JP2014217944A - 工作機械のモータスピンドルに固定された可調整工具を調整する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械のモータスピンドルに自動的に固定することができる外部から制御可能な可調整工具を提供する
【解決手段】工作機械のためのモータスピンドル１１０に関するもので、（ａ）可調整工具１３０を自動的に固定及び釈放するように構成された工具固定システムと１５０、（ｂ）該工具固定システム内に配設された制御棒１７０と、（ｃ）当該モータスピンドルの側に配置され、上記制御棒により可調整工具を調整するように構成された設定ユニット１２０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械のモータスピンドルに固定（クランプ）された可調整工具を調整する装置及び方法に関する。

近年、製造プラントの収益性及び生産性に対して高度の要求が課されている。工作機械（machine tools）は多くの製造プラントにおいて重要な要素である。近代的工作機械は、しばしば、モータスピンドルを有している。モータスピンドルは、組み込まれた工具インターフェースを有する、電気モータにより直接駆動される軸である。

生産性に関して自動化された柔軟性のある生産における難題を満足させるために、幾らか前から、自動工具固定システムが既に使用されている。自動固定システムの例は、ヨーロッパ特許第EP0339321B1号公報及びドイツ国特許出願公開第DE102005008892A1号公報に記載されている。ドイツ国特許第DE102010009664B4号公報は、モータスピンドルを監視することを可能にすると共に、特には該モータスピンドル及び／又は該スピンドルのベアリングの目標状態からのずれの量を決定することができる信号処理ユニットを開示している。

更に一層多くの加工ステップのためには、加工処理の品質（寸法精度、表面品質、耐久性等）を確保するために、当該工具を冷却及び注油する必要がある。このことは、冷却液（冷却剤）及び潤滑剤が作動位置に直接供給されるような微細な孔（ボア）を各工具が有することにより最良に保証される。

典型的に、工具及び工具刃先は冷却手段により切り屑から同時に清掃される。更に、自動固定システムは、工具交換の間にスピンドル側の工具保持具を清浄に維持するために清浄用空気の別個の供給源を有している。

精細な加工処理及び／又は例えば凹部等の特殊な加工処理のためには、調整可能な（可調整）又は作動型の（アクチュエーティング）工具が使用されねばならない。可調整工具の場合、工具刃先は定められた態様で延長（伸長）及び後退（縮退）させることができる。精細加工処理のための現在入手可能な可調整工具の場合、作動型調整部が、しばしば、当該工具に直接埋め込まれている。例えばヨーロッパ特許第EP1169154B1号公報は、切断エレメントを設定するために、非常に精細な加工のための工具内に配設された圧電調整エレメントを開示している。ドイツ国特許第DE19925193B4号公報は、当該工具を外部電源なしで操作することが可能となるように、圧電調整エレメントを該工具の所定の変形状態に保持するための保持機構を記載している。

異なる精細加工処理のためには多数の異なる工具を設ける必要があるので、各工具への作動型調整エレメントの設置は莫大な費用となる。更に、このことは可調整工具が大きな寸法及び重い重量を持つことにつながる。更に、当該工具内で回転する作動型調整エレメントへの電力の供給は汚れ及び湿度の影響を受け易く、従って複雑な態様でのみ実行可能である。それにも拘わらず、工具内で回転する調整工具の給電部は摩耗し易く、誤差の影響を受け易い。

ヨーロッパ特許第EP0491724B1号公報は、工作機械に適用するためのツールヘッドを開示している。該工作機械は、回転軸に対して垂直に回転可能であり、異なる切断工具に挿入することが可能なスライダを有している。ドイツ国特許出願公開第DE102011080701A1号公報はスライダのための固定機構であって、高速で回転するモータスピンドルにおいてツールヘッドの動作の間における該スライダの意図せぬずれを防止する固定機構を記載している。Komet社のホームページからダウンロードすることが可能なカタログKOMET
KomTronic（登録商標） U-Achssystemeは、必要に応じてアダプタの助けによりブロックに工具を固定することができるマシンインターフェースを備えた電気駆動部を有するモジュール型システムを記載している。

Mapal社のホームページからダウンロードすることができるカタログMAPAL
TOOLTRONIC（登録商標）は、任意の凹部及び非円柱状ボアの加工のための異なる作動型工具のモジュール型システムを提示している。該モジュール型システムは自身の電気駆動部を有し、該駆動部も工具側のモジュールインターフェース及びモータスピンドルに固定するためのマシンインターフェースを有している。異なる作動型工具を上記モジュールインターフェースに固定することができ、異なるスナップ式工具を上記作動型工具に固定することができる。

両モジュール的方法は、各可調整工具への自身の駆動ユニットの取り付けを回避している。しかしながら、非常に特有な工具しか、駆動ユニット又はツールヘッドに、各々、固定し又はフランジ装着することができない。更に、工具は作動型ツール又はスライダに、各々、手動で挿入されなければならない。

ヨーロッパ特許第EP0430984B1号公報は、圧電アクチュエータにより半径方向にたわまされる可調整工具を備えた精細穿孔（中ぐり）マシンを記載しており、上記圧電アクチュエータは該精細穿孔マシンの動作スピンドル内に配設され、該圧電アクチュエータは引張棒を機械的にずらす。該工具は手動で交換することができる。

このように、ヨーロッパ特許第EP0430984B1号公報に開示された原理は、前述したモジュール的方法と同様に、各可調整工具内への作動型調整ユニットの取り付けを回避する。しかしながら、動作スピンドル内で回転する上記アクチュエータの給電は依然として前述した欠点を有している。更に、各工具は上記精細穿孔マシンの動作スピンドルに手動で固定されなければならない。

ヨーロッパ特許第EP0339321B1号公報 ドイツ国特許出願公開第DE102005008892A1号公報 ドイツ国特許第DE102010009664B4号公報 ヨーロッパ特許第EP1169154B1号公報 ドイツ国特許第DE19925193B4号公報 ヨーロッパ特許第EP0491724B1号公報 ドイツ国特許出願公開第DE102011080701A1号公報 ヨーロッパ特許第EP0430984B1号公報

従って、本発明は上記課題に基づいて装置、方法及び工作機械のモータスピンドルに自動的に固定することができる外部から制御可能な可調整工具を提供する。

本発明の第１態様によれば、前記課題は請求項１に記載の装置により解決される。一実施態様において、工作機械のためのモータスピンドルは、(a)可調整工具を自動的に固定及び釈放するように構成された工具固定システムと、(b)該工具固定システム内に配設された制御棒と、(c)上記モータスピンドルのＢ側に配置されると共に上記可調整工具を上記制御棒により調整するように構成された設定ユニットとを有する。

本発明の装置は、可調整工具を自動工具固定システムにより固定（クランプ）し、かくして一連の生産のために必要とされる再現性（繰り返し性）を満たすことを可能にする。本発明の装置の制御棒は、モータスピンドルのＡ側の自動工具固定システムにおける該制御棒の設置のための如何なる空間も必要としない。モータスピンドルのＢ側にフランジ装着された上記設定ユニットは、該モータスピンドルの寸法を超えて半径方向に延びることはない。このように、制御棒と設定ユニットとの該組み合わせは、モータスピンドルの小型の構成を実質的に損なうことなく可調整工具を自動的に調整することを可能にする。かくして、モータスピンドルのＢ側にフランジ装着される上記設定ユニットの小さな寸法は、幾つかのスピンドルを持つ工作機械において非常に小さな実寸法を実現することを可能にする。上述した制御棒及び設定ユニットは、既存のモータスピンドルの設計に容易に組み込むことができる。

可調整工具の工具刃先は、請求項１に記載のモータスピンドルによりマイクロメートルの範囲内で調整することができる。刃先の摩耗及び／又は加熱により生じる長さの伸びは、閉制御ループで補償することができる。もし必要なら、工具刃先は同時に注油及び冷却することができる。このように、本発明の装置は、２つの例にのみ言及すれば、例えば円錐の加工及びトランペット形状の製造等の、輪郭加工の加工処理の実行を可能にする。

一般的に、加工処理の品質は、当該工具の品質、即ち該工具の許容誤差、該工具の切断パラメータ及びボール盤主軸（drilling spindle）の正確さに主に依存する。そのベアリング及び直接駆動により、モータスピンドルの形態のボール盤主軸の設計は、スピンドル軸の位置及び角度位置に関する最高の正確さ要件を満たす。これに基づいて、本発明の装置は可調整工具を自動的に且つ非常に正確に固定することを可能にする。このように、本発明の装置は自動製造の用途に運命付けられている。

他の態様によれば、前記制御棒は該制御棒を介して少なくとも１つの流体を導通させるために軸方向に穿たれた（ドリル形成された）孔を有する。更なる態様によれば、上記少なくとも１つの流体は、冷却液、気体又はガス混合物、特には空気及び／又は油を有する。

上記制御棒のドリル形成孔を介して流体を導通させることにより、当該可調整工具の既述した注油及び／又は冷却を実現することができる。冷却及び／又は注油に使用される該流体は、更に、加工位置から切り屑を除去する。他の例として、上記加工位置、即ち工具を、上記制御棒のドリル形成孔を介して圧縮空気により清掃することができる。

他の態様において、前記設定ユニットは少なくとも１つの電気モータと、少なくとも１つのウォームギアとを有する。更なる態様によれば、上記少なくとも１つのウォームギアは遊星歯車を有する。有益な態様において、上記少なくとも１つの電気モータは少なくとも１つのアクチュエータを有し、当該設定ユニットは上記少なくとも１つのウォームギアを該アクチュエータに結合するためのクラッチを更に有する。好ましい態様において、上記少なくとも１つの電気モータは、前記可調整工具を調整するために、前記制御棒を上記少なくとも１つのウォームギアにより軸方向に移動させる。

他の態様によれば、前記設定ユニットは前記制御棒の軸方向位置の電子的リクエストの後に該制御棒の工具側端部を、所定の公称位置から≦±１００μｍ、好ましくは≦±５０μｍ、より好ましくは≦±２０μｍ、最も好ましくは≦±１０μｍの平均偏差で制御する。

上述した工具刃先のマイクロメートル範囲での調整精度は、上記アクチュエータのロッドの回転運動の遊星歯車による上記制御棒の並進運動への実質的に遊びのない伝達により達成される。上記アクチュエータとウォームギアとの間にクラッチが存在する場合、該クラッチも実質的に遊びのない構成を有する。“実質的に”なる用語は、ここ及び本説明における他の部分では、公称値からの所定の許容誤差限界内での偏差を意味する。

閉制御ループにより、上記制御棒の工具側端部の軸方向位置は回復することができ、従って、該工具の刃先をマイクロメートル範囲内の精度で調整することができる。

更に他の態様によれば、前記設定ユニットは冷却ユニットを有する。更なる態様によれば、該冷却ユニットは回転フィードスルー（回転貫通供給部）を有する。有利な態様において、該冷却ユニットは当該可調整工具を前記少なくとも１つの制御棒を介して導通される流体により調整する。

当該装置が機械的に調整可能な工具及び流体又は媒体で制御される工具の両方を調整することができることは、定義された該装置の本質的利点である。このように、該定義された装置は、自動化された柔軟性のある製造への応用に最良に適している。何故なら、該装置は既に利用可能な可調整工具の使用を可能にするからである。固定的に構成された工具、即ち工具刃先を調整することができない工具も、勿論、先に定義したモータスピンドルに固定することができる。

他の有益な態様によれば、前記少なくとも１つの流体は当該可調整工具を冷却及び／又は注油する。更なる有益な態様によれば、前記制御棒の軸方向運動が当該可調整工具を調整し、上記少なくとも１つの流体が該可調整工具を冷却及び／注油する。

定義された前記モータスピンドルは、２つの異なるパラメータを正確に調整する可能性を提供し、従って、互いに独立に当該可調整工具の工具刃先を調整し、この目的のために設計された工具を所定の量の流体により、定められた方法で冷却及び／又は注油する。

他の態様においては、工作機械のモータスピンドルに着脱可能に接続される可調整工具を調整する方法が提供され、上記工作機械はモータスピンドル内に配設された自動工具固定システムを有し、上記工具固定システムは該自動工具固定システム内に配設された制御棒を有する。該方法は、(a)可調整工具を自動工具固定システムにより固定及び釈放するステップと、(b)上記可調整工具を上記モータスピンドルのＢ側に配置された設定ユニットによって制御棒により調整するステップとを有する。

本発明の方法は、モータスピンドルの可調整工具をＢ側から自動的に固定すると共に自動的に制御することを可能にする。このように、当該工具の設計は制限されない。

他の態様によれば、前記可調整工具を調整するステップは、前記制御棒を軸方向に移動させるステップを有する。他の有益な態様において、該制御棒を軸方向に移動させるステップは、電気モータの軸の回転運動をウォームギア（特には、遊星歯車）により上記制御棒の並進運動に変換するステップを有する。

他の好ましい態様において、前記可調整工具を調整するステップは、前記制御棒のドリル形成孔を介して流体を軸方向に導通させるステップを有する。更に他の態様によれば、前記可調整工具を調整するステップは、前記制御棒を軸方向に移動させると共に、当該可調整工具を前記制御棒のドリル形成孔を介して流体を軸方向に導通させることにより冷却及び／又は注油するステップを有する。

第２態様によれば、本発明の前記課題は請求項１９に記載の可調整工具により解決される。一実施態様において、可調整工具は、(a)自動工具固定システムと着脱可能に係合するように構成された受け部と、(b)上記可調整工具を調整するために上記自動工具固定システム内に配置された制御棒と着脱可能に係合するように構成されたパワー伝達エレメントとを有する。

パワー伝達エレメントを有し、従って先に定義された装置の制御棒の並進運動を介して機械的に制御することができる可調整工具は、自動化された柔軟性のある製造のために可調整工具のモジュール型システムの構築を可能にする。

更に他の好ましい態様において、上記パワー伝達エレメントは、更に、前記制御棒の軸方向ドリル形成孔により当該工具に供給される流体を受けるように構成される。

このような形態で設計された工具は、独立に、可調整工具の工具刃先を調整すると共に、加工位置における冷却液及び／又は潤滑剤の供給量を定めること可能にするような、２つの異なるパラメータを有する。

最後に、更なる有益な態様において、可調整工具は上記パワー伝達エレメントにより発生される力を相殺するように構成された少なくとも１つのバネを有する。

従来技術の可調整工具において、制御棒は工具に固定的に接続され、軸方向において工具の方向に向けられた（押し）力又はＢ側の方向に向けられた（引き）力を発生し得る。交換可能な工具の場合、即ち、特には自動的に固定可能な工具においては、制御棒は該可調整工具のパワー伝達エレメントを押すことができるのみで、該パワー伝達エレメントに引っ張り力を生じさせることはできない。当該工具内に配設されたバネは、上記制御棒の力を相殺する力を供給し、かくして、該工具の工具刃先の定められた調整を可能にする。

本発明の現在のところ好ましい実施態様の詳細な説明は、添付図面を参照して後述する。

図１は、可調整工具を固定する組み込まれた自動工具固定システム及び可調整工具を調整又は設定するための設定ユニットを備えたモータスピンドルの概略図を示す。 図２は、可調整工具を自動的に固定及び調整するモータスピンドルの一例を示す。 図３は、図２の例のモータスピンドルのＢ側の拡大図を示す。 図４は、柔軟性のない、即ち調整可能でない工具を伴う、図２のモータスピンドルのＡ側又は工具側の拡大図を示す。 図５は、第１の可調整工具を伴う、図２のモータスピンドルの工具側の拡大図を示す。 図６は、第２の可調整工具を伴う、図２のモータスピンドルの工具側の拡大図を示す。 図７は、第３の可調整工具を伴う、図２のモータスピンドルのＡ側の拡大図を示す。

以下、工作機械のモータスピンドルに可調整工具を自動的に固定する本発明装置及び本発明方法の現在のところ好ましい実現例を説明する。これらの例示的説明は工作機械のモータスピンドルに関連して記載される。モータスピンドルは、これらモータスピンドルのベアリング及び直接駆動により、精細加工処理に特に良好に適している。しかしながら、ここで説明する装置は、異なるタイプの工作機械のスピンドルに適用することもできる。

図１は、本発明の装置１００の概要を概略図示している。本発明装置１００はモータスピンドル１１０を有している。Ａ側は、当該モータスピンドル１１０の工具を担持する側を示す。Ｂ側は、モータスピンドル１１０の反対側を示す。設定ユニット１２０がモータスピンドル１１０のＢ側にフランジ装着されている。スピンドルシャフト１４０がモータスピンドル１１０内に配設されている。工具１３０は、モータスピンドル１１０のスピンドルシャフト１４０に、該モータスピンドルのＡ側において固定される。スピンドルシャフト１４０は、Ｂ側のベアリングからＡ側の工具インターフェースまで延在する。通常のタイプの工具インターフェースは、例えばＨＳＫ（中空テーパシャンク）又はＳＫ（急勾配テーパ）である。本発明装置は、両工具インターフェースに対して、及び工具固定システムが中心軸的な接近を可能にするような他の工具インターフェースに対して使用することができる。

スピンドルシャフト１４０は、自動工具固定システム１５０又は自動工具固定装置１５０を有している。該工具固定装置１５０はＡ側にコレットチャック１６０を有し、該コレットチャックにより工具１３０をモータスピンドル１１０のスピンドルシャフト１４０に自動的に固定し又は該スピンドルシャフトから釈放することができる。Ｂ側において、上記工具固定装置１５０はスピンドルシャフト１４０を越えて延び、該延長部に固定／釈放装置を取り付けるようにする。詳細は後に図３に関連して説明する。

現在のところ、工具１３０を固定及び釈放するために異なる原理を用いる自動工具固定システム５００は市場で入手可能である。固定方法及び釈放方法は、工具１３０が調整可能であるか否かとは無関係である。ここで説明する装置１００は、固定システム１５０の種類とは無関係である。むしろ、説明する装置１００は、中心軸開口を有する全ての現在入手可能な及び将来の自動工具固定システム１５０に対して使用することができる。

工具固定装置１５０内には、制御棒１７０が配設されている。該制御棒１７０は、スピンドルシャフト１４０の前記工具インターフェースから設定ユニット１２０まで延在する。該制御棒１７０は軸方向のドリル形成孔１８０を有し、該孔も設定ユニット１２０からモータスピンドル１１０のＡ側の前記工具インターフェースまで延びている。工具１３０のチャンネル１９０には、該制御棒１７０のドリル形成孔１８０を介して冷却液及び／又は潤滑剤を供給することができる。

図２は、可調整工具を自動的に固定及び調整するための装置の実現例２００を一瞥できるように示している。モータスピンドル２１０はスピンドルシャフト２４０を有している。スピンドルシャフト２４０は自身の位置に、Ａ側ではベアリング２２２及び２２４により、Ｂ側ではベアリング２２６により固定されている。固定子２１５がスピンドルシャフト２４０を駆動する。スピンドルシャフト２４０は自動工具固定システム２５０を有し、該固定システムはＢ側にコレットチャック２６０を有している。連続した軸方向のドリル形成孔２８０を有する制御棒２７０が、該工具保持具２５０内に配置されている。工具２３０は、Ａ側においてモータスピンドル２１０のスピンドルシャフト２４０に固定される。設定ユニット２２０は、当該モータスピンドル２１０のＢ側にフランジ装着される。

図３は、フランジ装着された設定ユニット２２０を備えたモータスピンドル２１０のＢ側の拡大切り抜き図を示す。該設定ユニット２２０は、接続部３１２及び３１４を介して電力が供給されるアクチュエータ３１０を右端に有すると共に、ハウジング設定ユニット３４０を有している。アクチュエータ３１０の軸３１６は遊星歯車軸３２０に接続されている。該遊星歯車軸３２０はナット（screw nut）３２２に接続されている。遊星歯車軸３２０のナット３２２はハウジング設定ユニット３４０のピストン３４５内に配設され、該ピストン３４５は軸方向に移動可能である。回転フィードスルー（貫通供給部）３３０も該可動ピストン３４５に設けられている。図３の例では遊星歯車軸３２０及びナット３２２を有する軸方向制御歯車は、前記アクチュエータの軸３１６の回転運動を制御棒２７０の並進運動に変換する。該制御棒２７０の最大行程３４２は、図２及び３に示す例では２６mmである。前記軸３１６の１回転は、上記制御棒の２mmの軸方向並進運動に相当する。５mmの予備３４４が摩耗補償のために見越されており、該予備は２６mmの上記最大行程内に含まれる。

近接スイッチ３２５は、当該工作機械が始動された際に回復される、アクチュエータ３１０の絶対値発信器のための基準点送信器ユニットとして働く。制御棒２７０の現在位置は、アクチュエータ３１０の上記絶対値発信器のデータにより算出される。

図３の左端は、スピンドルシャフト２４０の端部３５５を示す。工具固定装置２５０は、該スピンドルシャフト２４０内に配置される。該自動工具固定装置２５０に接続された油圧ユニット３６４は、油圧ピストン３６２により工具固定装置２５０を軸方向に変位させることによって工具１３０、２３０を自動的に固定及び釈放するように働く。

既述したように、制御棒２７０は連続した軸方向のドリル形成孔２８０を有している。該ドリル形成孔２８０は回転フィードスルー３３０に接続されている。制御棒２７０への回転フィードスルー３３０の通路は密閉リングにより密閉されている。流体は上記回転フィードスルーに接続部３３２により供給することができる。本説明において、流体なる用語は、流体で制御される工具を調整するための及び一般的に工具１３０、２３０又は該工具１３０、２３０の工具刃先を冷却、注油及び清掃するための冷却液、潤滑液、油及び気体又はガス混合物を含む。現在では、典型的に空気が冷却媒体として及び工具１３０、２３０を清掃するために使用される。

このように、当該工具には制御棒２７０のドリル形成孔２８０を介して対応する潤滑剤及び／又は冷却剤を制御された態様で供給することができる。流体により制御される可調整工具１３０、２３０は、回転フィードスルー３３０の接続部３３２における各圧力を調整することにより、軸方向の並進運動とは無関係に制御又は調整することができる。詳細は、図６の説明に関連して説明される。流体により制御される工具なる用語は、本説明では、工具へ時間当たり定められた量の流体を供給することによる可調整工具の刃先の調整又は設定を意味する。

ハウジング設定ユニット３４０のゴムシール３３６は、可動ピストン３４５への接近部を覆い、該ハウジング設定ユニット３４０の可動ピストン３４５上への塵埃の侵入を防止する。回転フィードスルー３３０の気密性は、漏れ接続部３３４を介してチェックすることができる。冷却液又は潤滑剤の代わりに、工具１３０、２３０には、代わりに、接続部３３２を介して加工面を清掃するための清浄空気又は圧縮空気を供給することもできる。

図４の構成は、図２のモータスピンドル２１０のＡ側を示している。モータスピンドル２１０のスピンドルシャフト（モータシャフト）２４０は、従来技術による工具４３０を担持している。スピンドルシャフト２４０内に配置された工具固定装置２５０のコレットチャック２６０は工具４３０をモータスピンドル２１０のスピンドルシャフト２４０に固定する。

スピンドルシャフト２４０は、ドリル形成孔又は開口２９０を有している。開口２９０は内側円錐体で及びスピンドルシャフト２４０の工具保持具の前側で終了する。コレットチャック２６０を解放した後、制御棒２７０は工具４３０の方向に進み続け、該工具４３０をスピンドルシャフト２４０から機械的に押し離す。

制御棒２７０は、工具４３０の軸又は受け部４３５に配置されたパワー伝達エレメント又は接続部４１０で終了する。該接続エレメント４１０はチャンネル４１５を有し、該チャンネルは工具４３０にあるチャンネル４９０に接続される。工具４３０の刃先４４０には、上記チャンネル４９０に接続された開口４９５を介して冷却液及び／又は潤滑剤が供給される。工具４３０は柔軟性のない工具（即ち、工具刃先４４０を調整することができないか、又は少なくとも自動的に調整することができない）の一例である。工具４３０のパワー伝達部分４１０への制御棒２７０の通路は、密閉リング（図４には示されていない）により密閉される。

図５の構成も、図２のモータスピンドル２１０のＡ側を示している。図５に示された例においては、加工処理の間に調整可能又は制御可能な工具５３０が、モータスピンドル２１０のスピンドルシャフト２４０に固定されている。該可調整工具５３０は穴開け（ドリル加工）工具である。該工具５３０の接続部又はパワー伝達部５１０は、ここでも、制御棒２７０に接続される。図４に関連して説明したのと同様に、工具５３０の工具刃先５４０の開口又はチャンネル５９０及び５９５には、回転フィードスルー５３０の接続部３３２、パワー伝達エレメント５１０のチャンネル５１５への制御棒２７０のドリル形成孔２８０を介して冷却液及び／又は潤滑剤を定められた態様で供給することができる。図４の説明の間に既述したように、工具５３０のパワー伝達エレメント５１０への制御棒２７０の通路は密閉材により密閉される。

工具５３０は、更に、フォーク５７０及び調整ヘッド５６０を有する。予備付勢されたバネアセンブリ５８０がフォーク５７０をスピンドルシャフト２４０の方向に変位させる。バネ又はバネアセンブリの代わりに、例えば空気圧ユニットを使用することもできる。フォーク５７０の位置は、図５では符号５３７により示されている。位置５３７において、当該工具５３０の工具刃先５４５は引き込まれている。調整ヘッド５６０は、制御棒２７０の並進運動により内側工具部分５５０を曲げることにより調整することができる。粗いドリル加工処理に対して、工具５３０のフォーク５７０は、予備付勢されたバネアセンブリ５８０の力に抗して上記工具部分５５０の軸から５mmまでの行程５３８で変位される。この変位は図５では符号５３８により表されている。内側工具部分５５０の曲げは、工具５３０の刃先の回転軸から離れる方向の半径方向設定を生じさせる。この状態５３８において、即ち工具５３０の工具刃先５４１が伸長されて、粗いドリル加工処理が実行される（半仕上げドリル加工）。

精細ドリル加工又は仕上げドリル加工に対して、制御棒２７０は最大５mmまで引き込まれる、即ちＢ側に向かう方向に移動される。その結果として、バネアセンブリ５８０はフォーク５７０をスピンドルシャフト２４０に向かって変位させ、内側工具部分５５０の曲がりが逆転される。このようにして、工具５３０の工具刃先５４１は自身の開始位置５４０に戻る。

図５の工具５３０のバネ又はバネアセンブリ５８０は、パワー伝達エレメント５１０に対する制御棒２７０の緩い結合により前記自動的に固定可能な工具において損なわれる該制御棒の引張力を供給する。図５に示される外部から制御可能で自動的に固定可能な工具５３０は、実質的に遊びなしで動作する。該工具５３０はマイクロメートル範囲内で再現性を達成する。

ここでも、工具の摩耗を補償するために、工具５３０の軸又は受け部５３５とフォーク５７０との間に約５mmのずれ５３６が見越されている。

図６の構成６００も、図２のモータスピンドル２１０の工具側を示す。図６の例においては、従来技術の可調整工具６３０がモータスピンドル２１０のスピンドルシャフト２４０に、精細加工処理のために、更に正確には精細ドリル加工処理のために固定されている。該可調整工具６３０は、図６の例では制御棒２７０の並進運動により制御される。図５に関する記載で説明したのと同様に、制御棒２７０の端部及び工具６３０の接続部又はパワー伝達エレメント６１０は、予備付勢されたバネによりルーズ結合される。工具６３０のパワー伝達エレメント６１０はボルト６５０と接続される。該ボルト６５０は、工具６３０内に取り付けられ、堅く巻かれた滑りコアとして作用する。ボルト６５０は自身の前端に炭化物インサート６７０を有し、該インサートは球体６７５及びピン６７７を介して当該工具の刃先６４０に作用する。

工具６３０の工具刃先６４０は、ボルト６５０を制御棒２７０により軸方向に変位させることにより調整又は制御することができる。制御棒２７０がボルト６５０を、パワー伝達エレメント６１０を介して工具６３０内へと一層多く押すほど、該精細加工工具６３０の工具刃先６４０は伸長される。制御棒２７０が引き込まれると、バネアセンブリ６５５はボルト６５０を工具６３０の軸又は受け部６３５に向かって押す。ボルト６５０が工具６３０の受け部６３５に向かって変位されると、ブランキングダイ保持部６８０の曲がりが緩められ、これにより工具６３０の工具刃先６４０が引っ込み、かくして、該工具６３０はドリル加工孔から、工具刃先６４０により該ドリル加工孔の壁に接触することなく、引き込むことができる。上記ブランキングダイ保持部６８０は、図６の工具６３０に示された例ではネジである固定エレメント６６０により当該工具６３０に固定される。図６に示された工具６３０において、工具刃先６４０の直径は０.４mm〜０.７mmの範囲内で調整することができる。該工具６３０の工具刃先６４０の直径の再現性は、１０μｍの範囲内である。

パワー伝達エレメント６１０は流体を伝送するためのチャンネル６１５を有している。工具６３０は、制御棒２７０のドリル形成孔２８０及びパワー伝達エレメント６１０のチャンネル６１５を経ると共に開口６９０を介して対応する量の流体を供給することにより冷却することができ及び／又は注油することができる。

最後に、図７の構成７００は、スピンドルシャフト２４０に従来技術による第２の精細加工工具７３０が固定されたモータスピンドル２１０のＡ側を示す。図７に例示的に示された可調整工具７３０は、仕上げ中ぐり加工のための中ぐり工具（boring tool）である。パワー伝達エレメント７１０はチャンネル７１５を有し、該チャンネルは制御棒２７０のドリル形成孔２８０に接続される。チャンネル７１５は当該工具７３０内で工具刃先７４０まで延在している。対応する圧力下の流体を回転フィードスルー３３０に導入することにより、当該工具の工具刃先７４０は定められた態様で伸長される。該圧力が取り除かれると、工具７３０の工具刃先７４０は、当該工具が引き抜かれる際に該刃先７４０が当該ドリル加工孔の壁を損傷させないような程度に当該工具７３０内に引っ込む。ブランキングダイ保持部７８０は該工具７３０に、図７の例でもネジである固定エレメント７６０により固定されている。図６の工具６３０に関連して説明したのと同様に、刃先７４０の伸長及び引き込みは、流体により制御される又は図７の媒体により制御される工具７３０の場合、ブランキングダイ保持部７８０の材料の曲がりにより生じる。

工具７３０はバネアセンブリ７７０の抵抗に対して遊星歯車軸７５５、ナット７５０及びジャーナル７９０により事前調整される。工具７３０の工具刃先７４０の摩耗を補償するために、該工具刃先はジャーナル７９０及び遊星歯車軸７５５により再調整される。媒体により制御される工具の直径調整の再現性は、マイクロメートル範囲内である。

本出願で説明された装置は、可調整工具の自動的固定並びに自動的調整及び設定の両方を可能にする。該可調整工具が機械的（即ち、制御棒の並進運動による）調整用に又は流体制御（即ち、対応する圧力の流体を供給することによる）調整用に設計されているかは問題でない。

Claims (21)

1. 工作機械用のモータスピンドルであって、
   （ａ）可調整工具を自動的に固定及び釈放する工具固定システムと、
   （ｂ）前記工具固定システム内に配設された制御棒と、
   （ｃ）前記モータスピンドルのＢ側に配置され、前記可調整工具を前記制御棒により調整する設定ユニットと、
   を有するモータスピンドル。
2. 前記制御棒が、該制御棒を介して少なくとも１つの流体を導通させるための軸方向のドリル形成孔を有する請求項１に記載のモータスピンドル。
3. 前記少なくとも１つの流体が、冷却液、気体又はガス混合物、特には空気及び／又は油を有する請求項２に記載のモータスピンドル。
4. 前記設定ユニットが、少なくとも１つの電気モータ及び少なくとも１つのウォームギアを有する請求項１ないし３の何れか一項に記載のモータスピンドル。
5. 前記少なくとも１つのウォームギアが、遊星歯車を有する請求項４に記載のモータスピンドル。
6. 前記少なくとも１つの電気モータがアクチュエータを有し、前記設定ユニットが前記少なくとも１つのウォームギアを該アクチュエータに結合するためにクラッチを更に有する請求項４に記載のモータスピンドル。
7. 前記少なくとも１つの電気モータが、前記可調整工具を調整するために前記少なくとも１つのウォームギアにより前記制御棒を軸方向に移動させる請求項４ないし６の何れか一項に記載のモータスピンドル。
8. 前記制御棒の軸方向位置の電子的リクエストの後に、前記設定ユニットが前記制御棒の工具側端部を所定の公称位置から≦±１００μｍ、好ましくは≦±５０μｍ、より好ましくは≦±２０μｍ、最も好ましくは≦±１０μｍの平均偏差で移動させる請求項１ないし７の何れか一項に記載のモータスピンドル。
9. 前記設定ユニットが冷却ユニットを有する請求項１ないし８の何れか一項に記載のモータスピンドル。
10. 前記冷却ユニットが回転フィードスルーを有する請求項９に記載のモータスピンドル。
11. 前記冷却ユニットが、前記制御棒を介して導通される前記少なくとも１つの流体により前記可制御工具を調整する請求項９又は請求項１０に記載のモータスピンドル。
12. 前記少なくとも１つの流体が前記可調整工具を冷却及び／又は注油する請求項１１に記載のモータスピンドル。
13. 前記制御棒の軸方向運動が前記可調整工具を調整し、前記少なくとも１つの流体が該可調整工具を冷却及び／又は注油する請求項２ないし１１の何れか一項に記載のモータスピンドル。
14. 工作機械のモータスピンドルに着脱可能に接続される可調整工具を調整する方法であって、前記モータスピンドルが自動工具固定システムを有し、前記自動工具固定システムが該自動工具固定システム内に配設された制御棒を有する方法において、
    （ａ）前記自動工具固定システムにより前記可調整工具を固定及び釈放するステップと、
    （ｂ）前記モータスピンドルのＢ側に配置された設定ユニットにより前記制御棒によって前記可調整工具を調整するステップと、
    を有する方法。
15. 前記可調整工具を調整するステップが、前記制御棒を軸方向に移動させるステップを有する請求項１に記載の方法。
16. 前記制御棒を軸方向に移動させるステップが、電気モータの軸の回転運動を特には遊星歯車であるウォームギアにより前記制御棒の並進運動に変換するステップを有する請求項１５に記載の方法。
17. 前記可調整工具を調整するステップが、流体を前記制御棒の軸方向のドリル形成孔を介して導通させるステップを有する請求項１４に記載の方法。
18. 前記可調整工具を設定するステップが前記制御棒を軸方向に移動させるステップを有し、前記可調整工具を冷却及び／又は注油するステップが流体を前記制御棒の軸方向のドリル形成孔を介して導通させるステップを有する請求項１４に記載の方法。
19. 可調整工具であって、
    （ａ）自動工具固定システムに着脱可能に係合する受けエレメントと、
    （ｂ）当該可調整工具を調整するために前記自動工具固定システム内に配設された制御棒に着脱可能に係合するパワー伝達エレメントと、
    を有する可調整工具。
20. 前記パワー伝達エレメントが、前記制御棒の軸方向のドリル形成孔により前記可調整工具に供給される流体を更に受け入れる請求項１９に記載の可調整工具。
21. 前記パワー伝達エレメントに加えられる力を相殺する少なくとも１つのバネを更に有する請求項１９又は請求項２０に記載の可調整工具。

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