(57)【要約】      （修正有）【課題】可能な限り単純化された小型の構造体を呈する工具モーター主軸を提供する。【解決手段】主軸ケース２内で、軸方向に離間した主軸軸受において回転的に軸受取付けされている加工主軸１と、電動駆動モーターとを備える工作機械用主軸ユニットを提供する。この加工主軸は、ヘッド側に、工具用のクランプ装置８と、後側に、回転タイロッド９を介して上記クランプ装置８を作動させる非回転リングシリンダー１０と、上記加工主軸１を長手方向に貫通する油圧管路４を通して、上記工具に冷却剤及び／又は潤滑剤を供給する回転ブシュ１６とを含む。少なくとも上記非回転リングシリンダー１０の一部が上記加工主軸１の後端部に収まる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸ケース（２）内で、軸方向に離間した主軸軸受において回転的に軸受取付けされている加工主軸（１）と、電動駆動モーターとを備える工作機械用主軸ユニットであって、
前記加工主軸は、ヘッド側に、工具用のクランプ装置（８）と、後側に、回転タイロッド（９）を介して前記クランプ装置（８）を作動させる非回転リングシリンダー（１０）と、前記加工主軸（１）を長手方向に貫通する油圧管路（１４）を通して、前記工具に冷却剤及び／又は潤滑剤を供給する回転ブシュ（１６）とを含み、
前記非回転リングシリンダー（１０）の少なくとも一部は、前記加工主軸（１）の後端部に収まり、
該工作機械用主軸ユニットは、前記タイロッド（９）の位置を検出するセンサー（１３）を更に備え、
前記センサー（１３）は、前記加工主軸（１）の前記後端部に収まる前記非回転リングシリンダー（１０）の前記一部の区域に配置される、工作機械用主軸ユニット。
【請求項２】
少なくとも前記回転ブシュ（１６）の主要部が前記加工主軸（１）の前記後端部に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械用主軸ユニット。
【請求項３】
前記回転ブシュ（１６）の前記主要部は、前記非回転リングシリンダー（１０）内に収まっていないことを特徴とする、請求項２に記載の工作機械用主軸ユニット。
【請求項４】
少なくとも前記非回転リングシリンダー（１０）の前記一部と、おそらくは前記回転ブシュ（１６）の一部とが収まる前記加工主軸（１）の前記後端部は、後方主軸軸受（７）において軸受取付けされ、
前記非回転リングシリンダー（１０）の前記一部と、おそらくは前記回転ブシュ（１６）の前記一部と、更に前記後方主軸軸受（７）とは、径方向に互いに重なることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械用主軸ユニット。
【請求項５】
前記電動駆動モーターは、前記主軸ケース（２）内に固定取付けされている固定子（４）と、前記加工主軸に固定されている回転子（５）とを備え、
前記後方主軸軸受（７）と、前記非回転リングシリンダー（１０）と、前記回転ブシュ（１６）とは、少なくとも部分的に、前記固定子（４）の巻線ヘッド（４ｂ）の内側に配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械用主軸ユニット。
【請求項６】
前記加工主軸（１）の内側に配置され、前記タイロッド（９）の位置を検出する前記センサー（１３）は、前記タイロッド（９）がクランプ方向に前記工具をクランプする位置に変位されている場合、第１の信号を生成し、前記タイロッド（９）がクランプ方向に前記工具をクランプせずに変位されている場合、第２の信号を生成し、前記クランプ装置（８）が開いている場合、第３の信号を生成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の工作機械用主軸ユニット。
【請求項７】
前記センサー（１３）は、前記非回転リングシリンダー（１０）の穴内に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の工作機械用主軸ユニット。
【請求項８】
前記非回転リングシリンダー（１０）は、前記加工主軸（１）を貫通する穴（１ａ）の拡大端部に挿入されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の工作機械用主軸ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸ケース内で回転的に軸受取付けされている（bearing-mounted）加工主軸と、電動駆動モーターとを備える工作機械用主軸ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような主軸は、例えば特許文献１から既知である。ここでは、ばねパッケージにより片側で負荷されているタイロッドが、連続穴（bore）内に配置されている。このタイロッドは一方の端部にクランプヘッドを備え、このクランプヘッドにより、この工具主軸のクランプ円錐部（cone）内に工具を後退させることができる。工具に潤滑手段又は冷却手段を供給するために、タイロッド自体が長手方向穴を有し、この長手方向穴に、回転ブシュを介して非回転管路が接続されている。ワーク主軸は、回転軸方向において、回転子及び固定子からなる駆動モーターの前方及び後方で、回転的に軸受取付けされている。上記主軸ケースにクランプシリンダーがフランジ取付けされている（flange-moun ted）。このクランプシリンダーは、工具の張力を解放するために、ばね力に逆らうようにタイロッドを押しやることが可能である。上記回転ブシュは、後方転がり軸受の区域に配置されている。
【０００３】
上述したものと同様の構成である別の工具主軸が特許文献２から既知である。この主軸では、回転ブシュはリングシリンダーの区域に配置されている。
【０００４】
上記実施形態の双方に、その構造体の長さが比較的長く、したがって旋盤及びフライス盤の作業域においてかなりの空間を必要とするという欠点がある。さらに、特に旋回主軸ユニットを有する工作機械では、周囲の部品又は機械の他の集合体との衝突の危険が増加する。
【０００５】
特許文献３は、工具の解放ユニットが主軸に一体化されている一般的な加工主軸を示している。
【０００６】
特許文献４は、従来の構造体と、加工主軸の外側に設けられ、解放ユニットのタイロッドの位置を検出するセンサーとを備えるモーター主軸を示している。
【０００７】
さらに、クランプシリンダーが主軸シャフトに一体化され、したがって回転もする、モーター主軸が、従来技術から既知である。このようにして、工具を交換する場合、力の流れを完全にシャフト内に導くことができ、そのため、転がり軸受を取り外す専用手段を省くことができる。このような主軸の一例が、論文である非特許文献１に記載されている。しかし、シャフトに一体化されているこのようなクランプシリンダーには、冷却剤を導くとともに油圧作動剤を導くために３つの流体の移送が必要である、複雑に構成された回転ブシュが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１４０９１９７号
【特許文献２】欧州特許出願公開第１７８７７４４号
【特許文献３】欧州特許出願公開第２５５４３０１号
【特許文献４】欧州特許出願公開第２１３８２５３号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「Wellenkuehlung optimiert Motorspindeln」Schweizer Maschinenmarkt 19, 2011, pages 114 to 117
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
いくつかの例示的な実施形態は、可能な限り単純化された小型の構造体を呈する工具モーター主軸を提供する目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、いくつかの例示的な実施形態は、主軸ケース内で回転的に軸受取付けされている加工主軸と、電動駆動モーターとを備える工作機械用主軸ユニットを提供する。上記モーター主軸は、ヘッド側に、工具用のクランプ装置と、後側に、回転タイロッドを介して上記クランプ装置を作動させる非回転リングシリンダーと、上記加工主軸を長手方向に貫通する油圧管路を通して、上記工具に冷却剤及び／又は潤滑剤を供給するために回転ブシュとを含む。
【００１２】
上述した目的は、主軸ユニットにおいて、非回転リングシリンダーの少なくとも一部は、加工主軸の後端部に収まることにより達成される。本発明によれば、この一部の区域に、上記タイロッドの位置を検出するセンサーが配置されている。
【００１３】
ここで、本手法は、上記リングシリンダーの構造体を、上記加工主軸の後端部の開いた穴に可能な限り組み入れるという原理に基づく。ここで、本発明によれば、本質的に既知である非回転リングシリンダーのみが用いられる。このようにして、モーター主軸の基本構造は単純に保つことができ、同時に、非常に小型の構造体を達成することができる。
【００１４】
本主軸ユニットの特有の利点は、非回転部の区域であるが上記加工主軸の内側での、上記解放装置の上記タイロッドの位置を検出する上記センサーの発明的構成から生じる。ここで、センサーは、上記タイロッドが工具をクランプする位置に変位されている場合、第１の信号を生成し、上記タイロッドがクランプ方向に工具をクランプせずに変位されている場合、第２の信号を生成し、上記クランプ装置が開いている場合、第３の信号を生成することができる。
【００１５】
また、極めて小型に構成されている一実施形態において、上記回転ブシュの主要部は、上記加工主軸の上記後端部に収まり、上記回転ブシュの上記主要部は、上記非回転リングシリンダーに挿入することができる。このようにして、上記モーター主軸の構造の軸方向長さは、更に縮減することができる。
【００１６】
例示的な構想は、上記電動駆動モーターが、上記主軸ケース内に固定取付けされている固定子と、上記加工主軸に固定されている回転子とを備える、従来のモーター主軸に適用することができることが、特に有利である。このようにして、更に強力な回転子主軸を、小さい外寸で具現することができる。ここで、後方転がり軸受と、リングシリンダーと、ブシュとは、少なくとも部分的に、固定子の巻線ヘッドの内側に配置することができ、それにより、特に小型の構造が実現される。
【００１７】
一方で、本主軸ユニットの使用は、駆動モーターが加工主軸に対するギア比を伴わずに直接作用する従来のモーター主軸に限定されないが、特に、体積が大きい部品を機械加工する変速機主軸においても、技術的利点がある。
【００１８】
さらに、本主軸ユニットの構造は旋盤及びフライス盤においても有利である。なぜなら、ここでは、フライス主軸の長さが、主軸と芯押台との間の所与の距離に起因して重要な
役割を果たすからである。
【００１９】
本主軸ユニットの構造の軸方向長さは、少なくとも非回転リングシリンダーの一部と、おそらくは更に回転装置の一部とが収まる加工主軸の後端部を、後方転がり軸受において軸受取付けすることにより更に縮減することができる。上記リングシリンダーの一部と、おそらくは上記回転ブシュの一部と、更に上記転がり軸受とは、同じ軸方向部において「互いの上下に」配置されて相互に重なる。
【００２０】
上述した利点は、特に、固定リングシリンダーが、上記加工主軸を貫通する穴のおそらくは拡大している後部に嵌入されることにより実現される。ここで、上記主軸の後方区域における上記リングシリンダーの後部は、穴から突出することができ、これらの区域の双方は、互いに一体化されることが重要である。
【００２１】
例示的な実施形態の更なる利点は、図面に示されている主軸ユニットの好ましい例示的な一実施形態を参照して、例の以下の記載に基づき明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】工作機械用主軸ユニットの好ましい例示的な一実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示されているように、工具主軸１は、前方転がり軸受６及び後方転がり軸受７により、主軸ケース２内で回転的に軸受取付けされている。主軸ケース２は、前方主軸ケース蓋３ａ及び後方主軸ケース蓋３ｂを含む。主軸ケース２内に、巻線ヘッド４ａ及び４ｂを含む電動モーターの固定子４が固定されている。この固定子４の内側に回転子５が配置され、回転子５は上記工具主軸１に非回転的に結合されている。後方ケース蓋３ｂは、上記固定子４の上記後方巻線ヘッド４ｂの下に延在する管（duct）３ｃを有し、管３ｃが上記巻線ヘッド４ｂの区域にあるようになっている。
【００２４】
加工主軸１は、上記加工主軸１とともに回転するタイロッド９が横断する中央連続穴１ａを有する。上記タイロッド９には、工具をクランプするクランプ装置８が固定されている。上記タイロッド９は、ばねパッケージ１２により後側に付勢されている。上記タイロッド９に結合されている肩部９ａには、非回転リングシリンダーピストン１１のピストンロッドが当接する。上記ピストン１１は、上記ばねパッケージ１２の力に逆らうようにリングシリンダー１０において変位することができる。この位置では、上記肩部９ａの後面は、上記回転子５の終端面と実質的に径方向に位置合わせされ、これは本発明に係る工具主軸の小型の構造を示す。冷却剤管路１５が後方主軸ケース蓋３ｂを横断し、冷却剤管路１５は、回転ブシュ１６を介して、上記回転タイロッド９内の上記長手方向穴１４に接続されている。この長手方向穴により、上記クランプされた工具（図示せず）に冷却剤及び／又は潤滑剤が供給される。回転ブシュ１６は、上記リングシリンダー１０及び上記リングシリンダーピストン１１の内側に配置されている。ここで、リングシリンダー１０は、上記工具主軸１の後部において上記穴１ａに嵌入され、上記転がり軸受により径方向に囲まれている。したがって、この構成は、上記穴１ａの後端部における、それぞれ上記巻線ヘッド４ｂ及び上記管３ｃにより限定された空間内に部分的に存在する。
【００２５】
さらに、上記リングシリンダー１０は、センサー１３が挿入される穴を有する。このセンサー１３は、上記ばねパッケージ１２が上記タイロッド９を後側に変位させる場合、上記タイロッドに結合されている肩部９ａにより抑動される。工具は、内側円錐部１ｂに挿入される場合、上記ばね力により上記タイロッド９を後側に変位させることにより、上記クランプ装置８によりクランプすることができる。そのために、上記リングシリンダー１０を無圧にして上記肩部９ａから持ち上げる。ここで、センサー１３は、工具がクランプ
されている場合、クランプ装置８が開いている場合、及び上記クランプ装置８が工具のない状態で閉じている場合の上記タイロッド９の位置を検出することが可能である。
【図１】
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【外国語明細書】
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