(57)【要約】  本発明は、交換可能な工具ヘッドを工作機械に結合するための工具カップリングであって、工具カップリングが少なくとも部分的に又は完全に円錐状又は円筒状に構成された中空シャフトとリング状の支持カラーとを有し、工具カップリングが工作機械のベースホルダに構成された受容孔とベースホルダのリング状の対応面と協働するように構成されており、ベースホルダと工具カップリングとが、緊締装置を介して作動可能な緊締部材を用いて、工具カップリングの支持カラーがベースホルダの対応面に接触するように錠止可能であり、工具カップリングに、自動的な工具変換に際して掴み装置が係合する環状の掴み溝が設けられている形式のものに関する。本発明によれば掴み溝（１３）内に直径方向で対向して配置された２つの盲孔（１４，１５）が設けられ、該盲孔（１４，１５）が互いに異なる孔輪郭を有している。
2007501718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交換可能な工具ヘッドを工作機械に結合するための工具カップリングであって、工具カップリングが少なくとも部分的にかつ完全に円錐状又は円筒状に構成された中空シャフト（１０）とリング状の支持カラー（１２）とを有しており、工具カップリングが工作機械におけるベースホルダに構成された対応する受容孔と該ベースホルダのリング状の対応面と協働するように構成されており、ベースホルダと工具カップリングとが、緊締装置を介して作動可能な緊締部材で、工具カップリングの支持カラー（１２）がベースホルダの対応面に接触するように錠止可能であり、自動的な工具交換に際して掴み装置が係合する環状の掴み溝（１３）が工具カップリングに設けられている形式の工具カップリングにおいて、前記掴み溝（１３）内に直径方向で対向して配置された２つの盲孔（１４，１５）が設けられ、該盲孔（１４，１５）が異なる孔輪郭を有していることを特徴とする、工具カップリング。
【請求項２】
前記盲孔（１４，１５）が前記掴み溝（１３）の中央に配置されておりかつ／又は溝幅よりも大きい最大直径を有している、請求項１記載の工具カップリング。
【請求項３】
前記盲孔（１４，１５）が横断面にて、直径の大きい上方の領域（１７）と、孔底に向かってこれに接続した直径の小さい下方の領域（１８，１９）とを有している、請求項１又は２記載の工具カップリング。
【請求項４】
前記盲孔（１４，１５）の一方の孔底が平らでかつ他方の盲孔が少なくとも部分的に円錐状に構成されている、請求項３記載の工具カップリング。
【請求項５】
付加的に２つの別の、直径方向で対向した盲孔（１６）が設けられ、該盲孔（１６）が異なる孔輪郭を有する前記盲孔（１４，１５）に対し、９０°ずらされて配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の工具カップリング。
【請求項６】
前記別の盲孔（１６）はその深さよりも大きい直径（ａ）を有している、請求項５記載の工具カップリング。
【請求項７】
前記別の盲孔（１６）の１つに読取り可能なメモリを有するマイクロチップが配置されており、その情報が工具認知又は工具コーディングに役立つ、請求項５又は６記載の工具カップリング。
【請求項８】
盲孔（１４，１５及び１６）が、工具カップリングが静的又は動的にバランスされるように製作されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の工具カップリング。
【請求項９】
少なくとも上方領域にて盲孔（１４，１５）直径及び／又は別の盲孔（１６）の直径が１０ｍｍと２０ｍｍとの間であり、有利には１０ｍｍと１６ｍｍとの間である、請求項１から８までのいずれか１項記載の工具カップリング。
【請求項１０】
一方の端面方向から見て、異なる孔輪郭を有する盲孔（１４，１５）が、緊締エレメントを錠止するために中空シャフト（１０）に設けられた切欠き（１１）の結合線に対して垂直な平面内にある、請求項１から９までのいずれか１項記載の工具カップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交換可能な工具ヘッドを工作機械に結合するための工具カップリングであって、工具カップリングが少なくとも部分的に又は完全に円錐状又は円筒状に構成された中空シャフトとリング状の支持カラーとを有し、工具カップリングが工作機械のベースホルダに構成された受容孔とベースホルダのリング状の対応面と協働するように構成されており、ベースホルダと工具カップリングとが、緊締装置を介して作動可能な緊締部材を用いて、工具カップリングの支持カラーがベースホルダの対応面に接触するように錠止可能であり、工具カップリングに、自動的な工具交換に際して掴み装置が係合する環状の掴み溝が設けられている形式のものに関する。
【０００２】
この種のカップリングは例えばＥＰ０３４３１９０Ｂ１号明細書によって公知である。この場合、前記カップリングは緊締部材としてボールを有してる。このボールは緊締ロッドを介して、存在する切欠き内を工具の緊締に際しては半径方向外方へ移動させられかつ工具の緊締解除に際しては半径方向内方へ移動させられる。楔状の緊締部材を有する比較可能な他の工具カップリングはＤＥ３８０７１４０Ｃ２号明細書に図示されかつ記載されている。対応する受容孔に対し弾性的に変形可能な領域内でわずかな過剰寸法を有する中空円錐シャフトとの組合わせによって、相互の平面接触と関連して、高い軸方向の剛性が静的又は動的な負荷に際して得られる。この結果、旋削、穿孔及び研削を行なうために工作機械に使用できる工具保持体とベースホルダ、場合によっては工作機械のスピンドル受容部の形をしたベースホルダとの間の結合手段としての工具カップリングが得られる。これによって１基の工作機械は多様な切削作業を実施可能である加工センタとして使用することができる。完全自動的な製作の枠内でいわゆる工具交換システムは次第に重大な意味を持つようになってきている。この場合には人的な工具交換の代りに、工具ヘッドを交換するために工具ヘッドもしくは工具カップリングに掴み溝が設けられている。しかし、工具ヘッドを受容しかつ固定するための別個の中間片として構成されていてもよい工具カップリングを有する工具ヘッドを一方では工作機械スピンドル又はベースホルダにてかつ他方では工具マガジン、例えばレボルバディスクにて回転角度位置に関して正確に配向できるためには別の位置決めエレメントが必要である。このためには公知技術では工具カップリングの外套に配置されたストッパ又は他の切換え及び配向面が、ベースホルダ又は機械スピンドルにおける位置決めエレメント、例えばピンと関連して使用されている。工具カップリングを一方ではマガジンにてかつ他方では工具カップリング受容部にて配向するため及び１８０°−取違い位置を回避するためには、前記切換え及び配向面は工具カップリングの直径方向で向き合った外套面に設けられている。
【０００３】
このためにはＥＰ１００７２５６Ｂ１号明細書による工具保持体の場合には、直径方向で向き合った切欠きが役立つ。この切欠きは先きの理由から幾何学的に異って構成されていなければならない。この構成によって発生するアンバランスは回転運動する工具の回転数が高い場合に認められる。このアンバランス源並びに非対称的な工具カップリング形態によって発生するアンバランスを補償するためには、ＥＰ１００７２５６Ｂ１号明細書による工具保持体の場合には単数又は複数の孔を工具保持体の内室に設けることが提案されている。しかし、ＥＰ１００７２５６Ｂ１号明細書は不都合な形式で、決まったタイプの工作機械に対してしか適さない。
【０００４】
本発明の課題は冒頭に述べた形式の工具カップリングを改良して、複数の機械タイプで万能的に使用可能であり、アンバランスを回避するための最大可能な重量補償のもとで、最大可能な回転角度位置決め精度が保証される工具カップリングを提供することである。
【０００５】
この課題は請求項１の工具カップリングであって、本発明にしたがって、掴み溝に直径方向で対向して配置された２つの盲孔が互いに異なる孔輪郭で配置されている工具カップリングによって解決された。公知技術によって周知である解決とは異って、溝に直径方向で対向した孔を配置することによってアンバランスはほとんど回避される。工具カップリングの本体が他の部位で弱化されることになる、アンバランスを補償するための付加的な孔は必要ではない。この場合には有利な形式でこのような工具カップリングの製作は簡易化される。有利な形式で選ばれた円錐状の中空シャフト構造によって、平面接触並びに工具カップリングを緊締するために半径方向外方へ移動可能で、工具回転に際して遠心力に晒される緊締エレメント、特に緊締球と関連して既に、静的な剛性だけではなく、動的な剛性も達成される。この剛性によってアンバランスは高回転まで回避される。さらに直径方向で対向した盲孔の異なる孔輪郭は静的にも動的にも（回転する場合にも）切欠きによって除去された質量が完全に又は少なくともほぼ完全に補償されるように製作可能である。
【０００６】
さらに盲孔は位置決めピンと関連して軸方向にも回転角度に関連しても工具カップリングの正確な配向を可能にし、工具の取違え位置が実地において阻止される。
【０００７】
本発明の他の実施例は従属請求項に記載されている。盲孔は有利には掴み溝の中央に配置されている。この場合、盲孔は−少なくとも上方領域にて−有利には溝幅よりも大きな直径を有している。
【０００８】
本発明の別の実施例によれば盲孔は横断面で見て、直径の大きい上方領域と孔底に向かってこれに続く、直径の小さい別の領域とを有利していることができる。有利には上方領域における直径は同じ大きさに選ばれている。段状に構成された盲孔の下方領域は対抗した側に、統一的に小さい直径、場合によっては異なる直径を有している。したがって盲孔の一方は下側の領域に小さな直径を有するが大きな深さを有し、反対に他の側に比較的に大きな直径を有するが小さな深さを有することができる。幾何学的に異なる構成は部分的に円錐状の孔底によっても平らな孔底によっても実現される。これによって１８０°回転角度の取違いは本発明による工具カップリングでは効果的に阻止される。
【０００９】
さらに自動的な工具交換の枠内では、該当工具もしくは工具ヘッドが自動的に認識可能であると望ましい。工具認識のためには公知技術によって読取り可能なマイクロチップが公知である。このマイクロチップは工具カップリングの外又は内に統合されている。この場合には最良の読取り性は、マイクロチップが該当保持体の外套に配置されていると保証される。本発明の別の構成に従って、付加的な、２つの、直径方向で向き合って位置する、先きに記述した盲孔（異った孔輪郭を有する）に対して９０°ずらして配置された別の盲孔を有する工具カップリングを使用すると、この別の盲孔の１つにマイクロチップが固定されることができる。これによってマイクロチップを半径方向で内方へずらすことができることでマイクロチップは機械的な外部からの作用に対し十分に保護されることになる。直径方向で向き合った前記付加的な盲孔は同形のもしくはほぼ同形の孔輪郭を有している。付加的な孔の一方はマイクロチップを受容するために役立つのに対し、対向する孔では静的及び動的なアンバランスが除かれる。有利には付加的な孔はいずれも平らに形成されている。すなわち、付加的な盲孔はその深さ寸法よりも大きい直径を有している。付加的な盲孔の直径は孔輪郭の異なる両方の盲孔の上方領域の直径と等しく選択されている。しかし、前記付加的な盲孔の各々は必要とあらば先きに孔輪郭の異なる盲孔について記載したように形成されていることができる。したがって原理的には９０°ずらされた４つの孔を工具ヘッドの位置決めもしくは配向に利用することができる。
【００１０】
別の有利な構成によれば４つの存在する盲孔の全部は、工具カップリングのアンバランスが完全に除かれるようにそれぞれ対向する２つの孔対の形で形成されることができる。
【００１１】
工具カップリングは使用目的に応じて、使用されるスピンドル又はその他アダプタ及び中間片の大きさに適合させられた異なる大きさを有していることができる。一般的なシステムの大きさは３２ｍｍから１６０ｍｍまで、有利には４０ｍｍと１００ｍｍとの間である。通常の直径寸法は４０ｍから８０ｍｍである。この工具カップリング直径に応じて直径の大きいか又は小さい盲孔が使用される。この場合、直径寸法は１０ｍｍと２０ｍｍとの間、特に１０ｍｍと１６ｍｍとの間で異なると有利である。
【００１２】
本発明の別の構成によれば、工具カップリングの端面側から見て孔輪郭部の異なる盲孔は、緊締エレメントを錠止するために中空シャフトに設けられた切欠きの結合線に対し垂直な平面内に配置されている。これに相応して一方がマイクロチップを保持する付加的な盲孔は孔輪郭の異なる盲孔に対し９０°ずらされて位置することになる。
【００１３】
本発明の１実施例は図面に示されている。
【００１４】
図１は本発明による工具カップリングの斜視図。
【００１５】
図２と図３は本発明の工具カップリングをそれぞれ９０°ずらした側面図。
【００１６】
図４は本発明の工具カップリングの盲孔の領域の端面図。
【００１７】
図５から７までは各盲孔横断面を示した図。
【００１８】
図１に示された工具カップリングは円錐状の外套面を有する中空シャフト１０を有している。この外套面は対向した切欠き１１を有している。この切欠き１１によって図示されていない球形の緊締部材と関連して工具カップリングは機械スピンドルに固定されることができる。さらに工具カップリングはリング形の支持カラー１２を有している。この支持カラー１２は工作機械におけるベースホルダに構成されたリング状の対応面と協働する。この形式の工具カップリングは例えばＥＰ０３４３１９０Ｂ１号明細書に詳細に記載されている。さらに工具カップリングはほぼＶ字形の環状の掴み溝１３を有している。この掴み溝１３内には図示されていない掴み装置が工具交換に際して係合することができる。中空シャフト１０とは反対側の端部には本来の工具ヘッドが工具保持体（図示せず）として固定される。
【００１９】
本発明によれば工具カップリングは直径方向で向き合った２つの第１の盲孔１４，１５を有している。この盲孔１４，１５の異なる横断面は図５と図６とに示されている。この孔もしくはその結合線は先きに記述した中空シャフト１０における切欠き１１の結合線に対し垂直に位置している。それぞれ孔輪郭が同じく構成された平たい孔１６は９０°ずらされて直径方向で互いに向き合って位置している。この場合孔１６の結合線は両方の切欠き１１の結合線に対し平行に配置されている。図１にて見える孔１６は、マイクロチップが配置される対向する孔１６を単独で配置した場合には発生するであろうアンバランスを除く補償孔として役立つ。このマイクロチップは当該工具のための識別コードが含まれるデータメモリーを有している。孔１４，１５及び１６は図２と図３とから明らかであるように掴み溝に対し中央に配置されている。この場合、孔１６はほぼ１０ｍｍの統一的な直径ａを、それよりもわずかな５．４ｍｍの孔深さｂで有している。しかし、図７ｂから判るように孔の形状は円筒から軽く異なりかつ開放端部に向かって円錐状に先細に構成されていることができる。孔１６の１つには工具を認識するために読取り可能なメモリーを有するマイクロチップが配置されている。マイクロチップを孔１６に配置することでこのマイクロチップは外部の機械的な損傷に対し保護される。これに対し孔１４と１５は異なる孔輪郭を有している。この場合、特別な実施例では孔１４，１５の上側の領域１７は孔１６と同じ輪郭を有している。この上側の領域１７には下側の領域１８もしくは１９が接続している。この場合、図５に示された孔１４は円筒形の領域を備えた下側の領域１８を有している。前記円筒形の領域には、円錐形に構成された孔底２０が接続している。この孔１４は機械側の受容部（スピンドル又はベースホルダ）における工具カップリングのコントロールされた位置決めのために使用される。機械側の受容部にて工具カップリング、ひいては工具ヘッドが所望の回転角度位置に達すると、工具カップリングは例えば円錐端部を有する、ばね負荷されたピンを介してベースホルダに固定可能である。対向する孔１５はその代りに上側の領域１７の直径よりも小さい直径を有する円筒形に構成された下側の領域１９を有している。しかしこの孔１５は著しく平らに、つまりわずかな深さで構成されている。この孔１５は適当な位置決めピンと関連して工具カップリングをマガジンにて配向するために役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による工具カップリングの斜視図。
【図２】図１の工具カップリングの側面図。
【図３】図２に対して９０°ずらされた工具カップリングの側面図。
【図４】工具カップリングの盲孔の領域の断面図。
【図５】盲孔の横断面図。
【図６】盲孔の横断面図。
【図７】盲孔の横断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１０  中空シャフト、  １１  切欠き、  １２  支持カラー、  １３  掴み溝、  １４  盲孔、  １５  盲孔、  １６  盲孔、  １７  上方の領域、  １８  下方の領域、  １９  下方の領域、  ２０  孔底
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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