JP2000233335A - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の機械加工に必要な工具の機械加工スピ
ンドル並び補助装置に対する交換を簡単かつ高遠で完全
自動化した工作機械を提供する。 【解決手段】 工作機械は、機械加工スピンドル２１
と、機械加工スピンドル２１中へ補助装置２８を挿入す
る装置２７と、多数の工具を提供する工具マガジンと、
工具マガジン２３と機械加工スピンドル２１での交換位
置の間の工具の搬送のために機械加工スピンドル２１用
工具を保持する少なくとも一つの工具把持具４９を備え
る工具交換装置３４と、を備え、さらに、簡単かつ迅速
に機械加工スピンドル並びに補助装置への自動供給を確
実にするため、該工具交換装置３４は補助装置２８用工
具を保持するための別の工具把持具５１を少なくとも一
つ備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は機械加工スピンドル
と、補助装置（auxiliary unit）を前記機械加工スピン
ドルに挿入する装置と、多数の工具を提供する工具マガ
ジンと、前記工具マガジンと機械加工スピドルとの間で
工具を搬送するために機械加工スピンドル用工具を保持
する少なくとも１個の工具把持具を含む工具交換装置と
を含む工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、前述のタイプの周知の工作機械
においては、高速スピンドルあるいは機械加工スピンド
ルに挿入可能な研磨ヘッドが必要に応じて、補助装置と
して使用される。このようにして、ある機械工作作業に
対する速度範囲を増加し、工作機械の適用範囲を広げる
ことが可能である。しかしながら、高速スピンドルある
いはその他の補助装置に対して、一般に機械加工スピン
ドルに対して使用されるものとは相違する工具保持固定
具が必要とされる。従来の工作機械においては、補助装
置での工具の交換はしたがって手作業であるいは個別の
交換装置によって実行されることが多い。このことは構
成や管理に関して時間がかかり、あるいは必要費用が増
加する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はそれぞ
れ必要とされる工具を機械加工スピンドルに完全自動で
供給出来るようにし、また補助装置が簡単かつ迅速に機
械加工スピンドルに挿入できるようにする、前述のタイ
プの工作機械を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記の目的は特許請求の
範囲の請求項１に記載の工作機械によって達成される。
【０００５】本発明の効果的な実施例が特許請求の範囲
の従属項に記載されている。
【０００６】本発明による工作機械の最も重要な利点
は、機械加工のために、機械加工スピンドルに種々の工
具を提供出来るのみならず、機械加工スピンドルに挿入
した補助装置に対して複数の工具を提供可能で、かつ共
通の工具交換装置によって自動的に交換可能であること
である。補助装置において工具を自動的に交換するの
に、何ら高価な余分の駆動要素および制御要素が必要と
されない。このように、手作業を必要とすることなく完
全自動の機械加工を実行することが出来る。
【０００７】工具交換装置は機械加工スピンドル用の工
具を保持する対角方向に対向した２個の工具把持具と該
把持具に対して９０度それぞれずらされた、補助装置用
工具を保持する別の２個の工具把持具とを含む四重把持
装置を含む。四重把持装置を９０度単に回転させること
により、工具交換装置は機械加工スピンドルに工具を供
給する二重把持具として、あるいは補助装置に工具を供
給する二重把持具として使用可能である。それぞれ対向
した対の把持具によって、機械加工スピンドルにおいて
従来使用されてきた工具は把持具配置を１８０度回転さ
せることにより事前に工具マガジンから取り出された新
しい工具と交換することが出来る。このように、機械加
工スピンドル並びに機械加工スピンドルに挿入された補
助装置において、調整の必要性が少なくて迅速な工具交
換が可能とされる。
【０００８】補助装置は、例えば高速個スピンドル、研
磨ヘッドあるいは当該工作機械の適用範囲を広げうるよ
うにするいずれかの他の組み立て装置でもよい。
【０００９】工具は一般に対応するクランプコーン（cl
amping cones）によって特殊な工具保持固定具に保持さ
れる。機械加工スピンドル用の工具保持固定具は一般に
補助装置用工具の保持固定具よりも大型であるので、そ
れぞれの工具保持固定具用の対応する工具把持具もサイ
ズが異なる。
【００１０】構造に簡単な実施例においては、工具把持
具はリニア駆動装置（linear drive）によって工具マガ
ジンのフレーム上で水平方向に移動可能な支持体に配置
されており、モータによって垂直軸線の周りを回転可能
である。前記支持体の水平移動と工具把持具の回転とは
電気、油圧あるいは空気作動駆動装置によって実行可能
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に示す工作機械は、モータに
よってＹ方向に移動可能な滑りテーブル（table sled）
３であって、垂直軸の周りを回転可能な工作物テーブル
４を含む滑りテーブル３がその上に配置されている水平
方向の案内レール２を含む機械ベッド（machine bed）
１を有している。前記機械ベッド１には、モータによっ
て駆動されるねじを切ったスピンドル９および１０を介
してＺ方向に垂直に移動可能な横断支持体（transverse
support）８をその上で案内する垂直案内レール６およ
び７を含む主フレーム５が配置されている。モータによ
って駆動されるねじを切ったスピンドル１３を介してＸ
方向に水平方向に移動可能な機械加工装置１４を案内す
る水平方向案内レール１１および１２が横断支持体８の
前側に設けられている。機械加工装置１４用案内レール
１１および１２並びに横断支持体８用の案内レール６お
よび７、および滑りテーブル３用の案内レール２はそれ
ぞれ汚れないよう２種類のカバーシート１５、１６、１
７によって被覆されている。
【００１２】横断支持体８上で案内される水平方向に移
動可能な機械加工装置１４は、垂直面に対して４５度傾
斜し、斜め方向下方に向いている正面壁１９を含む支持
体ハウジング１８であって、前記正面壁１９に対して垂
直の枢軸の周りで枢動可能なフライス加工ヘッド（mill
ing head）２０が装着されている支持体ハウジング１８
を含む。枢動可能のフライス加工ヘッド２０において、
枢軸に対して４５度以内の角度で配置される機械加工ス
ピンドル２１が支持され、該スピンドルは図１に示す垂
直での機械加工位置と、枢動可能のフライス加工ヘッド
２０の対応する回転によってとる水平方向の機械加工位
置との間で枢動可能でもよい。
【００１３】チェインホッパとして形成され、フレーム
２２とその上側で循環するリンクチェイン２４とを含
み、モータによって駆動され、舌状の工具ホルダ２５を
含む工具マガジン２３が機械ベッド１において横方向に
配置されている。
【００１４】前記フレーム２２の上側には更に、高速ス
ピンドル２８を保持しかつ挿入する装置２７が配置され
ている。該装置２７は、上方に突出したクランプコーン
３１によって高速スピンドル２８が保持されている案内
アーム２９上で水平方向に移動可能な把持アーム３０を
含む。この把持アーム３０を水平方向に移動されること
によって、高速スピンドル２８は交換位置へ移動した機
械加工スピンドル２１の下方の取り替え位置へ移動可能
である。機械加工装置１４をＺ方向に垂直方向に移動さ
せることによって、クランプコーン３１を含む高速スピ
ンドル２８は機械加工スピンドル２１に挿入し、対応す
るクランプ手段によってそこで固定させることが可能で
ある。
【００１５】更に、モータによってＸ方向に移動可能な
オフセット支持体（offset support）３３を含む工具交
換手段３２がフレーム２２に横方向に配置され、図２か
ら図４までに詳細に示す、垂直軸線の周りで回転可能な
工具交換装置３４が前記支持体３３に配置される。
【００１６】特に図２から判るように、支持体３３は、
図示実施例においてフレーム２２に横方向に配置された
収納部（accommodation）３６に装着されたレール３５
上で案内される。前記支持体３３の水平移動は、油圧、
電気あるいは空気式駆動装置として形成しうるリニア駆
動装置３７によって実行される。支持体３３の前端に、
駆動装置（図示せず）によって垂直軸線の周りで回転可
能な工具交換装置が配置されている。フレーム２２の上
側には舌状の工具ホルダ２５を含むリンクチェイン２４
が配置されている。これらは機械加工スピンドル２１の
工具と、高速スピンドル２８の工具とのための種々のサ
イズの工具保持固定具３８を保持するように設けられて
いる。点線４０で示す最大寸法の工具は上方に垂直方向
に突出しているクランプコーン３９を備えた工具保持固
定具３８中に挿入可能である。しかしながら、クランプ
コーンが直接形成された工具もまた工具保持固定具３８
によって保持可能である。リンクチェイン２４は適当な
歯車装置あるいはスプロケットチェインを介して作動モ
ータ４１によって駆動される。作動モータ４１に対応し
て指令することにより、それぞれの機械加工プログラム
に対応した所望の工具は、図３と図４とに詳細に示す四
重の把持装置４２を含む工具交換装置３４が支持体３３
が対応して水平移動することにより工具あるいは工具保
持固定具３８と係合しうるようになる所定の交換位置へ
移動可能である。
【００１７】詳細には図示していない把持キャッチ（gr
ipper catch）を解放する２個の作動釦４３、４４が四
重把持装置４２の上側に配置されている。作動釦４３、
４４は工具交換装置３４が工具マガジン中へ挿入される
とフレーム２２に装着された作動アーム４６の底側にあ
る楔状の作動要素４５によって作動可能である。
【００１８】図３に示すように、工具交換装置３４はそ
の上側に四重把持装置４２が配置されている二次直径
（quadratic diameter）を有するポスト４７を含む。支
持ポスト４７の底側において、タペット４８が設けられ
ており、該タペットを介して支持ポスト４７が支持体３
３に回転可能に支持されている。図４に示すように、四
重把持装置４２は、機械加工スピンドル２１あるいは工
具保持固定具中に挿入可能な工具を着脱するために設け
られた２個の対角方向に対向した工具把持具４９、５０
を含む。これも対角方向に対向し、高速スピンドルある
いはそれらの工具保持固定具中へ挿入可能な工具を着脱
するよう作用する別の２個の工具把持具５１、５２が前
記工具把持具４９、５０に対して９０度の偏位角で配置
されている。高速スピンドル２８は機械加工スピンドル
の場合よりも小さな工具あるいは工具保持固定具を受け
取るようにされているので、前記の２個の別の工具把持
具５１、５２も相応に寸法が小さくされている。
【００１９】四重把持装置４２の上側において、２個の
作動釦４３、４４が配置されており、該釦を押し下げる
ことにより、工具把持具のキャッチが、例えばばねによ
って内側に予め負荷された工具を交換するために解放さ
れる。
【００２０】図１に示す工作機械において、工具の交換
は以下のように行われる。
【００２１】前記機械加工スピンドル２１において工具
を交換するには、必要な工具を収納した所望の工具保持
固定具２５が所定の交換位置まで移動するよう所定の機
械加工プログラムに従って工具マガジン２３が動かされ
る。次いで、工具マガジンまで導かれた工具把持具４９
が工具保持固定具３８と係合するまで工具交換装置３４
を含む支持体３３が図２に示す待機位置から工具マガジ
ン２３の方向に動かされる。その後、工具マガジン２３
から取り出された工具を含む工具交換装置３４が、空の
工具把持具５０が機械加工スピンドル２１に位置した工
具を取り上げうるように、工具マガジンから離れる方向
に向けられた支持体３３の動きにより取り上げ位置（ta
ke-over position）まで移動された機械加工スピンドル
２１の下方に動かされる。次いで機械加工装置１４は、
機械加工スピンドル２１内の周知の工具クランプが解放
された後、Ｚ方向に上方に動かされる。１８０度だけ工
具交換装置３４がその後回転することにより、新しい工
具が機械加工スピンドルの下方に動かされる。前記機械
加工スピンドルは次いで、Ｚ方向に動かされ、工具クラ
ンプが再び作動する。支持体３３を移動させることによ
り、先の工具が次いで工具マガジン２３に配置され、工
具交換装置３４は支持体３３を相応に移動させることに
より待機位置まで戻される。
【００２２】工具交換装置３４が別の工具把持具５１お
よび５２が使用されるように９０度だけ先ず回転され
て、前記装置２７によって機械加工スピンドル２１中へ
先に挿入されていた高速スピンドル２８における工具の
交換が対応して行われる。
【００２３】本発明は詳細に説明し、図面に示した実施
例に限定されない。従って、工具交換手段を有する工具
マガジンはまた別の設計の工作機械に対しても使用可能
である。更に、機械加工スピンドルの工具や補助装置の
工具に対して異なる把持具をそれぞれの工作機械の設計
に対応して異なる方向に配置させることも可能である。
工具交換装置全体でなく、四重把持装置のみを回転可能
に形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による工作機械の概路図である。
【図２】図１に示す工作機械において工具交換装置を含
む工具マガジンの一部の概略側面図である。
【図３】図２に示す工具交換装置の概略側面図である。
【図４】図３に示す工具交換装置の概略平面図である。
【符号の説明】
２１ 機械加工スピンドル ２２ フレーム ２３ 工具マガジン ２５ 工具ホルダ ２７ 高速スピンドル保持装置 ２８ 高速スピンドル ３０ 把持アーム ３３ 支持体 ３４ 工具交換装置 ３７ リニア駆動装置 ３８ 工具保持固定具 ４２ 四重把持装置 ４３、４４ 作動釦 ４９、５０ 把持具 ５１、５２ 把持具

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機械加工スピンドル（２１）と、 前記機械加工スビンドル（２１）中へ補助装置（２８）
    を挿入する装置（２７）と、 多数の工具を提供する工具マガジン（２３）と、 前記工具マガジン（２３）と前記機械加工スピンドル
    （２１）における交換位置との間で前記工具を移動する
    工具交換装置（３４）とを含む工作機械において、 前記工具交換装置（３４）が前記機械加工スピンドル
    （２１）のための２個の対角方向に対向した工具把持具
    （４９、５０）と前記把持具に対してそれぞれ９０度ず
    れた前記補助装置（２８）のための別の２個の工具把持
    具（５１、５２）とを備えた四重把持装置（４２）を含
    み、かつ前記工具把持具（４９、５０）と別の工具把持
    具（５１、５２）とが種々のサイズの工具保持固定具
    （３８）を保持するように形成されていることを特徴と
    する工作機械。
  2. 【請求項２】 前記四重把持装置（４２）がモータによ
    って垂直軸線の周りで回転可能であり、リニア駆動装置
    （３７）によって工具マガジン（２３）のフレーム（２
    ２）に水平方向に移動可能な支持体（３３）に配置され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
  3. 【請求項３】 前記工具交換装置（３４）が支持体（３
    ３）に坦持され、モータによって回転可能であることを
    特徴とする請求項２に記載の工作機械。
  4. 【請求項４】 前記補助装置（２８）が高速スピンドル
    であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか
    １項に記載の工作機械。
  5. 【請求項５】 前記補助装置（２８）を挿入する装置
    （２７）がチェインホッパ（２３）に配置されているこ
    とを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記
    載の工作機械。
  6. 【請求項６】 前記挿入装置（２７）が前記補助装置
    （２８）を保持するためにモータによって案内アーム
    （２９）上を移動可能である把持アーム（３０）を含む
    ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に
    記載の工作機械。
  7. 【請求項７】 前記工具交換装置（３４）が解放可能な
    把持キャッチ（４３、４４）を含むことを特徴とする請
    求項１から６までのいずれか１項に記載の工作機械。
JP37689999A 1998-12-28 1999-12-21 工作機械 Expired - Fee Related JP4731653B2 (ja)

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DE19860492.0 1998-12-28

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US (1) US6514183B2 (ja)
EP (1) EP1016497B1 (ja)
JP (1) JP4731653B2 (ja)
DE (2) DE19860492B4 (ja)
ES (1) ES2224536T3 (ja)

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