JP2004532741A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

工作機械は、ワークピースキャリア（１３）の垂直移動のために配置されたガイド部（１１）を備えた支持部（１０）を含み、ワークピースキャリア（１３）はＸ軸に沿ってワークピース（１５）を保持している。２つのヘッドストック（２４，３０）は各々Ｙ方向に延びた水平のガイド部（２７，２８）に沿って移動可能である。ガイド部（２７，２８）はフレームを形成し、該フレームの窓部（２３）はヘッドストック（２４，３０）のための開口通路を具えたルーバーによって閉ざされる。このような配置は、垂直面を含み、切屑の落下を妨げるいかなる障碍も呈すことのない、側面の閉じた機械加工室を形成する。切屑が洗い流される必要がなくなるので、スプレー式冷却を最小量での潤滑用に適用し得る。これにより、切屑に対して利用する液体が減量される。

Description

【０００１】
この発明は、ワークピース（被加工物）に対して機械加工するための工作機械に関し、特に、ピックアップオペレーションにおけるヘッドストック（主軸台）の移動によって工具の交換を可能にする工具マガジンを含む工作機械に関する。
【０００２】
請求項１の前提部分に従う工作機械は、ドイツ特許ＤＥ３２３６３５６Ｃ２によって知られている。この工作機械は、ワークピースキャリア（被加工物搬送体）が垂直移動可能に配設された垂直な支持部を有する。当該機械の基部には、スピンドルヘッド部が水平移動可能に、更に、スピンドルの軸方向に沿って可動式に配設されている。基部においては、更に、工具交換手段を具備した循環式工具マガジンが配置されている。工具交換手段は、ヘッドストックが工具交換のための所定位置に到達したときに、工具を工具マガジンにおける所定の交換位置からヘッドスックへ、移動（その逆も同様である）させるものである。工作すべきワークピースとヘッドストックとが水平向きになるよう方向付けされているので、工作作業中に発生した切屑は、ワークピースキャリアに当ることなく自然と落下せられるか、或は、ワークピースキャリア若しくはワークピース上に堆積されるのである。
【０００３】
ヨーロッパ特許ＥＰ０８０６９９８Ｂ１は、２つの垂直移動可能なヘッドストックの各々が、他方のヘッドストックが工具マガジンの工具の交換を行う間に、ワークピースキャリアに載置されたワークピース上で独立して動作できる工作機械を記述している。工具マガジンは、循環式マガジンとして構成され、各ヘッドストックが工具マガジンにおいて独自の交換位置を有するようになっている。この工作機械は、種々の工具を使用しながら迅速で効果的なワークピースの機械加工を行うのに適している。ここで生じる問題は、高速な工作処理が、冷却水に激しく入り混じるところの多量な切屑を発生させてしまうということである。これらの切屑はワークピースキャリアのガイド部のトラック上に落ちてしまうことがあった。すなわち、このガイド部は、ワークピースキャリアの稼動の不安定さを予防するところの薄板からなるカバーを具備しうるものなのだが、発生した切屑は、切屑の過剰な排出とその排出の障碍の結果として、より多大な切屑の堆積を形成してしまう。切屑を排出するために、切屑コンベアーに到る傾斜面がワークピースキャリアの下方に具備されている。冷却水は、多量な水量で供給されて、切屑の排出を保護し、切屑による機械動作の不具合を予防するものでもあった。
【０００４】
この発明の目的は、ワークピースキャリアとヘッドストックと工具マガジンとを具えた工作機械において、ワークピースに対する迅速な機械加工に好適で且つ、高速な工作処理で生じる切屑によって不安定さが引き起されることのない工作機械を提供することである。
【０００５】
この発明によると、上記目的は請求項１に示された特徴によって成し遂げられる。すなわち、水平な回転軸を有するワークピースキャリアが垂直支持部に配置され、（少なくとも１つの）ヘッドストックが第１の動作軸（Ｙ１）に沿って延びた水平方向のガイド部にて案内される。この発明に従う工作機械にあっては、ワークピースキャリアのガイド部が垂直に配置されるので、ワークピースキャリアから延びるワークピースは空間内に自在に片持ばり状に突出され、その上、ワークピースからの切屑も障害にならずに落ちることになるのである。ワークピースキャリアに結合されたワークピースの下方の空間は、落下する切屑の軌道を妨げるであろうところのいかなる構造要素の干渉も受けていない。切屑は自由落下で、切屑コンベアーやその他の切屑除外装置が配置された地面に降る。
【０００６】
この発明は、切屑を洗い流すためのものとしての冷却媒体の必要性を取り除くという利点を提供する。従って、冷却工程は、例えばスプレー式冷却手段等による冷却媒体の倹約的供給によって実行されうる。スプレー式冷却にあって、噴霧液体は、小滴でワークピースに噴霧される。このことは、ジェット式液体噴射のそれと同様な潤滑及び冷却の特性を生ぜしめる結果となるのだが、しかしながら、冷却液体の消費は明白に少ないのである。好ましい点として、より少ない冷却媒体しか切屑に付着せず、切屑に起因する冷却媒体の払拭はより少ない消費量しか要求しないだろう。更には、スプレー式の潤滑によって可能とされるところの最小量での潤滑処理は、工具の使用寿命を長くすると共に、ワークピースの表面の品質を向上させることになるだろう。切屑の排出に関する改善によって、この発明の工作機械は、スプレー式潤滑を適用するのに好適である。
【０００７】
更に好ましい点としては、ヘッドストックが、工具マガジンにおける前面垂直ストランドへ直接にアクセスすることにより、いかなる工具交換用装置も必要としないことである。各ヘッドストックは要求された工具を工具マガジンの前面垂直ストランドから取って来ることができる。この目的のために、ヘッドストックは、工具マガジンから直接に工具の引き渡しを受けることができる交換位置へと動かされる。
【０００８】
この発明の好ましい一実施形態によれば、ヘッドストックのガイド部は、そこにおいてヘッドストックを移動可能にする窓部を囲む長方形形状のフレームの一構成要素である。該窓部には前記ヘッドストックの位置に適合させることが可能な開口を有するルーバー（ｌｏｕｖｅｒ）が設けられている。窓部を閉じる該ルーバーと組み合わさることによって、長方形形状のフレームは、そこに沿って切屑を落下させることを許す垂直な壁面を形成する。
【０００９】
好ましくは、支持部はヘッドストックのガイド部と組み合わさって、相補的な壁面部とドアー部と共に各々の横側面にて機械加工室（機械加工空間）を囲む、平面図で見てＬ字型の構造体を形成する。これにより、専ら垂直壁面のみから成り、切屑の落下を損なうような内部の付属器具を有さない、側面に関して切れ目なく囲まれた機械加工室が得られる。
【００１０】
この発明の工作機械は、好ましくは、２つのスピンドルを具備する機械であって、何れか一方のヘッドストックが工具マガジンの工具の交換を行う間に、もう一方のヘッドストックが機械加工を実行するものとして使用される。両スピンドルは、互いに垂直向きに関して隔って配置された水平向きのガイド部に沿った移動に適している。各ガイド部は、ヘッドストックがピックアップオペレーションにおいて工具の交換を実行できるよう、工具マガジンに関連して配置されている。その工程において、ヘッドストックは、工具マガジンにおける工具ホルダー（工具の交換位置に位置された状態にある工具ホルダー）の後方を移動され、ヘッドストックに固定された工具は、工具交換手段を使用することなく直接に工具ホルダーに移される。同様にして、ヘッドストックは、Ｚ軸に沿った直接アクセスにより工具マガジンから工具を取得する。
【００１１】
その上面部がヘッドストックの移動に当てられるように設計された下側ガイド部が具備されるならば、このガイド部は、下寄りの方向において、切屑集積手段に接続されたスカート部で接合されるのに適している。このスカート部は、専ら引力の力による切屑の排出のために具わる垂直壁面の一構成要素を成す。前記切屑集積手段は、好ましくは、切屑コンベアーとして具備される。
この発明によって、２つの工具マガジンを、或る共通な垂直面上に、特にヘッドストック用のガイド部の両端部において、具備することが可能である。
【００１２】
この発明の更に別の実施形態によれば、２つのワークピースキャリアが、２つの対向する側面からの操作をうけるワークピースを保持すべく具備される。この目的のために、２つの垂直支持部が具備され、それらの各々においてワークピースキャリアのための垂直向きのガイド部が含まれる。垂直のガイド部は、薄板からなるルーバーあるいはそれと同様な垂直なカバー手段によって、切屑の侵入を防ぐよう、カバーされる。これは、工具マガジンに対しても適用される。機械加工室内に突出しているものは、工具マガジンにおける工具の交換に必要とされる工具マガジンの構成部分のみである。他の全ての部分は機械加工室を規定している各壁面の背面側に位置されており、この仕切り壁面を抜けて通る工具マガジンの通路は切屑シール部材によって閉ざされる。
【００１３】
以下、添付図面を参照してこの発明の一実施例について詳細に説明する。
図１は本発明の第一の実施例に係る工作機械の斜視図であり、図２は図１に示す工作機械の平面図であり、図３は図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線から見た側面図であり、図４は２つの工具マガジンを有する工作機械の外形を説明するための図であり、図５は同期して動作されるべき２つのワークピースキャリアを有する工作機械を示す図であり、そして、図６は図５に示す機械の変更を示す。
【００１４】
図１〜図３に示された工作機械は、垂直なガイド部１１を具備した垂直な支持部１０を含み、該ガイド部１１は、制御された手法でキャリッジ１２を垂直に動かせるように配置してなる。キャリッジ１２上には、水平な回転軸１４についての回転制御のためのワークピースキャリア１３が支持されている。機械加工されるべきワークピース１５はワークピースキャリア１３に固定される。垂直なＸ軸に沿ったキャリッジ１２の動作は、指示部１０の内部に具備され、伝動軸１６とキャリッジ１２に接合された伝動軸スピンドルナット１７と伝動軸１６を回転するためのモータ１８とを含む伝動軸駆動装置によって実行される。モータ１８は、高精度なワークピースキャリア１３の高さ位置の調整の可能なＮＣ（：数値制御）駆動装置である。キャリッジ１２には、ワークピースキャリア１３の回転用のＮＣ駆動装置（図示しない）が更に搭載される。
【００１５】
下方ビーム（横材）１９と上方ビーム２０は、支持部１０から水平方向に延びている。これらビームは、相互の間隔をもって配置され、支持部１０及び垂直な柱部２１と共に、長方形上の窓部２３を囲むところの長方形状なフレーム２２を形成する。窓部２３には、工具２６が固定されるところの回転駆動可能なスピンドル２５を含む第１のヘッドストック２４が配置される。ヘッドストック２４は、スピンドル２５と同軸に延びた動作軸Ｚ１の方向に移動されるべく、キャリッジ３４上に配設される。キャリッジ３４は水平なガイド部２７において、スピンドル２５の軸線方向に対して直角に延びた第１の動作軸Ｙ１に沿って移動可能であり、その上、ガイド部２７の長手方向において移動する。軸Ｙ１及びＺ１に沿う移動は、ヘッドストック２４によって行われる。Ｘ軸に沿う移動及び回転軸１４に関する回転は、ワークピース１５によって行われる。ワークピースキャリアの載置面は回転軸１４に一致し第１の軸Ｙ１に平行に延びる垂直線を有する。
【００１６】
ビーム１９の上面には、第２のヘッドストック３０が配置されるキャリッジ２９のための水平なガイド部２８が具備される。ヘッドストック３０は工具３２が固定されるところのスピンドル３１を含む。ヘッドストック３０は、ガイド部２８において、第１の動作軸Ｙ２に沿って、更にはスピンドル２５と同軸に延びた第２の動作軸Ｚ２に沿って移動可能である。動作軸Ｚ２に沿う移動は直線駆動装置３３によって発生される。
２つのスピンドル２５，３１の各々は、各自の対応するヘッドストック毎のモータ３５とモータ３６とによって回転駆動可能である。
【００１７】
支持部１０には、工具マガジン３７が搭載されている。この工具マガジン３７は、巡回式継続的エンドレスコンベアー３８を備え、このコンベアー３８にはそこから外部に突出する工具キャリアー３９が具わる。各工具キャリアー３９は、工具４０の軸を挟んで留めるよう形成された２つの指状挟持部を含む。工具マガジン３７は、動作軸Ｙ１及びＹ２に平行に延びる垂直面上に配置される。工具マガジンにおける前面垂直ストランド４１は、支持部１０から突出しており、各ヘッドストック２４，３０毎に夫々対応された２つの交換位置を含む。或る交換位置に位置された工具４０は、対応するヘッドストック２４又は３０のスピンドルによって把持され、運ばれうる。一方、各ヘッドストック２４，３０は、それらのスピンドルに連結された工具２６，３２を、交換位置に位置された工具マガジン３７の工具ホルダー３９に引き渡すことができる。継続的コンベアー３８の駆動はモーター４２によって制御される。
【００１８】
図２から明らかなように、垂直な支持部１０は水平なビーム１９，２０と共に、平面図で見てＬ字型な、機械加工室４３を囲むところの構造体を形成する。機械加工室４３は更に、側壁面４４と、前壁面４５若しくはドアーとによって、側面において完全に包囲されるよう、その境界を定められている。フレーム２２によって囲まれた窓部２３は、図１に示されていないルーバー４６によって閉ざされる。このルーバーは、薄板から構成されるものであって、それぞれ各ヘッドストック２４，３０に対応するとことの、長手に延びる２つのスロット孔を含む。各スロット孔は、動作軸Ｙ１又はＹ２の方向において各ヘッドストック２４，３０の位置に適合するよう、且つ、窓部２３の他の残りの部分が閉ざされたまま、通過すべきヘッドストック２４，３０だけを許容するよう形成された薄板によって間隔が詰められている。ビーム１９の前壁面は垂直なスカート部によって形成される。従って、機械加工室４３は、専ら垂直な壁面によって境界を定められる。機械加工室４３の最下部には切屑コンベアー４８が配置される。コンベアー４８は、例えばベルトコンベアー、或いは、チェーンコンベアーとして、さらに、スクリューコンベアーとして具備される。コンベアーは、機械加工室４３の全幅を閉めるような寸法に合わせて形成され、落下した切屑を当該工作機械から搬出する。
【００１９】
図４に従う実施例は、支持部１０上の工具マガジン３７と離れて、更に同様な工具マガジン３７ａが柱部２１上に配置されていることにおいてのみ、第１の実施例と異なる。両工具マガジンは、同じ高さに配置され、水平方向のヘッドストック２４，３０の移動範囲を規定している。該移動範囲において、各ヘッドストック２４，３０は、同一な垂直平面上に配置された工具マガジン３７，３７ａの何れに対しても近接可能である。
【００２０】
両工具マガジン３７，３７ａにおいて、後側もしくは外側ストランド５０は、支持部１０及び柱部２１の外側に配置され、且つ、手作業での工具交換のために外側から作業者が近接しうるようになっている。
【００２１】
図５に従う実施例において、柱部２１に代えて、更なる支持部１０ａが支持部１０に加えて具備される。支持部１０ａは、垂直ガイド部に沿った移動及び水平方向の長手軸に関する回転制御のために配設された第２のワークピースキャリア１３ａを含む。ワークピース１５は、その両端部にて、各々ワークピースキャリア１３，１３ａに支持されうる。ワークピースキャリア１３と１３ａは、互いに同期して垂直方向に動作し、また、同期して回転する。このような２面からのワークピースの固定は、かさばった或いは重たいワークピースにあっても、高精度な位置決めを齎すことになる。
【００２２】
他方、例えば、一つのワークピースキャリア１３ａへの付加的バーのような、固定のためのオプションがある。そのバーはワークピースに結合それを各面で支持するであろう。
【００２３】
図６に示された、概ね図５の実施例に従うところの実施例において、２つのワークピースキャリア１３、１３ａは、両部材間にてＵ字型ホルダー５５を保持する。Ｕ字型ホルダー５５は、軸５７によって夫々ワークピースキャリアに結合された脚部５６を有している。ホルダー５５の基部５８は、ワークピース６０を載置するための回転テーブル５９を具える。軸５７を中心としたホルダー５５の回転によって、ワークピース６０は、斜め向きに位置され、対応するヘッドストック２４，３０に固定された工具を用いて、傾斜角度をもった機械加工処理を実行することが可能となる。軸を中心とした回転が可能なホルダー５５は、異なる位置へあるいは異なる向きで機械加工処理を実行するための、迅速な位置直しを可能とする。
【００２４】
図４〜図６に示す実施例の何れにおいても、側面にて閉鎖された機械加工室４３が具備される。これらの図においては、壁面４４及び４５が、図示簡略化のため省かれていた。どのような場合であっても、切屑は、垂直面に沿って例えば切屑コンベアーのような切屑集積手段４８上に、付属器具類によって妨げられることなしに、降り落ちるのである。
【００２５】
上記の何れの実施例においても。工作機械の全ての機能は、予め定められたプログラムに従って数値制御されるので、ワークピースに対する機械加工及び工具の交換は、全自動で実行される。また、工具マガジン３７，３７ａの制御も全く自動で実施され、各々要求された工具４０が交換位置に位置される。同様に、ワークピース１５の交換及び搬入及び搬出は制御に基づき実施される。
【００２６】
以上の通り、この発明によれば、機械加工で生じる切屑の排出に関して改善されたことで、切屑を洗い流すためのものとしての冷却液体の必要性を多大に減少させることでき、延いては、ワークピースに対する迅速な機械加工に好適で且つ、高速な工作処理で生じる切屑によって不安定さが引き起されることのない工作機械を提供することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る工作機械の斜視図。
【図２】同実施例において図１に示す工作機械の平面図。
【図３】同実施例において図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線から見た側面図。
【図４】本発明の他の実施例として、２つの工具マガジンを有する工作機械の外形例を説明するための図。
【図５】本発明の更に別の実施例として、同期して動作されるべき２つのワークピースキャリアを有する工作機械を示す図。
【図６】図５に示す機械の変更例を示す図。

Claims (7)

1. 水平回転軸（１４）の回りでの回転のために垂直支持部（１０）に配置されたワークピースキャリア（１３）と、第１の動作軸（Ｙ１）及びスピンドル（２５）の軸方向に延びた第２の動作軸（Ｚ１）に沿う制御された動きのために該スピンドル（２５）の軸方向に対して直角を成すよう延びた水平ガイド部（２７）に配置された少なくとも１つのヘッドストック（２４）と、少なくとも１つの工具マガジン（３７）とを備える工作機械であって、
   前記工具マガジン（３７）は、前記第１の動作軸（Ｙ１）に平行に延びる垂直面に配置されてなると共に、前記支持部（１０）に平行に延び且つ各ヘッドストック２４の高さにて該各ヘッドストック（２４）による直接アクセス用の交換位置を有する前面垂直ストランド（４１）を具備してなることを特徴とする工作機械。
2. 前記ヘッドストック（２４）用の前記ガイド部（２７）は、該ヘッドストック（２４）をその中で移動可能にする窓部（２３）を囲む長方形形状のフレーム（２２）の一構成要素であり、該窓部（２３）には前記ヘッドストック（２４）の位置に適合させることが可能な開口を有するルーバー（４６）が設けら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. 前記支持部（１０）がヘッドストック（２４）のガイド部（２７）と共に平面図で見てＬ字型の形状を有し、且つ相補的な壁面部（４４，４５）とドアー部と共に、各々、横側面にて機械加工室（４３）を囲む構造体を形成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. ヘッドストック（３０）を搬送する下側ガイド部（２８）が具備され、該下側ガイド部（２８）が、下寄りの方向において、切屑用の集積手段（４８）に接続されたスカート部（４７）で接合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の工作機械。
5. ２つの工具マガジン（３７，３７ａ）が共通な垂直平面上に具備されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の工作機械。
6. 互いに同期して回転可能かつ高さ調整可能なワークピースキャリア（１３，１３ａ）を夫々備えた２つの垂直支持部（１０，１０ａ）を具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の工作機械。
7. 前記ワークピースキャリア（１３，１３ａ）が、基部（５８）上に搭載された回転テーブル（５９）を有するＵ字型ホルダー（５５）の脚部を搬送することを特徴とする請求項６に記載の工作機械。

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