JP2014507291A - 工作物を加工するための工具タレット及びこの種の工具タレットを備えた加工装置 - Google Patents

Abstract

工作物２を加工するため、工具タレット３がハウジング１１を有し、そこに駆動ユニット１４が設けられる。駆動ユニットにより、回転部１３が回転軸１５のまわりに複数の回転位置に回転できる。回転部には、工具２０を保持するため複数の工具ホルダー１９が周囲に設けられる。工具には、極低温冷却媒体５が第１フィードライン２１とそれぞれの第２フィードライン５０により供給される。第１フィードラインはリニアアクチュエータ２５により少なくとも幾つかの部分で直線的に移動でき、第１フィードラインは第１位置で、加工位置にある工具に属する第２フィードラインに連結し、第２位置で、回転部の回転位置を変えるために第２フィードラインから切り離される。工具タレットにより、極低温冷却媒体５は簡単かつ確実に工具２０に供給される。

Description

本発明は、請求項１のプレアンブル部分に係る工作物を加工するための工具タレットに関する。さらに、本発明は、このような工具タレットを備えた加工装置に関する。加工装置は特に、工作物を加工するための工作機械の部品である。

特許文献１は、金属工作物の加工用の工具タレットを備えた工作機械を開示している。工具タレットを介して、極低温冷却媒体が、加工すべき工作物とちょっとの間係合したそれぞれの工具に運ばれる。この目的のために、工具タレットは、第１熱膨張係数を有するポリマーロータと、第２熱膨張係数を有する関連する金属ステータを有する。第１フィードラインが、ロータの回転軸と同心状に延在する第１セクションと、回転軸に対して半径方向に延在する第２ラインとを有するステータを通って延びている。それぞれの工具の加工位置では、第１フィードラインは、ステータを取り囲むロータを通って工具に延びる関連する第２フィードラインに連結している。異なる熱膨張係数のために、極低温冷却媒体がフィードラインを通ってそれぞれの工具に流入するときに、フィードラインは連結点で自動的に封止される。この工具タレットの抱える問題は、一方で異なる熱膨張係数に起因して連結部を封止するために、ステータがロータに対して適度の力で押圧されなければならないが、他方でその力が高すぎてはならず、さもなければ工具タレットが詰まって、工具の変更がもはや確実には可能でなくなるので、フィードラインとフィードラインの連結部を封止することが難しいことである。これは特に、極低温冷却媒体や、それぞれ異なる温度を有する異なる極低温冷却媒体が使用される場合、ステータとロータの膨張挙動が似ないので、問題である。

ＤＥ６０１１１１６２Ｔ２（ＥＰ１２０８９４０Ｂ１に対応）

本発明は、極低温冷却媒体が簡単かつ確実に工具に供給される工具タレットを製造する目的に基づく。

この目的は、請求項１の特徴を備えた工具タレットにより達成される。
回転軸と平行なリニアアクチュエータにより少なくとも部分的に第１フィードラインが移動可能なために、一方で、極低温冷却媒体の簡単かつ信頼できる移送が、加工すべき工作物と係合した工具まで可能であり、他方で、簡単かつ信頼できる工具変更が可能である。第１位置において第１フィードラインは第２フィードラインと連結、封止され、その関連する工具は工作物を加工するための加工位置に現在ある。極低温冷却媒体は工具に簡単かつ確実に移送できる。工具変更のために、第１フィードラインはリニアアクチュエータによってその第２位置に動かされ、そこでは第１フィードラインは第２フィードラインから切り離される。従って、第２位置では、工具ホルダーを有する回転部の回転位置は工具変更のために簡単かつ確実に変えられる。工具変更の後、第１フィードラインは、それが加工位置にある新たな工具の第２フィードラインと連結、封止される第１位置まで、リニアアクチュエータにより再び動かされる。

本発明に係る工具タレットにより、極低温冷却媒体をその温度と無関係に簡単かつ確実に送ることができる。それぞれの工具の出口では、極低温冷却媒体は、−６０℃より低い、特に−１２０℃より低い、特に−１５０℃より低い、特に−１８０℃より低い温度を有する。極低温冷却媒体として、例えば液体又は気体の窒素、液体又は気体の酸素、気体水素、気体ヘリウム、液体又は気体のアルゴン、気体の二酸化炭素、及び液体又は気体の天然ガスが使用できる。好ましくは、窒素がフィードラインを介して工具に案内される。加えて、必要なら、通常の潤滑剤が工具タレットを介してそれぞれの工具に供給されてもよい。

極低温冷却媒体が工具の切れ刃まで直接供給され、これらが極低温冷却媒体の極めて低い温度のために効率的に冷却されるという事実のため、通常の冷却潤滑剤に比べて高い切断速度が工作物加工の間に可能である。さらに、極低温冷却媒体は工具の耐用寿命にポジティブな効果を奏する。工作物加工の生産性と対費用効果は、工具のカッティングへの極低温冷却媒体の供給によって対応的に増大し得る。極低温冷却媒体は気化するので、加工された工作物も、工具タレット及び工作機械全体もそれぞれ汚れない。通常の冷却潤滑剤で必要になる極低温冷却媒体の廃棄はもはや要さず、工作物加工の対費用効果はさらに向上する。

請求項２に係る工具タレットは、簡単な方法で、極低温冷却媒体が工具に向かう途中で望まれない程に加熱されず、第１フィードラインを取り囲む工具タレットの部品が許容できない程度に冷えないことを保証する。このようにして、工具は極めて効率的に冷却され、同時に第１フィードラインを取り囲む部品における熱応力が防がれる。

好ましくは、第１フィードラインは完全に絶縁されて、すなわち全長にわたって断熱されて設計されている。例えば、フィードラインは、内側管とそれを取り囲んでいて端部でそれに連結した外側管を有する。管で画定される断熱スペースは、例えば断熱媒体で充填されている。第１フィードラインが真空断熱されて設計されている場合、断熱スペースは排気され、フィードラインは極めて低い特有の熱伝導率を有する。第１フィードラインは、０℃で最大０．４０ Ｗ／（ｍＫ）、特に最大０．３０ Ｗ／（ｍＫ）、特に最大０．２０ Ｗ／（ｍＫ）の特有の熱伝導率を有する。第１フィードラインが真空断熱されて設計されている場合、その特有の熱伝導率は極めて低く、０℃で最大０．０１ Ｗ／（ｍＫ）である。好ましくは、第２フィードラインも少なくとも部分的にそれぞれ断熱され、特に真空断熱される。従って、第１フィードラインについての記述は第２フィードラインにも当てはまる。

請求項３に係る工具タレットは、内側管と外側管の異なる長さの変化の補償を可能にする。第１フィードラインがそこを流動する極低温冷却媒体を有する場合、内側管は基本的にその温度を引き受けるのに対して、外側管は基本的に２つの管の間に配置された断熱媒体のためにあまり冷えない。ゆえに、内側管は外側管よりもかなり大きく長さが変化する。第１フィードラインの損傷を防止するために、少なくとも１つの管は長さを変えられる。好ましくは、外側管は熱の長さ補償のために蛇行形状の金属筒を有する。特に、第２フィードラインもそれぞれ、内側管とそれを取り囲む外側管を有し、これら管の少なくとも１つは長さを変えられる。第１フィードラインに関する記述は、このように設計された第２フィードラインにも同様に当てはまる。

請求項４に係る工具タレットは、２つのフィードラインの高い断熱を保証し、極低温冷却媒体が工具に向かう途中で望まれずに加熱されるのを防ぐ。好ましくは、第２フィードラインはそれぞれ完全に絶縁、すなわち全長にわたり断熱される。他には、第１フィードラインについての記述が第２フィードラインにも同様に当てはまる。

請求項５に係る工具タレットは、簡単な方法で、極低温冷却媒体を移送するための、また工具変更のための、フィードラインの連結と切り離しを可能にする。フィードラインを連結するために、第１フィードラインは複動ピストンシリンダユニットによって第１方向に直線的に変位するのに対し、工具変更のために、第１フィードラインはピストンシリンダユニットによって反対の第２方向に直線的に変位する。好ましくは、ピストンシリンダユニットは空気圧又は油圧により作動する。ピストンシリンダユニットのそれぞれの位置は好ましくは少なくとも１つのセンサで検知される。

請求項６に係る工具タレットはフィードラインの簡単かつ確実な連結を保証する。漏斗状デザインのために、第１フィードラインは第２フィードラインに簡単に差し込むことができ、連結点で封止される。この目的のために、例えば漏斗形の端部部分の後に、ガスケットが第１フィードラインの差し込まれたそれぞれの第２フィードラインに延びる。加えて、漏斗形の端部部分自体はガスケットとして設計される。ガスケットは特に極低温冷却媒体に対して高い耐性を有する。好ましくは、ガスケットは、それぞれ高い耐薬品性と良好な断熱特性を有するプラスチック素材及びゴム素材で作られる。好ましくは、ガスケットはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から作られる。

請求項７に係る工具タレットは極低温冷却媒体の簡単な供給を保証する。第１フィードラインが回転軸から離間している、すなわち好ましくはハウジングの外面にあるという事実のため、第２フィードラインは極めて短く設計されてもよい。

請求項８に係る工具タレットは工具への極低温冷却媒体の簡単かつ確実な供給を保証する。それぞれの第１ライン部分が回転軸と平行に延びるという事実のため、第１フィードラインは簡単な直線移動によりそれぞれの第２フィードラインに連結できる。それぞれの第２ライン部分は回転軸に対してそれぞれ直角に及び半径方向に延びるので、極低温冷却媒体は工具の切れ刃まで直接供給される。

請求項９に係る工具タレットは工具への極低温冷却媒体の簡単かつ確実な供給を保証する。第１フィードラインの設計のために、第２ライン部分だけが、リニアアクチュエータによって回転軸に対してそれぞれ直角及び半径方向に移動する。回転軸と同心に延在する第１ライン部分は軸方向に固定して設けられている。第１ライン部分も第２ライン部分も回転部に形成されないので、これらは回転部の回転の間固定されている。第１フィードラインの配置のために、工具タレットの構造は極めてコンパクトである。

請求項１０に係る工具タレットは、第２フィードラインを介する極低温冷却媒体の簡単かつ確実な供給を保証する。第２フィードラインのそれぞれが回転軸に対してそれぞれ横及び半径方向にのみ延びるという事実のため、極低温冷却媒体は工具の切れ刃に直接案内される。第２フィードラインはそれぞれの工具マウントに通じ、それぞれの工具マウントを介して、そこに保持された工具に極低温冷却媒体をそれぞれ供給する。

請求項１１に係る工具タレットは、簡単かつ信頼できる方法で回転駆動可能な工具の冷却を保証する。駆動モータにより回転駆動できる工具マウントは、工具回転軸と同心に配置されていて工具回転軸のまわりを工具マウントと共に回転しない関連する第２フィードラインのまわりを回転駆動する。従って、工具マウントにより、工具は関連する工具回転軸のまわりを回転駆動でき、同時に簡単かつ信頼できる方法で、極低温冷却媒体は回転駆動工具の切れ刃に供給される。例えば、回転駆動工具としてドリルが工具マウントに使用でき、工具マウントはドリルと共に駆動される。さらに、回転駆動しない工具も工具マウントに使用できる。例えば、工具マウントにおいて旋盤鑿が工具として使用でき、これは加工の間駆動ユニットにより回転駆動せず、すなわち工具回転軸のまわりに固定されている。

それぞれの第２フィードラインは工具回転軸のまわりを回転せず、第１フィードラインに対応して工具回転軸のまわりに固定配置されているので、請求項１２に係る工具タレットは極低温冷却媒体の確実な供給を保証する。

本発明は、工具への極低温冷却媒体の簡単かつ確実な供給を可能にする加工装置を製造する目的にも基づく。

この目的は、請求項１３の特徴に従う加工装置によって達成される。本発明に従う加工装置の利点は既に工具タレットについて述べた利点に一致する。断熱された容器から、極低温冷却媒体が断熱供給ラインを介して工具タレットに供給される。貯蔵された極低温冷却媒体の温度を一定に維持するために、冷却ユニットが備えられる。さらに、加工装置は、容器から極低温冷却媒体を工具タレットに圧送するためのフィードポンプを有する。工具変更のために、加工装置は、工具変更の前に工具タレットへの極低温冷却媒体の供給を遮断する遮断弁も有する。冷却ユニット、フィードポンプ及び遮断弁はそれぞれ、制御装置により制御される。加工装置は、金属工作物、特にシャフト状工作物を加工するための別な通常の工作機械の一部である。

本発明の他の特徴、利点及び詳細は、幾つかの例示の実施形態の以下の記載から明らかになろう。

第１の例示の実施形態に従う、極低温媒体の供給部を有する、工作物を加工するための加工装置の斜視図である。 極低温冷却媒体を供給する操作位置にある、図１の加工装置の工具タレットを示す部分的に断面を示す側面図である。 極低温冷却媒体用の第１フィードラインを移動させるリニアアクチュエータの領域の、図２の楕円内の工具タレットの部分の詳細図である。 加工位置に位置する工具に極低温冷却媒体を供給するための第１フィードラインと第２フィードラインの間の連結点の領域の、図２の円内の工具タレットの部分の詳細図である。 工具変更位置にある工具タレットの部分的に断面を示す側面図である。 別個のフィードラインの領域の、図５の工具タレットの詳細図である。 極低温冷却媒体を供給する操作位置にある工具タレットを示す本発明の第２実施形態の側面図である。 加工位置にある工具に割り当てられた第１フィードラインと第２フィードラインの間の連結点の領域の、図７の工具タレットの部分の詳細図である。 図７の工具タレットの部分的に断面を示す正面図である。 連結点の領域の、図９の楕円内の工具タレットの詳細図である。 連結していないフィードラインを示す工具変更位置にある工具タレットの側面断面図である。

以下では、図１〜６に則して本発明の第１実施形態を記載する。更に詳細には示していない工作機械が、金属工作物２を加工するための加工装置１を有する。加工装置１は、工具タレット３、極低温冷却媒体５を供給するための断熱された容器４、極低温冷却媒体５を冷却するための冷却ユニット６、フィードポンプ７、関連する遮断弁９を備えた供給ライン８及び制御ユニット１０を有する。供給ライン８は容器４及び工具タレット３に連結していて、断熱されている。工具タレット３、冷却ユニット６、フィードポンプ７及び遮断弁９は制御ユニット１０により制御される。工作機械を超える加工装置１の構造は通例であり、周知である。

工具タレット３は、固定された中央シャフト１２が設置されているハウジング１１を有する。中央シャフト１２は、一方の端部でハウジング１１から出て延び、ハウジングに設置された駆動ユニット１４によって回転軸１５のまわりを駆動する回転部１３を設置するのに使用される。駆動ユニット１４は、詳細には示していない機械伝達ユニット１７によって、回転部１３とともに作動する電気駆動モータ１６を有し、電気駆動モータ１６は回転軸１５のまわりに回転する。

回転部１３はリング形状に設計され、回転軸１５と同心に中央シャフト１２に設置されている。回転部１３は多角形の外形を有し、それにより軸受面（座面）１８が外周上に形成されている。軸受面１８には、工具マウント１９が配置されており、工具マウントには工具２０が周知の連動機構により保持、固定されている。回転部１３は、駆動ユニット１４により幾つかの定められた回転位置に旋回できる。回転位置では、それぞれの場合に、工具２０のうちの１つが、それが加工すべき工作物２０に向かって回転される加工位置に位置している。図２は、加工位置にある下側工具２０の断面を示す。完全に工具２０を具備した工具タレット３は、図１にのみ示されている。明確性のために、図２〜６では全ての工具２０を示しているわけではない。

極低温冷却媒体５を供給ライン８から工具２０に供給するために、工具タレット３は、断熱設計された第１フィードライン２１を有する。第１フィードライン２１は、ハウジング１１の外側で回転軸１５と平行かつそこから距離を置いて設置されている。この目的のために、第１フィードライン２１は保護パイプ２２で取り囲まれている。保護パイプ２２はその端部でハウジング１１の固着部分２３，２４に固着されている。フィードライン２１はこれら固着部分２３，２４を通って案内されている。フィードライン２１はまたランスとして設計されている。

フィードライン２１は、リニアアクチュエータ２５により回転軸１５と平行に直線的に移動可能である。リニアアクチュエータ２５は、ピストン２７を含むシリンダ２６を備えた複動ピストンシリンダユニットとして設計されている。ピストンシリンダユニット２５は、固着部分２４に固着された連結ハウジング２８に設置されている。供給ライン８は、連結ハウジング２８内を案内され、連結ユニット２９を介して第１フィードライン２１に連結している。フィードライン２１はピストン２７に連結され、それにより動かされる。ピストン２７は、ピストンシリンダユニット２５の作動室を２つの部分作動室３０，３１に分けている。部分作動室はそれぞれ、作動液を室３０，３１に接続するための連結部３２，３３と連絡している。このようにして、両方の部分作動室３０，３１は作動液で満たされ、従ってピストン２７は軸方向の両方向に移動できる。誘導スイッチ３４，３５として設計された２つのセンサも連結ハウジング２８に設置されており、それによりピストンシリンダユニット２５のピストンが検知される。ピストンシリンダユニット２５は空気圧又は油圧により操作される。

第１フィードライン２１での極低温冷却媒体５の意図しない加熱を防ぐために、第１フィードラインは真空断熱で設計されている。この目的のために、フィードライン２１は内側管３６とこれを取り囲む外側管３７を有し、これらの管は端部で互いに連結し、それら管の間に断熱室３８を画定している。フィードライン２１が極めて低い特有の熱伝導率を有するように、断熱室３８は排気される。蛇行形状の金属筒３９が外側管３７に一体化され、それによって外側管３７は長さを変えられる。金属筒３９は、極低温冷却媒体５の結果である管３６，３７の様々な長さの変化を補償するのに使用される。

移動のために、第１フィードライン２１は、ピストンシリンダユニット２５の反対側にある固着部分２３内に設けられており、それでフィードライン２１は軸方向に摺動できる。この目的のために、反対の穴４０，４１が固着部分２３に設計され、そこに２つのガスケット４２〜４５がそれぞれ設置されている。ガスケットは関連するスペーサスリーブ４６，４７によって分離されている。さらに、摺動スリーブ４９を備えた連結要素４８が保護管２２と固着部分２３の間に設けられている。第１フィードライン２１は連結要素を通って案内されている。連結要素４８は、固着部分２３と保護管２２に固着されている。ガスケット４２〜４５は耐薬品性かつ断熱の素材から作られている。例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が素材として機能する。スペーサスリーブ４６，４７と摺動スリーブ４９も耐薬品性かつ断熱の素材、例えば、ＰＴＦＥで設計されている。

回転部１３では、複数の第２フィードライン５０が設けられ、第１フィードライン２１に対向する回転部１３の面５１から工具マウント１９に通じている。第２フィードライン５０はそれぞれ、回転軸１５と平行に延びる第１ライン部分５２と、回転軸１５に対して横に及び半径方向に延びる第２ライン部分５３を有する。第１ライン部分５２は、回転部１３内の第１フィードライン２１内に設計された貫通穴５６に取り付けられた２つのインサート部分５４，５５により設計されている。それぞれの貫通穴５６は第１フィードライン２１の方向に段階的に狭くなっており、それで第１インサート部分５４は第１フィードライン２１用のそれぞれの差し込み開口５７に隣接する貫通穴５６内に固定されている。第１フィードライン２１の反対側にある第１インサート部分５４の一方のサイドには、リング形のガスケット５８が設けられ、貫通穴５６に差し込まれた第２インサート部分５５により２つのインサート部分５４，５５の間に固定されている。第２インサート部分５５は、貫通穴５６の階段状のデザインにより第１フィードライン２１の方向に固定されている。

第１インサート部分５４はリング形状で設計され、第２インサート部分５５の方向に漏斗の形状で狭くなり、それで第１フィードライン２１は簡単にガスケット５８を通して差し込まれ得る。第２インサート部分５５には、フィードライン２１に向いた側にポケット穴５９が設計されており、第１インサート部分５４及びガスケット５８と共にライン部分５２を形成する。第１フィードライン２１に対する第１ライン部分５２のアライメントのために、固着部分２３には、それとは向かい側に回転部１３に設計された案内溝６１と係合する案内突起６０が形成されている。案内溝６１はリング形で、回転軸１５に関して同心状に面サイド５１に設計されている。インサート部分５４，５５及びガスケット５８は耐薬品性かつ断熱の素材から作られている。例えば、ＰＴＦＥが素材として適している。

第２ライン部分５３は、真空断熱され、また内側管６２とこれを取り囲む外側管６３を有する点でフィードライン２１と同様に設計されている。これらの管は端部で互いに連結し、それら管の間に断熱室６４が形成している。断熱室６４は排気され、第２ライン部分５３はそれぞれ極めて低い特有の熱伝導率を有する。第１フィードライン２１と同様に、第２ライン部分５３は、管のうちの１つにひだ付き部分を具備することで管６２，６３の異なる長さ膨張の補償を可能にする。第２ライン部分５３はそれぞれ、関連するポケット穴５９から半径方向に、関連する工具マウント１９及び工具２０まで延在する。工具２０はそれぞれ、極低温冷却媒体５のためのそれぞれの第２ライン部分５３に結合した保持室６５を有する。それぞれの保持室６５から、冷却流路６６が工具２０を通って工具ブレード６７に延びている。工具ブレードは、極低温冷却媒体５が逸出するための出口開口６８を具備している。

工作物２の加工を以下に記載する。ピストンシリンダユニット２５による加工のために、第１フィードライン２１からの極低温冷却媒体５がポケット穴５９に入るように、第１フィードライン２１が、加工位置に位置する工具２０の第１ライン部分５２に差し込まれる。操作位置とも称される第１フィードライン２１のこの第１位置は、図４に示される。操作位置では、極低温冷却媒体５を工具ブレード６７に移送するために、第１フィードライン２１は加工位置に位置する工具２０に割り当てられた第２フィードライン５０に連結される。次いで、工作物２は通常通りに回転され、工具２０により加工される。加工の間、極低温冷却媒体５は、フィードポンプ７によってフィードライン２１，５０を介して出口開口６８に圧送される。ここで、極低温冷却媒体５は直接工具ブレード６７へ漏出する。極低温冷却媒体５は、例えば容器４内でその蒸発温度より低くされていて冷却ユニット６により所望の温度で保持された液体窒素である。極低温冷却媒体を供給するために、遮断弁９が開いており、それでフィードポンプ７は容器４からの極低温冷却媒体５を供給ライン８を介して工具タレット３に供給し得る。フィードライン２１，５０は、それらがそれぞれ断熱及び真空断熱されているので、極低温冷却媒体５はフィードライン２１，５０を流れることでは基本的に温まらない。極低温冷却媒体５は、−１８０℃より低い温度で出口開口６８から逸出する。逸出の後に、極低温冷却媒体５は気化し、よって工作物２の加工は乾燥条件下で行われ、工作物２も工作機械全体も汚染されない。

工具変更のために、極低温冷却媒体５の供給はフィードポンプ７の閉鎖と遮断弁９の閉鎖により中断される。次いで、第１フィードライン２１は、連結ユニット２９及びこれに連結した供給ライン８とともに、ピストンシリンダユニット２５により動かされ、それで第１フィードライン２１は第１ライン部分５２から取り外される。第１フィードライン２１のこの第２位置では、第１フィードラインは全ての第２フィードライン５０から切り離され、よって回転部１３の回転位置が変更できる。工具変更位置とも呼ばれるこの第２位置は図５及び図６に示されている。

工具変更のために、回転部１３は、駆動ユニット１４により回転軸１５のまわりに他の回転位置に回転させられ、別な工具２０が加工位置に位置決めされる。次に、ピストンシリンダユニット２５により、第１フィードライン２１が第１ライン部分５２に再び差し込まれる。漏斗形のインサート部分５４のために、差し込みは容易になされる。第１フィードライン２１は再び操作位置に位置し、それで極低温冷却媒体５の供給により工作物２の加工が続けられ得る。

以下では、本発明の第２実施形態を図７〜１１に則して記載する。第１実施形態の部品と構造上同一の第２実施形態の部品は、第１実施形態と同じ参照番号を有しており、その記載を参照されたい。異なる構造を有するが機能的に同じ部品は、後ろにａを付した同じ参照番号を有する。加工装置１ａの工具タレット１３ａは工具２０ａを回転駆動するように設計されている。この目的のために、工具ホルダー１９ａは回転可能であり、工具ホルダー１９ａでは加工のために回転駆動される両方の工具２０ａが使用でき、また加工のために回転駆動する必要のない、すなわち固定されたままの工具２０ａも使用できる。図７〜１１では、工具ホルダー１９ａは加工位置に位置し、工作物２を加工するために回転駆動されなければならないドリルとして設計された工具２０ａを有している。他の工具ホルダー１９ａには、工作物２の加工の際固定されなければならない旋盤鑿として設計された工具２０ａもある。

第１フィードライン２１ａは、回転軸１５と同心に搭載された第１ライン部分６９と、回転軸１５に対して横にかつ半径方向に搭載された第２ライン部分７０を有する。第１ライン部分６９は、第１実施形態の第１フィードラインに対応して真空断熱で設計されている。第１ライン部分６９は保護管２２ａで囲まれている。保護管２２ａは、関連する駆動モータ７３を備えた第２駆動ユニット７２の部品である駆動シャフト７１で囲まれている。駆動シャフト７１は、回転できるように両端を軸受７４によってハウジング１１ａに設置されており、駆動モータ７３によって第１ギヤ７５により回転軸１５のまわりに回転駆動される。軸方向に、第１ライン部分６９は移動できない。

第１ライン部分６９は、フィードライン２１ａの部品である連結ユニット７６によって第２ライン部分７０に連結している。連結ユニット７６は、中央シャフト１２ａにおいて回転軸１５と同心に設計された穴７８に差し込まれたスリーブ７７を有する。そこに、保護管２２ａが第１ライン部分６９とともに延びる。スリーブ７７は保護管２２ａから軸方向に距離を置いて配置され、よって間隙７９が形成される。スリーブ７７には、連結ユニット７６に属するインサート部８０が挿入され、保護管２２ａまで延びている。第１ライン部分６９に向いた側に、インサート部８０は階段状に形成されたポケット穴８１を有し、その端部にはリング形のガスケット８２が固着され、ガスケットを通って第１ライン部分６９はポケット穴８１に部分的に差し込まれている。インサート部８０はまた、ポケット穴８１の自由部分を通って半径方向に通じる穴であって、両側で間隙７９に開口した貫通穴８３を有する。貫通穴８３の両端に、リング形のガスケット８４が配置されている。第２ライン部分７０は、ガスケット８４と貫通穴８３をそれぞれ通って案内されている。第２ライン部分７０の端部に隣接して、オープンスペース７９には弾性緩衝要素８５が設置されている。

第２ライン部分７０は、リニアアクチュエータ２５ａにより回転軸１５に対して半径方向に直線状に移動できる。リニアアクチュエータ２５ａは、第１実施形態と同様にピストンシリンダユニットとして設計されている。シリンダ２６ａは、中央シャフト１２ａとそれに固着された外側ガイドスリーブ８６で形成されている。内側ガイドスリーブ８７が外側ガイドスリーブ８６内に設置され、第１駆動部８８が内側ガイドスリーブ８７に設置されている。内側ガイドスリーブ８７及び第１駆動部８８はピストン２７ａを形成する。内側ガイドスリーブ８７は、回転軸１５に対してそれぞれ横にかつ半径方向に直線状に外側ガイドスリーブ８６内で限られた行程で移動できる。この目的のため、ピストン２７ａは作動室を２つの部分作動室３０ａ，３１ａに分割している。部分作動室３０ａ，３１ａは、第１実施形態と同様により詳細には示していない連結部によって圧力媒体で充填されてもよく、それでピストン２７ａは両方向に移動できる。封止軸受８９により、駆動部８８は、内側ガイドスリーブ８７内で回転軸１５に対して半径方向に延びる工具回転軸９０に対して半径方向に回転できる。駆動部８８の回転駆動のために、駆動シャフト７１はその端部に、ピストン２７ａの移動によって駆動部８８の周囲に設置されたギヤ９２と噛み合う第２ギヤ９１を有する。

第２ライン部分７０は、駆動部８８の貫通穴９３を通って案内され、軸受要素１１３，１１４によって駆動部に結合され、それにより第２ライン部分７０は、工具回転軸９０に沿ってピストン２７ａと共に移動できるが、工具回転軸９０のまわりの駆動部８８の回転の際固定されている。この目的のために、軸受要素１１３，１１４は、連結ユニット７６により固定された第２ライン部分７０のまわりに駆動部８８と共に回転する滑り軸受として設計されている。第２ライン部分７０は、第１ライン部分６９に対応して真空断熱で設計されている。この目的のため、第２ライン部分７０は、外側管９５で囲まれた内側管９４を有する。端部で互いに連結した管９４，９５は排気された断熱スペース９６を画定する。２本の管９４，９５の異なる長さ膨張を補償するため、ひだの付いた金属筒９７が外側管９５内に形成される。

関連する工具回転軸９０まわりの工具２０ａの回転駆動のために、２つの駆動部９８が回転部１３ａに回転するように設けられる。第２駆動部９８は工具２０ａ用の工具ホルダー１９ａを形成する。それぞれの第２駆動部９８は貫通穴９９を有し、そこに第２フィードライン５０ａが工具回転軸９０と同心状に設けられている。この目的のため、第２フィードライン５０ａは保護管１００で部分的に囲まれ、保護管は、貫通穴９９に部分的に差し込まれた第１インサート部分１０１で部分的に囲まれ、そのためそれらは共に回転する。インサート部分１０１の突出部には、第１駆動部８８の内側ギヤ１０３と噛み合う外側ギヤ１０２が設置されている。第２ライン部分７０に対向する端部では、第２インサート部分１０４がインサート部分１０１に差し込まれ、それにより２つのリング形のガスケット１０５，１０６が固定される。インサート部分１０４は第２フィードライン５０ａの一部を形成する。第２フィードライン５０ａは駆動部９８に固定され、工具回転軸に沿って移動できないが、駆動部９８に対して回転できるように設けられている。

貫通穴９９の一端では、工具２０ａがテンション要素１０７により固着されている。第２フィードライン５０ａは保持室６５ａまで通じ、そこで２つの軸受要素１０８，１０９とそれらの間に配されたガスケット１１０により設置されている。インサート部分１０４、保護管１００及び軸受要素１０８，１０９は、工具２０ａを有する工具ホルダー１９ａとインサート部分１０１がそれらのまわりを回転可能な滑り軸受として設計されている。保持室６５ａから、冷却流路６６ａが工具ブレード６７ａに通じており、そこでは極低温冷却媒体５が出口開口６８ａを通って逸出できる。従って、駆動部９８は、工具２０ａ用の回転駆動可能な工具ホルダー１９ａを形成する。

加えて、個々の又は全ての駆動部９８及び関連する工具２０ａは、最小量の潤滑のために共通の冷却流路１１１，１１２を具備してもよい。これは、個々の駆動部９８及び関連する工具２０ａについての図９に示されている。よって、この種の工具ホルダー１９ａは最小量の潤滑で従来の工具タレットにより作動する。

第２フィードライン５０ａは、真空断熱され、また第１フィードライン２１ａに対応して、外側管６３で囲まれた内側管６２を有するように設計されている。管６２，６３は、端部で互いに連結され、それらの間で真空断熱室６４を画定する。さらに、外側管６３は、管６２，６３の異なる長さ膨張を補償するのに使用される蛇行形状の金属筒３９を備えて構成されている。

連結ユニット７６、ガスケット８２，８４、緩衝要素８５、インサート部分１０１，１０４、保護管１００、ガスケット１０５，１０６，１１０及び軸受要素１０８，１０９，１１３，１１４は、極低温冷却媒体５に対して耐薬品性かつ断熱素材で設計されている。例えば、ＰＴＦＥが素材として使用できる。

回転する工具２０ａで工作物２を加工するために、ピストン２７ａは工具回転軸９０と平行に移動する。この場合、ギヤ９２がギヤ９１に噛み合う。工具２０ａは、駆動シャフト７１、第１駆動部８８及び工具２０ａの保持される第２駆動部９８を介して駆動ユニット７２により回転される。ピストン２７ａの移動によって、フィードライン２１ａの第２ライン部分７０も差し込み開口５７ａに差し込まれ、このようにして加工位置にある工具２０ａの第２フィードライン５０ａに連結する。漏斗形のインサート部分１０４によって差し込みは容易になされる。工具２０ａの回転駆動の間、第２ライン部分７０と、加工位置にある工具２０ａのそれぞれの第２フィードライン５０ａは工具回転軸９０のまわりに固定される。そして、極低温冷却媒体５がフィードライン２１ａ，５０ａを通って供給され、冷却流路６６ａを介して工具ブレード６７ａに案内され、そこで極低温冷却媒体５は出口開口６８ａから逃げ、工作物２の加工の間工具ブレード６７ａを冷却する。第１フィードライン２１ａが第２フィードライン５０ａに連結するこの第１位置は、図８及び図１０に示されている。

工具変更のために、回転駆動された工具２０ａは先ず停止され、次いで第２ライン部分７０が第２フィードライン５０ａから取り外されて、ギヤ９２がギヤ９１ともはや噛み合わなくなるように、ピストン２７ａは工具回転軸９０と平行に移動される。フィードライン２１ａが第２フィードライン５０ａから切り離されるこの第２位置は、図１１に示されている。回転部１３ａは、駆動ユニット１４ａによって回転軸１５のまわりに、新たな工具２０ａが加工位置に位置する新たな回転位置まで回転される。次に、ギヤ９２がギヤ９１と噛み合って第２ライン部分７０が差し込み開口５７ａに差し込まれるまで、ピストン２７ａは工具２０ａの方向に再び動かされる。加工は、新たな工具２０ａが回転駆動されるときこれによって既に述べた方法で継続される。新たな工具２０ａが加工のために固定されなければならない場合、前述した方法で極低温冷却媒体５が供給されるが、駆動部９８は駆動ユニット７２により回転駆動されない。この場合、関連する工具２０ａが工具回転軸９０のまわりに固定されるように、駆動ユニット７２又は工具ホルダー１９ａをそれぞれ固定若しくはクランプするための別な機構が使用できる。

更なる構造と別の機能する方法に関して、第１実施形態を参照されたい。

本発明に係る加工装置１，１ａにより、例えばチタン合金、層状グラファイトを有する鋳鉄、球状グラファイトを有する鋳鉄、又は加工が難しい他の素材が加工できる。ピニオンシャフト、クランクシャフト、カムシャフト、ギヤシフトシャフトなどのシャフト又は他のシャフト形状の部品が、工作物２及びフランジ部品及びベアリングホイールとして加工できる。加工装置１，１ａによって、工作物２は、それぞれ旋削、フライス加工、冷間圧延、歯切り、穴あけ、クランクシャフト及びカムシャフトフライス削り、又は研削により加工できる。

２１；２１ａ 第１フィードライン
２５；２５ａ リニアアクチュエータ
５ 極低温冷却媒体
２０；２０ａ 工具
５０；５０ａ 第２フィードライン
１３；１３ａ 回転部

Claims (13)

1. ハウジング（１１；１１ａ）、
   該ハウジング（１１；１１ａ）に設置された駆動ユニット（１４；１４ａ）、
   工具（２０；２０ａ）を保持するために周囲に配置された複数の工具ホルダー（１９；１９ａ）を有していて、前記駆動ユニット（１４；１４ａ）により回転軸（１５）のまわりに複数の回転位置に前記ハウジング（１１；１１ａ）に対して回転可能な回転部（１３；１３ａ）、
   極低温冷却媒体（５）を供給するために、少なくとも部分的に前記回転軸（１５）と平行に配置された第１フィードライン（２１；２１ａ）、及び
   前記極低温冷却媒体（５）を供給するために、前記回転軸（１５）に対して少なくとも部分的に直角に配置された複数の第２フィードライン（５０；５０ａ）を有する、工作物を加工するための工具タレットにおいて、
   前記第１フィードライン（２１；２１ａ）は、リニアアクチュエータ（２５；２５ａ）により少なくとも部分的に直線的に移動でき、
   前記第１フィードライン（２１；２１ａ）は、第１位置において、前記極低温冷却媒体（５）を工具（２０；２０ａ）に移送するために前記第２フィードライン（５０；５０ａ）のうちの１つに連結し、
   前記第１フィードライン（２１；２１ａ）は、第２位置において、前記回転部（１３；１３ａ）の回転位置を変更できるように前記第２フィードライン（５０；５０ａ）から分離する、ことを特徴とする工具タレット。
2. 前記第１フィードライン（２１；２１ａ）は断熱、特に少なくとも部分的に真空断熱で設計される、ことを特徴とする請求項１に記載の工具タレット。
3. 前記第１フィードライン（２１；２１ａ）は、内側管（３６；３６，９４）とそれを取り囲む外側管（３７；３７，９５）を有し、これら管（３６，３７；３６，３７，９４，９５）のうちの少なくとも１つは長さを変更できる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の工具タレット。
4. 前記第２フィードライン（５０；５０ａ）はそれぞれ、断熱、特に少なくとも部分的に真空断熱で設計される、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の工具タレット。
5. 前記リニアアクチュエータ（２５；２５ａ）は、前記第１フィードライン（２１；２１ａ）に結合する複動ピストンシリンダユニットとして設計される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の工具タレット。
6. 前記第２フィードライン（５０；５０ａ）はそれぞれ、前記第１フィードライン（２１；２１ａ）に対向する端部で漏斗状に設計され、特にガスケットを有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の工具タレット。
7. 前記第１フィードライン（２１）は前記回転軸（１５）から距離を置いて設置される、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の工具タレット。
8. 前記第２フィードライン（５０）はそれぞれ、前記回転軸（１５）と平行に延びる第１ライン部分（５２）と、前記回転軸（１５）と直角に延びる第２ライン部分（５３）を有する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の工具タレット。
9. 前記第１フィードライン（２１ａ）は、前記回転軸（１５）と同心に延びる第１ライン部分（６９）と、前記回転軸（１５）と直角に延びていて前記リニアアクチュエータ（２５ａ）により前記回転軸（１５）と直角に移動可能な第２ライン部分（７０）を有する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の工具タレット。
10. 前記第２フィードライン（５０ａ）はそれぞれ、前記回転軸（１５）と直角に延びる、ことを特徴とする請求項９に記載の工具タレット。
11. 前記リニアアクチュエータ（２５ａ）の第１位置では、関連する前記第２フィードライン（５０ａ）が前記第１フィードライン（２１ａ）に連結している前記工具ホルダー（１９ａ）は、駆動ユニット（７２）により工具回転軸（９０）のまわりに回転駆動できる、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の工具タレット。
12. 前記工具ホルダー（１９ａ）は、前記工具回転軸（９０）と同心に配置された前記第２フィードライン（５０ａ）のまわりに回転駆動できるように設置される、ことを特徴とする請求項１１に記載の工具タレット。
13. 工作物を加工するための加工装置であって、
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の工具タレット（３；３ａ）、
    極低温冷却媒体（５）を供給するための断熱された容器（４）、
    前記極低温冷却媒体（５）を冷却するための冷却ユニット（６）、及び
    前記容器（４）から前記極低温冷却媒体（５）を前記工具タレット（３；３ａ）に供給するための断熱された供給ライン（８）、を有する加工装置。

Images