(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラム制御式フライス・ボール盤のための機械加工ユニットであって、
いくつかの座標軸内で移動可能であり、４５°だけ前方および下方を向いている回転軸（２７）を備える、ヘッド・サポート（１）と、
ヘッド・サポート（１）の前面に配置され、調整モータ（１５）を用いて４５°回転軸（２７）の回りに回転可能な旋回ヘッド（５）と、
旋回ヘッド（５）に固定取付けされ、その軸が４５°回転軸（２７）に対して４５°の角度で延びている作動スピンドル（７）を有するスピンドル・ノーズ（６）と、
４５°回転軸（２７）に関して同軸に並べられたスピンドル・モータ（２２）と、
旋回ヘッド（５）内に配置されたスピンドル駆動用のアンギュラ・ギア（２８、２９）であって、スピンドル・モータと作動スピンドルに接続されてスピンドル・モータの回転を作動スピンドルへ伝えるアンギュラ・ギアとを備える、機械加工ユニットにおいて、
旋回ヘッド（５）が、４５°回転軸（２７）に関して同軸である円筒形の中空のハウジング部材（４０）を有し、スピンドル・モータ（２２）がそのハウジング部材内に取り付けられること、そして
ヘッド・サポート（１）がハウジング・ネック（４）を有し、旋回ヘッド（５）のハウジング部材（４０）がハウジング・ネックに回転自在に支持されることを特徴とする、機械加工ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の機械加工ユニットであって、旋回ヘッド（５）を４５°回転軸（２７）の回りに回転させるためのロータリ駆動装置をさらに備え、このロータリ駆動装置が、ヘッド・サポート（１）に取り付けた調整モータ（１５）と、この調整モータへ接続する、隙間なしに締結されたギア列であって、スピンドル・モータ（２２）のモータ・ハウジング（２１）上に取り付けられた歯付きリング（２０）へ常に係合する歯付きベルト駆動部（１６、１７）およびスプール・ギア（１９）を含むギア列とを有する、機械加工ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の機械加工ユニットにおいて、多段ギア（３２、３３、３５、３７、３８）がアンギュラ・ギア（２８、２９）と作動スピンドルの間に配置され、これらアンギュラ・ギアと作動スピンドルに接続される、機械加工ユニット。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の機械加工ユニットにおいて、ヘッド・サポート（１）の円筒形の中空のハウジング・ネック（４）の中に、少なくとも１つの支持リング（４１）が取り付けられ、この支持リングは旋回ヘッド（５）の円筒形の中空のハウジング部材（４０）の外周に形成された少なくとも１つの周縁溝に支持される、機械加工ユニット。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の機械加工ユニットにおいて、スピンドル・モータ（２２）のハウジング（２１）が、その前方の約半分の部分を介して、旋回ヘッド（５）のハウジング部材（４０）内に固定され、歯付きリング（２０）を担持しているその後方部分を用いてヘッド・サポート（１）内に突き出している、機械加工ユニット。
【請求項６】
請求項１に記載の機械加工ユニットにおいて、エネルギーおよび媒体ラインの支持を保護するために、可撓性の外部パイプ（９）がヘッド・サポート（１）からスピンドル・ノーズ（６）のハウジングへ延びている、機械加工ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の機械加工ユニットにおいて、可撓性のパイプ（９）が、ロータリ・エルボー・ニップル（１１）を介してヘッド・サポート（１）に接続され、アダプタ（１０）を介してスピンドル・ノーズ（６）のハウジングへ枢動自在に接続される、機械加工ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の機械加工ユニットにおいて、アダプタ（１０）が、凸状の外部表面（５６、５７）を有するブシュ（５５）を含み、これら外部表面に、枢動自在な端部リング（６０）が滑り嵌めで当接する、機械加工ユニット。
【請求項９】
請求項７または８に記載の機械加工ユニットにおいて、転がり要素（６１、６２）が、アダプタ（５３）内に支持されている、機械加工ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いくつかの座標軸内で移動可能であり、４５°だけ前方および下方を向いている回転軸を備えるヘッド・サポート（支持部）と、ヘッド・サポートの前面に配置され、４５°回転軸の回りに回転可能である旋回ヘッドと、旋回ヘッド上に固定取付けされ、その軸が４５°回転軸に関して４５°の角度で延びている作動スピンドルを備えるスピンドル・ノーズとを備える、プログラム制御式フライス・ボール盤のための機械加工ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一回の設定で水平方向または鉛直方向で加工物を選択的に機械加工するための旋回ヘッドおよび／または回転ヘッドを有する機械加工ユニットが、かなり長い間公知であった。これらのユニットは、作動スピンドルを担持し、作動スピンドルの軸の水平方向および鉛直方向への方向付けを可能にする。
【０００３】
たとえば、ＤＥ  ４４  ０２  ０８４  Ａは、機械の支柱（コラム）に沿って移動可能な支持ハウジングを有する、一般的な機械加工ユニットを記載している。その端壁は、鉛直方向に対して４５°だけ傾斜し、下向きに傾いており、同じく端壁に直角な軸に関して垂直方向に対して４５°傾斜した取付面を有する旋回フライス加工ヘッドを回転自在に案内している。旋回フライス加工ヘッドは、回転軸に対して４５°に配置された作動スピンドルを担持している。旋回フライス加工ヘッドの対応する運動によって、作動スピンドルは水平方向および鉛直方向の機械加工位置の間を枢動することができる。旋回ヘッドのための支持ハウジングは、必要に応じて、回転軸に関して同軸であるそのシャフトが、２つの異なる速度で１対の傾斜ギアと１組の滑動ギアを介して作動スピンドルを駆動する、制御可能なドライブ・モータを収容している。スピンドル・モータの軸は、中空のシャフトとして形成され、モータ・ハウジングを通過する中実のシャフトと、旋回ヘッドとを、旋回ヘッドを回転させるための隙間を有して包囲する。ウォーム・ドライブが、前記シャフトの内側端部に取り付けられ、旋回ヘッドのハウジングがその外側下端部に取り付けられている。４５°回転軸に関して同軸である環状の旋回ヘッドの端部突起は、半径方向のセレーション（の環状切欠き）を備え、ヘッド・サポートの環状のくぼみは、それに対合する半径方向のセレーションを備えている。旋回ヘッドは、両方の半径方向の鋸歯の能動的係合によって特定の角位置に能動的に固定されている。この目的のために、中実の中央シャフトは、軸方向に滑動自在であり、エンド・プレートを介して弾性状に偏倚された圧力媒体シリンダと接続されている。旋回ヘッドを所定の角位置に能動的に固定しているため、加工物の機械加工は、旋回ヘッドが固定されているとき、所定のスピンドル位置でのみ可能である。また、旋回ヘッドを固定するために必要な技術は、きわめて複雑である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
構造設計が単純化され、剛性が増加され、よりフライス加工ヘッドが枢動している間の機械加工などの普遍的な動作を可能にする、フライス・ボール盤のための機械加工ユニットを作ることが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、この目的は、旋回ヘッドが、４５°回転軸に関して同軸である円筒形の中空のハウジング部材を有し、前記部材内で、スピンドル・モータが固定されること、そしてヘッド・サポートが、旋回ヘッドのハウジング部材がその中で回転自在に支持された円筒形の中空のハウジング・ネックを有することで達成される。
【０００６】
旋回ヘッド内でスピンドル・モータ全体を固定すること、そしてヘッド・サポート内で旋回ヘッドの、モータ・ハウジングと固定接続された円筒形の中空のハウジング部材を回転自在に支持することは、旋回ヘッドが４５°回転軸回りに回転するとき、スピンドル・モータもまた、この全体組立体の個々の要素の相対運動を生じさせることなく、ギア列および作動スピンドルとともに回転することを達成する働きをする。半径方向セレーションの能動的係合によって旋回ヘッドを所定の角位置に固定することは、本発明による機械加工ユニットが任意の角位置で、旋回ヘッドの回転運動中でも動作が可能であるように、行われない。スピンドル・モータの本発明の配置およびヘッド・サポート内での旋回ヘッドの支持は、より強力なスピンドル・モータの使用を可能にし、したがって、機械加工ユニットの寸法をほぼ同じままにしながら、切削能力を向上させる。
【０００７】
４５°回転軸に関して同軸である直動電動ドライブまたは従来型の電動モータを、旋回ヘッドの回転駆動機として使用することができる。前記モータは、締結のために隙間のない歯付きベルト・ドライブおよびスプール・ギアを介してモータ・ハウジングに取り付けられた歯付きリングと運動学的に接続されている。このような駆動部列は、高いトルクの隙間のない伝達、および所定の角位置での旋回ヘッドの高精度の位置決めを確実にする。
【０００８】
旋回ヘッドは、円筒形の中空のハウジング・ネックに取り付けられた支持リングを用いてヘッド・サポートのハウジング内で適切に支持され、旋回ヘッドの円筒形の中空のハウジング部材内に形成された周縁溝と係合し、ハウジング部材の中で３つの転がり軸受を用いてリングが支持されている。
【０００９】
一般的な旋回ヘッドでは、作動スピンドルへのエネルギー、制御信号、洗浄液の供給には、使用可能な空間が限定されているため、いくらかの困難が生じる。特別な品質がエネルギーおよび媒体ラインを保護して受けるための可撓性の外部パイプの規定である。前記パイプは、ヘッド・サポートから作動スピンドルのハウジングへ円弧状の形態で延びている。この可撓性のパイプは、回転可能なエルボー・ニップルを介してヘッド・サポートと適切に接続され、アダプタを介してスピンドル・ハウジングと枢動自在に接続されている。スピンドル・ハウジングへのパイプ接続部の枢動能力は、特別なアダプタ構成によって、すなわち、枢動自在な端部リングが滑り嵌めで支持される凸状の外部表面を有するブシュによって得ることができる。ラインが座屈応力を受けることを防止するために、アダプタは、様々なラインが当接している転がり要素、特にローラを自由に回転できるように適切に支持することができる。
【００１０】
本発明のさらなる特徴および利点は、図面を用いた実施例の説明から得られる。
【実施例】
【００１１】
図１によると、機械加工ユニットは、鉛直方向後方のプレート様またはフレーム様の支持構造２と、大きい中央部分３と、４５°の角度で前方および下方に傾斜した円筒形の中空のハウジング・ネック４とを備える角張ったヘッド・サポート１を有する。ヘッド・サポート１内には、旋回ヘッド５が、円筒形の中空のハウジング・ネック４の中心の回転軸２７の回りに回転自在に支持され、ハウジング・ネック４の一方の側に、スピンドル・ノーズ６が、ハウジング・ネック４の回転軸２７に関して４５°の角度で堅固に取り付けられている。作動スピンドル７が、このスピンドル・ノーズ６内で横方向に支持されている。可撓性のパイプ９が、アダプタ１０を用いて、スピンドル・ノーズ６の箱様の後方部分８に枢動自在に接続され、このパイプの上端部は回転自在なエルボー・ニップル１１を介してヘッド・サポート１の中央部分３と連絡している。
【００１２】
図２は、本発明による機械加工ユニットの内部機能部品の概略的な鉛直方向断面図を示している。ヘッド・サポート１は調整モータ１５を収容しており、このモータの従動シャフトが歯付きベルト１６を駆動し、該歯付きベルトは、一定の締結力を維持するための、サイクロ駆動装置と呼ばれるものの一部であり、互いに対してわずかに角度をつけて配置した２つのギア１７上を走行する。図２には、ギア１７のうちの一方のみを示している。各ギア１７は、ヘッド・サポート１内に支持されたシャフト１８と、このシャフト上に取り付けたギア１９を駆動し、ギア１９が歯付きリング２０と噛合する。この歯付きリング２０は、中空の円筒として形成された、スピンドル・モータ２２のハウジング２１上に取り付けられる。このスピンドル・モータ２２のステータ２３は、冷却チャネルを備えるスリーブ２４を介してモータ・ハウジング２１に固定取付けされている。スピンドル・モータ２２のロータ２５は、中空のシャフト２６に固定取付けされ、このシャフトの長手方向の回転軸２７が、鉛直方向に対して４５°の角度で下方に傾斜している。シャフト２６の突き出した端部に、アンギュラ・ギア２８が固定され、このギアは、旋回ヘッドのハウジング３０内で自由に回転可能なシャフト３１上に取り付けた歯付きスリーブ３２の部品であるアンギュラ・ギア２９と噛合する。歯付きスリーブ３２は、副軸３４に取り付けた滑動ギアの主要部分３３と噛合し、作動スピンドルの外周３６に沿った半径方向セレーション３５とも噛合する。比較的大きなギア３７が作動スピンドルの外周３６の前方部分に配置されていて、副軸３４上の滑動ギアを滑動させることによって、滑動ギアの小さいスプール・ホイール３８と係合する。
【００１３】
旋回ヘッド５のハウジング３０は、ハウジング部材４０を有し、このハウジング部材は、回転軸２７に関して同軸であり、ヘッド・サポート１の円筒形の中空のハウジング・ネック４と係合する。頑丈で、寸法的に安定した支持リング４１が、ハウジング・ネック４の内部壁面に取り付けられている。この支持リングは、半径方向および軸方向荷重を支持するように設計された３つの転がり軸受４２を用いて、ハウジング部材４０に形成した周縁溝内で案内されている。
【００１４】
加工品を水平方向に機械加工するために、旋回ヘッド５のハウジングに取り付けられたスピンドル・モータが、工具を作動スピンドル内に締結した後の図２に示した位置でスイッチを入れられ、同モータのモータ・シャフト２６が、アンギュラ・ギア２８、２９、変速ギアを成す滑動ギアの主要部分３３および作動スピンドルの半径方向セレーション３５を介して、作動スピンドル７を駆動する。スピンドル・ノーズ６を傾斜位置または鉛直方向位置に旋回させるために、調節モータ１５がスイッチを入れられ、偏倚した歯付きベルト駆動部を成す、歯付きベルト１６およびギア１７、スプール・ギア１９および歯付きリング２０を介して、モータ・ハウジング２１を４５°回転軸２７の回りに回転させる。モータ・ハウジング２１は、旋回ヘッド５の円筒形の中空のハウジング部材４０に固定接続される。モータ２２の回転は、旋回ヘッド５の、またスピンドル・ノーズ６の４５°回転軸２７回りの回転または旋回運動を行う。旋回ヘッド５およびスピンドル・ノーズ６の回転または旋回運動は、モータ２２による作動スピンドル７の駆動とは独立している。
【００１５】
図１、３および４に示した可撓性のパイプ９は、比較的高い圧縮強度および十分な可撓性で、それ自体特徴付けられている公知の構成部品である。図３では、エルボー・ニップル１１が、従来型のパイプ・クリップを用いて可撓性のパイプ９の上端部に取り付けられている。ロータリ・リング５０、スプリング・リング５１およびエンド・リング５２が、エルボー・ニップル１１の出口側に取り付けられ、エルボー・ニップル１１はこれらのリング５０、５１、５２の中心軸回りに回転可能である。
【００１６】
図４に軸方向断面で示されているアダプタ５３が、従来型のパイプ・クリップを用いて可撓性のパイプ９の他方の端部に取り付けられている。このアダプタは、ほぼ矩形の断面のリング本体５４を含んでおり、リング本体５４に、これも矩形のブッシュ５５がねじを用いて取り付けられている。ブッシュの上側および下側表面５６、５７は凸状、または円弧の形状である。矩形の端部部材６０の上部部分５８および底部部分５９が、ブッシュの凸型の表面５６、５７上に案内されて滑り嵌めし、その中には２つの横方向ロール６１、６２が支持されている。図１からわかるように、この端部部材６０は、スピンドル・ノーズ６の箱様の後部部分８に取り付けられる。可撓性のパイプ９の長さおよびその両接続部であるアダプタ１０とエルボー・ニップル１１の位置は、スピンドル・ノーズ６が４５°回転軸２７の回りに移動した時に、エルボー・ニップル１１が回転し、アダプタ１０が枢動して、可撓性のパイプ９がそのたわみをほぼ維持するように選択される。
【００１７】
本発明は、上述した実施例に限定されない。たとえば、使用状況に応じて、変速ギアを成す滑動ギアの主要部分３３からスプール・ホイール３８を無くすことができ、その場合、歯付きスリーブ３２は、これに応じて直径を大きくすることによって、作動スピンドルの外周３６上のセレーション３５と直接係合することができる。この様な変更は、機械加工ユニットを必然的に小さくすることになる。
また、図２に示した、歯付きベルト１６、ギア１７、シャフト１８およびスプール・ギア１９から成る締結ギア列と調整モータ１５とを含む、旋回ヘッド５用のロータリ駆動装置の代わりに、円筒形の中空のステータをヘッド・サポート１の内部に装着し、ロータをハウジング部材４０および／またはスピンドル・モータ２２のハウジング２１に取り付けた直動電動駆動装置を使用することも可能である。旋回ヘッド５をヘッド・サポート１に安定支持するために、図示した転がり軸受４２を備える支持リング４１の代わりに、軸方向および半径方向に高い荷重を受けることができ、旋回ヘッド５の４５°回転軸２７回りの正確で容易な回転運動を可能にする、別の適切な支持装置を使用することが可能である。さらに、旋回ヘッドを所定の位置に固定するために、油圧式にかつ／または機械的に駆動することができ、少なくとも１つのディスク様またはスリーブ様の締結手段を有する追加の締結手段（たとえば、ＤＥ  １９５  ２２  ７１１  Ｃ２またはＤＥ  ４１  ２２  ７１１  Ａ１）を、ヘッド・サポートの適切な要素と旋回ヘッドの間に設けることができる。また、図１、３および４に示した、枢動運動を許すロータリ・エルボー・ニップルおよびアダプタを備える可撓性のパイプは、４５°回転軸回りに回転自在であり、固定取付けされた作動スピンドルを有する旋回ヘッドを備えた他の機械加工ユニットに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】機械加工ユニットの斜視図である。
【図２】機械加工ユニットの鉛直方向断面概略図である。
【図３】図１による機械加工ユニットのために使用される、両側に接続部を有する可撓性のパイプの分解斜視図である。
【図４】アダプタを備える可撓性のパイプの枢動自在な端部接続部を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ヘッド・サポート
４  ハウジング・ネック
５  旋回ヘッド
６  スピンドル・ノーズ
７  作動スピンドル
９  パイプ
１０  アダプタ
１１  エルボー・ニップル
１５  調整モータ
１６  歯付きベルト
１７  ギア
２０  歯付きリング
２１、３０  ハウジング
２２  スピンドル・モータ
２７  回転軸
２８、２９  アンギュラ・ギア
３２  歯付きスリーブ
３３  主要部分（滑動ギア）
３５  半径方向セレーション
３７  ギア
４０  ハウジング部材
４１  支持リング
５３  アダプタ
５５  ブシュ
５６、５７  凸型の表面
【図１】
0004335653.tif 000002
【図２】
0004335653.tif 000003
【図３】
0004335653.tif 000004
【図４】
0004335653.tif 000005