に結合されたピ
ストンが錠止解除位置へ運動させられ、同時に副路の貫
通口が開放される。副路の貫通口の開放によって圧力媒
体が副路を介してエゼクタの圧力媒体シリンダ内に流入
して、エゼクタを遅らして運動させる。このような遅延
装置によって、錠止部材が例えば工具側のスピンドル部
分の切欠きからまだ運動させられていない場合にエゼク
タがスピンドル部分を前厄て押し離そうとすることは避
けられる。

錠止部材及びエゼクタの共通の圧力源による運動及び、
圧力媒体シリンダを接続する副路としての遅延装置の構
造は、特に簡単かつ有利な構成によって可能である。

次に図面を用いて本発明の実施例を具体的に説明する。

図面は研削盤、フライス盤、ボール盤若しくは類似の工
作機械に使用する工具スピンドルの部分断面を示してい
る。

工具スピンドル１は駆動側のスピンドル部分２とこのス
ピンドル部分２に差し嵌め可能な工具側のスピンドル部
分３とを有している。スピンドル部分２．３は迅速閉鎖
機構４を介して互いに解離可能かつ交換可能に連結され
ている。

工具スピンドルｌ内には同じく分割された連行軸５が支
承されており、連行軸の両方の構成部分は迅速カップリ
ング６を介して互いに結合されている。

迅速閉鎖機構４は奇数の錠止部材７を有しており、錠止
部材は駆動側のスピンドル部分２の周囲に亙って等間隔
に配置されかつスピンドル部分２内に運動可能に案内さ
れている。錠止部材（図面には１つしか示してない）７
は圧力媒体シリンダ８内に案内されたピストン９の端面
に結合されている。ピストン９及び圧力媒体シリンダ８
は機械的な錠止解除のための液力駆動装置として用いら
れる。駆動側のスピンドル部分２内に差し嵌められたス
ピンドル部分３を錠止するために、ビン状に構成された
錠止部材７が圧縮ばね１０によって錠止位置に保持され
、圧縮ばねがピストン９の錠止部材７とは逆の端面を負
荷している。圧縮ばね１０は圧力媒体シリンダ８の圧力
喪失に際しても錠止部材７を錠止位置に保持する。錠止
部材７は錠止位置で、工具側のスピンドル部分３のリン
グ溝１１として構成された切欠き内に係合している。

圧力媒体供給通路１２を介して圧力媒体をピストン９へ
供給することによって、錠止部材７が機械的に錠止解除
位置へ移される。錠止部材７の錠止解除位置で工具側の
スピンドル部分３が、連行軸５の７ランジ１３に取り付
けられた研削工具、フライス、ドリル又は類似の工具と
一緒に使用位置から取り除かれ、若しくは別の加工工程
に適した工具の取り付けられた別のスピンドル部分３と
交換される。

スピンドル部分２，３は端面にストッパとしての嵌合面
１４を有しており、この嵌合面はスピンドル部分２内へ
のスピンドル部分３の差し嵌めに際し互いに当接して、
従って差し込みストッパとして役立つ。工具スピンドル
１は、錠止部材７のリング溝ｌｌ内に係合する端部１５
の係合範囲の両側に付加的な嵌合面１６を有している。

嵌合面１４．１６は工具スピンドルｌの精度を保証して
、工具スピンドルｌを用いて加工される工作物の加工精
度を助長する。さらに、前記嵌合面は加工工程中に曲げ
力及び類似の力を吸収し、これによって迅速閉鎖機構４
が負荷軽減される。嵌合面１４．１６に隣接して円錐形
に構成された嵌合面１７がスピンドル部分２内へのスピ
ンドル部分３の差し込みを容易にする。

錠止部材７及び、圧力媒体シリンダ８として構成された
駆動装置はスピンドル部分２内に斜めに配置されており
：このような配置の駆動装置及び錠止部材７は工具側の
スピンドル部分をその使用位置へ押す軸線方向の押し付
け力を生ぜしめ、このような押し付け力がスピンドル部
分２とスピンドル部分３とを特に嵌合面１４の範囲で互
いに圧着する。これによって、スピンドル部分２とスピ
ンドル部分３とが互いに堅く結合され、このような堅い
結合に基づき工具スピンドルｌが高い回転数での加工を
行うことができる。さらに軸線方向の押し付け力に基づ
き、スピンドル部分２とスピンドル部分３との間のわず
かな製作誤差も錠止固定に際し補償され、工具スピンド
ルの精度がさらに高まる。

実施例及び特許請求の範囲に記載の個々のすべての構成
は個別に若しくは任意に組み合わせて実施できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に基づく工具スピンドルの部分断面図であ
る。 １・・・工具スピンドル、２及び３・・・スピンドル部
分、４・・・迅速閉鎖機構、５・・・連行軸、６・・・
迅速カップリング、７・・・錠止部材、８・・・圧力媒
体シリンダ、９・・・ピストン、１０・・・圧縮ばね、
ｌｌ・・・リング溝、１２・・・圧力媒体供給通路、１
３・・・７ランジ、１４・・・嵌合面、１５・・・端部
、１６及び１７・・・嵌合面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、研削盤、フライス盤、ボール盤若しくは類似の工作
   機械のための工具スピンドルであって、外部ケーシング
   並びに、この外部ケーシング内に支承されかつ迅速カッ
   プリンブを有していて、交換可能な研削工具、フライス
   、ドリル若しくは類似の工具を連行する分割された連行
   軸を備えており、工具スピンドルが分割されており、工
   具スピンドルの工具側のスピンドル部分が迅速閉鎖機構
   を用いて駆動側のスピンドル部分に解離可能かつ交換可
   能に連結されている形式のものにおいて、迅速閉鎖機構
   （４）が錠止部材（７）を有しており、錠止部材が一方
   のスピンドル部分（２若しくは３）内に運動可能に案内
   されていて機械的な錠止及び又は錠止解除のための駆動
   装置を有しかつ錠止位置で、傾斜した端部（１５）で以
   て他方のスピンドル部分（３若しくは２）の切欠き内に
   係合しており、錠止部材の前記端部（１５）が端部自体
   の傾斜により錠止位置で工具側のスピンドル部分（３）
   を使用位置へ押す軸線方向の押し付け力を形成するよう
   になっていることを特徴とする工作機械の工具スピンド
   ル。 ２、工具側のスピンドル部分（３）が駆動側のスピンド
   ル部分（２）内に差し嵌め可能になっており、錠止部材
   （７）が駆動側のスピンドル部分（２）内に運動可能に
   案内されていて錠止位置で工具側のスピンドル部分（３
   ）の切欠き内に係合している請求項１記載の工具スピン
   ドル。 ３、錠止部材（７）が錠止及び又は錠止解除のための液
   力式の若しくは空気力式の駆動装置を有している請求項
   １又は２記載の工具スピンドル。 ４、錠止部材（７）の駆動装置が圧力媒体シリンダ（８
   ）とこの圧力媒体シリンダ内に案内されたピストン（９
   ）から成っている請求項１から３までのいずれか１項記
   載の工具スピンドル。 ５、錠止部材（７）が少なくとも１つのばねを介して錠
   止位置に保持されかつ機械的な駆動装置によって錠止解
   除位置へ運動可能になっている請求項１から４までのい
   ずれか１項記載の工具スピンドル。 ６、錠止部材（７）がピン状若しくはボルト状に構成さ
   れていてかつ有利には、圧力媒体シリンダ（８）内に案
   内されたピストン（９）の端面に同心的に結合されてい
   る請求項１から５までのいずれか１項記載の工具スピン
   ドル。 ７、各錠止部材（７）が圧縮ばね（１０）として構成さ
   れたばねによって保持されており、ばねがピストン（９
   ）の錠止部材（７）とは逆の端面を負荷している請求項
   １から６までのいずれか１項記載の工具スピンドル。 ８、錠止部材の端部（１５）が錠止位置で切り込みとし
   て若しくは有利にはリング溝（１１）として構成された
   切欠き内に係合している請求項１から７までのいずれか
   １項記載の工具スピンドル。 ９、錠止部材（７）全体及び有利には、圧力媒体シリン
   ダ（８）から成る駆動装置が傾斜して配置されている請
   求項１から８までのいずれか１項記載の工具スピンドル
   。 １０、錠止部材及び有利には錠止部材の駆動装置が半径
   方向に配置されており、錠止部材の端部が傾斜されてい
   てかつ錠止位置で軸線方向の押し付け力を形成する斜面
   を有している請求項１から８までのいずれか１項記載の
   工具スピンドル。 １１、少なくとも３つの、有利には５つの錠止部材（７
   ）がスピンドル部分（２）の周囲に亙って互いに等間隔
   に分配して配置されている請求項１から１０までのいず
   れか１項記載の工具スピンドル。 １２、スピンドル部分（２、３）が差し込み範囲囲に、
   有利にはストッパとして役立つ端面側の嵌合面（１４）
   及び又は錠止部材の端部（１５）の係合範囲の片側若し
   くは両側に配置された嵌合面（１６）を有している請求
   項１から１１までのいずれか１項記載の工具スピンドル
   。 １３、スピンドル部分（２、３）が円錐形に構成された
   嵌合面（１７）で互いに接触している請求項１から１３
   までのいずれか１項記載の工具スピンドル。 １４、工具スピンドル（１）が錠止部材（７）の端部（
   １５）に対して逆向きに傾斜して若しくは錠止部材（７
   ）に対して逆向きに傾斜して配置されて錠止解除の際に
   スピンドル部分（２、３）を分離するエゼクタを有して
   いる請求項１から１３までのいずれか１項記載の工具ス
   ピンドル。 １５、エゼクタがばねによって静止位置に保持されかつ
   機械的に有利には圧縮媒体シリンダ内に案内されたピス
   トン（９）によって錠止解除中に放出位置へ運動可能に
   なっている請求項１４記載の工具スピンドル。 １６、錠止部材（７）及びエゼクタが共通の圧力源を有
   しており、錠止部材を次いで時間をずらしてエゼクタを
   錠止解除するための遅延装置を設けてあり、遅延装置が
   有利には錠止部材及びエゼクタの圧力媒体シリンダを接
   続する副路として構成されており、錠止部材（７）の圧
   力媒体シリンダ（８）のシリンダ壁への副路の貫通口が
   錠止位置で圧力媒体シリンダ（８）内に案内されたピス
   トン（９）によってシールされている請求項１４又は１
   ５記載の工具スピンドル。