(57)【要約】  本発明は、特に、工作機械に用いるための、テーパー穴（４）を備えた機械スピンドル（２）のなかに、中空シャフトツール（１）または円錐形中空シャフト（３）を備えたツールホルダをクランピングするための装置に関する。この装置は、前記機械スピンドル（２）の内部において軸方向に移動可能なクランピングスリーブ（７）と、解放位置とクランピング位置との間を移動可能であって、前記クランピングスリーブ（７）を移動させるためのトウバー（８）と、前記クランピングスリーブ（７）に対応付けられた複数の挟み部材（１９）と、を備える。これらの挟み部材は、前記クランピングスリーブ（７）の移動によって半径方向に移動可能であって、前記円錐形中空シャフト（３）の円錐形内表面（２２）および前記ワークスピンドル（１）上の対向面（２６）に接するように配置されるクランピング面（２１，２４）を有する。本発明の目的は、トウバーがすでに解放されているときであっても、中空シャフトツールが機械スピンドルのなかにしっかりと保持される上述のようなクランピング装置を提供することである。このために、前記クランピングスリーブ（７）は、トウバー（８）を基準にして軸方向に移動可能であって、圧縮ばね（１４）によって、トウバー（８）の解放動作に反して軸方向に付勢されている。
2007505746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、工作機械に用いるための、テーパー穴（４）を備えた機械スピンドル（２）のなかに、中空シャフトツール（１）または円錐形中空シャフト（３）を備えたツールホルダをクランピングする装置であって、
前記機械スピンドル（２）の内部において軸方向に移動可能なクランピングスリーブ（７）と、
解放位置とクランピング位置との間を移動可能であって、前記クランピングスリーブ（７）を移動させる役割を果たすトウバー（８）と、
前記クランピングスリーブ（７）に割り当てられ、前記クランピングスリーブ（７）の移動によって半径方向に移動可能な複数の挟み部材（１９）と、
を備え、
前記挟み部材が、前記円錐形中空シャフト（３）の円錐形内表面（２２）および前記ワークスピンドル（１）上の対向面（２６）に隣接するクランピング面（２１，２４）を有し、
前記クランピングスリーブ（７）が、トウバー（８）を基準にして軸方向に移動可能であって、圧縮ばね（１４）によって、トウバー（８）の解放動作とは反対方向に向かって軸方向に付勢されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記トウバー（８）に固く連結されたイジェクションスリーブ（６）上において、前記クランピングスリーブ（７）が移動可能に案内されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置であって、前記クランピングスリーブ（７）が、前方環状ショルダ（１１）と後方環状カラー（１２）との間を移動可能であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記前方環状ショルダ（１１）が前記イジェクションスリーブ（６）上に配設されており、前記後方環状カラー（１２）が前記イジェクションスリーブ（６）の後端部に取り付けられたレジューサ（１３）上に配設されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項２から請求項６のいずれかに記載の装置であって、前記イジェクションスリーブ（６）が前記トウバー（８）の前端部におけるねじ山（９）に螺合されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記イジェクションスリーブ（６）が追加の止めねじ（１０）により前記トウバー（８）に固定されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の装置であって、前記圧縮ばね（１４）が前記クランピングスリーブ（７）の前面（１５）と付勢ナット（１６）との間に張架されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記付勢ナット（１６）が前記イジェクションスリーブ（６）の前端部における外ねじ山（１７）に螺合されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の装置であって、前記挟み部材（１９）がスペーサ（３１，３９）によって円周方向において互いに間隔をあけて配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、前記スペーサ（３１，３９）が半径方向外側ホルダ（３１）を備え、これは、ブッシュとして形成され、軸方向に突出する延長部分（３２）上にベベル加工面（３３）を有し、前記クランピング爪（１９）の後方におけるベベル加工された対向面（４２）に隣接するようになっていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、前記ホルダ（３１）がクランピング爪（９）の方向において圧縮ばね（３５）の作用を受けていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の装置であって、前記スペーサ（３１，３９）が内側スリーブ（３９）を備え、これが、前記ホルダ（３１）に対して同心円状に形成されており、かつ、円周方向に互いに間隔をあけて配置され、前記ホルダ（３１）の延長部分（３２）の間において突出する複数のリング部分（４０）を備えており、これらのリング部分が、前記挟み部材（１９）のベベル（４４）に隣接するベベル加工された接触面（４１）を有することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーパー穴を備えた機械スピンドルのなかに、中空シャフトツールまたは円錐形中空シャフトを備えたツールホルダをクランピングするための、請求項１の前段に記載のクランピング装置に関し、特に、工作機械に用いるためのものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなクランピング装置が、独国特許発明第１０１５９６１１号（ＤＥ１０１５９６１１Ｃ１）明細書から知られている。ここで、クランピングブッシングが、テーパー穴を備えた機械スピンドルの内部に配設され、これは、トウバー（牽引棒）を用いて移動させることが可能となっており、複数の挟み部材（pincer elements）が、円周方向に互いに間隔をあけて配置され、前記クランピングブッシングの外側に隣接する。これらの挟み部材の前端部は、中空シャフトツールにおける対応する傾斜したクランピング面に隣接するように設計されている傾斜した第１のクランピング面を有しており、挟み部材の後端部は、機械スピンドルにおける対応する反対側の面（対向面）に隣接するように設計されている傾斜した第２のクランピング面を有している。このクランピングブッシングを軸方向に移動させると、挟み部材は、機械スピンドルの中心軸を基準として平行な位置において外側または内側に向かって半径方向に移動させられ、中空シャフトツールが、それぞれ、所定位置にクランピングされたり、解放されたりするようになっている。また、中空シャフトツールをしっかりと保持し、確実に、挟み部材を解放したときの脱落を防止するために、保持挟み（holding pincers）の摩擦係合による固定を行うための半径方向に弾力性のあるクランピング部分を備えた追加のクランピングスリーブが、このすでに知られているクランピング装置における機械スピンドルの内部に配設される。しかしながら、そのような追加のクランピングスリーブによって、製造および設置のためのコストが高くなる。
【０００３】
本発明は、追加のクランピングスリーブを必要とすることなく、トウバーがすでに解放されたときに機械スピンドルのなかに中空シャフトツールをしっかりと保持することも可能にする、最初に説明したようなクランピング装置を開発するという課題に基づいている。
【０００４】
この課題は、請求項１に記載の特徴を備えたクランピング装置によって解決される。本発明の更なる改良事項および利点のある開発事項については各従属項の対象である。
【０００５】
【特許文献１】独国特許発明第１０１５９６１１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るクランピング装置において、クランピングスリーブは、トウバーを基準として軸方向に移動されることが可能であり、トウバーの解放動作に対しては、圧縮ばねによって軸方向に付勢される。トウバーが解放位置に移動されたときには、圧縮ばねがクランピングスリーブを、このクランピングスリーブによって駆動された挟み部材がそれらのクランピング面の小さな領域によって円錐形中空シャフトの円錐形内表面に係合したままとなる位置に保持することから、クランピングスリーブは、トウバーの全体的な軸方向の動きに加わらないように防止される。この位置において、トウバーはすでに解放位置にあるが、中空シャフトツールは、機械スピンドルの内部に保たれたままである。このため、クランピング装置を解放させるための駆動機構を、中空シャフトツール上に自動ツール交換装置が係合するよりも前にすでに駆動させておくことが可能である。これによって、ツール取り替え時間を短縮することが可能になる。本発明に係るクランピング装置において、挟み部材は、枢動動作ではなく、機械スピンドルに対して軸方向および半径方向のストローク（往復動作）を行う。これによって、単なる保持点ではなく、保持領域を形成することが可能になる。このような保持領域によって、取り外し中におけるツールの加速度を落とすことが可能になる。
【０００７】
本発明の実際の実施の形態において、クランピングブッシングは、トウバーに固く連結されたイジェクションスリーブ上に移動可能に案内されている。このイジェクションスリーブは、ねじまたはその他の適切な手段によってトウバーに連結することができる。
【０００８】
クランピングスリーブは、望ましくは、イジェクションスリーブ上の環状ショルダと、イジェクションスリーブの後方端に取り付けられたレジューサ（径違い継手）の後方環状カラーと、の間において、イジェクションスリーブを基準として移動させることが可能である。
【０００９】
１つの有利な実施の形態において、圧縮ばねは、クランピングスリーブの前面と、イジェクションスリーブの前方端における付勢ナットと、の間に張架（braced）される。従って、そのばね力は、付勢ナットを調整することによって変化させることが可能であり、ツールを引き込む力は、ユーザの要求に合わせて外部から適合させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のその他の特徴的な構成および利点については、図面を参照しつつ、好適な実施の形態に関する以下の説明において述べる。図１は、クランピング位置にある本発明に係るクランピング装置を示す図であり、図２は、保持位置にある図１のクランピング装置を示す図であり、図３は、ツール交換位置にある図１のクランピング装置を示す図である。図１〜図３は、それぞれ、クランピング位置、保持位置、およびツール交換位置にあるクランピング装置であって、中空シャフトツール１を、工作機械における機械スピンドル２のなかにクランピングするためのクランピング装置の長手方向における各断面図を示す。中空シャフトツール１は、中空かつ円筒形の機械スピンドル２の前方端における対応するテーパー穴４に係合する円錐形中空シャフト３を備える。
【００１１】
クランピング装置は、機械スピンドル２の内部に、その中心軸５と同心円状に配置されたイジェクションスリーブ６を備え、そのイジェクションスリーブ上に、クランピングスリーブ７が軸方向に移動可能に案内されている。イジェクションスリーブ６は、図示されていないばね機構によって後方方向（図１中、右方向）に付勢されたトウバー８の前方端に取り付けられており、これは、中空シャフトツール１の方向に、図示されていない駆動装置によってばね機構とは反対方向に移動させることが可能である。中空シャフトツール１に面しているその前方端において、トウバー８には、ねじ山９が設けられており、これにイジェクションスリーブ６が螺合される。イジェクションスリーブ６は、追加の逆ねじ１０を用いてトウバー８上に軸方向に固定される。クランピングスリーブ７は、イジェクションスリーブ６上において、前方環状ショルダ１１と、イジェクションスリーブ６の後方端に取り付けられたレジューサ１３の後方カラー１２と、の間において軸方向に移動可能なように案内される。図示された実施の形態において、レジューサ１３は、例えば、イジェクションスリーブ６の後方側面に、対応するねじ山によって螺合される。圧縮ばね１４によって、クランピングスリーブ７は、イジェクションスリーブ６を基準として後方方向に付勢される。圧縮ばね１４は、クランピングスリーブ７の前面１５と、イジェクションスリーブ６の、半径方向に幅広となっている前方端における外ねじ山（雄ねじ）１７に螺合された付勢ナット１６と、の間に張架される。この付勢は、付勢ナット１６を調整することによって変化させることが可能である。対応するツールのための軸穴１８が、付勢ナット１６の調整中にイジェクションスリーブ６を安定させるためにイジェクションスリーブ６の表面に配置される。
【００１２】
クランピングスリーブ７の外側には、円周方向に等間隔に配置され、機械スピンドル２の中心軸５に対して平行に延在する複数の挟み部材１９が隣接する。円錐形中空シャフト３の方を向いている挟み部材１９の前端部には、円錐形表面部分によってそれぞれ形成された第１のクランピング面２１を備える、半径方向に厚みのある部分２０を有する。図１に示したクランピング位置において、このクランピング面２１は、円錐形中空シャフト３の内部において円錐形内表面２２に隣接する。円錐形内表面２２は、挟み部材１９の第１のクランピング面２１における相対的な傾斜角に対応する、円錐形中空シャフト３の長手方向の軸に対する傾斜角を有する。また、挟み部材１９の後端部には、第２のクランピング面２４を備える厚みのある部分２３を有し、この第２のクランピング面２４は、第１のクランピング面２１とは反対方向に傾斜させられており、機械スピンドル２の環状溝２５の内部に配置された円錐形対向面２６上に挟み部材１９を支持するという役割を果たす。挟み部材１９の第２のクランピング面２４もまた、円錐形表面部分によって形成されており、対向面２６の傾斜に対応する傾斜角を有する。
【００１３】
円錐形中空シャフト３に面しているその前端部の外側において、クランピングスリーブ７は、挟み部材１９の前端部において、対応する内表面２８がそれぞれ隣接する第１の円錐形クランピング表面領域２７を有する。また、第２の円錐形クランピング表面領域２９が、クランピングスリーブ７の後端部の外側に設けられている。第２の円錐形クランピング表面領域には、挟み部材１９の後端部において、対応する内表面３０がそれぞれ隣接する。クランピングスリーブ７におけるクランピング表面領域２７，２９および挟み部材１９における対応する内表面２８，３０は、互いに適合させられ、クランピングスリーブ７の軸方向における移動によって、挟み部材１９が、機械スピンドル２の中心軸５を基準として平行な位置において半径方向に外側または内側に向かって移動させられるようになっている。
【００１４】
挟み部材１９の後端部に隣接して機械スピンドル２の内部に配置されたスペーサは、これについて更に詳しく述べないが、挟み部材１９の間を、円周方向に所定の距離だけ離しておくという役割を果たす。挟み部材１９に面している端部において、このスペーサは半径方向外側ホルダ３１を備えるが、これは、ブッシングとして形成され、円周方向に等間隔に配置されたベベル加工面３３を有する複数の軸方向に突出する延長部分３２を備える。このホルダ３１は、ブッシング３４上において移動させることが可能であり、これに対して、圧縮ばね３５が、挟み部材１９の方向に作用するように取り付けられている。その後端部において、ブッシング３４は、環状ショルダ３６を有し、その後方側面３７により、機械スピンドル２の内部における環状表面３８に隣接する。スリーブ３９が、ブッシング３４の内部に、その長手方向の軸に対して同心円状に配置され、その後方側面により、環状ショルダ３６に隣接する。その前端部において、このスリーブは、円周方向に互いに間隔をあけて配置された、ホルダ３１の延長部分３２の間において突出するベベル加工された接触面４１を有する複数のリング部分４０を備える。
【００１５】
図２によれば、ホルダ３１の延長部分３２は、挟み部材１９の後方端において溝４２のなかに係合し、それらのベベル加工面３３が、溝４２の基部において、対応するようにベベル加工された対向面４３に隣接する。スリーブ３９のベベル加工された接触面４１は、挟み部材１９の後方端においてベベル４４に隣接する。このベベル４４は、ベベル加工された対向面４３とは反対方向に傾斜させられている。
【００１６】
上述したクランピング装置の機能について以下に説明する。
【００１７】
図１に示したクランピング位置において、イジェクションスリーブ６が、トウバー８および円板ばねアセンブリ形状のばね機構（図示せず）によって、図示された格納位置に押圧されている。この位置において、クランピングスリーブ７は、イジェクションスリーブ６の前方環状ショルダ１１に隣接し、圧縮ばね１４は、圧縮された状態となる。挟み部材１９は、この位置において、クランピングスリーブ７によって半径方向に外側に向かって押圧されて、クランピング面２１，２４がそれぞれ、円錐形中空シャフト３上の円錐形内表面２２および機械スピンドル２のなかの対向面２６と係合されるようになっている。それによって、中空シャフトツール１は、機械スピンドル２のなかにおいて張力がかかった状態に保たれている。
【００１８】
クランピング装置を解放するためには、イジェクションスリーブ６が、図１に示したクランピング位置から中空シャフトツール１の方向に図２に示した位置に達するまで移動させられるが、これには、例えば、油圧ピストンまたはその他の適切な駆動機構によって駆動されたトウバー８が用いられる。イジェクションスリーブ６が前方方向に動くことによって、クランピングスリーブ７もまた中空シャフトツール１の方向に移動させられる。この過程において、クランピングスリーブ７の外側に隣接する挟み部材が半径方向に内側に向かって動かされる。但し、イジェクションスリーブ６上において移動可能に案内されているクランピングスリーブ７は、圧縮ばね１４によって図２に示した保持位置に保たれているので、イジェクションスリーブ６の軸方向における動き全体には加わらない。この保持位置において、クランピングスリーブ７の外側に隣接する挟み部材１９は、それらのクランピング面２１のうちの小さな領域だけが引き続き円錐形内表面２２および円錐形中空シャフト３の内側に係合されたままとなる程度まで、半径方向に内側に向かって移動させられる。この位置において、イジェクションスリーブ６およびトウバー８ならびにこれらの駆動機構はすでに解放位置にあるが、中空シャフトツール１は引き続き機械スピンドル２の内部に保持されたままである。
【００１９】
この位置において、例えば、自動ツール交換装置によって、中空シャフトツール１が機械スピンドル２から引き出されると、挟み部材１９は、半径方向に内側に向かってさらに移動させられ、クランピングスリーブ７が、図２に示した保持位置から、圧縮ばね１４の力に反して図３に示したツール交換位置に移されることになる。この位置において、クランピングスリーブ７の外側に隣接する挟み部材１９は、クランピング面２１が円錐形中空シャフト３の内側の円錐形内表面２２から係合解除され、中空シャフトツール１を容易に取り外すことが可能となる程度まで、半径方向に内側に向かって移動させられる。
【００２０】
従って、クランピング装置を解放させるための駆動機構は、自動ツール交換装置が中空シャフトツール１に係合する前にすでに始動させておくことが可能である。これによって、ツール切り替え時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】クランピング位置にある本発明に係るクランピング装置を示す図である。
【図２】保持位置にある図１のクランピング装置を示す図である。
【図３】ツール交換位置にある図１のクランピング装置を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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