JPH05111811A - 工具用のスピンドル装置を有する取付けマンドレル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピンドル接触部を有する取付けマンドレル
を改良して、慣用の標準化されたスピドルヘッドの併用
時にも、スピンドルヘッドにおける取付けマンドレルの
申し分のない扁平面接触と、スピンドルヘッドの急傾角
円錐孔内での取付けマンドレルの正確な座着を同時に保
証し、作業スピンドルと取付けマンドレルとの結合を安
定化させることである。 【構成】 締め付けシャフト（６）には円筒面（９）に
続いてねじ山部（１２）を設け、該ねじ山部には、前記
円筒面（９）で少なくともセンタリングされる円錐スリ
ーブ（１６）を相応した雌ねじ山（１７）によって軸方
向に調整可能に螺合させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の作業スピン
ドルのスピンドルヘッド内に工具を取付けるためのスピ
ンドル接触部を有する取付けマンドレルであって、締め
付けシャフトを保持しかつ工具と結合するために設置さ
れた工具取付け本体を有し、該取付け本体には、前記締
め付けシャフトの軸線に対して直角に延びる接触面が前
記スピンドルヘッドの対応端面のために構成されてお
り、前記接触面に隣接した、締め付けシャフトの円筒面
には、円錐スリーブが軸方向に調整可能に支承されてお
り、該円錐スリーブが、前記スピンドルヘッドに所属の
円錐孔に相応した円錐角を有している形式の取付けマン
ドレルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば金属工作物のフライス加工時及び
中ぐり加工時に重切削の場合、工具取付けマンドレル及
び作業スピンドルには曲げ力よりも大きな半径方向力が
生じる。この場合前記作業スピンドルのスピンドルヘッ
ド内には取付けマンドレルがその締め付けシャフトでも
って嵌め込まれている。スピンドルヘッドが、通常のよ
うにＤＩＮ２０７９に基づく急傾斜円錐角をもって構成
されている場合には、工具は、それ相応の急傾角円錐形
の締め付けシャフトを介してただ単にスピンドルヘッド
の急傾角円錐孔内に取り付けられているにすぎない。従
ってスピンドルヘッド／取付けマンドレルの切断部位は
曲げ軟性を有し、その結果使用中に工具に作用する半径
方向力によって、比較的高い精度要求の場合に許容する
ことのできない弾性的な曲げ変形が締め付けシャフトに
生じ、この変形に応じて、工具及びカッチングエッジの
位置変化が生じる。

【０００３】スピンドルヘッド／取付けマンドレルの切
断部位の剛性を実質的に高めるために、急傾角円錐形の
締め付けシャフトの軸線に対して直角に延びていて一般
にリングフランジに構成された接触面を前記締め付けシ
ャフトに配設し、スピンドルヘッドの急傾角円錐孔内に
締め付けシャフトを嵌め込んだ際に、前記接触面をスピ
ンドルヘッドの対面した端面に接触させるようにするこ
とは、それ自体周知である。このように構成された、所
謂スピンドル接触部を有する取付けマンドレルでは、重
切削時に生じる曲げ力は、著しく良好に吸収されはする
が、スピンドルヘッドの急傾角円錐孔内における締め付
けシャフトの正確なセンタリングを保証するためには、
スピンドル接触部にも拘らず、互いに対応した締め付け
シャフトの円錐面とスピンドルヘッド内の急傾角円錐孔
とが絶対的に遊びなく支持し合っていることが保証され
ていなければならない。しかしながらＤＩＮ２０７９に
基づいて標準化された慣用のスピンドルヘッドの場合に
は、急傾角円錐孔の最大直径の平面と、扁平接触部を形
成するスピンドルヘッドの端面との間には比較的粗い製
作誤差が許容されているので、取付けマンドレルをスピ
ンドルヘッド内に嵌め込んだ場合に一方では扁平取付け
部に申し分なくスピンドルを接触させると同時に又、急
傾角円錐取付け部を介して申し分なくセンタリングする
ことの保証は全くない。

【０００４】この欠点を除くために、すでに幾多の提案
がなされているが、これらの提案はすべて究極的には、
スピンドル接触部を有するように構成された取付けマン
ドレルとスピンドルヘッドとの間に弾性変形可能な部材
を設ける結果に終わっており、該弾性変形可能な部材
は、スピンドルヘッド内に収容された締め付けシャフト
を緊定する際に例えば現存する製作誤差はそれ相応の弾
性変形によって補償され、これによってスピンドルヘッ
ドにおける確実な扁平面接触と取付けを保証している。
この従来技術の１例は本発明の出発点となっている西独
国特許出願公開第１９０００８０号（米国特許第３５５
４０８０号）明細書に開示されている。

【０００５】公知のフライスマンドレルでは工作機械の
スピンドルにフライス工具をセンタリングしかつ固定す
るためには、工具取付け本体が１つの締め付けシャフト
と、スピンドル接触部のための扁平接触面をもった１つ
のフランジとを有している場合、スピンドルシャフトに
円筒形部分を設け、該円筒形部分にテーパ状のスリーブ
すなわち円錐スリーブを軸方向に可動に支承するような
構成手段が講じられているストッパ部材によって長手方
向運動可能性の制限されている前記円錐スリーブ及び、
締め付けシャフトの対応円筒形ガイド面と同様にラツプ
仕上げの施されている前記円錐スリーブの円筒形孔は、
前記リングフランジの環状溝内に嵌め込まれた弾性リン
グを介して軸方向で該リングフランジに対して支持され
ている。フライスマンドレルがスピンドルヘッド内に挿
入された場合、リングフランジはその接触面によってス
ピンドルヘッドの対応した扁平な端面に接触するのに対
して、軸方向にプレロードのかかっている弾性リング
は、締め付けシャフトの円筒面と、該円筒面を取り囲ん
でいるスピンドルヘッドの円錐孔の円錐面との間の環状
ギャップ内へ円錐スリーブを軸方向に圧入する。

【０００６】しかしながらスピンドルヘッド／取付けマ
ンドレル又は工具の切断部位に弾性部材を使用すると、
多くの適用例において高い負荷の場合、特に高い動応力
がかかった場合、スピンドルヘッドに嵌装された取付け
マンドレル、ひいては工具の充分に安定した状態は得ら
れなくなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、スピンドル接触部を有する取付けマンドレルを改良
して、慣用の標準化されたスピドルヘッドの併用時に
も、スピンドルヘッドにおける取付けマンドレルの申し
分のない扁平面接触と、スピンドルヘッドの急傾角円錐
孔内での取付けマンドレルの正確な座着を同時に保証
し、作業スピンドルと取付けマンドレルとの結合を安定
化させることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】冒頭で述べた形式の取付
けマンドレルにおける前記課題を解決する本発明の構成
手段は、締め付けシャフトが円筒面に続いてねじ山部を
有し、該ねじ山部には、前記円筒面で少なくともセンタ
リングされる円錐スリーブが相応した雌ねじ山によって
軸方向に調整可能に螺合されている点にある。

【０００９】締め付けシャフト上における円錐スリーブ
のガイド作用を、必要に応じて一層改善するためには、
円錐スリーブが、ねじ山部の両側に設けられた、締め付
けシャフトの円筒面でセンタリングされている。殊に有
利には、円錐スリーブが、該円錐スリーブを締め付けシ
ャフトに対して回動不能にロック可能の着脱可能な固定
部材を有している。該固定部材は目的に応じて種々異な
った態様で実施することができる。特に有利な構成で
は、固定部材は、円錐スリーブの相応の半径方向ねじ孔
内に螺入された少なくとも１つのクランプねじを有し、
クランプねじは、締め付けシャフトの円筒面に支持され
るように構成されている。

【００１０】

【作用】本発明のようにねじ山を設けたことによって、
スピンドルヘッド内に嵌め込まれた締め付けシャフトを
緊定する際に、正確な不動の扁平面接触と急傾角円錐孔
内での正確な座着を保証するように、締め付けシャフト
上の円錐スリーブを各作業スピンドルの作業条件に応じ
て調整することが可能になる。

【００１１】調整操作自体は極めて簡単である。つまり
原則として円錐スリーブは、工具取付けマンドレルの接
触面に対して次のような距離に、すなわち取付けマンド
レルをルーズな状態でスピンドルヘッド内に嵌め込んだ
際に差当って、スピンドルヘッド扁平面と取付けマンド
レルの接触面との間に１００分の数ｍｍのギャップが生
じるような距離に調整され、次いで回動不能に位置固定
される。取付けマンドレルの緊定によって前記ギャップ
は閉じられ、これによって取付けマンドレルと作業スピ
ンドルとの間の安定した固定的な結合が保証される。

【００１２】本発明の新規な取付けマンドレルは、工作
機械例えばボール盤やフライス盤の作業スピンドルのス
ピンドルヘッド内に取付けるために特定されているばか
りでなく、またその他の取付け機構の相応に成形された
取付け部にも嵌め込むことができる。このような取付け
機構の１例として、相応の円錐形の取付け孔を複数備え
た、旋盤の工具タレットの工具円盤が挙げられる。また
本発明は、（場合によっては工具取付け部材を介して）
工具を着脱可能に取付けるために装備された工具マンド
レルに限定されるものではなく、また取付けマンドレル
と工具本体とを互いに一体結合したような場合にも適用
することもできる。

【００１３】

【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。

【００１４】取付けマンドレルは、実質的に円筒形の工
具取付け本体１を有し、該工具取付け本体は、一方の側
に軸線２に対して直角に延びる扁平面３を有し、該扁平
面の範囲には、共軸のセンタリングピン４と該センタリ
ングピンを取り囲む複数の連行子５が配置されている。
円筒形のセンタリングピン４と連行子５は取付けマンド
レルを工具本体又は、例えば西独国特許出願公開第１９
０００８０号明細書に基づいて公知になっているような
工具支持体部分と連結するために使用される。

【００１５】センタリングピン４に共軸に、工具取付け
本体１の反対の側には締め付けシャフト６が一体に成形
されており、該締め付けシャフトによって工具取付け本
体１は、工作機械の略示した作業スピンドル７´のスピ
ンドルヘッド７内に取り付けられている。締め付けシャ
フト６は第１の円筒形部分８を有し、該円筒形部分は狭
い許容誤差の第１の円筒形ガイド面９を有しかつまた丸
い面取り部１０を経て、前記軸線２に対して直角に延び
る、工具取付け本体１の扁平な接触面１１に続いてお
り、該接触面は第１の円筒形部分８を取り囲んでいる。

【００１６】軸線方向で前記第１の円筒形部分８に続い
て締め付けシャフト６には雄ねじを有する、より小径の
ねじ山部１２が構成されており、該ねじ山部には軸線方
向で第２の円筒形部分１３が続き、該円筒形部分の第２
の円筒形ガイド面１４もやはり狭い許容誤差を有しかつ
ねじ山部１２よりも小さな直径を有している。締め付け
シャフト６内に設けられていてねじ山部１２にまで達す
る軸方向の雌ねじ孔１５は軸方向の緊定力を及ぼす緊定
エレメント、或いは、それ自体公知のように中空に構成
された作業スピンドル７´を通って延びる緊定ロッドと
結合するために使用される。

【００１７】締め付けシャフト６のねじ山部１２には円
錐スリーブ１６が螺着されており、該円錐スリーブは対
応した雌ねじ山１７を有し、かつ該雌ねじ山の上下両側
には２つの円筒形ガイド面１８，１９が形成されてお
り、両円筒形ガイド面によって円錐スリーブ１６は第１
と第２の円筒形ガイド面９，１４に沿ってねじ山部１２
の両側で狭い許容誤差でガイドされている。

【００１８】第１の円筒形部分８の範囲において円錐ス
リーブ１６は、対称的に配分されて半径方向に貫通した
３つのねじ孔２０を有し、該ねじ孔内には対応したクラ
ンプねじ２１が嵌め込まれており、該クランプねじは第
１の円筒形ガイド面９に支持されてておりかつ円錐スリ
ーブ１６をその都度調整位置に回動不能にロックしてい
る。

【００１９】円錐スリーブ１６の外側円錐面の円錐角２
２はスピンドルヘッド７の急傾角円錐孔２３の円錐角に
等しく、該スピンドルヘッドはＤＩＮ２０７９に従って
標準化されていてもよい。

【００２０】作業スピンドル７´に配置されていて略示
された連行子２４は工具取付け本体１に設けた対応した
溝２５内に嵌合しており、スピンドルヘッド７内に締め
付けシャフト６を嵌め込んだ際に、該両部材間の回動不
能のロックを保証する。

【００２１】最初に組付ける前に、締め付けシャフト６
の円錐スリーブ１６は接触面１１からの軸方向間隔がス
ピンドルヘッド７の扁平面２６の各製作誤差に相応して
調整され、次いでクランプねじ２１によって回動不能に
固定される。その場合円錐スリーブ１６の調整は、スピ
ンドルヘッド７内に締め付けシャフトを嵌め込んだ後ル
ーズな状態で、すなわち締め付けシャフトを緊定する前
には、工具取付け本体１の接触面１１とスピンドルヘッ
ド７の扁平面２６との間に１００分の数ｍｍオーダの小
さなギャップしか存在しないように行なわれる。このギ
ャップは次いで締め付けシャフトを緊定する際に閉じら
れ、これによってスピンドルヘッド７の所属の扁平面２
６に対する接触面１１の正確な接触が保証される一方、
スピンドルヘッド７の急傾角円錐孔２３内への締め付け
シャフト６の正確な座着も保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】円錐スリーブと作業スピンドルとを軸方向断面
図で示しつつ該作業スピンドルのスピンドルヘッド内に
嵌め込まれた本発明の取付けマンドレルを示した側面図
である。

【符号の説明】

１ 工具取付け本体、 ２ 軸線、 ３ 工具取
付け本体の扁平面、４ センタリングピン、 ５ 連
行子、 ６ 締め付けシャフト、 ７スピンドルヘッ
ド、 ７´ 作業スピンドル、 ８ 第１の円筒形
部分、９ 第１の円筒形ガイド面、 １０ 丸い面
取り部、 １１ 接触面、１２ ねじ山部、 １３
第２の円筒形部分、 １４ 第２の円筒形ガイド
面、 １５雌ねじ孔、 １６ 円錐スリーブ、 １７
雌ねじ山、１８，１９ 円筒形ガイド面、 ２０
ねじ孔、 ２１ クランプねじ、 ２２ 円錐
角、２３ 急傾角円錐孔、 ２４ 連行子、 ２５
溝、 ２６ スピンドルヘッドの扁平面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の作業スピンドルのスピンドル
   ヘッド内に工具を取付けるためのスピンドル接触部を有
   する取付けマンドレルであって、締め付けシャフトを保
   持しかつ工具と結合するために設置された工具取付け本
   体を有し、該取付け本体には、前記締め付けシャフトの
   軸線に対して直角に延びる接触面が前記スピンドルヘッ
   ドの対応端面のために構成されており、前記接触面に隣
   接した、締め付けシャフトの円筒面には、円錐スリーブ
   が軸方向に調整可能に支承されており、該円錐スリーブ
   が、前記スピンドルヘッドに所属の円錐孔に相応した円
   錐角を有しているものにおいて、締め付けシャフト
   （６）が円筒面（９）に続いてねじ山部（１２）を有
   し、該ねじ山部には、前記円筒面（９）で少なくともセ
   ンタリングされる円錐スリーブ（１６）が相応した雌ね
   じ山（１７）によって軸方向に調整可能に螺合されてい
   ることを特徴とする、工具用のスピンドル装置を有する
   取付けマンドレル。
2. 【請求項２】 円錐スリーブ（１６）が、ねじ山部（１
   ２）の両側に設けられた、締め付けシャフト（６）の円
   筒面（９，１４）でセンタリングされている、請求項１
   記載の取付けマンドレル。
3. 【請求項３】 円錐スリーブ（１６）が、該円錐スリー
   ブを締め付けシャフト（６）に対して回動不能にロック
   可能の着脱可能な固定部材（２１）を有している、請求
   項１又は２記載の取付けマンドレル。
4. 【請求項４】 固定部材（２１）が、円錐スリーブ（１
   ６）の相応の半径方向ねじ孔（２０）内に螺入された少
   なくとも１つのクランプねじ（２１）を有している、請
   求項３記載の取付けマンドレル。
5. 【請求項５】 クランプねじ（２１）が、締め付けシャ
   フト（６）の円筒面（９）に支持されるように構成され
   ている、請求項４記載の取付けマンドレル。