JP2002052404A - 回転駆動装置 - Google Patents

回転駆動装置

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JP2002052404A
JP2002052404A JP2001181900A JP2001181900A JP2002052404A JP 2002052404 A JP2002052404 A JP 2002052404A JP 2001181900 A JP2001181900 A JP 2001181900A JP 2001181900 A JP2001181900 A JP 2001181900A JP 2002052404 A JP2002052404 A JP 2002052404A
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Japan
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shaft
tubular shaft
coaxial tubular
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JP2001181900A
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Franz-Xaver Bernhard
ベルンハルト フランツ−クサファ
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Maschinenfabrik Berthold Hermle AG
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    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02—Driving main working members
    • B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具保持装置の回転速度の切換を行うための
回転駆動装置を提供する。 【解決手段】 本発明による回転駆動装置は、工具保持
装置１７を支持する出力ドライブシャフト１０を備え、
この出力ドライブシャフト１０は、設定ドライブによっ
て、第１及び第２の軸方向位置に移動することが可能に
されている。出力ドライブシャフト１０は、第１の軸方
向位置において、動力駆動式の第１ドライブギアホイー
ル１４と連結される一方、第２の軸方向位置において、
同軸の管状シャフトと連結される。この同軸管状シャフ
トは、ウォームドライブ３２を介して、動力駆動式の第
２ドライブギアホイール１５によって駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変速手段を備えた
工具保持装置用回転駆動装置に関し、例えば、特許公報
ＷＯ ９９／１２７０００において開示されたものと同
様の回転駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現代のマシニングセンタは、多くは旋削
及びフライス削りによる機械加工用に設計されている。
このため、工具保持手段は、フライス削り工具及び旋削
工具用に設計され、この目的でしばしば共通の工具交換
装置を備える。フライス削り加工の間、工具は、比較的
低速度の回転で高いトルクを受ける。一方、旋削加工の
場合、低いトルクで回転速度は速くなる。従って、工具
保持装置用の回転駆動装置は、必要とされる異なるトル
クに正しく対処する変速手段を必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、上述の要求を満たすために、回転速度を変えるため
の手段を備えた周知の回転駆動装置を改良すると同時
に、単純化された回転駆動装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】この目的
及び／又は本明細書、請求項、及び図面から明らかとな
る本発明における他の目的を達成するために、以下の特
徴を有する工具保持装置用の回転駆動装置によって、上
述の要求は満たされる。つまり、本発明による回転駆動
装置は、工具保持装置を支持する出力ドライブシャフト
を備え、該出力ドライブシャフトは、設定ドライブによ
って二つの異なる軸方向位置に移動可能であると共に、
該出力ドライブシャフトは、第１の軸方向位置におい
て、動力駆動式の第１ドライブギアホイールと連結され
る一方、第２の軸方向位置において、ウォームドライブ
を介して動力駆動式の第２ドライブギアホイールによっ
て駆動される、同軸の管状シャフトと連結される。
【０００５】周知の回転駆動装置と異なって、本発明に
よる回転駆動装置は、必要とされるトルクでの損耗が激
しいコレット、ブレーキジョー、及びブレーキディスク
等を全く持たない。速度の調整は、単一の、単純な設定
ドライブを用いて、出力ドライブシャフトの二つの結合
位置間における軸方向運動によって、簡単な方法で成し
遂げられる。この回転駆動装置の場合、パワードライブ
は、単純化された設計にすることが可能である。更に、
本発明による回転駆動装置においては、別の構成要素に
対する回転軸受も、単純化することができる。
【０００６】経済的且つより単純で、容易に組み立てら
れるパワードライブを実現するために、二つのドライブ
ギアホイールは、ギアホイール又は歯付きベルトドライ
ブを用いて、電力駆動モータによって駆動可能であるこ
とが好ましい。一方で出力ドライブシャフトと第１ドラ
イブギアホイールとを連結させるために、他方で出力ド
ライブシャフトと同軸管状シャフトとを連結させるため
に、ヒルトタイプの二つの連結手段が設けられることが
最適である。
【０００７】歯付きのカップリングを専ら用いることに
よって、確かで損耗の少ない連結手段が実現され、それ
によって大きいトルクの伝達が可能となる。このカップ
リングの有益な形状に沿って、出力ドライブシャフト
は、二つのラジアルギアリングを有し、そのうち第１の
ギアリングは、出力ドライブシャフトが第１軸方向位置
にある時、第１ドライブギアホイールのラジアルギアリ
ングと係合し、第２のギアリングは、出力ドライブシャ
フトが第２軸方向位置にある時、同軸管状シャフトのラ
ジアルギアリングと係合すると共に、出力ドライブシャ
フトのこれら二つのラジアルギアリングの歯が、互いに
向き合って設けられることが好ましい。
【０００８】従って、第１の連結と第２の連結との切換
を、単に出力ドライブシャフトのわずかな移動によって
成し遂げることが可能となる。設定ドライブの好ましい
形状に沿って、設定ドライブは、第２の同軸管状シャフ
トを有し、この第２の同軸管状シャフトは、出力ドライ
ブシャフトに対して回転可能に据え付けられると同時
に、出力ドライブシャフトと軸方向に固定され、更に、
この第２同軸管状シャフトを軸方向に変位させるために
設定部材が設けられる。この設定部材は、第２管状シャ
フトと、軸方向に固定された第１管状シャフトとの間に
配設され、特に、流体動力設定シリンダの形で設けられ
ることが好ましい。更に、この流体動力設定シリンダ
は、単に、機械加工によって設けられた環状溝と、この
溝に嵌め込まれる環状要素とから構成されることが好ま
しい。この結果、第２同軸管状シャフトを出力ドライブ
シャフトと共に回転させることなく、その第２同軸管状
シャフトによって出力ドライブシャフトを軸方向に移動
させることが可能となる。
【０００９】出力ドライブシャフトが第１軸方向位置に
ある時、第２ドライブギアホイールを第１同軸管状シャ
フトから切り離すために、設定ドライブによって作動す
る結合手段を備えることが好ましい。この結合手段を用
いることによって、第２ドライブギアホイールは、連続
的に回転することが可能となり、そのため、第２ドライ
ブギアホイールが、駆動モータに対して、駆動上絶えず
接続された状態に置かれることが可能であるにも拘わら
ず、ウォームドライブ、即ち、第１同軸管状シャフトの
回転運動は、それが必要とされない時、解除されること
が可能となる。これは、それぞれの構成要素の損耗が減
じられることを意味する。
【００１０】結合手段の有益な設計に従って、第２同軸
管状シャフトは、ラジアル歯を備えた結合ギアホイール
の対応する軸方向変位をもたらすために引込みドグを有
し、この結合ホイールは、ウォームドライブのドライブ
シャフト上に配置されると共に、ウォームドライブに対
して回転しないように固定されるが、軸方向に摺動可能
にされ、更に、結合ホイールは、第２ドライブギアホイ
ール上のラジアルギアリングと結合可能に構成される。
この場合も同様に、いかなる摩擦継手も存在しない。
【００１１】本発明の有利な形状によれば、ウォームド
ライブは、第１同軸管状シャフト上に固定された環状ウ
ォームホイールと、更に、第１同軸管状シャフトに対し
て駆動上接続されたウォームとを備え、このウォーム
が、第２ドライブギアホイールによって、特に、アング
ルドライブを介して駆動可能に構成される。
【００１２】第１同軸管状シャフトは、回転駆動装置の
ハウジングにおける外側管状シャフトとして回転可能に
据え付けられることが効果的であり、更に、機械加工の
間に生じる軸方向力を吸収するために、軸受手段が設け
られることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の一つの実施例は、図面に
示されると共に、以下の記載によって詳細に説明され
る。図面に示された本実施例による回転駆動装置の場
合、図の上半分は、高速及び低速の回転が必要とされる
旋削による機械加工用の第１スイッチング位置、即ち第
１軸方向位置における出力ドライブシャフト１０を示し
ている。一方、図の下半分には、回転駆動装置が低速の
回転で大きいトルクをもって作動する、フライス削りに
よる機械加工用の第２スイッチング位置、即ち第２軸方
向位置における出力ドライブシャフト１０が示されてい
る。
【００１４】一部分のみ図示された電力駆動モータ１１
は、モータギアホイール１２を通じて、歯付きベルト１
３を媒介として、第１ドライブギアホイール１４と第２
ドライブギアホイール１５とを連続して駆動させる。歯
付きベルト１３の代わりに、別の周知の駆動リンケージ
を利用することももちろん可能である。あるいは、モー
タギアホイール１２が、歯状係合によって、ドライブギ
アホイール１４，１５を直接駆動させるようにすること
も可能である。
【００１５】管状のシャフトとして形成された出力ドラ
イブシャフト１０は、半径方向に拡大された末端領域１
６を有する。この末端領域１６は、概略的にのみ図示さ
れた、フライス又は旋削加工用工具のいずれかを保持す
る工具保持装置１７を支持する。旋削工具は、例えば、
旋盤工具を備えたタレットであっても良い。簡略化のた
めに図示されていないが、工具を固定及び／又は解除す
るための便宜上必要な油圧パイプが、例えば、出力ドラ
イブシャフト１０を通じて配列されている。
【００１６】環状の大歯車として形成され、出力ドライ
ブシャフト１０の外周に取り付けられた第１ドライブギ
アホイール１４の近傍に、出力ドライブシャフト１０
は、又、拡大された直径を有する段状領域１８と、放射
状に配列された歯を半径面に備えたヒルトギアリング１
９とを有する。このヒルトギアリング１９に対して軸方
向に対向して、対応するヒルトギアリング２０が、第１
ドライブギアホイール１４上に設けられている。ラジア
ル歯を有するギアリングの他の設計を用いることも、も
ちろん可能である。更に、出力ドライブシャフト１０の
半径方向に拡大された末端領域１６上には、ヒルトギア
リング２１が設けられ、それと軸方向に対向して、ヒル
トギアリング２２が、出力ドライブシャフト１０を取り
巻く第１管状シャフト２３上に設けられている。この場
合、出力ドライブシャフト１０上の二つのギアリング１
９，２１の歯は、相互に向き合う。これに関して、軸方
向に摺動する出力ドライブシャフト１０は、第１ドライ
ブギアホイール１４と係合する（図の上半分）か、又は
第１管状シャフト２３と係合する（図の下半分）ように
設計されている。
【００１７】第１管状シャフト２３は、軸方向に移動す
ることができないように、軸受装置２４によって、鎖線
で概略的に示された回転駆動装置のハウジング２５内に
支持されている。この軸受装置２４は、半径方向及び軸
方向の力を吸収するように設計されている。簡略化のた
め、図中にはたった一つの軸受装置２４が示されている
に過ぎないが、実際には、必要に応じて更なる支点を設
けても良いことは言うまでもない。
【００１８】更に、第１管状シャフト２３と出力ドライ
ブシャフト１０との間には、第２の管状シャフト２６が
配設されている。この第２管状シャフト２６は、回転運
動を許容し軸方向運動を許容しない二つの軸受装置２
７，２８によって、出力ドライブシャフト１０に対して
回転可能に支持されると共に、第１管状シャフト２３に
対して軸方向に摺動可能にされている。このような軸方
向の移動は、流体動力設定シリンダ２９によってもたら
され、そのシリンダ空間は、一方では第１管状シャフト
２３における環状溝３０によって、他方ではその環状溝
３０を閉鎖する第２管状シャフト２６によって規定され
ている。第２管状シャフト２６の外側には、ピストンと
しての働きをする環状突起３１が、シリンダ空間を構成
する環状溝３０の内部に延在する形で設けられている。
二つの管状シャフト２３，２６間の相対的な摺動をもた
らすために、流体動力設定シリンダ２９は、例えば、作
動液によって圧力をかけられる。この場合、設定シリン
ダ２９は、複動設定シリンダの形であっても良いし、バ
ネ復帰手段を備えた単動設定シリンダとして設けられて
も良い。これらの特徴は、簡略化のため図中には示され
ていない。
【００１９】ウォームドライブ３２は、外歯によって第
１管状シャフト２３の外周溝３３内に固定された環状ウ
ォームホイール３４を備える。この環状ウォームホイー
ル３４は、ウォーム３５と係合し、このウォーム３５の
回転軸は、ウォームホイール３４の回転軸に対して直角
を成す。又、ウォーム３５は、回転のため、ハウジング
２５内に固定されて支持されている。回転においてウォ
ーム３５と固定された第１ベベルホイール３６は、第２
ドライブギアホイール１５と共通の軸３８上に配置され
た第２ベベルホイール３７と係合する。シャフト３８を
第２ドライブギアホイール１５と結合させたり、あるい
はその結合を解除したりするために、同シャフト３８上
に設けられた結合ホイール３９が用いられる。この結合
ホイール３９の、第２ドライブギアホイール１５と隣接
する端部には、ヒルトギアリング４０が設けられてい
る。第２ドライブギアホイール１５の一側面には、ヒル
トギアリング４０と係合するヒルトギアリング４１が、
対向して配置されている。結合ギアホイール３９は、軸
方向には摺動するが、シャフト３８に対して回転しない
ようにシャフト３８上に固定されると共に、外周環状溝
４２を有する。この環状溝４２には、第２管状シャフト
２６上に設けられた環状引込みドグ４３が嵌め込まれ、
その結果、第２管状シャフト２６が摺動すると、第２ド
ライブギアホイール１５との結合を設定又は解除するた
めに、結合ギアホイール３９が軸方向に引き込まれるこ
とになる。下半分に示された図では、第２ドライブギア
ホイール１５は、半分が結合された状態、半分が結合を
解除された状態で示されている。
【００２０】二つのドライブギアホイール１４，１５
は、電力駆動モータ１１によって絶えず駆動されてい
る。出力ドライブシャフト１０を高速で回転運動させる
ためには、流体動力設定シリンダ２９が、図の上半分に
示されたような結合位置に設定されるように駆動され
る。流体動力設定シリンダ２９の作動によって、第２管
状シャフト２６が移動し、それに伴って、第１ドライブ
ギアホイール１４が出力ドライブシャフト１０と係合
し、ギアリング２１，２２間の係合が解除された状態と
なるまで、出力ドライブシャフト１０が右方向へ移動す
る。更に、ギアリング４０，４１が非係合状態となり、
その結果、シャフト３８及びウォームドライブ３２が、
第２ドライブギアホイール１５によって駆動されない状
態に置かれる。これは、出力ドライブシャフト１０が、
直接的駆動によって高速で回転する一方、二つの管状シ
ャフト２３，２６は回転しないことを意味する。第１管
状シャフト２３は、ウォーム３５によって停止され、第
２管状シャフト２６は、第１管状シャフト２３との摩擦
によって停止される。
【００２１】装置が、より低速のフライス削りに切り換
えられると、設定シリンダ２９は、反対方向に作動す
る。即ち、設定シリンダ２９は、バネ荷重によって逆方
向に移動して反対位置に配置され、その結果、ギアリン
グ２１，２２が係合し、ギアリング１９，２０が非係合
状態になるまで、第２管状シャフト２６が、出力ドライ
ブシャフト１０を左方向に移動させる。これは、出力ド
ライブシャフト１０が、第１ドライブギアホイール１４
から切り離されることを意味する。同時に、ギアリング
４０，４１が係合するため、第２ドライブギアホイール
１５が、シャフト３８を駆動させ、その結果、ウォーム
ドライブ３２が駆動されることになる。このウォームド
ライブ３２の補助により、第１管状シャフト２３の低速
の回転がもたらされ、ギアリング２１，２２間の係合に
よって、出力ドライブシャフト１０がそれに応じて駆動
される。
【００２２】簡略化されると同時に、部分的に概略的に
示された本図では、本質的に必要な詳細については示さ
れていない。このため、記載のような回転運動を生じさ
せるためには、更なる軸受が必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例による、回転速度切換手段を
備えた工具保持装置用回転駆動装置の一部概略的な断面
図である。
【符号の説明】
１０・・・出力ドライブシャフト １１・・・電力駆動モータ １２・・・モータギアホイール １３・・・歯付きベルト １４・・・第１ドライブギアホイール １５・・・第２ドライブギアホイール １６・・・末端領域 １７・・・工具保持装置 １８・・・段状領域 １９・・・ヒルトギアリング ２０・・・ヒルトギアリング ２１・・・ヒルトギアリング ２２・・・ヒルトギアリング ２３・・・第１管状シャフト ２４・・・軸受装置 ２５・・・ハウジング ２６・・・第２管状シャフト ２７・・・軸受装置 ２８・・・軸受装置 ２９・・・流体動力設定シリンダ ３０・・・環状溝 ３１・・・環状突起 ３２・・・ウォームドライブ ３３・・・外周溝 ３４・・・環状ウォームホイール ３５・・・ウォーム ３６・・・第１ベベルホイール ３７・・・第２ベベルホイール ３８・・・シャフト ３９・・・結合ギアホイール ４０・・・ヒルトギアリング ４１・・・ヒルトギアリング ４２・・・外周環状溝 ４３・・・環状引込みドグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595156001 Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒａｓｓｅ ８− 12 78559 Ｇｏｓｈｅｉｍ Ｂｕｎｄｅ ｓｒｅｐｕｂｌｉｋ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａ ｎｄ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工具保持装置の回転速度の切換を行うた
    めの回転駆動装置であって、前記工具保持装置を支持す
    る出力ドライブシャフトを備え、該出力ドライブシャフ
    トは、設定ドライブによって第１及び第２の軸方向位置
    に移動可能であると共に、前記出力ドライブシャフト
    は、前記第１の軸方向位置において、動力駆動式の第１
    ドライブギアホイールと連結される一方、前記第２の軸
    方向位置において、ウォームドライブを介して動力駆動
    式の第２ドライブギアホイールによって駆動される、同
    軸の管状シャフトと連結されることを特徴とする回転駆
    動装置。
  2. 【請求項２】 前記二つのドライブギアホイールが、ギ
    アホイール又は歯付きベルトドライブ及び電力駆動モー
    タを介して駆動されるように配置されたことを特徴とす
    る、請求項１に記載の回転駆動装置。
  3. 【請求項３】 一方で前記出力ドライブシャフトと前記
    第１ドライブギアホイール間の連結作用を生成するため
    に、他方で前記出力ドライブシャフトと前記同軸管状シ
    ャフト間の連結作用を生成するために、二つの連結手段
    が、ヒルトギア手段の形で設けられたことを特徴とす
    る、請求項１又は２に記載の回転駆動装置。
  4. 【請求項４】 前記出力ドライブシャフトが二つのラジ
    アルギアリングを有し、そのうち第１のギアリングは、
    前記出力ドライブシャフトが前記第１軸方向位置にある
    時、前記第１ドライブギアホイールのラジアルギアリン
    グと係合し、第２のギアリングは、前記出力ドライブシ
    ャフトが前記第２軸方向位置にある時、前記同軸管状シ
    ャフトのラジアルギアリングと係合すると共に、好まし
    くは前記出力ドライブシャフトのこれら二つのラジアル
    ギアリングの歯が、互いに向き合うようにして設けられ
    たことを特徴とする、請求項３に記載の回転駆動装置。
  5. 【請求項５】 前記設定ドライブが第２の同軸管状シャ
    フトを備え、該第２の同軸管状シャフトは、前記出力ド
    ライブシャフトに対して回転可能に支持されると同時
    に、前記出力ドライブシャフトと軸方向に固定され、更
    に、前記第２同軸管状シャフトを軸方向に変位させるた
    めに設定部材が設けられたことを特徴とする、請求項１
    ないし４のいずれかに記載の回転駆動装置。
  6. 【請求項６】 前記設定部材が、前記第２管状シャフト
    と、軸方向に固定された前記第１管状シャフトとの間に
    配設され、特に、好ましくは環状溝及びその中に延在す
    る環状要素によって構成された流体動力設定シリンダの
    形で設けられたことを特徴とする、請求項５に記載の回
    転駆動装置。
  7. 【請求項７】 前記出力ドライブシャフトが前記第１軸
    方向位置にある時、前記第２ドライブギアホイールを前
    記第１同軸管状シャフトから切り離すために、前記設定
    ドライブによって作動可能な結合手段を備えたことを特
    徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の回転駆
    動装置。
  8. 【請求項８】 前記設定ドライブが第２の同軸管状シャ
    フトを備え、該第２の同軸管状シャフトは、前記出力ド
    ライブシャフトに対して回転可能に支持されると同時
    に、前記出力ドライブシャフトと軸方向に固定され、更
    に、前記第２同軸管状シャフトを軸方向に変位させるた
    めに設定部材が設けられると共に、前記第２同軸管状シ
    ャフトが、ラジアル歯を有する結合ホイールの対応する
    軸方向への変位のために引込みドグを有し、前記結合ホ
    イールが、前記ウォームドライブのドライブシャフト上
    に、相対的に回転しないように固定され、軸方向に移動
    可能な形で配置されると共に、前記第２ドライブギアホ
    イール上のラジアルギアリングと連結されることが可能
    であることを特徴とする、請求項5又は７に記載の回転
    駆動装置。
  9. 【請求項９】 前記ウォームドライブが、回転において
    前記第１同軸管状シャフトと固定された環状ウォームホ
    イールと、更に、前記第１同軸管状シャフトに対して駆
    動上接続されたウォームとを含み、前記ウォームが、前
    記第２ドライブギアホイールによって、特に、アングル
    ドライブを介して駆動可能であることを特徴とする、請
    求項１ないし８のいずれかに記載の回転駆動装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１同軸管状シャフトが、前記駆
    動装置のハウジングにおける外側軸を構成すると共に、
    好ましくは、軸方向力に抵抗する軸受手段が設けられた
    ことを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載
    の回転駆動装置。
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