JP2002542954A - マニピュレータを有する工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械を加工速度と加工精度が設計上簡単に高まるように改良する。 【解決手段】 工作機械が、被加工工作物（１８）を装着するための工作物支持体（１９）と、工作物（１８）を加工するための工具（１６）を装着可能な回転駆動される工具主軸（１５）を支承した主軸頭（１４）と、工作物支持体（１９）内で仕上げ加工された工作物（１８）を他の加工用に取り出しかつ保持するための装置（２６）とを有する。その装置（２６）が、工作物支持体（１９）内で仕上げ加工された工作物（１８）を取り出すことのできる把持具（２８）を移動させるためのマニピュレータ（２７）と、工作物（１８）を保持する把持具（２８）を嵌挿することのできる把持ステーション（２９）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、被加工工作物を装着するための工作物支持体と、工作物を加工する
ための工具を装着可能な回転駆動される工具主軸を支承した主軸頭と、工作物支
持体内で仕上げ加工された工作物を他の加工用に取り出しかつ保持するための装
置とを有する工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】

このような工作機械がＥＰ ０ ３６８ ９９６ Ｂ１により公知である。

【０００３】 公知の工作機械はコラム移動形のものであり、その機械ベッド上に工作物ロッ
ド用把持装置が配置されている。把持装置が回転駆動装置を備えており、工作物
ロッドは工具主軸に装着された工具によって４つの長辺面すべてを加工すること
ができる。

【０００４】 工作物ロッドの長手方向で機械ベッド上に把持・旋回ユニットが設けられてお
り、このユニットは独自の横送り台で支承されている。工作物の４つの長辺面が
仕上げ加工されたなら、横送り台は工作物に接近して工作物をジョーチャック内
に装着する。次に工作物がロッドから切り離され、横送り台が僅かに後退する。
いまやジョーチャックが１９０°上方に旋回され、切断面は上からフライスによ
って加工することができる。

【０００５】 切断面とは反対側の正面の加工はこの機械では限定的にのみ可能である。

【０００６】 ＤＥ １９６ ３５ ２５８ Ｃ１がこの問題に対処するための工作機械を開示し
ているが、この機械では把持装置は工作物ロッドの長手軸線を横切って延びる軸
線の周りを旋回可能である。こうして、４つの長辺面と把持装置から離れた方の
正面とを加工することが可能となる。

【０００７】 これら５面が加工された後、工具主軸内に装着可能な丸鋸盤によって工作物は
大部分残りの工作物ロッドから切り離される。次に把持装置が再びその水平位置
に移動し、把持・旋回ユニットは前進して工作物の加工済み正面を把持すること
ができる。その後、工作物が完全に切り離され、それに基づいて−上で述べたよ
うに−第６面も加工することができる。

【０００８】 ＤＥ １９６ ３５ ２５８ Ｃ１により公知の工作機械は確かに工作物の第６面
の加工を可能とするのではあるが、しかしごく多くの中間ステップが必要であり
、そのことから一方で工作物の加工にきわめて時間がかかることになる。他の欠
点として、標準チャックは工作物の外輪郭に適合されていないので、工作物をチ
ャックに引渡すことによって精度上の問題が現れる。

【０００９】 以上述べた両方の工作機械の他の欠点はそれらが設計上きわめて支出を要する
点にある。というのも、２つの厳密に調整可能な旋回装置を設けておかねばなら
ず、そのうち一方が第５面の加工を可能とし、他方が第６面の加工を可能とする
。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】

そのことを背景に本発明の課題は、発明の属する技術分野で触れた工作機械を
加工速度と加工精度が設計上簡単に高まるように改良することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この課題は、本発明によれば、発明の属する技術分野で触れた工作機械を改良
して、装置が、工作物支持体内で仕上げ加工された工作物を取り出すことのでき
る把持具を移動させるためのマニピュレータと、工作物を保持する把持具を嵌挿
することのできる把持ステーションとを有することによって解決される。

【００１２】 本発明の根底にある課題がこうして完全に解決される。

【００１３】 つまり本願の発明者達は、仕上げ加工された工作物の引渡しにマニピュレータ
、たとえば一種のロボットアームを利用できることを認識したが、このようなマ
ニピュレータでは移動精度も保持力も、希望する精度でフライスによって加工す
るのに十分ではない。この理由から従来は、加工中に工作物を保持するのにこの
ようなマニピュレータは使用されなかった。しかし本来きわめて安価で単純に構
成されたマニピュレータのこうした欠点は、本発明によって設けられる把持ステ
ーションによって、マニピュレータの把持具が把持ステーション内に装着される
ことによって除去することができる。これは、マニピュレータによって純粋のハ
ンドリングが行われる間、所定の整列で配置された把持ステーションが精度と所
要の保持力とをもたらすことを意味する。

【００１４】 先行技術において６面加工用に一般的なさまざまな中間ステップもこうして避
けることができる。マニピュレータが任意の位置で工作物を把持し、次に工作物
は工作物ロッドから完全に切り離すことができる。その後、マニピュレータは工
作物を次の加工用に必要とされるように回転させ、次にその把持具を把持ステー
ション内に挿入し、そこで把持具が適切に緊締される。

【００１５】 その際好ましくは、マニピュレータが垂直軸線の周りを旋回可能な片持ち腕を
有し、この片持ち腕で把持具が、垂直軸線を横切って延びる回転軸線の周りを回
転可能に支承されている。

【００１６】 その際利点として、工作物は工作物支持体から簡単に水平に取り出すことがで
きる。把持具は次に工作物をまず９０°回転させ、次に横方向で把持ステーショ
ン内に移動してそこで係止される。この固定状態で第５面が加工された後、工作
物は１８０°回転して再び把持ステーション内に移動し、いまや第６面を加工す
ることができる。

【００１７】 こうして、加工のために装着された工作物を９０°回してその正面を加工でき
るようにするのに回転駆動装置さえも必要とすることなく６面加工が可能である
。

【００１８】 さらに、片持ち腕が垂直軸線の方向で高さ調整可能に構成されていると好まし
い。

【００１９】 この措置はかなりの時間的利点をもたらす。というのも工作物は垂直にも取り
出すことができ、回転駆動装置を備えた工作物支持体の場合、工作物を取り出す
前に把持装置の逆旋回を省くことができるからである。

【００２０】 一般に、把持ステーションが、把持具の外輪郭に適合されて把持具を調心しか
つ保持するための把持ジョーを有すると好ましい。

【００２１】 この措置によって精度上かなりの利点を達成することができる。というのも、
把持具の外輪郭に厳密に適合された把持ジョーによって、把持具が再現可能に厳
密に調心されかつ位置決めされるようにすることができるからである。相互に適
合された輪郭によって、迅速に切削加工する場合でも工作物が正しい位置で整列
したままとなるようにされる。

【００２２】 さらに、把持具が、工作物の外輪郭に適合された互換性ジョーを有すると好ま
しい。

【００２３】 この措置はいま一度精度向上をもたらす。というのも、適合されたジョーによ
って工作物は標準ジョーによるよりもはるかに確実に保持することができるから
である。しかしこの措置は設計上の利点も有する。というのも、別の幾何学を有
する工作物の加工に移行するとき把持具のジョーが新たに適合されねばならない
だけであり、精度または加工速度を損なうことなく、工作機械のすべての他の組
立体には変更がないからである。

【００２４】 一般に、好ましくは、工作物支持体が、垂直軸線を横切って旋回可能な把持装
置を有し、この把持装置によって工作物は把持装置から離れた方の側を加工され
るために垂直に整列させることができる。

【００２５】 この措置はすでにＤＥ １９６ ３５ ２５８ Ｃ１により公知であり、単一の固
定状態で５面の加工を可能とする。マニピュレータは第５面の加工後、垂直に整
列した工作物を把持し、その後この工作物は工作物ロッドから切り離される。次
にマニピュレータは把持ステーションへと回転し、同時に把持具を１８０°回転
させる。この位置において把持具は把持ステーション内に装着され、次にいまや
工作物の第６面が上を向き、この工作物は加工することができる。

【００２６】 その他の利点は本願の明細書および図面から明らかとなる。

【００２７】 前記特徴および以下に説明する特徴はその都度記載した組合せだけでなく、本
発明の枠から逸脱することなく他の組合せや単独でも勿論実施可能である。

【００２８】

【発明の実施の形態】

本発明の実施例が図面に示してあり、以下に詳しく説明される。

【００２９】 図１において、側面図としてごく概略が全体的に示された工作機械１０は、機
械ベッド１１を有する。

【００３０】 機械ベッド１１上に移動式コラム１２が配置されており、この移動式コラムで
主軸頭１４が支承されている。主軸頭１４は通常、機械ベッド１１を基準に３つ
の空間方向に移動可能である。

【００３１】 主軸頭１４内で回転駆動されて工具主軸１５が支承されており、工作物支持体
１９内で保持された工作物１８を加工するための工具１６がこの工具主軸に嵌挿
可能である。

【００３２】 工作物支持体１９が把持装置２１を含み、この把持装置内に工作物１８が装着
されている。把持装置２１は符号２２に示唆した旋回軸線の周りを、矢印２３で
示唆したように旋回可能である。図１に示した固定状態のとき工作物１８は把持
装置２１から離れた方の面２４が加工される。

【００３３】 把持装置２１内で仕上げ加工された工作物１８を取り出しかつ保持するための
装置２６が工作物支持体１９の横で機械ベッド１１上に配置されている。この装
置２６がマニピュレータ２７を含み、このマニピュレータはその外端で把持具２
８を担持している。マニピュレータ２７の背後になお把持ステーション２９が示
唆されており、この把持ステーション内に把持具２８はなお説明する仕方で装着
可能である。

【００３４】 最後に図１ではマニピュレータ２７の右横になお積下しステーション３１が示
唆されており、マニピュレータ２７は仕上げ加工された工作物１８をこの積下し
ステーション上に積み下ろす。

【００３５】 マニピュレータ２７が片持ち腕３３を含み、この片持ち腕は旋回軸線２２を横
切って延びる垂直軸線３５の周りを旋回可能に柱３４で支承されており、そのこ
とが矢印３６で示唆されている。把持具２８は旋回軸線２２および垂直軸線３５
を横切って延びる回転軸線３８の周りを旋回可能に片持ち腕３３で支承されてお
り、そのことが矢印３９で示唆されている。

【００３６】 図２は図１の工作機械を平面図で示しており、主軸頭１４と工具主軸１５は破
線で示唆されているだけである。

【００３７】 図２に認めることができるように、把持装置２１が台座４１で支承されており
、把持装置２１を旋回軸線２２の周りで旋回させるモータ４２がやはりこの台座
に設けられている。

【００３８】 把持ステーション２９が２つの相接近移動可能な把持ジョー４４を有し、把持
ジョーは相向き合って各１つの湾曲面４５を有し、この湾曲面はその輪郭が把持
具２８の符号４６に示唆した外輪郭に適合されている。

【００３９】 把持ジョー４４の間にくぼみ４７が設けられており、把持具２８は把持ジョー
４４の間に介装することができ、場合によって下方に突出する工作物１８をずら
したり把持ジョー４４用載置面４８に接触させたりする必要はない。

【００４０】 把持装置２１が図１、図２に示す位置に旋回して工作物１８の末端２４が加工
のために上を向く前、把持装置は図３に示す位置にあり、この位置において工作
物１８の長辺面４９は加工することができる。図３に認めることができるように
、工作物１８は長尺工作物ロッドの一部であり、この工作物ロッドは図３で左か
ら右へと歩進的に把持装置２１内を押し進められる。

【００４１】 図１に示す位置において工作物１８の長辺面４９と正面２４は加工されたので
あり、いまやこの工作物は工作物ロッドから切り離すことができる。

【００４２】 このためマニピュレータ２７はその把持具２８で工作物１８を把持し、次に図
１に示す丸鋸盤である工具は工作物１８を残りの工作物ロッドから切り離す。

【００４３】 マニピュレータ２７は次に矢印３６の方向で側方に旋回し、同時に把持具２８
を回転軸線３８の周りで回転させ、工作物１８の正面２４はいまや下を向く。

【００４４】 把持具２８は把持ステーション２９の上に到来したなら把持ジョー４４の間に
降下し、すると把持ジョーは相接近移動し、こうして把持具２８を確固として係
止する。この状況が図４に拡大して一部示してある。

【００４５】 図４に認めることができるように、把持ジョー４４は把持具２８のジョー５０
を把持してこれを調心し、同時に載置面４８に押し付ける。

【００４６】 ジョー５０の輪郭５１は工作物１８の外輪郭に適合されている。この輪郭５１
は図５に一層明確に認めることができ、把持具２８は把持ステーション２９なし
に図示されている。

【００４７】 図４に立ち返るなら、そこにはなお他の保持ジョー５３が示してあり、この保
持ジョーは把持具２８をなお一層良好に調心しかつ保持するのに利用することが
できる。

【００４８】 図４において符号５４は圧縮空気ホースまたは空気圧ホースであり、これらの
ホースを通して把持具２８のジョー５０は離反し接近する。これによって加える
ことのできる把持力は比較的小さいが、しかし把持装置２１および把持ステーシ
ョン２９の間で移動するとき工作物がその位置を変えないようにするのに十分で
ある。把持具２８が把持ステーション２９内に挟み込まれたなら、いまや把持ジ
ョー４４がジョー５０に圧力を加え、これにより工作物１８はジョー５０内で確
実に保持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１つの実施例による工作機械の略側面図である。

【図２】 図１の工作機械を略示した平面図である。

【図３】 図２と同じ図示であるが、工作物が９０°旋回している。

【図４】 把持ステーション内に装着された把持具の平面図である。

【図５】 図４の把持具を単独で示す。

【符号の説明】 １０ 工作機械 １１ 機械ベッド １２ 移動式コラム １４ 主軸頭 １５ 工具主軸 １８ 工作物 １９ 工作物支持体 ２１ 把持装置 ２２ 旋回軸線 ２７ マニピュレータ ２８ 把持具 ２９ 把持ステーション ３３ 片持ち腕 ３４ 柱 ３５ 垂直軸線 ３８ 回転軸線 ４４ 把持ジョー ４５ 湾曲面 ４７ くぼみ ４８ 載置面 ５１ 輪郭 ５３ 保持ジョー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工工作物（１８）を装着するための工作物支持体（１９
   ）と、工作物（１８）を加工するための工具（１６）を装着可能な回転駆動され
   る工具主軸（１５）を支承した主軸頭（１４）と、工作物支持体（１９）内で仕
   上げ加工された工作物（１８）を他の加工用に取り出しかつ保持するための装置
   （２６）とを有する工作機械において、装置（２６）が、工作物支持体（１９）
   内で仕上げ加工された工作物（１８）を取り出すことのできる把持具（２８）を
   移動させるためのマニピュレータ（２７）と、工作物（１８）を保持する把持具
   （２８）を嵌挿することのできる把持ステーション（２９）とを有することを特
   徴とする工作機械。
2. 【請求項２】 マニピュレータ（２７）が垂直軸線（３５）の周りを旋回可
   能な片持ち腕（３３）を有し、この片持ち腕で把持具（２８）が、垂直軸線（３
   ５）を横切って延びる回転軸線（３８）の周りを回転可能に支承されていること
   を特徴とする、請求項１記載の工作機械。
3. 【請求項３】 片持ち腕（３３）が垂直軸線（３５）の方向で高さ調整可能
   に構成されていることを特徴とする、請求項２記載の工作機械。
4. 【請求項４】 把持ステーション（２９）が、把持具（２８）の外輪郭（４
   ６）に適合されて把持具（２８）を調心しかつ保持するための把持ジョー（４４
   ）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の工作機械。
5. 【請求項５】 把持具（２８）が、工作物（１８）の外輪郭（５１）に適合
   された互換性ジョー（５０）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれ
   か１項記載の工作機械。
6. 【請求項６】 工作物支持体（１９）が、垂直軸線（３５）を横切って旋回
   可能な把持装置（２１）を有し、この把持装置によって工作物（１８）は把持装
   置（２１）から離れた方の側（２４）を加工されるために垂直に整列させること
   ができることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の工作機械。