JP2002046037A - 工作機械スピンドルのノーズに対する、工具、工作物またはゲージホルダの取外し式高精度且つ剛性連結 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フランジ連結の高い位置決め精度および剛性
が、フランジ要素の広い製造公差の場合でも常に確保す
ることができる連結を提供する。 【解決手段】 工作機械のスピンドルノーズ（１）と交
換式工具、ゲージまたは工作物ホルダ（７）との間の接
合面からなり、前記工作機械はホルダ（７）のフランジ
の下側に短縮された芯決めテーパ（８）を有し、前記テ
ーパは軸方向および半径方向には剛性であるが円周上で
は弾性的に膨脹可能な管状スタブ（１５）として形成さ
れ、このスタブがその弾性を介してスピンドルノーズ
（１）上の芯決めテーパ（６）の直径に対してそれ自体
で適合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械スピンド
ルのノーズに対する、工具、工作物またはゲージホルダ
の取外し式連結に関する。高性能の最新精密工作機械に
おいてリセット時間を短縮するためには、機械とおよび
工作物特定切削工具、ゲージまたは工作物ホルダとの間
の接合点は、その転換が、手動または自動のいずれであ
れ可能な最短時間で且つ最大の位置決め精度をもって達
成されるよう設計されなければならず、しかもこの連結
は発生する応力およびトルクに対する剛性および伝達能
力を有していなければならない。

【０００２】

【従来の技術】これらの要求を高度に満足する接合は、
ＤＩＮ第５５０２６号または第５５０２８号に開示され
る形式の芯決めテーパおよびフランジ配置を有するフラ
ンジ連結である。これは、半径方向芯決めのために工具
または工作物ホルダのフランジ上およびスピンドルノー
ズ上にそれぞれ設けられる短い雌および雄テーパと、工
具または工作物ホルダのスピンドルに対する面整列のた
めにスピンドルの回転軸線に直角に設けられるフランジ
面であって、ボルトまたはその他の固定手段で組付けら
れて相互対接されるフランジ面とから形成されている。
半径方向の確実な着座を確保すべく、スピンドルノーズ
の雄テーパ（差込み部）は工具または工作物ホルダの雌
テーパよりも僅かに大きな寸法に形成され、これにより
フランジが締結される際にテーパ端縁部間の遊びが排除
されて後者が半径方向の弾性的変形を僅かに負荷され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この連結の欠点は、連
結の位置決め精度および剛性を確保するために維持しな
ければならない高度の製造精度にある。若しテーパ角度
およびテーパ直径の厳密な公差が超過されると、雄およ
び雌テーパ間の半径方向遊びによるまたはフランジ間の
不適切な軸方向接触による半径方向および軸方向誤差の
リスクが発生する。若しこの場合、例えば固定ボルトを
過度に締付けることによってフランジ面を接触させよう
とすると、スピンドルノーズを弾性的に変形させる危険
が発生し、そしてこれはスピンドルの本来の作動を障害
する。更に頻繁な組付けおよび組外しの場合には、芯決
めテーパ上の高すぎる接触圧力によって早期の磨耗およ
び位置決め精度低下のリスクが発生する。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、連結であって、そのフ
ランジ連結の高い位置決め精度および剛性が、フランジ
要素の広い製造公差、従って安い製造コストの場合でも
不都合な弾性変形のリスクなく常に確保することがで
き、しかも早期磨耗が回避できる連結を提供することに
ある。この目的は、特許請求の範囲に係る特徴要件手段
によって達成される。

【０００５】

【実施例】次に、本発明を、歯形研削盤の工作物ホルダ
を工作物スピンドルのノーズに対して固定する実施例に
つき、その図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【０００６】図１は、歯形研削盤の工作物スピンドル３
のノーズ１を示し、スピンドル軸線２の周りを回転す
る。ノーズは、スピンドル軸線２に直角なスピンドルフ
ランジ４からなり、スピンドル軸線２回りに同芯で且つ
平行に配置されるねじ孔５およびスピンドル軸線２に同
芯の芯決めテーパ（差込み）６を有する。スピンドルノ
ーズ１のフランジ４および芯決めテーパ６は工作物ホル
ダ７を適合させるよう作用し、すなわち、ホルダはスピ
ンドルノーズ１の雄テーパ６上の雌テーパ８を介して芯
決めされ、且つそのフランジ１１の設置面１０は芯決め
テーパ８の軸線９に直角であって固定ねじ１２が締付け
られるとスピンドルノーズ１のフランジ４の設置面２２
全周囲上に支持される。

【０００７】容易に理解されるように、図１におけるス
ピンドルノーズ１およびフランジ１１の剛体性状は、不
適切なフランジ接触または遊びまたは芯決めテーパ上の
高過ぎる接触圧を回避して早期磨耗および精度低下を防
止するために、高度の製造精度を必要とする。

【０００８】図２には、図１のスピンドルノーズがその
まま採用されている。しかしながら、芯決めテーパ８の
外側直径領域において、工具ホルダ７のフランジ１３
に、本発明に従って、回転軸線９と同軸線上の軸方向凹
部１４が設けられている。更に芯決めテーパ８は、端ぐ
りされることにより、その残部芯決めテーパ８の高さ１
６をスピンドルノーズ１の芯決めテーパ６の高さ１７の
一部分だけにされている。これにより、雌芯決めテーパ
８の根元領域は、軸方向および半径方向には剛性である
が直径内では弾性的に膨脹可能な薄肉壁部の管状スタブ
１５に形成される。

【０００９】テーパ８を高さ１６まで短縮し且つこれを
管状スタブ１５の端縁部に位置させることにより、環状
スタブを可能な最小の力で膨脹させそして磨耗を減少さ
せることができる。

【００１０】図３は、本発明に係る固定フランジ１３の
設計を示し、これにおいては増大された弾力性のため
に、環状スタブ１５がその円周周りに、凹部１４の深さ
よりは浅い深さの半径方向スロット１９を設けられてい
る。

【００１１】本発明に係る工具ホルダ７のフランジの下
部設計によれば、規定寸法の実質的なずれの場合には、
芯決めテーパ８の弾力性が、フランジボルト１２の過度
の締付けおよびこれによるスピンドルノーズ１の変形を
誘発することなく、その直径をスピンドルノーズ１のテ
ーパ直径に適合させるよう許容し、そしてこれによりフ
ランジ４および１３が常に平面で接触されるよう確保す
る。このことは、同時に、正確な芯決めと共に雄および
雌テーパ間の接触圧力とおよびこれによる接合テーパ面
の磨耗とが低い限度内に維持され得ることを意味してい
る。そしてこのことは、高性能の最新万能工作機械にお
けるしばしば極めて短間隔のリセット工具および工作物
固定に関する、接合面の長使用期間に亘る位置決め精度
を確実に保持するようにする。

【００１２】図４に示す発明概念を適用する別の形式で
は、本発明様式の工具または工作物ホルダフランジ１３
の雌テーパ８を適用する代わりにスピンドルノーズ１の
雄テーパ６に管状スタブ形状を付与することにより、同
じ効果を達成することが可能である。しかしながら、図
２および図３に示す実施例の利点は、図２および図３に
係るスピンドルノーズを既に作動されている機械に対し
て、本発明が制約されることなく活用し得ることであ
る。

【００１３】図４に係る設計形式において、スピンドル
ノーズ１内の軸方向環状の凹部またはスロット２１は芯
決めテーパ６と同一軸線状に走行する。スロット２１の
軸方向の深さは、フランジ４の設置平面２２とおよび芯
決めテーパ６が形成される管状スタブ２４の端面２３と
の間の間隔１７に略対応する。芯決めテーパ６の軸方向
の長さは、この間隔１７の約２０％乃至５０％である。

【００１４】管状スタブ１５（図２および図３）または
２４（図４）の壁厚はスタブ１５，２４の長さの半分よ
りも小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】現在の技術水準に係る設計における工作物ホル
ダのスピンドルノーズおよび固定フランジを示す。

【図２】本発明の一実施例に係る固定フランジを示す
る。

【図３】図２に示す固定フランジの変形例を示す。

【図４】図２に係る実施例の運動学的反転を示す。

【符号の説明】

１ ノーズ ２ スピンドル軸線 ３ 工作物スピンドル ４ スピンドルフランジ ５ ねじ孔 ６ 芯決めテーパ（雄テーパ、差込み部） ７ 工作物ホルダ（工具ホルダ） ８ 芯決めテーパ（雌テーパ） ９ 軸線 １０ 設置面 １１ フランジ １２ 固定ねじ（フランジボルト） １３ フランジ １４ 軸方向凹部 １５ 管状スタブ １６，１７ 高さ １８ 穴部 １９ 半径方向スロット ２１ 軸方向環状凹部（スロット） ２２ 設置面 ２３ 端面 ２４ 管状スタブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョルジオ スカッチ スイス国、ツェーハー−8340 ヒンヴィ ル、ノイアッヒャーシュトラッセ 24 Ｆターム(参考） 3C016 AA02 HB03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具、工作物またはゲージホルダ（７）
   の、工作機械スピンドル（３）のスピンドルノーズ
   （１）との取外し式高精度且つ剛性の連結であって、ス
   ピンドルノーズ（１）上の第一芯決めテーパ（６）およ
   びスピンドルノーズ（１）上の第一設置平面（２２）
   と、ホルダ（７）上において第一芯決めテーパ（６）と
   接合するための第二芯決めテーパ（８）および第一設置
   平面（２２）と接合するための第二設置平面（１０）と
   を有する連結において、 芯決めテーパ（６，８）の中の一つが管状スタブ（１
   ５，２４）に形成されると共にこの芯決めテーパ（６，
   ８）の軸方向長さ（１６）が管状スタブ（１５，２４）
   の軸方向長さの２０％乃至５０％であってこれによりこ
   の芯決めテーパ（６，８）が円周方向弾性的に構成され
   ることを特徴とする連結。
2. 【請求項２】 ホルダ（７）内に、第一芯決めテーパ
   （６）の軸方向長さ（１７）と略同じ深さの環状凹部が
   第二芯決めテーパ（８）と同軸状に設けられることによ
   り第二芯決めテーパ（８）が管状スタブ（１５）に形成
   されると共に、ホルダ（７）が穴部（１８）を第二芯決
   めテーパ（８）と同軸状に設けられてこの穴部が第二芯
   決めテーパ（８）の軸方向長さを管状スタブ（１５）の
   軸方向長さの２０％乃至５０％に制限することを特徴と
   する請求項１記載の連結。
3. 【請求項３】 管状スタブ（１５）の端面は第二設置面
   （１０）からセットバックされることを特徴とする請求
   項２記載の連結。
4. 【請求項４】 スピンドルノーズ（１）内に、同軸状の
   凹部（２１）であって、第一芯決めテーパ（６）の内側
   においてノーズ端面（２３）から出発すると共にその深
   さが第二芯決めテーパ（８）の軸方向長さと略対応され
   る凹部（２１）が設けられることにより、第一芯決めテ
   ーパ（６）が管状スタブ（２４）に形成されると共に、
   第一芯決めテーパ（６）の軸方向長さが管状スタブ（２
   ４）の軸方向長さ（１６）の２０％乃至５０％に設定さ
   れることを特徴とする請求項１記載の連結。
5. 【請求項５】 管状スタブ（１５，２４）に半径方向ス
   ロット（１９）を設けることを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の連結。
6. 【請求項６】 管状スタブ（１５，２４）の壁厚はその
   軸方向長さよりも小さく、好適にはこの長さの５０％よ
   りも小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
   に記載の連結。