JP4731653B2 - 工作機械 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は機械加工スピンドルと、補助装置(auxiliary unit)を前記機械加工スピンドルに挿入する装置と、多数の工具を提供する工具マガジンと、前記工具マガジンと機械加工スピドルとの間で工具を搬送するために機械加工スピンドル用工具を保持する少なくとも1個の工具把持具を含む工具交換装置とを含む工作機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、前述のタイプの周知の工作機械においては、機械加工スピンドルに挿入可能な高速スピンドルあるいは研磨ヘッドが必要に応じて、補助装置として使用される。このようにして、ある機械工作作業に対する速度範囲を増加し、工作機械の適用範囲を広げることが可能である。しかしながら、高速スピンドルあるいはその他の補助装置に対して、一般に機械加工スピンドルに対して使用されるものとは相違する工具保持固定具が必要とされる。従来の工作機械においては、補助装置での工具の交換はしたがって手作業であるいは個別の交換装置によって実行されることが多い。このことは構成や管理に関して時間がかかり、あるいは必要費用が増加する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はそれぞれ必要とされる工具を機械加工スピンドルに完全自動で供給出来るようにし、また補助装置が簡単かつ迅速に機械加工スピンドルに挿入できるようにする、前述のタイプの工作機械を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は特許請求の範囲の請求項1に記載の工作機械によって達成される。
【0005】
本発明の効果的な実施例が特許請求の範囲の従属項に記載されている。
【0006】
本発明による工作機械の最も重要な利点は、機械加工のために、機械加工スピンドルに種々の工具を提供出来るのみならず、機械加工スピンドルに挿入した補助装置に対して複数の工具を提供可能で、かつ共通の工具交換装置によって自動的に交換可能であることである。補助装置において工具を自動的に交換するのに、何ら高価な余分の駆動要素および制御要素が必要とされない。このように、手作業を必要とすることなく完全自動の機械加工を実行することが出来る。
【0007】
工具交換装置は機械加工スピンドル用の工具を保持する対角方向に対向した2個の工具把持具と該把持具に対して90度それぞれずらされた、補助装置用工具を保持する別の2個の工具把持具とを含む四重把持装置を含む。四重把持装置を90度単に回転させることにより、工具交換装置は機械加工スピンドルに工具を供給する二重把持具として、あるいは補助装置に工具を供給する二重把持具として使用可能である。それぞれ対向した対の把持具によって、機械加工スピンドルにおいて従来使用されてきた工具は把持具配置を180度回転させることにより事前に工具マガジンから取り出された新しい工具と交換することが出来る。このように、機械加工スピンドル並びに機械加工スピンドルに挿入された補助装置において、調整の必要性が少なくて迅速な工具交換が可能とされる。
【0008】
補助装置は、例えば高速スピンドル、研磨ヘッドあるいは当該工作機械の適用範囲を広げうるようにするいずれかの他の組み立て装置でもよい。
【0009】
工具は一般に対応するクランプコーン(clamping cones)によって特殊な工具保持固定具に保持される。機械加工スピンドル用の工具保持固定具は一般に補助装置用工具の保持固定具よりも大型であるので、それぞれの工具保持固定具用の対応する工具把持具もサイズが異なる。
【0010】
構造に簡単な実施例においては、工具把持具はリニア駆動装置(linear drive)によって工具マガジンのフレーム上で水平方向に移動可能な支持体に配置されており、モータによって垂直軸線の周りを回転可能である。前記支持体の水平移動と工具把持具の回転とは電気、油圧あるいは空気作動駆動装置によって実行可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1に示す工作機械は、モータによってY方向に移動可能な滑りテーブル(table sled)3であって、垂直軸の周りを回転可能な工作物テーブル4を含む滑りテーブル3がその上に配置されている水平方向の案内レール2を含む機械ベッド(machine bed)1を有している。前記機械ベッド1には、モータによって駆動されるねじを切ったスピンドル9および10を介してZ方向に垂直に移動可能な横断支持体(transverse support)8をその上で案内する垂直案内レール6および7を含む主フレーム5が配置されている。モータによって駆動されるねじを切ったスピンドル13を介してX方向に水平方向に移動可能な機械加工装置14を案内する水平方向案内レール11および12が横断支持体8の前側に設けられている。機械加工装置14用案内レール11および12並びに横断支持体8用の案内レール6および7、および滑りテーブル3用の案内レール2はそれぞれ汚れないよう2種類のカバーシート15、16、17によって被覆されている。
【0012】
横断支持体8上で案内される水平方向に移動可能な機械加工装置14は、垂直面に対して45度傾斜し、斜め方向下方に向いている正面壁19を含む支持体ハウジング18であって、前記正面壁19に対して垂直の枢軸の周りで枢動可能なフライス加工ヘッド(milling head)20が装着されている支持体ハウジング18を含む。枢動可能のフライス加工ヘッド20において、枢軸に対して45度以内の角度で配置される機械加工スピンドル21が支持され、該スピンドルは図1に示す垂直での機械加工位置と、枢動可能のフライス加工ヘッド20の対応する回転によってとる水平方向の機械加工位置との間で枢動可能でもよい。
【0013】
チェインホッパとして形成され、フレーム22とその上側で循環するリンクチェイン24とを含み、モータによって駆動され、トング状の工具ホルダ25を含む工具マガジン23が機械ベッド1において横方向に配置されている。
【0014】
前記フレーム22の上側には更に、高速スピンドル28を保持しかつ挿入する装置27が配置されている。該装置27は、上方に突出したクランプコーン31によって高速スピンドル28が保持されている案内アーム29上で水平方向に移動可能な把持アーム30を含む。この把持アーム30を水平方向に移動されることによって、高速スピンドル28は交換位置へ移動した機械加工スピンドル21の下方の取り替え位置へ移動可能である。機械加工装置14をZ方向に垂直方向に移動させることによって、クランプコーン31を含む高速スピンドル28は機械加工スピンドル21に挿入し、対応するクランプ手段によってそこで固定させることが可能である。
【0015】
更に、モータによってX方向に移動可能なオフセット支持体(offset support)33を含む工具交換手段32がフレーム22に横方向に配置され、図2から図4までに詳細に示す、垂直軸線の周りで回転可能な工具交換装置34が前記支持体33に配置される。
【0016】
特に図2から判るように、支持体33は、図示実施例においてフレーム22に横方向に配置された収納部(accommodation)36に装着されたレール35上で案内される。前記支持体33の水平移動は、油圧、電気あるいは空気式駆動装置として形成しうるリニア駆動装置37によって実行される。支持体33の前端に、駆動装置(図示せず)によって垂直軸線の周りで回転可能な工具交換装置が配置されている。フレーム22の上側にはトング状の工具ホルダ25を含むリンクチェイン24が配置されている。これらは機械加工スピンドル21の工具と、高速スピンドル28の工具とのための種々のサイズの工具保持固定具38を保持するように設けられている。点線40で示す最大寸法の工具は上方に垂直方向に突出しているクランプコーン39を備えた工具保持固定具38中に挿入可能である。しかしながら、クランプコーンが直接形成された工具もまた工具保持固定具38によって保持可能である。リンクチェイン24は適当な歯車装置あるいはスプロケットチェインを介して作動モータ41によって駆動される。作動モータ41に対応して指令することにより、それぞれの機械加工プログラムに対応した所望の工具は、図3と図4とに詳細に示す四重の把持装置42を含む工具交換装置34が支持体33が対応して水平移動することにより工具あるいは工具保持固定具38と係合しうるようになる所定の交換位置へ移動可能である。
【0017】
詳細には図示していない把持キャッチ(gripper catch)を解放する2個の作動釦43、44が四重把持装置42の上側に配置されている。作動釦43、44は工具交換装置34が工具マガジン中へ挿入されるとフレーム22に装着された作動アーム46の底側にある楔状の作動要素45によって作動可能である。
【0018】
図3に示すように、工具交換装置34はその上側に四重把持装置42が配置されている二次直径(quadratic diameter)を有するポスト47を含む。支持ポスト47の底側において、タペット48が設けられており、該タペットを介して支持ポスト47が支持体33に回転可能に支持されている。図4に示すように、四重把持装置42は、機械加工スピンドル21あるいは工具保持固定具中に挿入可能な工具を着脱するために設けられた2個の対角方向に対向した工具把持具49、50を含む。これも対角方向に対向し、高速スピンドルあるいはそれらの工具保持固定具中へ挿入可能な工具を着脱するよう作用する別の2個の工具把持具51、52が前記工具把持具49、50に対して90度の偏位角で配置されている。高速スピンドル28は機械加工スピンドルの場合よりも小さな工具あるいは工具保持固定具を受け取るようにされているので、前記の2個の別の工具把持具51、52も相応に寸法が小さくされている。
【0019】
四重把持装置42の上側において、2個の作動釦43、44が配置されており、該釦を押し下げることにより、工具把持具のキャッチが、例えばばねによって内側に予め負荷された工具を交換するために解放される。
【0020】
図1に示す工作機械において、工具の交換は以下のように行われる。
【0021】
前記機械加工スピンドル21において工具を交換するには、必要な工具を収納した所望の工具保持固定具25が所定の交換位置まで移動するよう所定の機械加工プログラムに従って工具マガジン23が動かされる。次いで、工具マガジンまで導かれた工具把持具49が工具保持固定具38と係合するまで工具交換装置34を含む支持体33が図2に示す待機位置から工具マガジン23の方向に動かされる。その後、工具マガジン23から取り出された工具を含む工具交換装置34が、空の工具把持具50が機械加工スピンドル21に位置した工具を取り上げうるように、工具マガジンから離れる方向に向けられた支持体33の動きにより取り上げ位置(take-over position)まで移動された機械加工スピンドル21の下方に動かされる。次いで機械加工装置14は、機械加工スピンドル21内の周知の工具クランプが解放された後、Z方向に上方に動かされる。180度だけ工具交換装置34がその後回転することにより、新しい工具が機械加工スピンドルの下方に動かされる。前記機械加工スピンドルは次いで、Z方向に動かされ、工具クランプが再び作動する。支持体33を移動させることにより、先の工具が次いで工具マガジン23に配置され、工具交換装置34は支持体33を相応に移動させることにより待機位置まで戻される。
【0022】
工具交換装置34が別の工具把持具51および52が使用されるように90度だけ先ず回転されて、前記装置27によって機械加工スピンドル21中へ先に挿入されていた高速スピンドル28における工具の交換が対応して行われる。
【0023】
本発明は詳細に説明し、図面に示した実施例に限定されない。従って、工具交換手段を有する工具マガジンはまた別の設計の工作機械に対しても使用可能である。更に、機械加工スピンドルの工具や補助装置の工具に対して異なる把持具をそれぞれの工作機械の設計に対応して異なる方向に配置させることも可能である。工具交換装置全体でなく、四重把持装置のみを回転可能に形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による工作機械の概路図である。
【図2】図1に示す工作機械において工具交換装置を含む工具マガジンの一部の概略側面図である。
【図3】図2に示す工具交換装置の概略側面図である。
【図4】図3に示す工具交換装置の概略平面図である。
【符号の説明】
21 機械加工スピンドル
22 フレーム
23 工具マガジン
25 工具ホルダ
27 高速スピンドル保持装置
28 高速スピンドル
30 把持アーム
33 支持体
34 工具交換装置
37 リニア駆動装置
38 工具保持固定具
42 四重把持装置
43、44 作動釦
49、50 把持具
51、52 把持具
Claims (5)
- 機械加工スピンドル(21)と、
前記機械加工スピンドル(21)中へ補助装置(28)を挿入する装置(27)と、
多数の工具を提供する工具マガジン(23)と、
前記工具マガジン(23)と前記機械加工スピンドル(21)における交換位置との間で前記工具を移動する工具交換装置(34)とを含む工作機械において、
前記工具交換装置(34)が前記機械加工スピンドル(21)のための2個の対向した工具把持具(49、50)と前記把持具に対してそれぞれ90度ずれた前記補助装置(28)のための別の2個の工具把持具(51、52)とを備えた四重把持装置(42)を含み、
前記工具把持具(49、50)と別の工具把持具(51、52)とが異なるサイズの工具保持固定具(38)を保持するように形成され、かつ前記四重把持装置(42)が支持体(33)上に回転可能に設けられ、さらに支持体(33)は、前記工具マガジン(23)のフレーム(22)上をリニア駆動装置(37)により水平方向に移動可能に配置され、また
前記補助装置(28)を挿入する装置(27)は工具マガジン(23)に配置されていることを特徴とする工作機械。 - 前記工具交換装置(34)が支持体(33)に担持され、モータによって回転可能であることを特徴とする、請求項1に記載の工作機械。
- 前記補助装置(28)が高速スピンドルであることを特徴とする、請求項1または2に記載の工作機械。
- 前記挿入する装置(27)が前記補助装置(28)を保持するためにモータによって案内アーム(29)上を移動可能である把持アーム(30)を含むことを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の工作機械。
- 前記工具交換装置(34)が解放可能な作動釦(43、44)を含むことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の工作機械。
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