JP4906862B2 - 位置調整原動機を備えた工具ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、本体と、該本体に対し相対的に位置調整可能な少なくとも１つの作業スライダと、本体内に配置され、伝動手段を介して作業スライダに作用する位置調整原動機とを備え、電動機として構成された位置調整原動機が、本体内に配置されたステータと、該ステータ内で回転し、従動軸を担持し、互いに間隔を持って配置された２つのピボット軸受で支持されるロータとを有し、前記２つのピボット軸受のうち一方のピボット軸受の外レースが前記本体に固定のステータケース内に配置され、内レースが従動軸上に直接または間接に配置されている、工作機械で使用するための工具ヘッドに関するものである。

冒頭で述べた種類の工具ヘッドは知られており（特許文献１）、位置調整原動機はその実質的に筒状の原動機ケースが本体に同心になるように本体内に配置され、ステータケースは、軸線方向においてステータの外面を覆い、ステータと相対回転不能に且つ変位不能に結合されている側面部分と、該側面部分を伝動装置とは逆の側で閉止し、第２のピボット軸受の外レースを担持している端面部分とを有している。この構成には、駆動アッセンブリと伝動装置アッセンブリとの間に分割部位が必要であるが、この分割部位は組み立てに多大な労力を要求する。

欧州特許第１２２２９８３Ｂ１号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の工具ヘッドを次のように改善すること、すなわち工具ヘッドを組み立てる際の組み立ての手間が減り、構造長さをより短くできるように改善することである。

この課題を解決するため、請求項１に記載した構成が提案される。本発明の有利な構成および他の構成は従属項から明らかである。

本発明の解決手段の特徴は、まず、ステータケースが、軸線方向においてステータの外面と部分的に重なり、ステータと相対回転不能に且つ変位不能に結合されているスリーブ部分と、該スリーブ部分を減速装置側で閉止し、前記一方の第１のピボット軸受の外レースを担持している軸受カバーとを有している点にある。この場合、従動軸は本体の回転軸線に対し同軸に配置されているのが合目的である。

本発明の有利な構成によれば、第２のピボット軸受は、ステータケースの軸受カバーとは逆の側でステータの内側に固定された別個の心合わせリング内に配置されている。従来の技術とは異なり、心合わせリングはステータケースと直接関係していない。むしろ、スリーブ部分と心合わせリングとの間にケース隙間があり、このケース隙間は本体の壁によって橋絡される。当該本体の壁は、その輪郭に関し、橋絡領域でのステータの外側輪郭に整合している。有利には、第２のピボット軸受の外レースが心合わせリングに固定され、内レースがロータに固定されているのがよい。この場合、位置調整原動機は非同期モータまたは直流モータとして構成されていてよい。ステータがロータを含んでいる積層鉄心を有し、積層鉄心が端面側から突出している巻回ヘッドを備えているのが合目的である。特にコンパクトな構成を得るため、ステータは、その１つの巻回ヘッドおよび／またはその積層鉄心の一部分によって、ステータケースのスリーブ部分に係合してそこで固定され且つ心合わせされている。他方、心合わせリングは他方の巻回ヘッドおよび／または積層鉄心に設けた自由空間に係合して、そこで固定されおよび／または心合わせされている。

有利には、スリーブ部分が積層鉄心および／または隣接している巻回ヘッドに接着または鋳付けされ、他方他の側においては、心合わせリングは隣接している巻回ヘッドおよび／または積層鉄心と形状拘束的に結合され、および／または、これと接着または鋳付けされている。位置調整原動機はその端面側端部にエンコーダを担持している。エンコーダは複数個の巻回ヘッドのうちの１つの巻回ヘッドの内側のリング状の自由空間内に配置されているのが有利である。

前記伝動手段としては、好ましくはハーモニックドライブ型伝動装置として構成された減速装置を使用するのがよい。減速装置の入力軸および出力軸は本体内に同軸に配置されている。有利には、ロータの従動軸が減速装置の入力軸の同軸の連動穴に係合しているのがよい。この場合、第１のピボット軸受の内側リングは減速装置の入力軸と相対回転不能に結合され、ロータの従動軸は入力軸を介して間接的に第１のピボット軸受で支持されていてよい。

本発明の他の有利な構成によれば、前記ハーモニックドライブ型伝動装置は、好ましくは入力軸を介して位置調整原動機の従動軸と連結される楕円形の駆動板と、本体と相対回転不能に結合される、内歯付きのリングと、出力軸と連結される、外歯付きの可撓性のスリーブとを有している。ロータとこれに接続している伝動装置部分とは、冷却管路または機能実施部として形成される、軸線方向に指向する中空空間を有しているのが有利である。

位置調整原動機と軸受部分との間の磁気的な相互作用を回避するため、本発明の有利な構成によれば、ステータに係合している心合わせリングは磁気非誘導性材料から成り、少なくとも第２のピボット軸受はハイブリッド軸受として構成され、その転動体が電気的に絶縁性の材料、好ましくはセラミックから成っている。

両ピボット軸受のうちの一方のピボット軸受は固定軸受を形成し、他方のピボット軸受が固定軸受に対し相対的に可動な可動軸受を形成しているのが合目的である。このような処置により、たとえば温度変化の際に生じうるような、駆動システム内部での焼きつきを回避できる。合目的には、第１のピボット軸受が固定軸受として形成され、第２のピボット軸受が可動軸受として形成されているのがよい。

本発明の他の有利な構成または択一的な構成によれば、位置調整原動機と伝動手段と位置調整可能な作業スライダとが閉じた１つのアッセンブリを形成しており、該アッセンブリは、分割部位を介して、接続シャンクを有している接続アッセンブリと取り外し可能に結合されている。この場合、接続アッセンブリは、駆動アッセンブリと伝動装置アッセンブリとスライダアッセンブリとの組み合わせの軸線方向突出部分を受容するために軸線方向に開口するカップ状の受容部を有している。この受容部はカップ状に形成され、開口側から前記突出部分を装備させることができる。

次に、本発明を、図面に図示した実施形態に関し詳細に説明する。
工具ヘッドは、実質的に、回転軸線１２のまわりに回転可能な本体１０と、本体１０内で回転軸線１２に対し横方向に変位可能な、図示していない切断工具を担持する作業スライダ１６と、減速装置２２を介して作業スライダ１６に作用する位置調整原動機２４と、本体１０から軸線方向に突出している、工作機械の主軸（図示せず）と連結可能な工具シャンク２８とから構成されている。

工具ヘッドは、分割部位３０，３２で互いに取り外し可能に結合されている３個のアッセンブリから組み立てられており、すなわち作業スライダ１６を受容しているスライダアッセンブリ３４と、位置調整原動機２４と減速装置２２とを含んでいる駆動アッセンブリ３６と、工具シャンク２８を担持し、分割部位３２の領域にカップ状の受容部を有している接続アッセンブリ３８とから組み立てられている。駆動アッセンブリ３６の部品とスライダアッセンブリ３４の部品とは予め組み立てられてユニット状の閉じたアッセンブリを形成し、その後接続アッセンブリ３８のカップ状の受容部に挿着される。これらアッセンブリの結合は、軸線平行に延在しているねじ４０，４２を用いて行なう。

位置調整原動機２４は本体１０内に同心に配置されている。図示した実施形態の場合、位置調整原動機２４はたとえば非同期モータとして形成された電動機であり、外側にあるリング状の積層鉄心４４と、軸線方向に突出している２つの巻回ヘッド４６，４８を有しているステータ４５と、ステータ内で回転し、従動軸５０を担持し、互いに間隔を持って配置されている２つのピボット軸受５２，５４で支持されるロータ５６とから構成されている。２つのピボット軸受のうち一方のピボット軸受５４は、その外レース５８が本体固定のステータケース６０内に配置され、内レース６２が位置調整原動機２２の従動軸５０上にある減速装置２２の駆動軸６４のすぐ上に配置されている。

本発明の特徴は、ステータケース６０が、軸線方向においてステータ４５の外面と部分的に重なり、ステータの積層鉄心４４と相対回転不能に且つ変位不能に結合されているスリーブ部分６６と、該スリーブ部分を減速装置側で閉止し、ピボット軸受５４の外レース５８を担持している軸受カバー６８とを有している点にある。軸受カバー６８とスリーブ部分６６とは一体または多体に形成されていてよい。

他方のピボット軸受５２は、ステータケース６０の軸受カバー６８とは逆の側において、後部巻回ヘッド４６の内側に配置され、或いは、積層鉄心４４内に固定されている別個の心合わせリング７０の内側に配置されている。スリーブ部分６６の自由端７２と心合わせリング７０との間にはケース隙間があり、該ケース隙間はカップ状の受容部３３の領域において本体１０の内面によって橋絡される。心合わせリング７０がステータ４５の内部において巻回ヘッド４６および／または積層鉄心４４と直接接着または鋳付けされていれば特に有利なことが明らかになった。スリーブ部分６６とステータ４５との結合部も接着剤を介して或いは鋳造材料を介して溶着されていてよい。

前部巻回ヘッド４８の内側には、ステータとロータとの間に配置されるエンコーダ７６の収容のために使用することができるリング状の自由空間７４がある。

減速装置２２は合目的にはハーモニックドライブ型伝動装置であり、その楕円形の駆動円板８２はモータ側の従動軸５０と減速装置側の駆動軸６４とを介して連結され、その内側の歯付きリング８６は駆動アッセンブリ３６の領域で本体１０とねじ４０により相対回転不能に結合され、その可撓性の外側の歯付きスリーブ９０は出力軸９２と連結されている。位置調整原動機２４のロータ５６内および減速装置２２内には中央に機能管路９４があり、機能管路９４はたとえば工作機械側から冷却潤滑剤を作用させることができる。機能管路９４は、スライダアッセンブリ側で、図示していない切断工具の刃まで案内されている。

以上を要約すると、以下のようになる。本発明は、工作機械で使用するための工具ヘッドに関わる。工具ヘッドは、本体１０に対し相対的に位置調整可能な少なくとも１つの作業スライダ１６と、本体１０内に配置され、伝動手段２２を介して作業スライダ１６に作用する位置調整原動機２４とを備えている。電動機として構成された位置調整原動機２４は、本体内に配置されたステータ４５と、該ステータ内で回転し、従動軸５０を担持し、互いに間隔を持って配置された２つのピボット軸受５２，５４で支持されるロータ５６とを有している。前記２つのピボット軸受のうち一方のピボット軸受５４の外レース５８は前記本体に固定のステータケース６０内に配置され、内レース６２は従動軸５０上に直接または間接に配置されている。本発明によれば、ステータケース６０は、軸線方向においてステータの外面と部分的に重なり、ステータ４５と相対回転不能に且つ変位不能に結合されているスリーブ部分６６と、該スリーブ部分を減速装置側で閉止し、前記一方の第１のピボット軸受５４の外レース５８を担持している軸受カバー６８とを有している。

工作機械で使用される、たとえば面削りヘッドとして構成された工具ヘッドの縦断面図である。

Claims (26)

1. 本体（１０）と、該本体（１０）に対し相対的に位置調整可能な少なくとも１つの作業スライダ（１６）と、本体（１０）内に配置され、伝動手段（２２）を介して作業スライダ（１６）に作用する位置調整原動機（２４）とを備え、電動機として構成された位置調整原動機（２４）が、本体（１０）内に配置されたステータ（４５）と、該ステータ内で回転し、従動軸（５０）を担持し、互いに間隔を持って配置された２つのピボット軸受（５２，５４）で支持されるロータ（５６）とを有し、前記２つのピボット軸受のうち一方のピボット軸受（５４）の外レース（５８）が前記本体に固定のステータケース（６０）内に配置され、内レース（６２）が従動軸（５０）上に直接または間接に配置されている、工作機械で使用するための工具ヘッドにおいて、ステータケース（６０）が、軸線方向においてステータの外面と部分的に重なり、ステータ（４５）と相対回転不能に且つ変位不能に結合されているスリーブ部分（６６）と、該スリーブ部分を減速装置側で閉止し、前記一方の第１のピボット軸受（５４）の外レース（５８）を担持している軸受カバー（６８）とを有していることを特徴とする工具ヘッド。
2. 従動軸（５０）が本体（１０）の回転軸線（１２）に対し同軸に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の工具ヘッド。
3. 第２のピボット軸受（５２）が、ステータケース（６０）の軸受カバー（６８）とは逆の側でステータ（４５）の内側に固定された別個の心合わせリング（７０）内に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の工具ヘッド。
4. 第２のピボット軸受（５２）の外レースが心合わせリング（７０）に固定され、内レースがロータ（５６）に固定されていることを特徴とする、請求項３に記載の工具ヘッド。
5. 位置調整原動機（５４）が非同期モータまたは直流モータとして構成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
6. ステータ（４５）がロータ（５６）を含んでいる積層鉄心（４４）を有し、積層鉄心（４４）が端面側から突出している巻回ヘッド（４６，４８）を備えていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
7. ステータ（４５）が、その１つの巻回ヘッド（４８）および／またはその積層鉄心（４４）の一部分によって、ステータケース（６０）のスリーブ部分（６６）に係合してそこで固定され且つ心合わせされていることを特徴とする、請求項６に記載の工具ヘッド。
8. スリーブ部分（６６）が積層鉄心（４４）内および／または隣接している巻回ヘッド（４８）内に接着または鋳付けされていることを特徴とする、請求項７に記載の工具ヘッド。
9. 心合わせリング（７０）が複数個の巻回ヘッドのうちの１つの巻回ヘッド（４６）および／または積層鉄心（４４）の内側の自由空間に係合し、そこで固定され且つ心合わせされていることを特徴とする、請求項３から８までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
10. 心合わせリング（７０）が付属の巻回ヘッド（４６）および／または積層鉄心（４４）と接着または鋳付けされていることを特徴とする、請求項９に記載の工具ヘッド。
11. 位置調整原動機（２４）がその端面側端部にエンコーダ（７６）を担持していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
12. エンコーダが複数個の巻回ヘッドのうちの１つの巻回ヘッド（４８）の内側のリング状の自由空間（７４）内に配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の工具ヘッド。
13. 前記伝動手段が好ましくはハーモニックドライブ型伝動装置として構成された減速装置（２２）を形成していることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
14. 減速装置（２２）の入力軸および出力軸が本体内に同軸に配置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の工具ヘッド。
15. ロータ（５６）の従動軸（５０）が減速装置（２２）の入力軸（６４）の同軸の連動穴に係合していることを特徴とする、請求項１４に記載の工具ヘッド。
16. 第１のピボット軸受（５４）の内側リング（６２）が減速装置（２２）の入力軸（６４）と相対回転不能に結合され、ロータ（５６）の従動軸（５０）が入力軸を介して間接的に第１のピボット軸受（５４）で支持されていることを特徴とする、請求項１４に記載の工具ヘッド。
17. 前記ハーモニックドライブ型伝動装置が、好ましくは入力軸（６４）を介して位置調整原動機（２４）の従動軸（５０）と連結される楕円形の駆動板（８２）と、本体（１０）と相対回転不能に結合される、内歯付きのリング（８６）と、出力軸と連結される、外歯付きの可撓性のスリーブ（８８）とを有していることを特徴とする、請求項１２から１５までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
18. ロータ（５６）とこれに接続している伝動装置部分とが、冷却管路または機能実施部として形成される、軸線方向に指向する心合わせ管路（９０）を有していることを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
19. ステータ（４５）に係合している心合わせリング（７０）が磁気非誘導性材料から成っていることを特徴とする、請求項３から１８までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
20. 少なくとも第２のピボット軸受（５２）がハイブリッド軸受として構成され、その転動体が電気的に絶縁性の材料、好ましくはセラミックから成っていることを特徴とする、請求項３から１９までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
21. 両ピボット軸受のうちの一方のピボット軸受（５４）が固定軸受を形成し、他方のピボット軸受（５２）が固定軸受に対し相対的に可動な可動軸受を形成していることを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
22. 第１のピボット軸受（５４）が固定軸受として形成され、第２のピボット軸受（５２）が可動軸受として形成されていることを特徴とする、請求項２１に記載の工具ヘッド。
23. 位置調整原動機（２４）と伝動手段（２２）と位置調整可能な作業スライダ（１６）とが閉じた１つのアッセンブリを形成しており、該アッセンブリは、分割部位（３２）を介して、接続シャンク（２８）を有している接続アッセンブリ（３８）と取り外し可能に結合されていることを特徴とする、請求項１から２２までのいずれか一つに記載の工具ヘッド。
24. 本体（１０）と、該本体（１０）に対し相対的に位置調整可能な少なくとも１つの作業スライダ（１６）と、本体（１０）内に配置され、伝動手段（２２）を介して作業スライダ（１６）に作用する位置調整原動機（２４）とを備え、電動機として構成された位置調整原動機（２４）が、本体（１０）内に配置されたステータ（４５）と、該ステータ内で回転し、従動軸（５０）を担持し、互いに間隔を持って配置された２つのピボット軸受（５２，５４）で支持されるロータ（５６）とを有し、前記２つのピボット軸受のうち一方のピボット軸受（５４）の外レース（５８）が前記本体に固定のステータケース（６０）内に配置され、内レース（６２）が従動軸（５０）上に直接または間接に配置されている、工作機械で使用するための工具ヘッドにおいて、
    位置調整原動機（２４）と伝動手段（２２）と位置調整可能な作業スライダ（１６）とが閉じた１つのアッセンブリを形成しており、該アッセンブリは、分割部位（３２）を介して、接続シャンク（２８）を有している接続アッセンブリ（３８）と取り外し可能に結合されていることを特徴とする工具ヘッド。
25. 接続アッセンブリ（３８）が、駆動アッセンブリと伝動装置アッセンブリとスライダアッセンブリとの組み合わせの軸線方向突出部分を受容するために軸線方向に開口するカップ状の受容部（３２）を有していることを特徴とする、請求項２３または２４に記載の工具ヘッド。
26. 接続アッセンブリ（３８）の受容部（３２）が前記組み合わせの前記突出部分とカップ状に重なっていることを特徴とする、請求項２５に記載の工具ヘッド。

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