JPS60180701A - 工作機械用高速駆動アダプタ - 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】 この発明はゼール盤、フライス盤および類似の工作機械
用高速駆動アダプタに関し、特に、工作機械のスピンド
ルハウジングに固着できるギヤハウジングと、このギヤ
ハウジング内で回転自在に支持されると共に、工具スピ
ンドルの円錐状受孔に嵌入されたテーパシャンクを有す
る駆動軸と、この駆動軸の前端に同着されたベアリング
スリーブと、このベアリングスリーブ内で回軸自在に支
持され、かつ、ｇ　＋　＋７ングまたはフライス工具の
テーパシャンク用の円錐状受孔含有する工具費スピンド
ルと全備えたアダプタに関する。受孔は駆動軸と同軸で
ある。駆動軸と工具費スピンドルとの間に遊星歯車機構
が設けられ、その外側歯車はギヤハウジングに接続し、
太陽歯車は工具費スピンドルに接続し、複数個の遊星歯
車は駆動軸により支持される。

この種の公知の高速駆動アダプタは、高−速フライスス
ピンドルとも呼ばれ（１９８３年９月にシュトラウペン
ハル）　７５４１のヘニンガ社発行の雑誌の「高速フラ
イススピンドルＪ８１７型′ｔ−参照）、ギヤハウジン
グはフランジを有し、このフランジの外側表面には工具
交換器のグリツブアームが係合する溝が形成されている
。さらに、フランジには軸方向に突出するビンが設けら
れ、高速駆動アダプタの取付時に、該ビンがスピンドル
ハウジング内の苅応する孔に係合する。このようにして
、ギヤハウジングはスピンドルハウジングに対して回転
しないように固定される。そもそも、高速駆動アダプタ
は、工具スピンドルの速度を３〜６倍増大させ、高速駆
動アダプタの工具費スピンドルに挿入されたＩ−リング
またはフライス工具を工具スピンドルよりも高建回転さ
せるものである。この釉の公知の高速駆動アダプタは自
動工具交換器音用いて工具スピンドルへ自動的に着脱で
きるが、アダプタの工具費スピンドルへ挿入されるポー
リングまたはフライス工具の自動交換はできないＯ さらに、工具スピンドルへ装着される工具チャックも知
られている（　１９８２年１１月４日。

オツド社発行のドイツ雑誌「高信頼、高速かつ安全な工
具チャック」全参照）。このチャックは゛工具スピンド
ルの円錐状受孔内の工具テーノ臂。

シャンクを締結した少解放したりできる。この公知の工
具チャックは、こうした目的のために、スピンドルの中
心孔内に移動自在に支持されると共に、中心の排出ビン
とコレットとを具備するコレット担体を有する。コレッ
トは爪を有し、これらの爪は工具チー、ｅシャンクの自
由端に設けた環状溝に係着できる。カップ状ばねがコレ
ット担体全軸方向に押圧している。工具スピンドルの後
端にはシリンダが設けられ、この中に移動自在な水圧ピ
ストンが配置される。このピストンはばね力に抗してコ
レットを移動させてコレットを解放し、工具チーＡシャ
ンク全排出する。特に、別体のシリンダを用いれば、公
知の工具チャックは軸方向に極めて長い構造となるので
１高速駆動アダプタの比較的小さな空間に工具チャック
全そのままの形で収納できる。

この発明の目的は、上記のような号？−ル盤、フライス
盤および類似の工作機械用高速駆動アダプタにおいて、
高速駆動アダプタの寸法全実質的に増大させることなく
、高速駆動アダプタへの挿入ポーリングまたはフライス
工具の自動的締付け、解除および排出を可能とする締付
け、解除および排出装置全工具スピンドルに配置するこ
とにある。さらに、高速駆動アダプタの安定性とくに熱
安定性を高めるものである。

このような目的を達成するために、この発明の高速駆動
アダプタでは、コレット担体が中心の排出ビンと、工具
費スピンドルの同軸孔内で軸方向に移動できるコレット
とを有する。コレットは、工具チー／ぞシャンクの自由
端に設けた環状溝に係合できる爪を有する。コレット担
体と同軸に数個のカップ状ばねを設け、これらのばねに
よりコレット担体全受孔から遠のく方向へ押圧する。駆
動軸の同軸孔に設けた水圧ピストンがばね力に抗してコ
レット相体を移動させ、コレット全解除して工具テーノ
ぐシャンク全排出する。

コレット担体とコレラトラ工具受孔内に配置し、コレッ
トを解除するピストンを駆動軸内の孔に設けであるから
、特に簡単でコンノ臂りトな構造が得られる。この発明
の高速駆動アダプタの軸長は、自ｍｍ付け、解除および
排出装置を具備しない従来の高速駆動アダプタの軸長と
同じか、少なくとも長くない。駆動軸にピストン全配置
することにより、ピストンへの圧力媒体の供給が比較的
簡単になシ、工具スピンドルから駆動軸へ直接供給が可
能となる。工具スピンドルと駆動軸間では相対的回転が
生じないから、圧力媒体供給源への接続が比較的簡単で
、好°ましくけ公知の自動閉塞プラグ接続具を介して行
なえる。

この預明を特徴づけるものに、コレット担体を同軸的に
囲む中空の太陽歯車と、この太陽歯車の中心空洞に設け
たカップ状ばねとがある。

これらを用いたことによって、％に軸方向の寸法が低減
できた。

さらに、ギヤハウジングに接続され、スピンドルハウジ
ングからの冷却材が供給される円筒状冷却スリーブでベ
アリングスリーブを囲むとよい。この冷却スリーブとこ
の中を通る冷却材を用いれば、工具費はスピンドルとベ
アリングスリーブ間のベアリング内に発生するベアリン
グ摩擦熱を放出できるので、協＃機械部品の熱膨張を極
めて少なくでき、加工精度を高めることができる〇 以下実施例を用いて、この発明の詳細な説明する。

ボール盤またはフライス盤のような大型工作機械の工具
スピンドル１が従来同様回転自在にスピンドルハウジン
グ２内に支持されている。

工具スピンドルｌ内に形成された円錐状受孔３に軸方向
に移動自在な引張体４が設けられ、この引張体４によυ
工具または附属装置のチー・ぞシャンクの受孔３への着
脱が行なわれる。この場合、この発明の高速駆動アダプ
タ５は附属品として用いられる。

駆動軸７がギヤハウジング６内に回転自在に゛　支持さ
れている。後で詳述するように、ギヤハウジング６をス
ピンドルハウジング２へ接続して、ハウジング２に対し
て回転しないように固定できる。駆動軸７の上端部金な
すテーパシャンク８は、好ましくはいわゆるステムコ−
／を形成する円錐状受孔３に嵌合する。チー・ぞシャン
ク８は引張体４によって受孔３に着脱される。

従来の自動工具交換器（図示せず）によって、高速駆動
アダプタが工具スピンドル１に着脱できるようにする丸
めに、駆動軸７はそのテーパシャンク８の底部から軸方
向に延びるフランジ９全有し、この７２７２９０円筒状
外面に環状溝１０を形成する。そして、工具交換器のグ
リップ装置Ｒがｉ？４１０に保合できるようになってい
る。

テーパシャンク８から速い方の駆動軸７の端部にペアリ
ングスリーブエ１が固着している。

このベアリングスリーブｌｌ内には、工具費スピンドル
１２がベアリング１１　ｍ　＋　１　ｌ　ｂによってテ
ーパシャンク８と同軸でかつ回転自在に支持されている
。工具費スぜ／ドル１２の円錐状受孔１３に従来のポー
リング盤またはフライス盤の工具チー、ｅシャンク１４
が挿入される。工具テーパシャンク１４は点線で図示し
である０工具チー／ぞシャンク１４の自由端には、環状
溝１５が形成されている。

工具費スｆンドル１２内の軸孔１６内に、コレット担体
１７が軸方向に移動自在に支持される。コレット担体１
７の下端に中心の排出ビン１Ｂが設けられ、このビン上
に数個のコレットレノ？−１９を有するコレットが支持
されている。

各コレットレノマー１９の下端部をなす爪２０が工具テ
ーパシャンク１４の環状溝１５に係合する。そして、爪
２０の外面は傾斜面２０ａ　′ｆｔなし、工具費スピン
ドル１２の環状案内縁２１と協働して、コレットの軸方
向移動の際にコレットレノ々−１９の動きを制御する。

さらに、コレット担体１７を受孔１３から離れる方向に
押圧するはね圧が付与された数個のカップ状ばね２２が
、コレット担体と同軸にこれを囲む。カップ状ばね２２
は、コレット担体１７を同軸に囲む太陽歯車２４内の空
洞２３内に設けるとよい。太陽歯車２４の底部２４ｍは
工具費スピンドル１２に接続する。カップ状ばね２２の
一端は太陽歯車２４の底部２４ｍで支持され、他端はコ
レット担体１７に固着した支持板２５によシ支持される
◇ 駆動軸７の軸孔２６内に水耐セストン２７が軸方向で移
動自在に支持されている。ピストン２７は環状ピストン
として構成するとよい。ピストン２７の中空ピストン棒
２８は支持板２５と協働する。駆動軸７に接続した支持
りング２９は数個の戻しばね３０を支持して、コレット
担体１７から離れる方向への戻し力をピストン２７へ与
える。孔２６の圧力室２６輿内に過剰圧がない場合、図
面の左半部に示したように、戻しはね３０によってピス
トン２７はその初期位置に押戻される。ピストン２７の
初期位置において、中空ピストン棒２８が支持板２５に
係着するように該ピストンｆｉ＃２Ｂの長さを選ぶ。

駆動軸７と工具費スピンドル１２との間に遊星歯車機構
が設けられ、工具スピンドル１０回転速度を高める。そ
の結果、工具費スピンドル１２は工具スピンドル１の速
度の３〜６倍で回転する。遊星歯車機構の環状の外側歯
車３１はギヤハウジング６に接続されているが一ギヤハ
ウジング６と一体な部分となしてもよい。２個以上の遊
星歯車３２が駆動軸７上に回転自在に支持される。遊里
歯車３２は外側歯車３１と太陽歯車２４とに噛合する。

工具スピンドル１内の圧力媒体供給孔３３會介して圧力
室２６ａへ圧力媒体が供給される。この実施例で、供給
孔３３が工具スピンドル１内に偏心して配置されている
のは、冷却および潤滑材が工具スピンドルの中心を介し
て工具へ供給されるからでおる。

供給孔３３は市販の水圧プラグ接続具の結合部分３４で
終り、接続具の他の結合部分３５は、駆動軸７のフラン
ジ９に螺合している。結合部分３５は、プラグ接続具が
解除されると、直ちに閉じる自動作動閉塞機構を有する
。傾斜孔３６は結合部分３５を・圧力室２６ｍに接続す
る。

もし、圧力室２６１内に過剰圧がなければロレット担体
１７と協働する部分は、図の左手部に示す初期位置ｔと
る。特に、強いカップ状ばね２２の作用のもとにコレッ
ト担体１７は上方へ押すれ、コレットレバー１９は環状
溝１５に係合して、受孔１３内で工具テーパシャンク１
４を固定的に保持する。中空ピストン棒２Ｂの下端と支
持板２５との間に小さなすき間があるが、このすき間は
、支持板２５と工具費スピンドル１２とが駆動軸７内に
支持されたピストン棒２８の３〜６倍の速度で回転する
ので必要とされる。

工具チー７ぞシャンク１４を解放して排出するために、
圧力室２６＆が加圧される０その結果、ピストン２７が
下方へ移動する。しかして、ピストン２７のＶヌトン俸
２８が支持板２５と係合し、カップ状ばね２２の力に抗
してコレット担体１７を押下げる。したがって、コレッ
トレバー１９の上端が環状案内縁２１ｍによシ半径方向
で内方に押され、その結果、これらのし・署−の爪２０
が環状溝１５からはずれて、工具テーパシャンク１４ｆ
：解放する。もしも、受孔１３内でシャンクがつまった
場合は、コレット担体１７をさらに下方へ移動すること
によシ、排出ピン１８が工具チーＡシャンク１４の上端
に係合して該シャンクを受孔１３から押出す。

ある種の加工動作では、冷却および潤滑材を工具へ供給
しなければならない。これを行うために駆動軸７の中心
に冷却および潤滑材供給装置３７が設けられる。この装
置は孔２６内に延在する円筒スリーブ３８により同軸的
に囲まれる。円筒スリーブ３８と孔２６０間に環状圧力
室２６ａが形成されている。コレット担体１７は中心孔
３９を有し、この中をノにイゾ４０が気密を保って伸縮
自在に摺動する。パイプ４０は中空ビン４１に螺合する
。該ビン４１は冷却および潤滑材供給ハウジング４２内
に気密を保って回転自在に支持されている。冷却および
潤滑材は中空引張棒４とプラグ接続具４３とを介してハ
ウジング４２へ供給される。

工具スピンドル１と高屈駆動アダプタ５との間の接続を
確実にするために、工具スピンド−・・ル１に面して、
このス２ンドル１上の面１ａとできるだけ大きな径に亘
って係合する環状支持面９ａｉフランジ９に設けるとよ
い。

ｔｆｃ、高精度を保つために、ベアリングスリーブ１１
の温度と室温、または他の基準温度との温度差をできる
だけ小さく保つとよい。すなわち、ベアリング１１ｍ＋
１１ｂ＋１１ｃ内の摩擦により熱が発生し、この熱がベ
アリングスリーブ１１を膨張させるので、ベアリングす
き間が増大するが、ベアリングスリーブ１１のこのよう
な好ましくない加熱を防止して、高速駆動アダプタの動
作精度を保つために、ギヤハウジング６に接続し、かつ
スピンドルハウジング２かもの冷却材の供給を受ける円
筒冷却スリーブ４４でベアリングスリーブ１１を囲むと
よい。

冷却スリーブ４４は小さな半径方向すき間をもってベア
リングスリーブ１１ｔ−囲み、その内面４４１にはベア
リングスリーブ１１側へ開いたらせん状の冷却材用＊４
５が形成されている。

ハウジング６に設は九２個の軸方向突出層４６がスピン
ドルハウジング２の方へ延びている。各突出層４６内に
は互いに協働する部分４７．４８’ｉ有するプラグ接続
具が配置される。

部分４８はスピンドルハウジング２内に支持されている
。例えば油と水の乳濁液のような冷却材は、部分４７．
４８７に有するプラグ接続具の１つおよびギヤハウジン
グ６と冷却スリーブ４４に設けた冷却材供給孔４９　ｒ
　５０　ｆ介して冷却材用溝４５へ供給できる。暖めら
れた冷却材は冷却材排出路５１．５２および部分４７．
４８　全有する他のプラグ接続具を介して排出される。

部分４７．４８からなる２個のプラグ接続具は、ギヤハ
ウジング６をスピンドルハウジング２へ接続し、ハウジ
ング６がハウジング２に対して回転しないように固定す
るのにも役立っている。

したがって動作位置で、ギャハウジング６が工具スピン
ドルの軸線人の周９に回転することはない。しかして、
ベアリング１１ｍ、１１ｂ、ｌｉｅの摩擦熱は、冷却材
用溝４５’ｅ流れる冷却材によって放出され、４アリン
グスリーブ１１とベアリングｌｌミル１ｉｅＯ熱膨張は
狭い範囲内に保たれる。

油と水の乳濁液の代りに空気を冷却材として用いること
もできる０この場合は、冷却スリーブの外面に複数個の
冷却リプを設けるとよい。

引張体４に代えて、工具スピンドル１内に：コレットレ
バー１９と同様であってテーパシャンク８の対応環状溝
に保合できるレノセー金有するコレットを設けることが
できる。

もし、冷却および潤滑材を内部へ供給する必要がなけれ
ば、ピストン２７の作動に要する圧力媒体を引張体４の
中心全通して供給することもできる。この場合、ピスト
ン２７は環状ピストンではなく通常の丸み付きピストン
として構成できる。

説明の便宜上、この発明′ｔ−特定の好ましい実施例に
つき説明したが、特許請求の範囲の記載の範囲内で、部
品の再配列を含め装置を種々と変更、修正できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は１この発明の実施例の縦断正面図であり、左半部
は締付状態を示し１名字部は締付けない状ａｔ示す。 １…工具スピンドル　２１・・スピンドルハウジング３
・・・円錐状受孔　６・・・ギャハウジング７・・・駆
動軸　８・・・テーパシャンク１２・・・工具受孔　１
３・・・円錐状受孔１４・・・工具テーパシャンク　１
ト・・環状溝１７・・・コレット担体　１８・・・排出
ピン２０・・・爪　２２・・・カップ状ばね２４・・・
太陽歯車　２７・・・水圧ピストン３１・・・外側歯車
　３２・・・遊星歯車４４・・・ペアリングスリーブ ハフラング　ラント　コンパ二一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　工作機械のスピンドルハウジングに接続すれて該
   スピンドルハウジングに対する回転が阻止されるように
   固定されるギャハウジングと、このギヤハウジング内で
   回転自在に支持され、かつ工作機械の工具スピンドルの
   円錐状受孔に嵌入されたチーＡシャンク金有する駆動軸
   と、この駆動軸の前端に固着されたベアリングスリーブ
   と、このベアリングスリーブ内で回転自在に支持され、
   かつｌ−リングまたはフライス工具の工具テーパ９シャ
   ンク用の該駆動軸と同軸な円錐状受孔を有する工具費ス
   ピンドルと、前記駆動軸と工具費スピンドルとの間に設
   けられ、前記ギャハウジングに接続した外側歯車と、前
   記工具費スピンドルに接続した太陽歯車と、前記駆動軸
   に回転自在に古坊式れ舟複粉個の遊茄由血とを備夕た工
   作機械用高速駆動アダプタにおいて、中心の排出ピンと
   、爪として形成されると共に工具テーパシャンクの自由
   端に設けた環状溝に保合できる端部を有するコレットと
   を具備して、前記工具費スｆンドルの軸孔内で軸方向に
   移動自在に支持されたコレット担体と、このフレット担
   体と同軸的に配置され、該コレラ）１体を工具受孔から
   遠のく方向へ押圧する数個のカップ状ばねと、前記駆動
   軸の軸孔に設けられ、前記コレット担体へばね力と反対
   方向に作用する水圧ピストンを有し、前記コレットを解
   放して工具テーパーシャンクを排出する手段とを具えて
   いること金特徴とする高速駆動アダプタ。 ２、特＃Ｔ−請求の範囲第１項において、前記太陽歯車
   は中空で前記コレット担体を同軸的に囲み、前記カップ
   状ばねが太陽歯車の９洞内に設けられていることを特徴
   とする高速駆動アダプタ。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記ばねの一端が
   、工具スピンドルに接続した太陽歯車の底部で支持され
   、他端がコレット担体の一端に接続した支持板で支持さ
   れていることを特徴とする高速駆動アダプタ。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記ピストンは、
   駆動軸に接続した支持リングで支持される戻しばねの力
   に抗して、コレット担体の方向に移動しうるようになっ
   ていることを特徴とする高速駆動アダプタ。 ５、　特許請求の範囲第１項において、自動閉塞のプラ
   グ接続具合弁し、工具スピンドルの圧力媒体孔から駆動
   軸の孔へ圧力媒体が供給されるようになっていることを
   特徴とする高速駆動アダプタ。 ６、　特許請求の範囲第１項において、駆動軸の中心に
   冷却および潤滑材供給装置を設け、孔内に延在する円筒
   スリーブで該供給装置を同軸的に囲み、該円筒スリーブ
   と該孔との間に環状圧力室を形成し、この圧力室の中で
   環状の前記ピストンが軸方向に移動するようになってい
   ることを特徴とする高速駆動アダプタ。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記コレット担体
   の中心孔内に伸縮移動自在なパイプを設け、このパイプ
   を、前記駆動軸に設けた冷却および潤滑材供給ハウジン
   グ内に気密を保って回転自在に支持された中空ビンに接
   続していることを特徴とする高速駆動アダプタ。 ８、特許請求の範囲第１項において、前記駆動軸のテー
   パシャンクの脚部にフランジを形成シｓ　コＯ７：７ン
   ジの環状支持面ができる限り大きな直径に亘り、工具ス
   ピンドル上の面に係着していることを特徴とする高速駆
   動アダプタ。 ９、　特許請求の範囲第８項において、前記フランジの
   外側表面に、工具交換用のグリップ手段に係合する溝が
   設けられていることを特徴とする高速駆動アダプタ。 １０、特Ｉｆ′Ｉ−請求の範囲第１項において、前記ベ
   アリングスリーブは、前記ギヤハウジングに接続して、
   スピンドルハウジングからの冷却オイが′供給される円
   筒状冷却スリーブにょシ凹まれていることを特徴とする
   高速駆動アダプタ。 １１、特許請求の範囲第１０項において一前記冷却スリ
   ーブは半径方向の小さなすき間を介して前記ベアリング
   スリーブを囲み、その内面にベアリングスリーブ側圧開
   口するらせん状冷却材溝が形成されていることを特徴と
   する高速駆動アダプタ。 １２、　１４′３ｊ許請求の範囲第１０項において、前
   記ギヤハウジングは、スピンドルハウジング側へ軸方向
   に突出する２個の肩を有し、各突出層はスピンドルハウ
   ジングに係着するプラグ接続具を備え、ギヤハウジング
   と冷却スリーブ内に冷却材孔が形成され、各冷却材孔に
   より冷却材溝の一端と２個のプラグ接続具のうちの一方
   の接続具とが接続されていることを特徴とする高速駆動
   アダプタ。