JP2020529334A - 工具タレット - Google Patents

Abstract

特に工作機械において使用するため、かつ自動的な工具交換プロセスのために設けられた、工具タレットであって、揺動可能な工具ディスク（５）の少なくとも１つの作業ステーション（７）内で、それぞれ加工工具（１３）を収容するために設けられたホルダ（９）がそれぞれの作業ステーション（７）に付属するクランプ装置（３１）によって、再び取り外しできるやり方で工具ディスク（５）に固定可能であって、工具ディスク（５）の作業位置（１１）とは異なる調節位置（５７）内でそれぞれのクランプ装置（３１）が、ホルダ（９）を工具ディスク（５）に残したままで、能動化可能又は非能動化可能であり、かつ工具ディスク（５）の作業位置（１１）及び調節位置（５７）とは異なる交換位置において、該当するクランプ装置（３１）がホルダ（９）を解放し、それによってホルダが工具ディスク（５）から取り外し可能かつ交換して入れるべき他のホルダ（９）と交換可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、特に工作機械において使用するために設けられた、工具タレットに関する。

該当する工作機械に取り付け可能な、工具タレットは、従来技術から様々な形態で知られている。たとえば特許文献１（独国特許出願公開第１０２００５０３３８９０号明細書）及び特許文献２（独国特許出願公開第１０２０１４００３３３６号明細書）が示すように、この種の工具タレットは、通常、該当する工作機械と結合可能なベースボディを有しており、そのベースボディに工具ディスクがタレット軸を中心に回転可能に軸承されており、工具ディスクが作業ステーションを有し、その作業ステーションが作業工具を搭載可能であり、かつ工具ディスクの回転によって選択された作業ステーションが作業位置へ調節可能である。使用すべき作業工具は、主としてボーリング工具、旋盤又はフライス工具のような、切削除去する加工用の工具である。それぞれ異なる加工課題に適合させるために、交換プロセスが実施され、それにおいて該当する作業位置にある加工工具が交換されて、他の種類の加工工具に代えられる。小シリーズの製造用の工作物の場合のような、所定の製造課題においては、使用される様々な加工工具の頻繁な交換が必要である。それが操作者にとって多大な作業量をもたらし、それによって作業コストの増大をもたらす。

独国特許出願公開第１０２００５０３３８９０号明細書 独国特許出願公開第１０２０１４００３３３６号明細書

これに関連して本発明の課題は、特に合理的かつ好ましいコストで使用することができる、工具タレットを提供することである。

本発明によれば、この課題は、その全体において特許請求項１の特徴を有する工具タレットによって解決される。

請求項１の文言によれば、本発明に係る工具タレットは、自動的な工具交換プロセスのために設けられており、工具ディスクの少なくとも１つの作業ステーション内で、それぞれ加工工具を収容するために設けられたホルダが、それぞれの作業ステーションに付属するクランプ装置によって再び取り外しできるやり方で工具ディスクに固定可能であり、工具ディスクの作業位置とは異なる調節位置において、それぞれのクランプ装置が工具ディスクにホルダを残して能動化可能又は非能動化可能であり、かつ工具ディスクの作業位置及び調節位置とは異なる交換位置において、該当するクランプ装置がホルダを次のように、すなわちホルダが工具ディスクから取り外し可能かつ交換して入れるべき他のホルダと交換可能となるように、解放する。工具交換のために設けられた作業ステーションが調節位置及び交換位置へ移動することに従って、該当するクランプ装置が能動化可能又は非能動化可能であることによって、交換位置において交換すべき工具を解放するまでの工具交換プロセスのシーケンスが機械制御されて行われる。操作ロボットによって交換位置内で交換すべき工具の取り出しと、新しい工具の挿入を実施する場合に、全自動の工具交換とそれに伴って設備全体の人のいない駆動が実現可能である。自動的な工具交換が装備コストを減少させ、かつそれに応じた作業時間と作業コストの減少をもたらす。

好ましい実施例において、それぞれのクランプ装置は工具ディスクの周面の固定位置に固定されており、かつ油圧操作可能なクランプリングを有しており、そのクランプリングによって軸方向の固定力を対応づけ可能なホルダへもたらすことができる。

好ましくは配置は、それぞれのクランプ装置が蓄勢器を有し、その蓄勢器は固定力が取り去られた後に、クランプリングがホルダを解放する位置へ復帰移動するのを支援するように、行うことができる。自動復帰する装置として、クランプ装置が簡単かつコンパクトな構造で実現可能である。

クランプリングを油圧的に操作するために、好ましくはクランプリングの収容ハウジング内に油圧チャンバを設けることができ、そのチャンバ圧は油圧ピストンを介して調節され、その油圧ピストンは操作装置によって駆動可能である。

クランプ装置は、操作装置が調節ねじから形成されている場合に、特に簡単かつコンパクトな構造で形成可能であって、その調節ねじはクランプリングの収容ハウジング内へのねじ込み深さが増大するにつれて、チャンバ圧を増大させながら油圧ピストンを油圧チャンバ内へ進入させ、そのチャンバ圧はねじ込み深さが減少するにつれて再び見る見るうちに低下する。

好ましい実施例においては、工具ディスク内に、好ましくは電気モータの形式の駆動装置が内蔵されており、その電気モータが駆動軸を駆動し、その駆動軸が操作装置によって工具ディスクの内部でクラッチのつながった位置からクラッチの外れた位置へ、かつその逆に、長手走行可能に案内されており、かつ駆動軸はクラッチのつながった位置において、工具ディスクの作業位置内でホルダ内に収容された作業工具を駆動するために用いられ、かつ工具ディスクの調節位置内でクランプ装置の調節ねじを操作するために用いられる。したがって工具駆動とクランプ措置の操作は、駆動軸によって同様に行われる。

好ましい実施例において、駆動軸を長手走行させるための操作装置は油圧駆動可能な操作ピストンを有しており、その操作ピストンは、他の蓄勢器の力に抗して駆動軸をクラッチのつながった位置からクラッチの外れた位置へ走行させ、油圧操作ピストンの圧力がなくなった場合に、この蓄勢器は駆動軸を再びクラッチのつながった位置へ移動させる。

好ましい実施例において、駆動軸はクラッチのつなぎと外しに用いられる長手走行可能なクラッチ端部に、他のクラッチ端部を有しており、その他のクラッチ端部が工具ディスクの交換位置において、ホルダを他のホルダに交換するために、あらかじめ定めることのできる揺動角度だけ回動されて、ホルダとクランプ装置の間のバヨネットロックを解除し、かつ再び形成する。

好ましくは配置は、バヨネットロックがホルダのためのクランプ装置の収容部内に少なくとも１つの固定突出部を有しており、その固定突出部がホルダの対応づけ可能な長手ガイドに沿って係合位置へ移動し、駆動軸によるクランプ装置の収容部の揺動とバヨネットロックの形成後に、固定位置内へ達し、その固定位置においてホルダがクランプ装置内に収容されており、かつバヨネットロックは逆の順序で再び解除されるように、行うことができる。

少なくとも工具ディスクの作業位置において、ホルダは軸方向及び径方向にクランプ装置によって油圧により、もしくはバヨネットロックを介して機械的に、固定されている。

以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

本発明に係る工具タレットの実施例を示す上面図である。 工具タレットの実施例の工具ディスクを、ラジアル平面に延びる中央断面で部分的に簡略化して図式的に示す断面図であって、工具ホルダは作業位置で示されている。 図２のＩＩａで示す領域を、図２に比較して拡大して示す部分断面図である。 図２のＩＩｂで示す領域を、図２に比較した拡大して示す部分断面図である。 図２に相当する中央断面図であって、工具ホルダは作業位置に対して１２°揺動した調節位置にある。 図３のＩＩＩａで示す領域を、図３に比較して拡大して示す部分断面図である。 工具ホルダのクランプ装置を別に示す縦断面図である。 図４に示すクランプ装置の、同装置の工具ディスクに関して内側に位置する側を見る、斜視図である。 図４に示すクランプ装置の、同装置の工具ディスクに関して外側に位置する側を見る、斜視図である。 別に示す工具ホルダの、工具ディスクに関して内側に位置する側を見る、斜視図である。 図７に示す工具ホルダを示す側面図である。

本発明に係る工具タレットの実施例を示す図１には、ベースボディが符号１で示されており、そのベースボディは（図示されない）工作機械と結合可能である。ベースボディ１は、タレット軸に対して同心の真円筒形状のセンター部分３を有しており、そのセンター部分に工具ディスク５がタレット軸を中心に回転可能に軸承されている。工具ディスク５は、外周に１２の作業ステーション７を有しており、そのうちの５つが図１に上面で見ることができ、かつその作業ステーション内にそれぞれ、加工工具を収容するために設けられたホルダ９が取り外し可能に固定される。図１で見ることのできる７つのホルダ９のうち、図１の中央に位置し、かつ符号１１で示される作業ステーション内にあるホルダ９のみに、加工工具１３が装填されている。

工具５を径方向の切断平面を有する中央の断面で示す図２において、作業位置１１は、図２の図面シートの方位に関して「３時」の位置にあって、、図１に示すように、作業位置１１にあるホルダ９にはフライス工具の形式の加工工具１３が装填されている。図１におけるように、残りのホルダ９においては図面をみやすくするために加工工具１３の装填が省かれており、かつ図２において、図３においても、ホルダ９は図式的に簡略化して示されている。ホルダ９の構造については、後に図７と８に関して詳細に説明する。

工具タレットは、工具ディスク５に内蔵された、電気モータ１５の形式のダイレクトドライブを有しており、その電気モータが駆動軸１７を駆動し、その駆動軸は回転する加工工具１３のための工具駆動だけでなく、自動的な工具交換プロセスのための駆動も提供する。そのために電気モータ１５は、回転数、回転方向及び回転角度ステップに関して制御可能である。図３ａと３ａから詳細をはっきりと読み取ることのできるスライドクラッチ１９によって、駆動軸１７がクラッチを外された位置とクラッチがつながった位置との間で軸方向に摺動可能であって、駆動軸１７は圧縮ばね２１によってクラッチのつながった位置へ移動するように付勢されている。図２ａと３ａが示すように、スライドクラッチ１９は油圧操作のために圧力室２３を有しており、その圧力室は、工具タレットの油圧システムによって圧力が供給された場合に、駆動軸１７をその軸受ユニット２５と共に、圧縮ばね２１の力に抗して図において左へ向かって図示される、クラッチのはずれた位置へ摺動させる。図示されるクラッチのはずれた位置において、スライドクラッチ１９とは逆の第２のクラッチ端部２７が、図２ｂにもっともよく示されるように、回転可能に軸承された二面体２９とクラッチ係合しており、駆動軸１７がクラッチのつながった位置を占めた場合に、クラッチ端部２７は再び二面体との係合を外れる。図２と３の方位に関して「９時」の位置に、すなわち工具交換位置にある回転可能な二面体２９は、後述するように、回転によって、該当するホルダ９を固定するバヨネットロックの形成と解除をもたらす。

ホルダ９の固定は、工具ディスク５に設けられたそれぞれの作業ステーション７の固定位置に配置された、それぞれクランプリング３１によって形成されるクランプ装置を介して行われ、そのクランプ装置の構造は図４から６にもっともはっきりと示されている。図に示すように、クランプリング３１は、固定すべきホルダ９のための収容ハウジングを形成するシェル部分３３とアウターリング３５とを有しており、そのアウターリングがそれぞれのホルダ９のための入口端部においてシェル部分３３を包囲している。図２ａと３ａが示すように、アウターリング３５は外ねじ３８を有しており、その外ねじによってアウターリングが工具ディスク５と螺合されているので、アウターリング３５はクランプリング３１の固定位置の部分を形成する。油圧操作されるクランププロセスのために、シェル部分３３内に油圧チャンバ３７（図４を参照）が形成されており、そのチャンバ圧は油圧ピストン３９を介して調節され、その油圧ピストンは操作装置によって駆動可能である。この操作装置は、六稜ヘッド４３を備えた調節ねじ４１を有している。調節ねじ４１の締めつけによって高まる、油圧チャンバ３７内のチャンバ圧が、固定位置のアウターリング３５に対して図４において右へ向かってシェル部分３３の摺動をもたらす。それによって、シェル部分３３の収容室の内側に径方向内側ヘ向かって張り出す３つの固定突出部４５によって、シェル部分３３とホルダ９の間に形成されたバヨネットロックを介してクランププロセスがもたらされる。図７と８が示すように、ホルダ９はバヨネットロックを形成するために、シェル部分３３の収容室内に収容可能かつホルダ９のスピンドル軸５５を包囲するシャフト部分４２に、長手ガイド４６を有しており、ホルダ９が収容室内へ挿入された場合に固定突出部４５がその長手ガイドを通り抜けて、ホルダ９の回転によってシャフト部分４２の上方の位置へ達するので、固定部分４５と保持面４８による閉鎖されたバヨネットロックが形成されて、固定部分４５と保持面４８の間に油圧クランプ力が有効になる。わずかなストローク長さで行われるシェル部分３３のクランプ運動は、板ばねリング４７の作用に抗して行われ、その板ばねリングはねじ４９によってシェル部分３３の開口端縁に固定されており、かつ径方向外側へ張り出す凸片５１によってアウターリング３５に支持されている。したがって調節ねじ４１をゆるめることによって油圧チャンバ３７内のチャンバ圧が低下した場合に、シェル部分３３は締めつけ位置から再び元へ戻るので、、固定突出部４５はもはや保持面４８に締めつけるように添接せず、形成されていたバヨネットロックはホルダ９の回転によって再び解除可能となる。すでに説明したように、図２と３において駆動軸１７はクラッチが外れた状態で示されている。図２と２ａにおいて作業位置に固定されているホルダ９の加工工具１３を駆動するためには、クラッチのつながった位置へ移動された駆動軸１７が対応づけられたクラッチ端部によって該当するホルダ９のスピンドル軸５５のクラッチ部分５３とクラッチ結合する。

ホルダ９を搭載した工具ディスク５を出発点として、図２と２ａに示す作業位置１１にあるホルダ９の加工工具１３を交換する工具交換プロセスは、複数のステップで行われる。工具ディスク５は、駆動軸１７のクラッチが外れた位置においては時計方向に１２°揺動されているので、駆動軸１７のクラッチ端部にある内側六稜５９が、対応づけられたクランプ装置３の調節ねじ４１の六稜ヘッド４３と整合する位置にくる。スライドクラッチ１９の圧力室２３の圧力をなくすことによって、圧縮ばね２１が駆動軸１７をクラッチのつながる位置へ移動させるので、駆動軸１７のクラッチ端部の内側六稜５９が調節ねじ４１の六稜ヘッド４３とクラッチ係合する。駆動軸１７を回転回数制御で回転させることによって、調節ねじ４１の螺合が戻されるので、油圧チャンバ１７内のチャンバ圧が減少し、それによってクランプ装置３１のクランプ力はばねリング４７の復帰力によって弛緩する。今はホルダは、油圧のクランプ力なしで、クランプリング３１の固定突出部４５とホルダ９の保持面４８との間に形成されるバヨネットロックのみを介して、固定されている。スライドクラッチ１９によって、駆動軸１７は再び圧縮ばね２１の力に抗してクラッチの外れた位置へ移動され、かつ工具ディスク５は、交換すべきホルダ９が交換位置５８に、すなわち「９時」の位置にくるまで、時計方向に揺動される。図２ｂにもっともはっきりと示されるように、この位置において二面体２９の側方のアームは、クランプリング３１のシェル部分３３の内側の終端面に部分円筒の形状で張り出す側面６１の間の空間内へ延びる、図４から６を参照。駆動軸１７のクラッチの外れた位置において、駆動軸の二面体２９へ向いたクラッチ端部２７が二面体２９とクラッチ係合する。

ホルダ９に設けられた把持溝６３（図７と８）を介して、この交換すべきホルダ９へロボットが接近する。駆動軸１７の３分の１回転によって、バヨネットロック４５、４８が解除されるので、ホルダ９はロボットによって取り出すために自由になる。ロボットはホルダ９をマガジン内へ載置し、かつ新しく交換して入れるべき工具１３のホルダを取り上げて、そのホルダ９を交換位置５８内に位置決めする。二面体２９によってシェル部分３３を約３分の１回転させることによって、バヨネットロックが再び閉鎖される。ロボットがホルダ９を解放する。工具ディスク５の回転によって、ホルダ９が挿入された工具１３と共に調節位置５７へ揺動され、その調節位置において駆動軸１７のその方を向いたクラッチ端部がクランプリング３１の調節ねじ４１と整合する。

駆動軸１７をクラッチのつながった位置へ移動させることによって、解除プロセスと同様に、調節ねじ４１をねじ込み方向へ回転回数制御して回転させることによって、新しく挿入された工具１３のホルダ９は油圧によってクランプすることができる。駆動軸１７をクラッチの外れた位置へ移動させた後に、工具ディスク５は挿入されたホルダ９を再び作業位置１１へ揺動させることができ、それによって工具交換プロセスが完了し、かつ、新しく交換された作業工具１３を駆動するために、駆動軸１７をクラッチのつながった位置へ移動させることができる。

Claims (10)

1. 特に工作機械において使用するため、かつ自動的な工具交換プロセスのために設けられた、工具タレットであって、揺動可能な工具ディスク（５）の少なくとも１つの作業ステーション（７）内で、それぞれ加工工具（１３）を収容するために設けられたホルダ（９）がそれぞれの前記作業ステーション（７）に付属するクランプ装置（３１）によって、再び取り外しできるやり方で前記工具ディスク（５）に固定可能であって、前記工具ディスク（５）の作業位置（１１）とは異なる調節位置（５７）内でそれぞれの前記クランプ装置（３１）が、ホルダ（９）を前記工具ディスク（５）に残したままで、能動化可能又は非能動化可能であり、かつ前記工具ディスク（５）の前記作業位置（１１）及び調節位置（５７）とは異なる交換位置において、該当する前記クランプ装置（３１）が前記ホルダ（９）を解放し、それによってホルダが前記工具ディスク（５）から取り外し可能かつ交換して入れるべき他のホルダ（９）と交換可能となる、工具タレット。
2. それぞれのクランプ装置が前記工具ディスク（５）の外周の固定位置に固定されており、かつ油圧操作可能な前記クランプ装置（３１）を有し、前記クランプ装置によって軸方向の固定力を対応づけ可能な前記ホルダ（９）へもたらすことができる、ことを特徴とする請求項１に記載の工具タレット。
3. それぞれの前記クランプ装置（３１）が蓄勢器（４７）を有し、前記蓄勢器は、固定力が取り去られた後に、クランプリング（３１）が前記ホルダ（９）を解放する位置へ復帰する復帰運動を支援する、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. クランプリング（３１）の油圧操作のために、クランプリング（３１）の収容ハウジング（３３）内に油圧チャンバ（３７）が設けられており、前記油圧チャンバのチャンバ圧が油圧ピストン（３９）を介して調節され、前記油圧ピストンが操作装置（４１）によって駆動可能である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具タレット。
5. 操作装置が調節ねじ（４１）によって形成されており、前記調節ねじは、クランプリング（３１）の収容ハウジング（３３）内へのねじ込み深さが増大するにつれて、チャンバ圧を上昇させながら油圧ピストン（３９）を油圧チャンバ（３７）内へ進入させ、前記チャンバ圧はねじ込み深さが減少するにつれて見る見るうちに再び低下する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具タレット。
6. 前記工具ディスク（５）内に、好ましくは電気モータ（１５）の形式の駆動装置が内蔵されており、前記電気モータが駆動軸（１７）を駆動し、前記駆動軸が操作装置（１９）によって、前記工具ディスク（５）の内部でクラッチのつながった位置からクラッチの外れた位置へ、かつその逆に、長手方向に走行可能に案内されており、かつ前記駆動軸はクラッチのつながった位置において、前記工具ディスク（５）の前記作業位置（１１）において前記ホルダ（９）内に収容されている前記加工工具（１３）を駆動するために用いられ、かつ前記工具ディスク（５）の前記調節位置（５７）においてはクランプ装置の調節ねじ（４１）を操作するために用いられる、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の工具タレット。
7. 操作装置が駆動軸を長手走行させるために油圧駆動可能な操作ピストン（１９）を有しており、前記操作ピストンが他の蓄勢器（２１）の力に抗して駆動軸（１７）をクラッチのつながった位置からクラッチの外れた位置へ走行させ、油圧操作ピストン（１９）の圧力がなくなった場合に、この蓄勢器（２１）が駆動軸（１７）を再びクラッチのつながった位置へ移動させる、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の工具タレット。
8. 駆動軸（１７）がその、クラッチのつなぎと外しに用いられる長手方向に走行可能なクラッチ端部に、他のクラッチ端部（２７）を有しており、前記他のクラッチ端部が、前記ホルダ（９）を他のホルダ（９）に交換するために、前記工具ディスク（５）の交換位置においてあらかじめ定めることのできる揺動角度だけ回動されて、前記ホルダ（９）と前記クランプ装置（３１）の間のバヨネットロック（４５、４８）を解除し、かつ再び形成する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の工具タレット。
9. バヨネットロック（４５、４８）が、前記ホルダ（９）のための前記クランプ装置（３１）の収容部（３３）内に、少なくとも１つの固定突出部（４５）を有しており、前記固定突出部が前記ホルダ（９）の対応づけ可能な長手ガイド（４６）に沿って係合位置へ移動し、前記クランプ装置（３１）の収容部（３３）の揺動後に、駆動軸（１７）によってバヨネットロック（４５、４８）を形成しながら固定位置へ達し、前記固定位置において前記ホルダ（９）が前記クランプ装置（３１）内に収容されており、かつバヨネットロック（４５、４８）が逆の順序で再び解除される、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の工具タレット。
10. 少なくとも前記工具ディスク（５）の前記作業位置（１１）において、前記ホルダ（９）が前記クランプ装置（３１）によって軸方向と径方向において油圧的に、もしくはバヨネットロック（４５、４８）を介して機械的に、固定されている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の工具タレット。

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