JP2004338086A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 マガジン位置と作業位置の間でツールホルダの位置的に正確な搬送を可能にする。
【解決手段】 工作機械（１０）が作業スピンドル（１１）を有し、そこにツールホルダ（１５）のためのツールレセプタクル（１４）が設けられる。さらに、ツールレセプタクル（１４）から間隔を空けられたそのマガジン位置と、ツールホルダ（１５）がツールレセプタクル（１４）内にクランプされ得るその作業位置の間でこのツールホルダ（１５）を搬送する目的で、グリッパ（２１）を備えた少なくとも１つのツール変更アーム（２３）があり、そこにグリッパ（２１）に関して周辺アラインメントでツールホルダ（１５）が保持され、そこでツールホルダ（１５）はツールレセプタクル（１４）内にクランプされ得る。位置決め表示器（３５）は、ツールホルダ（１５）の周辺アラインメントのために設けられ、その表示器はツールホルダ（１５）とグリッパ（２１）の間のミスアラインメントを表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも１つの作業スピンドルを有し、その作業スピンドル内でツールホルダのためのツールレセプタクルが設けられ、ツールレセプタクルから間隔を空けられたそのマガジン位置と、ツールホルダがツールレセプタクル内にクランプされ得るその作業位置の間でこのツールホルダを搬送させる目的で、グリッパを備えた少なくとも１つのツール変更アームを有し、そのグリッパにツールホルダがグリッパに関して周辺アラインメントで設けられる工作機械に関する。

上述のタイプの工作機械は、従来技術にしばしば開示されている。

ＤＥ３３２０８５１Ａ１及びＤＥ４０３１９９７Ａ１は、その参照がここで明確になされるが、移動式コラムタイプの工作機械を開示しており、そこではツールレセプタクルを有する作業スピンドルが、スピンドルの前側に設けられて標準化されたツールホルダをクランプするよう意図されており、工作物に関して空間内の３方向に移動され得る。作業スピンドルは、スピンドルハウジングに回転可能に載置され、そこでスリーブが垂直方向に移動可能な方式で配置され、スリーブは、作業スピンドルの周りに分散された複数のツール変更アームを支えている。各ツール変更アームはその下方自由端で、グリッパを支えており、その中でツールホルダが保持され、これはツールレセプタクル内にクランプされ得るようになっていて、マシニングツールをその下方のシャンクに載せている。

ツールホルダは、ツールレセプタクル内に要求に応じて挿入され、その目的でツール変更アームが相当するツールホルダとともにツールレセプタクルの下で下方に旋回される。スリーブを上昇させることは、ツールホルダが更にその標準化されたテーパ、例えば急斜テーパ又は中空テーパ状シャンクを適所にクランプされたツールレセプタクル内に通すことにつながる。グリッパは、ツールの使用の間ツールホルダ上に留まり、これは今や作業スピンドルによって駆動され、その結果として迅速なツール変更が可能である。

換言すれば、作業スピンドルの周りに配置されたツール変更アームは、種々のツールホルダをそれらのマガジン位置に保持するためにグリッパを使用し、そこでそれらはツールレセプタクルに関して横方向及び上方に間隔を空けられる。各場合において１つのツールは、作業位置内に旋回され、移動されているスリーブによってツールレセプタクル内に挿入される。先に操作されたツールを備えたツール変更アームが上方に旋回されている間、もう１つのツール変更アームが、新しいほうのマシニングツールをツールレセプタクル内に相当するツールホルダを介してクランプする目的で、それまでに下方に旋回され得る。

多くの場合、この種の工作機械では、そのオリエンテーションでツールがツールレセプタクル内にクランプされていたことを知るのが重要であり、例えば、後方のコアドリルの場合に重要である。

この特許文献は、どのようなツールが“位置的に正確な方式で”、すなわち、それらの周辺アラインメントに関して明確な方式で、作業スピンドルのツールレセプタクル内に挿入され得るかについての種々の構造を説明している。

例えば、ＥＰ０３５４４６７Ａ２は、急斜テーパツールホルダのグリッパを記載している。厚みを帯びた包囲カラーが、ツールレセプタクル内に挿入される急斜テーパとマシニングツールが締結されるシャンクの間に設けられ、放射方向外側に向いたグリッパ溝を備え、そこでグリッパはカラーに設けられているそのジョーを用いて係合する。グリッパにはバネ負荷を与えられたラッチングレバーが設けられ、その自由端はラッチングラグとしてツールホルダの周囲の切欠きに係合し、ツールホルダが非回転方式でマガジン位置と作業位置の間のその搬送の間、グリッパに保証されている。ツールホルダがツールレセプタクルに挿入されるとき、ラッチングレバーがストップを介したツールホルダから解放され、こうしてツールレセプタクルが回転スピンドル内に挿入されることを可能にしている。グリッパに負荷を与える目的で、ラッチングレバーも手動で解放され得る。

ＥＰ０２９７８２８Ａ１は、同様な構造を示している。この文献は、グリッパを開示しており、これはツールホルダを把持するための２つの移動可能なジョーを有している。ジョーは偏向ギアによってボルトに連結され、これはジョーを開放する目的で空間的に固定されたストップに対して移動される。突起がジョーの１つに設けられていて、ジョーの閉鎖状態においてツールホルダの切欠きに係合し、これはツールホルダのグリッパ上への非回転保証をももたらす。

ＥＰ０７６１３８４Ａ１もまた、同様なグリッパ構造を示しているが、ここでのジョーは、空間的に固定されたストップによってではなく、むしろグリッパに設けられた駆動ユニットにより、ツールホルダを回転目的で解放するために拡張される。

ツールホルダが規定された角度位置でツールレセプタクル内にクランプされるため、異なる深さ又は幅の又は異なる半径に配置されたキャッチスロットが、急斜テーパ又は中空テーパシャンクタイプの標準化されたツールホルダに設けられる。摺動ブロックは、作業スピンドルに設けられ、ツールホルダと作業スピンドルが周辺に正確にアラインされ、キャッチスロットに係合する。１８０°のずれが、例えば摺動ブロックの係合の深さに対応して、例えばＥＰ０６８１８８０Ａ１に開示されるように、ここで検出され得る。

もしツールホルダが、上記グリッパの助けを借りて、作業スピンドルに対して規定された作業位置にあるツールレセプタクルに挿入されるなら、摺動ブロックは非常に短時間でキャッチスロットを見出し、これは非常に迅速なツール変更を可能にする。ツールは、低いカップリング速度で回転する作業スピンドルを備えたツールレセプタクルに挿入されるので、グリッパにおける回転のためのツールホルダの解放は、ツールホルダがツールレセプタクル内にクランプされる前に行われる。

ＥＰ０２４９８９８Ａ１は、グリッパを開示しており、これには、グリッパに関して規定された周辺アラインメントにツールホルダを保持する目的で、オリエンテーション手段は設けられていない。ツールホルダは、そのグリッパ溝の上方テーパ表面を用いて、グリッパのジョーにある内側に突出したウェブに休止し、一種の摩擦接続が形成されるようになっている。ツールホルダがツールレセプタクルに挿入されるとき、ツールホルダが摺動ブロックによりグリッパに関して回転され、これはキャッチスロットが設けられた環状表面に擦り付けられるが、グリッパとツールホルダの間の摩擦は、摺動ブロックがキャッチスロットに到達して底に係合するまで端部表面に“沿って移動する”ことを確実にする。そのときにだけ、ツールホルダは完全にツールレセプタクルにクランプされる。操作の間でさえもグリッパがツールホルダに留まることが出来るため、グリッパは今や幾分下降させられ、グリッパ溝とウェブとの間にエアギャップが形成され、ツールホルダがグリッパ内での摩擦無しに回転可能になっている。

先述の構成の不都合な点は、ツールホルダが作業スピンドルの所望の角度位置に設定されるため、ツール変更時間が規定されないことであり、これは、摺動ブロックの検索走行が異なる長さの時間続き得ることを意味している。加えて、一方でツールホルダとグリッパ、他方でツールホルダと摺動ブロックの間の摩擦レベルに依存して、摺動ブロックが正確なキャッチスロットを見出すまで、それは不均衡な長い時間を必要とする。

ツール変更時間を短縮し、作業スピンドルに関してツールホルダの明確な周辺アラインメントを確実にする目的で、上述のグリッパは、それゆえオリエンテーション手段でしばしば使用され、それは、グリッパが機械的に複雑な構造であるという不都合な点となっている。
ＤＥ３３２０８５１Ａ１ ＤＥ４０３１９９７Ａ１ ＥＰ０３５４４６７Ａ２ ＥＰ０２９７８２８Ａ１ ＥＰ０７６１３８４Ａ１ ＥＰ０６８１８８０Ａ１ ＥＰ０２４９８９８Ａ１

上記に鑑みて、本発明の目的は、最初に述べられたタイプの工作機械を改良して、マガジン位置と作業位置の間でツールホルダの位置的に正確な搬送を可能にすることである。

本発明に拠れば、この目的は、最初に述べられた工作機械の場合に、位置決め表示器がツールホルダの周辺アラインメントのために設けられ、この表示器がツールホルダとグリッパの間のミスアラインメントを表示することにより達成される。

マガジン位置と作業位置の間でツールホルダの位置的に正確な搬送が可能となる。

発明を実施するための形態

本願の発明者等は、ツールホルダがツールレセプタクルにミスアラインされた方式で挿入されることを防止するのに位置決め表示器を使用可能であることを認識した。この位置決め表示器は、例えば警告シグナル等を出力し得る機械コントローラにミスアラインメントを表示する。回転する作業スピンドルに連結された工作機械の場合、この種の位置決め表示器は必ず必要というわけではないが、静止した作業スピンドルに連結された工作機械の場合、それは安全性を増大させる。もっとも、位置決め表示器は、最初に述べた工作機械の場合に好都合である。なぜならそれは、ツールホルダの手動変更のときに作業人員を助けるからである。もし、例えば、工作機械がツールホルダを装備されるものである場合に、多くの場合にツールホルダを公知の周辺アラインメントでグリッパ内に挿入させることが好都合である。作業人員の注意がこの種の位置決め表示器によって助けられる。

ツールホルダがマガジン位置にあるときに、もし位置決め表示器がミスアラインメントを認識するなら好ましい。

本願の発明者等は、グリッパとツールホルダの間の周辺アラインメントをマガジン位置のみでモニターすることで十分であることを認識した。なぜなら、もし最初に議論されたオリエンテーション手段が係合状態にある場合は、ミスアラインメントはマガジン位置と作業位置の間の搬送の間と連結工程には起こり得ないからである。

もし位置決め表示器に位置センサが割り当てられていて、これがグリッパに関してツールホルダの周辺アラインメントを認識するなら更に有利である。

起こり得るミスアラインメントを検知する目的で、単純な位置センサが利用可能であるなら有利である。これは、例えば、ツールホルダの溝に応じた磁気センサであっても良い。

もし位置決め表示器がツールシースに割り当てられ、これがツール変更アームに配置されてこれによりツールホルダが少なくとも部分的にそのマガジン位置で覆われており、位置決め表示器に好ましくは位置センサが割り当てられており、これが、ツールホルダがツールシースのマガジン位置に到達したか否かを認識すると一般に好ましい。

この手段は、構造的にも有利である。なぜなら、位置決め表示器はどの場合にも存在するツールシースに設けられ得るが、その結果存在する工作機械が改良され得るからである。

もし位置センサが終了位置センサとして構成され、これが、ツールホルダがその予め定められたマガジン位置に到達しないかどうかを表示するならさらに好ましい。

本願の発明者等は、すなわち、グリッパとツールホルダの間のミスアラインメントが、先に使用状態にあったツールの交換の間生じ得て、もし、例えば、切粉及び冷媒が位置決めノッチ及び／又は摺動ブロックをふさいでいる場合、それらが係合状態になり得ないようになっていることを認識した。もし、ツール変更アームがツール変更工程の間非常に迅速に加速されてブレーキされる場合、この様なミスアラインメント、すなわち、例えば傾斜が生じ、ツールホルダがもはやツールシース内に導入され得ず、又は完全には導入され得ないようになっている。

この場合、もし位置センサがツール変更アームのための作動ユニットに配置され、好ましくは終了位置センサとして構成され、これが、ツール変更アームがマガジン位置のためのその予め定められた位置に持ち上がったか否かを表示すると好ましい。

ツールホルダが規定されたそのマガジン位置に到達したかどうかをチェックする目的で、追加の位置センサがツールシースに配置されることは絶対に必要という訳ではない。これはなぜなら、もしツールホルダがそのマガジン位置内に完全に搬送され得ない場合、ツール変更アームがマガジン位置のために予め定められたその位置に持ち上がることも出来ないからである。ツール変更アームが終了位置センサによってどの場合も頻繁にチェックされるので、終了位置センサからツールホルダとグリッパの間の起こり得るミスアラインメントに関する情報を引き出す目的で、現行の工作機械にある信号の利用が可能である。

もし、位置決め表示器にブロッキングエレメントが割り当てられ、これが、ツールホルダがグリッパに関してミスアラインされるとき、そのマガジン位置に持ち上がることを防止するなら、全般的に好ましい。

認識されるツールホルダが傾斜されるだけでなく、ツールホルダが僅かに回転されることも有利である。

上記に鑑みて、もしブロッキングエレメントがラッチングエレメントからなり、これがツールシースに配置されてこれにツールホルダのくぼみが割り当てられ、ラッチングエレメントが好ましくはツールシースに配置され、ツールホルダが位置的に正確な方式でグリッパに保持されるときに、ツールホルダに形成されたキャッチスロットに係合し、ラッチングエレメントが好ましくは更にチューブ状のツールシースと一体的に形成された形状エレメントとして構成され、そこでは代わりにブロッキングエレメントがツールホルダの突起に割り当てられた凹所からなるのが好ましい。

この手段は、１つのラッチングエレメントまたは凹所がツールシース上又は内に形成されなければならないだけであり、もしツールホルダが正確に位置決めされると、対応するくぼみに係合でき又は相当する突起を受容でき、そうでなければ、ツールホルダがツールシース内に完全に入り込むことを防止する点で、構造的に有利である。

これは、ツールホルダにとって、構造的に単純だが非常に有効な位置決め表示器を実現させ、これは工作機械の操作の間だけでなく、グリッパに新しいほうのツールホルダが装備されているときにも有利である。これはなぜなら、もし操作人員がツールホルダを位置的に正確な方式でグリッパ内に挿入しない場合、このツール変更アームはその所定のマガジン位置に持ち上がり得ず、これは工作機械のシーケンス制御を介して操作人員に直接表示され得るからである。

それゆえ、グリッパがミスアラインされたツールホルダを装備することを防止する更なる安全手段をグリッパに設ける必要はない。これはなぜなら、例えば、標準化されたツールホルダは、しばしば２つのオリエンテーションノッチを有し、これはそれらが１８０°ずれてグリッパに挿入されることができ、ツールホルダがグリッパに関して非回転方式で保持されることをオリエンテーション手段が確実にすることを意味するからである。公知のグリッパの場合、ツールホルダが不適切なオリエンテーションでクランプされることや、グリッパが不適切なオリエンテーションのために正確に閉鎖されないことを防止する目的で、延長手段が設けられ、それが工作機械の操作の間開放可能であり、ツールから外れ得るようになっている。

新規なグリッパは、構造的に非常に単純で非常に信頼できる方式で構成され得るし、起こり得るミスアラインメントは、遅くとも新しく装備されたグリッパがマガジン位置内に上昇されているときに認識される。例えば、ＨＳＫについて、ツールレセプタクルのツールホルダの位置決めのために実際に設けられるキャッチスロットが、異なる深さであることで利用がなされ、それが、いわばブロッキングエレメントによりそれが十分な深さを有するキャッチスロット内に導入されるか否かがチェックされるようになっている。これはそれゆえ、わずかな自由度のミスアラインメントだけでなく、１８０°のミスアラインメントをも容易に認識可能にする。もし１つの位置決めノッチだけがツールホルダに設けられるなら、それがホルダ内に正確な角度オリエンテーションで挿入されないと、ツールホルダは傾斜することになる。この傾斜により、ラッチングエレメント及びくぼみ又は凹所及び突起が、それぞれ、互いに係合することが防止される。

上記に鑑みて、本発明はまた、工作機械のためのツールシースにも関連し、これは工作機械で使用されるべきツールホルダのくぼみ又は突起に割り当てられたブロッキングエレメントを有し、ブロッキングエレメントは、好ましくはツールシース内に配置され、更に好ましくはそれと一体的に形成される、好ましくはラッチングエレメント又は凹所として構成される。

新規なツールシースに関連した利点は、新規な工作機械に関連して既に上記されている。

この種の工作機械の場合、もしオリエンテーション手段がグリッパとそれに支持されるツールホルダの間に設けられ、ツールホルダを非回転の方式でグリッパにマガジン位置と作業位置の間の少なくともその搬送の間保証すると、一般的に好ましい。

この手段は、従来技術からそれ自身公知であり、グリッパ内に一度正確に挿入されたツールホルダが、マガジン位置と作業位置の間の搬送においてさえ回転又は傾斜しないことを保証する。

この場合、もしツールホルダがツールレセプタクル内にクランプされた後、オリエンテーション手段が、それを解放し、その結果それがグリッパに関して回転され得るなら好ましい。

本願の発明者等は、静止した作業スピンドルとの急速なツール変更もまた可能であり、これは他方で、ツールホルダがツールレセプタクル内にクランプされた後になって初めて、オリエンテーション手段が解放することを可能にしている。ツールホルダは、その後公知のオリエンテーションでツールレセプタクル内に挿入され得るが、そこではそれが適所に必要とされている摺動ブロックの検索走行無しで、迅速にクランプされ得る。オリエンテーション手段は、その後解放されて作業スピンドルは操作速度まで到達される。

これに関して注意すべきは、ツール変更の新規なコンセプトは、空間的に固定されたストップに対して駆動される公知のグリッパでは実現できないということである。なぜなら、公知のグリッパにおけるオリエンテーション手段は、ツールホルダがツールレセプタクル内に完全に導入される前に常に既に解放されているからである。それゆえ、もし仮に公知のグリッパが静止した作業スピンドルのツールホルダの変更に使用されるなら、ツール変更の間所定時間操作状態となり、そこではツールホルダが非回転方式で公知のグリッパにもツールレセプタクルにも保証されないだろう。もし仮にツールホルダがこの短い時間間隔においてその周辺アラインメントで移動されることになるなら、例えばオリエンテーション手段の解放により、それはもはやそれを静止したスピンドル内に連結させることは不可能である。

静止したスピンドル内への挿入は、ツールホルダがツールレセプタクルにクランプされた後解放されているオリエンテーション手段によってのみ可能である。

１つの発展において、もしオリエンテーション手段が、作業スピンドルに関してグリッパを移動させることにより、ツールレセプタクル内にクランプされたツールホルダを解放し、オリエンテーション手段が好ましくはラッチング手段として構成されると、好ましい。

この手段は、構造的に有利である。なぜなら、例えばラッチングレバーを作動させる目的で、グリッパの駆動ユニット又は特定の操作が必要とされないからである。

この場合、もしオリエンテーション手段が、少なくとも１つのラッチング突起からなり、これがグリッパに設けられ、ツールホルダのオリエンテーションノッチに割り当てられるなら更に好ましい。

構造的に非常に単純なグリッパが実現されることが可能であり、そこで少なくとも１つのラッチング突起を単に設ける必要があることが有利である。この場合、標準として設けられる位置決めノッチがツールホルダのオリエンテーションノッチとして機能し得る。

このような構成において、グリッパの横方向の移動や落下は、オリエンテーション手段を解放させる目的に十分である。この手段は、それゆえ構造的に有利なだけでなく、現存する工作機械の改良をも可能にする。なぜなら、オリエンテーション手段を解放する目的でグリッパを追加的に移動させることが、シーケンス制御により容易にプログラムされ得るからである。

全体的に、もしグリッパがウェブを有し、これが放射方向内側に突出していてグリッパ溝と係合し、これがツールホルダに設けられたカラーに包囲形式で形成され、少なくとも１つのオリエンテーションノッチが好ましくはグリッパ溝内又はその近傍に設けられ、少なくとも１つのラッチング突起が好ましくはウェブ又はその近傍に設けられるなら好ましい。

従来構成の標準化されたツールホルダ及びグリッパが用いられ得ることが有利であり、それは少なくとも１つのラッチング突起をウェブ上に設けることを要求されるだけである。もっとも、オリエンテーションノッチとラッチング突起が、互いに係合し得て再び解放され得る限りにおいて、ツールホルダの又はグリッパキャリアの周辺に要望どおりに配置されることも可能である。

更に、もしラッチング突起が上方にツールレセプタクルに向いており、ツールホルダがツールレセプタクルに挿入されるときにオリエンテーションノッチが下方を向いていて、ラッチング突起は好ましくはウェブ上に締結された摺動ブロックとして構成され、オリエンテーションノッチは位置決めノッチとして構成されると好ましい。

ツールホルダが回転方向に固定された方式でツールレセプタクルにクランプされた後、摺動ブロックが位置決めノッチから自由になる程度にグリッパが単に下降しさえすれば良いということが有利である。

この場合、もし少なくとも２つのツール変更アームが設けられ、このグリッパが、マガジン位置と作業位置の両方でツールホルダ上に留まり、ツール変更アームが、作業スピンドルに関して長手方向に移動可能な方式で配置されたスリーブ上に好ましくは載置されるなら更に好ましい。

この手段は、例えばＤＥ４０３１９９７Ａ１及びＤＥ３３２０８５１Ａ１を参照すれば、それ自体公知でありその参照の開示は、ここで明確になされる。

新規な工作機械におけるツール変更は、この構造の場合に特に単純であることがわかる。スリーブが下方に移動されたとき、変更されるべきツールを備えたツール変更アームはスイングアウトされ、ツールホルダの回転軸が作業スピンドルの軸と並ぶようになっている。スリーブはさらに上方に移動され、その結果としてツールホルダがツールレセプタクル内に入る。ツールホルダと作業スピンドルの間の周辺アラインメントがオリエンテーション手段と作業スピンドルのシーケンス制御により規定されるため、ツールホルダはスリーブが上昇された後すぐにツールレセプタクルにクランプされ得る。スリーブが短い距離の間再び更に下降され、その結果として、グリッパがツールホルダに留まりながらもオリエンテーション手段が解放されツールホルダが回転可能である。

本発明は、さらに新規な工作機械のための上述の構成を備えたグリッパに関する。

更なる利点が詳細な説明と添付図面から理解できる。

上記した構成と以下にこれから説明されることは、それぞれ説明されたコンビネーションだけでなく、他のコンビネーション又はそれ自身本発明の範囲から逸脱することなく用いられ得るのは言うまでもない。

本発明の実施例は、図面に示されており、以下の詳細な説明により詳細に説明されている。

図１において、１０は工作機械を示し、その作業スピンドルが１１で部分断面方式により図示されている。作業スピンドル１１は、軸１２の周りに回転可能に載置されていて、これが矢印１３で示されている。

作業スピンドル１１は、その下端で円錐形のツールレセプタクル１４を有し、その中に、例えばそのマガジン位置に１５で示されるようなツールホルダが挿入され得る。

ツールホルダ１５は、標準化された急斜テーパ１６を有し、これは一般に公知のツールシース１７により飛散する切粉から保護されている。

急斜テーパ１６の下において、ツールホルダ１５は、厚みを帯びたカラー１８を有していて、これは丸く包囲して外側に開放したグリッパ溝１９を備えており、そこでツールホルダ１５がグリッパ２１により保持されている。ツールホルダ１５において、厚みを帯びたカラー１８はその底部でシャンク２２に隣接していて、そこで作業ツール（図１及び２には示されていない）が保持される。

グリッパ２１は、ツール変更アーム２３により保持されており、これはそれ自体公知の方式で、第１バー２４及び第２バー２５からなり、これらを通じてそれはスリーブ２６に載置され、これは、ツールスピンドル１１を包囲するスピンドルハウジング（図示せず）上で垂直方向に調整可能な方式で載置され、これは矢印２７で示されている。２つのバー２４及び２５はスリーブ２６に回転軸２８を介して載置され、グリッパ２１に接続されており、従来技術から公知の平行四辺形型ガイドが形成されるようになっている。

ツールシース１７は、バー２４及び２５に回転軸２９を介して接続されている。バー２５は、更なる回転軸３１を介して、ピストン３３とシリンダ３４からなる作動ユニット３２に接続されている。シリンダ３４内でのピストン３３の位置は、位置センサ３５によって検出され、これは、終了位置センサとすることができ、ツール変更アーム２３及びそれゆえツールホルダ１５が、それらのマガジン位置、すなわち急斜テーパ１６がツールシース１７のキャビティ３６内に来る位置まで持ち上がる程度に、ピストン３３がシリンダ３４内に運搬されたか否かを示す。

バー２４及び２５における平行四辺形型ガイド及びツールシースの関節配置は、公知の方式で、ピストン３３が延ばされたときに、ツールホルダ１５が、回転軸１２と平行に配置されたその軸３７内に留まり、ツールレセプタクル１４のもとで旋回され得ることを確実にするが、その目的のため、スリーブ２６は下方に移動されなければならない。軸１２及び３７が互いに一列に並んでいるときに、スリーブ２６は再び上方に移動され、ツールホルダ１５がその作業位置（図２に示される）に持ち上がり、そこで急斜テーパ１６がツールレセプタクル１４に着座し、そこで公知の方式でクランプされる。

もっとも、軸３７がマガジン位置内で傾斜されてツールが放射方向外側に向くような構造も考えられる。

図１でも理解できるように、ツールホルダ１５はそのマガジン位置内で、ツールレセプタクル１４から距離３８だけ横方向にずれていて、マガジン位置はまたツールレセプタクル１４の上方に配置されている。

このような例えばＤＥ４０３１９９７Ａ１から公知の作業ツールの場合に、複数のツール変更アームが作業スピンドル１１の周りのスリーブ２６に配置され、グリッパ２１は、プッシュプルモードでツールホルダ１５をツールレセプタクル１４内へ各場合に搬送し、機械加工工程の間ツールホルダ１５に留まっている。

３９で示されるオリエンテーション手段が、ツールホルダ１５とグリッパ２１の間に設けられていて、ツールホルダをグリッパ２１内にマガジン位置と作業位置の間のその移送の間非回転方式で保証し、ツールホルダ１５を、それがツールレセプタクル１４にクランプされた後にのみ解放し、それがグリッパ２１に関して作業スピンドル１１の回転により回転され得るようになっている。

これからより詳細に説明される方式で、図２に示された位置から少量だけ下降されたスリーブ２６により、オリエンテーション手段３９の解放が行われる。

図２において、ブロッキングエレメントは、図１及び２の実施例ではラッチングエレメント４１として構成され、４０で示されている。これから説明される方式で、ブロッキングエレメント４０は、ツールホルダ１５が仮にグリッパ２１に関して周辺にミスアラインされた場合に、そのマガジン位置に持ち上がるのを防止する。この目的のため、図１及び２に示す実施例のラッチングエレメント４１は、カラー１８に設けられた凹所に係合する。もしツールホルダ１５がグリッパ２１に関して回転されると、ラッチングエレメント４１はこの凹所に係合できず、これはツール変更アームが図１に示されるそのマガジン位置まで持ち上がる程十分遠くまでグリッパ２１が上方に移動され得ないことを意味している。マガジン位置からのこの逸脱は、位置センサ３５によって認識され、これはこのエラーを機械ツール１０のシーケンス制御装置に知らせる。

位置センサ３５及びブロッキングエレメント４０は、それゆえグリッパ２１上のツールホルダ１５の周辺アラインメントのための位置決め表示器を形成する。この位置決め表示器は、それゆえ、ツールレセプタクル１４から交換されたツールホルダ１５が、グリッパ２１の加速及びブレーキの間に回転され又は傾斜されるか否かを認識するだけではないが、これは例えばそれらが切粉又は冷媒により汚れてしまうため、オリエンテーション手段３９はこれを防止できない。また、グリッパ２１にツールホルダ１５が装備されているときに、装備目的で延ばされたツール変更アーム２３がマガジン位置内に戻された場合に、起こりうる逸脱が直ぐに認識される。

オリエンテーション手段は、図１及び２の中からグリッパ２１の平面図を示す図３に関連付けてより詳細に説明される。

グリッパ２１は、アーム４２を介してバー２４及び２５に接続されており、そこに第１ジョー４３が着座しており、これは第２折込ジョー４５に回転軸４４を介して接続されている。２つのジョー４３及び４５は、半円開口４７及び４８をそれぞれ有しており、これらはツールホルダ１５の外周（４６で示す）に合わせられ、その中にウェブ４９が突出し、これは放射方向内側に突出してグリッパ溝１９（図３には示されていない）に、一般に公知のように係合する。

装備目的で、グリッパ２１は図３に示された方式で開放され、その後ツールホルダが挿入され、ジョー４５は、閉鎖の後、ピン５１及びファスナ５２を介してジョー４３にロックされる。

ツールホルダ１５は、こうしてグリッパ２１に係留状態で載置される。

直径方向に互いに反対側にある２つのラッチング突起５３及び５４は、ウェブ４９上に配置されていて、かつ、図示された実施例においては、ウェブ４９上にねじ込まれた２つの摺動ブロックとして構成されている。このねじの図示は明確さの理由で省略されているが、摺動ブロックは、結合性、すなわち、例えば接着又は半田付け、或いは摩擦又はぴったり合うように作られた例えばクランプされるマテリアルジョイントとすることも可能である。

ラッチング突起５３及び５４には、ツールホルダ１５上のオリエンテーションノッチ５５及び５６が割り当てられていて、これらのノッチは図３の突起の面から下方に開口している。この方式で、ツールホルダ１５は、いわばラッチング突起５３、５４に上から載置され、後者がオリエンテーションノッチ５５、５６に係合し、ツールホルダ１５を非回転方式でグリッパ２１に保持する方式になっている。

図３内のツールホルダ１５は、中空テーパシャンクツールホルダ（ＨＳＫ）と言われていて、これは図４の側面に明らかにされているが、もっとも、オリエンテーション手段は図１及び２に概略的に示されるように、ＨＳＫツールホルダに関連付けて以下に説明されるのと同様に、急斜テーパツールホルダ（ＳＫ）に作用する。

図４において理解できるように、オリエンテーションノッチ５５は、下方に開放する方式でカラー１８に形成されている。さらに、図４はシャンク２２に締め付けられるマシニングツール５７を示している。

ツールホルダ１５は、中空のテーパシャンク５８を有しており、その上方に向いた開口５９で、クランプシステム６２のドロワーインテーパ６１が、図４の頂部で概略的に示されているように係合する。ツールホルダ１５がツールレセプタクル１４に入るとき、ドロワーインテーパ６１が中空テーパシャンク５８に入り、拡張し、その過程で、ツールホルダ１５をツールレセプタクル１４に更に引き込む。カラー１８は、その環状表面６３を作業スピンドル１１の端面６４に接触させる。環状表面６３と端部表面６４の間の平坦接触は、作業スピンドル１１の軸１２とツールホルダ１５の軸３７が一列に並ぶことを確実にする。

作業スピンドル１１とツールホルダ１５の間の周辺アラインメントが２つのキャッチスロット６５及び６６によって制御されていて、キャッチスロット６５はキャッチスロット６６よりも更に下方に切り欠かれていて、これは図５の断面図で特に直ちに理解され得る。図５は、更にまた、小さい冷媒パイプ６７を示しており、これはツールホルダ１５の内側に配置されていて、作業スピンドル１１内の冷却システムがツール５７に接続されることを確実にしている。

オリエンテーションノッチ５５及び５６は、図５の断面図に示されていて、グリッパ２１とそのジョー４３及び４５は、ラッチング突起５３及び５４と共に、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面形状で示されている。図５の右側において、グリッパ２１はなおその上方位置にあり、ラッチング突起５３はオリエンテーションノッチ５５に係合し、ツールホルダ１５が回転され得ないようになっている。これは、ツールホルダ１５がツールレセプタクル１４内に導入され、そこでクランプされる位置である。グリッパ２１は、さらにスリーブ２６の下降により下降され、これは図５の左側に示されており、そこではラッチング突起５４がオリエンテーションノッチ５６から自由になっている。オリエンテーションノッチ５５、５６は、位置決めノッチとして構成され、これらはマシニングツール５７の切削位置の周辺に割り当てられている。

マガジン位置と作業位置の間の搬送の間に、ツールホルダ１５の自重が、それをグリッパ溝１９内に突出したウェブ４９に休止させ、ラッチング突起５３及び５４がオリエンテーションノッチ５５及び５６と係合状態にあり、ツールホルダ１５がグリッパ２１に関して回転され得ないようになっている。ツールホルダ１５がツールレセプタクル１４内にクランプされた後、グリッパ２１が下降され、これは図５の矢印６８で示されている。これは、既述のように、スリーブ２６を下降させることにより又はツール変更アーム２３の更なる延長により、行われ得る。オリエンテーション手段は、こうして、グリッパ２１に関連する回転のため、ツールホルダ１５を解放する。

ツール５７の挿入終了後、作業スピンドル１１はブレーキをかけられて停止し、グリッパ２１はその後上昇される。この工程で、ツールホルダ１５はその周辺地点に関して、ラッチング突起５３及び５４がオリエンテーションノッチ５５及び５６と係合する方式でアラインされる。スリーブ２６が今や下降され、ツールホルダ１５がツールレセプタクル１４から自由となるようになっている。ツール変更アームはその後マガジン位置内で旋回され、これが図１に示されており、もう１つのツール変更アームが、ツールホルダにより支持された新しいほうのツールを作業スピンドル１１内にクランプする目的で、延長される。

このツール変更は、高加速度で行われ、僅かだけでも、ツールホルダ１５がオリエンテーション手段から外れる、すなわち周辺で傾斜され回転される危険があるようになっている。これは、特に切粉及び冷媒がオリエンテーションノッチ５５及び５６内に又はラッチング突起５３及び５４上に蓄積された場合に起こる。

もし仮にこの起こり得るミスアラインメントが認識されなければ、ツールホルダ１５は、次に挿入されるとき、作業スピンドル１１内に位置的に正確な方式で挿入されず、それゆえそれはどうしても適所にクランプされ得ず、この場合、更に、クランプシステムへの損傷が排除され得ない。

これを防止する目的で、既に図１及び２を参照して論じられた位置決め表示器が設けられる。図１及び２のラッチングエレメント４１がツールシース１７から下方に突出する一方で、図６において断面図で概略的に示されたツールシース１７の場合、それはツールシース１７の内側にラッチングエレメント６９として配置される。ラッチングエレメント６９は、形状エレメントとしてツールシース１７と一体的に形成される。

図６は、キャッチスロット６５及び６６を備えたＨＳＫツールホルダ１５を、更に概念的に示す。キャッチスロット６５は、キャッチスロット６６よりも深く構成されていて、ラッチングエレメント６９がより深いキャッチスロット６５に係合した場合にのみ、ツールホルダ１５がチューブ状ケース１７内でそのマガジン位置に持ち上がることができるようになっている。ツールホルダ１５がグリッパ２１内で回転されるとき、ラッチングエレメント６９はツールホルダ１５の前側に突き当たるか、或いはそれは十分でない深さの第２のキャッチスロット６６内に１８０°回転して入る。いずれの場合もツールホルダ１５はそのマガジン位置に到達することはなく、これは、他方で、図１の中のツール変更アーム２３がそのマガジン位置に持ち上がり得ないことを意味し、これはその結果位置センサ３５によって認識される。

位置センサ３５とラッチングエレメント４１又は６９により形成される位置決め表示器は、それゆえ、オペレータによってグリッパ２１内に不適切に設置されたツールホルダ１５を識別する役割を果たすだけでなく、新規な工作機械１０の操作の間、ミスアラインされたツールホルダ１５が、適所にクランプされ得ず、そして恐らくクランプシステムが確実に損傷を受けるところで、ツールレセプタクル１４内に導入されることも防止する。

本発明は、ＨＳＫツールホルダに関連して、図４から６で説明されたが、それはまたＳＫツールホルダ又は他のツールホルダにも適用可能である。図７は、ＳＫホルダ以外の図５及び６の結合図を示す。図７において、図４から６と同一の構成には同一の符号が使用されている。

ＨＳＫ及びＳＫツールホルダ１５の間の重要な差異は、図５に示されたキャッチスロット１５及び６６がＳＫツールホルダのカラー１８のところに配置されていることである。もっとも、図７において、より明瞭にするためそれらは描かれていない。図４から６に示されたＨＳＫツールホルダ１５と図７に示されたＳＫツールホルダ１５の間の更なる差異は、図３に示されたオリエンテーションノッチ５５及び５６について、唯一のオリエンテーションノッチが設けられ、グリッパ２１のところで唯一のラッチング突起５３、すなわち１つの摺動ブロックが設けられるようになっていることである。ツールホルダ１５がグリッパ２１内に正確なオリエンテーションで挿入されなかったので、オリエンテーションノッチ５５は、図７で見ることはできない。

グリッパ２１内でのツールホルダ１５の回転配置は、ツールホルダ１５の長手軸３７がツールシース１７の長手軸７１と並ばず、図７の後者に関して左に傾斜されることにつながる。

ＨＳＫツールホルダとＳＫツールホルダの間の更なる差異は、内部でクランプシステム６２のドロワーインテーパ６１が係合する中空テーパシャンク５８として急斜テーパ１６が具体化されていないが、締め付けボルト７２が急斜テーパ１６の上端内に捩じ込まれていて、図４のクランプシステム６２が締め付けボルト７２のヘッド７３を判断するが、それはヘッド７３を拡張せず、グリップすることである。

ツールシース１７の上部において、ブロッキングエレメント４０として機能する凹所７４が設けられていて、長手軸３７及び７１が互いに並んだ場合、すなわち、ツールホルダ１５がグリッパ２１内に正確なオリエンテーションで挿入された場合に、その凹所７４の中に締め付けボルト７２のヘッド７３が係合する。この角度オリエンテーションのみにおいて、ツールホルダ１５は完全にツールシース１７内に完全に受容され、これは度々述べられた位置センサ３５によって認識される。

図７に示されるように、ツールホルダ１５がグリッパ２１に関して回転されると、ヘッド７３は離れて傾斜されるため、それは凹所７４内に係合できず、前面７５に付き当たる。それゆえ、ツールホルダ１５はツールシース１７内に完全に到達できず、これもまた既述の位置センサ３５により検知される。

もちろん、ＨＳＫツールホルダが図７のＳＫツールホルダと同様なミスアラインメントの場合に傾斜するような唯一のオリエンテーションノッチ５５をそれに設けることも可能である。この場合、図６のツールシース１７に、図７の凹所７４に対応する凹所が設けられ、ツールシース１７とツールホルダ１５の長手軸が一致するときに、その凹所の中に図４のＨＳＫツールホルダの中空テーパシャフト５８が係合可能である。

図７の実施例で、ボルト７２のヘッド７３は、こうして凹所７４内に係合する突起として作用する。ツールホルダ１５のもう１つのサイトにおいて、ツールシース１７のところで各凹所と共に作用する突起を設けることはもちろん可能である。

この程度まで説明された工作機械の場合、ツールホルダ１５とグリッパ２１の間に設けられたオリエンテーション手段は、それゆえ、ツールホルダ１５が正確な周辺アラインメントで静止した作業スピンドル１１内に導入されることができ、そこで直ぐにクランプされ得ることを確実にする。グリッパ２１の下降は、オリエンテーション手段が解放されることにつながり、作業スピンドルが操作スピードまで到達され得るようになっている。

位置センサ３５及びラッチングエレメント４１又は６９から形成される位置決め表示器は、ツールホルダ１５の周辺アラインメントをそのマガジン位置でモニターし、操作の間のグリッパ２１の不適切な取付けとツールホルダ１５の回転又は傾斜の両方が認識され得るようになっている。この場合、位置決め表示器に位置センサ３５を割り当てることは絶対に必要というわけではない。別体の位置センサをツールシースにフィットすることも可能であり、もし適当であれば、ラッチングエレメント４１及び６９を省略しても良いようになっている。

新規な工作機械を部分長手断面で示し、そこではツール変更アームがそのマガジン位置にある。 図１の説明であるが、ツール変更アームは作業位置にある。 図１及び２から、工作機械で使用されるグリッパを、平面図でジョーを解放して示す。 図３のグリッパ内に挿入されるべき中空テーパシャンクツールホルダを、側面図で示し、ツールレセプタクルの領域に作業スピンドルが概念的に描かれている。 図４の中空テーパシャンクツールホルダを、図３のＶ−Ｖ線に沿った長手断面で示す。 図４のツールホルダを側面図でツールシースと共に概念的に示し、これもまた概念的に断面表現で示されている。 図５及び６の組み合わせを、ＨＳＫの代わりにＳＫツールホルダで示す。

符号の説明

１０ 工作機械
１１ 作業スピンドル
１２ 軸
１４ ツールレセプタクル
１５ ツールホルダ
１６ 急斜テーパ
１８ カラー
１９ グリッパ溝
２１ グリッパ
２３ ツール変更アーム
２４ 第１バー
２５ 第２バー
２６ スリーブ
３３ ピストン
３４ シリンダ
３５ 位置センサ
４０ ブロッキングエレメント
４１ ラッチングエレメント
４９ ウェブ
５３、５４ ラッチング突起
５５、５６ オリエンテーションノッチ
６１ ドロワーインテーパ
６２ クランプシステム
６５、６６ キャッチスロット
６９ ラッチングエレメント
７２ 締め付けボルト
７３ ヘッド

Claims (27)

1. 少なくとも１つの作業スピンドル（１１）を有し、その作業スピンドルにツールホルダ（１５）のためのツールレセプタクル（１４）が設けられ、ツールレセプタクル（１４）から間隔を空けられたそのマガジン位置と、ツールホルダ（１５）がツールレセプタクル（１４）内にクランプされ得るその作業位置の間において、このツールホルダ（１５）を搬送する目的で、グリッパ（２１）を備えた少なくとも１つのツール変更アーム（２３）を有し、そのグリッパにツールホルダ（１５）がグリッパ（２１）に関して周辺アラインメントで保持される工作機械において、位置決め表示器（３５、４０）がツールホルダ（１５）の周辺アラインメントのために設けられ、この表示器がツールホルダ（１５）とグリッパ（２１）の間のミスアラインメントを表示することを特徴とする工作機械。
2. ツールホルダ（１５）がマガジン位置にあるときに、位置決め表示器（３５、４０）がミスアラインメントを認識することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 位置決め表示器（３５、４０）に位置センサが割り当てられていて、これがグリッパ（２１）に関してツールホルダ（１５）の周辺アラインメントを認識することを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 位置決め表示器（３５、４０）が、ツールシース（１７）に割り当てられていて、これがツール変更アーム（２３）に配置されていて、これによってツールホルダ（１５）がそのマガジン位置において少なくとも部分的に覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
5. 位置決め表示器（３５、４０）に位置センサ（３５）が割り当てられていて、これが、ツールホルダ（１５）がツールシース（１７）のマガジン位置に到達したか否かを認識することを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
6. 位置センサ（３５）が終了位置センサとして構成され、これが、ツールホルダ（１５）がツールシース（１７）のその予め定められたマガジン位置に到達しないかどうかを表示することを特徴とする請求項５に記載の工作機械。
7. 位置センサ（３５）が、ツール変更アーム（２３）のための作動ユニット（３２）に配置されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の工作機械。
8. 位置センサ（３５）が終了位置センサとして構成されていて、これが、ツール変更アーム（２３）がマガジン位置のその予め定められた位置に持ち上がったか否かを表示することを特徴とする請求項７に記載の工作機械。
9. 位置決め表示器（３４、４０）に、ブロッキングエレメント（４０）が割り当てられていて、これが、ツールホルダ（１５）がグリッパ（２１）に関してミスアラインメントされたときにそれがそのマガジン位置に持ち上がることを防止することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の工作機械。
10. ブロッキングエレメント（４０）がラッチングエレメント（４１、６９）からなり、これがツールシース（１７）に配置されてこれにツールホルダ（１５）のくぼみが割り当てられていることを特徴とする請求項９に記載の工作機械。
11. ラッチングエレメント（６９）が、ツールシース（１７）に配置され、ツールホルダ（１５）が位置的に正確な方式でグリッパ（２１）に保持されるときに、ツールホルダ（１５）に形成されたキャッチスロット（６５）に係合することを特徴とする請求項１０に記載の工作機械。
12. ラッチングエレメント（６９）が、ツールシース（１７）と一体的に形成された形状エレメントとして構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の工作機械。
13. ブロッキングエレメント（４０）が、ツールホルダ（１５）の突起（７３）に割り当てられた凹所（７４）からなることを特徴とする請求項９に記載の工作機械。
14. オリエンテーション手段（３９）が、グリッパ（２１）とそれに支持されるツールホルダ（１５）の間に設けられ、マガジン位置と作業位置の間の少なくともその搬送の間グリッパ（２１）に非回転方式でツールホルダ（１５）を保証することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の工作機械。
15. ツールホルダ（１５）がツールレセプタクル（１４）内にクランプされた後、オリエンテーション手段（３９）がそれを解放し、その結果それがグリッパ（２１）に関して回転され得ることを特徴とする請求項１４に記載の工作機械。
16. オリエンテーション手段（３９）が、グリッパ（２１）を作業スピンドル（１１）に関して移動させることにより、ツールレセプタクル（１４）内にクランプされたツールホルダ（１５）を解放することを特徴とする請求項１５に記載の工作機械。
17. オリエンテーション手段（３９）が、ラッチング手段として構成されていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の工作機械。
18. オリエンテーション手段（３９）が、少なくとも１つのラッチング突起（５３、５４）からなり、これがグリッパ（２１）に設けられていてツールホルダ（１５）のオリエンテーションノッチ（５５、５６）に割り当てられていることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の工作機械。
19. グリッパ（２１）が、ウェブ（４９）を有し、これが放射方向内側に突出していて、かつ、ツールホルダ（１５）に設けられたカラー（１８）に包囲方式で形成されたグリッパ溝（１９）と係合することを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の工作機械。
20. 少なくとも１つのオリエンテーションノッチ（５５、５６）が、グリッパ溝（１８）又はその近傍に設けられ、少なくとも１つのラッチング突起（５３、５４）がウェブ（４９）又はその近傍に設けられていることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の工作機械。
21. ツールホルダ（１５）がツールレセプタクル（１４）内に挿入されるときに、ラッチング突起（５３、５４）が上方に向かってツールレセプタクル（１４）に向いていて、オリエンテーションノッチ（５５、５６）が下方に向いていることを特徴とする請求項２０に記載の工作機械。
22. ラッチング突起（５３、５４）がウェブ（４９）に締結された摺動ブロックとして構成され、オリエンテーションノッチ（５５、５６）が位置決めノッチとして構成されていることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の工作機械。
23. 少なくとも２つのツール変更アーム（２３）が設けられ、これらのグリッパ（２１）がマガジン位置と作業位置の両方でツールホルダ（１５）に留まっており、ツール変更アーム（２３）が好ましくは作業スピンドル（１１）に関して長手方向に移動可能な方式で配置されたスリーブ（２６）に載置されていることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の工作機械。
24. ブロッキングエレメント（４０）を有し、これに工作機械で使用されるツールホルダ（１５）のくぼみ又は突起が割り当てられている、工作機械（１０）のためのツールシース。
25. ブロッキングエレメント（４０）がラッチングエレメント（４１、６９）又は凹所（７４）として構成され、これが好ましくはツールシース（１７）に配置され、更に好ましくはそこに一体的に形成されていることを特徴とする請求項２４に記載のツールシース。
26. 請求項１〜２３のいずれか１項による工作機械（１０）のための、請求項２４又は２５に記載のツールシース。
27. 請求項１〜２３のいずれか１項に記載の工作機械（１０）のためのグリッパ。
    
    

Images