JPH07503666A - 一体式チャックを有する工作機械スピンドル乃至工具ホルダおよびその製造方法 - 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】 一体式チャックを有する工作機械スピンドル乃至工具ホルダおよびその製造方法 ［技術分野］ 本発明は全般的には例えばチャックのような工具用のクランプ装置を有する各種 の工作機械用の工作機械スピンドル乃至工具ホルダに関する。本発明は更に特に は従来公知の工作機械において提供可能なものよりも工作対象物の良好な精密性 を与えるクランプ装置を形成する工作機械スピンドル乃至工作機械工具ホルダに 関して％ｓる。

［背景技術］ 各種の材料のフライス加工、旋盤加工、孔開は加工、ねじ切り加工、リーマ−加 工、研磨加工等のような材料の回転加工において、チャックを取り付は得る回転 スピンドルを有するスピンドルまたは多スピンドル工作機械が古くより使用され ている。作業用工具または加工片は前記チャックにより外側の移動可能なりラン プ装置によってもクランプされている。しかし一般的には内側に移動可能なりラ ンプ装置によって通常クランプされて（亀る。

前記の公知の装置のチャックは一般に、工具または加工片がクランプされるいわ ゆる実際のクランピングチャックであるクランプ装置をその一端に有する円錐状 のシャフトが形成されていた。このチャ・ツクの円錐状シャフトは工作機械スピ ンドルの内部円錐状終端孔中に押し込まれて工作機械の回転スピンドルに取り付 けられる。

工作機械のクランプ装置は、共通して中心に向かってまたは時としては中心から 外側に向かって捩じられる若干数の金属部品から成り、これによって工具または 加工片をチャックに取り付ける機械的な形式のものであった。

これらの公知のクランプ装置は通常許容可能な加工精度を有するが、更に良好な 加工精度を望むこともあり得る。これは最近、内側および／または外側薄壁また はスリーブと前記壁の間の前記スリーブの内側のリング状空所とを有しこの空所 がプラスチックまたは油圧媒体が充填され、これが加圧されると前記薄壁即ちス リーブが半径方向内側（または外側）に膨張し、これによってチャック内に工具 または加工片をセンタリングおよびクランプ接続を行う、２重壁スリーブ形油圧 クランプ装置としてのチャックが開発されたことによりこれが可能となった。正 確に形成されたこの種の油圧クランプ装置乃至油圧チャックは、クランプされた 工具乃至加工片の非常に精密な半径方向回転精度を与える。精密な半径方向回転 精度は、例えば高い送り速力の使用を可能として工作機と工具との更に合理的な 利用と加工表面の高い精度と更に良好な品質を得ることを可能とする。

しかし、また、油圧クランプ装置を有するチャックを使用するときチャックの円 錐形シャフトと工作機械スピンドルの円錐形の凹部とを接続する前記説明の方法 は時として不完全な半径方向精度、チャック内にクランプされた工具のいわゆる 半径方向ランアウト（ｒｕｎ−ｏｕｔ）、を生じる可能性がある。クランプ装置 が必然的にチャック円錐の端部に取り付けられることおよびチャック円錐が工作 機械スピンドルに安定的に取り付けられるために所定の軸長を持たねばならぬ為 に、クランプされた工具と工作機械スピンドルの軸受けとの間の長さは比較的大 きく、これが加工精度を害し、工作機スピンドルの軸受けに好ましくない歪力を 加え、そのため前記軸受けに磨耗を生じる可能性もある。

クランプ装置を直接に工作機スピンドルにねじまたはボルト接続を行って上述の 問題を解決する試みもなされた。しかし尚この種の構成はクランプ装置と工作機 スピンドルとの間の接続乃至ジヨイントに精度欠陥を含んでいる。更に、クラン プ装置と工作機スピンドルとの間のねじ接続は比較的大きな空間を必要とし、ま たクランプ装置は不必要に大きく重くなってしまう。

［発明の開示］ 従って本発明の目的は、回転工作機械のスピンドルとチャックの構造体を提供す ることであり、この構造体はチャックの半径方向回転遊隙に関して非常に高い精 度と加工製品の高い品質を与えるものであり、この場合クランプ装置は工作機械 スピンドルの軸受けに比較的近くに位置し、クランプ装置を小型に軽量に作るこ とが可能であり、また、優秀な芯出しと、同時に工具のチャック内での強いクラ ンプ力を生じるものである。

本発明はクランプ装置を一次的または二次的に工作機械スピンドルそれ自体とし て一体部品として、またはスプリットスピンドルとして形成するというアイディ アに基ず（ものである。これは時として、工作機械スピンドルとクランプ装置と が、既に最初から、材料の一様な且つ一体的な部品として作られることとなろう が、材料の一体的な部品でこのように形成されたチャックを有する工作機械スピ ンドルは非常に複雑で製造が高価である可能性があろう。

本発明によれば、クランプ装置は、その代わりに、別々のユニットとして形成さ れ、この別々に製造されたクランプ装置は製造工程の適当な時期に、工作機械ス ピンドルまたは工作機械スピンドル部品に溶接される。そのため特別に高精度の クランプ装置を製造することは不可能である。反対に、半径方向の遊び等に関す る所望の高精度はクランプ装置が工作機械スピンドルまたは工作機械スピンドル 部品に溶接または鑞付けされ、またこれは工作機械スピンドルとクランプ装置と かこの段階で最終的に加工されることとなり、そのため工作機械スピンドルとク ランプ装置とが非常に正確に同心的となる。工作機械スピンドルとクランプ装置 とはその接続後一体的ユニットとなるので、スピンドルの軸受は支持体とクラン プ装置の工具のためのクランプ孔の仕上げ加工はチャックの工具クランプ装置の 半径方向の遊びに関して非常に高い精度と正確度でなし得て、従ってクランプさ れた作業用工具に付いても同様となる。

クランプ装置の工作機械スピンドルへの接続に当たっての溶接または鑞付けは、 予め行った熱処理が破壊されることなく、または油圧媒体またはその他のクラン プ装置のどの部品も損傷を受けないようにすることが重要である。接続法は工作 機械スピンドルおよびクランプ装置の各種材料の使用を許容しなければならない 。従って溶接または鑞付けは最低限の加熱によって行わねばならない。接続は電 子ビーム溶接乃至レーザ溶接のような適当な最新の溶接法を使用することができ 、これによって溶接は工作機械スピンドルとチャックとに大きな量の熱を加えお よび伝達することなしに行うことができる。

［実施例コ ここで本発明は添付図面を参照して更に詳細に説明する。図１は従来技術による 工具チャック付きの工作機械スピンドルを模式的に示すものであり、一方図２は 本発明による装置を示す。図３は図２の装置の拡大図である。

図４は図２と図３の装置の別の実施例である。

図１に示す従来の工具接続構造体は、工作機械スピンドル１を有するが、これは ２個の軸受け２と３に支承され、またその外側端部には円錐形の孔４がある。工 具チャックは円錐形のシャフト５を有し、その上にクランプ装置即ち実際のクラ ンプチャック６が取り付けられている。チャックは円錐形シャフトにねじ止めま たは溶接接続されるように構成され、その円錐状シャフト５によって工作機械ス ピンドル１の円錐状孔４中に導入の上固定されるようになっている。チャックの 不完全半径方向回転精度に関した問題があり得ることは明らかで、また、クラン プチャックが最も近い工作機械スピンドル軸受け３から比較的遠い所に位置し、 またその為スピンドル軸受けが比較的強い荷重を受けることは明らかである。

本発明による構造体は、これを図２と３に示すが、油圧クランプブッシングのク ランプ装置８と一体である工作機械スピンドル７を有する。このクランプブッシ ングは基本的にはそれ自身公知の形式のもので、これは、ソリッドな外側外囲部 分１０と薄いスリーブないし壁１１の形の内部外囲部分とを有する外囲９を有す る。外囲部分１０と１１との間の空間には、油圧好ましくはプラスチック圧力媒 体である液圧媒体１３を含むリング状チェンバー１２がある。リング状チェンバ １２はリング状チェンバ１２と同一形式の液圧媒体を有する放射状液圧室１４に 液圧的に連通している。液圧室１４は内側にねじか切られ、このねじ中に圧力ね じ１５を受け入れるが、これを引くとねじは液圧媒体に圧力を及ぼし、これによ って前記液圧媒体は内壁１１に放射状内側に加圧するようにしてそのため工具シ ャフト１６の芯だしとクランプの両者を行う。

クランプブッシング８は別ユニットとして作られ、その後工作機械スピンドル７ の平坦な端面に溶接または鑞付けされる。

クランプチャック付きの工作機械スピンドルは次のようにして作られる。

工作機械スピンドル７は若干ラフに、その精度に関して特別な注文なしに別途に 作られ、また、クランプブッシング８は同様にその精度に関して特別な条件なし に別に作られる。工作機械スピンドル７とクランプブッシング８とは別の材料で 作ってもよく一方または両方の部品は硬化させても熱処理をしてもよい。クラン プブッシング８は、例えば電子ビーム溶接またはレーザ溶接のような、できるだ け僅かな熱量の発生および伝達を行う溶接または鑞付けによって工作機械スピン ドル７の終端面に溶接される。溶接はスピンドル７またはクランプブッシング８ の硬化乃至熱処理が有害な作用をすることなく、またクランプブッシング８内の 液圧媒体１３が損傷を受けることのないような僅かな量の熱量でなされる。一体 的なユニットを形成するために部品７と８とが溶接または鑞付けされた後、前記 ユニットは工作機械スピンドル７の軸受は領域が旋盤加工および研磨加工され、 また工具１６用のクランプ孔がチャックの工具ホルダの半径方向回転精度に関し て、従ってクランプされた加工用工具が非常に大きな精度で形成されるように最 終加工をされる。工具チャック８を有する工作機械スピンドル７はここでその軸 受は内に取り付けることができる。

工具１６は、工具のシャフトがクランプブッシング８のクランプ孔中に導入され 、引き続いて加圧ねじ１５を引っ張って取り付けられるが、これによって圧力チ ェンバ１２内の圧力媒体１３が加圧され、クランプブッシングの薄い内壁１１が 半径方向内側に延びる。加圧の第１段階で工具１６は芯出しされ、これに続くク ランピングの段階で工具はクランプブッシングの中心位置に安全にクランプされ る。

図４に示す装置は図２と３のそれと基本的には同一のもので、その唯一つの相違 点は、工作機械スピンドルが２部分即ち定置乃至−ベニ作機械スピンドル部分７ ａと二次乃至取り外し可能の工作機械スピンドル部分７ｂに分割されていること である。その長所はクランプブッシング付きのチャックが、必要に応じて例えば 別の工具シャフト孔１８を有するチャックに交換可能なことである。

クランプブッシング付きの工作機械スピンドル７ｂは上述のものと完全に等しく 作られ、２ベニ作機械スピンドル部分７ｂの円錐状シャフト１８は一次工作機械 スピンドル部分７ａの円錐孔１９中に丁度押し込まれる。

参照番号 従来技術　新技術 １　工作機械スピンドル　２　工作機械軸受け２　工作機械軸受け　３　工作機 械軸受け３　工作機械軸受け　７　工作機械スピンドル４　円錐孔（１の）　８ 　クランプブッシング５　円錐チャックシャフト　９　チャック外囲６　クラン プチャック　１０　外側外囲部分１１　薄壁、スリーブ １２　円筒チェンバ １３　液圧媒体 １４　加圧チェンバ １５　加圧ねじ １８　円錐端部（７ｂの） １９　円錐端部（７ａの） 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）１．特許出願の 表示 ＰＣＴ／５Ｅ９２１００７５７ ２、発明の名称 一体式チャックを有する工作機械スピンドル乃至工具ホルダおよびその製造方法 ３、特許出願人 名　称　ニー　チー　ペー　トランスミッシオンアクチボラグ ４、代理人 住　所　東京都港区虎ノ門−丁目１９番１０号第６セントラルビル ５、補正書の提出年月日　１９９３年３月１１日請求の範囲 ■、クランピング（８）は公知の形式で薄い内部スリーブ乃至内部壁（１１）と 、ソリッドな外部本体スリーブ（１０）と、前記内部および外部スリーブ（１１ ，１２）の間のリング状加圧室（１２）内に閉じ込められたプラスチックまたは 油圧媒体（１３）とを有するもので、その内部スリーブが油圧媒体（１３）の与 圧によって回転工具（１６）または加工片のセンタリングと固定クランピングが 可能に設計されており、 工作機械スピンドル（７；　７ａ、７ｂ）とクランプブッシング（８）は一体的 ユニットとして形成され、更に、クランプブッシングは工作機械スピンドル（７ ）に溶接または鑞付は接続され、 また、工作機械スピンドル部分（７）と油圧クランプブッシング部分（８）の両 者は前記部品（７，８）が溶接または鑞付は接続がされた後工作機械スピンドル （７）とクランプブッシング（８）のクランプ孔が正確な半径方向／回転精度を 有するように仕上げ加工されることを特徴とする油圧クランプブッシングの形の 例えばチャックのような工具または加工片用のクランプ装置（８）を有する回転 可能な工作機械スピンドル（７；７ａ、７ｂ）乃至工具および加工片用ホルダ。

２、工作機械スピンドル（７；７ｂ）とクランプブッシング（８）とは最低限の 熱を発生し伝達する溶接または鑞付けによって、例えば電子ビーム溶接または鑞 付けまたはレーザ溶接または鑞付けによって接続されることを特徴とする請求項 １記載の回転可能な工作機械スピンドル乃至工具および加工片用ホルダ。

３、工作機スピンドルは２部分（７ａ、７　ｂ）に分割され、即ち第１部分（７ ａ）は工作機械の静止部分であり、また第２部分（７ｂ）はクランプブッシング （８）と一体をなし、これらの部分（７ａ、７ｂ）は高い精度で密接に接続可能 であることを特徴とする請求項１または２記載の回転可能な工作機械スピンドル 乃至工具および加工片用ホルダ、。

４、一回転可能工作機械スピンドル（７，７ａ、７ｂ）は正確な寸法の要求なし に別個に製造され、−油圧クランプブッシング（８）は同様に正確な寸法の要求 なしに別個に製造され、 −クランプブッシング（８）はその後工作機械スピンドル（７；７ｂ）に溶接接 続または鑞付は接続されてこれらの一体ユニットを形成し、 〜また、スピンドル（７；７ｂ）の軸受は領域とクランプブッシング（８）のク ランプ孔（１７）は仕上げ加工されて正確な寸法と高い半径方向回転精度が得ら れることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の薄い内部スリーブま たは内部壁（１１）を形成する形式の例えばチャックである工具または加工片用 の油圧クランプブッシング（８）の形のクランプ装置を有する、回転可能な工作 機械スピンドル乃至工具および加工片用ホルダの製造方法。

５．スピンドル（７，７ｂ）とクランプブッシング（８）とは、工具ホルダの各 種部品の必要に応じて行われた熱処理が損傷を受けず、または油圧クランプブシ ングの油圧媒体を損なわない最低限の熱しか発生しない溶接または鑞付は方法に よって相互に接続されることを特徴とする請求項４記載の回転可能な工作機械ス ピンドル乃至工具および加工片用ホルダ。

６、工作機スピンドル（７；７ｂ）とクランプブッシング（８）は電子ビーム溶 接または鑞付けまたはレーザ溶接または鑞付けによって相互に接続されることを 特徴とする請求項５記載の回転可能な工作機械スピンドル乃至工具および加工片 用ホルダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．工作機械用の工作機械スピンドル（７；７ａ，７ｂ）の形式であって工具ま たは加工片用のクランプ装置（８）、例えばチャックを有する工具および加工片 用の回転可能ホルダにおいて、クランプ装置は公知の形式の油圧クランプブッシ ング（８）であり、これがソリッドな外部本体部分（１０）と、薄い内部スリー ブ乃至内部壁部分（１１）と、前記ソリッド本体（１０）と内部スリーブ部分（ １１）との間のリング状の圧力チェンバ（１２）に閉じ込められた油圧媒体（１ ３）とを有し、前記内部スリーブ（１１）は油圧媒体（１３）の加圧の下で回転 工具（１６）または加工片のセンタリングおよび固定クランピングの両者が可能 であり、また工作機スピンドル（７；７ａ，７ｂ）とクランプブッシング（８） とは一次的または二次的に一体的ユニットとして形成されることを特徴とする一 体式チャックを有する工作機械スピンドル乃至工具ホルダ。 ２．油圧クランプブッシング（８）は溶接または鑞付け接続によって接続されて いることを特徴とする請求項１記載の一体式チャックを有する工作機械スピンド ル乃至工具ホルダ。 ３．工作機スピンドル部分（７；７ｂ）と油圧クランプブッシング部分（８）の 両者は溶接または鑞付け接続によって相互に接続された後工作機械スピンドル（ ７；７ｂ）とクランプブッシング（８）とが精密な半径方向回転精度で形成され るように仕上げ加工がなされることを特徴とする請求項２記載の一体式チャック を有する工作機械スピンドル乃至工具ホルダ。 ４．工作機械スピンドル（７；７ｂ）とクランプブッシング（８）は熱の最低限 の発生と伝達の下で、例えば電子ビーム溶接または鑞付けまたはレーザ溶接また は鑞付けによって接続されることを特徴とする請求項２記載の一体式チャックを 有する工作機械スピンドル乃至工具ホルダ。 ５．工作機械スピンドルは２部分（７ａ，７ｂ）、即ち工作機内で静止している 第１部分（７ａ）とクランプブッシング（８）と一体の第２部分（７ｂ）の２部 分に分割され、前記両部分（７ａ、７ｂ）は大きな精度で密接に接続可能である ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の一体式チャックを有する 工作機械スピンドル乃至工具ホルダ。 ６．前記請求項の任意１項記載の回転可能ホルダであって、工作機用の工作機械 スピンドル（７；７ａ、７ｂ）と工具または加工片用の油圧クランプブッシング （８）の形のクランプ装置、例えばチャックを有する回転可能ホルダの製造法に おいて、工作機械スピンドル（７；７ａ、７ｂ）は正確な寸法の要求なしに別々 に製造され、油圧クランプブッシング（８）は同様に正確な寸法の要求なしに別 に製造され、スピンドル（７；７ｂ）とクランプブッシング（８）は一体ユニッ トを形成するために溶接または鑞付け接続され、また、スピンドル（７；７ｂ） の軸受け領域とクランプブッシング（８）のクランプ孔（１７）は正確な寸法と 高い半径方向回転精度を得るために仕上げ加工されることを特徴とする請求項１ 乃至５のいずれか１項記載の一体式チャックを有する工作機械スピンドル乃至工 具ホルダ回転ホルダの製造方法。 ７．スピンドル（７；７ｂ）とクランプブッシング（８）は工具ホルダの各部品 の必要とされる熱処理で損傷されないような、または油圧クランプブッシングの 油圧媒体が損なわない最低限の熱しか生じない溶接または鑞付けによって接続さ れることを特徴とする請求項６記載の一体式チャックを有する工作機械スピンド ル乃至工具ホルダの製造方法。 ８．工作機スピンドル（７、７ｂ）とクランプブッシング（８）とは電子ビーム 溶接または鑞付けまたはレーザ溶接または鑞付けによって相互に接続されること を特徴とする請求項７記載の一体式チャックを有する工作機械スピンドル乃至工 具ホルダ製造方法。