JPS63139633A - 工作機械スピンドル - 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】 産業上の利用分野 この発明は、種々のシャンクをもち交互にスピンドルヘ
ッド内に挿入可能な工具ホルダ用スピンドルに関し、こ
のスピンドルは第１工具ホルダの大きい傾斜のテーパシ
ャンクを受承するための截頭円錐形受承孔、受承孔を囲
む端面、および截頭円錐形受承孔の区域内において、第
２工具ホルダのシャンクの円筒形嵌合肩部をもち、前記
肩部の一端には肩部と同心のフランジを、他端には前記
端面と前記フランジとの当接時にすき間をもって截頭円
錐形受承孔に係合する截頭円錐部をもち、前記嵌合孔が
端面と直接に連続し、その直径が端面の平面内における
截頭円錐形受承孔の理論上の直径よりもわずかに大きく
、嵌合孔の軸方向の長さが前記理論上の直径の約１０〜
１５％である。

問題点を解決するための手段 この発明が強調する問題点は１円筒形層部をもつ工具ホ
ルダが用いられるときに、スピンドルヘッドと工具との
間に高い精度の中心合わせ性をもつ特に安定した連結が
得られ、中心合わせ直径の区域が最小値まで減少するよ
うに、上記形式の工作機械スピンドルおよび該スピンド
ルに適した工具ホルダを改良することである。

この発明によれば、上記の問題点は１円筒形の第２嵌合
孔が截頭円錐形受承孔の最小直径に連続するスピンドル
ヘッドに設けられ、第２嵌合孔に嵌る円筒形の第２嵌合
肩部が截頭円錐部の最小直径に連続する第２工具ホルダ
に配置された装置によって解決された。

この改善により、工具ホルダはスピンドルに種々の状態
で支持される。支持は互いに可成り大きい距離を保って
配置された２つの嵌合肩部を介するばかりでなく、さら
にスピンドルの端面にフランジを当接することによって
実施される。スピンドルの軸線に対して横方向に作用す
る横力は、２つの嵌合肩部によって最適の方法で工具ホ
ルダからスピンドルへ、またはその反対方向に伝送され
る。これは重量が大きくかつ頭部が重い工具の場合にと
くに有利である。さらにスピンドルヘッドの受承部内に
工具ホルダを挿入する場合、円筒形の第２嵌合肩部が第
２嵌合孔内に丁度係合するときに、両方の部分の前中心
合わせが得られる。このことは重量が大きく、かつ頭部
が重い工具の場合に特に重要であり、その理由はこれら
の部分は次いで一層迅速に自動的に完全に挿入され、中
心合わせ直径の区域における摩耗が最小に減ぜられるか
らである。

この発明の特に有効は改善事項は、スピンドル内に配置
された工具ホルダの自由端に、工具ホルダの軸線と同心
の円環体が設けられ、その直径が第２嵌合肩部の直径よ
りも１０００分の数ｍＩ！１だけ小さく、円環体と嵌合
肩部の直径に対応する最大直径をもつ截頭円錐形接続部
が設けられていることである。

スピンドルヘッド内に工具ホルダを挿入するとき、前記
円環体はまず第２嵌合孔内に到達する。円環体はその直
径が嵌合孔の直径よりもわずかに小さく、そのうえ丸味
をもつので、嵌合孔内への比較的容易な導入ができ、工
具ホルダのシャンクとスピンドルヘッドとの間に前中心
合わせがすでに行われる。工具ホルダのシャンクが次に
スピンドルヘッド内へさらに挿入されると、截頭円錐形
接続部は、第２嵌合肩部が第２嵌合孔内に滑入するまで
案内され続けられる。

このようにして、摩耗は最小限に減ぜられる。

さらに第２嵌合孔と第２嵌合肩部との間のすき間は、約
０．００２〜０．００４ａ＋＋ａのオーダの極めて小さ
い値に保たれ、これによって中心合わせの精度の改善に
貢献する。

実施例 図面に示された実施例について以下に詳述する。

工作機械スピンドル１は、ヘッドストック２内に回転可
能に取りつけられている。工作機械スピンドル１はその
ヘッド１ａに、截頭円錐形の受承孔３をもち、この軸承
孔３はＤ　Ｉ　Ｎ　２０７９またはこれに対応するＩｓ
○標準に従って形成されている。受承孔３は、スピンド
ル軸線Ａと垂直に延びる平面状の環状端面４によって囲
まれている。さらに締付ロッド５ａがスピンドル１の中
心孔内を軸方向に移動可能に取りつけられ、この締付ロ
ッドは截頭円錐形の受承孔３の区域内の前端においてコ
レット６を支持し、カップばね（不図示）の力に抗して
スピンドルヘッド１ａに向けて軸方向に移動可能である
（第２図）、　第１図に示すように、コレット６の代り
に締付ロッド５ａは、ねじ部７をもち、スピンドル１内
に回転可能に取付けられることもできる。

スピンドルヘッド１ａは、その端面に直接に続いて受承
孔３の区域内に円筒形の第１嵌合孔８をもっている。こ
の嵌合孔８の直径りは、端面４の平面内に形成される截
頭円錐孔３のもつ理論上の直径ｄ工よりも極めてわずか
、すなわち約Ｉｎ＋ｍ大きい。この理論上の直径ｄ工は
ＤＩＮ２０７９によって定められ、たとえば、スピンド
ルヘッドのサイズがＮ［Ｌ５０に対しては６９．９５ｍ
ｍである。この理論上の直径ｄ工および嵌合孔８の直径
は第１ａ図に示されている。嵌合孔８は、軸方向に比較
的短く造られ、その軸方向の長さしは、端面４から測っ
て、理論上の直径ｄ工の約１０−１５％好ましくは約１
２％でなければならない。

嵌合孔８の直径りは、＋０．００２〜＋０．００５ｍｍ
の公差をもって仕上げられている。

第１工具ホルダは、その自由端において、任意の所望の
工具（不図示）、たとえば穴ぐリヘッド、内面切削また
は中ぐり工具、ミーリングカッタ、リーマあるいは類似
の工具を支持し、これはＤ　Ｉ　Ｎ２０８０または６９
８７１に従って形成された大角度のテーパシャンクを用
いて工作機械スピンドル１の截頭円錐形受承孔内に挿入
され。

この出願の親特許第３５２１７９９号において、その第
４図について詳細に述べられている。

第１図には、第２工具ホルダ１３が示されその自由端１
３ａにも工具（不図示）が配置される。

工具ホルダ１３は、さらにフランジ１３ｂをもっている
。フランジ１３ｂにすぐ隣接して、工具ホルダ１３は、
円筒形の嵌合肩部１５をもち、この肩部１５は約−０，
００３ｍａ＋の公差をもって仕上げられている。フラン
ジ１３ｂの環状面１３ｃから測った肩部１５の軸方向長
さは、嵌合孔８の軸方向長さよりもわずかに約０．５ｍ
短かく、これによって工具ホルダ１３が常に、嵌合肩部
１５を嵌合孔８の底部または背部に着座させずに、スピ
ンドルヘッド１ａの端面４とその環状面１３ｃとを完全
に当接する。

嵌合肩部１５にすぐ連続して、截頭円錐部１６が形成さ
れているが、この部分は、環状面１３ｃが端面４と当接
した状態において截頭円錐部１６と截頭円錐形受承孔３
との間にわずかなすき間が存在するように寸法づけられ
ている。截頭円錐部の自由端１６ａは、第４図に類似し
てコレットと協働する締付ピンを配設することもでき、
あるいは第１図に示されるように締付ロッド５ａがねじ
部７によって螺合されるねじ孔１７を設けることもでき
る。この場合、締付ロッドはスピンドル１内で回転のみ
可能で軸方向には移動できず、工具ホルダ１３はねじ部
７．１７の相互に係合する作用によってスピンドルヘッ
ド１の内に引入れられる。この作業工程において、工具
ホルダ１３は嵌合孔８内に係合する嵌合肩部１５によっ
てスピンドル１に対して正確に中心合わせされる。さら
に、フランジ１３ｂは端面４に対してその環状面１３ｃ
で押圧される。截頭円錐部１６はあるすき間をもって受
承孔３内に係合するので。

端面４への環状面１３ｃの抑圧は、締付ロッド５ａまた
はねじ部７，１７の十分な締付けまたは緊縛力をもって
実施される。工具ホルダ１３に作用する横力は、嵌合肩
部１５および嵌合孔８を介して端面４と極めて隣接する
スピンドルに伝達される。さらに、トルクを伝達するた
めには、ＤＩＮ２０７９による普通の駆動部材がスピン
ドルヘッド１ａ上に配置され、この駆動部材は、フラン
ジ１３ｂに形成された２つの直径上に対向する駆動溝穴
内に係合する。

スピンドルヘッド１ａ内への工具ホルダ１３の導入時に
、截頭円錐部１６は、まず第１に大略の案内として用い
られる。截頭円錐形受承孔３内に係合している截頭円錐
部１６は、工具ホルダの訪中心合わせを実施する。しか
し、円筒形嵌合肩部１５と截頭円錐部１６の最大直径部
との間には段部が存在するので、スピンドル軸線Ａに対
して、たとえば４５″′の角度で延びる面取部１９を端
面４と円筒形嵌合孔８との間に設けることが適切である
。この面取部の半径方向の大きさは、嵌合肩部１５と嵌
合肩部１５の区域内の截頭円錐部１６の最大直径との間
の直径差の少なくとも１／２の大きさをもたなければな
らない０面取部１９は。

嵌合肩部１５への中心合わせ作用を有し、該肩部の嵌合
孔８内への導入を容易にさせる。スピンドルヘッド１ａ
の面取部１９の代りに、嵌合肩部１５と截頭円錐部１６
との間の接続部に、適切なサイズの面取部を設けること
もできる。また、スピンドルヘッドに面取部１９および
円筒形嵌合肩部１５に面取部を設けることも考えられ、
この場合、２つの面取部の半径方向の大きさはともに嵌
合肩部１５と截頭円錐部１６の最大直径との間の直径差
の半分より大きくなければならない。

スピンドルヘッド１ａは、さらに截頭円錐形受承孔３の
最小直径部分に連続する円筒形嵌合孔４０をもっている
。第２工具ホルダ１３はさらに。

截頭円錐部１６の最小直径に連続する円筒形の第２嵌合
肩部４１を有し、この肩部は第２嵌合孔４０に嵌合する
。さらに、スピンドル内に配置された工具ホルダ１３の
自由端に、工具ホルダ１３の軸線Ａと同心の円環面４２
をもち、その直径は第２嵌合孔肩部４１の直径よりも１
００分の数園、すなわち約０．０２〜０．０５ｍ小さい
。円環面４２と嵌合肩部４１との間には截頭円錐形接続
部４３が形成され、その最大直径は第２嵌合肩部４１と
直接に連続し、その直径に対応する。スピンドルヘッド
Ｌａ内に工具ホルダ１３を挿入する場合１円環面４２は
まず嵌合孔４０内に到達する。この面は嵌合孔よりも１
０００分の数閣小さく、さらにその端面において丸味を
もつので、嵌合孔４０に容易に進入できる。この故に、
工具ホルダ１３とスピンドルヘッド１ａとの間に訪中心
合わせが実施される。スピンドルヘッドｌａ内に工具ホ
ルダがさらに押込まれると、截頭円錐形接続部４３は、
嵌合肩部４１が嵌合孔４０内に進入するまでさらに中心
合わせ作用をする。このような調和した配置のために、
嵌合肩部４１と嵌合孔４０との間のすき間を０゜００２
〜０．００４ｍに制限することができる。このようにし
て、高い精度の中心合わせが達成される。

上記の調和した配置に起因するわずかなすき間があって
も、重量が大きく、頭部の重い工具であっても、問題な
く迅速に装入でき、同時に摩耗を最小限に減することが
できる。

締付ロッド５ａに作用するカップばねの力は。

既存の工作機械では一定であって、スペース上の理由か
ら所望どおりに増加することはできない。この理由およ
び上記のすべての事項から。

多種類の工具交換の場合に反覆作業の正確さを増加する
ために、すなわち変動する公差を可能な限り小さくする
ために、第２図に示された締付装置が好適に提供される
。この締付装置において、円筒形締付部材２０が横方向
孔２１内の截頭円錐部１６内で半径方向に滑動可能に配
置されて案内として作用する。締付部材２０はその外端
に截頭円錐部２０ａまたはスピンドル軸線Ａに対して斜
めに延びる傾斜面をもっている。さらに締付部材２０は
、スピンドル軸線Ａに対して斜めに延びるくさび面２３
を末端にもつ縦方向の溝穴２２をもっている。くさび２
５は截頭円錐部１６の軸方向孔２４内を軸方向に滑動可
能である。くさび２５はその背部２５ａによって軸方向
孔２４内に支持されている。くさび２５は締付ロッド２
６に固定して連結されている。圧縮ばね２７が、締付ロ
ッド２６とくさび２５との間に配置された円筒形カラー
２８を押圧し、それによりくさび２５を嵌合肩部１５に
向けて押動させる。くさび２５はさらに、くさびの面２
５ｂと平行に延びる溝穴２９をもっている。

締付部材２０内に固定された横方向ピン３０がこの溝穴
２９内にすき間をもって係合する。スピンドルヘッド１
ａにおいて、截頭円錐形凹所３２をもつねじ捧３１が半
径方向に螺合されている。この截頭円錐形凹所３２およ
び締付部材２０の截頭円錐形部２０ａの中心角は、同じ
サイズをもっている。

締付部材２０の軸線Ａ１は、端面４からのねじ捧３１の
軸線Ａ２の距離ａ２よりもわずかに小さい、環状面１３
ｃからの距離ａ１に配置されている。

フランジ１３ｂ、嵌合肩部１５および截頭円錐部１６に
関して、別の諸部分と同様に第２図に示された工具ホル
ダ１３′の配置は第１図に示された実施例に対応し、そ
のゆえに対応する部分には同一の符号が用いられ、した
がって上述の説明がこの実施例に適用される。

工具ホルダ１３′がスピンドル１内に緊密に締付けられ
るまで、くさび２５がばね２７の作用を受けて嵌合肩部
１５に向って押し進められる。溝穴２９および横方向ピ
ン３０を介して、締付部材２０は、さらに截頭円錐部１
６に截頭円錐部２０ａで保持される。緊締ロッド２６が
コレット６によって把握され、これによって矢印Ｂの方
向に引かれると、くさび２５も同様にＢの方向に移動し
、その面２５ｂは締付部材２０のくさび面２３に沿って
滑り、締付部材を半径方向外方へ押動する。この工程に
おいて、截頭円錐部２０ａは、それ自身截頭円錐形凹所
３２に適合する。軸線Ａ１、Ａ２は軸方向に偏位するか
ら、環状面１３ｃは端面４に押当たる。くさび面２３．
２５ｂおよび截頭円錐部２０ａ、３２の面は同時に、締
付ロッド５ａに作用する板ばねによって発生する締付力
を強化させる。截頭円錐形凹所３２との截頭円錐部２０
ａの当接の結果として、半径方向に反力が生じて、嵌合
肩部１５をねじ捧３１と直径上で対向する点において嵌
合孔８に向って常に押圧する。これにより、小さい交換
公差をもつ所望の大きい反覆精度が得られる。第２図に
おいて、締付部材２０は、図示を明瞭にする目的のみで
、嵌合肩部１５から成る距離において示されている。し
かし、締付部材２０から一方に偏した半径方向の移動に
起因する生じ得る傾倒力を避けるために、嵌合肩部１５
に最大限近づけて配置されなければならない、もし締付
部材２０が嵌合肩部１５まで接近すれば、截頭円錐部１
６の軸方向の長さは短縮できる。

第２図に示す実施例において、締付部材２０は横方向孔
２１内を滑動可能に取付けられている。

必要があれば、反対方向に向けられたくさび面によって
、半径方向外方へ移動された２つの反対方向に移動可能
な締付部材を提供することも考えられる。この場合、第
２締付部材用の適切な対向面が、たとえばねじ捧３１と
直径上で対向する第２ねじ捧の形態で、スピンドルに配
設されなければならない。同様に締付部材の他の部品を
使用することも可能で、それらはスピンドル内に配置さ
れた工具ホルダの当該端および受承孔の内方端の特別な
設計と組合わせて、特許第３５２１７９９号の第５図お
よび第６図に関して述べられているような諸部品を用い
ることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による工作機械スピンドルの第１実
施例の縦断面図、第１ａ図は、第１図の部分ａの詳細拡
大図、第２図は、同上の第２実施例の部分の縦断面図、
第３図は、第２図の線■−■に沿った部分断面図を示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、種々のシャンクをもっていて交互にスピンドルヘッ
   ドに挿入可能な工具ホルダ用スピンドルであって、第１
   工具ホルダの強い傾斜角をもつテーパシャンクを受承す
   るための截頭円錐形の受承孔、受承孔を囲む端面、およ
   び截頭円錐形受承孔の区域内において、第２工具ホルダ
   のシャンクの円筒形嵌合肩部をもち、前記肩部の一端に
   は肩部と同心のフランジを、他端には前記端面と前記フ
   ランジとの当接時に截頭円錐形受承孔内に、すき間をも
   って係合する截頭円錐部をもち、前記嵌合孔が端面に隣
   接し、その直径が端面の平面内における截頭円錐形受承
   孔の理論上の直径よりもわずかに大きく、嵌合孔の軸方
   向の長さが前記理論上の直径の約１０〜１５％であり、
   円筒形の第２嵌合孔（４０）が、截頭円錐形受承孔（３
   ）の最小直径と連続してスピンドルヘッド（１ａ）内に
   形成され、第２嵌合孔（４０）内に嵌る円筒形の第２嵌
   合肩部（４１）が截頭円錐部（１６）の最小直径に連続
   する第２工具ホルダ（１３、１３′）に形成されている
   ことを特徴とする工作機械スピンドル。 ２、スピンドル内に配置された工具ホルダの自由端に、
   工具ホルダの軸線（Ａ）と同心の円環体（４２）が配設
   され、その直径は第２嵌合肩部（４１）の直径よりも１
   ０００分の数ｍｍだけ小さく、円環体（４２）と嵌合肩
   部（４１）との間に截頭円錐形の接続部（４３）を有し
   、その最大直径部は連続する第２嵌合肩部（４１）の直
   径に対応することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の工作機械スピンドル。 ３、円環体（４２）が、第２嵌合肩部（４１）よりも約
   ０．０２〜０．０５ｍｍだけ小さい直径をもっているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の工作機械ス
   ピンドル。 ４、第１嵌合孔（８）の直径（Ｄ）が理論上の直径（ｄ
   １）よりも約１ｍｍだけ大きいことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の工作機械スピンドル。 ５、第１嵌合孔（８）の軸方向長さ（Ｌ）が理論上の直
   径（ｄ１）の約１２％であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の工作機械スピンドル。 ６、第１嵌合肩部（１５）と截頭円錐部（１６）との間
   の直径の差を架橋している面取部（１９）が、端面（４
   ）と円筒形の第１嵌合孔（８）との間に形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の工作機械
   スピンドル。 ７、截頭円錐部（１６）の第１嵌合肩部（１５）との間
   に、これら２つの部分の直径の差を架橋している面取部
   が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の工作機械スピンドル。 ８、截頭円錐部（１６）において、第１嵌合肩部（１５
   ）の区域内に、少くとも１つの締付部材（２０）が半径
   方向案内部（２１）内において滑動可能に設けられ、締
   付部材（２０）が、くさび面（２５ｂ）によって半径方
   向に移動可能であり、くさび面（２５ｂ）はその内端に
   おいて截頭円錐部（１６）内を軸方向に滑動可能な締付
   ロッド（２６）に連結され、締付部材（２０）は自由外
   端にスピンドル（１）に形成された対向面（３２）と圧
   接するスラスト面（２０ａ）を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の工作機械スピンドル。