(57)【要約】      （修正有）【課題】高い力を、２つの逆の軸方向に付与することができ、スピンドル回転数が高い場合であっても維持することができる緊締ユニットを提供する。【解決手段】緊締ユニット１０は、緊締チャックのクランプジョーを調節するためのねじ山付き軸１２を有している。このねじ山付き軸は、モータ駆動される調節駆動装置１５，１８のロータ１５に接続されたねじ山付きナット１３によって、緊締ユニット内で軸方向調節可能である。電気的に操作可能な、解除可能な連結装置１９，２０，２３は、ねじ山付き軸１２に相対回動不能かつ軸方向摺動可能に接続された第１のクラッチエレメント１９と、前記第１のクラッチエレメントと協働し、前記ロータに相対回動不能に接続された第２のクラッチエレメント２０とを有している。連結装置が通電されると、ねじ山付き軸とねじ山付きナットとは相対回動不能に互いに接続され、ねじ山付き軸の軸方向の調節を阻止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械スピンドルの緊締チャック用の緊締ユニット（１０）であって、緊締チャックのクランプジョーを調節するためのねじ山付き軸（１２）を有しており、前記ねじ山付き軸は、モータ駆動される調節駆動装置（１５，１８）のロータ（１５）に接続されたねじ山付きナット（１３）によって、前記緊締ユニット（１０）内で軸方向調節可能である、緊締ユニット（１０）において、
電気的に操作可能な、解除可能な連結装置（１９，２０，２３）が設けられており、前記連結装置は、前記ねじ山付き軸（１２）に相対回動不能かつ軸方向摺動可能に接続された第１のクラッチエレメント（１９）と、前記第１のクラッチエレメント（１９）と協働し、前記ロータ（１５）に相対回動不能に接続された第２のクラッチエレメント（２０）とを有していることを特徴とする、工作機械スピンドルの緊締チャック用の緊締ユニット（１０）。
【請求項２】
前記ねじ山付き軸はローラねじ山付き軸（１２）として形成されていて、前記ねじ山付きナットはローラねじ山付きナット（１３）として形成されている、請求項１記載の緊締ユニット（１０）。
【請求項３】
前記連結装置（１９，２０，２３）は、摩擦クラッチとして形成されている、請求項１または２に記載された緊締ユニット（１０）。
【請求項４】
前記連結装置（１９，２０，２３）は、前記第１のクラッチエレメント（１９）および前記第２のクラッチエレメント（２０）が無通電状態で互いに回転可能であるように形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の緊締ユニット（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械スピンドルの緊締チャック用の緊締ユニットであって、緊締チャックのクランプジョーを調節するためのねじ山付き軸を有しており、前記ねじ山付き軸は、モータ駆動される調節駆動装置のロータに接続されたねじ山付きナットによって、前記緊締ユニット内で軸方向調節可能である、緊締ユニットに関する。
【０００２】
このような緊締ユニットは、ワークピースもしくは工具を緊締する緊締チャックを操作するために工作機械で用いられる。スピンドル長手方向で作用する空気圧的、または液圧的な駆動装置により緊締および／または緊締解除のための力を作用させる緊締ユニットが公知である。工作機械においてこのような駆動装置が設けられていない、または所望されない場合には、緊締および緊締解除運動を実施するために、電気的な駆動装置を使用する。
【０００３】
例えば文献、独国特許出願公開第１０２００６０１７６４５号明細書（DE102006017645A1）により公知の緊締ユニットでは、緊締力はばねにより維持される。このような緊締ユニットでは、ばね力に反して緊締解除力が作用する。したがってこのような緊締ユニットは、例えば、ワークピースまたは工具を選択的に外側からまたは内側から緊締すべきである緊締チャックの操作のためには適していない。
【０００４】
文献、欧州特許出願公開第２０８１７１７号明細書（EP2081717A1）により、電気的な締付力印加機構、という発明の名称で記載された緊締ユニットでは、緊締および緊締解除のための調節運動はねじ山付きスピンドル駆動装置によって行われ、この場合、ねじ山付きスピンドル駆動装置は、波動歯車減速装置と作用結合しており、波動歯車減速装置自体は、外部のサーボモータを介して駆動可能である。調節された緊締力はこの場合、作動中、すなわちスピンドルの回転中に、ねじ山付きスピンドル駆動装置の、およびこれに接続された波動歯車減速装置のセルフロックにより維持される。このようなコンセプトによっては、例えば、１０．０００min-1の範囲の高いスピンドル回転数、および高い回転速度は不可能である。
【０００５】
このような先行技術を起点として、本発明の課題は、高い力を、２つの逆の軸方向に付与することができ、スピンドル回転数が高い場合であっても維持することができる緊締ユニットを提案することである。
【０００６】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部に記載の特徴により解決される。
【０００７】
本発明による解決手段の有する利点は、作動中、特にスピンドル回転数の上昇時および下降時に、ねじ山付き軸がねじ山付きナットと共に回転し、ひいては望ましくない緊締力の調節が阻止されることが、連結装置により保証されることにある。
【０００８】
本発明の特別な実施形態は、従属請求項に規定されている。
【０００９】
次に本発明の実施例を添付の図面につき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による緊締ユニットを備えたモータスピンドルを示す部分的に断面された概略的な斜視図である。
【００１１】
モータスピンドル１は中空のスピンドル軸２を有していて、このスピンドル軸内には、緊締ピストン7が軸方向往復移動可能に収容されている。スピンドル軸２の端面３には、緊締チャック（図示せず）が取り付けられていて、固定されている。緊締ピストン7の軸方向移動により、緊締チャックは締め付けられる、もしくは緩められる。このような軸方向移動は、次に記載する緊締ユニット１０によって行われる。スピンドル軸２の外側には、このスピンドル軸に相対回動不能に結合されたスピンドルモータロータ９が配置されていて、このスピンドルモータロータ９は、スピンドルモータステータ８により取り囲まれている。スピンドル軸２の回転可能な支持のためには、軸受４，５，６が用いられる。
【００１２】
緊締ユニット１０はねじ１１によってモータスピンドル１に接続されている。緊締ピストン７の、端面３とは反対の側に、ねじ山付き軸が配置されている。このねじ山付き軸は、この例では、ローラねじ山付き軸１２として形成されていて、これと協働するローラねじ山付きナット１３によって取り囲まれている。ローラねじ山付き軸１２には、スプライン軸１４が、または相応の機能を有する軸領域が接続されている。ローラねじ山付きナット１３は、調節駆動ロータ１５に接続されていて、この調節駆動ロータは軸受１６によって支持されていて、調節駆動ステータ１８によって取り囲まれている。したがって、ローラねじ山付き軸１２の静止状態で調節駆動ロータ１５を回転させることにより、緊締ピストン７を軸方向に移動させることができ、ひいては緊締チャックを開閉させることができる。緊締したいワークピースもしくは工具が、緊締チャックによって外側から緊締されるべきか、または内側から緊締されるべきかに応じて、緊締ピストン７によって加えられる緊締力は引張り力または押圧力となる。緊締力の量は、調節駆動装置１５，１８のトルクによって規定され、例えば調節駆動装置の消費電力によって測定される。
【００１３】
スプライン軸１４は、クラッチロータ１９内に、回動不能に、ただし長手方向摺動可能に収容されている。クラッチコイル２３は、取り囲んでいるハウジングに取り付けられている。クラッチロータ１９に向かい合ってアーマチュアディスク２０が配置されていて、このアーマチュアディスク２０は接続スリーブ２１に接続されている。クラッチロータ１９は、軸受２４によって接続スリーブ２１に対して支持されていて、ねじ２２によって調節駆動ロータ１５に取り付けられている。接続スリーブ２１は外側から軸受１７によって支持されている。
【００１４】
ワークピースもしくは工具を緊締するために、スピンドルの静止状態でクラッチコイル２３は無通電で保持されるので、クラッチロータ１９とアーマチュアディスク２０との間には摩擦接続は生じない。調節駆動ロータ１５、および調節駆動ロータ１５と共にローラねじ山付きナット１３が回転されると、回転しないローラねじ山付き軸１２と、このローラねじ山付き軸１２と共に緊締ピストン７とが軸方向に摺動される。この場合、緊締力を、調節駆動装置の電流を介して制御することができる。このためにスピンドルモータロータ９は、スピンドルモータステータ８によって保持されなければならない。緊締工程後、まずクラッチコイル２３に通電すると、アーマチュアディスク２０がクラッチロータ１９に吸引され、摩擦接続的にクラッチロータ１９に連結される。次いで、スピンドルモータ８，９が起動されると、クラッチ１９，２０，２３を介して調節駆動ロータ１５が連行され、ローラねじ山付き軸１２とローラねじ山付きナット１３との間の相対移動は確実に阻止される。もちろん、スピンドルの回転中は、調節駆動装置１５，１８は操作できず、ローラねじ山付き駆動装置１２，１３は、通電された電磁的なクラッチ１９，２０，２３を介して摩擦接続されなければならない。クラッチ１９，２０，２３がなければ、スピンドル回転数の高速の増減により生じる、およびスピンドル駆動装置の作動中の負荷変更により生じる回転加速力により、ローラねじ山付き駆動装置１２，１３のセルフロック機構が克服されて、望ましくない緊締力の変更が生じる恐れがある。
【００１５】
回転するスピンドル・緊締システム全体内部の様々な力の伝達は、軸受システムまたはその他の周囲の構成要素には作用しない。
【符号の説明】
【００１６】
１  モータスピンドル
２  スピンドル軸
３  端面
４  軸受
５  軸受
６  軸受
７  緊締ピストン
８  スピンドルモータステータ
９  スピンドルモータロータ
１０  緊締ユニット
１１  ねじ
１２  ローラねじ山付き軸
１３  ローラねじ山付きナット
１４  スプライン軸
１５  調節駆動ロータ
１６  軸受
１７  軸受
１８  調節駆動ステータ
１９  クラッチロータ
２０  アーマチュアディスク
２１  接続スリーブ
２２  ねじ
２３  クラッチコイル
２４  軸受
【図１】
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【外国語明細書】
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