特表 2024-501805 工具ヘッド、工具ヘッドの動作方法及びそのような工具ヘッドを有する工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-16

(54)【発明の名称】工具ヘッド、工具ヘッドの動作方法及びそのような工具ヘッドを有する工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23F 23/12 20060101AFI20240109BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20240109BHJP

   B23Q 17/12 20060101ALI20240109BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20240109BHJP

   B24B 41/04 20060101ALI20240109BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20240109BHJP

   B24B 49/14 20060101ALI20240109BHJP

   B24B 49/16 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

B23F23/12

B23Q17/09 H

B23Q17/09 A

B23Q17/09 Z

B23Q17/12

B23Q11/00 B

B24B41/04

B24B49/10

B24B49/14

B24B49/16

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023537020

(86)(22)【出願日】2021-12-07

(85)【翻訳文提出日】2023-08-15

(86)【国際出願番号】 EP2021084604

(87)【国際公開番号】W WO2022128634

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】01626/20

(32)【優先日】2020-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CH

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】599172531

【氏名又は名称】ライシャウァー アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ホールター，エードリアン マルセル

(72)【発明者】

【氏名】ハグ，テオフィル

(72)【発明者】

【氏名】ムラー，ミヒェル

【テーマコード（参考）】

3C025

3C029

3C034

【Ｆターム（参考）】

3C025HH09

3C029CC00

3C034AA13

3C034DD20

(57)【要約】

工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッド(300)であって、第１のスピンドルユニット(320)及び第２のスピンドルユニット(330)を有しており、これらのユニットはそれぞれ、少なくとも１つのスピンドルベアリング(323,333)と、各スピンドルベアリングに工具スピンドル軸(B)を中心として回転可能に取り付けられたスピンドルシャフト(322,332)とを有している。各スピンドルベアリングは、径方向力及び軸方向力の両方を支持することができる。スピンドルユニットは互いに同軸に配置されていて、工具(340)が、軸方向で両スピンドルシャフトの間に受容されている。制御されるクランプ装置(600)が、スピンドルベアリングを共に接続している。制御装置(730)が、加工動作中にクランプ装置(600)を作動させ、加工休止中にクランプ装置を停止させる。代替的に又は付加的に、工具ヘッドは、両スピンドルベアリングの間に軸方向の予荷重力を発生させる軸方向力エレメントを有している。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッド（３００）であって、
少なくとも１つの第１のスピンドルベアリング（３２３）と第１のスピンドルシャフト（３２２）とを備えた第１のスピンドルユニット（３２０）と、
少なくとも１つの第２のスピンドルベアリング（３３３）と第２のスピンドルシャフト（３３２）とを備えた第２のスピンドルユニット（３３０）と
を有し、
前記第１のスピンドルシャフトは、工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転可能に、前記第１のスピンドルベアリング（３２３）に取り付けられており、前記第１のスピンドルベアリング（３２３）は、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成され、
前記第２のスピンドルシャフトは、前記工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転可能に、前記第２のスピンドルベアリング（３３３）に取り付けられており、前記第２のスピンドルベアリング（３３３）は、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成され、
前記第１のスピンドルユニット（３２０）と前記第２のスピンドルユニット（３３０）とは、工具（３４０）が、軸方向で前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間に受容可能であるように、互いに同軸に配置されており、
前記工具ヘッド（３００）は、前記第１のスピンドルベアリング（３２３）と前記第２のスピンドルベアリング（３３３）とを互いに制御可能に接続するための制御されたクランプ装置（６００）を有しており、
前記工具ヘッド（３００）には制御装置（７３０）が割り当てられており、前記制御装置は、加工動作中に前記クランプ装置（６００）を作動させ、加工休止中に前記クランプ装置を停止させるように構成されている
ことを特徴とする、工具ヘッド（３００）。

【請求項2】

前記工具ヘッド（３００）の動作状態を監視するための少なくとも１つのセンサ（７３１）、特に温度センサ、振動センサ、ひずみセンサ、力センサ又は圧力センサを有しており、前記制御装置（７３０）は、前記センサ（７３１）を読み取り、前記センサ（７３１）によって測定された測定パラメータを考慮して、前記クランプ装置（６００）を停止させるように構成されている、請求項１記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項3】

前記クランプ装置（６００）は、拡張クランプエレメント（６１０）を有している、請求項１又は２記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項4】

前記クランプ装置は、前記クランプ装置（６００）が作動状態にあるとき、前記第１のスピンドルユニット（３２０）と前記第２のスピンドルユニット（３３０）との間の振動を減衰するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項5】

前記第１のスピンドルユニット（３１０）と前記第２のスピンドルユニット（３２０）との両方が収容されている共通のスピンドルハウジング（３８０）と、
前記共通のスピンドルハウジング（３８０）に対して相対的に軸方向に変位可能であるとともに、少なくとも１つの前記第２のスピンドルベアリング（３３３）が内部に保持されるベアリングレセプタクル（３９１）と
を有しており、
前記クランプ装置（６００）は、前記第１のスピンドルベアリング（３２３）と前記第２のスピンドルベアリング（３３３）とを互いに接続するために前記ベアリングレセプタクル（３９１）を制御可能に固定するように構成されている、
請求項１～４のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項6】

前記第１のスピンドルユニット（３２０）は、少なくとも１つの前記第１のスピンドルベアリング（３２３）が内部に保持される第１のスピンドルハウジング（３２１）を有しており、
前記第２のスピンドルユニット（３３０）は、少なくとも１つの前記第２のスピンドルベアリング（３３３）が内部に保持される第２のスピンドルハウジング（３３１）を有しており、
前記クランプ装置（６００）は、前記第１のスピンドルベアリング（３２３）と前記第２のスピンドルベアリング（３３３）とを互いに接続するために、前記第１のスピンドルハウジング（３２１）と前記第２のスピンドルハウジング（３３１）とを制御可能に互いに連結するように構成されている、
請求項１～４のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項7】

工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッド（３００）であって、
少なくとも１つの第１のスピンドルベアリング（３２３）と第１のスピンドルシャフト（３２２）とを備えた第１のスピンドルユニット（３２０）と、
第２のスピンドルベアリング（３３３）と第２のスピンドルシャフト（３３２）とを備えた第２のスピンドルユニット（３３０）と
を有し、
前記第１のスピンドルシャフトは、工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転可能に、前記第１のスピンドルベアリング（３２３）に取り付けられており、少なくとも１つの前記第１のスピンドルベアリング（３２３）は、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成されており、
前記第２のスピンドルシャフトは、前記工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転可能に、前記第２のスピンドルベアリング（３３３）に取り付けられており、少なくとも１つの前記第２のスピンドルベアリング（３３３）は、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成されており、
前記第１のスピンドルユニット（３２０）と前記第２のスピンドルユニット（３３０）とは、工具（３４０）が、軸方向で前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間に受容可能であるように、互いに同軸に配置されており、
特に、請求項１～６のいずれか１項記載の前記工具ヘッド（３００）は、
前記第１のスピンドルベアリング（３２３）と前記第２のスピンドルベアリング（３３３）との間に軸方向の予荷重力を発生させるように構成された軸方向力エレメント（３９０；６３０）を有している
ことを特徴とする、工具ヘッド（３００）。

【請求項8】

前記軸方向力エレメント（３９０；６３０）は、前記軸方向の予荷重力を制御可能に変化、特に意図的に解放するために、アクチュエータ、特に空気圧式又は油圧式のアクチュエータを有している、請求項７記載の工具ヘッド。

【請求項9】

前記工具ヘッド（３００）には、制御された状態で前記軸方向の予荷重力を調整及び／又は制御可能に変化させるため、特に加工動作中に前記軸方向力エレメント（３９０；６３０）を作動させるとともに加工休止中に前記軸方向力エレメントを停止させるために、前記アクチュエータを作動させるように構成されている制御装置（７３０）が割り当てられている、請求項８記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項10】

前記工具ヘッド（３００）の動作状態を監視するための少なくとも１つのセンサ（７３１）、特に温度センサ、振動センサ、ひずみセンサ、力センサ又は圧力センサを有しており、
前記制御装置（７３０）は、前記センサ（７３１）を読み取り、前記センサ（７３１）によって測定された測定パラメータを考慮して、前記軸方向の予荷重力を変化させるように構成されている、請求項９記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項11】

前記第１のスピンドルユニット（３１０）及び前記第２のスピンドルユニット（３２０）の両方が収容されているスピンドルハウジング（３８０）と、
前記スピンドルハウジング（３８０）に対して軸方向に変位可能であるとともに少なくとも１つの前記第２のスピンドルベアリング（３３３）が内部に保持される、ベアリングレセプタクル（３９１）と
を有しており、
前記軸方向力エレメント（３９０）は、前記軸方向の予荷重力を発生させるために、前記ベアリングレセプタクル（３９１）に軸方向力を加えるように構成されている、
請求項７～１０のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項12】

前記軸方向力エレメント（３９０）は環状であって、前記工具（３４０）を前記第１のスピンドルシャフト（３２２）及び前記第２のスピンドルシャフト（３３２）に軸方向でクランプするためのクランプエレメント（３７２）を取り囲んでいる、請求項１１記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項13】

前記第１のスピンドルユニット（３１０）は、第１のスピンドルハウジング（３１１）を有しており、
前記第２のスピンドルユニット（３１０）は、第２のスピンドルハウジング（３１１）を有しており、
前記軸方向力エレメント（６３０）は、前記第１のスピンドルハウジング（３１１）と前記第２のスピンドルハウジング（３１２）とを互いに接続しており、前記軸方向の予荷重力を発生させるために、前記第１のスピンドルハウジング（３１１）と前記第２のスピンドルハウジング（３１２）との間に軸方向力を加えるように構成されている、
請求項７～１０のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項14】

前記工具（３４０）は、軸方向の圧縮力が前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間の前記工具（３４０）に作用するように、軸方向で前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間にクランプ可能である、請求項１～１３のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項15】

前記第２のスピンドルシャフト（３３２）は、少なくとも１つの軸方向孔を有しており、
前記工具ヘッド（３００）は、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の前記軸方向孔を貫通して延在する少なくとも１つのプルロッド（３７０）を有していて、前記プルロッド（３７０）は、一方の端部で、張力をかけるように前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に接続可能であり、
前記プルロッド（３７０）は、第２の端部で、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）に、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間で前記工具（３４０）に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、接続可能である、
請求項１４記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項16】

前記工具ヘッド（３００）は、前記プルロッド（３７０）の第２の端部に接続可能なクランプエレメント（３７２）を有しており、前記クランプエレメントは、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に向かって軸方向に押すように構成されている、請求項１５記載の工具ヘッド。

【請求項17】

前記クランプエレメントは、
前記プルロッド（３７０）に堅固に接続可能なハウジングと、
前記ハウジングに対して、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の方向に軸方向に変位可能で、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を前記第１のスピンドルシャフト（３２２）に向かって軸方向に押す、軸方向押圧エレメントと、
前記ハウジングに対して可動で、前記ハウジングに対して前記軸方向押圧部材に軸方向の圧縮力を発生させる、少なくとも１つの作動部材と
を有している、請求項１６記載の工具ヘッド。

【請求項18】

第１のスピンドル突起（３２５）が、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）の工具側端部に、軸方向の圧縮力によって前記工具（３４０）との非形状接続及び／又は形状接続、特に円錐状接続、好ましくは面接触を伴う円錐状接続が、前記第１のスピンドル突起（３２５）で生じることができるように、形成され、
第２のスピンドル突起（３３５）が、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の工具側端部に、軸方向の圧縮力によって前記工具（３４０）との非形状接続及び／又は形状接続、特に円錐状接続、好ましくは面接触を伴う円錐状接続が、前記第２のスピンドル突起（３３５）で生じることができるように、形成された、
請求項１～１７のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項19】

前記第１のスピンドルユニット（３２０）は、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）を、前記工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転駆動するように構成された第１の駆動モータ（３２４）を有している、及び／又は、
前記第２のスピンドルユニット（３３０）は、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を、前記工具スピンドル軸（Ｂ）を中心として回転駆動するように構成された第２の駆動モータ（３３４）を有している、
請求項１～１８のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項20】

前記第１のスピンドルユニット（３２０）に割り当てられた第１のバランシング装置（３５０）と、前記第２のスピンドルユニット（３３０）に割り当てられた第２のバランシング装置（３６０）とを有している、請求項１～１９のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項21】

前記第１のバランシング装置（３５０）は、前記第１のスピンドルシャフト（３２２）を径方向で取り囲んでいるとともに、軸方向で前記第１のスピンドルユニット（３２０）の工具側のスピンドルベアリング（３２３）と前記第１のスピンドルシャフト（３２２）の工具側端部との間に配置されている、及び／又は、
前記第２のバランシング装置（３５０）は、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）を径方向で取り囲んでいるとともに、軸方向で前記第２のスピンドルユニット（３３０）の工具側のスピンドルベアリング（３３３）と、前記第２のスピンドルシャフト（３３２）の工具側端部との間に配置されている、
請求項２０記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項22】

前記第１のバランシング装置（３５０）及び／又は前記第２のバランシング装置（３６０）は、リングバランシングシステムとして構成されている、請求項２１記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項23】

工具（３４０）、特に研削工具、好ましくは歯車研削用の研削工具を、さらに有しており、前記工具（３４０）は、軸方向で前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間に受容されているとともに、特に、軸方向の圧縮力が前記第１のスピンドルシャフト（３２２）と前記第２のスピンドルシャフト（３３２）との間の前記工具（３４０）に作用するように、軸方向でクランプされている、請求項１～２２のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）。

【請求項24】

工作機械であって、
請求項１～２３のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）と、
ワークピース軸（Ｃ１）を中心として回転するようにワークピース（５１０）を駆動するための少なくとも１つのワークピーススピンドル（５００）と
を有しており、
前記工作機械は、好ましくは歯切り盤、特に歯車研削機械である、
工作機械。

【請求項25】

請求項１～２３のいずれか１項記載の工具ヘッド（３００）の動作方法であって、
加工動作中は、前記第１のスピンドルベアリング（３２３）と前記第２のスピンドルベアリング（３３３）とを接続し、加工休止中は前記接続を解放すること、及び／又は、
前記第１のスピンドルベアリング（３２３）と前記第２のスピンドルベアリング（３３３）との間に軸方向の予荷重力を発生させること
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具ヘッドに関する。本発明はさらに、このような工具ヘッドを有する工作機械、及びこのような工具ヘッドの動作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

歯車製造においては、小さな直径を有する工具の使用がますます増加している。所望の切削速度を達成するために、このような工具は、通常、比較的高い回転速度で運転される。このような工具は、その直径に対して比較的長い場合がある。これにより、工具は特に、曲げ振動及びねじれ振動を受けやすい。したがって、このような工具を、スピンドルに両端部で受容することが有利である。２つのスピンドルを有し、これらのスピンドルの間に工具が受容されている、歯切り盤用の工具ヘッドが、従来技術により長年知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、成形研削機用の工具ヘッドが開示されている。駆動モータを備えた工具スピンドルが、２つの別個の工具スライドのそれぞれに配置されている。別個の位置決め駆動装置によって、各工具スライドを、軸方向に動かすことができる。２つの工具スピンドルのスピンドルシャフトは、互いに同軸に配置されていて、ねじれや曲げに強いように、工具ホルダによって互いに接続されている。このために、スピンドルシャフトは、径方向の拡張クランプ接続を介して工具ホルダに接続されている位置決めピンを有する。２つの工具スライドの位置決め駆動装置は、協調して動かすことができる。このような構造は、振動を受けやすいおそれがある。さらに、加工中に工具が熱膨張する場合、又は２つの工具スライドが、軸方向に沿って移動するとき完全に同調して加速されない場合、工具スピンドルにおいてベアリング損傷のリスクがある。

【0004】

特許文献２も、２つの工具スピンドルを有し、これらのスピンドルの間に工具が受容されている工具ヘッドを開示している。工具スピンドルは、ベースに対して相対的に、直線的に変位可能である。単一の位置決め駆動装置によって、ベースに対して相対的に２つの工具スピンドルを一緒に動かすために、これらの工具スピンドルを、動作伝達ユニットによって連結することができる。

【0005】

特許文献３は、モータスピンドルとカウンタスピンドルとを有していて、これらのスピンドルの間に工具が受容されている工具ヘッドを開示している。モータスピンドル及びカウンタスピンドルのシャフトには、バランシング装置が組み込まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】独国特許出願公開第４４３１３７４号明細書

【特許文献2】独国特許出願公開第１０２００９０３９７５２号明細書

【特許文献3】欧州特許出願公開第３１５３２７７号明細書

【発明の概要】

【0007】

本発明の課題は、間に工具が受容可能な２つのスピンドルを有し、工具ヘッドであって、改善された振動特性を有し、熱膨張によるベアリング損傷のリスクが減じられている工具ヘッドを提供することである。

【0008】

この課題は、請求項１又は７に記載の工具ヘッドによって解決される。さらなる実施形態は、従属請求項に記載されている。

【0009】

工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッドであって、
少なくとも１つの第１のスピンドルベアリングと第１のスピンドルシャフトとを備えた第１のスピンドルユニットと、
少なくとも１つの第２のスピンドルベアリングと第２のスピンドルシャフトとを備えた第２のスピンドルユニットと
を有し、
第１のスピンドルシャフトは、工具スピンドル軸を中心として回転可能に第１のスピンドルベアリングに取り付けられており、第１のスピンドルベアリングは、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成され、
第２のスピンドルシャフトは、工具スピンドル軸を中心として回転可能に第２のスピンドルベアリングに取り付けられており、第２のスピンドルベアリングは、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成され、
第１のスピンドルユニットと第２のスピンドルユニットとは、工具が、軸方向で第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に受容可能であるように、互いに同軸に配置されている、
工具ヘッドが開示されている。

【0010】

本発明の第１の態様によれば、上記課題は、工具ヘッドであって、第１のスピンドルベアリングと第２のスピンドルベアリングとを制御可能に互いに接続するための、好ましくは実質的に堅固に互いに接続するための、制御可能なクランプ装置を有しており、工具ヘッドには制御装置が割り当てられており、制御装置は、加工動作中にクランプ装置を作動させ、加工休止中にクランプ装置を停止させるように構成されている、工具ヘッドによって解決される。

【0011】

加工動作中に２つのスピンドルベアリングを意図的に接続することにより、工具ヘッドの振動傾向が著しく減じられる。この接続により、工具ヘッドの移動中、例えばドレッシング中又はシフト中、スピンドルユニットの加速によって生じる、スピンドルベアリングにかかる軸方向力も、著しく低減させることができ、及び／又は、これらの力を、特により予荷重がかけられているスピンドルベアリングを含むスピンドルユニットへとシフトすることができる。加工の休止中にこの接続を意図的に解放することにより、加工中に生じる可能性のある熱応力も除去される。これにより、熱応力により生じるベアリングの損傷が阻止される。加工動作は、工具によるワークピースの加工であり得、又は、ドレッシング装置による工具のドレッシング動作であり得る。

【0012】

工具ヘッドは、工具ヘッドの作動状態を監視するための少なくとも１つのセンサ、特に温度センサ、振動センサ、ひずみセンサ、力センサ又は圧力センサを有していてよい。この場合、制御装置は、センサを読み取り、センサによって測定された測定パラメータを考慮して、クランプ装置を停止させるように構成されていてよい。このようにして、スピンドルベアリング間の接続を、必要に応じて、極めて意図的に解放することができる。

【0013】

クランプ装置は、特に、拡張クランプエレメントを有していてよい。拡張クランプエレメントは、第１又は第２のスピンドルベアリングに堅固に接続されていてよい。拡張クランプエレメントは、他方のスピンドルベアリングに堅固に接続されている対応部分と協働して、第１のスピンドルベアリングと第２のスピンドルベアリングとを互いに接続する。しかしながら、拡張クランプエレメントの代わりに、別の形式のクランプ装置、例えば機械的、磁気的、又は電気的なクランプ装置が、使用されてもよい。

【0014】

クランプ装置は、クランプ装置が作動状態にあるとき、スピンドルユニット間の振動を減衰するように構成されていてよい。このために、クランプ装置は、軸方向の減衰エレメントを有することができ、又は、クランプ装置は、例えば油圧シリンダ又は空気圧シリンダによるクランプの場合に、その設計により軸方向の減衰を生じさせることができる。これに関して、クランプ装置は、切替可能な軸方向振動ダンパとして機能することもできる。

【0015】

いくつかの実施形態では、第１のスピンドルユニットと第２のスピンドルユニットとが、共通のスピンドルハウジング内に収容されている。この場合、第２のスピンドルベアリングは、共通のスピンドルハウジングに対して軸方向に変位可能なベアリングレセプタクルに保持することができる。この場合、クランプ装置は、好ましくは、第１のスピンドルベアリングと第２のスピンドルベアリングとを互いに接続するためにベアリングレセプタクルを制御可能に固定するように構成されている。クランプ装置が拡張クランプエレメントを有している場合、拡張クランプエレメントは、拡張スリーブとして構成されていてよく、ベアリングレセプタクルを径方向で取り囲んでいてよい。

【0016】

別の実施形態では、２つのスピンドルユニットは、別個のスピンドルハウジングに収容されている。したがってこの場合、第１のスピンドルユニットは、少なくとも１つの第１のスピンドルベアリングが内部に保持される第１のスピンドルハウジングを有しており、第２のスピンドルユニットは、少なくとも１つの第２のスピンドルベアリングが内部に保持される第２のスピンドルハウジングを有している。この場合、クランプ装置は、好ましくは、第１のスピンドルベアリングと第２のスピンドルベアリングとを互いに接続するために、第１のスピンドルハウジングと第２のスピンドルハウジングとを制御可能に互いに連結するように構成されている。このために、クランプ装置は、好ましくは、２つのスピンドルハウジングを互いに直接、接続する。例えば、２つのスピンドルハウジングが変位可能にベースに保持されているならば、この場合、接続は、好ましくはベースに対する個々のスピンドルハウジングのクランプによって行われるのではなく、又は、少なくともこのようなクランプのみによって行われるのではなく、スピンドルハウジング間で直接行われる。

【0017】

クランプ装置は、２つのエレメントを有していてよく、この場合、クランプ装置の非作動状態では、これらのエレメントのうちの第１のエレメントは、第２のエレメント（第１のエレメントを取り囲んでいてよく、例えば拡張スリーブを有し得る）内で軸方向に変位可能であり、クランプ装置の作動状態では、２つのエレメントは、軸方向で互いに固定されている。有利には、この場合、クランプ装置は、２つのエレメントが一緒に押されたときに互いにブロックし合うことを防止するために、例えば工具交換中でさえも第１のエレメントが第２のエレメントから完全には伸長させられ得ないように構成されている。

【0018】

本発明の第２の態様によれば、上記課題は、工具ヘッドであって、第１のスピンドルベアリングと第２のスピンドルベアリングとの間に軸方向の予荷重力を発生させるように構成された軸方向力エレメントを有している工具ヘッドによって解決される。

【0019】

したがって、この態様によれば、２つのスピンドルユニットは、互いに対してベアリング側で軸方向にクランプされている。したがって、スピンドルベアリングは、軸方向に互いに対して自由に移動できるのではなく、互いに完全に堅固に接続されているわけでもない。その結果、スピンドルベアリングは、少なくともある程度は熱応力を軸方向で回避することができる。これにより、また、工具ヘッドの振動傾向は、熱応力によるベアリング損傷のリスクなしに、著しく減じることができる。

【0020】

２つの態様が組み合わせられてもよい。特に、軸方向力エレメントによってスピンドルベアリングを互いにクランプすることが可能であり、加工動作中、クランプ装置によってクランプ状態でこれらのスピンドルベアリングを互いに接続し、加工休止中はこの接続を再び解除することができる。

【0021】

軸方向力エレメントは、軸方向の予荷重力を制御可能に変化させるために、特に意図的に解放するために、制御可能なアクチュエータを、特に空気圧式又は油圧式のアクチュエータを有していてよい。アクチュエータは、第１のスピンドルベアリングに対して第２のスピンドルベアリングの軸方向の位置とは実質的に独立した軸方向の予荷重力を発生させるように構成されていてよい。このことは、例えば空気圧式又は油圧式のアクチュエータによって簡単に達成することができ、これはこのようなアクチュエータでは、軸方向力は、加えられる圧力のみに依存することが多く、アクチュエータの位置には依存しないからである。

【0022】

本発明の第２の態様による実施形態でも、工具ヘッドには制御装置が割り当てられていてよい。この場合、軸方向の予荷重力を調整するために、例えば加工動作中は一定に維持するために、及び／又は、加工休止中は制御可能に変化させる、特に停止させるために、制御装置はアクチュエータを制御するように構成されていてよい。

【0023】

工具ヘッドはさらに、工具ヘッドの作動状態を監視するための少なくとも１つのセンサ、特に温度センサ、振動センサ、ひずみセンサ、力センサ又は圧力センサを有していてよい。この場合、制御装置は、センサを読み取り、センサによって測定された測定パラメータを考慮して、軸方向の予荷重力を変化させるように構成されていてよい。

【0024】

また、いくつかの実施形態では、第１のスピンドルユニットと第２のスピンドルユニットとの両方が、共通のスピンドルハウジング内に収容されていてよく、このスピンドルハウジングに対して軸方向に変位可能であって、少なくとも１つの第２のスピンドルベアリングが内部に保持されているベアリングレセプタクルが設けられていてよい。この場合、軸方向力エレメントは、軸方向の予荷重力を発生させるために、ベアリングレセプタクルに軸方向力を加えるように構成されていてよい。このために、軸方向力エレメントは、特に環状であってよく、工具を第１のスピンドルシャフト及び第２のスピンドルシャフトに軸方向でクランプするためのクランプエレメントを取り囲んでいてよい。特に、軸方向力エレメントは、環状のアクチュエータを有していてよい。

【0025】

別の実施形態では、スピンドルユニットはまた、別個のスピンドルハウジングに収容されていてよい。この場合、軸方向力エレメントは、第１のスピンドルハウジングと第２のスピンドルハウジングとを互いに接続していてよく、軸方向の予荷重力を発生させるために、第１のスピンドルハウジングと第２のスピンドルハウジングとの間に軸方向力を加えるように構成されていてよい。

【0026】

２つのスピンドルシャフトが、工具の両側に軸方向の圧縮力が作用するように、工具に軸方向にクランプされていると、特別な利点が得られる。このために、以下のような設計が特に有利である。すなわち、第２のスピンドルシャフトが、少なくとも１つの軸方向孔を有している。これに相応して、工具ヘッドは、第２のスピンドルシャフトの対応する軸方向孔を貫通して延在する少なくとも１つのプルロッド（牽引棒）を有していて、このプルロッドは、第１の端部で第１のスピンドルシャフトに接続可能である。プルロッドは、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間で工具に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、その第２の端部で第２のスピンドルシャフトに接続可能である。このために、工具も同様に、各プルロッドが工具の対応する孔を貫通し得るような、少なくとも１つの軸方向孔を有している。

【0027】

このタイプの軸方向の押さえは、特にねじれ及び曲げに対して耐性がある、２つのスピンドルシャフトと工具とから成るユニットを形成する。プルロッドとクランプエレメントとの組み合わせにより、工具と２つのスピンドルシャフトとの間に高い軸方向の圧縮力が得られる。その結果、上述したユニットは、単一の軸として働く。同時に、このような構造は、極めてコンパクトであり得る。これにより、このような構造は、小さな直径を有する工具のために特に適している。

【0028】

しかしながら、結果として２つのスピンドルシャフトと工具とから成るしっかりとクランプされた堅固ユニットが得られる限り、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に、連続的なプルロッドを用いる以外の方法で、工具がクランプされてもよい。堅固なユニットを形成するための、２つのスピンドルシャフト間の工具のクランプは、任意の軸方向の押さえ、又は関連するスピンドルベアリングのクランプとは独立したものである。

【0029】

上記の構造は、上述したタイプのクランプ装置又は軸方向力エレメントが設けられていなくても有利である。これに関して、本発明はさらに、工作機械、特に歯切り盤用の工具ヘッドであって、
第１のスピンドルシャフトを有した第１のスピンドルユニットであって、第１のスピンドルシャフトは、この第１のスピンドルユニットに工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられている、第１のスピンドルユニット、及び
第２のスピンドルシャフトを備えた第２のスピンドルユニットであって、第２のスピンドルシャフトは、この第２のスピンドルユニットに工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられている、第２のスピンドルユニット
を有しており、
第１のスピンドルユニットと第２のスピンドルユニットとは、工具が第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に軸方向に受容可能であり、工具が工具スピンドル軸を中心として回転駆動されるように、配置されていて、
第２のスピンドルシャフトが、少なくとも１つの軸方向孔を有していて、
工具ヘッドは、第２のスピンドルシャフトの軸方向孔を貫通して延在する少なくとも１つのプルロッドを有していて、
このプルロッドは第１の端部で、張力をかけるように、第１のスピンドルシャフトに接続可能であり、
プルロッドは、他方の別の端部で第２のスピンドルシャフトに、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間で工具に軸方向の圧縮力を生じさせることができるように、接続可能である、
工具ヘッドに関する。

【0030】

この場合、第１のスピンドルユニットが、少なくとも１つの第１のスピンドルベアリングと、第１のスピンドルシャフトとを有していて、第１のスピンドルシャフトが、第１のスピンドルベアリングに、工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられており、第１のスピンドルベアリングは、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成されており、そして、第２のスピンドルユニットが、対応して、第２のスピンドルベアリングを有しており、第２のスピンドルベアリングには、第２のスピンドルシャフトが工具スピンドル軸を中心として回転可能に取り付けられており、第２のスピンドルベアリングは、径方向力及び軸方向力の両方を吸収するように構成されていると、有利である。

【0031】

好ましくは、第２のスピンドルシャフトの軸方向中心孔を貫通して延在するちょうど１つのプルロッドが存在する。したがって、工具も、プルロッドを通過させることができる軸方向中心孔を有することが好ましい。

【0032】

特にシンプルな実施形態では、プルロッドは、第１のスピンドルシャフト内に軸方向でねじ込むことにより第１のスピンドルシャフトに接続可能である。このために、プルロッド及び第１のスピンドルシャフトの対応する端部に、相補的なねじ山を形成することができる。しかしながら、別のタイプの接続、例えばバヨネット式の接続も考えられる。

【0033】

プルロッドの他方の自由端部には、環状の接触面を形成するクランプエレメントを設けることができ、この環状の接触面は、第１のスピンドルシャフトの方向に第２のスピンドルシャフトを押し付けるために、プルロッドが第１のスピンドルシャフトに接続されて、第２のスピンドルシャフトに軸方向の圧縮力を発生させた後に、第２のスピンドルシャフトに支持されるのが有利である。最もシンプルな場合には、プルロッドは、このために、例えばねじ頭を有するねじとして形成されていてよい。この場合、ねじは、第１のスピンドルシャフト内にねじ込み可能であってよく、ねじ頭は、クランプエレメントを形成することができる。軸方向のクランプ力は、この場合、単にねじを締めることにより生じる。

【0034】

別の、同じく極めてシンプルな実施形態では、プルロッドの自由端部に、ナットをねじ留めすることができる雄ねじ山が設けられている。この場合、ナットがクランプエレメントを成し、ナットを締めるだけで軸方向の圧縮力が生じる。

【0035】

しかしながら、好ましくは、工具ヘッドは、プルロッドに取り外し可能に接続可能なクランプエレメントを有しており、このクランプエレメントは、好ましくは、工具スピンドル軸を中心としたトルク成分を発生させるクランプエレメントの締め付けなしに、純粋に軸方向に作用する圧縮力を発生させる。このために、クランプエレメントは、例えば、ねじ接続、バヨネット又はクランプブッシュを介して、プルロッドに堅固に接続可能なベースエレメントを有している。ベースエレメントは、プルロッドを受容するための中央の受容開口、又は（十分なスペースがあるならば）プルロッドの軸方向孔に固定可能なピンを有していてよい。クランプエレメントは、第２のスピンドルシャフトを第１のスピンドルシャフトの方向へ軸方向に押すために、第２のスピンドルシャフトの方向にベースエレメントに対して軸方向に可動な、特に軸方向に変位可能な、軸方向押圧エレメントをさらに備える。軸方向押圧エレメントは、特に環状であってよく、ベースエレメントの中央の受容開口又はピンを取り囲むことができ、この場合、軸方向押圧エレメントは、「押圧リング」と呼ばれてもよい。軸方向押圧エレメントは、既に説明した環状の接触面を形成する。クランプエレメントは、ベースエレメントに対して軸方向押圧エレメントを軸方向に動かすために、ベースエレメントに対して可動な少なくとも１つの作動エレメントをさらに有している。作動エレメントは、例えば、長手方向又は横方向に沿ってベースエレメント内にねじ込むことができる加圧ねじであってよい。このようなクランプエレメントは、それ自体従来技術から知られており、多くの態様で市販されている。

【0036】

いくつかの実施形態では、作動エレメントから軸方向押圧エレメントへの力の伝達は、純粋に機械式である。例えば、作動エレメントは、ベースエレメントに軸方向で保持された複数のキャップねじであってよく、ベースエレメントに対して相対的に軸方向押圧エレメントを軸方向で変位させるために、軸方向押圧エレメント内にねじ込み可能である。別の実施形態では、ねじ山接続を介して軸方向押圧エレメントの方向にベースエレメントにおいて調節可能な１つ以上の止めねじが、作動エレメントとして働く。さらに別の実施形態では、作動エレメントは、例えば、軸方向押圧エレメントを前進させる歯車に作用する。このようなクランプエレメントは、例えば、ドイツ、KleinwallstadtのEnemac GmbH社製の名称ＥＳＢ、ＥＳＧ又はＥＳＤとして入手可能である。

【0037】

別の実施形態では、作動エレメントから軸方向押圧エレメントへの力の伝達は、油圧式である。このために、作動エレメントは、例えば、ねじ込まれるときに油圧システムにおいて圧力を発生させ、この圧力が軸方向押圧エレメントに作用する加圧ねじとして構成されていてよい。このようなクランプエレメントは、例えば、ドイツ、HerbrechtingenのAlbert Schrem Werkzeugfabrik GmbH社から入手可能である。

【0038】

スピンドルシャフトの間に工具を受容し、工具にトルクを伝達できるようにするために、スピンドル突起が、第１及び／又は第２のスピンドルシャフトに、工具とスピンドル突起との間に作用する軸方向の圧縮力により各スピンドル突起で工具に対する非形状接続及び／又は形状接続を生じることができるように形成されていると有利である。好ましくは、工具への接続は、円錐状接続によって、より好ましくは、面接触を伴う円錐状接続によって、形成される。例えば、接続は、ＤＩＮ ＩＳＯ ６６６：２０１３－１２に記載されている形態Ａ、ＢＦ、ＢＭ、ＣＦ又はＣＭのうちの１つを介して形成することができる。

【0039】

２つのスピンドル突起は、工具がスピンドル突起間の予め規定された位置でのみ収容され得るように、互いに異なるように形成されていると有利である。例えば、２つのスピンドル突起の直径は異なっていてよい。

【0040】

工具の交換を容易にするために、第２のスピンドルユニットが、第１のスピンドルユニットに対して相対的に軸方向に変位可能であると有利である。両スピンドルユニットが共通のスピンドルハウジング内に収容される場合、このことは、このスピンドルハウジングに対して相対的に軸方向に変位可能な第２のスピンドルシャフトのためのスピンドルベアリングを有することにより達成することができる。

【0041】

第１及び／又は第２のスピンドルユニットは、対応するスピンドルシャフトを、工具スピンドル軸を中心として回転駆動させ、これにより工具を駆動するように構成された駆動モータを含んでいてよい。いくつかの実施形態では、第１のスピンドルユニットのみが駆動モータを有していて、第２のスピンドルユニットは、固有の駆動モータを有しない、第１のスピンドルユニットのための受動的なカウンタスピンドルを形成している。別の実施形態では、第２のスピンドルユニットも、固有の駆動モータを有している。各駆動モータは、特に、ダイレクトドライブであってよい。

【0042】

工具と２つのスピンドルシャフトとを有した回転ユニットを釣り合わせるために、工具ヘッドは、第１のスピンドルユニットに割り当てられた第１のバランシング装置と、第２のスピンドルユニットに割り当てられた第２のバランシング装置とを有していてよい。

【0043】

好ましくは、第１のバランシング装置は、第１のスピンドルシャフトを径方向で取り囲むとともに、第１のスピンドルユニットの工具側のスピンドルベアリングと第１のスピンドルシャフトの工具側端部との間に軸方向に配置されている、及び／又は、第２のバランシング装置は、第２のスピンドルシャフトを径方向で取り囲むとともに、第２のスピンドルユニットの工具側のスピンドルベアリングと、第２のスピンドルシャフトの工具側端部との間に軸方向に配置されている。

【0044】

したがって、工具が第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に受容されている場合、第１及び／又は第２のバランシング装置は、各スピンドルシャフトの外側で、割り当てられたスピンドルユニットの工具側のスピンドルベアリングと工具との間に軸方向に配置されている。提案されたこの配置により、小さな直径を有する工具も効果的に釣り合わせることができるようになる。少なくとも１つのバランシング装置を、好ましくは２つのバランシング装置を、スピンドルシャフトを取り囲むように配置することにより、工具の内側又はスピンドルシャフトの内部に両バランシング装置が配置されている場合よりも著しく大きなスペースが、バランシングエレメントのために利用可能である。その結果として、比較的大きなアンバランスも修正することができる。軸方向で工具側のスピンドルベアリングと工具との間に対応するバランシング装置を配置することにより、バランシング装置によるバランシングが、工具の近傍及び対応するベアリング位置の近傍の両方で行われる。これにより極めて正確なバランシングが可能である。

【0045】

各スピンドルユニットは、１つの単一のスピンドルベアリングよりも多数のベアリングを有している場合が多い。「工具側のスピンドルベアリング」という用語は、この場合、工具スピンドル軸に沿って、各スピンドルユニット内で工具の最も近くに配置されているスピンドルベアリングに関連するものとして理解されたい。

【0046】

特に、２つのスピンドルユニットの軸受面に対してバランシング面の配置は、以下の通りであってよい。すなわち、工具側の第１のスピンドルベアリングが、工具スピンドル軸に対して垂直な第１の軸受面を規定し、工具側の第２のスピンドルベアリングが、工具スピンドル軸に対して垂直な第２の軸受面を規定する。第１のバランシング装置が、工具スピンドル軸に対して垂直な第１のバランシング面を規定し、第２のバランシング装置が、工具スピンドル軸に対して垂直な第２のバランシング面を規定する。この場合、第１のバランシング面が、第１の軸受面と第２のバランシング面との間に（特に、第２のバランシング面よりも第１の軸受面の近くに）配置されている、及び／又は、第２のバランシング面が、第２の軸受面と第１のバランシング面との間に（特に、第１のバランシング面よりも第２の軸受面の近くに）配置されていると、好ましい。

【0047】

工具が２つのスピンドルシャフトの間に受容されている場合、工具は、工具の重心を含む工具スピンドル軸に対して垂直な重心面を規定する。この場合、第１のバランシング面は、好ましくは、第１の軸受面と重心面との間に位置している、及び／又は、第２のバランシング面は好ましくは、第２の軸受面と重心面との間に位置している。各バランシング面が、重心面よりも、対応する軸受面の近くにあると好ましい。

【0048】

このようなバランシング面の配置により、効果的な２面バランシングが可能である。

【0049】

好ましい実施形態では、第１のバランシング装置及び／又は第２のバランシング装置は、リングバランシングシステムとして構成されている。リングバランシングシステムは、従来技術において長い間にわたって知られており（例えば、独国特許出願公開第４３３７００１号明細書、米国特許第５７５７６６２号明細書を参照）、スピンドルの回転を停止させる必要なく、極めて正確な自動バランシングを可能にしている。このようなリングバランシングシステムは、様々な実施形態で市販されている。しかしながら、代替的に、別のタイプのバランシングシステムを、例えば、電気モータによって動かすことができるバランシングウェイトを備えたバランシングシステム又は油圧式のバランシングシステムを使用することもできる。

【0050】

バランシング装置は、数値制御（ＮＣ）方式で動作するように構成されてもよい。このために、第１及び／又は第２のバランシング装置は、当該バランシング装置の補正アンバランスを数値制御で調節するための少なくとも１つのアクチュエータを有していてよい。

【0051】

アンバランスにより生じる振動を検出するために、少なくとも１つの振動センサが、工具ヘッドに設けられていてよい。このセンサは、バランシング装置のうちの１つに組み込まれていてよく、又は別個に構成されていてよい。工具ヘッドは、工具ヘッドに割り当てられた制御装置をさらに有していてよく、この制御装置は、少なくとも１つの振動センサからの信号を検出し、第１及び／又は第２のバランシング装置における補正アンバランスを、検出された信号に応じて調節するように、第１及び／又は第２のバランシング装置におけるアクチュエータを制御するように構成されている。このような調節は、アンバランスが減じられるように自動化されていてよい。好ましくは、制御装置は、自動２面バランシングを実施するように構成されている。対応するアルゴリズムは、従来技術により周知である。制御装置は、機械制御システムの一部であってよく、又は別個のユニットであってよい。

【0052】

好ましくは、第１及び／又は第２のバランシング装置は、各スピンドルユニットのハウジングの外側に配置されている。特に、第１のスピンドルユニットは第１のハウジングを有していてよく、第２のスピンドルユニットは第２のハウジングを有していてよい。この場合、第１及び／又は第２のバランシング装置は、好ましくは、第１及び第２のハウジングの外側に配置されている。代替的に、第１及び第２のスピンドルユニットは、共通のスピンドルハウジングを有していてよく、この場合、第１及び／又は第２のバランシング装置は、好ましくは、共通のスピンドルハウジングの外側に配置されている。

【0053】

特に、工具が、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に受容されている場合、第１のバランシング装置は、好ましくは、軸方向で、第１のスピンドルユニットを取り囲む（第１の又は共通の）スピンドルハウジングと工具との間に配置され、第２のバランシング装置は、軸方向で、第２のスピンドルユニットを取り囲む（第２の又は共通の）スピンドルハウジングと工具との間に配置されている。

【0054】

好ましくは、バランシング装置の外輪郭は、機械のワークピーススピンドルにおいてワークピースを加工するときに、干渉輪郭が最小化されるように最適化されている。特に、第１及び／又は第２のバランシング装置が、工具の方向でテーパする外輪郭を有していると有利である。

【0055】

工具ヘッドは、前述した工具をさらに有していてよく、工具は、第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間に軸方向に受容されていて、好ましくは軸方向にクランプされている。工具は、研削工具、特に歯車研削用の工具であってよい。より具体的には、工具は、研削ウォーム又は成形砥石であってよく、又は少なくとも１つの研削ウォーム及び／又は少なくとも１つの成形砥石を有していてよい。工具は、（例えば、スピンドルシャフト間に直接受容された、硬質コーティングが施された基体を備えたドレッシング不可能な研削ウォームの形態の）一体型のものであってよく、又は、工具は、（例えば、ドレッシング可能な研削ウォーム又は２つ以上の研削体を備えた組み合わせ工具の形態であって、この場合、研削体は、別個の工具ホルダに保持されていて、工具ホルダは、スピンドルシャフト間に受容されている形態の）２つ以上の部材から成るものであってよい。

【0056】

本発明はさらに、上述したタイプの工具ヘッドと、ワークピース軸を中心としてワークピースを回転駆動するための少なくとも１つのワークピーススピンドルとを備えた工作機械を提供する。この工作機械は、歯切り盤として、特に歯車研削機械として形成されていてよい。このために、この工作機械は、（特に適切にプログラムされた）機械制御システムを含んでいてよく、この機械制御システムは、この機械に、少なくとも１つのワークピーススピンドルに受容されたワークピースの歯車の歯を工具によって加工させるように構成されている。特に、機械制御システムは、成形研削又は創成歯車研削によって、この機械に、ワークピースの歯車の歯を加工させるように構成されていてよい。このために、機械制御システムは、ワークピーススピンドルと工具スピンドルとの間の適切な回転連結を確立するように形成されていてよい。

【0057】

本発明はさらに、上述したタイプの工具ヘッドを動作させる方法を提供する。この方法は、
加工動作中は、第１のスピンドルベアリングと第２のスピンドルベアリングとを接続し、加工休止中はこの接続を解放すること、及び／又は
第１のスピンドルベアリングと第２のスピンドルベアリングとの間に軸方向の予荷重力を発生させること
を含む。

【0058】

この方法に関して、工具ヘッドに関して上述したさらなる考察が適切に適用される。

【0059】

本発明の好ましい実施形態が、図面を参照して以下に説明され、この実施形態は、説明の目的のためだけのものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0060】

【図1】創成歯車研削による歯車の硬化仕上げ用の、第１の実施形態による工具ヘッドを備えた工作機械の一例を示す概略的な斜視図である。

【図2】第１の実施形態の工具ヘッドを示す概略的な斜視図である。

【図3】第１の実施形態の工具ヘッドを示す斜視断面図である。

【図4】工具取外し後の第１の実施形態の工具ヘッドを示す斜視断面図である。

【図5】第２の実施形態による工具ヘッドを示す概略的な斜視図である。

【図6】第２の実施形態の工具ヘッドを示す斜視断面図である。

【図7】工具取外し後の第２の実施形態の工具ヘッドを示す斜視断面図である。

【図8】第２の実施形態の工具ヘッドのクランプ装置を示す中央縦断面図である。

【図9】第３の実施形態による工具ヘッドを示す斜視断面図である。

【図10】工具取外し後の第３の実施形態の工具ヘッドを示す斜視断面図である。

【図11】第４の実施形態による工具ヘッドを示す概略的な斜視図である。

【図12】第４の実施形態の工具ヘッドを示す斜視断面図である。

【図13】クランプナットを示す中央縦断面図である。

【図14】図１３のクランプナットを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0061】

［定義］
歯切り盤：ワークピースにおける歯車の歯、特に歯車の内歯又は外歯を製作又は加工するように構成された機械。例えば、歯切り盤は、プレ歯付きワークピースを加工する微細加工用の機械であってよく、特に、プレ歯付きワークピースを、硬化後に加工する硬化仕上げ機械であってよい。歯切り盤は、歯車の歯の自動加工を制御するようにプログラムされた機械制御システムを備える。

【0062】

歯車の創成加工：工具が、ワークピース上を転動し、切削動作を行う歯車加工。様々な歯車創成加工プロセスが知られており、この場合、例えば歯車研削又は歯車ホーニング等の幾何学的に不定の切削刃によるプロセスと、例えばギアホビング、ギアスカイビング、ギアシェービング又はギアシェーピング等の幾何学的に規定された切削刃によるプロセスとが区別される。

【0063】

創成歯車研削：創成歯車研削プロセスは、幾何学的に不定の切削刃を使用して、軸対称の周期的構造が製造されるとともに、連続的なチップ除去プロセスであり、ウォーム形状に成形された外輪郭を有する砥石（「研削ウォーム」）を工具として使用する。工具とワークピースとは、回転スピンドル上に取り付けられる。回転軸を中心とした工具とワークピースの回転運動を合わせることにより、プロセスに典型的な回転運動が実現される。この回転運動と、ワークピース軸に沿った工具又はワークピースの軸方向の送り運動とにより、切削動作が生じる。

【0064】

工具ヘッド：本明細書では、「工具ヘッド」という用語は、加工工具を受容し、回転駆動するように構成されたアセンブリを意味する。特に、工具ヘッドは、ワークピースに対して工具を位置合わせさせて位置決めするために、旋回体及び／又は１つ以上のスライドに取り付けることができる。

【0065】

スピンドルユニット：工作機械構造において、工具又はワークピースをクランプすることができる回転可能なシャフトは、通常、「スピンドル」と呼ばれる。しかしながら、回転可能なシャフトに加えて、シャフトを回転可能に支持するための関連するスピンドルベアリング及び関連するハウジングを含むアセンブリも、「スピンドル」と呼ばれることが多い。本明細書では、「スピンドル」という用語は、この意味で用いられる。シャフト単独は、「スピンドルシャフト」と呼ばれる。スピンドルシャフトに加えて、少なくとも関連するスピンドルベアリングを有するアセンブリは、「スピンドルユニット」と呼ばれる。「スピンドルユニット」は、それ自体のハウジングを有してもよいが、別のスピンドルユニットと共に共通のハウジングに収容されていてもよい。

【0066】

リングバランシングシステム：リングバランシングシステムは、シャフトを取り囲みかつシャフトにより駆動される、隣接して配置された２つのバランシングリングを有している。各バランシングリングは、同じサイズの予め規定された付加的なアンバランスを有している。シャフトの回転軸を中心としたバランシングリングの向きは調節可能である。２つのバランシングリングの付加的なアンバランスが直径方向で対向しているならば、それらの効果は互いに相殺される。両方の付加的なアンバランスが同じ角度位置を有しているならば、最大のバランシング能力が達成される。他の角度に設定することで、結果として生じる補正アンバランスを、これらの制限内の規模及び方向によって自由に調節することができる。

【0067】

［例示的な工作機械の構造］
図１は、創成歯車研削による歯車の硬化仕上げ用の工作機械の例を示している。この機械は、機械ベッド１００を有しており、この機械ベッドには、水平方向の送り方向Ｘに沿って変位可能であるように、工具支持体２００が配置されている。工具支持体２００には、鉛直方向Ｚに沿って変位可能であるように、Ｚスライド２１０が配置されている。Ｚスライド２１０は、水平方向の旋回軸Ａを中心としてＺスライド２１０に対して相対的に旋回可能な旋回体２２０を支持している。旋回軸Ａは、送り方向Ｘに対して平行である。旋回体２２０には、概略的にのみ図示された工具ヘッド３００が配置されており、工具ヘッドについてはより詳しく後述する。

【0068】

さらに、回転タレット４００の形態の旋回可能なワークピース支持体が、機械ベッド１００に配置されている。回転タレット４００は、鉛直方向の旋回軸Ｃ３を中心として、複数の回転位置の間で旋回可能である。回転タレットは、２つのワークピーススピンドル５００を支持しており、これらのスピンドルのそれぞれに、ワークピース５１０をクランプさせることができる。ワークピーススピンドル５００のそれぞれは、ワークピース軸を中心として回転するように駆動可能である。図１では、見えているワークピーススピンドル５００のワークピース軸が、符号Ｃ２で示されている。図１では見えていないワークピーススピンドルのワークピース軸は、Ｃ１軸と称される。２つのワークピーススピンドルは、直径方向で反対側の位置で（すなわち、旋回軸Ｃ３に関して１８０°ずらされて）回転タレット４００に配置されている。このようにして、２つのワークピーススピンドルのうち一方を、他方のワークピーススピンドルでワークピースが加工されている間に、ロード及びアンロードすることができる。これにより、望ましくない非生産的な時間が大幅に回避される。このような機械のコンセプトは、例えば国際公開第００／０３５６２１号により知られている。

【0069】

この機械は、概略的にのみ図示された機械制御システム７００を有しており、この機械制御システムは、複数の制御モジュール７１０と制御パネル７２０とを含む。各制御モジュール７１０は、機械軸を制御し、及び／又は、センサからの信号を受信する。

【0070】

［第１の実施形態による工具ヘッド］
図２～図４は、第１の実施形態による工具ヘッドを示している。工具ヘッドは、旋回体２２０に堅固に接続されたベース３１０を含む。ベース３１０には、リニアガイド３１１が形成されている。リニアガイド３１１では、スピンドルハウジング３８０が、シフト方向Ｙに沿って変位可能にガイドされている。このために、スピンドルハウジング３８０は、対応するガイドシュー３８６を有している。シフト方向Ｙは、Ｘ軸に対して垂直であり、Ｚ軸に対しては、Ａ軸を中心として調節可能な角度を成す。シフト方向Ｙに沿ったスピンドルハウジング３８０の位置の制御された調整のために、図示されていないシフト駆動装置と相互作用するボールねじ駆動装置３１２が用いられる。

【0071】

スピンドルハウジング３８０には、２つのスピンドルユニット３２０，３３０が収容されている。スピンドルユニット３２０，３３０の間には、工具３４０が保持されている。この例では、工具３４０は、研削ウォームである。

【0072】

・スピンドルユニットの構造
図３及び図４は、スピンドルユニット３２０，３３０の構造をより詳細に示している。

【0073】

この例では、スピンドルユニット３２０は、モータ駆動式のスピンドルであり、第１のスピンドルシャフト３２２を、工具スピンドル軸Ｂを中心に回転するように直接駆動する駆動モータ３２４を有している。工具スピンドル軸Ｂは、シフト方向Ｙに対して平行である。

【0074】

第１のスピンドルシャフト３２２は、スピンドルベアリング３２３において３つのベアリング位置で支持されている。これらのベアリング位置は、第１のスピンドルシャフト３２２に沿って、互いに異なる軸方向位置に配置されている。３つのベアリング位置のうちの２つは、駆動モータ３２４と、第１のスピンドルユニット３２０の工具側端部との間に位置している。対応するスピンドルベアリングは、固定側ベアリング‐自由側ベアリング又は支持ベアリングを形成し、すなわち、これらのベアリング位置のうちの少なくとも１つで、スピンドルベアリングが、径方向の荷重及び軸方向の荷重の両方を吸収することができる。駆動モータ３２４の、工具とは反対側に、さらなるベアリング位置が配置されている。このベアリング位置に配置されているスピンドルベアリングは、自由側ベアリングとして形成されていて、すなわち、径方向の荷重は吸収するが、軸方向の動きは許容する。３つのスピンドルベアリング３２３は全て、スピンドルハウジング３８０内に定置に配置されている。特に、これらのベアリングは、スピンドルハウジング３８０に対して相対的に軸方向に変位可能ではない。

【0075】

この例では、第２のスピンドルユニット３３０は、非駆動のカウンタスピンドルである。第２のスピンドルユニット３３０は、スピンドルシャフトに沿った２つのベアリング位置でスピンドルベアリング３３３においてスピンドルハウジング３８０内で支持された第２のスピンドルシャフト３３２を有する。この場合、これらのスピンドルベアリングが、固定側ベアリング‐自由側ベアリング又は支持ベアリングを形成し、すなわち、これらのベアリング位置のうちの少なくとも１つで、スピンドルベアリング３３３が、径方向の荷重力及び軸方向の荷重の両方を吸収することができる。

【0076】

第２のスピンドルユニット３３０は、図３に示された作動位置と、図４に示された工具交換位置との間で、スピンドルハウジング３８０に対して相対的に軸方向に変位可能である。このために、第２のスピンドルユニットのスピンドルベアリング３３３は、ベアリングレセプタクル３９１内に受容されている。この例では、ベアリングレセプタクル３９１は、ベアリングブッシュであり、これは例えば、滑りベアリングブッシュ又はボールベアリングブッシュであってよい。ベアリングレセプタクル３９１は、軸方向に変位可能であるようにスピンドルハウジング３８０内にガイドされている。図３の作動位置では、第２のスピンドルユニット３３０は、工具３４０が第１のスピンドルシャフト３２２と第２のスピンドルシャフト３３２との間で保持されるように、第１のスピンドルユニット３２０の方向に前進させられる。これに対し、図４の工具交換位置では、第２のスピンドルユニット３３０は、工具３４０を取り外すことができるように十分に軸方向に後退させられている。

【0077】

・工具の軸方向のクランプ
この例では、工具３４０は、工具ホルダ３４１を有していて、この工具ホルダが、ウォーム形状に成形されたドレッシング可能な研削体３４２を有している。この例では、工具ホルダ３４１は、ＤＩＮ ＩＳＯ ６６６：２０１３－１２に準拠する、研削体のための保持フランジとして形成されている。スピンドルシャフト３２２，３３２に接続するために、工具ホルダ３４１は、各端部における面接触を伴う（テーパソケット又は円錐座部として知られる）テーパレセプタクル、例えば、ＤＩＮ ＩＳＯ ７０２－１：２０１０－０４に準拠する短いテーパレセプタクル１：４を有している。

【0078】

スピンドルシャフト３２２，３３２の工具側端部には、対向するスピンドル突起３２５，３３５が形成されている。スピンドル突起３２４，３２５の形状は、工具ホルダ３４１のテーパレセプタクルの形状に対して相補的である。スピンドル突起はそれぞれ、工具３４０に向かって円錐状にテーパする形状を有しており、その各端面に平面接触面を有している。例えば、各スピンドル突起は、ＤＩＮ ＩＳＯ ７０２－１：２０１０－０４に準拠する、テーパ状シャンク１：４として形成されてもよい。

【0079】

したがって、図３の作動位置では、各工具３４０と、スピンドルシャフト３２２，３３２との間に、面接触を伴う円錐状接続が存在する。円錐状接続は、工具３４０がスピンドルシャフト３２２，３３２の間に正しい向きでのみ収容され得ることを保証するために工具の２つの端部において互いに異なる直径を有していてもよい。

【0080】

工具３４０は、スピンドルシャフト３３２，３３２の間に、プルロッド３７０及びクランプナット３７２によって軸方向で圧縮されながらクランプされる。このために、工具３４０と第２のスピンドルシャフト３３２はそれぞれ、これらを貫通して延在する軸方向中心孔を有している。第１のスピンドルシャフト３２２も、その工具側端部に軸方向中心孔を有している。この孔は、この例では連続的ではない。この孔は、工具側で開かれており、孔内には雌ねじ山が形成されている。プルロッド３７０は、スピンドルシャフト３３２の中心孔と工具３４０の中心孔とを貫通して挿入される。プルロッド３７０は、第１のスピンドルユニット３２０に面した端部に、第１のスピンドルシャフト３２２の雌ねじ山にねじ込まれる雄ねじ山を有している。プルロッドは、他方の端部にも雄ねじ山を有している。この雄ねじ山にはクランプナット３７２がねじ留めされる。クランプナット３７２を締め付けることにより、クランプナット３７２は、工具３４０の方向に第２のスピンドルシャフト３３２に軸方向の圧力を加える。これにより、工具３４０は、スピンドルシャフト３３２，３３２の間で軸方向にクランプされる。これにより、剛性が高い単一の連続シャフトが得られる。

【0081】

・ベアリングレセプタクルの軸方向押さえ
第２のスピンドルユニット３３０のスピンドルベアリング３３３が内部に収容されたベアリングレセプタクル３９１を、スピンドルハウジング３８０に対して軸方向でクランプすることができる。このようにして、全体として、第２のスピンドルユニット３３０は、工具３４０を介してスピンドルシャフト３２２，３２３だけではなく、ベアリング側でも、第１のスピンドルユニット３２０に対して軸方向にクランプされている。このようにして、第１のスピンドルユニット３２０のスピンドルベアリング３２３と第２のスピンドルユニットの前側スピンドルベアリング３３３との間に、軸方向の圧縮力又は張力を発生させることができ、これらに予荷重をかけることができる。軸方向の圧縮力又は張力を発生させるために、この例では、空気圧式のアクチュエータである環状のアクチュエータ３９０が使用される。アクチュエータ３９０は、スピンドルハウジング３８０に堅固に接続された環状のアクチュエータハウジング３９３を有している。アクチュエータハウジング３９３内には、同様に環状のピストンエレメント３９２が変位可能にガイドされている。ピストンエレメント３９２は、ベアリングレセプタクル３９１に堅固に接続されている。アクチュエータハウジング３９３とピストンエレメント３９２は共に、環状のスペースを規定しており、このスペースの容積は、アクチュエータハウジング３９３内におけるピストンエレメント３９２の軸方向の位置に依存している。環状のスペースに圧縮空気を導入することにより、ピストンエレメント３９２は、第１のスピンドルユニット３２０に向かって、又は第１のスピンドルユニット３２０から離れるように押され、これにより、工具３４０がクランプされると、第２のスピンドルユニット３３０のベアリングレセプタクル３９１内に保持されたスピンドルベアリング３３３と、第１のスピンドルユニット３２０のスピンドルベアリング３２３との間に、軸方向の圧縮力又は張力が発生する。

【0082】

制御装置７３０は、それ自体既知の方法でアクチュエータ３９０を制御する。例えば、制御装置７３０は、アクチュエータ３９０内の圧力を変化させるために、アクチュエータ３９０への圧力ラインにおいて、図示されていない空気圧弁と相互作用する。

【0083】

環状に形成されたアクチュエータ３９０を有することにより、第２のスピンドルシャフト３３２の後端部は、アクチュエータ３９０を介して依然として外側から操作可能であり、これにより、工具３４０を、軸方向で第１のスピンドルシャフト３２２と第２のスピンドルシャフト３３２との間にクランプすることができる。クランプナット３７２は、環状のアクチュエータ３９０によって取り囲まれる領域に配置することができる。

【0084】

・工具スピンドルの動作
スピンドルユニット３２０，３３０の間に工具３４０をクランプするためには、まず、第２のスピンドルユニット３３０を、図４の工具交換位置へと動かし、次いで、クランプナット３７２をプルロッド３７０から取り外す。工具３４０を挿入し、工具を介してプルロッド３７０を、第１のスピンドルシャフト３２２の孔内に挿入し、この場合、プルロッドは、ねじ込むことにより所定の位置で固定される。ここで、第２のスピンドルユニット３３０が、図３の作動位置へと動かされる。この位置で、クランプナット３７２が、プルロッド３７０に装着されて、工具３４０は、クランプナット３７２によって、第１のスピンドルシャフト３２１及び第２のスピンドルシャフト３３２に対して軸方向にクランプされる。アクチュエータ３９０は、第２のスピンドルユニット３３０の軸方向の変位可能性を妨げないように、この時点まで、作動させられていないままである。工具３４０がクランプされた後、アクチュエータ３９０が作動して、第２のスピンドルユニット３３０のスピンドルベアリング３３３をスピンドルハウジング３８０に対して軸方向にクランプする。

【0085】

ここで、工具３４０は、駆動モータ３２４によって回転させられて、ワークピースを加工するために使用される。加工中、スピンドルハウジング３８０と、２つのスピンドルシャフト３２２，３３２及びこれらのスピンドルシャフトの間で軸方向にクランプされた工具３４０を有するユニットとは、両方とも加熱される。その結果、スピンドルハウジング３８０及び上記のユニットは熱膨張する。これらの部材の熱膨張は、概して互いに異なる。加工中、アクチュエータに作用する空気圧は、一定に維持される。これにより、第２のスピンドルユニット３３０のスピンドルベアリング３３３は、スピンドルシャフト３２２，３３２及びロータ３４０の熱膨張に追従することができ、互いに異なる熱膨張を伴いながら、スピンドルベアリングの軸方向のクランプ力は一定に維持される。

【0086】

任意選択的に、制御装置７３０は、１つ以上の測定パラメータの関数として、アクチュエータ３９０内の圧力を変化させるように構成されていてよい。このために、例えば、単に概略的に示されているセンサ７３１をスピンドルハウジング３８０に配置することができ、このセンサは制御装置３７０によって読み取られる。センサ７３１は、例えば、温度センサ、振動センサ、軸方向のクランプ力を測定するためのひずみゲージ又は力センサであってよい。この場合、制御装置７３０は、上昇温度又は熱膨張によって示されるように、スピンドル負荷が増大した場合に、センサ７３１からの測定パラメータの関数としてアクチュエータ内の圧力を変化させ、例えば振動を低減する又は選択的に軸方向クランプ力を増大させることができる。

【0087】

・空気圧式クランプの代替手段
空気圧式のアクチュエータの代わりに、別のタイプのアクチュエータを使用して、スピンドルベアリング間に軸方向の圧縮力又は張力を発生させることができ、例えば、油圧式のアクチュエータが使用されてもよい。空気圧式のアクチュエータに関する上記の考察は、油圧式のアクチュエータにも同様に適用される。しかしながら、アクチュエータは、機械式のアクチュエータであってもよい。機械式のアクチュエータは、例えば、スピンドルハウジング３８０とベアリングレセプタクル３９１との間に軸方向の張力又は圧縮力を発生させるコイルばねを有することができる。コイルばねの圧縮の程度は、したがってコイルばねによって発生させられる軸方向力は、適切なアクチュエータによって変化させることができる。代替的に、圧電素子によって軸方向力を発生させてもよい。様々なさらなる実施形態が考えられる。

【0088】

アクチュエータによるベアリングレセプタクル３９１の軸方向での押さえに対して付加的に又は代替的に、スピンドルハウジング３８０に対して相対的に、軸方向で制御された方法でベアリングレセプタクル３９１を固定（「クランプ」）することが考えられる。このために、図示されていないクランプ装置、例えば、スピンドルハウジング３８０に取り付けられて、ベアリングレセプタクル３９１を取り囲む拡張スリーブが、設けられていてよい。クランプ装置によって、ベアリングレセプタクル３９１は、ワークピースの加工中、振動を最小限にするために、スピンドルハウジング３８０に意図的に固定されてよく、この固定は、加工の休止中、例えば、各工具ストロークの後又は各ワークピースの加工後に、過剰な軸方向の支持力を減じるために、一時的に解除されてよい。制御装置７３０は、このために使用されてよい。解除は、測定パラメータに基づき制御されてよい。例えば、制御装置７３０は、このためにセンサ７３１を使用して、温度、振動、熱膨張及び／又はスピンドルベアリング間の軸方向力を検出し、測定された測定パラメータの関数としてクランプ装置を時々解放することができる。軸方向力を発生させるためのアクチュエータとクランプ装置との両方が存在する場合、スピンドルベアリング３２３，３３３がアクチュエータにより予荷重をかけられた後に、クランプを実施することができる。

【0089】

アクチュエータ３９０を、軸方向の予荷重力を発生させることなく、解放可能なクランプを提供するように動作させてもよい。アクチュエータが空気圧式又は油圧式のアクチュエータであるならば、流体は同時に、減衰と組み合わされた復元動作を行わせ、すなわち、クランプは有限の硬度を有する。これは、付加的にスピンドルベアリングの過負荷を阻止する助けとなり得る。有利には、アクチュエータ３９０は、工具交換中にベアリングレセプタクル３９１を後退させるために使用することもできる。

【0090】

［第２の実施形態］
図５～図８は、第２の実施形態による工具ヘッドを示している。第１の実施形態と同じ又は類似の作動部材には、同じ参照符号が付されている。

【0091】

第１の実施形態とは異なり、第１のスピンドルユニット３２０は、固有の第１のハウジング３２１を有していて、第２のスピンドルユニット３３０は、固有の第２のハウジング３３１を有している。ハウジング３２１，３３１は互いに独立して、ベース３１０のリニアガイド３１１で、シフト方向Ｙに沿ってガイドされている。このために、各ハウジングは、ガイドシュー３２６，３３６を有している。第１のハウジング３２１の位置は、図面に示されていないシフトアクチュエータとボールねじ駆動装置３１２とによって、シフト方向Ｙに沿って調節可能である。第２のハウジング３３１を、以下により詳しく説明する方法で、第１のハウジング３２１に連結することができ、これにより、第１のハウジング３２１がシフト方向Ｙに沿って動かされるとき、第２のハウジングは、第１のハウジング３２１によって連行される。スピンドルベアリングは、各ハウジング３２１，３２３内で、軸方向に変位不能に保持されている。第１の実施形態とは異なり、第２のスピンドルユニット３３０のスピンドルベアリングのための軸方向に変位可能なベアリングレセプタクルは省かれている。変位可能なベアリングレセプタクルを軸方向で調節するためのアクチュエータも省かれている。その他の点では、２つのスピンドルユニット３２０，３３０は、第１の実施形態と同様に形成されている。

【0092】

ハウジング３２１，３３１を制御可能に連結又は解除するために、この例の工具ヘッドは２つのクランプ装置６００を有する。これらのクランプ装置のうちの一方は、工具ヘッドの中央の中間平面の上方に配置されていて、もう一方のクランプ装置は、この中間平面の下方に配置されている。この場合、中央の中間平面は、ワークピーススピンドル軸Ｂを含むＸ－Ｙ方向における面である。上方のクランプ装置のみが、図６及び図７では見えている。図８には、クランプ装置６００が単独で示されている。

【0093】

クランプ装置６００は、取付けフランジ６２１を介して第２のスピンドルハウジング３３１に接続される、軸方向に延在するロッド６２０を含む。取付けフランジ６２１と第２のスピンドルハウジング３３１との間には減衰リング６２２が配置されている。別の減衰リング６２２’が、別の軸方向側で、取付けフランジ６２１とプッシュリング６２３との間に配置されている。減衰リング６２２，６２２’は、ロッド６２０が取り付けられるときにねじ６２４によって軸方向で圧縮され、ロッド６２０と第２のスピンドルハウジング３３１との間の振動を減衰させる。これらは省かれてもよい。

【0094】

クランプ装置６００は、ねじ６１４を介して第１のスピンドルハウジング６２１に接続される拡張スリーブ６１０をさらに有する。拡張スリーブ６１０は、油圧的に作動して、拡張スリーブ６１０内でのロッド６２０のクランプ又はこのようなクランプの解放を選択的に生じさせることができる。

【0095】

クランプ装置６００は、制御装置７３０によって制御される。この場合、任意選択的に、このために、制御装置３７０によって読み取られるセンサ７３１を、第１及び／又は第２のスピンドルハウジング３２１，３３１に配置することができる。センサ７３１は、例えば、第１の実施形態と同様に、温度センサ、振動センサ、歪みセンサ又は力センサであってよい。この場合、制御装置７３０は、センサからの１つ以上の測定パラメータの関数として、クランプ装置６００を作動させるように構成されていてよい。２つのクランプ装置６００は、共に又は互いに独立して作動させられてよい。例えば、所定のタイプの振動のためには、２つのクランプ装置６００のうちの１つのみを作動させることが適当である場合もある。

【0096】

両クランプ装置６００のクランプが解放されると、第２のスピンドルユニット３２０を、Ｙ方向に沿って、図５及び図６の作動位置と、図７の工具交換位置との間で手動で動かすことができる。

【0097】

・工具スピンドルの動作
ワークピースの加工を開始する前に、第２のスピンドルハウジング３３１を第１のスピンドルハウジング３２１に固定するために、クランプ装置６００を作動される。ここで工具３４０は、駆動モータ３２４によって回転させられて、ワークピースを加工するために使用される。加工中は、振動を防止するために、第２のスピンドルハウジング３３１を第１のスピンドルハウジング３２１に固定したままにする。しかしながら、スピンドルハウジング３２１，３３１と、２つのスピンドルシャフト３２２，３３２及びこれらの間に軸方向でクランプされた工具３４０を有するユニットとは、両方とも加熱する。互いに異なる熱膨張による過剰な軸方向の支持力を回避するために、制御装置７３０は、加工の休止中、例えば各工具ストロークの後又は各ワークピースの加工後に、クランプ装置６００を時々解放する。これは、任意選択的に、測定パラメータに基づいて行われてもよい。例えば、制御装置７３０は、このために、温度、直線的な膨張又は軸方向の支持力を検出し、測定された測定パラメータの関数としてクランプ装置６００を時々解放することができる。

【0098】

・バランシング機器
第１のスピンドルシャフト３２２には、第１のスピンドルユニット３２０のハウジング３２１と工具３４０との間の軸方向の領域に、第１のバランシングユニット３５０が配置されている。第２のスピンドルシャフト３３２には、第２のスピンドルユニット３３０のハウジング３３１と工具３４０との間の軸方向において、第２のバランシングユニット３６０が配置されている。バランシングユニット３５０，３６０は、各スピンドルユニット３２０，３３０のハウジングの外側で各スピンドルシャフト３２２，３３２を取り囲んでいる。バランシングユニットはそれぞれ、割り当てられたスピンドルユニットから工具３４０に向かってテーパするハウジングを有している。バランシングユニット３５０，３６０の外輪郭がテーパしていることにより、バランシングユニットとワークピース５１０との間の衝突のリスクが減じられる。

【0099】

バランシングユニット３５０，３６０のそれぞれは、リングバランシングシステムとして形成されている。このために、各バランシングユニット３５０，３６０は、各スピンドルシャフトを取り囲み、スピンドルシャフトによって駆動される２つのバランシングリングを備えたロータを有している。各バランシングユニット３５０，３６０は、ステータも有している。ステータは、各スピンドルハウジング３２１，３３１に接続されている。一方では、ステータは、各スピンドルハウジングの振動、各スピンドルシャフトの回転速度、及び各バランシングリングの角度位置を検出するためのセンサを有している。他方では、ステータは、各スピンドルシャフトにおけるバランシングリングの角度位置を非接触で変更するためのコイル装置を備えたアクチュエータを含む。

【0100】

バランシングユニットは、工具３４０と、工具にクランプされたスピンドルシャフト３２２，３３２とを有するシステムの静的及び動的アンバランスを補償し、このシステムを２つのバランシング面で釣り合わせるために用いられてよい。

【0101】

自動化された２面バランシングのためのリングバランシングシステムは、それ自体既知であり、様々な供給元から市販されている。一例は、ドイツ、PfungstadtのHofmann Mess- und Auswuchttechnik GmbH & Co KG社製のＡＢ ９０００電磁リングバランシングシステムである。

【0102】

このようなバランシングユニットは、第１の実施形態でも設けられていてよい。工具交換のために第２のスピンドルユニット３３０を後退させることができるように、第２のバランシングユニット３６０のロータは、このバランシングユニットのステータに対して軸方向に変位可能であってよい。ロータの外径は、スピンドルハウジング３８０の、ベアリングレセプタクル３９１がガイドされている部分の内径よりも小さくなるように選択することができる。第２のスピンドルユニット３３０が、スピンドルハウジング３８０から軸方向に後退させられると、第２のバランシングユニット３６０のロータが第２のスピンドルユニットと共に軸方向で連行され、これにより第２のバランシングユニットのロータは、第２のスピンドルユニット３３０と共にスピンドルハウジング３８０内に引き込まれる。これに対し、第２のバランシングユニット３６０のステータは、スピンドルハウジング３８０に固定されており、第２のスピンドルユニット３３０の後退中、不動に留まる。

【0103】

代替的に、第２のバランシングユニット３６０全体を、すなわち、ロータ及びステータの両方を、工具交換のために、第２のスピンドルユニット３３０と共に後退させることができるように、第２のバランシングユニット３６０を配置することも考えられる。

【0104】

ここで説明した形式のバランシングユニットは、後述する別の実施形態にも存在している。

【0105】

［第３の実施形態］
図９及び図１０には、第３の実施形態が示されている。第３の実施形態は、第２のスピンドルハウジング３２０が、制御された解放可能なクランプにより第１のスピンドルハウジング３１０に固定されているのではなく、第１のスピンドルハウジング３１０に対して軸方向でクランプされている点で、第２の実施形態とは異なっている。２つのスピンドルハウジング３１０，３２０の間に配置されている２つの空気圧式のアクチュエータ６３０が、クランプ装置６００の代わりに、対応する軸方向の圧縮力又は張力を発生させるために働く。図９及び図１０では、これらの２つのアクチュエータのうちの１つだけが見えている。

【0106】

動作のさらなる考察、スピンドルベアリングの軸方向のクランプの作用、及び軸方向力を発生させるための空気圧式のアクチュエータに対する代替手段については、第１の実施形態における説明が参照される。

【0107】

クランプ及び軸方向の押さえは組み合わされてもよい。このために、工具ヘッドは、第２の実施形態の場合と同様に、制御されて解放可能なクランプ装置と、軸方向力を発生させるためのアクチュエータとの両方を有していてよい。この場合、スピンドルベアリング３２３，３３３が、アクチュエータの使用により予荷重をかけられた後、クランプが行われてもよい。

【0108】

必要に応じて、アクチュエータ６３０は、軸方向の付勢力を発生させることなく、解放可能なクランプを提供するように動作可能であってもよい。アクチュエータが空気圧式又は油圧式のアクチュエータであるならば、流体は、クランプの際に、減衰と組み合わされた何らかのばね作用を生成する。アクチュエータが空気圧式又は油圧式のアクチュエータであるならば、流体は、クランプの際に、減衰と組み合わされた所定の復元動作を行わせ、これは、クランプが有限の硬度を有していることを意味する。このことは、付加的にスピンドルベアリングの過負荷を阻止する助けとなり得る。有利には、工具交換中に第２のスピンドルユニット３３０を押し戻すために、アクチュエータ６３０を使用することもできる。

【0109】

［第４の実施形態］
図１１～図１３は、第４の実施形態による工具ヘッドを示している。

【0110】

第１及び第２のスピンドルユニット３２０，３３０はこの場合、それぞれ固有のスピンドルハウジング３２１，３３１を有しており、これらのスピンドルハウジングは、ガイドシュー３２６，３３６によってリニアガイド３１１に沿って互いに独立してガイドされる。各スピンドルユニットは、他方のスピンドルユニットとは独立して各スピンドルユニットをＹ方向に沿って動かすための固有の位置決め駆動装置３２８，３３８を有している。このために、各位置決め駆動装置３２８，３３８は、予荷重をかけられたボールねじナットをバックラッシュなしに回転軸Ｂ’を中心として回転駆動するトルクモータを有している。ボールねじナットは、回転軸Ｂ’に沿って配置された固定のボールねじスピンドル３１３に沿って移動する。回転軸Ｂ’は、Ｙ方向に対して平行かつ工具スピンドル軸Ｂに対して平行である。

【0111】

２つのスピンドルハウジング３２１，３２２のそれぞれは、任意選択的に、クランプ装置３２７，３３７を介し、クランプ様式でベース３１０に接続されていてよい。いくつかの実施形態では、クランプ装置３２７，３３７は、完全には剛性ではなく、軸方向で弾性的に減衰される、各スピンドルハウジングとベースとの間の接続を確立する。このために、２つのスピンドルハウジングのそれぞれは、ベース３１０にクランプによって解放可能に固定することができ、解放状態においてベース３１０に対して各スピンドルハウジング３２１，３３１と共に移動可能な補助体と、補助体と可動体との間に配置された少なくとも１つの振動ダンパとを有する。このような実施形態の詳細については、国際公開第２０２００３８７５１号が参照される。

【0112】

ワークピースの加工のために、第２又は第３の実施形態と同様に、第２のスピンドルハウジング３３１は、クランプにより第１のスピンドルハウジング３２１に制御可能に解放可能に固定されている、及び／又は、第１のスピンドルハウジング３２１に対して軸方向でクランプされている。スピンドルハウジング間の接続の可能な実施形態については、及び動作に関する考察については、第２及び第３の実施形態のための上記説明が参照される。

【0113】

ワークピースの加工中、ベース３１０に２つのスピンドルハウジング３２１，３３１を固定するために、クランプ装置３２７，３３７を任意選択的に作動させることができる。ワークピースに対して工具３４０の位置をＹ軸に沿って変更させるために、クランプ装置３２７，３３７は解放され、２つの位置決め駆動装置３２８，３３８は、同期的に制御され、ベース３１０に対して両スピンドルハウジング３２１，３３１を同期的に動かす。

【0114】

第２のスピンドルシャフト３３２は、第２の駆動モータ３３４によって別個に駆動される。好ましくは、第２の駆動モータ３３４は、第１の駆動モータ３２４よりも小さく設計され、第２の駆動モータは、工具３４０における総トルクの半分未満、例えば総トルクの３０％～４５％を発生させる。２つの駆動モータ３２４，３３４間のこのような非対称なトルク発生分布は、スプリアス共振を回避する。しかしながら、第２の駆動モータは省かれてもよい。

【0115】

［クランプナット］
図１３及び図１４は、上述した実施形態において使用することができるような例示的なクランプナット３７２を示している。

【0116】

クランプナット３７２は、中心孔を規定するベースエレメント３７３を含み、中心孔は対応する雄ねじ山を備えたプルロッド上にベースエレメント３７３をねじ留めするための雌ねじ山を有している。ベースエレメント３７３は、一方の端部で、外側が六角ナットの形式で形成されている。ベースエレメント３７３には支持リング３７４が取り付けられている。支持リングは、一方向（図９における左方向）への軸方向の移動が阻止されるように、ベースエレメント３７３のカラーに当接している。さらに、環状の軸方向押圧エレメント３７５が、ベースエレメント３７３に軸方向に変位可能にガイドされている。加圧ねじの形態の複数の作動エレメント３７６が、軸方向押圧エレメント３７５内へねじ込まれ、これらの作動エレメントが、一方向（図９における左方向）に向かって軸方向に移動することが阻止されるように、支持リング３７４に軸方向に支持されている。軸方向押圧エレメント３７５から加圧ねじを緩めることにより、軸方向押圧エレメント３７５は、支持方向とは反対の方向（図９の右方向）に向かってベースエレメント３７３に対して相対的に前進させられる。

【0117】

２つのスピンドルシャフト３２２，３３２の間に工具３４０をクランプするために、軸方向押圧エレメント３７５は、最初に、加圧ねじを軸方向押圧エレメント３７５内に可能な限りねじ込むことにより、ベースエレメント３７３に対して相対的に完全に後方に動かされる。次いで、クランプナット３７２がプルロッド３７０にねじ留めされ、ベースエレメント３７３の六角形の外部形状によって、第２のスピンドルシャフト３３２に対して調節される。これは、比較的低いトルクで行われる。次いで、加圧ねじによって、環状の軸方向押圧エレメント３７５が、所望のクランプ力が工具３４０に作用するまで、第２のスピンドルシャフト３３２の方向に、制御されながら前進させられる。これにより、軸方向押圧エレメント３７５は、環状の接触面で、第２のスピンドルシャフト３３２に支持される。

【0118】

勿論、従来技術からそれ自体知られているような別の構造のクランプナットを使用することもできる。例えば、力の伝達が、図示とは異なる方法で行われてもよい。特に、油圧式のクランプナットが使用されてもよい。

【0119】

雌ねじ山を備えたクランプナットの代わりに、ねじ接続とは異なる方法で、例えば、バヨネットやクランプブッシュを介して、プルロッドに接続可能なクランプエレメントが使用されてもよい。

【0120】

［その他の変化態様］
スピンドルシャフト３２２，３３２と工具３４０との間のインターフェースは、上述した実施形態とは異なるように構成されていてもよい。特に、異なるタイプの円錐状接続及び／又は面接触が使用されてよい。特に、既知の任意の円錐状接続が、例えば、ＤＩＮ ＩＳＯ ６６６：２０１３－１２に記載されている形態Ａ、ＢＦ、ＢＭ、ＣＦ又はＣＭが使用されてよい。詳細については、ＤＩＮ ＩＳＯ ６６６：２０１３－１２及びＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１１９：２０１２－０４、ＤＩＮ ＩＳＯ ７０２－１：２０１０－０４、ＩＳＯ １２１６４－１：２００１－１２及びＩＳＯ １２１６４－２：２００１－１２に記載されている他の規格を参照されたい。

【0121】

任意の実施形態において、テンションロッド３７０は、第２のスピンドルシャフト３３２を貫通するのではなく、第１のスピンドルシャフト３２２を貫通して延在していてもよく、その端部で、第２のスピンドルシャフト３３２に接続されていてもよい。したがって、この場合、クランプエレメントは、第２のスピンドルシャフトの方向で、第１のスピンドルシャフトに軸方向力を加える。

【0122】

第１のスピンドルシャフト３２２と第２のスピンドルシャフト３３２との間に工具３４０を軸方向にクランプするために、１つの中央のプルロッドの代わりに又は１つの中央のプルロッドに加えて、互いに平行に、かつ工具スピンドル軸Ｂから径方向に間隔を置いて延在するとともに、工具スピンドル軸Ｂに対して互いに異なる角度位置に配置されている２つ以上のプルロッドを使用することもできる。

【0123】

第１のスピンドルシャフトと第２のスピンドルシャフトとの間における工具の固定は、連続的なプルロッドを用いる以外の方法で、例えば、それぞれのスピンドルシャフトの内側に配置されたクランプシステムを用いて行われてもよい。このために、工具とスピンドルシャフトとの間の接続は、例えば、ＩＳＯ １２１６４－１：２００１－１２及びＩＳＯ １２１６４－２：２００１－１２に準拠する中空シャンクテーパ接続によって行われてもよい。

【0124】

工具の両側におけるスピンドルベアリング間のクランプは、油圧式の拡張クランプエレメントを用いる以外の方法で、例えば、ラック及びピニオンの組み合わせ手段、偏心回転レバー、爪等によって機械的に、又は電磁的に行われてもよい。

【0125】

上述した実施形態では、工具３４０は、工具ホルダ３４１に交換可能に取り付けられた、ウォーム形状に成形されたドレッシング可能な研削体３４２を有している。しかしながら、工具は、異なる構造を、特に一体型の構造を有していてもよい。例えば、工具は、工具基体に直接塗布されたＣＢＮコーティングを有するドレッシング不可能なＣＢＮ研削ウォームであってよい。スピンドル突起３２５，３３５に対するインターフェースは、この場合、工具基体に形成されている。工具は、必ずしも研削ウォームである必要はない。工具は、例えば、成形砥石、２つ以上の成形砥石の組み合わせ、又は１つ以上の研削ウォームと１つ以上の成形砥石との組み合わせであってもよい。

【0126】

上述した実施形態では、スピンドルベアリング３２３は、転がりベアリングである。転がりベアリングの代わりに、従来技術においてそれ自体知られているように、流体静力学的、流体力学的又は空力学的なベアリングなどのその他の形式のスピンドルベアリングが使用されてよい。

【0127】

上述した実施形態では、駆動モータとして、ダイレクトドライブが使用されている。ダイレクトドライブの代わりに、ギアドモータを使用することも考えられる。

【0128】

第４の実施形態におけるような第２の駆動モータは、第１～第３の実施形態で設けられていてもよい。

【0129】

バランシング装置として、好ましくはリングバランシングシステムが使用されるが、別の形式のバランシング装置も考えられ、例えば従来技術からそれ自体既知のハイドロバランシングシステムも考えられる。このようなバランシングシステムでは、周方向に分配されたバランシングチャンバ内へ流体を注入することにより、バランシングが実施される。

【符号の説明】

【0130】

１００ 機械ベッド
２００ 工具支持体
２１０ Ｚスライド
２２０ 旋回体
３００ 工具ヘッド
３１０ ベース
３１１ リニアガイド
３１２ ボールねじ駆動装置
３１３ ボールねじスピンドル
３２０ 第１のスピンドルユニット
３２１ 第１のスピンドルハウジング
３２２ 第１のスピンドルシャフト
３２３ 第１のスピンドルベアリング
３２４ 第１の駆動モータ
３２５ 第１のスピンドル突起
３２６ ガイドシュー
３２７ クランプ装置
３２８ 位置決め駆動装置
３３０ 第２のスピンドルユニット
３２１ 第２のスピンドルハウジング
３３２ 第２のスピンドルシャフト
３３３ 第２のスピンドルベアリング
３３４ 第２の駆動モータ
３３５ 第２のスピンドル突起
３３６ ガイドシュー
３３７ クランプ装置
３３８ 調節駆動装置
３４０ 工具
３４１ 工具ホルダ
３４２ 研削体
３５０ 第１のバランシング装置
３５１ 振動センサ
３５２ アクチュエータ
３６０ 第２のバランシング装置
３６１ 振動センサ
３６２ アクチュエータ
３７０ プルロッド（牽引棒）
３７２ クランプナット
３７３ ベースエレメント
３７４ 支持リング
３７５ 軸方向押圧エレメント
３７６ 作動エレメント
３８０ 共通のスピンドルハウジング
３８６ ガイドシュー
３９０ ベアリングクランプ装置
３９１ ベアリングガイド
３９２ ベアリングレセプタクル
４００ 回転タレット
５００ ワークピーススピンドル
５１０ ワークピース
６００ クランプ装置
６１０ 拡張スリーブ
６２０ ロッド
６２１ 取付けフランジ
６２２ 減衰リング
６２３ プッシュリング
６３０ アクチュエータ
７００ 機械制御システム
７１０ 制御モジュール
７２０ 制御パネル
７３０ 制御装置
Ｘ，Ｙ，Ｚ 直線軸
Ａ 旋回軸
Ｂ 工具軸
Ｃ１，Ｃ２ ワークピース軸
Ｃ３ タワー旋回軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】