(57)【要約】【課題】クランプ力が工作機械の中空スピンドルの電動式駆動機構の加速力に影響されないクランプ装置を提供すること。【解決手段】工作機械の電動駆動式中空スピンドル３の内部に回転を防いで、しかし軸方向には変位可能であるように支承され、前記工作機械の中空スピンドル３を貫通する中空軸４を、軸方向に変位させるための、電動モータ２により作動可能なクランプ駆動機構を具備した、工作機械のクランプ装置１を提示する。本発明によれば、中空軸４がねじスピンドル５を介して軸方向に調整可能であり、前記ねじスピンドル５が電動モータ２により駆動可能である。電動モータ２のステータ１３の位置が固定され、回転する、前記ねじスピンドル５を駆動する電動モータ２のロータ８が、前記工作機械の中空スピンドル３の電動式駆動機構と同期化される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の電動駆動式中空スピンドル（３）の内部に回転を防いで、しかし軸方向には変位可能であるように支承され、前記工作機械の中空スピンドル（３）を貫通する中空軸（４）を、軸方向に変位させるための、電動モータ（２）により作動可能なクランプ駆動機構を具備した、工作機械のクランプ装置（１）において、
前記中空軸（４）がねじスピンドル（５）を介して軸方向に調整可能であり、前記ねじスピンドル（５）が前記電動モータ（２）により駆動可能であり、さらに前記電動モータ（２）のステータ（１３）の位置が固定され、またその回転する、前記ねじスピンドル（５）を駆動するロータ（８）が、前記工作機械の中空スピンドル（３）の電動式駆動機構と同期化されることを特徴とする、クランプ装置。
【請求項２】
前記同期化が、前記工作機械の中空スピンドル（３）および前記電動モータ（２）のロータ（８）の回転角度を常時比較し、それに基づき前記電動モータ（２）に供給される電力を変更する１つの制御装置（９）により行われることを特徴とする、請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項３】
前記回転角度の常時比較のために、一方では前記工作機械の中空スピンドル（３）の実回転位置を検出し、他方では前記ロータ（８）の実回転位置を検出するエンコーダ（１０、１１）が備えられることを特徴とする、請求項１または２に記載のクランプ装置。
【請求項４】
前記制御装置（９）により、前記電動モータ（２）のロータ（８）の回転数を、短時間、ないしは所定回数の回転の間に、前記工作機械の中空スピンドル（３）の回転数に対して増減することができることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のクランプ装置。
【請求項５】
前記ねじスピンドル（５）および前記電動モータ（２）の回転軸が同一線上に位置することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランプ装置。
【請求項６】
前記ねじスピンドル（５）および前記電動モータ（２）の回転軸の位置が互いに平行にずれていること、および、
前記電動モータ（２）と前記ねじスピンドル（５）との間に、ベルトドライブ、好ましくはコグベルトドライブ（１４）が備えられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランプ装置。
【請求項７】
前記ねじスピンドル（５）と前記電動モータ（２）との間に、歯車装置（６）が配置されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の電動駆動式中空スピンドルの内部に回転を防いで、しかし軸方向には変位可能であるように支承され、工作機械の中空スピンドルを貫通する１本の中空軸を、軸方向に変位させるための、電動モータにより作動可能なクランプ駆動機構を具備した、工作機械のクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなクランプ装置は、多種多様な実施形態において知られている。
【０００３】
従来、公知である電気機械式クランプ駆動機構を具備したクランプ装置は、近年の運動量が豊富な工作機械の中空スピンドル用の駆動機構の極端に高い加速力がクランプ装置の構造に及ぼす影響が余りにも著大であるために、余り実用向けとはいえないことが判明している。
【０００４】
油圧エネルギー供給源を必要とする、回転式油圧クランプシリンダを採用したクランプ装置も知られている。このようなクランプ装置では、それ以外にも定置式油圧供給源から回転要素へ取り廻される複雑な油圧伝達機構が必要である。
【０００５】
回転式空気圧クランプ駆動機構を具備した構造も、同様の短所を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、この種のクランプ装置において、電気エネルギーの準備だけを必要とする、クランプ力が工作機械の中空スピンドルの電動式駆動機構の加速力により実質的に左右されない、クランプ装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明に従って、中空軸がねじスピンドルを介して軸方向に調整可能であり、このねじスピンドルが電動モータにより駆動可能であり、さらにこの電動モータのステータの位置が固定され、またその回転する、ねじスピンドルを駆動するロータが、工作機械の中空スピンドルの電動式駆動機構と同期化される電動モータにより解決される。
【０００８】
工作機械の中空スピンドルと、中空軸の軸方向への調整を行うためにねじスピンドルを駆動する電動モータのロータとが同期化されることにより、これらの駆動部材間に発生する加速力を回避できるために、工作機械の中空スピンドルの始動時または停止時に、ねじスピンドルを駆動する電動モータは、加速力による影響を実際に受けずに済む。
【０００９】
ねじスピンドルを駆動する電動モータのステータは、位置を固定されるために、電動モータへの給電を、スリップリングを不要として簡単な方法で行うことができる。
【００１０】
本発明のその他の特徴は、従属クレームの対象となっている。
【００１１】
本発明の実施形態が添付図面に示されており、以下ではこれについて詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
それぞれの図には、全体に参照符号１を付した工作機械のクランプ装置が示されている。
【００１３】
図１に示す実施形態において、クランプ装置１には、工作機械の電動駆動式中空スピンドル３の内部に回転を防いで、しかし軸方向には変位可能であるように支承され、工作機械の中空スピンドル３を貫通する中空軸４を１軸方向に変位させるための、電動モータ２により作動可能なクランプ駆動機構が具備されている。
【００１４】
ワークまたはツールを受け入れるためのクランプ機構は、この軸方向に変位可能な中空軸４により工作機械の中空スピンドル３に連結されるようになっているが、その連結方法自体は公知であるためにここでは詳細に説明しない。
【００１５】
中空軸４を軸方向に変位させるために、電動モータ２およびこの電動モータ２との間に配置される歯車装置６とを介して駆動可能な１つのねじスピンドル５が利用される。
【００１６】
中空軸４およびねじスピンドル５は、原理的には一種のスピンドルドライブとして協働し、そこでは中空軸４をスピンドルナットとして看做すことができる。ねじスピンドル５が回転すると、中空軸４は、工作機械の中空スピンドル３の内部に回転を防いで支承されるために、ねじスピンドル５上を軸方向に変位するが、その変位方向はねじスピンドル５の回転方向により決まる。換言すれば中空軸４は、ねじスピンドル５により、図１に示される位置から、両方向矢印Ａが示すように右にも左にも変位することができる。この軸方向の変位により、図示されない上述のツールまたはワークを受け入れるクランプ機構の開閉動作ないしはクランプ力の加除が引き起こされるようになっている。
【００１７】
稼動時には工作機械の中空スピンドル３がその電動機７により回転駆動されるために、工作機械の中空スピンドル３と一緒に回転する中空軸４と、ねじスピンドル５との間に、相対運動が生じ得ないようにするためには、ねじスピンドル５もまた、作動の間じゅう、同一回転方向に同一回転数で駆動してやらなければならない。
【００１８】
そのために、ねじスピンドル５を最終的に駆動する電動モータ２のロータ８は、工作機械の中空スピンドル３の電動式駆動機構と同期化されるようになっている。この同期化は、一方では工作機械の中空スピンドル３と、他方では電動モータ２のロータ８の回転角度の常時比較を実行する制御装置９により行われる。そのために、工作機械の中空スピンドル３のその時々の実回転位置を検出する第１のエンコーダ１０と、ロータ８のその時々の実回転位置を検出する第２のエンコーダ１１とが備えられる。この比較結果に基づいて、制御装置９により電動モータ２のステータ１２に供給される電力が変化されることによって、スピンドル５と工作機械の中空スピンドル３の同期回転を実現することができる。
【００１９】
そこでは、中空軸４の所望の軸方向への変位が行われるようにするために、ねじスピンドル５を最終的に駆動する電動モータ２のロータ８の回転数を、短時間、ないしは所定回数の回転の間に、工作機械の中空スピンドル３の回転数に対して増減することが可能であるように、制御装置９が構成される。制御装置９がこのように構成されることによって、工作機械が稼働中であっても、回転下でワークまたはツールの交換を実行することが可能となる。
【００２０】
電動モータ２のステータ１３は位置を固定して配置されるために、電動モータ２への給電は、スリップリングを不要として問題なく行うことができる。
【００２１】
図１に示す実施形態においては、電動モータ２の回転軸がねじスピンドル５の回転軸と同一線上に位置している。
【００２２】
図２には、電動モータ２の回転軸の位置がねじスピンドル５の回転軸に対して平行にずれている点、および、電動モータ２からねじスピンドル５ないしはねじスピンドル５の前方に配置された歯車装置６への動力伝達が、ベルトドライブにより、好ましくはコグベルトドライブ１４を介して行われる点で相違する以外は、基本的に図１と機能上同一である構成が示されている。
【００２３】
この変形構成例は、あくまでも、工作機械の中空スピンドルの中心部を貫通する、端面が塞がれていない自由な貫通孔を実現可能であること、および、取付け空間に制約がある場合は、ねじスピンドル５を駆動するための電動モータ２を、ねじスピンドル５に直接取り付けるのではなく、そこから相応に位置をずらして配置可能であることを示唆するためだけのものである。
【００２４】
機能に関して、図１および２に示される実施形態は完全に同一であり、すなわちいずれの実施形態においても、エンコーダ１０および１１およびそれにより検出される一方では工作機械の中空スピンドル３、他方では電動モータ２のロータ８の実回転位置を介して回転角度を比較することにより、ねじスピンドル５と工作機械の中空スピンドル３間の絶対同期回転が実現されるようになっている。
【００２５】
またその際には制御装置９により、ねじスピンドル５の位置が傾向上、目標とされるクランプトルクとの関係で所望される位置に修正されるようにするとよく、それにより様々な運転条件下においてこのクランプトルクを確実に維持することが可能となる。
【００２６】
本発明に従ったクランプ装置は、簡単でしかも故障しにくい構造を特徴とするほか、クランプ駆動機構と工作機械の中空スピンドル３の同期回転により、工作機械の中空スピンドルからクランプ駆動機構に伝達される加速力が皆無となるために、トラブルのない稼動を保証する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に従ったクランプ装置の第１実施形態の断面略図である。
【図２】図１と同様の、本発明の第２実施形態に従ったクランプ装置の断面略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  クランプ装置
２  電動モータ
３  工作機械の中空スピンドル
４  中空軸
５  ねじスピンドル
６  歯車装置
７  電動機
８  ロータ
９  制御装置
１０  エンコーダ
１１  エンコーダ
１２  ステータ
１３  ステータ
１４  コグベルトドライブ
Ａ  矢印
【図１】
2006334776.tif 000003
【図２】
2006334776.tif 000004