JPH058142A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】主軸周囲に多数の工具を配置し自動交換する。 【構成】主軸１１に対し相対的に軸線１６方向に摺動可
能なスリーブ２９を有する。主軸１１の周囲に分散配置
して、スリーブ２９に多数の掴み腕２０が固着してあ
り、各掴み腕２０は円錐体１３を有する工具ホルダ１４
を担持している。選択された工具ホルダ１４はそれを担
持した掴み腕２０によりマガジン位置から主軸１１内の
受容部１２に挿入される。他方残りの工具ホルダ１４は
マガジン位置で保持され、それぞれ掴み腕２０の下部開
口矢筒体４１内に挿入してあり、汚染が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主軸の軸線を中心に回
転する主軸と、主軸に対し相対的に主軸の軸線方向に摺
動可能なスリーブと、主軸の周囲に分散配置してスリー
ブに固着された多数の掴み腕とを有し、各掴み腕が円錐
体を有する工具ホルダを担持し、各工具ホルダがそれを
担持した掴み腕により主軸から離間したマガジン位置か
ら個々に円錐体でもって主軸内の作業位置に挿入可能で
あり、他方残りの工具ホルダはマガジン位置で保持さ
れ、この位置でそれぞれ分離した下部開口矢筒体内に挿
入してあり、該矢筒体が少なくとも各円錐体に対しカバ
ーを形成している工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記種類の工作機械がドイツ特許公開明
細書第３８ ２９ １０５号により知られている。

【０００３】この周知工作機械では主軸台に主軸を取り
囲むスリーブが設けてあり、これが主軸の長手軸に対し
相対的に移動可能である。スリーブに多数の掴み腕が固
着してあり、掴み腕の下端がそれぞれ掴み具となって成
端し、この掴み具に工具ホルダが装着してある。工具ホ
ルダは掴み腕を利用して、スリーブを摺動させることに
より選択的に主軸内の作業位置に挿入可能である。

【０００４】掴み具はパラレログラムガイドの一部であ
り、該ガイドにより工具ホルダは作業位置とマガジン位
置との間を旋回するとき実質的に垂線と整列して保持さ
れる。マガジン位置のとき掴み腕は垂直に上方旋回して
おり、工具ホルダは主軸頭より上でスリーブの範囲内に
あり、その際工具ホルダはその円錐体が、スリーブの半
径方向突起に形成した空隙に挿入してある。この空隙は
工具ホルダ用矢筒体として役立ち、周知工作機械の作業
空間内を浮遊する金属切屑から工具ホルダを保護する。
こうして、加工操作の間に金属切屑が次に使用する工具
ホルダの円錐体に達し、そこにある穿孔水の故にそこに
付着するとこの工具ホルダの挿入固定時問題を生じる
が、こうしたことが起きないよう保証される。

【０００５】周知工作機械では更に各掴み腕に蓋体が設
けてあり、これは掴み腕が作業位置に旋回するといまや
工具ホルダから開放された空隙を閉鎖する。このことに
より、作業位置にある工具ホルダに付属した空隙内に金
属切屑が達するのが防止される。

【０００６】掴み具は周知工作機械では工具ホルダが回
転可能に掴み具内で支承されるよう設計してあり、各掴
み具は工具ホルダが作業位置にあるときにも工具ホルダ
の箇所に残ることができる。この理由から掴み具はかな
りの半径方向寸法を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】周知工作機械では欠点
として、工具ホルダの円錐体をスリーブの空隙内に挿入
できるようにするため、マガジン位置のとき掴み具がス
リーブにきわめて接近していなければならない。マガジ
ン位置と作業位置との間を旋回するとき掴み具の寸法が
相互に邪魔となってはならないので、周知工作機械では
掴み腕の総数、従って使用する工具の総数が制限されて
いる。総数は通常１０〜１２である。

【０００８】しかし工作物が多数の場合には加工中１２
種類を超える数の工具を使用する必要がある。それ故周
知工作機械ではかかる工具の加工を２台の装備を異にす
る工作機械で２つの別々の工程として行わねばならな
い。このことから、第二工作機械の設備投資費が高くな
るだけでなく、再固定が必要なためかかる工作物の総加
工時間がやはり著しく多くなることになる。更に、２台
の異なる工作機械で加工した工作物は寸法安定性が必ず
しも満足できるものでない。

【０００９】そこで本発明は、冒頭述べた種類の工作機
械を前記欠点が取り除かれるよう改良することを課題と
する。特に、設計及び製造技術上簡単な構造で、１加工
操作の間に多数の工具を用いることが可能とならねばな
らない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題が本発明によれ
ば矢筒体を掴み腕に配置することにより解決される。

【００１１】

【発明の効果】本発明の根底にある課題がこうして完全
に解決される。この新規な工作機械では矢筒体が掴み腕
に配置してあるので矢筒体は、従って掴み具はマガジン
位置のとき半径方向外方にスリーブから外すことができ
る。掴み具はマガジン位置のときスリーブのまわりの円
周上にあり、この円周により多数の掴み具、従って工具
ホルダを工具とともにこの新規な工作機械に設けること
ができる。

【００１２】このことはそれ自体意外なことである。と
いうのも掴み腕は一方で引き続きスリーブに配置してな
ければならず、他方でしかもなお付加的に矢筒体を担持
しているからである。しかし掴み腕に対する本発明措置
は、予想されたようには、不利でなく、むしろその逆に
多数の掴み腕をスリーブに設けることを可能とすること
が判明した。

【００１３】

【実施例】この新規な工作機械の１実施例では、工具ホ
ルダがマガジン位置と作業位置との間を旋回する間付属
の矢筒体が長手軸を工具ホルダの長手軸と実質的に平行
にして整列しているのが好ましい。

【００１４】この措置は、矢筒体に挿入し又は引き出す
とき工具ホルダが大きな横方向旋回運動を行わないこと
から矢筒体を工具ホルダに厳密に合わせて構成すること
ができるので格別有利である。従って矢筒体の半径方向
寸法が工具ホルダの寸法を僅かに超えるだけであるの
で、この措置により掴み腕の数を増すことも可能とな
る。

【００１５】更に、工具ホルダの長手軸と矢筒体の長手
軸が実質的に常に主軸の軸線と平行に整列しているのが
好ましい。

【００１６】この措置により、有利なことに、工具ホル
ダがマガジン位置と作業位置との間の経路で占める空間
が小さくなり、隣接した工具ホルダを、相互に影響し合
うことなく一層密にまとめることができるようになる。
つまりこのことによってもこの新規な工作機械に設ける
掴み腕の数を有利なことに高めることができる。

【００１７】更に、掴み腕が２本の互いに平行な棒を有
するパラレログラムガイドの一部であり、矢筒体が第一
軸でもって第一棒で、又第二軸でもって第二棒で支承し
てあり、両軸間の想定結線がパラレログラムガイドの前
記棒とは異なる辺と実質的に平行に整列しているのが好
ましい。

【００１８】この措置は、工具ホルダに対し矢筒体の軸
平行な整列がパラレログラムガイドによって確保してあ
るので、特に設計及び製造技術上の観点から有利であ
る。掴み腕の張り出しを大きくするような付加的措置を
掴み腕に設ける必要はない。こうして矢筒体は掴み腕の
旋回時一緒に運動するので一層厳密に合わせて、従って
一層小型に設計することができる。従って矢筒体をスリ
ーブ内に剛性に配置する周知の着想から完全に離れるこ
とで、予想もしないことに、本発明による工作機械では
周知工作機械に比べ掴み腕数、従って１加工操作の間に
利用可能な工具数が増すことになった。

【００１９】この実施例では、矢筒体を合成樹脂から作
製し、その軸を差込可能に掴み腕に固着しておくのが特
に好ましい。

【００２０】合成樹脂製矢筒体は先行技術でスリーブに
設けてある半径方向突起よりもかなり軽いので、この措
置は一方で重量軽減をもたらす。更にこの措置は製造技
術上の利点ももたらす。というのも合成樹脂部品の射出
成形又は流込み成形は先行技術においてスリーブに空隙
を設けるのに必要な金属加工よりもかなり安価に実施す
ることができるからである。更に、矢筒体が差込可能に
配置してあるのでこの新規な工作機械は、矢筒体を取り
去ったのちマガジン位置でも工具ホルダの保守及び／又
は点検を行うことができるので、きわめて実用的であ
る。

【００２１】矢筒体が合成樹脂から製造してあり、従っ
て可撓性である場合、パラレログラムの辺との平行性に
関連してその軸線に要求される条件は厳しくない。この
平行性からずれても掴み腕が狭まって動かなくなること
はなく、矢筒体がたわむことによって補償される。

【００２２】更に、掴み腕に蓋体が設けてあり、付属の
工具ホルダが作業位置にあるときこの蓋体が矢筒体を自
動的に閉鎖するのが好ましい。

【００２３】それ自体知られたこの措置がもたらす利点
として、工具ホルダが作業位置にあるとき本来開口して
いる矢筒体は掴み腕の張り出しを大きくする付加的措置
を行わなくても閉じられ、浮遊する切屑から保護され
る。掴み腕の大きな張り出しが防止されることで−上で
触れたように−多数の、つまり２０個までの掴み腕がス
リーブの周囲に配置されることになる。

【００２４】その他の利点は明細書及び添付図面から明
らかとなる。

【００２５】前記特徴及び以下なお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、本発明の枠を
逸脱することなく別の組合せや単独でも勿論適用するこ
とができる。

【００２６】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。

【００２７】図１において符号１０は本発明による工作
機械であり、その主軸台が回転主軸１１を有し、これに
受容部１２が設けてある。

【００２８】主軸１１の受容部１２は規格化された工具
ホルダ１４の円錐体１３と相補構成されるよう設計して
ある。工作機械１０内で工具ホルダ１４はその軸線１５
を主軸の軸線１６と平行にして保持される。工具ホルダ
１４は円錐体１３の下方に環状フランジ１７を備えてお
り、この下に、図示省略した工具、例えばフライスが続
く。

【００２９】この工作機械１０では複数の工具ホルダ１
４が主軸１１の周囲に配置してあり、それぞれ個々に、
図１に示した工具ホルダ１４のマガジン位置から主軸１
１の受容部１２内の作業位置へと挿入することができ
る。

【００３０】工具ホルダ１４を主軸１１内に挿入し又は
後に交換するため工具交換器１９が設けてあり、これは
実質的に外部操作式掴み腕２０からなる。掴み腕２０は
下端が掴み具２１に移行しており、掴み具は工具ホルダ
１４を環状フランジ１７の範囲で把持する。掴み具２１
は好ましくは工具ホルダ１４をそのなかで回転可能に保
持するよう設計してあり、従って掴み具２１は工具ホル
ダ１４が作業位置にあるときにも工具ホルダの箇所に留
まり、こうして工具交換時間が減少する。

【００３１】工具交換過程のどの段階でも工具ホルダ１
４の軸垂直な整列を維持するため掴み具２１はパラレロ
グラムガイド２２の一部である。このパラレログラムガ
イド２２は第一棒２３とこれに平行な第二棒２４とを有
する。棒２３，２４は第一軸２５又は第二軸２６により
掴み具２１で支承してあり、又それぞれ反対側の末端は
第三軸２７又は第四軸２８で支承してある。軸２５〜２
８は図１の図示平面に垂直である。

【００３２】第三軸２７と第四軸２８は主軸１１を取り
囲むスリーブ２９に配置してある。このスリーブ２９は
周知の如く主軸１１に対し相対的に主軸の軸線１６と平
行に、矢印３０で示唆したように摺動可能である。

【００３３】主軸１１がスリーブ２９に対し相対的に回
転するのでスリーブ２９の下部範囲に軸受３１が設けて
あり、この軸受が主軸１１の円筒形表面３２上を周回す
る。主軸１１の回転方向は矢印３３で示唆してある。

【００３４】第一棒２３は軸受３１に付属した凹部３４
を有するが、その意味については後に説明する。

【００３５】工具交換器１９を操作するためピストン・
シリンダユニット３５が設けてあり、これは第五軸３６
を介し上側の第二棒２４の上部突起に枢着してある。第
五軸３６は軸２５〜２８と平行である。ピストン・シリ
ンダユニット３５は実質的に第五軸３６に屈伸自在に作
用するピストン３７とシリンダ３８とからなり、図１に
は図示省略したシリンダ上端はスリーブ２９の半径方向
突起で揺動可能に支承してある。

【００３６】図１に示す工具ホルダ１４はマガジン位置
にあり、この位置のときピストン３７はシリンダ３８内
に完全に引き入れてある。スリーブ２９も主軸１１に対
し相対的に上端位置にある。

【００３７】棒２３，２４はマガジン位置のとき僅かに
上に傾いており、従って軸２５，２６が軸２７，２８よ
り多少上にある。この状態で工具ホルダ１４の円錐体１
３は下部開口穴３９を通して矢筒体４１に設けた空隙４
０に挿入してある。矢筒体４１は第六軸４２により第一
棒２３で、そして第七軸４３により第二棒２４で支承し
てあり、パラレログラムガイド２２の旋回時一緒に移動
する。軸４２，４３間の想定結線が軸２５，２６間又は
２７，２８間の想定結線と平行になるよう第六軸４２は
矢筒体４１に設けた接合板４４により第七軸４３から横
にずらしてある。

【００３８】こうして矢筒体４１は符号４５に示唆した
その長手軸を、掴み腕２０の旋回中主軸の軸線１６と平
行にして保持される。図１に示したマガジン位置のとき
工具ホルダ１４の長手軸１５と矢筒体４１の長手軸４５
は一致し、主軸の軸線１６に対し符号４６に示唆した半
径方向距離を有する。

【００３９】矢筒体４１を閉じるため第二棒２４に蓋体
４７として中空円筒部分が設けてある。

【００４０】工具ホルダ１４の円錐体１３は矢筒体４１
によって完全に施蓋され、これでもって工作物の加工時
工作機械１０の作業空間内を浮遊する金属切屑や穿孔水
から保護してある。

【００４１】図２に示す中間位置のときピストン３７は
シリンダ３８から下方に一部進出している。同時にスリ
ーブ２９は矢印３０の方向に下降している。その結果棒
２３，２４は左斜め下に傾いた位置を占める。スリーブ
２９の下降によりいまや工具ホルダ１４の円錐体１３は
主軸１１の下縁より下にある。

【００４２】図２において５０，５１，５２は軸２５，
２６間、４２，４３間又は２７，２８間の想定結線であ
り、そのうち結線５０，５２がパラレログラムの辺に相
当する。結線５０，５１，５２が実質的に互いに平行で
あり、パラレログラムガイド２２が狭まって動かなくな
ることはないことがわかる。図示実施例では矢筒体４１
が合成樹脂から製造してあり、従って結線５０，５２に
対し結線５１の平行度が多少ずれても、矢筒体４１の合
成樹脂材料が軸４２，４３間の緊張時たわむので、パラ
レログラムガイド２２が狭まって動かなくなることはな
い。

【００４３】図３に示すようにこの配置は、ピストン３
７が更に進出すると棒２３，２４が更に下方に旋回し、
最後には垂直な端位置に達して工具ホルダ１４が主軸の
軸線１６と一直線に並ぶようなされている。

【００４４】更に図３から認められるように軸受３１
は、付属の工具ホルダ１４が動作位置にあって第一棒２
３が主軸の軸線１６とほぼ平行に整列すると第一棒の凹
部３４に丁度嵌合する。

【００４５】パラレログラムガイド２２のこの位置のと
きスリーブ２９を再び矢印３０の方向に上昇させると工
具ホルダ１４の円錐体１３が主軸１１の受容部１２内に
達し、そこで工具ホルダ１４は通常のコレットチャック
等により係止することができる。

【００４６】工具ホルダ１４のこの作業位置のとき蓋体
４７が矢筒体４１の開口３９を完全に施蓋し、作業位置
にある工具ホルダ１４の矢筒体４１内に浮遊切屑が達す
ることはない。

【００４７】図４にはスリーブ２９と２本の掴み腕２
０，２０′が図１の矢印ＩＶに沿って見た断面図で一部
示してある。見易くする理由から相互に同一の掴み腕２
０，２０′のうち図示してあるのはそれぞれ上側の第二
棒２４又は２４′だけである。第二棒２４は２つの折り
畳対称に配置した側部５３，５４を有し、側部はそれら
の末端が軸２６，２８でまとめてある。蓋体４７は側部
５３，５４間に延設され、これを補強している。図４が
示すように両側部５３，５４間に自由空間５５を形成し
てあり、そのなかに工具矢筒体４０が配置してある。こ
の断面図にやはり円錐体１３を認めることができる。

【００４８】矢筒体４１は２本の横ピン５６／１，５６
／２を介し内側から側部５３又は５４に止めてある。こ
うして工具矢筒体４１は保守を目的に第二腕２４から容
易に取り外すことができる。横ピン５６は矢筒体４１と
一体であっても又矢筒体４１に嵌着した薄板フードの一
部であってもよく、矢筒体４１の軸４３を形成する。図
４に示唆した接合板４４を通る軸４２は同様に差込可能
又はねじ込可能にボルトで第一棒２３と結合してある
が、しかしこのことは図４には認めることができない。

【００４９】矢筒体４１は完全に自由空間５５内に受容
してあり、軸４３又は４２の方向に第二棒２４から横に
張り出してはいない。こうして掴み腕２０又は２２′の
幅は第二棒２４を軸２８に固着することによって与えら
れている。軸２８は周知の如くスリーブ２９の半径方向
突起５７に差してある。

【００５０】矢筒体４１、従ってマガジン位置にある掴
み具２１と主軸の軸線１６との半径方向距離は合計２０
個の掴み腕２０をスリーブ２９の周面に沿って均等に配
設できるような大きさである。各２個の隣接した掴み腕
２０，２０′は符号５８に示唆した角度を成し、選択し
た実施例ではこの角度が１８°である。本発明による工
作機械ではスリーブ２９は−空隙を受容する半径方向突
起がもはや必要ないので−先行技術による工作機械の場
合よりも外径が小さいのではあるが、スリーブ２９の外
側に矢筒体４１が配置してあるので、著しく多くの掴み
腕２０がスリーブ２９の周囲に配置してある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による工作機械の工具交換装置とマガジ
ン位置にある工具ホルダを一部断面図で示す側面図であ
る。

【図２】図１と同様の、但し工具ホルダが中間位置にあ
るときの図である。

【図３】図１と同様の、但し工具ホルダが作業位置にあ
るときの別の図である。

【図４】図１に示す工作機械の一部を図１の矢印ＩＶ方
向に見た断面図である。

【符号の説明】

１０ 工作機械 １１ 主軸 １２ 受容部 １３ 円錐体 １４ 工具ホルダ １５ 軸線 １６ 主軸の軸線 １７ 環状フランジ １９ 工具交換器 ２０ 外部操作式掴み腕 ２１ 掴み具 ２２ パラレログラムガイド ２３ 第一棒 ２４ 第二棒 ２５ 第一軸 ２６ 第二軸 ２７ 第三軸 ２８ 第四軸 ２９ スリーブ ３０ 矢印 ３１ 軸受 ３２ 円筒形表面 ３３ 矢印 ３４ 凹部 ３５ ピストン・シリンダユニット ３６ 第五軸 ３７ ピストン ３８ シリンダ ３９ 下部開口穴 ４０ 空隙 ４１ 矢筒体 ４２ 第六軸 ４３ 第七軸 ４４ 接合板 ４５ 符号、長手軸 ４６ 符号 ４７ 蓋体 ◆

フロントページの続き (72)発明者 ハンス−ヘニング ビンクラー ドイツ連邦共和国 デー7201 ザイチンゲ ン−オベルフラツハト オベレ ハウプト ストラツセ ７ デー7200 トウトリンゲ ン レゲルベーク ３

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線（１６）を中心に回転する主軸（１
   １）と、主軸（１１）に対し相対的に主軸の軸線（１
   ６）方向に摺動可能なスリーブ（２９）と、主軸（１
   １）の周囲に分散配置してスリーブ（２９）に固着され
   た多数の掴み腕（２０）とを有し、各掴み腕（２０）が
   円錐体（１３）を有する工具ホルダ（１４）を担持し、
   各工具ホルダ（１４）がそれを担持した掴み腕（２０）
   により主軸（１１）から離間したマガジン位置から個々
   に円錐体（１３）でもって主軸（１１）内の作業位置に
   挿入可能であり、他方残りの工具ホルダ（１４）はマガ
   ジン位置で保持され、この位置でそれぞれ分離した下部
   開口矢筒体（４１）内に挿入してあり、該矢筒体が少な
   くとも各円錐体（１３）に対しカバーを形成している工
   作機械において、矢筒体（４１）が掴み腕（２０）に配
   置してあることを特徴とする工作機械。
2. 【請求項２】 工具ホルダ（１４）がマガジン位置と作
   業位置との間を旋回する間付属の矢筒体（１４）が長手
   軸（４５）を工具ホルダ（１４）の長手軸（１５）と実
   質的に平行にして整列していることを特徴とする請求項
   １記載の工作機械。
3. 【請求項３】 工具ホルダ（１４）の長手軸（１５）と
   矢筒体（４１）の長手軸（４５）が実質的に常に主軸の
   軸線（１６）と平行に整列していることを特徴とする請
   求項２記載の工作機械。
4. 【請求項４】 掴み腕（２０）が２本の互いに平行な棒
   （２３，２４）を有するパラレログラムガイド（２２）
   の一部であり、矢筒体（４１）が第一軸（４２）により
   第一棒（２３）で、又第二軸（４３）により第二棒（２
   ４）で支承してあり、両軸（４２，４３）間の想定結線
   （５１）がパラレログラムガイド（２２）の前記棒（２
   ３，２４）とは異なる辺（５０，５２）と実質的に平行
   に整列していることを特徴とする請求項３記載の工作機
   械。
5. 【請求項５】 矢筒体（４１）が合成樹脂から作製し、
   その軸（４２，４３）を差込可能に掴み腕（２０）に固
   着してあることを特徴とする先行請求項のいずれか１項
   記載の工作機械。
6. 【請求項６】 掴み腕（２０）に蓋体（４７）が設けて
   あり、付属の工具ホルダ（１４）が作業位置にあるとき
   この蓋体が矢筒体（４１）を自動的に閉鎖することを特
   徴とする先行請求項のいずれか１項記載の工作機械。