JP2814058B2 - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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JP2814058B2
JP2814058B2 JP6210721A JP21072194A JP2814058B2 JP 2814058 B2 JP2814058 B2 JP 2814058B2 JP 6210721 A JP6210721 A JP 6210721A JP 21072194 A JP21072194 A JP 21072194A JP 2814058 B2 JP2814058 B2 JP 2814058B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、垂直軸主軸と工具マガ
ジンの装着／離脱位置との間で工具を移送する工具交換
器を備えた工作機械であって、装着／離脱位置が、工作
機械の正面図で見て主軸の上方に且つこれに対して横に
ずらされており、更に、工具交換器が２本の交換腕を含
み、該腕が、それぞれ、主軸から装着／離脱位置への第
１工具の移送に、又装着／離脱位置から主軸への第２工
具の移送に、プッシュプル動作で役立つようになったも
のに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冒頭指摘した種類の工作機械が、ドイツ
特許公報第３８ ３１ ８６９号と、それに対応する特
開平２−１０９６４７号により知られている。
【０００３】公知の工作機械では、共通の主軸台に２つ
の垂直軸主軸を並置することによって、二重主軸配置が
実現される。この公知の工作機械では個々の主軸の工具
交換器が２つの交換腕を含み、該腕は工具マガジンの主
軸下端位置と主軸上端位置との間で工具をプッシュプル
動作で移送する。引渡位置は、主軸の軸線から横に、し
かも、各主軸で、それぞれ他方の主軸から離反した側
に、離間している。
【０００４】それ故、この公知の配置では、両方の交換
腕の比較的複雑な運動経過が必要であり、運動経過は非
対称でなければならない。なぜなら、交換腕は主軸の軸
線を中心に対称に配置されており、しかし両者は、主軸
の軸線の外側に配置された引渡位置と主軸の軸線内の主
軸位置との間で作動するからである。しかも両方の交換
腕は同じ位置間で作動するので、付加的に、交換腕のプ
ッシュプル動作中に、交換腕の遊端で掴み具によって保
持される工具と腕との間で衝突が起きることのないよう
にしなければならない。
【０００５】この理由から、公知の工作機械では、所要
の運動経過が確保されるように、複数の軸線の周りで交
換腕を揺動させる必要がある。
【０００６】二重主軸工作機械において前述の配置は成
功りに使用できるのではあるが、単主軸機の枠内でこの
ような機械的支出を必要としない使用事例もある。
【０００７】ドイツ特許公報第３５ ２１ ００９号
と、それに対応する特開平６２−１５０４４号により公
知の工作機械では、工具マガジンが水平面でＵ字形に配
置されている（いわゆる”蹄鉄形マガジン”）。こうし
てマガジンは主軸台と走行コラムを両側で及び裏面で取
り囲む。マガジンはＵの前向き脚部の２つの遊端にそれ
ぞれ工具ホルダ用引渡位置を備えている。主軸台に、２
つの交換腕を備えた工具交換器が配置されている。各交
換腕は主軸台の片側で枢着されており、引渡位置の下方
にある主軸台の主軸から一方又は他方の引渡位置へと工
具を移すことができる。工具交換はプッシュプル動作で
実行される。即ち、それぞれ１つの掴み腕が、終了した
ばかりの加工過程の工具を主軸から取り出して、工具マ
ガジンのそれに付属した一方の引渡位置に移送し、他
方、別の交換腕は次の加工過程に必要な工具を、それに
付属した他方の引渡位置から主軸内に移送する。
【０００８】この公知の工作機械では、工具が工具マガ
ジン内で水平面を周回する。従って、工具用エンドレス
軌道はＵの内縁を、そしてこれに対して平行に外縁を延
びており、Ｕの脚部の遊端でそれぞれ１８０°だけ半円
軌道に転向される。
【０００９】工具マガジン内でエンドレス軌道に沿って
延びた搬送チェーンが、工具又は工具ホルダ用貯蔵空間
を備えている。貯蔵空間は、Ｕ形掴み具として構成され
ており、該掴み具は搬送チェーンを横切って外方に延び
ており、こうして、Ｕ形掴み具の両脚部又は指片が、工
具ホルダの標準Ｖ溝内に係合することによって、受容部
を形成する。
【００１０】配置は、工具又は工具ホルダの軸線が搬送
チェーンの長手中立面の外側で保持されるようになされ
ている。しかし、実際上このことから２つの問題が生じ
る。
【００１１】最初の問題として、その重心が長手中立面
の外側で保持された工具はエンドレス軌道の外側曲線で
強い遠心力に曝されている。それ故、搬送チェーンの貯
蔵空間を形成する掴み具のなかで工具をしっかり保持す
るために特別の措置を講じねばならない。
【００１２】第２の問題として、掴み指片の遊端がエン
ドレス軌道の内側曲線で互いに接触する。それ故、内側
曲線の通過時に掴み指片が接触することのないように、
搬送チェーンに沿って掴み具相互の特定の間隔を維持し
なければならない。
【００１３】しかし間隔をこのように維持することは、
他方で、搬送チェーンの特定の長さを基準に工具数の減
少をもたらす。
【００１４】前記種類の工作機械は広い範囲で実際に使
用されている。この種の工作機械は、しばしば、単に特
定の工作物、例えば自動車の特定部材を、大量個数、長
期間にわたって仕上げることができるような性状とされ
るので、かかる工作機械はしばしばその都度の特殊な使
用事例に適合される。その際、個々の事例において特定
の付加的要求を、例えば、機械作動範囲内の付加的取付
装置を、或は機械設置場所で特定の空間的条件も、考慮
しなければならなくなることがある。
【００１５】こうした場合に、前記工作機械が、そのき
わめて緻密な構造の故に、主軸台と走行コラムとの周囲
に集中された多くの組立体及び集成装置によって、最適
な解決策ではなくなることが起き得る。なぜなら、この
ような緻密で簡潔な構造は、当然に、特定の特殊性に容
易に適合することができないからである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、特に交換腕の運動学の範囲で機械的支出を低減して
工具交換が達成されるように、冒頭指摘した種類の工作
機械を改良することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明は、垂直軸主軸（２３）と工具マガジン
（２６）の装着／離脱位置（７７）との間で工具（２
４）を移送する工具交換器を備えた工作機械であって、
装着／離脱位置（７７）が、工作機械（１０）の正面図
で見て主軸（２３）の上方に位置し且つこれに対して横
にずらされており、更に、工具交換器が２本の交換腕
（５６、６６）を含み、各々が、相互動作で、主軸（２
３）から装着／離脱位置（７７）への第１工具（２４）
の移送と、装着／離脱位置（７７）から主軸（２３）へ
の第２工具（２４ｃ）の移送に寄与し、２本の交換腕
（５６、６６）が、それぞれ、１つの軸線（５８、６
８）の周りでのみ回転可能であり、各交換腕（５６、６
６）が、分離された引渡位置（４０、４１）と協動し、
２つの引渡位置（４０、４１）が装着／離脱位置（７
７）の前方の異なる距離に存在し、更に、工具交換器
が、装着／離脱位置（７７）と２つの引渡位置（４０、
４１）の一方との間で工具（２４ｅ）を移送する移送装
置を含むことを特徴とする工作機械を要旨とする。
【００１８】
【実施例】前述の課題が、本発明によれば、交換腕がそ
れぞれ１つの軸線の周りでのみ回転可能であり、交換腕
が、それぞれ、分離された引渡位置と協動し、両方の引
渡位置が装着／離脱位置から前に異なる距離にあり、工
具交換器が、更に、装着／離脱位置と引渡位置の選択さ
れた一方との間で工具を移送する移送装置を含むことに
よって解決される。
【００１９】本発明の根底にある課題がこうして完全に
解決される。
【００２０】交換腕がそれぞれ１つの軸線の周りでのみ
回転可能である事実は、機械的構成の著しい簡素化をも
たらす。というのも、移動する要素の数及び要素の運動
方向が冒頭指摘した配置に比べて劇的に減少するからで
ある。更に、このように単純な運動経過の場合、運動経
過の急変を生じることなく恒常的運動のみ現れるように
運動経過を設計することが一層容易に可能となる。これ
は、工具交換器の負担、従って摩耗にとっても、又、工
具交換器の騒音発生及び速度にとっても、決定的であ
る。
【００２１】２つの引渡位置と装着／離脱位置との間で
工具を移送する付加的移送装置が必要となる犠牲を払っ
て、交換腕の範囲での工具交換器の簡素化を獲得しなけ
ればならないというのは確かに正しい。しかし、付加的
移送装置はきわめて単純な手段で実現することができ、
別の箇所で必要となるこの時間支出は交換腕の設計にお
ける複雑さの節約よりもはるかに少ない。
【００２２】本発明の好ましい１構成では、引渡位置と
主軸が水平面上で等辺三角形の隅点に配置されており、
三角形の頂点が主軸によって形成される。
【００２３】この措置の利点として、主軸と引渡位置と
の間の距離が等しい結果、工具交換器又は交換腕の運動
経過が更に簡素となる。
【００２４】これは、特に、三角形の頂角が約４８°で
あるときに妥当する。
【００２５】この寸法設計は、設計上の理由から特に有
利であることが判明した。
【００２６】更に、交換腕の掴み具が、工具交換のと
き、三角形の等辺を含む垂直平面でのみ移動するのが好
ましい。
【００２７】この措置の利点として、特に、平行四辺形
桿として構成された交換腕を使用する場合、工具は一定
した配向で主軸と引渡位置との間を走行する。
【００２８】先に指摘した種類の角度寸法を利用する場
合、交換腕の回転軸が相互に約４８°の角度を成すと、
特に有利である。
【００２９】特に好ましい実施例群では、交換腕がピニ
オンによって駆動され、該ピニオンがラックの互いにず
れた歯と噛み合い、ラックが垂直方向に走行可能であ
り、歯がラックの周面にずらして配置されている。
【００３０】この措置の利点として、交換腕の相互運動
を生成するのに、ごく単純な駆動機構が使用され、こう
して、工具交換器の構造を特別単純に構成する目的が特
に良好に達成される。
【００３１】本発明のこの変形態様では、更に、ラック
が正弦曲線伝動装置によって走行可能であると好まし
い。
【００３２】この措置の利点として、ラックはその垂直
運動のとき上死点及び下死点においてそれぞれ常に方向
反転を実行し、工具交換器に対して衝撃的又は急激な負
荷は起きない。
【００３３】別の実施例群では、移送装置が移送掴み具
を含む。
【００３４】この措置の利点として、周知の措置でもっ
て、引渡位置と装着／離脱位置との間で工具の移送を行
うことができる。
【００３５】このために、移送掴み具が垂直方向及び水
平方向に走行可能であると、特に好ましい。
【００３６】つまりこの措置の利点として、前記位置を
さまざまな高さに配置することができ、移送装置と交換
腕は、一層簡単に、これらの可動要素間で衝突が防止さ
れるように構成することができる。
【００３７】この場合、工具が、移送装置内で移送中、
矢筒体内で保持されるのが、特に好ましい。
【００３８】この措置の利点として、２種類の作用点が
得られ、つまり一方で標準工具又は工具ホルダに、他方
で矢筒体に得られる。こうして、一方でマガジンから移
送掴み具への引渡、他方で移送掴み具から交換腕の掴み
具への引渡を特別簡単に実行することができる。
【００３９】先に論じた特徴とは独自に使用することも
できる特徴を有する別の実施例群は、工具マガジンが、
エンドレス軌道に沿って案内されたチェーンを含み、該
チェーンが、工具用貯蔵空間を備えており、且つ貯蔵空
間内に収容された工具をエンドレス軌道に沿って走行さ
せ、所定の貯蔵空間が工具マガジンの装着／離脱位置に
走行可能であり、貯蔵空間がチェーンの長手中立面に配
置されていることを特徴としている。
【００４０】貯蔵空間がチェーンの長手中立面に配置さ
れていることによって、工具又は工具ホルダの重点も長
手中立面を走ることが達成される。そのことに基づい
て、運動軌道の曲率半径が一層小さくなるので、大きな
曲線内の遠心力は本質的に小さい。
【００４１】更に、搬送チェーンが直線路程部分にある
か又は内側曲線にあるか又は外側曲線にあるかには拘り
なく、搬送チェーンに沿って工具ホルダの相互間隔が一
定に留まることが、特に有利である。こうして、搬送チ
ェーンの単位長さ当たり一層多くの工具を設けることが
可能となる。
【００４２】本発明のこの実施例の１変形態様は、その
軸がチェーンの長手中立面を走行するように、工具が、
分離された矢筒体内のチェーン内で保持されていること
を特徴としている。
【００４３】この措置の利点として、一方で、矢筒体内
の工具ホルダのさまざまな円錐体等に対して所要の適合
を行うことができるので、工具ホルダの種類に拘りなく
搬送チェーンを構成することができる。更に、この措置
の利点として、矢筒体と工具又は工具ホルダとを別々に
取り扱うことが可能となり、このことは、特に工具の装
着及び離脱時、工具マガジンと工具交換器の交換腕との
間に特別の移送装置が設けられているとき有利である。
【００４４】最後に指摘した実施例の好ましい１構成で
は、チェーンが、チェーン関節によって互いに結合され
たチェーンリンクを含み、チェーンリンクが、工具を受
容するスリーブを有する。
【００４５】この措置の利点として、工具用受容部が直
接にチェーンリンクとして構成された特に緻密な構造態
様が得られる。
【００４６】この場合、チェーンが水平面を延びてお
り、スリーブが実質的に円筒形で下向きに開口している
のが、特に好ましい。
【００４７】この措置の利点として、チェーン内の貯蔵
空間に対し格別容易な接近が可能となる。
【００４８】この実施例の１展開では、スリーブの上面
が蓋によって閉鎖されており、該蓋が工具用第１鎖錠装
置を備えている。
【００４９】この措置の利点として、工具又は工具ホル
ダは特別簡単にチェーンの貯蔵空間内で保持され又装着
／離脱位置で解放することができる。
【００５０】このことが妥当するのは、特に、蓋が水平
面を揺動可能であり且つ鎖錠穴を有し、工具に付属した
鎖錠要素が前記穴に差込可能であり、該要素が蓋の第１
揺動位置のとき垂直方向で鎖錠され、又第２揺動位置の
とき垂直方向で解放されているときである。
【００５１】これにより、蓋の揺動運動のみ実施しなけ
ればならないきわめて単純な鎖錠配置が達成されること
は明白である。しかしこれは、例えば、蓋が戻しばねの
力を受けて第１揺動位置で保持され、解錠時にのみ操作
ユニットによって、例えば空気圧シリンダによって、戻
しばねの力に抗して第２揺動位置に転向されることによ
って、きわめて簡単に行うことができる。
【００５２】この場合、蓋が軸線の周りを揺動可能であ
り、該軸線が同時にチェーン関節の軸線でもあること
も、特に好ましい。
【００５３】この仕方でも、きわめて単純な構造が達成
される。
【００５４】その特徴を先に論じた特徴に拘りなく使用
することもできる本発明の更に別の実施例群では、工具
マガジンが水平面でＬ字形に構成されており、Ｌの第１
脚部が走行コラムの横に、又Ｌの第２脚部が走行コラム
の後方に配置されている。
【００５５】本発明のこの実施例による工作機械は、ド
イツ特許公報第３５ ２１ ００９号と、これに対応す
る特開平６２−１５０４４号に記載の工作機械とは対照
的に、走行コラムの片側に、前記特別の要請に対処する
のに十分な取付空間を提供する。これらの特別の要請
は、例えば、構造容積の大きい補助集成装置を工作機械
の作業空間内に配置して、工作機械の運転中走行コラム
の方から一緒に走行させねばならないことにある。
【００５６】本発明による工作機械では、機械の基本構
造の方から走行コラムの片側全体がこうした補助装置及
び取付装置のために利用できるので、これらのことがす
べて可能である。
【００５７】この実施例の好ましい１展開では、第２脚
部が第１脚部よりも長い。
【００５８】この措置の利点として、本発明による工作
機械でも、工具容量の高い工具マガジンを構成すること
ができ、この容量はいわゆる”蹄鉄形マガジン”の容量
に殆ど匹敵することができる。その理由は、走行コラム
の後方に配置される第２脚部が基本的に任意の長さに構
成することができることにある。なぜなら、走行コラム
後方の空間には特別の取付装置がもはや存在せず、せい
ぜい分配箱等があるだけであり、しかもこれらは大きな
問題もなしに適宜に離間させることができるからであ
る。
【００５９】本発明の別の好ましい１構成では、１平面
でのみ柔軟性を有する第１エネルギー案内チェーンが、
空間的に固定された第１枢着点から、１水平面を、走行
コラムの第２可動枢着点へと通されている。
【００６０】それ自体周知のこの措置によって、走行コ
ラムに電流、圧縮空気、圧油、水等をきわめて簡単且つ
効果的に供給することが達成され、このために必要な導
管類がすべて第１エネルギー案内チェーン内にまとめら
れている。第１エネルギー案内チェーンが１平面での
み、つまり前記水平面でのみ柔軟であることによって、
該チェーンはこの水平面上で任意に揺り動かし又は折り
畳むことができ、走行コラムは水平面で走行中に、空間
的に固定された枢着点から遠く離れ又任意の行程でこれ
に再び接近することができる。
【００６１】この実施例において、第１エネルギー案内
チェーンが水平面において走行コラムの上端に配置され
ていると、特に好ましい。
【００６２】第１エネルギー案内チェーンが自由に備え
る特性によって可能となるこの措置の利点として、第１
エネルギー案内チェーンの下方の空間内に、第１エネル
ギー案内チェーンを邪魔することなく、別の取付装置又
は可動部品を設けることができる。つまり第１エネルギ
ー案内チェーンは、空間的に固定された箇所で、及び同
じ高さ位置の走行コラムで枢着されているので、工作機
械の運転中常にこの水平面に留まり、それ故、その下に
配置された部品及び集成装置と衝突することがない。
【００６３】この場合、湾曲部が常に工具マガジンの第
２脚部の障害輪郭の外側にあるように、第１エネルギー
案内チェーンが湾曲部内で水平面に配置されていると、
特に好ましい。
【００６４】この措置の利点として、一方で第１エネル
ギー案内チェーンは、常に、大きな湾曲部内でのみ揺動
し、こうしてその負担が小さい。しかし他方で主軸台の
大きな垂直方向走行路程が可能となり、第１エネルギー
案内チェーンによって限定された水平面を工具マガジン
が完全に通過し得るという利点が得られる。
【００６５】本発明の別の好ましい１構成では、第２エ
ネルギー案内チェーンが垂直面において走行コラムの第
３枢着点から主軸台の第４枢着点へと通されている。
【００６６】この措置でも、利点として、一層簡単且つ
安全に主軸台に所要のエネルギー、信号等を供給するこ
とができる。
【００６７】この場合、第２エネルギー案内チェーンが
走行コラムの、工具マガジンの第１脚部から離反した側
面に配置されていると、特に好ましい。
【００６８】この措置は、走行コラムのこの側に工具マ
ガジンの部品が存在しておらず、そこに存在する空間を
第２エネルギー案内チェーンのために利用することがで
きるという既に詳しく説明した利点を利用したものであ
る。
【００６９】このことが有利であるのは、特に、湾曲部
が垂れ下がるように、第２エネルギー案内チェーンが垂
直面で湾曲部内に配置されているときである。
【００７０】つまり、この措置の本質的利点として、工
作機械の全構造高さを低減することが可能となる。なぜ
なら、従来の工作機械では、主軸台に供給するためのエ
ネルギー案内チェーンが、常に、主軸台の上端の上方に
円弧状に配置されており、こうして工作機械の全構造高
さが決まっていたからである。しかし、多くの使用事例
において、工作機械は自由空間の限定された設置場所に
垂直に設置されねばならず、従って従来の工作機械では
この点で問題にぶつかる。
【００７１】更に、本発明によれば、第３枢着点が第２
枢着点の下方にあるのが好ましい。
【００７２】この措置も、主軸台に供給するのに必要な
エネルギー案内チェーンができるだけ下方に位置し、し
かも走行コラム用第１エネルギー案内チェーンの下方に
位置するという既に述べた利点を有する。こうして、あ
らゆる衝突の虞なしに、格別確実な運動経過が可能であ
る。
【００７３】前記特徴及び以下に説明する特徴は、その
都度記載した組合せにおいてだけでなく、本発明の枠か
ら逸脱することなく別の組合せや単独でも無論適用する
ことができる。
【００７４】図示例 本発明の１実施例を図面に示し、以下詳しく説明する。
【００７５】図１と図２において符号１０は工作機械全
体、それもしかも、工作物の全自動加工に使用されるよ
うな数値制御マシニングセンタである。ここで関心のあ
る種類のマシニングセンタは、実質的に、中ぐり加工及
びフライス加工を実施するのに用いられる。
【００７６】工作機械１０は、機械ホール等の基礎１１
に設置される。工作機械１０は背後が壁１２によってそ
の周囲から分離されている。工作機械１０を側方で、前
方で、又は上方でさえ、カプセル封入するために、その
他の壁をやはり設けておくことができる。このような壁
は周知であり、見易くするために図面には示されていな
い。
【００７７】壁１２に通常の分配箱１３が設けられてお
り、この箱を介して工作機械に信号及びエネルギー、即
ち実質的に電流、作動液、圧縮空気、水等、を供給する
ことができる。
【００７８】工作機械１０が設置されている機械ベッド
１５は機械１０の前面に縦長の工作物テーブル１６を有
する。図示実施例の場合、工作機械１０は、固定式工作
物テーブル１６を備えた縦長ベッド機械である。しか
し、勿論、工作物テーブル１６は同様に可動式に構成し
ておくこともできる。
【００７９】工作物テーブル１６の背後に機械ベッド１
５は、工作物テーブル１６に対して平行に延びたレール
１７を備えている。レール１７は工作機械１０のいわゆ
るＸ軸を形成する。
【００８０】Ｘ軸レール１７上を走行する往復台１８
は、例えば、主軸、歯付ベルト等によって駆動される。
【００８１】Ｘ軸往復台１８の上面に同様に延設された
レール１９はＸ軸レール１７に対して直角に配置されて
いる。こうして、レール１９は工作機械１０のいわゆる
Ｙ軸を限定する。Ｙ軸レール１９上を走行する別の往復
台２０は、通常、走行コラムと呼ばれる。それ故、この
工作機械１０は走行コラム式機械とも呼ばれる。
【００８２】走行コラム２０の前面に垂直に延設された
レール２１はレール１７、１９に対して直角に延びて、
工作機械１０のいわゆるＺ軸を限定する。
【００８３】走行コラム２０のＺ軸レール２１上を走行
する往復台２２は、普通、主軸台と呼ばれる。
【００８４】主軸台２２は垂直軸主軸２３を備えてい
る。図１から認めることができるように、主軸２３内に
工具２４が固定されている。
【００８５】その限りで、以上説明した枠内において工
作機械１０は従来形式のマシニングセンタである。
【００８６】ところで、図１及び図２に示した工作機械
１０の特徴は主軸台２２が保持腕２５を備えている点に
あり、そのうち、図面には見易くするために１個のみが
図２で主軸台２２の右縁に示してある。この保持腕２５
が工具マガジン２６を担持しており、該マガジンは図２
の平面図においてＬ形状である。工具マガジン２６は周
知の如くに工具２４ａ、２４ｂ用にやはりＬ形状のエン
ドレス軌道２７を含む。工具マガジン２６のＸ方向に延
びた脚部２８は、走行コラム２０に、これと結合するこ
となく巻掛けられる。工具マガジン２６のＹ方向に延び
た脚部２９は、図２にはっきりと示したように、走行コ
ラム２０の右側に延設されており、但しこの側でもこれ
に接触することはない。それ故、工具マガジン２６は、
全体として主軸台２０と結合されているだけであり、主
軸台と一緒にＺ方向に移動する。こうして、周知の如く
に、いわゆる”可変工具交換面”が達成される。
【００８７】既に触れたように、概略示唆した分配箱１
３から工作機械１０の可動要素に、特に走行コラム２０
及び主軸台２２に、信号及びエネルギーを伝達する必要
がある。
【００８８】このために、工作機械１０は、Ｘ−Ｙ方向
で有効な第１エネルギー案内チェーン３０を備えてい
る。このＸ軸エネルギー案内チェーン３０は、図１に示
すように、工作機械１０の上端に配置されており、そこ
で、まず空間的に固定されて、分配箱１３から、空間的
に固定された枢着点３１へと延設されており、該枢着点
はＸ方向で壁１２の工作物テーブル１６のほぼ半分の長
さに位置する。空間的に固定された枢着点３１から、そ
こに至るまで定置式のＸ軸エネルギー案内チェーン３０
が、１水平面で柔軟性を有する部分に移行しており、該
部分は湾曲部３３を介して空間内を自由に延びて、走行
コラム２０の自由側面３４の可動枢着点３２で成端して
いる。このために、Ｘ軸エネルギー案内チェーン３０
は、周知の如く、水平面では広い範囲で湾曲することが
できるが、しかし垂直方向では剛性であるように構成さ
れている。それ故、枢着点３１、３２間でＸ軸エネルギ
ー案内チェーン３０は、こうして形成された湾曲部３３
の遊端で垂れ下がることなく、自由に張り出す。
【００８９】Ｘ軸エネルギー案内チェーン３０は、走行
可能な走行コラム２０がＸ方向及びＹ方向に走行すると
き供給しなければならない所要の信号、エネルギー及び
媒質をすべて通す。
【００９０】適宜な仕方でエネルギーを走行コラム２０
からその上でＺ方向に走行可能な主軸台２２に伝達する
ために、Ｚ方向で有効な第２エネルギー供給チェーン３
５が設けられている。
【００９１】Ｚ軸エネルギー案内チェーン３５は、一定
した高さにある走行コラム２０の後側第１枢着点３６か
ら、主軸台２２の前側第２枢着点３７へと通じている。
それ故、主軸台２２の裏面に設けられた第２枢着点３７
は、主軸台２２と一緒にＺ方向に、即ち垂直方向に、走
行可能である。
【００９２】このことが、図１には、主軸台２２を第１
垂直位置において実線で示し、降下位置では一点鎖線の
２２’として示すことによって示唆されている。この場
合、Ｚ軸エネルギー案内チェーン３５がその位置を３５
から３５’に変えることが認められ、第１枢着点３６が
（その限りで走行コラム２０が停止している場合）空間
的に固定されたままであるのに対して、第２枢着点３７
は垂直方向で下降している。
【００９３】走行コラム２０に設けられた可動枢着点３
２におけるＸ軸エネルギー案内チェーン３０の枢着と、
前記枢着点３６、３７を備えて、走行コラム２０の図２
で左側の側面３４におけるＺ軸エネルギー案内チェーン
３５の全体配置は、構造上、先に説明したように工具マ
ガジン２６がＬ形状に構成されているが故に可能であ
る。従って、走行コラムを３つの側面で取り囲むＵ形状
の公知の工具マガジン（いわゆる”蹄鉄形マガジン”）
とは対照的に、図１及び図２の工作機械１０では、走行
コラム２０の図２で左側の側面３４が自由であり、それ
故、エネルギー案内チェーン３０、３５の既に触れた取
付装置のために利用することができる。
【００９４】やはり既に触れ且つ説明したように、Ｚ軸
エネルギー案内チェーン３５は、図１からはっきり読み
取れるように、湾曲部３８内で垂れ下がっている。これ
は、走行コラム２０の上方の空間に取付装置がないこと
を意味する。これは、別の公知の工作機械とは対照的で
あり、そこでは、Ｚ軸エネルギー案内チェーンが、垂直
方向で上方に湾曲させてあり、工作機械の上面から上方
に円弧状に張り出している。
【００９５】図２から更に認められるように、主軸台２
２と一緒に上下に走行可能な工具マガジン２６はその障
害輪郭によって、図２の図示において、Ｘ軸脚部２８の
遊端が常に湾曲部の内部にあるように設計されており、
該湾曲部は走行コラム２０がＸ方向及びＹ方向に走行す
るときＸ軸エネルギー案内チェーン３０によって形成さ
れる。こうして、工具マガジン２６全体が、垂直方向
で、Ｘ軸エネルギー案内チェーン３０によって限定され
た水平面を、Ｘ軸エネルギー案内チェーン３０と衝突す
ることなしに、通過することができる。
【００９６】図２から更に明らかとなるように、工具マ
ガジン２６のＹ軸脚部２９の前側遊端は正面図において
主軸２３の右横で成端している。
【００９７】それにも拘らずプッシュプル動作で迅速且
つ効果的な工具交換を行うことができるように、この工
作機械１０では、Ｙ軸脚部２９の遊端の前に第１引渡位
置４０と第２引渡位置４１が工具２４ｃ又は２４ｄ用に
設けられており、両位置は軸線４３上に互いに間隔を置
いて配置されている。軸線４３は、同時に、Ｙ軸脚部２
９の対称軸である。
【００９８】こうして、矢印４２で示唆したように、第
１引渡位置４０と主軸２３との間、第２引渡位置４１と
主軸２３との間で工具交換が実行されなければならな
い。更に、工具交換のとき工具２４を工具マガジン２６
から軸線４３に沿って引渡位置４０、４１へと走行さ
せ、又はこの引渡位置４０又は４１から再び工具マガジ
ン２６内に取り戻す必要がある。この点は後になお詳し
く説明される。
【００９９】図３及び図４に工具交換器の２つの動作位
置が略示されており、工具交換器は主軸２３と引渡位置
４０、４１との間で前記工具交換を実行する。図３及び
図５の図示は図２のものに一致しており、図３及び図４
は諸条件を著しく拡大して示してあるだけである。
【０１００】明確にわかるように、配置は主軸２３の軸
線と引渡位置４０、４１の軸線が等辺三角形上に位置す
るように選定されており、不等辺は軸線４３上にある。
２つの等辺は、図３及び図４に一点鎖線の結線４４、４
５として示してあり、主軸２３の箇所で互いに好ましく
は４８°の角度αを成す。
【０１０１】工具交換器のきわめて単純な構造を達成す
るために、主軸２３から前に間隔を置いて、図３の図示
において主軸に対して右にずらして、垂直軸ラック５０
が設けられている。ラック５０は長手方向で第１歯５１
と第２歯５２とを備えており、歯はラック５０の周面に
互いに対称にずらして設けられている。ラック５０は垂
直軸線５３の方向に走行可能、それもしかも周期的昇降
運動で走行可能である。このため、好ましくはいわゆる
正弦曲線伝動装置が使用され、該装置は、恒常的に運動
しながら上死点及び下死点で運動反転をもたらす。
【０１０２】ラック５０は第１交換腕５６と第２交換腕
６６とを逆方向に駆動するのに用いられる。
【０１０３】交換腕５６、６６は、駆動のために、それ
ぞれピニオン５７又は６７を備えている。ピニオン５
７、６７が歯５１又は５２と噛み合う。その際、配置
は、ピニオン５７、６７が図３及び図４の図示において
Ｘ方向に対してそれぞれ好ましくは２４°の角度を成す
ように選定されている。これは、ピニオン５７の軸線５
８が結線４５に対して垂直となる一方、ピニオン６７の
軸線６８が結線４４に対して垂直となることを意味す
る。
【０１０４】ピニオン５７、６７は、ラック５０が垂直
方向に摺動するとき、矢印５９又は６９で示唆したよう
に、それらの軸線５８又は６８の周りを逆方向に回転す
る。
【０１０５】こうして、交換腕５６又は６６の腕６０又
は７０が揺動し、腕６０、７０は周知の如く平行桿とし
て構成されている（見易くするために細部は図示されて
いない）。
【０１０６】腕６０、７０が遊端に備えている掴み具６
１、７１はやはり指片６２、７２となって成端してい
る。
【０１０７】図３の図示では、第１交換腕５６が主軸２
３に達しており、そこで掴み具６１の指片６２が工具２
４又は工具ホルダを把持する。
【０１０８】それに対して、第２交換腕６６は第１引渡
位置４０へと延び、そこで掴み具７１の指片７２が工具
２４ｃ又は工具ホルダを把持する。その際、掴み具６
１、７１の軸線は互いに平行に整列し、共に引渡位置４
０、４１の結合軸線４３に対して平行である。
【０１０９】ところで、ラック５０が図３及び図４の図
示平面に対して垂直に逆の端位置へと摺動すると、ピニ
オン５７、６７が逆方向に回転し、その結果、両方の交
換腕５６、６６が逆方向に揺動することになる。
【０１１０】第１交換腕５６の遊端、即ち掴み具６１
は、図４に示すように第２引渡位置４１に達するまで、
結線４５に沿って揺動する。
【０１１１】適宜な仕方で第２交換腕６６が逆方向に揺
動し、図４に認められるように、その掴み具７１が第１
引渡位置４０の出発位置から主軸２３へと案内される。
その際、掴み具７１の運動は結線４４に沿って実行され
る。
【０１１２】実際的１実施例では、引渡位置４０、４１
は下向きに開口した主軸２３の上方に位置しており、工
具交換のとき掴み具６１又は７１は逆方向にそれぞれ約
四分円を通過し、四分円の運動軌道は垂直方向において
引渡位置４０、４１の範囲で成端する一方、主軸２３の
範囲では水平運動となって成端する。
【０１１３】上記説明から認めることができるように、
交換腕５６、６６の運動経過はきわめて単純であり、同
様に、ラック５０の操作機構もごく単純に構成して作動
させることができる。但し、マシニングセンタの公知の
構造とは異なり、交換腕５６、６６の両方が同じ端位置
間を往復揺動するのでなく、むしろ各交換腕５６、６６
用に分離された引渡位置が設けられており、つまり第１
引渡位置４０が第２交換腕６６用に、又第２引渡位置４
１が第１交換腕５６用に設けられていることを犠牲に、
構造及び運動経過のこの単純さは獲得される。これらの
引渡位置４０、４１は相互に離間しており、こうして、
特別の移送手段を必要とする。この点は、更に後に詳し
く説明される。
【０１１４】図５にＬ形工具マガジン２６が、再度、そ
の他の詳細と一緒に平面図で示してある。矢印７６で示
唆したように、エンドレス軌道２７に沿って工具又は工
具ホルダの搬送を確保するために、脚部２８、２９の遊
端にも又脚部２８、２９の結合点にも転向・搬送ユニッ
ト７５が設けられているのが認められる。
【０１１５】更に、図５にはＹ軸脚部２９の前側遊端に
装着／離脱位置が符号７７で示してある。
【０１１６】更に、図５から、そこではＸ軸脚部２８が
Ｙ軸脚部２９よりも長いことが認められる。このことが
可能であり又望ましいのは、Ｘ方向で走行コラム２０の
背後に、Ｙ方向で走行コラム２０の横よりも大きなスペ
ースが用意されているからである。それ故、走行コラム
２０及び主軸台２２の図５で左側面を工具マガジンの一
部なしに構成することによって受けるスペース損失はＸ
軸脚部２８を適宜に延長することによって埋め合わせる
ことができる。
【０１１７】工具マガジン２６の特徴は、工具又は工具
ホルダが、従来のマガジンの場合とは異なり、チェーン
表面で搬送されるのでなく、チェーン７８内で搬送され
ることにある。チェーン７８は、チェーン関節８０内で
互いに関節式に結合されたチェーンリンク７９からな
る。
【０１１８】つまり、工具マガジン内の従来のチェーン
では、チェーンの長手中立面に対して垂直に延びた掴み
具状受容部内に工具がある。このことから、曲線の範囲
ではそれぞれ外側にある工具が強い遠心力に曝されてい
る。このことから、工具が飛び出すのを防止するために
特別の安全措置が必要となる。他方で、このような従来
の工具マガジンでは、内側曲線の通過時に掴み具が互い
に衝突し得る問題が生じる。それ故、かかる従来のチェ
ーンでは、このような衝突を防止するために、掴み要素
間に十分な間隔を設けねばならない。しかしこのことか
ら、他方で、このチェーン内に収容することのできる工
具数が減少する。
【０１１９】これとは対照的に、図５のチェーン７８
は、工具の軸線８２が貯蔵空間８３内でチェーン７８の
長手中立面８１上にくるように構成されている。こうし
て、工具は密な相互間隔で案内することができ、外側曲
線及び内側曲線の範囲で前記問題が現れない。
【０１２０】図６と図７には、ここでの関連において関
心のあるチェーン７８の細部が、理解に必要である限り
で、示してある。
【０１２１】各チェーンリンク７９が実質的に円筒形ス
リーブ８５からなり、符号８６で示唆したように該スリ
ーブが下向きに開口しているのがわかる。こうして、各
スリーブ８５は、図６に工具軸線８２で示唆したよう
に、工具２４用貯蔵空間８３を形成する。それに対し
て、スリーブ８５は上端が蓋８７で閉鎖されている。し
かし、蓋８７は、図７に矢印８９で示唆したように、チ
ェーン関節８０の軸線の周りを揺動可能である。蓋８７
に設けられている鎖錠穴８８は、なお説明するように、
図７に示した揺動位置に蓋８７があるとき、工具ホルダ
をスリーブ８５内で垂直方向で鎖錠する。それに対し
て、蓋８７を、図７に示した揺動位置から、長手中立面
８１を中心に対称な位置へと揺動復帰させると、鎖錠穴
８８が工具ホルダの該当する相手要素を解放し、こうし
て工具ホルダはスリーブ８５から下方に取り出すことが
できる。
【０１２２】チェーン関節８０は、実質的に、チェーン
関節８０の軸線９１を限定する関節ピン９０によって形
成される。関節ピン９０は、隣接したスリーブ８５を揺
動可能に互いに結合するために、蝶番状関節９２を備え
ている。既に触れたように、関節ピン９０は同時に蓋８
７用揺動軸を形成する。
【０１２３】蓋８７を揺動させる操作要素は、見易くす
るために、詳しくは図示されていない。蓋８７は、例え
ば、係止位置（図７）においてばね押式に保持され、こ
の場合、蓋８７の好適な突起に作用する空気圧式ピスト
ン・シリンダ装置によって短時間解錠位置に移動させる
ことができる。
【０１２４】図８が示すように、工具又は工具ホルダ２
４ｅはチェーンリンク７９のスリーブ８５内に直接挿入
されるのではない。
【０１２５】むしろ、本発明の枠内で、工具２４ｅはそ
れ自身がまず矢筒体９５に挿入され、次にこの矢筒体が
スリーブ８５内に導入される。
【０１２６】矢筒体９５は中央範囲が小径の中空円筒形
首部９６からなり、下側範囲は近似的に中空円筒形の口
金部９７からなる。矢筒体９５の上端はまず鎖錠鍔体９
８によって形成され、該鍔体は実質的に肉厚環状肩部と
その下にある環状溝とからなる。環状鍔体９８は、蓋８
７が鎖錠位置のとき蓋によって円筒形スリーブ８５内で
軸方向で固定されるように寸法設計されており、蓋８７
が解錠位置のときには鎖錠穴８８が鎖錠鍔体９８よりも
多少大きく、鎖錠鍔体は矢筒体９５と一緒に円筒形スリ
ーブ８５から下方に取り出すことができる。
【０１２７】矢筒体９５の略示しただけの玉係止部１０
０用の操作ボタン９９が鎖錠鍔体９８に通してある。玉
係止部１００は、周知の如くに、半径方向に解放可能又
は係止可能な玉を備えており、この玉は工具ホルダの通
常の頭部１０１の環状溝内に係合し、こうして工具ホル
ダを軸方向で鎖錠又は解放することができる。
【０１２８】ばね１０２によって付勢された鎖錠スリー
ブ１０３が玉係止部１００を操作するのに役立つ。鎖錠
スリーブ１０３は、図８の図示において操作ボタン９９
が押し下げられることによって操作可能である。すると
ばね１０２が圧縮され、玉係止部１００の玉が鎖錠スリ
ーブ１０３の横凹部内に落下することができる。この場
合、工具ホルダ２４ｅは矢筒体９５から下方に取り出す
ことができ、そうでない場合、工具ホルダは矢筒体内で
軸方向で固定されている。
【０１２９】このために、首部９６の下側部分及び口金
部９７も、内面の形状が工具２４ｅの円錐体１０５に適
合されている。
【０１３０】配置は、環状フランジ１０６が工具２３ｅ
の通常のＶ溝１０７でもって矢筒体９５の口金部９７か
ら下方に張り出すように、選定されている。
【０１３１】更に、図８からなお明確に読み取ることが
できるように、矢筒体９５の口金部９７は側面に溝１１
０を備えている。
【０１３２】この溝１１０は、移送掴み具１１２の指片
１１１に適合されている。こうして、移送掴み具１１２
の指片１１１によって矢筒体９５を形状嵌合式に把持し
て、図８に矢印１１３、１１４で示唆したように水平方
向及び垂直方向に移送掴み具１１２と一緒に移動させる
ことが可能である。
【０１３３】図８に示す出発位置において工具２４ｅ
は、矢筒体９５と一緒に、工具マガジン２６内のチェー
ン７８のチェーンリンク７９から取り出され、引き続き
第１引渡位置４０へと運ばれる。その際に生じる運動経
過を、以下、図９〜図１２に基づいて説明する。
【０１３４】図８に示す位置から運動過程を開始するた
めに、移送掴み具１１２はまず、図８に矢印１１５で示
したように、水平方向に矢筒体９５に向かって運ばれ
る。このために、例えば、図示しない従来形式の空気圧
式ピストン・シリンダ装置が用いられる。
【０１３５】移送掴み具１１２が端位置に達したなら、
図９に（そこに僅かに縮小した縮尺で）認めることがで
きるように、指片１１１が矢筒体９５の溝１１０に嵌め
込まれてそこに係止される。
【０１３６】図９が付加的に示す第２交換腕６６の掴み
具７１は第１引渡位置４０で工具２４ｅを待ち受けてい
る。操作全体を具体的に示すために第２引渡位置４１
が、又、第１交換腕５６の掴み具６１も、そこに一点鎖
線で示してある。但し、第１交換腕５６のこの掴み具６
１は、図９に示した瞬間には、主軸２３の範囲内に見ら
れる（その限りで時間的に一致する図３参照）。
【０１３７】移送掴み具１１２が図９に示す位置に達し
たなら、（図示しない）操作ユニットによって蓋８７が
矢印８９の方向に図７の鎖錠位置から解錠位置へと移動
され、こうして鎖錠鍔体９８が解放される。
【０１３８】移送掴み具１１２は、いまや、図９に矢印
１１６で示唆したように下方に移動することができる。
次に、矢筒体９５は工具ホルダ２４ｅと一緒にスリーブ
８５から下方に引き出される。
【０１３９】このことが図１０に示してあり、そこに見
られるように、移送掴み具１１２がいまや下端位置に達
して、矢筒体９５がスリーブ８５から進出しており、操
作ボタン９９はいまや穴８６の下方にある。下方（矢印
１１６）への矢筒体９５の変位は、工具２４ｅの環状フ
ランジ１０６が掴み具７１の指片７２の高さに達するま
で継続される。これが、図１０に一点鎖線１１８で示唆
されている。
【０１４０】好適な制御装置によっていまや移送掴み具
１１２は水平方向に、それもしかも図１０の図示におい
て左方向に、移動する。
【０１４１】このことから、図１１に示すように、環状
フランジ１０６のＶ溝１０７が、掴み具７１の指片７２
の内面に配置された腹部１２０と係合することになる。
【０１４２】つまり、この瞬間に工具２４ｅは垂直方向
で掴み具７１の指片７２によっても保持されている。
【０１４３】この事態になるや、別の（やはり図示しな
い）操作ユニットによって操作ボタン９９は図１１に矢
印１２１で示唆したように押し下げることができる。図
８に基づいて説明したように、操作ボタン９９が押し下
げられると、矢筒体９５と工具２４ｅとの間で玉係止部
１００の形状嵌合式結合が解消される。それ故、操作ボ
タン９９を押し下げた後に、この瞬間に掴み具７１の指
片７２によって保持される工具２４ｅを連行することな
く、移送掴み具１１２を上方に移動させることが可能と
なる。移送掴み具１１２のこの運動が図１１に矢印１２
２で示唆されている。
【０１４４】図１１が最後になお矢印１１９’で示すよ
うに、図１１と同じ出発位置は、第１交換腕５６の掴み
具６１を基準に、移送掴み具１１２を図１１の左方向に
更に移動させるときにも達成することができるであろ
う。これは、工具を掴み具６１内に移すべきときに表示
されており、これは、図４に示す工具交換器の位置に一
致するであろう。
【０１４５】しかし、図１１に実線で示した配置にいま
一度目を向けるなら、移送掴み具１１２を矢筒体９５と
一緒に矢印１２２の方向に持ち上げた後、図１２に示し
た状況が生じる。矢筒体９５がいまや工具２４ｅから持
ち上がり、工具２４ｅをいまや工具交換器の操作によっ
て主軸２３内に移すことができることがわかる。
【０１４６】逆の過程のとき、先行の加工過程で必要と
された工具は主軸２３から逆方向に第２引渡位置４１へ
と移動されるので、次の過程（図示省略）として移送掴
み具１１２は図１２の位置から左に移動し、次に下方に
移動して、主軸２３から交換された工具２４を、いまや
空の矢筒体９５で把持しなければならない。移送掴み具
１１２は、次に、図１２の図示において右方向に、装着
／離脱位置７７内に達するまで移動し、次に上方に移動
する。主軸２３からくる工具２４は、いまや矢筒体９５
内にあり、次に矢筒体と一緒に付属のスリーブ内に挿入
され、事前にスリーブはチェーン７８の移動によって装
着／離脱位置に移されている。
【０１４７】それに続く工具交換のため、同じ工程が同
様に逆の順序で実行される。
【０１４８】以上の説明から更に明らかとなるように、
工具交換時、即ち、工具を工具マガジンから主軸内に装
着するときにも又主軸から来る工具をマガジン内に挿入
するときにも、基本的には同じ運動経過が現れる。２つ
の引渡位置４０、４１後の区別化にはそれぞれ注意しな
ければならないのではあるが、しかし他方でそれはごく
単純な手段で制御可能である。つまり、移送掴み具１１
２を水平方向に移動させるために（図８〜図１２の図
示）、２つのカスケード接続された空気圧シリンダを使
用することができ、そのうち、第１引渡位置４０に接近
時又はそこから離れるとき一方のシリンダのみが操作さ
れ、第２引渡位置４１に接近時又はそこから離れるとき
には、それぞれ装着／離脱位置７７に対して相対的に、
両方のシリンダが順次操作され、従ってそれらの移動路
程が加算される。
【０１４９】更に、上記運動経過は、勿論、それぞれ運
動学的に反転して行うこともできる。
【０１５０】例えば、工具がなお矢筒体９５内にあり、
又矢筒体がなおスリーブ８５内にあるとき、掴み具６
１、７１をまず待機位置で保持し、この位置において指
片７２をＶ溝１０７でもって水平面で整列させることが
可能である。この場合必要となるのは、移送掴み具１１
２をそれぞれ水平方向に移動させることだけである。他
方で、この場合工具を矢筒体９５から進出させるには、
図１１及び図１２に示す位置に達するまで、各掴み具７
１又は６１を下方に移動させねばならない。つまり、容
易にわかるように、本装置の動作様式の核心に何らの変
更も加えることなく、運動経過はさまざまに変更するこ
とができる。
【０１５１】
【発明の効果】本発明によれば、交換腕がそれぞれ１つ
の軸線の周りでのみ回転可能である事実は、機械的構成
の著しい簡素化をもたらす。というのも、移動する要素
の数及び要素の運動方向が冒頭指摘した配置に比べて劇
的に減少するからである。更に、このように単純な運動
経過の場合、運動経過の急変を生じることなく恒常的運
動のみ現れるように運動経過を設計することが一層容易
に可能となる。これは、工具交換器の負担、従って摩耗
にとっても、又、工具交換器の騒音発生及び速度にとっ
ても、決定的である。
【０１５２】２つの引渡位置と装着／離脱位置との間で
工具を移送する付加的移送装置が必要となる犠牲を払っ
て、交換腕の範囲での工具交換器の簡素化を獲得しなけ
ればならないというのは確かに正しい。しかし、付加的
移送装置はきわめて単純な手段で実現することができ、
別の箇所で必要となるこの時間支出は交換腕の設計にお
ける複雑さの節約よりもはるかに少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】工作機械の１実施例を一部断面図で図２のＩ−
Ｉ線に沿って示す側面全体図。
【図２】図１に示す工作機械の平面図。
【図３】図１及び図２に示す工作機械の主軸の工具交換
器を、第１動作位置において、著しく拡大して示すやは
り平面図。
【図４】図３の工具交換器を別の動作位置で示す図。
【図５】図１及び図２に示す工作機械の工具マガジン
を、図１及び図２に比べて拡大して示す平面図。
【図６】図５に示す工具マガジンの搬送チェーンを、図
７のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面で、図５に比べて更に拡
大して示す側面図。
【図７】図６に示す搬送チェーンの平面図。
【図８】装着／離脱位置で保持される工具ホルダの細部
を示すため、図５に示す工具マガジンの装着／離脱位置
にある工具ホルダと付属の移送掴み具とを示す略示図。
【図９】図８に比べて僅かに縮小した縮尺で、装着／離
脱位置にある工具ホルダを第１動作位置で略示した図。
【図１０】図９の配置を第２動作位置で示す図。
【図１１】図９の配置を第３動作位置で示す図。
【図１２】図９の配置を第４動作位置で示す図。
【符号の説明】
１０ 工作機械 １１ 基礎 １２ 壁 １３ 分配箱 １５ 機械ベッド １６ 工作物テ−ブル １７ Ｘ軸レ−ル １８ Ｘ軸往復台 １９ Ｙ軸レ−ル ２０ 走行コラム ２１ Ｚ軸レ−ル ２２ 主軸台 ２３ 垂直軸主軸 ２４、２４ａ〜２４ｅ 工具 ２５ 保持腕 ２６ 工具マガジン ２７ エンドレス軌道 ２８ 脚部 ２９ 脚部 ３０ Ｘ軸エネルギ−案内チェ−ン ３１、３２ 枢着点 ３３ 湾曲部 ３４ 自由側面 ３５ Ｚ軸エネルギ−案内チェ−ン ３６ 第１枢着点 ３７ 第２枢着点 ３８ 湾曲部 ４０ 第１引渡位置 ４１ 第２引渡位置 ４２ 工具交換を示す矢印 ４３ 軸線 ４４、４５ 結線 ５０ 垂直軸ラック ５１ 第１歯 ５２ 第２歯 ５３ 垂直軸線 ５６、６６ 交換腕 ５７、６７ ピニオン ５８、６８ 軸線 ５９、６９ 回転方向 ６０、７０ 腕 ６１、７１ 掴み具 ６２、７２ 指片 ７５ 転向・搬送ユニット ７６ 矢印 ７７ 装着／離脱位置 ７８ チェ−ン ７９ チェ−ンリンク ８０ チェ−ン関節 ８１ 長手中立面 ８２ 軸線 ８５ 円筒形スリ−ブ ８７ 蓋 ８８ 鎖錠穴 ９０ 関連ピン ９１ 軸線 ９２ 蝶番状関節 ９５ 矢筒体 ９６ 中空円筒形首部 ９７ 口金部 ９８ 環状鍔体 ９９ 操作ボタン １００ 玉係止部 １０１ 頭部 １０２ ばね １０３ 鎖錠スリ−ブ １０５ 円錐体 １０６ 環状フランジ １０７ Ｖ溝 １１０ 溝 １１１ 指片 １１２ 移送掴み具 １１３、１１４ 水平方向および垂直方向 １１５ 水平方向 １１６ 下方 １１８ 矢筒体の変位 １１９ 移動方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23Q 3/157 B23Q 3/155

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 垂直軸主軸（２３）と工具マガジン（２
    ６）の装着／離脱位置（７７）との間で工具（２４）を
    移送する工具交換器を備えた工作機械であって、装着／
    離脱位置（７７）が、工作機械（１０）の正面図で見て
    主軸（２３）の上方に位置し且つこれに対して横にずら
    されており、更に、工具交換器が２本の交換腕（５６、
    ６６）を含み、各々が、相互動作で、主軸（２３）から
    装着／離脱位置（７７）への第１工具（２４）の移送
    と、装着／離脱位置（７７）から主軸（２３）への第２
    工具（２４ｃ）の移送に寄与し、２本の交換腕（５６、
    ６６）が、それぞれ、１つの軸線（５８、６８）の周り
    でのみ回転可能であり、各交換腕（５６、６６）が、分
    離された引渡位置（４０、４１）と協動し、２つの引渡
    位置（４０）４１）が装着／離脱位置（７７）の前方の
    異なる距離に存在し、更に、工具交換器が、装着／離脱
    位置（７７）と２つの引渡位置（４０、４１）の一方と
    の間で工具（２４ｅ）を移送する移送装置を含むことを
    特徴とする工作機械。
  2. 【請求項２】 引渡位置（４０、４１）と主軸（２３）
    が水半面（Ｘ−Ｙ）上で等辺三角形（４３、４４、４
    ５）の隅点に配置されており、三角形の頂点が主軸（２
    ３）によって形成さ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. 【請求項３】 三角形（４３、４４、４５）の頂角
    （α）が約４８°であることを特徴とする、請求項２に
    記載の工作機械。
  4. 【請求項４】 交換腕（５６、６６）の掴み具（６１、
    ７１）が、工具交換のとき、三角形（４３、４４、４
    ５）の等辺（４４、４５）を含む垂直平面でのみ移動す
    ることを特徴とする、請求項２又は３に記載の工作機
    械。
  5. 【請求項５】 交換腕（５６、６６）の回転軸（５８、
    ６８）が相互に約４８°の角度を成すことを特徴とす
    る、請求項３又は４に記載の工作機械。
  6. 【請求項６】 交換腕（５６、６６）がピニオン（５
    ７、６７）によって駆動され、該ピニオンがラック（５
    ０）の互いにずれた歯（５１、５２）と噛み合い、ラッ
    ク（５０）が垂直方向（Ｚ）に走行可能であり、歯（５
    １、５２）がラック（５０）の周面にずらして配置され
    ていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項
    に記載の工作機械。
  7. 【請求項７】 歯（５１、５２）が約１３２゜だけずら
    されていることを特徴とする、請求項３又は６に記載の
    工作機械。
  8. 【請求項８】 ラック（５０）が正弦曲線伝動装置によ
    って走行可能であることを特徴とする、請求項６又は７
    に記載の工作機械。
  9. 【請求項９】 移送装置が移送掴み具（１１２）を含む
    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. 【請求項１０】 移送掴み具（１１２）が垂直方向（１
    １６、１２２）及び水平方向（１１５、１１９）に走行
    可能であることを特徴とする、請求項９に記載の工作機
    械。
  11. 【請求項１１】 工具（２４ｅ）が、移送装置内で移送
    中、矢筒体（９５）内で保持されることを特徴とする、
    請求項９又は１０に記載の工作機械。
  12. 【請求項１２】 移送掴み具（１１２）が矢筒体（９
    ５）に作用することを特徴とする、請求項１０又は１１
    に記載の工作機械。
  13. 【請求項１３】 工具マガジン（２６）が、エンドレス
    軌道（２７）に沿って案内されたチェーン（７８）を含
    み、該チェーンが、工具（２４）用貯蔵空間（８３）を
    備えており、且つ貯蔵空間（８３）内に収容された工具
    （２４）をエンドレス軌道（２７）に沿って走行させ、
    所定の貯蔵空間（８３）が工具マガジン（２６）の装着
    ／離脱位置（７７）に走行可能であり、貯蔵空間（８
    ３）がチェーン（７８）の長手中立面（８１）に配置さ
    れていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか
    １項に記載の工作機械。
  14. 【請求項１４】 工具の軸線（８２）がチェーン（７
    ８）の長手中立面（８１）を走行するように、工具（２
    ４）が、分離された矢筒体（９５）内のチェーン（７
    ８）内で保持されていることを特徴とする、請求項１２
    または１３に記載の工作機械。
  15. 【請求項１５】 チェーン（７８）が、チェーン関節
    （８０）によって互いに結合されたチェーンリンク（７
    ９）を含み、チェーンリンク（７９）が、工具（２４）
    を受容するスリーブ（８５）を有することを特徴とす
    る、請求項１３又は１４に記載の工作機械。
  16. 【請求項１６】 チェーン（７８）が水平面（Ｘ−Ｙ）
    を延びており、スリーブ（８５）が実質的に円筒形で、
    下向きに開口（８６）していることを特徴とする、請求
    項１５に記載の工作機械。
  17. 【請求項１７】 スリーブ（８５）の上面が蓋（８７）
    によって閉鎖されており、該蓋が工具（２４）用第１鎖
    錠装置（８８、８９）を備えていることを特徴とする、
    請求項１６に記載の工作機械。
  18. 【請求項１８】 蓋（８７）が水平面（Ｘ−Ｙ）を揺動
    可能であり且つ鎖錠穴（８８）を有し、工具（２４）に
    付属した鎖錠要素（９８、９９）が前記穴に差込可能で
    あり、該要素が蓋（８７）の第１揺動位置のとき垂直方
    向（Ｚ）で鎖錠され、又第２揺動位置のとき垂直方向
    （Ｚ）で解放されていることを特徴とする、請求項１７
    に記載の工作機械。
  19. 【請求項１９】 蓋（８７）が軸線（９１）の周りを揺
    動可能であり、該軸線が同時にチェーン関節（８０）の
    軸線（９１）でもあることを特徴とする、請求項１８に
    記載の工作機械。
  20. 【請求項２０】 矢筒体（９５）が、工具（２４）用第
    ２鎖錠装置を有することを特徴とする、請求項１４〜１
    ９のいずれか１項に記載の工作機械。
  21. 【請求項２１】 第２鎖錠装置が玉係止部（１００）を
    含み、該係止部が工具ホルダの円錐体（１０５）の上方
    で標準頭部（１０１）に作用し、玉係止部（１００）が
    ばね力（１０２）に抗して軸方向に摺動可能なボタン
    （９９）によって操作可能であることを特徴とする、請
    求項２０に記載の工作機械。
  22. 【請求項２２】 操作ボタン（１０２）が第１鎖錠装置
    （８８、８９）の、鎖錠鍔体（９８）として構成された
    鎖錠要素と同軸に配置されていることを特徴とする、請
    求項１８又は２１に記載の工作機械。
  23. 【請求項２３】 チェーン（７８）が水平面（Ｘ−Ｙ）
    を延び、スリーブ（８５）が実質的に円筒形で下向きに
    開口（８６）し、矢筒体（９５）が下からスリーブ（８
    ５）内に差込可能であることを特徴とする、請求項１３
    〜２１のいずれか１項に記載の工作機械。
  24. 【請求項２４】 工具マガジン（２６）が水平面（Ｘ−
    Ｙ）でＬ字形に構成されており、Ｌの第１脚部（２９）
    が走行コラム（２０）の横に、又Ｌの第２脚部（２８）
    が走行コラム（２０）の後方に配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。
  25. 【請求項２５】 第２脚部（２８）が第１脚部（２９）
    よりも長いことを特徴とする、請求項２４に記載の工作
    機械。
  26. 【請求項２６】 １平面でのみ柔軟性を有する第１エネ
    ルギー案内チェーン（３０）が、空間的に固定された第
    １枢着点（３１）から、１水平面（Ｘ−Ｙ）を、走行コ
    ラム（２０）の第２可動枢着点（３２）へと通されてい
    ることを特徴とする、請求項２４又は２５に記載の工作
    機械。
  27. 【請求項２７】 第１エネルギー案内チェーン（３０）
    が水平面（Ｘ−Ｙ）において走行コラム（２０）の上端
    に配置されていることを特徴とする、請求項２６に記載
    の工作機械。
  28. 【請求項２８】 湾曲部（３３）が常に工具マガジン
    （２６）の第２脚部（２８）の障害輪郭の外側にあるよ
    うに、第１エネルギー案内チェーン（３０）が水平面
    （Ｘ−Ｙ）で湾曲部（３３）内に配置されていることを
    特徴とする、請求項２６又は２７に記載の工作機械。
  29. 【請求項２９】 第２エネルギー案内チェーン（３５）
    が垂直面（Ｙ−Ｚ）において走行コラム（２０）の第３
    枢着点（３６）から主軸台（２２）の第４枢着点（３
    ７）へと通されていることを特徴とする、請求項２４〜
    ２８のいずれか１項に記載の工作機械。
  30. 【請求項３０】 第２エネルギー案内チェーン（３５）
    が、走行コラム（２０）の、工具マガジン（２６）の第
    １脚部（２９）から離反した側面（３４）に配置されて
    いることを特徴とする、請求項２９に記載の工作機械。
  31. 【請求項３１】 湾曲部（３８）が垂れ下がるように、
    第２エネルギー案内チェーン（３５）が垂直面（Ｙ−
    Ｚ）で湾曲部（３８）内に配置されていることを特徴と
    する、請求項２９又は３０に記載の工作機械。
  32. 【請求項３２】 第３枢着点（３６）が第２枢着点（３
    ２）の下方にあることを特徴とする、請求項３１に記載
    の工作機械。
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