JPH0351543B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はボール盤、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ヤンクを有する駆動軸と、
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、かつボーリングまたはフライス工具のテ
ーパシヤンク用の円錐状受孔を有する工具受スピ
ンドルとを備えたアダプタに関する。受孔は駆動
軸と同軸である。駆動軸と工具受スピンドルとの
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、太陽歯車は工具受スピン
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月にシユト
ラウベンハルト7541のヘニンガ社発行の雑誌の
「高速フライススピンドル」817型を参照）、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プアームが係合す
る溝が形成されている。さらに、フランジには軸
方向に突出するピンが設けられ、高速駆動アダプ
タの取付時に、該ピンがスピンドルハウジング内
の対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受スピンドルに挿
入されたボーリングまたはフライス工具を工具ス
ピンドルよりも高速回転させるものである。この
種の公知の高速駆動アダプタは自動工具交換器を
用いて工具スピンドルへ自動的に着脱できるが、
アダプタの工具受スピンドルへ挿入されるボーリ
ングまたはフライス工具の自動交換はできない。

さらに、工具スピンドルへ装着される工具チヤ
ツクも知られている（1982年11月４日、オツト社
発行のドイツ雑誌「高信頼、高速かつ安全な工具
チヤツク」を参照）。このチヤツクは工具スピン
ドルの円錐状受孔内の工具テーパシヤンクを締結
したり解放したりできる。この公知の工具チヤツ
クは、こうして目的のために、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
ピンとコレツトとを具備するコレツト担体を有す
る。コレツトは爪を有し、これらの爪は工具テー
パシヤンクの自由端に設けた環状溝に係着でき
る。カツプ状ばねがコレツト担体を軸方向に押圧
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ツ
トを移動させてコレツトを解放し、工具テーパシ
ヤンクを排出する。特に、別体のシリンダを用い
れば、公知の工具チヤツクは軸方向に極めて長い
構造となるので、高速駆動アダプタの比較的小さ
な空間に工具チヤツクをそのままの形で収納でき
る。

この発明の目的は、上記のようなボール盤、フ
ライス盤および類似の工作機械用高速駆動アダプ
タにおいて、高速駆動アダプタの寸法を実質的に
増大させることなく、高速駆動アダプタへの挿入
ボ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
排出装置を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、コレツト担体が中心の排
出ピンと、工具受スピンドルの同軸孔内で軸方向
に移動できるコレツトとを有する。コレツトは、
工具テーパシヤンクの自由端に設けた環状溝に係
合できる爪を有する。コレツト担体と同軸に数個
のカツプ状ばねを設け、これらのばねによりコレ
ツト担体を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
てコレツト担体を移動させ、コレツトを解除して
工具テーパシヤンクを排出する。

コレツト担体とコレツトを工具受孔内に配置
し、コレツトを解除するピストンを駆動軸内の孔
に設けてあるから、特に簡単でコンパクトな構造
が得られる。この発明の高速駆動アダプタの軸長
は、自動締付け、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。駆動軸にピストンを配置するこ
とにより、ピストンへの圧力媒体の供給が比較的
簡単になり、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、好ましくは公知の自動閉塞
プラグ接続具を介して行なえる。

この発明を特徴づけるものに、コレツト担体を
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ツプ状ばねとがある。これら
を用いたことによつて、特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、工具受け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、協働機械部品の熱膨脹を極めて少
なくでき、加工精度を高めることができる。

以下実施例を用いて、この発明を詳細に説明す
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１内に形成された円錐状受孔３に軸方向
に移動自在な引張棒４が設けられ、この引張棒４
により工具または附属装置のテーパシヤンクの受
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の上端部をなすテーパシヤンク８
は、好ましくはいわゆるステンコーンを形成する
円錐状受孔３に嵌合する。テーパシヤンク８は引
張棒４によつて受孔３に着脱される。従来の自動
工具交換器（図示せず）によつて、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
ために、駆動軸７はそのテーパシヤンク８の底部
から軸方向に延びるフランジ９を有し、このフラ
ンジ９の円筒状外面に環状溝１０を形成する。そ
して、工具交換器のグリツプ装置が溝１０に係合
できるようになつている。

テーパシヤンク８から遠い方の駆動軸７の端部
にベアリングスリーブ１１が固着している。この
ベアリングスリーブ１１内には、工具受スピンド
ル１２がベアリング１１ａ，１１ｂによつてテー
パシヤンク８と同軸でかつ回転自在に支持されて
いる。工具受スピンドル１２の円錐状受孔１３に
従来のボーリング盤またはフライス盤の工具テー
パシヤンク１４が挿入される。工具テーパシヤン
ク１４は点線で図示してある。工具テーパシヤン
ク１４の自由端には、環状溝１５が形成されてい
る。

工具受スピンドル１２内の軸孔１６内に、コレ
ツト担体１７が軸方向に移動自在に支持される。
コレツト担体１７の下端に中心の排出ピン１８が
設けられ、このピン上に数個のコレツトレバー１
９を有するコレツトが支持されている。各コレツ
トレバー１９の下端部をなす爪２０が工具テーパ
シヤンク１４の環状溝１５に係合する。そして、
爪２０の外面は傾斜面２０ａをなし、工具受スピ
ンドル１２の環状案内縁２１と協働して、コレツ
トの軸方向移動の際にコレツトレバー１９の動き
を制御する。

さらに、コレツト担体１７を受孔１３から離れ
る方向に押圧するばね圧が付与された数個のカツ
プ状ばね２２が、コレツト担体と同軸にこれを囲
む。カツプ状ばね２２は、コレツト担体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２４ａは工具受スピン
ドル１２に接続する。カツプ状ばね２２の一端は
太陽歯車２４の底部２４ａで支持され、他端はコ
レツト担体１７に固着した支持板２５により支持
される。

駆動軸７の軸孔２６内に水圧ピストン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に接続した支持リング２９は数個の
戻しばね３０を支持して、コレツト担体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２６ａ内に過剰圧がない場合、図
面の左半部に示したように、戻しばね３０によつ
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棒
２８の長さを選ぶ。

駆動軸７と工具受スピンドル１２との間に遊星
歯車機構が設けられ、工具スピンドル１の回転速
度を高める。その結果、工具受スピンドル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、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。遊星
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
を介して圧力室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
れるからである。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２６ａに接続す
る。

もし、圧力室２６ａ内に過剰圧がなければコレ
ツト担体１７と協働する部分は、図の左半部に示
す初期位置をとる。特に、強いカツプ状ばね２２
の作用のもとにコレツト担体１７は上方へ押さ
れ、コレツトレバー１９は環状溝１５に係合し
て、受孔１３内で工具テーパシヤンク１４を固定
的に保持する。中空ピストン棒２８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と工具受スピンドル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。

工具テーパシヤンク１４を解放して排出するた
めに、圧力室２６ａが加圧される。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のピストン棒２８が支持板２５と係合し、
カツプ状ばね２２の力に抗してコレツト担体１７
を押下げる。したがつて、コレツトレバー１９の
上端が環状案内縁２１ａにより半径方向で内方に
押され、その結果、これらのレバーの爪２０が環
状溝１５からはずれて、工具テーパシヤンク１４
を解放する。もしも、受孔１３内でシヤンクがつ
まつた場合は、コレツト担体１７をさらに下方へ
移動することにより、排出ピン１８が工具テーパ
シヤンク１４の上端に係合して該シヤンクを受孔
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２６の間に環状圧力室２６ａが形
成されている。コレツト担体１７は中心孔３９を
有し、この中をパイプ４０が気密を保つて伸縮自
在に摺動する。パイプ４０は中空ピン４１に螺合
する。該ピン４１は冷却および潤滑材供給ハウジ
ング４２内に気密を保つ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と高速駆動アダプタ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、このスピンドル１上の面１ａとできるだ
け大きな径に亘つて係合する環状支持面９ａをフ
ランジ９に設けるとよい。

また、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１１ａ，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
を膨脹させるので、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からの冷却材の供給
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つてベアリングスリーブ１
１を囲み、その内面４４ａ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溝４５が形
成されている。

ハウジング６に設けた２個の軸方向突出肩４６
がスピンドルハウジング２の方へ延びている。各
突出肩４６内には互いに協働する部分４７，４８
を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４
７，４８を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４９，５０を介して冷却材用溝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を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つている。
したがつて動作位置で、ギヤハウジング６が工具
スピンドルの軸線Ａの周りに回転することはな
い。しかして、ベアリング１１ａ，１１ｂ，１１
ｃの摩擦熱は、冷却材用溝４５を流れる冷却材に
よつて放出され、ベアリングスリーブ１１とベア
リング１１ａ〜１１ｃの熱膨脹は狭い範囲内に保
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。この場合は、冷却スリーブの
外面に複数個の冷却リブを設けるとよい。

引張棒４に代えて、工具スピンドル１内にコレ
ツトレバー１９と同様であつてテーパシヤンク８
の対応環状溝に係合できるレバーを有するコレツ
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
体を引張棒４の中心を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、この発明の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、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、右半部は締付けな
い状態を示す。 １……工具スピンドル、２……スピンドルハウ
ジング、３……円錐状受孔、６……ギヤハウジン
グ、７……駆動軸、８……テーパシヤンク、１２
……工具受孔、１３……円錐状受孔、１４……工
具テーパシヤンク、１５……環状溝、１７……コ
レツト担体、１８……排出ピン、２０……爪、２
２……カツプ状ばね、２４……太陽歯車、２７…
…水圧ピストン、３１……外側歯車、３２……遊
星歯車、４４……ベアリングスリーブ。

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され
   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、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
   テーパシヤンクを有する駆動軸と、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
   ボーリングまたはフライス工具の工具テーパシヤ
   ンク用の該駆動軸と同軸な円錐状受孔を有する工
   具受スピンドルと、前記駆動軸と工具受スピンド
   ルとの間に設けられ、前記ギヤハウジングに接続
   した外側歯車と、前記工具受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支持され
   た複数個の遊星歯車とを備え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ヤンクの自由端
   に設けた環状溝に係合できる端部を有するコレツ
   トとを具備して、前記工具受スピンドルの軸孔内
   で軸方向に移動自在に支持されたコレツト担体
   と、このコレツト担体と同軸的に配置され、該コ
   レツト担体を工具受孔から遠のく方向へ押圧する
   数個のカツプ状ばねと、前記駆動軸の軸孔に設け
   られ、前記コレツ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、前記コレツトを解放
   して工具テーパシヤンクを排出する手段とを具え
   ていることを特徴とする高速駆動アダプタ。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記太陽歯
   車は中空で前記コレツト担体を同軸的に囲み、前
   記カツプ状ばねが太陽歯車の空洞内に設けられて
   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、工具受スピンドルに接続した太陽歯車の
   底部で支持され、他端がコレツト担体の一端に接
   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、コレツト担体の方向に移
   動しうるようになつ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
   プラグ接続具を介し、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
   なつ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つ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、前記コレツ
   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つて回転自
   在に支持された中空ピ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
   のテーパシヤンクの脚部にフランジを形成し、こ
   のフラ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、工具交換用のグリツプ手段に係
   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 特許請求の範囲第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材が供給さ
   れる円筒状冷却スリーブにより囲まれていること
   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、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
   ングスリーブ側に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 特許請求の範囲第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、各突出肩はスピン
   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。