(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに係合している二つの部分工具を有し、そのうち内側にある内側工具（５；５０）が外側にある工具ヘッド（３；３０）の内部で移動可能に配置され、締め付け装置（３１）と、工具ヘッド（３；３０）に対する内側工具（５；５０）の相対運動を生じさせる駆動装置（３３）とが設けられている工具において、
内側工具（５；５０）と連結可能な洗浄・冷却剤供給部（４１，４３）が設けられていること、
内側工具（５；５０）が、該内側工具（５；５０）の相対運動と洗浄・冷却剤の供給とを可能にする連結装置（１７）を備えていること、
工具ヘッド（３；３０）と内側工具（５；５０）とを一緒に自動的に駆動装置（３３）側から切り離して工具自動交換を可能にする、締め付け装置（３１）の制御部が設けられていること、
工具ヘッド（３；３０）と内側工具（５；５０）とが分離して交換可能であること、
を特徴とする工具。
【請求項２】
工具ヘッド（３；３０）に作用する駆動力が内側工具（５；５０）に伝えられるように内側工具（５；５０）が工具ヘッド（３；３０）と形状拘束部により連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記形状拘束部が、好ましくはスプラインとして構成された駆動要素（１５）によって与えられていることを特徴とする、請求項２に記載の工具。
【請求項４】
内側工具（５；５０）が、工具ヘッド（３；３０）内での軸線方向の運動を生じさせる前記駆動装置（３３）と連結されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１つに記載の工具。
【請求項５】
駆動装置（３３）が液圧シリンダ（３５）を有していることを特徴とする、請求項４に記載の工具。
【請求項６】
駆動装置（３３）が回転可能であり、好ましくは内側工具（５；５０）と同方向に且つ同一の周速で回転可能であることを特徴とする、請求項４または５に記載の工具。
【請求項７】
洗浄・冷却剤供給部（４１，４３）が自動的に連結及び切り離し可能であることを特徴とする、請求項１に記載の工具。
【請求項８】
洗浄・冷却剤供給部（４１，４３）が、内側工具（５；５０）の軸線方向の運動を生じさせる前記駆動装置（３３）と組合せ可能であることを特徴とする、請求項７に記載の工具。
【請求項９】
工具ヘッド（３；３０）が、回転軸線（７）に同心に延び内側工具（５；５０）を受容している穴（９）を有していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１つに記載の工具。
【請求項１０】
穴（９）が、内側工具（５；５０）の案内と支持に用いられるブッシュ（１３）を有していることを特徴とする、請求項９に記載の工具。
【請求項１１】
工具ヘッド（３；３０）が、締め付け装置（３１）への連結及び切り離しに用いる中空シャフト（２３）を備えていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１つに記載の工具。
【請求項１２】
工具ヘッド（３；３０）が、種々の内側工具（５；５０）と組合せ可能であることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１つに記載の工具。
【請求項１３】
内側工具（５；５０）が、種々の工具ヘッド（３；３０）と組合せ可能であることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１つに記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに係合している二つの部分工具を有し、そのうち内側にある内側工具が外側にある工具ヘッドの内部で移動可能に配置され、締め付け装置と、工具ヘッドに対する内側工具の相対運動を生じさせる駆動装置とが設けられている工具、特に金属を精密切削加工するための工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の工具はフィードアウトシステムとも呼ばれる。フィードアウトシステムは、工具ヘッドとも呼ばれる外側の工具を有している。外側の工具の内部には、内側工具とも呼ばれる部分工具が軸線方向へ移動可能に、特に両工具部分の回転軸線の方向へ移動可能に配置されている。工具ヘッドは特殊なスピンドルを介して駆動され、内部には内側工具を駆動するための内側スピンドルが設けられている。内側スピンドルは回転軸線の方向へ軸方向に移動可能であり、その結果内側工具は工具ヘッドにたいして変位可能である。この種のフィードアウトシステムのために設けられたスピンドルは構成が非常に複雑であり、長いのを特徴としている。従ってこの種のスピンドルの価格は非常に高い。またスピンドルは、この種のフィードアウトシステムを使用する工作機械の構造を複雑にさせる。フィードアウトシステムのさらに重大な欠点は、工具を手で交換しなければならず、組替え時間が長くなりコストも高くなることである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、構成が極めて簡潔で広範囲に適用可能な工具を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、内側工具と連結可能な洗浄・冷却剤供給部が設けられていること、内側工具が、該内側工具の相対運動と洗浄・冷却剤の供給とを可能にする連結装置を備えていること、工具ヘッドと内側工具とを一緒に自動的に駆動装置側から切り離して工具自動交換を可能にする、締め付け装置の制御部が設けられていること、工具ヘッドと内側工具とが分離して交換可能であることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明によれば、工具ヘッドと内側工具とを一緒に自動的に駆動装置側から切り離して交換する工具自動交換を可能にする、締め付け装置の制御部が設けられていることにより、両部分工具（工具ヘッドと内側工具）を有している工具を広範囲に使用可能である。なぜなら、交換のために特別な工程を必要としないからである。このような種々の工具を搬送経路内でも自動加工ステーションにおいても使用することができる。
【０００６】
本発明による工具の好ましい実施例では、両部分工具の形状拘束的連結部により、外側にある工具ヘッドに作用する駆動力が内側工具に伝えられることが保証されている。即ち内側工具の駆動は外側にある工具ヘッドによって直接保証されており、その結果従来のフィードアウトシステムにおいて必要であったような特殊なスピンドルは、本発明による工具を使用するための条件とはなりえない。
【０００７】
本発明による工具の好ましい実施例では、両部分工具の間に与えられる形状拘束的結合部はスプラインによって実現される。スプラインは、内側工具の移動をスムーズにさせる点ですぐれている。
【０００８】
本発明による工具の好ましい他の実施例では、内側工具は、外側にある工具ヘッドを保持するためのスピンドルと係合する駆動装置と結合されている。この駆動装置は、外側にある工具ヘッド内で内側工具が軸線方向へ移動するのを可能にさせる。特に有利な点は、内側工具の軸線方向への運動を生じさせる駆動装置のために従来の液圧シリンダを使用可能なことである。従ってこの実施例の低コストな実現が可能になる。
【０００９】
さらに本発明による工具の好ましい実施例では、内側工具を軸線方向へ移動させるための駆動装置は回転可能であり、しかも内側工具と同一の方向で且つ同一の周速度で回転可能である。従って、駆動装置と内側工具との間の摩擦力が回避され、さらに内側工具のための連結部の摩耗も最小限に抑えられる。
【００１０】
さらに本発明によれば、内側工具は洗浄・冷却剤供給部と連結可能である。これにより、本発明による工具を従来の加工方式にたいして適用可能である。
【００１１】
この場合、特に好ましい実施例では、洗浄・冷却剤供給部は自動的に連結及び切り離し可能である。これにより、互いに係合している二つの部分工具を持った工具を自動的に交換する可能性が維持される。
【００１２】
本発明による工具の特に好ましい実施例では、洗浄・冷却剤供給部は内側工具を軸線方向へ移動させる駆動装置と組合せ可能である。即ち駆動装置は、冷却剤を案内可能な中空軸として構成されている。このような実施例は、特に小型でコンパクトな構成を特徴としている。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。
図１は工具１の部分断面図である。工具１は、互いに噛み合っている二つの部分工具を備えている。二つの部分工具のうち外側にある部分工具を以下では工具ヘッド３と記し、内側にある部分工具を内側工具５と記すことにする。工具ヘッド３は、その中心軸線または回転軸線と一致している穴９を有している。穴９は内側工具５を受容するために用いる。穴９は、工具ヘッド３を全長にわたって貫通している。穴９には、工具ヘッド３の端面１１の領域においてブッシュ１３、好ましくは高速案内ブッシュが挿着されている。その外径はほぼ穴９の内径に対応しており、その内径は内側工具５の外径に適合しており、その結果内側工具５は高回転速度でもブッシュ１３により最適に案内され、保持される。ブッシュ１３は、特に、内側工具５が側方へ変位して運動することを阻止するために用いられる。
【００１４】
内側工具５は例えばリーマとして構成されていることができ、例えばその前端に少なくとも一つのカッタープレートを備え、場合によっては付属の案内板をも有している。内側工具５は、例えば内燃機関のシリンダにおいて弁案内・取付け部の内面を加工するために用いることができる。ブッシュ１３は、内側工具５が工具ヘッド３の内部に完全に侵入できるように構成されている。図では、内側工具５が工具ヘッド３から完全に抜け出た位置で図示されている。
【００１５】
内側工具５は、駆動要素１５を備えている。駆動要素１５は、工具ヘッド３内の穴９の内面と形状拘束的な関係にある。このようにして工具ヘッド３の回転運動は直接内側工具５へ伝えられ、即ち内側工具５に別個の駆動手段、特に従来フィードアウトシステムで必要であった内側スピンドルを設ける必要がない。
【００１６】
特に好ましいのは、駆動要素１５をスプライン軸として構成することである。なぜなら、この構成により、内側工具５が軸線方向へ運動するときに工具ヘッド３の内部で内側工具５が動かないようになること、及び（または）傾斜することが避けられるからである。
【００１７】
内側工具５は、その後端に、ここでは差し込み管１７として構成されている連結部を備えている。差し込み管１７は、内側工具５の軸線方向の運動を生じさせる駆動装置３３を連結できるように構成され、同時に、ここには図示していない内側工具５の内部ダクトに供給される冷媒または潤滑剤を供給可能であるように構成されている。
【００１８】
工具ヘッド３は任意に構成されていることができる。例えば図示した例によれば、工具ヘッド３の周面に、適当な締め付け部材１９によって保持されるカッタープレート２１を取り付けることができる。カッタープレート２１は工具ヘッド３の端面１１にも設けることができる。他の点では工具ヘッド３の外径を任意に構成できる。
【００１９】
工具ヘッド３は、端面１１とは逆の側に通常の締め付けシャフト、図の例では中空シャフト２３を備えている。中空シャフト２３は、端面２５のほうへ先細りになっている。中空シャフト２３は通常のコンタクトリング２６によって制限される。
【００２０】
差し込み管１７は中空シャフト２３の内部にあり、よって連結要素２７にとって接近しやすい位置にある。連結要素２７は、図の例では高速鎖錠連結部として構成されており、回転軸線７の方向へ移動可能な連結リング２９を有している。
【００２１】
中空シャフト２３は従来の工具の場合と同様に構成されており、図には簡略に示した公知の締め付け装置３１によって把持することができる。
連結要素２７は、軸線方向に変位可能な、即ち回転軸線７の方向へ変位可能な駆動装置３３の端部に配置されている。駆動装置３３は、例えば液圧シリンダ３５と力拘束的に（例えば摩擦により）結合されている。液圧シリンダ３５は図では簡略に図示されており、適当な供給管及び排出管３７を有している。駆動装置３３は、内側工具５を工具ヘッド３内で軸線方向へ変位させるために用いる。図１の図示では、連結要素２７は差し込み管１７から、そして工具１は締め付け装置３１からそれぞれ切り離した状態で図示されている。
【００２２】
駆動装置３３は、任意の位置に、好ましくは位置調整可能な複数個のストッパー３９を備えている。ストッパー３９は、駆動装置３３の軸線方向の運動を制限するために用いられ、駆動装置３３を所定量軸線方向へ移動させる。左側のストッパーは、例えば駆動装置３３の引出し運動を左側で制限することができる。右側のストッパーは、駆動装置３３の運動を右側で制限するために用いる。また右側のストッパーは、駆動装置３３を所定の終端位置よりもいくぶん右側へ変位させて連結リング２９を鎖錠解除位置へ変位させることにより、差し込み管１７を解放して工具１を自動的に交換させるためにも用いることができる。このため場合によっては第３のストッパー（図示せず）を設けてもよい。これらのストッパーは機械的に走査することができ、または制御装置を介して駆動装置３３または液圧シリンダ３５を制御する適当なセンサと協働することができる。
【００２３】
駆動装置３３は締め付け装置３１の制御部と連結されるのが好ましい。このようにすると、工具ヘッド３の中空シャフト２３が解放されたときに連結要素２７により差し込み管１７の解放も行われる。このようにして、工具ヘッド３も内側工具５も自動的に切り離されて交換できるような、工具１の自動的な交換が可能になる。
【００２４】
工具１を締め付け装置３１から取り出したあと、工具ヘッドだけを交換することができる。例えば図１に図示した工具ヘッドの外側輪郭とは異なる外側輪郭を持った工具ヘッドと交換することができる。また、工具ヘッド３内に種々の構成の内側工具５を挿着してもよい。場合によってはブッシュ１３をも交換して、内側工具の外径に適合させるようにしてもよい。
【００２５】
工具１を交換する際、内側工具５が工具ヘッド３から抜き落ちないようにすることができる。このため例えばＯリング、内側工具５の運動軌道内へ突出するピン、または弾性的に支持される係止ボールを使用することができる。
【００２６】
図１は、駆動装置３３が少なくとも一つの半径方向の軸受４０を有していることも示している。軸受４０は、駆動装置３３の軸線方向の移動を可能にする。さらに回転実施部４１が設けられている。回転実施部４１は駆動装置３３によって貫通されており、管４３を介しての洗浄・冷却剤の導入を可能にする。したがって回転実施部４１と管４３とは洗浄・冷却剤供給部である。洗浄・冷却剤は駆動装置３３を介して工具１へ案内されて内側工具５の内部に導入され、公知の態様で、工具１が工作物を加工する領域へ搬送される。
【００２７】
図２は、図１を用いて説明した工具ヘッド１を示している。工具ヘッド１はもちろん締め付け装置３１内へ挿着されている。内側工具５も連結要素２７と連結されており、よって駆動装置３３と連結されている。同一の部材には同一の符号を付したので、同一の部材に関しては図１の説明を指摘するに留める。
【００２８】
工具１を締め付け装置３１に固定する場合、従来の締め付け装置は公知の態様で中空シャフト２３の内部に係合して、工具１と締め付け装置３１との間を確実に結合させる。締め付け装置は従来の工具スピンドルの一部であることができる。
【００２９】
図２の図示では、内側工具５は完全に戻った位置で図示されている。この場合駆動装置３３は図１に図示した液圧シリンダ３５により完全に左側へ移動せしめられ、それによって内側工具５は前記の位置へ戻る。内側工具５が軸線方向へ変位するとき、駆動装置３３を介しての洗浄・冷却剤の供給は中断されない。これは、適当な方法で実現できる。
【００３０】
戻った位置でも内側工具５は工具ヘッド３と形状拘束的に結合している。即ち締め付け装置３１により工具ヘッド３に伝えられる回転運動により、駆動要素１５を介して内側工具５は直接駆動される。
【００３１】
図３は、工具の他の実施例を示している。工具１０は、互いに噛み合っている二つの部分工具から成っており、即ち外側にある工具ヘッド３０と、内側にある内側工具５０とから成っている。
【００３２】
工具ヘッド３０と内側工具５０とは、基本的には図１と図２に図示した工具ヘッド３または内側工具５と同様に構成されている。特に内側工具５０は工具ヘッド３０によって直接駆動される。なぜなら、工具ヘッド３０の内部で内側工具５０との形状拘束的結合が保証されているからである。
【００３３】
工具ヘッド３０（その前面は丸くされている）の外面にはカッタープレート１２１が設けられている。カッタープレート１２１は適当な締め付け部材１１９によって保持される。
【００３４】
内側工具５０はこの実施例では段付き工具として構成されており、その前面にたとえばリーマ５１を有している。そして、リーマに接続しより大きな外径を有している領域に、適当な締め付け部材５５によって保持されるカッタープレート５３を有している。次の部分も同様により大きな外径を有しており、締め付け部材５７によって保持されるカッタープレート５５を備えている。
【００３５】
外側工具３０も内側工具５０もここでは単に例示的に説明したにすぎない。両工具とも任意に構成を選定することができる。内側工具５０の外径がより大きい場合には、工具ヘッド３０の内部に対応的により大きな穴が必要であり、且つブッシュ１３を対応的に適合させる必要がある。種々の内側工具のための工具ヘッド内の内穴が一定のサイズを有していることも可能であり、またそれぞれの内側工具に適合した異なる内径を備えた種々のブッシュだけを挿着するようにしてもよい。いずれの場合も重要なことは、内側工具の駆動が形状拘束的結合により工具ヘッドの回転運動によって直接行われることである。
【００３６】
工具ヘッド３０はその左端に例えば中空シャフト２３を有しており、この中空シャフト２３にはコンタクトリング２６が接続している。
次に、フィードアウトシステムとして作用する工具１，１０の作用を詳細に説明する。穴を加工する場合、特に弁ガイドのように径が小さく（８，６，５ｍｍ）深いあなの内面を加工する場合、非常に長く突出する内面加工用工具を使用せねばならないという問題が生じる。この種の工具は被加工穴に最初に挿入したときに基準位置から容易にずれやすく、その結果所望の穴寸及び品質が厳守できないことがある。この欠点を解消するため、この種の穴を前加工でいわゆるパイロットを用いて加工することがしばしば行われる。この場合、穴の最初の部分だけが内穴加工される。このようにして前加工された穴に、次の加工ステップで、最終的に挿入されるべき内穴加工用工具が挿入され、望ましくない前記ずれが防止される。従って二つの異なる工具が必要である。
【００３７】
本発明による工具では、工具ヘッド３，３０は締め付け装置３１を介して駆動力の供給を受け、回転せしめられる。内側工具５，５０は完全に戻った位置にある。この位置で工具１，１０は被加工穴に沿って案内される。図３に図示したような工具ヘッド３０の実施例では、工作物表面の最初の加工を行うことができる。次に、必要ならば工具ヘッドをわずかに戻し、内側工具５，５０を駆動装置３３を用いて軸線方向へ変位させて工作物の方向へ走出させる。その際内側工具５，５０の最前端が被加工穴に係合する。しかしながら内側工具５，５０の突出長さはわずかなので、ブッシュ１３による確実な案内が行われ、その結果被加工穴の始端領域においても優れた寸法精度が得られると共に、所望の表面品質が得られる。この場合内側工具は５，５０はどの位置でも停止させることができる。工具ヘッド３，３０と内側工具５，５０の間の形状拘束部を本発明にしたがって構成することにより、駆動力が常に工具ヘッド３，３０から内側工具５，５０へ伝えられることが保証されている。
【００３８】
工作物の加工中に冷媒及び洗浄剤により工具１，１０も工作物も冷却されるとともに、発生した切屑が排出される。
駆動装置３３及び洗浄・冷媒供給部４１，４３の本発明にしたがった構成により、内側工具５，５０がどの位置にあっても冷媒を供給することができる。しかも、工具１，１０を非常にコンパクトに構成することができる。
【００３９】
重要なことは、工作物の加工の際、ここで述べた方法に従えば特に高い加工品質が達成され、その結果工具１，１０を特に穴の精密加工に適用できることである。
【００４０】
工具１，１０は搬送経路または自動加工ステーションにおいて簡単に交換することができる。任意の工具ヘッド３，３０を任意の内側工具５，５０と組み合わせることも可能である。この場合ブッシュを適宜選択すれば内側工具の外径は異なっていてもよい。特に好ましいのは、いかなる場合も同様に構成された駆動要素１５を選択することであり、その結果工具ヘッド３，３０を適合させる必要はない。
【００４１】
内側工具５，５０が直接工具ヘッド３，３０によって駆動されるので、工具１，１０は特に短く構成されている。特に、工具１，１０を収容するために用いられる締め付け装置３１を特別に適合させる必要はない。
【００４２】
駆動装置３３の実現は、洗浄・冷却剤を供給するための回転実施部４１との組合せにおいても簡単に可能である。冷却剤をして工具を通過させるためには、少なくとも回転実施部４１から中空に形成され軸線方向に移動可能な棒を設けさえすればよい。この場合棒の変位は、従来の液圧シリンダ３５を用いて難なく行うことができる。さらに、工具１，１０を保持するために従来の締め付け装置３１を使用することができる。締め付け装置３１は、フィードアウトシステムで使用される特殊なスピンドルに比べてかなり簡潔に構成されている。締め付け装置３１は、駆動装置３３の実施のために簡単に変形可能な公知の工具スピンドルの一部である。
【００４３】
駆動装置３３の特に好ましい実施例は、駆動装置３３が工具スピンドルまたは締め付け装置３１と一緒に回転せしめられる構成である。その結果連結装置または連結要素２７の領域に摩擦が発生せず、よって摩耗も発生しない。駆動装置３３の回転運動は、内側工具５，５０が差し込み管１７の領域において適当な態様で連結要素２７と形状拘束的に結合されて連結要素２７を一緒に回転させることによっても生じさせることができる。しかし既に述べたように連結領域での負荷軽減が望ましく、即ち駆動装置３３が駆動力を受けて回転せしめられる前記連結領域での負荷軽減が望ましい。
【００４４】
最後にもう一度述べておくと、工具１，１０の内部で内側工具５，５０が直接に駆動されるので、内側工具５，５０を駆動する駆動部を別個に設ける必要がない。従って締め付け装置３１は従来の工具スピンドルの一部であることができ、その結果工具１，１０の自動的な交換が実現される。このことは、フィードアウトシステムの分野では使用できなかった従来の工具の場合でも実現される。よって本発明による工具１，１０は搬送経路及び加工部の領域で普遍的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却剤供給部と、内側にある工具を軸線方向へ移動させるため液圧シリンダとを併せて示した、本発明による工具の概略構成図である。
【図２】内側にある工具を挿入した本発明による工具の概略構成図である。
【図３】本発明による工具の他の実施例の側面図である。
【符号の説明】
１；１０    工具
３；３０    工具ヘッド
５；５０    内側工具
９          穴
１５        駆動要素
２３        中空シャフト
３１        締め付け装置
３３        駆動装置
３５        液圧シリンダ
【図１】
0003549638.tif 000002
【図２】
0003549638.tif 000003
【図３】
0003549638.tif 000004