JPH08501986A - 工作機械のスピンドル及び工具ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 管状のスピンドル駆動スリーブ（３４）が軸方向に移動不能である一方、長手方向軸線（２０）の周りを回転する。スピンドル（３１）は、スリーブ内を軸方向に摺動可能であり、又、該スリーブによって回転可能に駆動される。スピンドル（３１）の上端に接続された線形の駆動、回転不能なボールスクリュー（５１）は、動力作動のボールナット（６６）により軸方向に駆動され、スリーブ内にてスピンドルを前進且つ退却させる。スピンドル（３１）の底部に固定した結合プラグ（１９）は、タレット（２１）内の各種工具ホルダ（２３）の任意の一つに接続する。ボールナット（６６）によってスピンドル（３１）が軸方向に動くと、スピンドルは工具ホルダ（２３）に自動的に結合され、又、該工具ホルダとの結合が解除される。スピンドルを通って下方に伸長する流体供給路（８２）が設けられる。図４において、スピンドル（９１）内に取り付けたエアモータ（９３）は、交換可能な工具ホルダ（９７）内で第二のスピンドル（１１６）に結合されて、第一のスピンドル単独で達成可能な速度よりもはるかに速い高速度で切削工具（１２２）を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】 工作機械のスピンドル及び工具ホルダ 発明の背景 発明の分野 本発明は、概ね工作機械に関し、より具体的には、自動工具交換装置を備える 工作機械用のスピンドル取り付け及び駆動装置、及び工具ホルダに関する。 従来技術の説明 工作機械の技術は、広範囲に及ぶ。縦型フライス盤は、工作機械の技術におけ る大型の構成要素の一つである。典型的に、これらのフライス盤は、加工物を保 持し水平方向に位置決め可能な台と、加工物を処理する工具（通常、ある形式の カッター）、工具を回転させ且つ手または動力で垂直方向に駆動して工具を加工 物内に進める、動力駆動による回転スピンドルとを備えている。より最新の工作 機械は、コンピュータにより制御され、その汎用性のため、一般に、コンピュー タ数値制御型、即ちＣＮＣマシニングセンターと称されている。これらの工作機 械は、該工作機械が形式、寸法及び輪郭の異なる切削を行うことを可能にする、 ある形式の自動工具交換機能を備えている。又、加工物取り付け台又はスピンド ルを自動的に水平軸線上で移動ないし並進させ、輪郭形成を可能にする手段を備 える形式のものもある。 かかる機能を備えるマシニングセンターは、1984年4月24日付けで当該出願人 及びウォルター・ブレイトコフ（Walter Breitkopf）に付与された米国特許第4, 443,929号の明細書に記載されている。該マシニングセンターは、1976年12月28 日付けで当該出願人及びウォルター・ブレイトコフに付与された米国特許第3,99 9,769号に開示された自動工具交換機能を利用するものであり、その幾つかの特 徴については、1974年3月19日付けで当該出願人に付与された先の米国特許第3,7 97,956号に記載されている。この装置においては、先の米国特許第3,999,769号 の参照符号を参照して説明すると、工具ホルダ５８は、回転可能なタレットプレ ート４４内に取り付けた保持リング４８内に着脱可能に取り付けられており、該 タレットプレート４４は、割り出されて（ｉｎｄｅｘｅｄ）、任意の工具ホルダ の軸線を工具駆動スピンドル３０の底部にて結合プラグ３６と一直線になる位置 に配置する。タレットプレートを回転させて、所望の工具ホルダをスピンドルの 真下で且つスピンドルと軸方向に整合する位置に配置したならば、スピンドルは 、上記米国特許の図２のスピンドル取り付けスリーブ２４によって下方に駆動さ れ、スピンドル上の結合プラグ３６が工具ホルダに係合する。スピンドルを更に 下方に駆動すると、工具ホルダは、駆動されてタレットプレートから離れ、その 内部の切削工具（図示せず）が加工物に係合する位置となる。スリーブ２４が回 転していない間に、スピンドルの駆動モータに通電して、スピンドルを回転させ て、切削作用を行わせる。スリーブの目的は、スピンドルを収容し且つ回転可能 に支持して、スピンドルをハウジング２２内で上下に駆動することである。その 工具ホルダ内のカッターによる機械加工が完了したならば、スピンドルスリーブ を退却させ、プラグが図２に示した位置まで引き上げられたならば、工具ホルダ を解放してタレットディスクの保持リング４８内に固着する。次に、タレットプ レート４４を回転可能に割り出し、次の所望の工具ホルダをスピンドルの下方の 所定位置に配置し、その後に、スピンドルを下方に駆動して、該スピンドルを工 具ホルダに接続し且つ工具ホルダ及び関係する工具を駆動してディスクから離し 、該工具を加工物に係合させる。上記米国特許の開示内容は引用して本明細書の 一部に含める。 工作機械において、加工（通常、切削）すべき加工物の表面が十分に許容可能 な許容公差の範囲内となるように、高度の剛性を有することが概ね望まれる。工 具の回転軸線に交軸する切削力は、カッターからスピンドル支持体に曲げモーメ ントを生じさせる傾向がある。その結果、その切削力によってスピンドルは、一 定程度、半径方向に曲がる。故に、本発明の一つの目的は、工作機械構造体の寸 法上の制限範囲内にてスピンドルの剛性を向上させることである。 多くの機械加工工程において、切削箇所に冷却剤を供給することが望まれる。 これは、その切削箇所付近に空気又は液体冷却剤ノズルを配置して、切削箇所に 冷却剤を供給して行われることが多い。このためには、加工物の異なる箇所に異 なる工具を作用させるとき、冷却剤が適正な位置に供給されることを確実にする よう、操作者の注意が必要とされる。また、自動工具交換機能がその工作機械の 一つの特徴である場合、一つの切削工程からの切削屑又はその他の屑が後続の工 程で使用される次の工具ホルダとスピンドルとの整合の妨害とならないようにす ることが望ましい。故に、本発明の一つの目的は、少なくとも一つの実施例にお いて、流体がスピンドルを通じて工具ホルダに直接、伝達されるようにする手段 を提供することである。 切削工具と加工物材料とのある種の組み合わせは、高速度でより効率的に機能 する。工作機械にて最適な構造体の剛性を実現するため、軸受は、9,000ｒｐｍ 以上の速度にて、発熱するような軸受寸法としてある。しかし、9,000ｒｐｍよ りもはるかに高速度が望まれる用途がある。本発明の別の目的は、従来よりもは るかに広範囲の切削速度にて機械加工工程を行い、しかもこれを自動工具交換機 能と共に可能であるマシニングセンターを実現可能にすることである。 発明の概要 簡単に説明すると、本発明の典型的な実施例によれば、マシニングセンターは 、細長いスピンドル駆動スリーブを中に設けたフレームにして、該スピンドル駆 動スリーブが軸方向には動かないが長手方向軸線の周りに回転可能であるように 取り付けられたフレームを備えている。スピンドルは、スリーブ内で軸方向に動 き得るように該スリーブ内に摺動可能に受け入れられる。スピンドル駆動モータ は、スリーブを回転させることによりスピンドルを回転させ得るよう、スリーブ に結合されている。線形駆動（リニアドライブ）スクリューがスピンドルの一端 に且つスピンドルの軸線上に接続され、動力駆動ナット（ｐｏｗｅｒｅｄ ｎｕ ｔ）によって軸方向に駆動されることにより、スピンドルをスリーブ内で前進さ せ且つ退却させる。マガジン内に取り付けられた各種の工具ホルダの任意の一つ に接続可能であるよう、スピンドルの他端には結合プラグが設けられており、工 具ホルダは加工物の処理工具を保持し且つ把持することが出来る。回転ナット機 構によりスピンドルを前進させることは、スピンドルと工具ホルダとの着脱を容 易にする。気体状又は液状流体をスピンドルを通じて工具ホルダに下方に供給す る手段が設けられている。一つの実施例において、流体モータがスピンドル内部 に取 り付けられ且つ工具ホルダ内の第二のスピンドルに結合されており、第一のスピ ンドル駆動機構を補助し且つ工具ホルダスピンドルを駆動することにより、第一 のスピンドル単独にて達成可能な場合よりもはるかに高速の回転速度で切削工具 を駆動する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明を具体化するマシニングセンターの極く概略図的な図解図、 図２Ａは、図１の垂直平面２−２に沿い且つ矢印の方向に見たときの、スピン ドル組立体の回転軸線を含むスピンドル及びスリーブ組立体の上方部分の縦断面 図、 図２Ｂは、回転軸線を含む図１と同一の面２−２に沿ったスピンドル及びスリ ーブ組立体の下方部分の縦断面図、 図３は、同一面に沿い且つ図１の矢印３−３の方向に見たときのスピンドル及 びスリーブ組立体、及びタレット駆動機構の立面図、 図４は、スピンドル及び工具ホルダ組立体の選択的実施例を示す、図２Ｂと同 様の下方部分の縦断面図である。 好適な実施例の説明 本発明の原理の理解を容易にするため、図面に示した実施例について特定な用 語を使用して説明する。しかしながら、これは、本発明の範囲を何ら限定するも のではなく、図示した装置の変更及び更なる応用例、及び説明する本発明の原理 の更なる適用例は、本発明が関係する技術分野の当業者に通常、案出されるもの であろう。 先ず、図１を詳細に参照すると、図１には、その上に加工物１３が固着された 加工物台１２を有する縦型マシニングセンター１１が極く概略的に示してある。 この加工物台は、キャリッジ１６の案内板１４上にＸ軸方向に直線状に移動ない し並進し得るよう取り付けられ、該キャリッジ１６は、基部上の案内板１７にＹ 軸方向に動き得るように取り付けられている。 ヘッド１８が工作機械に固着され、該ヘッド１８は、本発明による方法で構成 され且つ取り付けられたスピンドルを収容しており、該スピンドルは、該スピン ドルの下端に結合プラグ１９を有し、該プラグは、スピンドルと共に軸線２０上 を回転可能である。 工具ホルダキャリアタレットプレート２１は、ヘッド１８内に取りつけられた シャフト２２に固着され、又、該プレート２１は、符号２３で示す複数の工具ホ ルダを保持する保持リングを内部に備える、円形に離間した複数の穴を有してお り、該複数の工具ホルダの各々は、その工具により加工物１３に対して為すべき 特定種類の機械加工工程を行うため、符号２４で示すような工具を保持している 。タレットプレート２１の回転駆動機構がヘッド１８内に設けられており、該回 転駆動機構は、任意の一つの工具ホルダを結合プラグ１９の下方に配置すること が出来る。コンピュータ数値制限装置（図示せず）がＸ−Ｙキャリッジ及び工具 ホルダタレットの駆動モータに結合され、加工物１３に必要とされる工程に応じ た所定のプログラム化した順序で加工物及び工具ホルダを位置決めする。これを 行う手段は、全て、当該技術分野で公知である。当該出願の譲受人が製造するア クロロック（Acroloc）・モデルＡＤ１２−２０、ＡＤ１５−３２、ＡＤ１５− ４０ＣＮＣ縦型マシニングセンターがその一例である。 次に、図２Ａ、図２Ｂ及び図３を参照すると、図１のヘッド１８の内部に取り 付けた構造体が図示されている。該構造体は、ヘッド鋳造体２６Ａと、該ヘッド 鋳造体に固着されたＺ方向駆動ハウジング２６Ｂとを有するフレームを備えてい る。該Ｚ方向駆動ハウジングは、左側柱状体２６Ｌと、右側柱状体２６Ｒ（図３ ）と、架橋する頂部分２６Ｔとを有する略逆Ｕ字形の３１９アルミニウム鋳造品 である。リブ又はガゼットが各柱状体を補強する。右側には、図２Ａ及び図２Ｂ に示し、又、図３の柱状体２６Ｒの切欠き部分に示すように、ガゼット２６Ｇの 直ぐ脇には、スロット２６が形成されており、該スロットは、その基部の上方か ら頂部２６Ｔまで柱状体２６Ｒの高さだけ伸長している。その目的については後 述する。 ヘッド鋳造体２６Ａ内に取り付けた上方軸受２７Ａ及び下方軸受２７Ｂは、タ レットシャフト２２を軸線２８上で回転可能に支持している。タレットの駆動及 び割り出し機構は、全体として符号２９で示してあるが、当該技術分野で公知の 型式のものであり、本発明の一部ではなく、従って、本明細書では更に詳細に図 示したり、説明したりはしない。 工具駆動スピンドル３１は、ソケットヘッドキャップねじ３２によりその下端 がソケット内に締結された、図１の結合プラグ１９を有する。スピンドルの剛性 を増し、又、切削力に起因する曲げ作用に対する抵抗力を増し得るように、スピ ンドルは、本発明に従って、それぞれ下方玉軸受組立体３６及び上方玉軸受組立 体３７の内側レースを受け入れる下方肩部３４Ｌ及び上方肩部３４Ｕを有する細 長の円筒形スリーブ３４内に嵌入させることで取り付けられ且つ制御され、上記 の玉軸受組立体の外側レースは、フレーム内に滑り嵌めされ、又、所定位置にク ランプ止めされ、このため、スリーブ３４は、スピンドル軸線２０の周りで回転 自在であるが、軸方向には動き得ない。下方スピンドルを取り付ける軸受の外側 レースは、６つのソケットヘッドのキャップねじ（図示せず）によってフレーム に固着されたクランプリング３６Ｃによりフレーム空所内にクランプ止めされて いる。上方スピンドルを取り付ける軸受の外側レースは、下方にばね偏倚されて おり、上方軸受及び下方軸受に予荷重を付与する。この目的上、円形に離間した ６つのソケットヘッドキャップねじ（図示せず）によってフレームに固着された クランプリング３７Ｃにより、ベルビルばね３７Ｓがフレームの空所内にクラン プ止めされている。スピンドルを取り付けるこれらの上方軸受及び下方軸受は、 レースの間にて軸方向及び半径方向への動きが皆無であるように予荷重が加えら れている。スピンドル３１自体は、スリーブ３４間で垂直方向に摺動可能である 。スリーブの内径とスピンドルの外径との間の隙間は、0.00508乃至0.01016ｍｍ （0.0002乃至0.0004インチ）である。外方に突出するアーム４０を有する、方形 断面の２本のＬ字形キー３９が直径方向に対向した位置にてスリーブ３４の穴４ ２の上端に形成した、上方に開口するスロット内に取り付けられている。これら のキーのアーム４０は、プーリー４４の上端の空所内に受け入れられ、又、スナ ップリング４１によってその位置に保持されている。プーリー４４の内部穴がス リーブの円筒形外面上で嵌合可能に受け止められる。プーリーは、ポリ（ｐｏｌ ｙ）Ｖベルト４７によって駆動され、該Ｖベルト４７は、スピンドル駆動モータ ４８ によって駆動される。キー３９は、スピンドルの垂直方向に伸長するキー溝４９ 内に受け入れられ、これにより、スピンドルは、スリーブ３４内におけるその軸 方向位置に関係なく、回転し得るように駆動可能である。 図２Ａを参照すると、スピンドルの軸方向への位置決め駆動は、本発明の別の 機構によって行われる。該スピンドルは、その下端にステム５２を有するボール スクリュー（ボールねじ）５１を備えており、該ボールスクリューは、２つの玉 軸受組立体５３によってスピンドル３１の上端に結合されている。軸受の内側レ ースは、該ステム５２に滑り嵌めされており、又、ステム５２のねじ付き下端に ねじ止めしたクランプリングナット５２Ｃによりボールスクリューの肩部にクラ ンプ止めされている。外側レースは、スピンドルの上端に形成された円筒形空所 ５４内に滑り嵌めされ、円形に離間した６つのソケットヘッドキャップねじ（図 示せず）によって、スピンドル３１の頂部に締結されたリング５３Ｃにより所定 位置にクランプ止めされる。滑り嵌めの許容公差は、緩い0.01016ｍｍ（0.0004 インチ）から緊密な0.00508ｍｍ（0.0002インチ）の範囲である。軸受レースの 側部は互いにクランプ止めされ、下方軸受の外側レースはスピンドル内で肩部５ ６に当接し、又、上方軸受の内側レースはボールスクリューの肩部５７に当接し 、これらの軸受は予荷重が付与された玉軸受であるため、ボールスクリュー５１ とスピンドル３１との間にて軸方向又は半径方向への動きは生じない。 ボールスクリューとスピンドルとの間に玉軸受による接続部を使用することに より、スピンドルがボールスクリュー５１に関して自由に回転することが可能と なり、又、ボールスクリュー５１は、クラッチディスク６３の頂部に着座するハ ウジング６２に締結された回転防止バー６１（図３）を備える、回転防止装置に よって回転し得ないよう保持され、該クラッチディスク６３は、半径６３Ｇ（図 ２Ａ）にて分割され、ねじ５１の平滑面５１Ｓ（図３）に滑り嵌めし、その後に 、その分割部分を貫通するねじ６３Ｓによりねじ５１にクランプ止めされる。割 り型カラー６５がハウジング６２の真上でねじ５１にクランプ止めされている。 ハウジング６２内で垂直下方に摺動可能なばね負荷式の回り止めピン６４があり 、該ピンの丸みを付した下端は、クラッチディスク６３の回り止め溝内に受け入 れ られ、予荷重ばねによってその位置に維持され、クラッチディスクがハウジング に対して割り出され、これにより、回転防止バーに割り出された状態を保つ。カ ラー６５は、ハウジング６２がボールスクリュー５１の上で上方に摺動するのを 阻止し、又、ディスク６３から分離するのを阻止する。該バーは、Ｚ方向駆動ハ ウジングの右側柱状体２６Ｒの垂直方向に伸長するスロット２６Ｓ内に外側バー 部分６１Ｂを保持することによって、フレーム内で回転しないようにされている 。このようにして、ボールスクリューは、スピンドルが回転している間に、垂直 方向に動くことは出来るが、回転はしない。スピンドルがストッパ又は工具に対 し下方に押し付けられ、加工物に強く当たる結果、回り止めピンに伝達されるト ルクが過大となった場合、クラッチディスク６３は、回転を始め、回り止めピン をクラッチの切欠き外の上方に押し、このため、ボールスクリューは、ボールナ ットと共に、回転を始め、過度の損傷を回避する。 図２Ａを参照すると、ボールスクリューをスピンドルに取り付けるのと同様の 方法にて、２つの玉軸受組立体６７によりＺ駆動ハウジングの頂部２６Ｔに取り 付けられたボールナット６６により、ボールスクリューの垂直方向への駆動が行 われる。軸受組立体６７の外側レースは、頂部２６Ｔに滑り嵌めされると共に、 円形に離間した６つのキャップねじ（図示せず）により頂部２６Ｔに締結された リング６７Ｃによって所定位置にクランプ止めされている。下方軸受組立体６７ の外側レースは、頂部２６Ｔの空所内の上方を向いた肩部と当接状態に係合して いる。内側レースは、ボールナットに滑り嵌めされている。上方軸受組立体の内 側レースは、ボールナットのスプロケット部分６８の下向きの肩部と当接する。 下方軸受組立体の内側レースは、ボールナット６６のねじ付き下端にねじ止めし たナット６７Ｎによって上方軸受組立体の内側レースにクランプ止めされている 。玉軸受組立体６７は、予荷重が加わっているため、ボールナット組立体６６が ハウジングの頂部２６Ｔに関して軸方向又は半径方向に動くことはない。ボール ナット組立体の外面は、箇所６８にて機械加工され、タイミングベルト６９を受 け入れる上述のスプロケット部分を形成し、又、該タイミングベルト６９は、サ ーボモータ７１（図３）により駆動されて、該モータが一方向に回転する間にス ピン ドルを下方（前進方向）に駆動し、又、該モータが反対の回転方向に駆動する間 に、スピンドルを上方（退却方向）に駆動する。 本発明の別の特徴は、流体をスピンドルを通じてその下端に供給する手段を提 供する点である。この目的上、回転シール組立体７２がボールスクリュー５１の 上端にねじ止めされている。該シール組立体は、可撓性ホース７４を接続するた めの継ぎ手７３を備えている。このように、ホース７４からボールスクリュー内 の中央通路７７までの通路が形成される。別の回転シール組立体７６は、ボール スクリューの下端にねじ込まれている。回転シール組立体７６の本体７８は、ス ピンドルと共に回転し得るように、スピンドル３１の穴内に半径方向外方に伸長 するピン７９を有する。Ｏリング８１がシール組立体の下端ステムをスピンドル の上方に開口する空所内に密封する。軸方向に伸長する通路８２が空所の底部か らスピンドルの底部付近の箇所８３（図２Ｂ）まで伸長し、該底部からは、通路 ８４がスピンドルの底部の出口８６まで伸長している。このようにして、ホース ７４から出口８６までの完全な通路が形成される。この通路は、有益なあらゆる 目的のため、空気又はその他の気体又は液体冷却剤をスピンドルの下端に送るの に利用することが出来る。回転シールの一例は、デュブリン（Deublin）No.1106 −000−002である。 上述の米国特許第3,999,769号に開示された従来の発明のスピンドルと該スピ ンドルの下端とを比較してみると、本発明は、上記特許の範囲に含まれるように 、自動工具交換機能を利用することを可能にし、又、軸方向力を付与して、スピ ンドルを該スピンドルの回転中心に沿って前進させると共に、流体をスピンドル を通じて直接送り、工具ホルダ及びカッターを清浄にし且つ冷却し、切削力に起 因するスピンドルの半径方向への曲がりを軽減する手段を提供するという更なる 利点があることが理解されよう。 ある種の材料にとっては、従来のスピンドル装置で通常、実現可能な速度より もはるかに速い速度にてカッターが作動可能であることが望ましいことは上述し た。この結果を実現するための一つの方法は、上述の米国特許第4,443,929号に 開示されたように、工具ホルダへの取り付け具に遊星歯車セットを採用する方法 である。これは、速度の選択及び範囲に大きい自由性を可能にする点で望ましい 。これは、添付図面の図４の実施例に示し、次に説明する本発明の別の特徴によ って実現される。 次に、図４を参照すると、回転シール７６に設けられたスピンドル、及び該ス ピンドルの上方の全てのものは、図２Ａ及び図２Ｂに示した実施例のものと同一 であることを理解すべきである。しかし、この場合、スピンドルの下方部分は、 多少異なっている。このスピンドル９１は、通路８２の下端に形成された円筒形 のキャビティ９２を有し、該キャビティ９２は、エアモータ９３を受け入れ、該 エアモータは、その円筒形の外面を該キャビティ９２の円筒形の内面に押し込み 嵌めし、又は、その他の方法でキャビティ内に固着される。該エアモータは、そ の下端に出力シャフト９４を有している。結合プラグ９６がスピンドルの底部の 空所内に取り付けられ、該結合プラグの下端の外形は、上述の実施例の結合プラ グ１９及び上述の米国特許第3,999,769号の結合プラグ３６と略同一である。こ のようにして、結合プラグが図１及び図２Ａの工具ホルダ、及び上述の米国特許 第3,999,769号の工具ホルダと協働するのと同一の方法で、該結合プラグは、本 実施例の工具ホルダ組立体９７と協動する。この実施例において、工具ホルダ本 体９８は、多くの点で上述の米国特許の工具ホルダ本体６０に相当し、又、該工 具ホルダ本体９８は、上記米国特許における工具ホルダの係止部材７８を環状ス リーブ９０が制御するのと同一の方法にて、環状のスリーブ１０１により制御さ れる円形に離間した３つの係止部材９９（その内、一つのみを図示）を備えてい る。しかしながら、この場合、結合プラグユニットは、符号１０２で示すような 円形に離間した幾つかのねじによってスピンドルの底部に締結され、又、該結合 プラグユニットには中央穴１０３が形成されている。この中央穴は、その下端に 歯部分１０６を有する面クラッチ１０４の円筒形の下方部分を受け入れる。圧縮 ばね１０７がエアモータのシャフト９４の底部に形成された下方に開口する空所 内に受け入れられ、又、該圧縮ばねは、面クラッチの下端の上面に係合して、こ れによって、面クラッチを下方に付勢する。図４には、スピンドルの下端に固着 された工具ホルダ組立体９７が示してある一方、該工具ホルダがスピンドルから 分離することにより、その肩部１０８が結合プラグ内の肩部１０９と当接状態に 係合するまで、ばね１０７が面クラッチを下方に押すことが可能となる。エアモ ータのシャフト９４に関してクラッチ１０４が回転することは、面クラッチの壁 に螺着され、シャフト１０４の垂直方向に伸長する溝１１２内に伸長する止めね じ１１１によって阻止される。 この場合、工具ホルダ組立体９７は、止めねじにより保持される工具の上端を 受け入れるための中央穴のみを備えることに代えて、該工具ホルダ組立体９７は 、スピンドル９１の軸線２０と一直線状となる中心軸線を有する工具ホルダスピ ンドル１１６を支持する上方及び下方の予荷重玉軸受組立体１１３、１１４を備 えている。外側レースは、円形に離間したねじ（図示せず）によって本体の下端 に締結したリング１１４Ｃにより工具ホルダ本体９８内にクランプ止めされる。 内側レースは、ねじ部分１１３Ｄにて、工具ホルダスピンドル１１６に螺着した ナット１１３Ｃによりスピンドルにクランプ止めされている。 工具ホルダスピンドル１１６の上端は、面クラッチの歯１０６に係合した歯１ １７を有し、ばね１０７がこれらの歯の係合状態を保つ。係止部材９９が工具ホ ルダを結合プラグ上に保持し、工具ホルダ本体の上端は、平面１１８にてスピン ドルの下方肩部と当接関係にある。図示した実施例において、工具ホルダスピン ドル１１６の下端部分１１６Ｌは、分割されてあり、コレットを形成し、ナット １１９がコレットの外面１２０に螺着され、該コレットをフライス削りカッター １２２のテーパー付き端部１２１に閉止し且つ締め付ける。 本発明のこの実施例による工具ホルダは、米国特許第3,999,769号と同一の方 法にてタレットプレート２１の保持リング１２６内に取り付けられている。工具 ホルダがスピンドル下方の位置まで前進すると、スピンドルは、ボールナットに より下方に駆動され、その後に、結合プラグフランジ９６Ｆは、係止部材９９の 棚状突起の下方を動く。スピンドルを更に下方に駆動すると、工具ホルダが保持 リングから図４に示した分離位置まで押し出されるに伴い、係止部材は、保持リ ングの内方にカム動作をする。また、ばね１２７がスリーブ１０１を上方に押し て、係止部材９９の外端を囲繞し、これらの外端を継手のプラグのフランジ上に 強固に保持する。この作用のとき、円形の離間したばね負荷式の位置決め及び駆 動ピン１２８（その一つのみを図示）は、上述の米国特許第3,999,769号にて、 ピン１３０）１３２について記述されるように結合プラグの係合ソケット内に受 け入れられる。このように、工具ホルダは、スピンドルの底部に固着され且つ適 宜に割り出されて、係止部材はスリーブ１０１により所定位置に保持される。尚 、ばねクラッチは、工具ホルダのスピンドル１１６の上端に係合している。カッ ター１２２が加工物１３に係合するのに必要な程度、スピンドルを更に下方に駆 動することが出来、又、必要であれば、スピンドルをスピンドルの主駆動モータ によって所望の速度で回転するのに必要な程度、スピンドルの下方への駆動を続 ける。より速い速度が必要であれば、エアモータを所望の速度で駆動することが 出来、この速度は、スピンドルの速度に加えて、カッターの所望の速度を提供す るものである。エアモータ及び第一のスピンドルの駆動モータは、所望に応じて 同時に、又は独立的に作動することが出来る。加工台の動きは、操作者の所望に 応じて設定することが出来る。この特定の工具による機械加工が所望通りに完了 したならば、スピンドルを退却させ、工具ホルダは戻して、タレットプレート内 へ確実に格納し、その後に、タレットプレートを回転させ、次に、使用すべき他 の何れかの工具をスピンドル下方の位置に配置する。勿論、このスピンドルは、 米国特許第3,999,769号の工具ホルダ、本出願の図４のスピンドル支承工具ホル ダ、及びその任意の組み合わせにて作動させることも出来る。また、図４のよう な工具ホルダには、所望に応じて、工具ホルダスピンドル自体にチャック又はそ の他の工具把持機構を設けることが可能であることを理解すべきである。 本発明は、図面に示し且つ上記の記述で詳細に説明したが、これは、単に一例 であって、その性質を限定するものではなく、好適な実施例のみを示し且つ説明 したものであり、本発明の精神に属する全ての変更及び応用例を保護の範囲に包 含することを望むものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ 【要約の続き】 を駆動する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フレームと、工具を回転駆動するスピンドルとを有する機械にして、長手 方向軸線を有し、その軸線の周りで回転可能であるように前記フレーム内に回転 可能に取り付けられた細長の駆動スリーブと、 該スリーブ内に受け入れられ且つスリーブを回転させたとき、該スリーブと共 に回転するように該スリーブに結合されたスピンドルであって、スリーブに関し てスリーブ内で軸方向に可動であるスピンドルと、 前記スリーブを駆動し、それによりスピンドルを回転させ得るようにスリーブ に結合された第一のスピンドル駆動モータと、 前記スピンドルと軸方向に整合され且つ該スピンドルを軸方向に駆動し得るよ うに該スピンドルの一端に結合されたスクリューであって、前記スピンドルと該 スクリューとの異なる回転を許容する回転制限手段が設けられたスクリューと、 軸線の周りを回転可能であるように、そのフレームに回転可能に取り付けられ たナットであつて、前記スクリューと係合して、これにより、該ナットがその軸 線の周りで一方向及び反対方向の回転方向に回転するのに応答して、該スクリュ ーひいては前記スピンドルを軸方向に進められ且つ退却させられるようになされ たナットと、 前記ナットを回転させてスピンドルを軸方向に駆動し得るよう前記ナットに結 合された第二のモータと、を備えるように改良したことを特徴とする機械。 ２．請求の範囲第１項に記載の機械にして、 前記スリーブが、該スリーブがフレーム内で軸方向に動くのを阻止し得るよう にフレーム内で軸方向に拘束されることを特徴とする機械。 ３．請求の範囲第２項に記載の機械にして、 前記フレーム内に設けられ且つ前記スリーブを該フレーム内で半径方向に及び 軸方向の双方に関して位置決めする、軸方向に互いに離間した第一及び第二の軸 受であって、前記スリーブが前記フレーム内で軸方向に動くのを阻止する第一及 び第２の軸受を更に備えることを特徴とする機械。 ４．請求の範囲第２項に記載の機械にして、 前記スピンドルが前記スリーブ内に嵌合状態で受け入れられ、前記スピンドル が軸線の周りで回転可能に駆動されたときに該スリーブ内で長手方向に摺動可能 であるようにされていることを特徴とする機械。 ５．請求の範囲第１項に記載の機械にして、 工具ホルダに接続可能であるようにスピンドルの他端に設けられた結合プラグ を更に備えることを特徴とする機械。 ６．請求の範囲第５項に記載の機械にして、 フレームに結合された格納手段と、 該格納手段内に格納された複数の工具ホルダであって、前記ナットを一つの回 転方向に駆動することにより、スピンドルが軸方向に動く間に、一度に一つずつ 、結合プラグと整合し、該結合プラグが工具ホルダに接続し、該工具ホルダを格 納手段から外に駆動することを可能にし得るよう格納手段により位置決め可能な 複数の工具ホルダとを備え、 該工具ホルダが、該工具ホルダ内の工具が加工物に係合し且つ加工物に作用し て、前記ナットを反対の回転方向に駆動することにより、工具ホルダを格納手段 内に退却させ、次に結合プラグを工具ホルダとの接続から解放するようにしたこ とを特徴とする機械。 ７．請求の範囲第１項に記載の機械にして、 加工物を処理する工具を保持する工具ホルダと、 スピンドルにより前記工具の駆動モータを回転させ、及び工具の駆動モータに より工具を回転させ得るようにスピンドル及び工具ホルダに結合された工具の駆 動モータとを備え、これにより、スピンドルの回転速度と異なる速度にて前記工 具が確実に回転可能であるようにしたことを特徴とする機械。 ８．請求の範囲第７項に記載の機械にして、 前記工具駆動モータがスピンドル内に配置され且つ出力部材を有し、 第二のスピンドルが工具ホルダ内に取り付けられ、 前記出力部材及び第二のスピンドルが相互に係合する対向面を有し、これによ り、工具の駆動モータが第二のスピンドルを駆動することを特徴とする機械。 ９．請求の範囲第８項に記載の機械にして、 前記スピンドルを工具ホルダに接続し得るように、前記スピンドルの他端に設 けられた結合プラグを更に備えることを特徴とする機械。 １０．請求の範囲第９項に記載の機械にして、 前記相互に係合する面が、モータの出力部材及び第二のスピンドルに接続され たクラッチであって、工具ホルダを結合プラグとの接続から解除するとき、非係 合状態となるクラッチを備えることを特徴とする機械。 １１．請求の範囲第１０項に記載の機械にして、前記クラッチが、 モータの出力部材の一端に取り付けられ且つモータの出力部材に関して略回転 不能である第一のばね負荷式の面クラッチ部分と、 第二のスピンドルの一端に取り付けられ且つ第二のスピンドルに関して略回転 不能である第二の面クラッチ部分とを備えることを特徴とする機械。 １２．請求の範囲第１１項に記載の機械にして、 第二のスピンドルが、その他端に設けられた、工具の受け入れ把持装置を備え ることを特徴とする機械。 １３．請求の範囲第１項に記載の機械にして、前記回転制限手段が、 スクリューに固定された第一のクラッチ部材と、 フレームと回転不能に関係付けられるが、前記スクリューと共に軸方向に可動 である第二のクラッチ部材と、 第一及び第二のクラッチ部材内に設けられ、通常、第一のクラッチ部材が第二 のクラッチ部材に関して回転するのを阻止する回り止め手段と、を備えることを 特徴とする機械。 １４．請求の範囲第１３項に記載の機械にして、前記回り止め手段が、 第二のクラッチ部材内に取り付けられたばね負荷式の回り止めピンであって、 第一のクラッチ部材の回り止め凹所内に弾性的に付勢される一端部分を有する回 り止めピンを備え、 ナットによって前記スクリューに対し所定の制限値以上のトルクが付与された とき、前記ピンが前記凹所から外に押し出されることを可能にする前記端部分の 形状であるようにしたことを特徴とする機械。 １５．請求の範囲第１４項に記載の機械にして、 前記ナットがボールナットであり、前記スクリューがボールスクリューである ことを特徴とする機械。 １６．請求の範囲第１項に記載の機械にして、 前記スクリューからスピンドルの他端の箇所に向けてスピンドル内を長手方向 に伸長する流体伝達通路を更に備えることを特徴とする機械。 １７．請求の範囲第１６項に記載の機械にして、 前記通路が、スピンドルの他端の箇所まで伸長することを特徴とする機械。 １８．請求の範囲第１６項に記載の機械にして、 前記スピンドル内に固着された流体作動モータを更に備え、 前記通路が流体を送って該モータを駆動し得るように前記流体作動モータと連 通するように伸長することを特徴とする機械。 １９．請求の範囲第１８項に記載の機械にして、 前記スピンドルが前記ナットにより軸方向に前進させられ、工具ホルダをマガ ジンから加工物に向けて押し出すとき、マガジン内の工具を保持する複数の工具 ホルダの任意の一つに一度に一つずつ自動的に接続し得るようにスピンドルの他 端に固定された結合プラグを更に備えることを特徴とする機械。 ２０．請求の範囲第１９項に記載の機械にして、 前記結合プラグが中央穴を有し、 前記流体作動モータが前記中央穴内に伸長する出力部材を有し、 可動の工具ホルダマガジンがフレームに結合され、 工具を保持する複数の工具ホルダがマガジン内で保持され、 前記マガジン内の工具ホルダの少なくとも一つがその内部に回転可能に取り付 けられた工具ホルダのスピンドルを有し、 出力部材に及び工具ホルダスピンドルにクラッチが設けられ、前記スピンドル が工具ホルダをマガジンの外に押し出すとき、該クラッチが係合し、 加工物を処理する工具が工具ホルダのスピンドル内に固着されるようにしたこ とを特徴とする機械。 ２１．請求の範囲第２０項に記載の機械にして、 前記機械のスピンドルが垂直であり、 前記機械が、スピンドルの下方にてフレームに取り付けられた加工物ホルダで あって、水平面内にて並進し、加工物をスピンドルの下方の各種の位置に動かし 、各種の工具の一つにより、一度に一つずつ処理し得るようにする加工物ホルダ を備えることを特徴とする機械。 ２２．加工物の処理工具を動かす方法にして、 工具をスピンドル上に保持する段階と、 スリーブが軸方向に動くのを制限し、又、スピンドルとスリーブとの間の相対 的な回転を阻止する一方で、軸線上で回転可能なスリーブ内にてスピンドルを一 つの長手方向に摺動させる段階と、 スピンドルがスリーブ内で長手方向に摺動するとき、工具をスピンドルの外に 引き出し、該工具を格納する段階と、を備えることを特徴とする方法。 ２３．請求の範囲第２２項に記載の方法にして、 スピンドルをスリーブ内にて反対の長手方向に摺動させ、その後に、別の工具 をスピンドルに結合する段階と、 スピンドルを軸線の周りで回転可能に駆動し、これにより、加工物に作用する 間に、工具が軸線の周りで回転可能であるように駆動する段階とを備えることを 特徴とする方法。 ２４．請求の範囲第２３項に記載の方法にして、 スピンドル内のモータによって、スピンドルの速度よりも速い回転速度で工具 を駆動する段階を更に備えることを特徴とする方法。 ２５．請求の範囲第２２項に記載の方法にして、 スピンドルに取り付けられたボールスクリュー上の軸方向に拘束されたボール ナットを回転可能に駆動して、スピンドルをスリーブ内で長手方向に駆動する段 階を更に備えることを特徴とする方法。 ２６．請求の範囲第２４項に記載の方法にして、 前記ボールスクリュー上のボールナットが回転する間に、該ボールスクリュー が回転しないようにすることを特徴とする方法。