(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドル装置であって、
１つの工具、または工具を装着する１つの工具インタフェースを装着するための工具装着部（１４）と、
前記工具装着部（１４）を回転駆動するための１つのスピンドル回転子（１３０）を備える１つのスピンドル駆動部と、
前記スピンドル回転子（１３０）の前記工具装着部（１４）に向いた側に配設されている少なくとも１つの電気的負荷（１６０）と、
前記少なくとも１つの電気的負荷（１６０）の電気エネルギー供給のための１つのコイルユニット（１４０）と、
を備え、
前記コイルユニット（１４０）は、前記スピンドル回転子（１３０）の前記工具装着部（１４）に向いていない側に配設されており、
前記コイルユニット（１４０）は、１つの固定された送信コイル（１４２）および１つの回転可能に支持された受信コイル（１４１）を備え、具体的には、当該送信コイル（１４２）と当該受信コイル（１４１）との間に、非接触のエネルギー伝達のための間隙を有し、
前記回転可能に支持された受信コイル（１４１）は、前記スピンドル回転子（１３０）の前記工具装着部（１４）に向いていない側で当該スピンドル回転子（１３０）の端部に取り付けられている、
ことを特徴とするスピンドル装置。
【請求項２】
スピンドル装置であって、
１つの工具、または工具を装着する１つの工具インタフェースを装着するための工具装着部（１４）と、
前記工具装着部（１４）を回転駆動するための１つのスピンドル回転子（１３０）を備える１つのスピンドル駆動部と、
前記スピンドル回転子（１３０）の前記工具装着部（１４）に向いた側に配設されている少なくとも１つの電気的負荷（１６０）と、
前記少なくとも１つの電気的負荷（１６０）の電気エネルギー供給のための１つのコイルユニット（１４０）と、
を備え、
前記コイルユニット（１４０）は、前記スピンドル回転子（１３０）の前記工具装着部（１４）に向いていない側に配設されており、
前記コイルユニット（１４０）は、１つの固定された送信コイル（１４２）および１つの回転可能に支持された受信コイル（１４１）を備え、具体的には、当該送信コイル（１４２）と当該受信コイル（１４１）との間に、非接触のエネルギー伝達のための間隙を有し、
固定された前記送信コイル（１４２）は、前記スピンドル回転子（１３０）を収容するスピンドルハウジング（１１０）に取り付けられている、
ことを特徴とする、スピンドル装置。
【請求項３】
前記送信コイル（１４２）および前記受信コイル（１４１）は、それぞれ完全に周回するコイルとして形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のスピンドル装置。
【請求項４】
前記コイルユニット（１４０）は、電気配線（１５１，１５２）を用いて前記電気的負荷（１６０）と接続されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスピンドル装置。
【請求項５】
前記電気配線（１５１，１５２）の少なくとも１つの部分が前記スピンドル回転子（１３０）の回転軸に沿って、前記スピンドル回転子（１３０）の１つの端部から前記スピンドル回転子（１３０）の他の端部へ軸方向で引き回されていることを特徴とする、請求項４に記載のスピンドル装置。
【請求項６】
前記スピンドル回転子（１３０）は、軸方向に配設された１つの中空シャンク部材（１５０）を備え、当該中空シャンク部材を通って前記電気配線（１５１，１５２）の少なくとも１つの部分が、前記スピンドル回転子（１３０）の回転軸に沿って、軸方向で引き回されていることを特徴とする、請求項５に記載のスピンドル装置。
【請求項７】
前記電気的負荷は、１つの電子測定装置を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスピンドル装置。
【請求項８】
前記電気的負荷（１６０）は、１つの振動ユニットを備え、当該振動ユニットは、前記スピンドル装置（１００）の軸方向における前記工具装着部（１４）の振動、前記スピンドル装置（１００）の径方向における前記工具装着部（１４）の振動、および／または前記スピンドル装置（１００）の回転方向における前記工具装着部（１４）の振動を励起し、具体的には、それぞれ超音波領域の周波数を有する振動を励起することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスピンドル装置。
【請求項９】
前記振動ユニット（１６０）は、１つの圧電アクチュエータ（１６１；１６２；１６３；１６４）か、または軸方向で前後に続いて配設された複数の圧電アクチュエータ（１６１〜１６４）を備えることを特徴とする、請求項８に記載のスピンドル装置。
【請求項１０】
前記振動ユニット（１６０）は、回転固定されて前記工具装着部（１４）に取り付けられていることを特徴とする、請求項８または９に記載のスピンドル装置。
【請求項１１】
前記工具装着部（１４）は、ラビリンス結合部（１４ａ）を介して前記スピンドル回転子（１３０）と結合されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のスピンドル装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のスピンドル装置において、
前記工具装着部（１４）は、１つの工具を装着するように構成されているか、または、  前記工具装着部（１４）は、１つの交換可能な工具インタフェースを装着するように、具体的には、１つの中空シャンクテーパの工具インタフェースまたは１つのスティープテーパインタフェースを装着するように構成されている、
ことを特徴とするスピンドル装置。
【請求項１３】
前記スピンドル装置（１００）の前記工具装着部（１４）に装着された工具（１５）を駆動するための、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の１つのスピンドル装置（１００）を有する、工具を用いて加工対象物を加工するための工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピンドル装置に関し、具体的には、工具装着部側の追加の電気的負荷（たとえば振動装置または測定装置）を有するスピンドル装置、およびこのようなスピンドル装置を有する工作機械、あるいは好ましくはこのようなスピンドル装置を有する、大きな加工対象物の表面または複合部品の加工のための、可搬型工作機械あるいは可搬型フライス盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種類の可搬型工作機械は、たとえば特許文献１または特許文献２に開示されている。ここでスピンドル装置でのこれらの従来技術によれば、スピンドル装置で工作機械を使用するため、工具ヘッドに工具を装着するために、電気的負荷（たとえば振動装置または電子計測装置）が設けられており、この工具がこのスピンドル装置で回転駆動される場合には、この電気的負荷には、固定された送信コイルおよび回転可能に支持された受信コイルを有するコイル構成を用いて電気エネルギーを供給することができる。
【０００３】
しかしながら、これらの従来技術によるスピンドル装置では、具体的には、工具側の工具ヘッドでの上記の固定された送信コイルと回転可能に支持された受信コイルを有する上記のコイル構成体が、実用的でなく取扱いにくい、場所をとる、大きな構造をもたらすという欠点があり、この欠点は、特にこのスピンドル装置での工具交換を困難にしている。
【０００４】
この工具交換を容易にするために、特許文献２によれば、上記のコイル構成の少なくとも１つのコイルを円弧セグメント形状に形成することが提案されているが、これによってこの工具交換は容易となり得るものの、特にこれによって生じる、これらのコイル間のエネルギー伝達の効率が不利に低下するという欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際特許出願公開第２００６／００２６７５Ａ１号パンフレット
【特許文献２】欧州特許出願公開第０７１９１９９Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の欠点に鑑み、上述の従来技術からの欠点に基づき、本発明の課題は、簡単かつコンパクトな構造を可能とする、工具装着部側に追加の電気的負荷を有するスピンドル装置を提供することである。さらに、上述の従来技術に基づき、本発明の課題は、工具装着部側の追加の電気的負荷を有するスピンドル装置を提供することであり、このスピンドル装置は、簡単かつ効率のよい工具交換を可能とし、好適に、上記のコイル間のエネルギー伝達の効率における損失を甘受する必要がない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、請求項１に記載のスピンドル装置が提示され、そして工作機械、具体的には請求項１５に記載の可搬型工作機械が提示される。従属請求項は、本発明での好ましい実施形態例に関する。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、スピンドル装置が提示され、このスピンドル装置は、１つの工具、または工具を装着する１つの工具インタフェースを装着するための１つの工具装着部と、当該工具装着部を回転駆動するための１つのスピンドル回転子を備える１つのスピンドル駆動部と、当該スピンドル回転子の当該工具装着部に向いた側に配設されている少なくとも１つの電気的負荷と、および／または当該少なくとも１つの電気的負荷の電気エネルギー供給のための１つのコイルユニットと、を備える。このコイルユニットは、本発明では、上記のスピンドル回転子の上記工具装着部に向いていない側に配設されている。
【０００９】
ここで本発明のアイデアは、上記の電気的負荷に加えて、上記の工具装着部の側でのスペースを必要とする面倒な構造の、コイルユニットを有する工具ヘッドを避けることであり、そしてこの代わりに上記のスピンドル装置の電気的負荷の電気エネルギー供給用のコイルユニットを、上記のスピンドル回転子の上記の工具装着部に向いていない側に配設することである。
【００１０】
これは一方では上記のスピンドル装置の構造を簡単、コンパクトにすることができるということ、かつメンテナンスを少なくすることができるという利点を提供し、上記の工具装着部あるいは上記の工具インタフェースでの工具の交換を困難にすることが無く、そして他方で上記のコイルユニットのコイルを、上記のスピンドル回転子の上記の工具装着部に向いていない側で、制限を受けずに完全に周回するように準備することができ、こうしてこれらのコイル間のエネルギー伝達の効率の損失を甘受する必要が全く無い。
【００１１】
さらに、上記のコイルユニットのコイル（複数）は、従来技術とは逆に、スピンドルハウジングの内部に配設することができ、こうしてこのコイルユニットを損傷および汚れから、従来技術よりも大幅に良好に保護することができる。
【００１２】
好適な実施形態例においては、上記のコイルユニットは、好ましくは１つの固定された送信コイルおよび／または１つの回転可能に支持された受信コイルを備え、具体的には、好ましくはこの送信コイルと受信コイルとの間には、非接触のエネルギー伝達のための間隙を有する。
【００１３】
好ましい実施形態例においては、上記の送信コイルおよび／または受信コイルは、好ましくは完全に周回するコイルとして形成されており、以上により、具体的にはこれら２つのコイルがそれぞれ完全に周回するコイルとして形成されている場合、これらのコイル間のエネルギー伝達の極めて高い効率が可能となる。
【００１４】
ここで「完全に周回するコイル」なる用語は、このコイルワイヤがそのコイル断面全体でワイヤリングされており、そしてこのコイルは、単にコイルの円弧セグメントあるいは部分コイルとして形成されているものでないことを意味している。１つの「完全に周回するコイル」は、好ましくは実質的に円形に形成されているが、しかしながら本発明は、円形のコイル断面に限定されるものでなく、他のコイル断面、たとえば楕円、四角形、または多角形も可能であり、場合により丸められた角を有している。
【００１５】
好適な実施形態例においては、上記の回転可能に支持された受信コイルは、好ましくは、上記のスピンドル回転子の上記の工具装着部に向いていない側に取り付けられており、あるいは好ましくは回転固定されて、これに直接または間接に固定されている。好ましくは上記の回転可能に支持された受信コイルは、上記のスピンドル装置のスピンドルが上記のスピンドル駆動部を介して駆動される時に、上記の回転可能なスピンドル回転子と共に回転する。
【００１６】
好適な実施形態例においては、上記の固定されている送信コイルは、好ましくは上記のスピンドル回転子を収容するスピンドルハウジングに取り付けられており、すなわち好ましくは直接または間接にこのスピンドルハウジングに固定されている。
【００１７】
好適な実施形態例においては、上記のコイルユニットは、好ましくは電気配線を用いて上記の電気的負荷と接続されており、具体的には電気的に接続されている。好ましい好適な実施形態例においては、ここでは好ましくは上記の電気配線の少なくとも１つの部分が上記のスピンドル回転子の回転軸に沿って、このスピンドル回転子の１つの端部からこのスピンドル回転子の他の端部へ軸方向で引き回されている。
【００１８】
好適な実施形態例においては、上記のスピンドル回転子は、好ましくは軸方向に配設された１つの中空シャンク部材を備え、この中空シャンク部材を通って上記の電気配線の少なくとも１つの部分が、このスピンドル回転子の回転軸に沿って、軸方向で引き回されている。
【００１９】
好適な実施形態例においては、上記の電気的負荷は、好ましくは１つの電子測定装置、具体的にはたとえば１つの光学的測定装置、たとえばレーザスキャナを備え、または誘導式測定装置または超音波測定装置を備える。
【００２０】
とりわけ好ましい好適な実施形態例においては、上記の電気的負荷は、１つ以上の振動ユニットを備え、これらの振動ユニットは好ましくは、上記の工具装着部に上記のスピンドル装置の軸方向の振動を（たとえば軸方向の発振ユニットを用いて）励起し、このスピンドル装置の１つ以上の径方向で工具装着部の振動を（たとえば１つ以上の径方向の発振ユニットを用いて）励起し、および／またはこのスピンドル装置の回転方向に工具装着部の振動を（たとえば１つの回転発振ユニットを用いて）励起し、具体的にとりわけ好ましくはそれぞれ超音波領域の周波数を有する振動を励起する。これは、具体的には複合材料あるいは複合部品の加工を改善することが可能であるという利点を有するが、これは上記の追加的に提供される、上記の工具装着部に直接または間接に工具インタフェースを介して装着される工具での振動が、軸方向、径方向、および／または回転方向で、加工された加工対象物のくり抜かれた部位でのささくれを有利に大幅に低減あるいは避けることができるからである。
【００２１】
好適な実施形態例においては、上記の振動ユニットは、１つの圧電アクチュエータを備え、あるいはこの振動ユニットは、複数の圧電アクチュエータを備え、ここで少なくとも大部分あるいは全てのこれらの複数の圧電アクチュエータは、好ましい実施形態例においては軸方向で前後に続いて配設されている。
【００２２】
好適な実施形態例においては、上記の振動ユニットは、上記の工具装着部に回転固定されて取り付けられており、あるいは好ましくは、直接または間接に上記の工具装着部あるいは上記の工具装着部の上記のスピンドル回転子に向いた部分に取り付けまたは固定されている。
【００２３】
好適な実施形態例においては、上記の工具装着部は、ラビリンス結合部を介して上記のスピンドル回転子と結合されている。これは具体的には、上記の工具装着部の振動を励起するための振動ユニットまたは圧電駆動部を有する実施形態例において、この工具装着部の振動を小さな振幅にすることが可能であり、この振動の上記のスピンドル回転子への直接の伝達が無いように、この工具装着部が、上記のスピンドル回転子と結合されることを可能とし、ここでこのスピンドル回転子の回転運動はそれでもなお極めて良好にかつ損失無しにこの工具装着部に伝達することができる、という利点を可能とする。
【００２４】
好適な実施形態例においては、上記の工具装着部は、直接（すなわち間にある工具インタフェース無しに）工具を装着するように構成されている。これは上記のスピンドル装置がさらにコンパクトで、そして有利に小さなあるいは可搬な工作機械用に提供することができるという利点を可能とするが、これはスペースが必要な追加の工具インタフェース（たとえば中空シャンクのテーパインタフェース（Hohlschaftkegelschnittstelle）またはスティープテーパインタフェース（Steilkegelschnittstelle））を省くことができるからである。
【００２５】
他の好適な実施形態例においては、上記の工具装着部は、交換可能な工具インタフェースを装着するように、具体的には、中空シャンクテーパの工具インタフェースまたはスティープテーパインタフェースを装着するように構成されている。これは、交換可能な工具インタフェースが設けられていると、コンパクトで信頼性の高いスピンドル装置の構造も用いることができるという利点を有し、この交換可能な工具インタフェースは簡単な工具交換を可能とするが、これは上記の特許文献２の従来技術と異なり、上記の工具インタフェースにコイルユニットのコイルが全く配設されていないからである。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、工具を用いて加工対象物を加工するための工作機械が提示され、スピンドル装置、具体的には、上記の態様または実施形態例の１つまたはこれらの組合せによる、このスピンドル装置の工具装着部に装着された工具を駆動するためのスピンドル装置を備える。
【００２７】
要約すると、本発明は、有利に、簡単かつコンパクトな構造を可能とする、そしてさらに簡単かつ効率的な工具交換を可能とする、スピンドル装置を提供することができ、このスピンドル装置は、好適に、上記のコイル間のエネルギー伝達の効率における損失を甘受する必要がない。
【００２８】
添付した概略的な図を参照して、本発明の態様を以下に例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】工作機械の斜め上からの概略斜視図である。
【図１Ｂ】この工作機械の概略正面図である。
【図１Ｃ】この工作機械の概略側面図である。
【図１Ｄ】この工作機械の斜め下からの概略斜視図である。
【図２】本発明の１つの実施形態例によるスピンドル装置の概略斜視図である。
【図３】本発明の１つの実施形態例によるスピンドル装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、図を参照して本発明の様々な実施形態例を詳細に説明する。これらの図における同一かあるいは類似の要素は、ここでは同じ参照番号で示されている。しかしながら本発明は、説明されるこれらの実施形態の特徴に限定されるものでなく、むしろさらにここに説明される例の特徴の変形および様々な例の特徴の組み合わせをも独立請求項の権利範囲に含むものである。
【００３１】
図１Ａ〜１Ｄは、１つの例示的な可搬な工作機械１の概略図を示し、この工作機械はたとえば１つの実施形態例によるスピンドル装置を装備している。
【００３２】
図１Ａは、１つの工作機械１の斜め上からの概略斜視図を示し、図１Ｂはこの工作機械１の概略正面図を示し、図１Ｃはこの工作機械１の概略側面図を示し、そして図１Ｄは、この工作機械１の斜め下からの概略斜視図を示す。
【００３３】
工作機械１は、ベースフレームとして例示的に矩形あるいはほぼ正方形に形成された１つのフレームを備え、このフレームは、例としてファイバー強化プラスチック、具体的には、カーボンファイバー強化されたプラスチックから成る１つのモノリシックに形成されているフレーム部２を備え、このフレーム上に、実施形態例によっては、適宜他の部品が取り付けられていてよく、たとえばカバープレートまたはこれと類似したものが取り付けられていてよい。好ましくはこのフレーム幅および／またはフレーム長は、約０．５〜１．５ｍとなっている。
【００３４】
この工作機械１は、フレーム部２の内側に、１つの加工室を備え、この加工室は、全周でモノリシックなフレーム部２によって包囲されている。このフレーム部２の４つのフレーム部分の２つの対向するフレーム部分上に、Ｘ方向に延在する、制御可能なＸ直動軸（第１の直動軸）用のガイド部３ａおよび３ｂが、直接このフレーム部の２つの対向するフレーム部分上に取り付けられている。
【００３５】
Ｘ方向に可動なＸ可動台４は、これらのガイド部３ａおよび３ｂによってガイドされる。好ましくは上記のＸ直動軸は、これら２つの対向するフレーム部分の少なくとも１つ、好ましくは各々の上に、これらのガイド部３ａおよび３ｂの各々にそれぞれ１つの計測システムを備え、こうしてこのＸ直動軸のＸ可動台４の位置が、１つの側でそして好ましくは両側で決定される。
【００３６】
上記のＸ直動軸は、たとえば上記のＸ可動台の両側にそれぞれ１つのねじ軸３ｃあるいは３ｄを有する１つのねじ駆動部をそれぞれ備える。これらのねじ軸３ｃおよび３ｄ上には、駆動部３ｅおよび３ｆが保持されており、これらはＸ可動台４の横側に取り付けあるいは配設されている。これらの駆動部３ｅおよび３ｆは、Ｘ可動台４をこれらのねじ軸３ｃおよび３ｄに沿ってＸ方向に移動するように構成されている。
【００３７】
この結果Ｘ可動台４は、Ｘ直動軸の制御を用いて、この工作機械のフレーム部２上のガイド部３ａおよび３ｂでＸ方向に可動にガイドされており、そしてモノリシックに形成された１つのフレーム部を備え、このフレーム部はたとえばファイバー強化プラスチック、具体的には、カーボンファイバー強化プラスチックから形成されている。
【００３８】
本工作機械のフレームのフレーム部２の外側には、４つのフレーム部分の各々にそれぞれ４つの脚部９が配設されている。これらの脚部は、本工作機械１を１つの表面上に、たとえば１つの大面積の加工対象物の表面上に設置するために用いられる。
【００３９】
図１〜５には例示的に、１つのフード部２１（カバー部あるいはカバー，場合によりプラスチックから成る）が、Ｘ可動台４に取り付けられ、あるいは配設されており、この下にある部品をカバーあるいは保護している。さらにこのフード部２１は、工作機械１のオペレータの巻き込み防止となっている。しかしながらフード部２１を設けない実施形態例も可能である。
【００４０】
Ｘ可動台４のフレーム部は、２つの横梁４ａおよび４ｂを備え、これらはそれぞれフレーム部２の１つのフレーム部分上のガイド部３ａからこれと反対側にあるこのフレーム部２のフレーム部分上のガイド部３ｂまで延在している。
【００４１】
Ｘ可動台４の下側には、Ｙ直動軸（第２の直動軸）の１つのＹ可動台５が保持されており、このＹ可動台は、Ｙ方向の不図示の駆動部を用いてＹ方向に移動することができる。たとえば、このＸ方向はこのＹ方向に対し直角となっており、そしてＸ可動台４の横梁４ａおよび４ｂの下側は、それぞれＹ方向に向いたガイド部（不図示）を備え、これらのガイド部にはＹ直動軸のＹ可動台５がガイドされている。
【００４２】
Ｙ可動台５は、Ｙ方向において、Ｙ直動軸を用いてＸ可動台４のフレーム部の下側のガイド部（複数）上で移動可能に実装されており(図１Ｄ参照）、そして１つのモノリシックに形成されたフレーム部を備え、このフレーム部は、たとえばファイバー強化プラスチック、具体的には、カーボンファイバー強化プラスチックから形成されている。
【００４３】
この好ましい実施形態においては、Ｘ可動台およびＹ可動台はそれぞれファイバー強化プラスチックから形成されており、あるいはそれぞれファイバー強化プラスチックから成るフレーム部を備える。別の実施形態においては、これらの可動台あるいはフレーム部の１つまたは両方を他の材料、たとえば金属、好ましくは重量の観点からたとえばアルミニウムから形成することも当然ながら可能である。
【００４４】
Ｙ直動軸のＹ可動台５の中央には、タワー部６が保持されており、このタワー部は、Ｚ方向に延伸しており、このＺ方向は、たとえばＸ直動軸およびＹ直動軸のＸ方向およびＹ方向に対して直角に延伸している。
【００４５】
回転方向の直接駆動部（不図示）がＹ直動軸のＹ可動台５に配設されており、そしてタワー部６を回転軸の回りに回転駆動するために構成されており（第１の回転軸であり、好ましくは少なくとも３６０°で制御可能である）、この回転軸はＺ方向に対し平行に向いている。
【００４６】
たとえば空洞が形成されているタワー部６の内部には、Ｚ直動軸（第３の直動軸）の１つのＺ可動台８が配設されており、このＺ可動台はもう１つの直線駆動部によってＺ方向に移動可能である。
【００４７】
Ｚ可動台８の下側端部には、１つの加工部１２（たとえば加工ヘッド、あるいはたとえばフライスヘッド）を有するスピンドル装置が配設されている。たとえば図１Ｄを参照されたい。この加工部１２あるいはこのスピンドル装置は、１つの工具装着部１４を有する１つの工具スピンドル１３を担持しており、この工具装着部には、加工対象物の加工のための１つのフライス工具１５が装着されている。このスピンドル１３のスピンドルハウジングには、スピンドルの駆動のための１つのスピンドル駆動部が配設されている。このスピンドル装置およびその例示的な構造を、さらに図２および３を参照して以下に説明する。
【００４８】
本発明の１つの好ましい実施形態例においては、この工具でさらに振動運動を励起するために、さらに１つの圧電アクチュエータ（電気的負荷として）、またはこれに類似した１つの振動駆動部(電気的負荷）が設けられてよく、この振動運動ではこの工具はスピンドル軸の方向に振動する。これは具体的には、複合部品およびファイバー複合材から成る表面の加工で有利である。これはささくれの形成、あるいはこの加工される表面上での毛羽立ちを防ぐことができるからである。
【００４９】
加工部１２あるいはスピンドル装置は、Ｚ可動台８の下端に配設あるいは保持されており、このＺ可動台は、Ｚ軸の回りに回転可能なタワー部６の中にその回転方向の直接駆動部と共に、Ｙ可動台５に突出しており、そしてこのタワー部６にＺ方向で移動可能に保持されている。
【００５０】
このＺ可動台８の下端には、たとえばもう１つの回転方向の直接駆動部１１が設けられており、この直接駆動部は、加工部１２をスピンドル１３と共に上記のＺ方向に対したとえば垂直な方向の回転軸の回りに回転駆動するように構成されている（第２の回転駆動軸であり、場合により旋回軸として形成されており、好ましくは少なくとも１８０°制御可能である）。
【００５１】
加工部１２の１つの側面には、たとえば１つの計測器１７が取り付けられており、この計測機はたとえば加工対象物の表面の計測のため、あるいは本工作機械１のこの加工対象物に対する位置の検出のための１つのレーザ計測システム、および／またはこの加工対象物の表面の検査のための他の非接触式計測システム（たとえばカメラを有する１つの光学式システムおよび／または１つの超音波計測システム）を備えてよい。このような計測装置（またはこのような計測装置の一部）が、フレーム２の内側に配設されていてもよい。さらに、このような計測装置は、さらなる実施形態例においては、上記のスピンドル装置の電気的負荷として、このスピンドル装置の一部として準備されてもよい。
【００５２】
さらに別の実施形態例における工作機械１は、好ましくは、スピンドル１３に装着された工具１５を、レーザを用いて計測するため、すなわちその位置を計測するために、１つのレーザ工具計測システムあるいは１つのレーザ工具計測装置を備え、これは加工部１２および／またはフレーム２の内側に配設されていてよい。図１Ｄには、例示的にオプションの１つのレーザ工具計測装置２４が、フレーム２の内側に配設されている。これはたとえばスピンドル１３に装着された工具１５の工具長および工具径を、この機械の内部空間に上記のフレームに取り付けられたこの工具計測装置２４の工具レーザによって計測する可能性を提供する。
【００５３】
Ｙ可動台５から来る不図示のケーブル線は、加工部１２と接続されてよく、こうしてスピンドル駆動部，直接駆動部１１，圧電駆動部，および／または計測装置１７または他の電気的負荷用の電源が準備される。さらにケーブル線１６を介して制御信号をこのスピンドル駆動部および直接駆動部１１に伝達することができ、計測装置１７からのセンサ信号を読み出すことができる。
【００５４】
さらなるケーブル線（たとえばアクチュエータ信号，センサ信号，または電源用）が、好ましくはケーブル通路（複数）にガイドされ、これらのケーブル通路は、好ましい実施形態例においては、上記のモノリシックなフレーム部２にあるいはこのフレーム部内に形成されている。
【００５５】
たとえば図１Ａおよび１Ｄにおいては、１つのインタフェース開口部１９がフレーム部２の１つの角の外側に形成されており、たとえば上記の1つ以上の可動台および上記の軸（複数）のこれらの可動台での駆動部（複数）へ、直接的あるいは間接的に内部に向かってフレーム部２にあるいはこのフレーム部内に形成された、ケーブルガイド通路の端部として形成されている。
【００５６】
さらにここで本工作機械１は、好ましくは外側の、フレーム部２に配設された接続部（複数）を提供し、たとえば既に記した電源用の電力ケーブルの接続のため、および／またはアクチュエータおよび／または外部の制御装置からあるいはこの制御装置へのセンサ信号伝送用の通信ケーブルの接続のための制御インタフェース１９、および／または外部の吸出装置用の吸込接続部２０（場合によっては好ましくはフレーム部２の、あるいはこのフレーム内の吸出通路の接続部を通って吸込開口部１８まで）を提供する。
【００５７】
図２は、本発明の１つの実施形態例によるスピンドル装置１００の概略斜視図を例示的に示す。
【００５８】
この実施形態によるスピンドル装置１００は、１つのスピンドルハウジング１１０を備える。このスピンドルハウジング１１０にはスピンドル側に、上記のスピンドル軸の回りに回転駆動可能な１つの工具装着部１４がスピンドル１３に配設されており、この工具装着部は、１つの工具を装着するように構成されている（図１Ａ〜１Ｄにおける工具１５を参照）。
【００５９】
この実施形態例においては、上記の工具装着部１４は、たとえば、上記のスピンドル１３あるいは後述するスピンドル回転子に回転固定されて結合される上記の工具装着部１４の装着部材が、たとえばフライス加工工具またはボーリング加工工具が直接（すなわち具体的には、交換可能な工具インタフェース無しに）装着することができるように形成されている。
【００６０】
これは具体的には、上記のスピンドル装置１００をとりわけコンパクトに構成することができるという利点があり、これよりこのスピンドル装置１００は、可搬な工作機械に極めて適している。
【００６１】
しかしながら、本発明は、図２および３に示す直接的な工具装着部を有するスピンドル装置に限定されるものでなく、むしろさらなる、好ましい、例示的な実施形態で提供され、これらの実施形態では、上記のスピンドル装置の工具装着部は、交換可能な工具インタフェースを装着できるように構成されており、すなわち具体的には、好ましくは、交換可能な中空シャンクテーパ工具インタフェースまたは交換可能なスティープテーパインタフェースを装着できるように構成されている。
【００６２】
図２，３に示す実施形態例においては、上記のスピンドル装置１００のスピンドルハウジング１１０は、たとえば追加で１つの空気圧接続ポートまたは油圧接続ポート１１１ならびに１つの固定部１１２を備え、この固定部を用いて上記のスピンドル装置１１０が上記の加工部１２あるいは上記の工具ヘッドに取り付け、または固定することができる。
【００６３】
この固定部１１２には、さらにたとえば（上記のスピンドル駆動部用の）センサ信号およびアクチュエータ信号用の、および場合によっては、上記のスピンドル駆動部のエネルギー供給および／または上記のスピンドル装置１００の電気的負荷（たとえば計測装置および／または振動ユニットあるいはコイルユニット等）のエネルギー供給用のパワーケーブル用の、1つ以上のケーブル線の接続用のケーブル接続ポート１１３が設けられている。
【００６４】
図３は、本発明の１つの実施形態例によるスピンドル装置１００の概略断面図を示す。
【００６５】
スピンドル装置１００のスピンドルハウジング１１０の内部に、このスピンドル装置１００は、１つのスピンドル固定子１２０内で回転可能に支持された１つのスピンドル回転子１３０を備えた１つのスピンドル駆動部を備える。
【００６６】
スピンドル装置１００のスピンドルの駆動では、スピンドル回転子１３０が回転駆動され、好ましい実施形態例においては、電磁誘導による電動モータを用いて回転駆動される。さらなる実施形態例においては、しかしながらこのスピンドル回転子１３０は、１つのトランスミッションを介して機械的に駆動されてよい（不図示）。
【００６７】
このスピンドル回転子１３０の１つの端部には、１つの軸受部材１９０に回転可能に支持されている工具装着部１４が配設されており、この工具装着部はこの実施形態例においては、例示的に一体の工具装着部部材として形成されており、この工具装着部材は、中央の部分にラビリンス結合部１４ａを備える。このラビリンス結合部は、有利にこのスピンドル装置１００の軸方向すなわちスピンドル軸方向へのこの工具装着部１４の振動を可能とする。
【００６８】
さらにこの工具装着部１４は、たとえばスピンドルハウジング１１０の内部に配設されているピン部分１４ｂを備える（場合によってはねじ部を有する）。工具装着部１４の１つの装着部部分１４ｃは、スピンドルハウジング１１０から外側に突出しており、たとえば１つの工具を直接装着するために形成されている（すなわちたとえば交換可能な中空シャンクテーパーインタフェースまたは交換可能な部分テーパーインタフェース無しに）。
【００６９】
しかしながら、本発明は、一体の工具装着部部材に限定されず、さらなる実施形態例においてはこの工具装着部１４は、複数部品あるいは複数部分から形成されていてもよい。
【００７０】
さらに、スピンドル装置１００は、たとえばこの工具装着部１４の振動（すなわち発振または振動）用の振動ユニット１６０を備える。
【００７１】
たとえばこの実施形態例における振動ユニット１６０は、軸方向に前後に続いて配設されている４つの圧電アクチュエータ１６１，１６２，１６３，および１６４，あるいは１つの圧電駆動部の複数の圧電アクチュエータを備え、これらは工具装着部１４のピン部分１４ｂの周囲にそれぞれ配設されている。
【００７２】
たとえばこの例示的な実施形態においては、軸方向で振動を励起することができる１つの発振ユニットを備える。しかしながら本発明は、このような軸方向の発振ユニットに限定されない。むしろ、さらなる実施形態においては、代替としてまたは追加的に、スピンドル装置の１つ以上の径方向へのこの工具層装着部の振動を励起することが可能であり（たとえば１つ以上の径方向の発振ユニットを用いて）、および／またはこのスピンドルの回転方向におけるこの工具装着部の振動を励起することが可能である（たとえば１つの回転発振ユニットを用いて）。
【００７３】
１つのスペーサワッシャ１８２および１つの固定部材１８１（たとえばナット部品として形成されている）を用いて、上記の振動ユニット１６０の圧電アクチュエータ１６１，１６２，１６３，および１６４を、たとえば工具装着具１４に固定することができる。
【００７４】
これらの圧電アクチュエータ１６１，１６２，１６３，および１６４の間には、たとえばそれぞれ接触板が配設されており、これらの接触板を介して、これらの圧電アクチュエータ１６１，１６２，１６３，および１６４は、それぞれ電気伝導接続部１５１および１５２と電気的に結合されている。
【００７５】
スピンドル回転子１３０の内部に、スピンドル装置１００は、軸方向に配設された１つの中空シャンク部品１５０を備え、この中空シャンク部品は、このスピンドル回転子を通って、このスピンドル回転子１３０の１つの端部からもう１つの端部までこのスピンドル回転子の回転軸に沿って、すなわちこのスピンドル装置１００のスピンドル軸に沿って導かれており、そしてたとえばこのスピンドル回転子１３０に回転固定されて結合されている。
【００７６】
電気的な配線接続部１５１および１５２、あるいはこれらの電気的な配線（たとえば単極のケーブルまたは多極のケーブル）は、たとえばスピンドル回転子１３０の回転軸に沿って、すなわちスピンドル装置１００のスピンドル軸に沿って、中空シャンク部品１５０を通って、このスピンドル回転子１３０の工具装着部１４に向いていない側に導かれている。
【００７７】
さらにスピンドル回転子１３０の工具装着部１４に向いていない側には、１つのコイルユニット１４０が配設されており、このコイルユニットは、たとえば固定されているスピンドルハウジング１１０と結合されている、すなわちスピンドルハウジング１１０に取り付けられている送信コイル１４２と、回転するように支持された、このスピンドル回転子１３０に回転固定されて結合されている受信コイル１４１とを備える。
【００７８】
送信コイル１４２と受信コイル１４１との間には、薄い、図３には示されていない間隙すなわち空隙が設けられており、送信コイル１４２から（場合により回転している）受信コイル１４２への、非接触の電気的すなわち電磁的なエネルギー伝達が可能となっており、具体的には、１つの電気的負荷の１つの可能な実施形態例としての振動ユニット１６０の電気的なエネルギー供給のためのエネルギー伝達が可能となっている。
【００７９】
ここで、上記の電気的配線接続部１５１および１５２は、スピンドル回転子１３０の工具装着部１４に向いていない側で、受信コイル１４１と電気的に接続されている（接続部は、図３には直接示されていない）。
【００８０】
とりわけ好ましい実施形態例においては、好ましくは送信コイル１４２も、また受信コイル１４１も、それぞれ完全に周回するコイルとして形成されている。
【００８１】
駆動されているスピンドルの場合、すなわち回転しているスピンドル回転子１３０の場合、コイルユニット１４０の受信コイル１４１、電気的配線部１５１，１５２を有する振動ユニット１６０、および中空シャンク部品１５０ならびに工具装着部１４は、このスピンドル回転子１３０と同じ回転数で一緒に回転し、ここで送信コイル１４２（この送信コイルは外部のエネルギー源、好ましくは高周波電流源と接続されている）から受信コイル１４１への非接触エネルギー伝達が可能となり、そしてこれによって振動ユニット１６０を駆動することができ、すなわち電気エネルギーを供給することができる。
【００８２】
振動ユニット１６０は、スピンドル装置１００の軸方向における工具装着部１４の振動を励起するように構成されており、具体的には、好ましくは超音波領域の周波数を有する振動を励起するように構成されている。
【００８３】
上記で例示したラビリンス結合部１４ａを介して、工具装着部１４は、スピンドル回転子とデカップリングされて結合されており、こうしてこの工具装着部はスピンドル回転子１３０に対して回転固定され、このスピンドル回転子と共に回転し、ただしこのスピンドル回転子１３０から軸方向でデカップリングされて振動する、すなわち発振する。
【００８４】
要約すると、本発明およびその実施形態例は、有利に、簡単かつコンパクトな構造を可能とする、そしてさらに簡単かつ効率的な工具交換を可能とする、スピンドル装置を提供することができ、このスピンドル装置は、好適に、上記のコイル間のエネルギー伝達の効率における損失を甘受する必要がない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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