JPH08229765A - プログラム式工作機械 - Google Patents

プログラム式工作機械

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JPH08229765A
JPH08229765A JP7343745A JP34374595A JPH08229765A JP H08229765 A JPH08229765 A JP H08229765A JP 7343745 A JP7343745 A JP 7343745A JP 34374595 A JP34374595 A JP 34374595A JP H08229765 A JPH08229765 A JP H08229765A
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machine tool
shaped
magazine
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動工具交換装置を備えた、プログラム制御
式工作機械を提供する。 【解決手段】 本工作機械は、モータにより少なくとも
一つの座標軸に沿って、駆動されるフライスヘッド（１
２）と、主軸（１３）と、少なくとも一つの座標軸に沿
って、移動せしめられる工作物テーブル（５）と、少な
くとも一つの工具マガジン（１６、１７）と、プログラ
ム可能制御ユニットから成っている。本発明においては
補助装置、特に工具交換装置を設けることなく、短時間
で工具交換作業を行うために、前記工具マガジン（１
６、１７）はフライスヘッド（１２）の作業領域に対
し、一定の空間関係を有するように配置され、工具交換
作業を行う時に、主軸（１３）から直接該工具マガジン
の各工具交換位置に工具を移し得るようにされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動工具交換装置を
備えたプログラム式工作機械で、固定スタンド、該固定
スタンド上を二つの水平座標に沿って移動し得る横往復
台、該横往復台の前側において、垂直座標に沿って移動
し得るように装架された垂直フライスヘッド、固定スタ
ンドに装架された工作物テーブル、垂直に配置された工
具を有する工具マガジン、及びフライスヘッドの移動範
囲内に配置された交換個所から成り、かつプログラム式
制御ユニットを含む工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の工作機械においては原則として、
種々の工具を自動的に交換するには、特殊の工具交換装
置が必要とされ、該工具交換装置は各工具をマガジンか
ら取出し、主軸の前の所定位置に搬送し、かつこれを主
軸に引渡し、次いでこれと逆の動作を行う必要があっ
た。種々の作動工程、及び移動工程に起因して、このよ
うな工具交換は技術的に高価なものとなる。さらに工作
機械に、追加的な場所を設ける必要があり、作業費用を
高めると同時に、工具受渡し時間を増加させると言う欠
点を伴う。
【０００３】EP-A-0 060 638 には工作機械に対する自
動工具交換システムが記載されており、このシステムに
おいては、下部構造上を水平に移動し得る工作物テーブ
ルの片側、または両側に、上方からのみ工具に近づき得
る工具マガジンが配置されている。各工具マガジンは独
立の回転駆動装置によって作動され、かつ工作物テーブ
ルと共に移動し得るように、下部構造上に配置され、そ
の交換個所が垂直に移動する主軸の軸線と整合するよう
にされている。主軸を下降させることにより、使用済工
具は空の工具キャリヤ内に入り、かつ対応する工具マガ
ジンの回転運動が行われた後に、新規に準備された工具
が主軸に導かれる。このような周知の交換システムにお
いては、確かに特別の工具交換装置は不要であるが、交
換に要する時間が比較的長く、かつ使用されるマガジン
の容量が制限されると言う欠点がある。
【０００４】さらに DE-U-93 05 653.2 には、いわゆる
移動台構造の工作機械が記載されており、この工作機械
においては、堅牢な固定架台上には工作物テーブルと、
モータによって二つの水平座標軸に沿って動かされる横
往復台が配置され、この往復台の前方に、モータにより
垂直座標軸に沿って動かされる垂直フライスヘッドが配
置されている。機械架台の縦方向に移動し得る往復台に
は、垂直工作物キャリヤを備えたチェーンマガジンが配
置され、該チェーンマガジンは往復台を囲繞し、かつこ
の往復台の前側は、少なくとも部分的に移動し得るカバ
ーによって覆われている。工具を交換するには、移動台
が往復台上を横方向（Ｙ軸線）に動き、主軸の軸線がマ
ガジンの中央交換個所に来るようにする。カバーが開い
た後、フライスヘッドの下降運動によって、使用済の工
具を、交換個所に位置する一つの空の工具キャリヤ内に
挿入する。フライス軸が垂直上昇運動を行った後、チェ
ーンマガジンは、次の工具が交換個所にくるまで移動す
る。これに続いてフライスヘッドが、主軸と共に下降運
動を行った後、この新規な工具は主軸内に挿入され、か
つ堅く締着される。次に主軸内に固定された新規な工具
は、短い水平運動によって、マガジンの工具キャリヤか
ら引出され、続いてこの新規な工具による作業が開始さ
れる。前述の推移過程には比較的長い時間が必要である
ことは明らかである。さらにこの周知の交換システムに
は多くの構造部材が必要であり、これも構造上の費用を
増加させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
の形式の自動工具交換装置を備えたプログラム制御工作
機械で、この高速な工具交換装置が構造的及び制御的に
少ない費用で形成し得る工作機械を提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的は本発明によれ
ば、工具マガジンが二つの円板状マガジンを有し、該円
板状マガジンが、工作物テーブルに近接する作業領域の
片側において、コラムに固定された担持構造に装架さ
れ、この時主軸から使用済工具を受入れる一つの円板状
マガジンと、交換すべき新規な一つの工具を、主軸内に
挿入する他の円板状マガジンを有している。
【０００７】二つの独立な円板状マガジンを使用するこ
とによって、十分な工具貯蔵容量が得られ、この時両円
板状マガジンを、工作物テーブルの片側に配置すること
により、交換に要する時間を短縮できるという利点が得
られる。その理由は両マガジンが相互に近接して位置
し、かつ主軸から相次いで短時間で移動することができ
るからである。本発明のように二つの円板状マガジンを
使用することにより、交換工程の初めから、一つの空の
工具キャリヤをマガジンの交換個所に位置決めし、同時
に交換すべき新規な工具を含む工具キャリヤを、他のマ
ガジンの交換個所に位置決めすることができる。在来周
知のマガジンの場合のように、交換工程が行われている
間において必要とされた、工具マガジンの移動は避けら
れ、それによって交換に要する時間を相当短縮し、かつ
構造的及び制御技術的費用を最小限にとどめることがで
きる。
【０００８】使用済工具の交換を行うには主軸を、空の
工具キャリヤが位置する一つのマガジンの交換個所の前
に動かす。この運動を行う前または運動中に、主軸に対
応する軸線方向移動を行わせることによって工具の高さ
を調整し、工具をこの円板状マガジンの空の工具キャリ
ヤに挿入し得るようにする。主軸内の固定装置を弛めた
後、主軸をわずか上昇せしめ、マガジンに対する使用済
工具の引渡し過程を終了させる。続いて主軸を、新規な
工具を有するマガジンの交換個所の方に移動せしめ、主
軸の軸線をこの交換位置にある工具キャリヤ、及びこの
位置にある工具の円錐形部分の軸線と整合させる。主軸
の下降運動によって工具の円錐形部分は主軸内部の円錐
形キャリヤと係合し、その固定装置が付勢される。弛み
を与えるためには、主軸に小さな垂直運動を行わしめ、
続いてマガジンの半径方向に水平運動を行わせれば、新
規な工具は第２マガジンから釈放され、工作物に対して
作業工程を行い得るようになる。
【０００９】本発明の重要な工業技術的態様は、二つの
円板状マガジンが相互に、比較的近接して位置している
ために、主軸の移動通路を短くすることができ、この時
一つのマガジンの、空の工具キャリヤの受入れ準備、及
び他のマガジンの、交換すべき新規工具の受入れ準備と
が、交換工程の初めから行われていることである。工具
交換に対しては、把持装置を備えた特別の独立した工具
交換装置は不要である。
【００１０】並列に配置された円板状マガジンは、モー
タによって主軸軸線の方向、すなわち垂直方向に移動し
得るように形成することができるが、構造をさらに簡単
にするために主軸が工具円錐形部分を掴み、かつ弛める
ために必要な軸線方向運動を行い得るようになすことが
望ましい。
【００１１】本発明の適切な形態によれば、両円板状マ
ガジンは、それぞれ独立の駆動ユニットにより、複数の
工具キャリヤによって与えられる回転角度に亙って、段
進的に回転せしめられ、この時前記駆動ユニットはパル
スモータ、またはマルタ伝動機構（Maltese cross)また
は他の形式のパルスモータを含むものとなすことができ
る。簡単にして安価な部材からなるマルタクロス伝動装
置の採用により、妥当な価格の電動機、場合によっては
自動車用窓ガラス拭き用として大量に製造される電動機
を使用することができる。
【００１２】本発明による工作機械の本質的な利点は、
構造の簡単な装置、及び安価なプログラム技術によって
工具を交換することができ、しかも作業員の、プログラ
ムに関する知識が広くない場合も作業を行い得ることで
ある。
【００１３】さらに円板状マガジンの構造的進歩、特に
固定担持構造に対して回転し得るように支持されたコラ
ムが設けられていることによって、担持構造が水平に位
置決めされた工作物テーブルとほぼ同じ高さとなり、一
方円板状マガジンを相当高い水準に配置し、長い工具の
受入れを可能にすると同時に、主軸の行う垂直運動を小
さくすることができる。
【００１４】本発明による工作機械の別の利点及び特徴
は、次に添付図面を参照して説明する実施例によって明
らかとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１において概略図に示された工
作機械は、基礎としてのスタンド１を有し、その前側の
凹所４には、４５°傾斜した軸線３の周りを回転するブ
ラケット２が配置されている。このブラケット２の側部
の担持突出部上には、回転自在の円形テーブルすなわち
工作物テーブル５が装架されている。スタンド１の上側
には、往復台６が案内レール７に沿って図１の面に垂直
に移動し得るように配置されている。断面が好ましくは
Ｕ字形に形成された縦往復台６は、図１の面内を延びる
案内レール８を含み、このレールに対し、横往復台９が
案内スライダ１０によって水平に移動し得るように案内
されている。前記構造部材を移動させる駆動モータ及び
伝動部材は、図１には示されていない。横往復台９の前
側には、案内レール及び案内スライダから成る案内部材
１１が位置し、垂直フライスヘッド１２を保持案内する
ようになっており、該フライスヘッド内には主軸１３及
び駆動モータが、歯車装置と共に収納されている。主軸
は案内７、１０及び１１を介して、モータにより三つの
座標軸に沿って、すなわち水平及び垂直に移動せしめら
れる。
【００１６】図１の工作物テーブル５の後方においてス
タンドには、前方に張出した強固な水平ホルダ１５が堅
固に固定され、該ホルダには、円板状マガジンとして形
成された工具マガジン１６、１７が装架されている。こ
れら各円板状マガジンは、特に図３（Ａ）に示されるよ
うに、コラム２０の上端に装架された回転円板２１を有
し、該円板の周囲には規則正しい間隔で、工具キャリヤ
２２が形成されている（図２参照）。これら工具キャリ
ヤ２２は、図３（Ａ）において鎖線によって示された工
具２３を、上向きの工具の円錐形部分２４によって保持
する。円形セグメントを形成する工具キャリヤ２２は、
工具の円錐形部分の拡大端部に、普通の態様で形成され
たリングカラーに対する支えとして、全部で３個の、内
方に突出する突起２５を有し、該突起２５の領域に、各
工具の円錐部分を心決めし、かつこれを回転しないよう
に保持するための、別の手段が設けられている。
【００１７】中空円筒状に形成されたコラム２０は、図
３（Ａ）に示された実施例においては、少なくともその
下部において、垂直円筒状駆動部材２８によって回転自
在に支持されている。さらにコラム２０の下方部分に
は、垂直外縁を有する円錐形円板２９が形成され、その
内部空間にはリング状円板３０が、たとえばねじによっ
て固定され、このリング状円板はその内周に、工具キャ
リヤの数に対応する数の、短い放射状細隙３１、及びそ
の間に位置する半円形凹所３２を有している（図３
（Ｂ）参照）。このリング状円板３０は、いわゆるマル
タ伝動機構の一部を形成し、工具キャリヤ２２を備えた
コラム２０を段進的に回転させるようになっている。こ
のマルタクロス伝動装置の駆動部分は図３（Ａ）に示さ
れるようなクランク３３を形成し、その軸３４は水平ホ
ルダ１５によって支持され、かつその上端に円板２５を
有し、該円板には端部側駆動ピン２７、及びほぼ半円形
の駆動部材２８が固定され、該駆動部材は軸３４が回転
する時に、半径方向細隙３１及びほぼ半円形の凹所３２
と交互に係合し、したがってこのリング状円板３０を段
進的に回転させる。このクランク３３の軸３４は、水平
ホルダ１５に装架されたモータ３８によって、ウオーム
歯車駆動装置３９を介し駆動される。
【００１８】次に工具交換全体の作動過程を図２によっ
て説明するが、図において工作機械の作業領域は工具２
３の四つの終点位置によって表わされている。この場合
加工工程は、工作物台５上に締着された工作物に対して
行われ、この時使用された工具２３ａが、別の工具２３
ｂと交換されるものと仮定する。この交換工程において
は、フライスヘッド１２は矢印４０によって示されるよ
うに、交換位置にある第１工具マガジン１６の、まだ空
の工具キャリヤの方に向かって、ほぼ図示の位置に移動
する。この運動が行われる時に、または図示の位置に達
した後に、フライスヘッド１２の垂直運動によって、主
軸は上方位置に動かされ、この位置においては、工具の
円錐形部分に形成されたリングカラーは工具キャリヤ２
２と同じ高さにくる。次いで鎖線によって示されるよう
な半径方向への挿入運動が起こり、工具の円錐形部分の
リングカラー、及び工具キャリヤ２２内に形成された支
持突起が接触し、心決め及び回転止め装置が働くように
なるまで続く。適当な制御指令によって、主軸内部のク
ランプが工具の円錐形部分から釈放され、かつ主軸１３
がフライスヘッド１２と共に垂直運動を行う。その最終
位置は図１に示されている。新規な工具２３ｂを受入れ
るには、主軸が矢印４１の方向に向かって、その軸線が
新規な工具２３ｂの軸線と正確に一致するまで水平運動
を行う。垂直下降運動及び締着爪の作動後、新規な工具
２３ｂは主軸内に固定される。短い距離の垂直釈放運動
が行われた後、主軸は新規な工具と共に、矢印４２の方
向に向かって第２マガジン１７の半径方向外方に移動
し、したがって工具２３ｂの円錐形部分はその工具キャ
リヤから半径方向に引出される。このようにして工具交
換は完了し、かつ主軸は通常の態様で新規な作業位置に
移動する。
【００１９】本発明は前記実施例に制限されるものでは
ない。したがって使用した二つの円板状マガジン１６、
１７の代わりに、一つのマガジン、たとえば鎖マガジン
形式のものを使用し、この場合第２工具キャリヤだけが
一つの工作物に使用されるようにし、使用済工具を新規
な工具と並列的にマガジン内に配置することができ、こ
の場合は交換過程における主軸の移動距離を短くするこ
とができる。さらにまた他の実施例、すなわち変形も可
能である。たとえばマガジンに段進的、または継続的回
転、或いは搬送運動を行わせるために、他の駆動方式を
採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】工作機械の概略側面図。
【図２】工作物テーブル及び主軸の作業領域の平面図
で、工具交換が行われる時に主軸は、二つの工具マガジ
ン上を、矢印によって示されるように移動する。
【図３】（Ａ）工具マガジンの軸線方向断面図。 （Ｂ）マルタクロス歯車伝動装置の、一部断面で示した
平面図。
【符号の説明】
１ スタンド ２ ブラケット ３ 軸線 ４ 凹所 ５ 工作物テーブル ６ 往復台 ７、８ 案内レール ９ 横往復台 １０ 案内スライダ １１ 案内 １２ フライスヘッド １３ 主軸 １５ 水平ホルダ １６、１７ 工具マガジン ２０ コラム ２１ 回転円板 ２２ 工具キャリヤ ２３ 工具 ２４ 工具の円錐形部分 ２５ 突出部 ２７ 駆動ピン ２８ 円筒形部材 ２９ 円錐形円板 ３０ リング状円板 ３１ 細隙 ３２ 凹所 ３３ クランク ３４ 軸

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プログラム式工作機械にして、 固定されたスタンド（１）と、 該スタンド上を二つの水平座標に沿って移動できる横往
    復台（６、９）と、 該横往復台（６、９）に対し、垂直座標に沿って移動で
    きる垂直フライスヘッド（１２）と、 前記スタンド上に装架された工作物テーブル（５）と、 垂直に位置決めされた工具、及び前記垂直フライスヘッ
    ド（１２）の移動範囲内に配置された交換個所とを有す
    る工具マガジン（１６、１７）と、 プログラム式制御ユニットとを有するプログラム式工作
    機械において、 前記工具マガジンが二つの円板状マガジン（１６、１
    ７）を有し、該円板状マガジンが共に工作物テーブル
    （５）に近接する作業領域の片側で前記スタンド（１）
    に固定された担持構造物（１５）に装架され、 前記円板状マガジンの一方（１６または１７）が主軸
    （１３）から使用済工具を受入れ、他方の円板状マガジ
    ン（１６または１７）が新規な交換工具を主軸に挿入す
    るようなっていることを特徴とするプログラム式工作機
    械。
  2. 【請求項２】 前記各円板状マガジン（１６、１７）の
    交換位置（Ｗ１、Ｗ２）が放射線上に位置し、該放射線
    が、該両円板状マガジンの中心点を結ぶ線に対して４５
    °の角度をなしている請求項１記載のプログラム式工作
    機械。
  3. 【請求項３】 前記担持構造物（１５）が、前記スタン
    ド（１）の前側に堅固に固定された前方に突出する剛直
    な水平ホルダ（１５）であり、該水平ホルダ上に前記円
    板状マガジン（１６、１７）が並列に、かつ別々に回転
    できるように装架されている請求項１または請求項２に
    記載のプログラム式工作機械。
  4. 【請求項４】 前記各円板状マガジン（１６、１７）が
    コラム（２０）を有し、該コラムの上端に前記円板状マ
    ガジンの円板（２１）が固定され、かつその下端に、担
    持構造物（１５）内に配置された駆動ユニット（３０か
    ら３８まで）が係合し、該駆動ユニットが前記円板状マ
    ガジンの円板（２１）を、工具キャリヤ（２２）の数に
    よって与えられる角度だけ段進的に回転させるようにな
    っている請求項１から請求項３までの何れか一項に記載
    のプログラム式工作機械。
  5. 【請求項５】 中空円筒形の前記コラム（２０）が、垂
    直な円筒状部材（２８）に回転自在に軸支され、該円筒
    状部材がその下端において担持構造物（１５）内に固定
    されている請求項４記載のプログラム式工作機械。
  6. 【請求項６】 前記駆動ユニットがマルタ伝動機構（３
    ０、３６、３７）を含み、該マルタ伝動機構のリング状
    円板（３０）が前記コラム（２０）の拡大端部（２９）
    に固定され、かつその駆動クランク（３３）がモータ
    （３８）と共に担持構造物（１５）内に配置されている
    請求項４または請求項５に記載のプログラム式工作機
    械。
  7. 【請求項７】 前記工作物テーブル（５）がブラケット
    （２）に装架され、該ブラケットが、前記スタンド
    （１）の前側の、４５°傾斜した基礎に形成された凹所
    （４）内において、４５°軸線（３）の周りに回転自在
    に軸支されている請求項１から請求項６までの何れか一
    項に記載のプログラム式工作機械。
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