JPH09108977A - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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JPH09108977A
JPH09108977A JP8229451A JP22945196A JPH09108977A JP H09108977 A JPH09108977 A JP H09108977A JP 8229451 A JP8229451 A JP 8229451A JP 22945196 A JP22945196 A JP 22945196A JP H09108977 A JPH09108977 A JP H09108977A
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JP
Japan
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spindle
tool
machine tool
clutch
machine
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Pending
Application number
JP8229451A
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English (en)
Inventor
Anton Richard Schweizer
リヒャルド シュヴァイツァー アントン
Peter Dr Grund
グルント ペーター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chiron Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
Chiron Werke GmbH and Co KG
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Publication date
Priority claimed from DE19537071A external-priority patent/DE19537071C2/de
Application filed by Chiron Werke GmbH and Co KG filed Critical Chiron Werke GmbH and Co KG
Publication of JPH09108977A publication Critical patent/JPH09108977A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/03—Boring heads
    • B23B29/034—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings
    • B23B29/03432—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing
    • B23B29/03446—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing by means of inclined planes
    • B23B29/0345—Boring and facing heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15553—Tensioning devices or tool holders, e.g. grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
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    • B23Q3/15713—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S483/00—Tool changing
    • Y10S483/902—Tool grippers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T483/00—Tool changing
    • Y10T483/17—Tool changing including machine tool or component
    • Y10T483/1733—Rotary spindle machine tool [e.g., milling machine, boring, machine, grinding machine, etc.]
    • Y10T483/1748—Tool changer between spindle and matrix
    • Y10T483/1752—Tool changer between spindle and matrix including tool holder pivotable about axis
    • Y10T483/1774—Distinct tool changer for each tool

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で工具を自動的に締め付けること
のできる、少なくとも１つのスピンドルと、スピンドル
の工具収容部内に工具を挟持するための締め付け手段と
を有する工作機械を提供する。 【解決手段】 工作機械には、工具（３１）を回転しな
いように収容する少なくとも１つのスピンドル（１３）
が設けられている。締め付け手段（７０−７４、８０−
８９）はスピンドル（１３）の軸（２３）の方向へ移動
することができ、かつスピンドル（１３）の工具収容部
（６７）に工具（３１）を挟持するために用いられる。
締め付け部材（７０−７４、８０−８９）の移動は、ス
ピンドル（１３）ないしはそのスピンドルローター（５
０）の回動によって軸（２３）の方向に発生される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具を回転しない
ように収容する少なくとも１つのスピンドルと、スピン
ドルの工具収容部内に工具を挟持するための、スピンド
ル軸の方向に移動可能な締め付け手段とを有する工作機
械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述の種類の工作機械はドイツ特許ＤＥ
３２３３９３４Ｃ２から公知である。
【０００３】公知の工作機械においては工具ホルダは、
ポット形状の部材が工具ホルダの頭部上へ上方から移動
されて、そこに相補形状で係止されることによって、挟
持される。部材の上端部には引っ張りロッドが配置され
ており、その引っ張りロッドによってポット状の部材が
工具ホルダと共に上方の工具収容部内へ引き込まれる。
皿ばねパケットを介して必要な引っ張り応力が持続的に
もたらされる。締め付け機構を緩めるためにだけ皿ばね
パケットが短時間油圧によって過度に圧縮されて、それ
によって挟持されている工具を外し、その後にまた新し
い工具を挟持することができる。
【０００４】従って公知の工作機械においては、工具の
駆動期間全体の間スピンドル台を通して連続的な軸方向
の引っ張り力をもたらし、それを維持しなければならな
いという欠点がある。
【０００５】しかし、多くの使用例においては、挟持さ
れている工具をその工具の周囲だけを固定することが望
ましいことがある。このことは特に、例えば正面削りヘ
ッドの場合のように、工具をスピンドルにおいて他の軸
に沿って摺動させようとする場合に当てはまる。
【０００６】すでに、加工センターにおいてこの種の中
ぐりヘッドまたは正面削りヘッドを使用することが知ら
れている。中ぐりヘッドまたは正面削りヘッドとは、そ
れを用いて例えば工作物の比較的大きい表面を正面削り
することができる装置である。その場合にこの種の正面
削りヘッドの特殊性は、正面削り工具はスピンドル軸に
対して半径方向に移動させることができるので、回転半
径が可変であるということである。このようにして、数
値制御される加工センターにおいて他の軸が得られる。
【０００７】正面削りヘッドを有する公知の加工センタ
ーにおいては、例えば正面削り工具を含む正面削りヘッ
ド全体が取り付けられ、ないしは正面削り工具を有する
全部揃った新しい正面削りヘッドと交換される。この装
置の重量が非常に大きいことによって、これは規則的に
手動組み立てによって行われる。その場合に、正面削り
工具の刃とスピンドル軸との半径方向の距離も同様に、
通常は手動で調節される。
【０００８】他方ではまた、工作機械のスピンドルの正
面削りヘッドをそのままにしておいて、正面削り工具を
手動で交換することも知られている。その場合には正面
削りヘッドは、工具を保持している工具ホルダを相補形
状で把持して締め付けるための開脚部材を備えた工具収
容部を有し、その場合に開脚部材はスピンドル駆動装置
を用いて操作することができる。このスピンドル駆動装
置は手動で次のようにして、すなわちそのために中空ス
ピンドルとして形成されている、正面削りヘッドを支持
するスピンドルを通してある種のスクリュードライバー
を挿通させて開脚部材を引き付け、あるいは緩めて工具
ホルダを開放することによって操作される。その場合に
工具ホルダは手動で正面削りヘッドの工具収容部へ挿入
され、ないしはそこから取り出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、構造
が簡単で工具を自動的に締め付けることのできる、冒頭
で述べた種類の工作機械を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１〜１
３のいずれか１項に記載された工作機械を要旨とするも
のである。
【００１１】
【発明の実施の形態】前述の課題は、本発明によれば、
軸方向における締め付け手段の移動が、スピンドルない
しはそのスピンドルローターを回動させることによって
発生されることにより解決される。
【００１２】それによって本発明の課題は完全に解決さ
れる。
【００１３】数値制御される工作機械において、いずれ
にしろ別体の駆動装置を備えているスピンドルないしは
そのスピンドルローターが締め付け手段の移動を介して
工具を挟持するために使用されることによって、構造的
に特に簡単な構造の新しい工作機械が得られる。例え
ば、把持装置から提供されて工具ホルダ内に差し込まれ
た工具が把持装置によってスピンドルに対して回転しな
いように保持されるので、スピンドルの回転によって工
具ホルダが工具収容部に言わば回転挿入されることが考
えられる。あるいはまた、工具ホルダをまず工具収容部
に導入することも考えられ、そこで工具ホルダが適当な
溝台などによってスピンドルないしはスピンドルロータ
ーと回転しないように結合される。スピンドルとそれに
伴って工具ホルダが回転することによって、その後工具
ホルダは適当なねじ結合を介して挟持される。
【００１４】特に好ましい実施形態においては、締め付
け部材の軸の方向における移動は、スピンドルないしは
そのスピンドルローターの回動によって操作されるスピ
ンドル駆動装置を介してもたらされる。
【００１５】スピンドル駆動装置を使用することによっ
て、工具ホルダは好ましい方法で工具収容部内に自動的
に挟持されるので、例えばスピンドル台を通る長い距離
区間にわたって引っ張り力をもたらし維持する必要がな
くなる。従って工具収容部はほぼ独立して形成すること
ができ、かつ工作機械の駆動の間この工具収容部をスピ
ンドル台に対して移動させることが可能になる。
【００１６】本発明による工作機械の好ましい実施形態
においては、工具収容部内に工具を相補形状で把持して
挟持する開脚部材が設けられており、その場合にスピン
ドル駆動装置は好ましくは開脚部材に設けられた外ねじ
部分と工具収容部に設けられた内ねじ部分によって形成
され、工具収容部はスピンドルないしはそのスピンドル
ローターと回転しないように結合されている。
【００１７】この手段によって、工具を挟持するために
必要なすべての部材が工具収容部の近傍に配置され、そ
れによって特にコンパクトで独立したユニットが得られ
るという利点がもたらされる。
【００１８】この実施例の実施形態においては、開脚部
材に連動部材が設けられており、その連動部材を介して
好ましくは外ねじ部分が内ねじ部分に対して移動するこ
とができる。
【００１９】この手段によって、簡単な相補形状のクラ
ッチによって締め付け工程を外部から調節することがで
きるという利点がもたらされる。
【００２０】この実施例の実施形態においては、連動部
材はクラッチロッドと係合することができ、クラッチロ
ッドの端部には連動部材と相補形状の相手側片が設けら
れている。
【００２１】この手段によって、開脚部材をずっと離れ
た点から調節すること、または他のなんらかの方法で操
作することができるという利点がもたらされる。
【００２２】このことは特に、クラッチロッドがピスト
ン−シリンダーユニットによって軸方向に移動可能であ
って、それによって連動部材と相手側片が係合し、ない
しは係合を外れることができる場合に当てはまる。
【００２３】この手段によって得られる利点は、開脚部
材がピストン−シリンダーユニットの簡単な操作によっ
て操作部材、すなわちクラッチロッドから完全に脱合す
ることができるので、例えば工具収容部が引き締められ
た開脚部材と共にスピンドルに対して、従ってクラッチ
ロッドに対して移動できることにある。
【００２４】上述の実施例の好ましい実施形態において
は、クラッチロッドはスピンドルの軸内に配置されてい
る。
【００２５】この手段によって、極めてコンパクトな構
造が得られるという利点がある。また、この手段によっ
て、基準位置において開脚部材の操作が可能になり、こ
の基準位置は同時にスピンドル軸に対する中心位置であ
るという利点が得られる。
【００２６】本発明の他の実施例においては、工具収容
部は正面削りヘッドに形成され、かつ好ましくは数値制
御されてスピンドルの軸に対して垂直方向に移動するこ
とができる。
【００２７】この手段によって、他の軸が正面削り工具
の半径方向の調節方向で示されるという利点が得られ
る。平面削り工具は独立して工具収容部内に挟持されて
いるので、簡単な方法で平面削り工具をスピンドル軸に
対して移動させることができ、それによって工具の締め
付けに影響が及ぶことはない。
【００２８】この実施例の好ましい実施形態において
は、正面削りヘッドは連動部材と相手側片が互いに整合
する位置へ移動できるように調節することができる。
【００２９】この手段によって、例えば数値制御によっ
て任意の作業位置へも工具の締め付けを解くことのでき
る位置へも移動することができ、かつスピンドルの回転
軸に対して中央で駆動すべき工具、例えばフライサー、
ボーラーなどを使用することができるという利点が得ら
れる。
【００３０】本発明の特に好ましい実施形態において
は、開脚部材は次のように、すなわちスピンドル駆動装
置がスピンドルないしはそのスピンドルローターと回転
しないように結合された工具収容部によって操作される
ように、回転しないように固定することができる。
【００３１】この手段によって、工具を締め付けるため
にはただ工具収容部を回動させるだけで済み、そのため
にスピンドル駆動装置を設ける必要がないという利点が
得られる。それに対して開脚部材は単に回転しないよう
に保持すればよい。
【００３２】好ましくはさらに、クラッチロッドに、ク
ラッチロッドを選択的に回転しないように固定するクラ
ッチが設けられている。
【００３３】この手段によって、開脚部材の所望の回転
しない固定が同様に遠隔制御方法で該当するクラッチを
介して可能になるという利点が得られる。
【００３４】これに関連して特に好ましくは、クラッチ
は保持トルクの調節可能な限界値を有するラチェットク
ラッチである。
【００３５】この手段によって、工具を締め付けるため
にも締め付けを解くためにも所定の引っ張りトルクを調
節することができるという利点が得られる。すなわち、
工具を締め付けるためには、例えば１５Ｎｍの締め付け
トルクを設定することができ、その場合に限界値を越え
るとクラッチの係止が外れる。この工程は、本発明の他
の好ましい実施形態においてラチェット工程を検出する
センサが設けられていることによって検出される。同様
にして工具を緩める場合にも、例えば２５Ｎｍのトルク
の他の限界値を設定することができ、その場合にも限界
値を越えたことをセンサを介して検出することができ
る。それによって締め付け工程と締め付けを解く工程の
開始と終了を確実に検出して、それに応じて工作機械を
制御することができる。
【００３６】
【実施例】本発明の実施形態を図面に示し、以下で詳細
に説明する。
【００３７】図１において符号１０は工作機械全体を示
している。この場合に「工作機械」と言うのは、いわゆ
る加工センター、すなわち数値制御される工作機械であ
って、この工作機械において特にボーリング作業、フラ
イス作業、回転作業などが行われるもののことである。
この種の工作センターは、その内部において多数の異な
る工具を工具ホルダ内に収容している工具マガジンか、
あるいは多数の工具交換装置を有し、工具はそのマガジ
ン位置に装着される２つの装着時間の間において工具交
換装置内に持続的に保持されている。この種の１つまた
は多数の工具交換装置を用いてこれら工具はそれぞれ必
要に応じて加工センターのスピンドルへ付け替えられ
て、それによって所定の作業工程が数値制御の元で遂行
可能となる。それぞれの作業ステップの終了後にいまま
で使用されていた工具が締め付けを外されて、次の作業
工程のために新しい工具が挟持される。この種の加工セ
ンターは一般に知られている。
【００３８】図１に示す工作機械１０はいわゆる移動ス
タンド機械である。その場合に移動スタンド１１にはス
ピンドル台１２が設けられている。スピンドル台１２は
移動スタンド１１において特に垂直方向に移動すること
ができる。
【００３９】図１に示す工作機械１０においては、スピ
ンドル台１２には２つのスピンドル、すなわち第１のス
ピンドル１３と第２のスピンドル１４が搭載されてい
る。
【００４０】移動スタンド１１は図１の図示では基台１
５上で図面平面に対して垂直に移動することができる。
基台１５はさらに図１の図示において室固定の機械ベッ
ド１６上で左右に移動することができる。従ってスピン
ドル台１２は全体で３つのデカルト座標に沿って移動す
ることができる。
【００４１】移動シーケンスと全体の加工工程を制御す
るために、工作機械１０を数値制御するために用いられ
る制御盤１７が設けられている。
【００４２】スピンドル台１２は中央の対称軸１８に対
してほぼ対称に形成されている。スピンドル１３、１４
は垂直軸に沿って形成されている。その軸は図１におい
ては符号２３ないし２４で示されている。
【００４３】第１のスピンドル１３の近傍に第１の工具
交換装置２７の第１の把持アーム２５が設けられてお
り、第２の工具交換装置３０の第２の把持アーム２９は
第２のスピンドル１４の近傍に設けられている。把持ア
ーム２５、２９によって、任意の種類の工具３１ないし
３２がスピンドル１３ないし１４内へ付け替えられる。
図１の図示においては、各スピンドル１３、１４にはそ
れぞれ１つだけの把持アーム２５ないし２９が付設され
ている。しかし、各スピンドル１３、１４に交互に作用
する多数の把持アームを付設し、それらがそれぞれ工具
３１、３２を支持し、かつ工具がスピンドル１３、１４
内にある作業位置と工具がスピンドル１３、１４から引
き戻されるマガジン位置との間において、次の付け替え
用の工具３１、３２を準備しておくようにすることも可
能である。
【００４４】工作機械１０の特殊性は、第２のスピンド
ル１４は従来のようにボーリング作用並びにフライス作
業用に形成されており、第１のスピンドル１３には正面
削りヘッドが設けられており、それによって例えば加工
すべき工作物の所定の表面を正面削りし、または輪郭を
くり抜くことができることにある。
【００４５】もちろん工作機械１０を、１つのスピンド
ルのみ、すなわちスピンドル１３のみが設けられ、その
スピンドルが正面削りヘッドまたは輪郭くり抜きヘッド
を支持し、そのヘッド内へ輪郭くり抜き工具の他にボー
ラー、フライサーなどの「通常の」工具が付け替えられ
るようにすることも可能であって、その場合にこれらの
工具は輪郭くり抜きヘッドにおいてはもちろん中央に位
置決めしなければならない。
【００４６】図２に示す拡大した断面図においては、第
１のスピンドル１３の詳細が図示されている。
【００４７】まず明らかなように、移動スタンド１１に
は垂直のレール４１が配置されており、そのレール上で
垂直軸４２に沿ってキャリッジ４３が移動することがで
きる。キャリッジ４３にはスピンドルハウジング４４が
支持されている。そのために設けられている駆動並びに
制御ユニットはそれ自体公知であって、図２においては
見通しを良くするために図示されていない。
【００４８】スピンドルハウジング４４の下端部の中央
の収容部内に、スピンドルローター５０を軸承するため
に用いられる軸受４９が取り付けられている。スピンド
ルローター５０の上端部近傍はベルトディスク５１と回
転しないように結合されており、ベルトディスクはベル
ト５２を介してスピンドル駆動装置５３によって駆動す
ることができる。従って制御線５４を介してスピンドル
ローター５０を回転させることができる。
【００４９】スピンドルローター５０の下端部は回転対
称のフランジ５５となっている。フランジ５５は、全体
を符号６０で示す正面削りヘッドを固定するために用い
られる。
【００５０】正面削りヘッド６０には水平に延びるレー
ル６１が設けられている。このレール６１上をキャリッ
ジ６２が移動する。キャリッジ６２には、垂直平面で作
用する４５°の歯切り６３が設けられている。相手側歯
切り６４（その詳細については後程さらに説明する）を
介して、くさびトランスミッションの種類の相手側歯切
りの垂直運動（矢印６５）が４５°の歯切り６３の水平
運動（矢印６６）に変換される。従って４５°の歯切り
６３と相手側歯切り６４は、垂直運動を水平運動に変化
するトランスミッションを形成する。
【００５１】垂直の駆動運動が、正面削りヘッド上でキ
ャリッジ６２を水平の方向（矢印６６）へ移動させるた
めに用いられる。
【００５２】キャリッジ６２の下端部には従来の構造の
工具収容部６７が配置されている。工具収容部６７は内
側円錐として形成されており、工具ホルダ６８を相補形
状で収容するために用いられ、工具ホルダの上端部は規
格中空シャフト円錐として形成されており、これは工具
収容部６７に対して相補的な形状を有する。
【００５３】工具ホルダ６８の下端部には、「通常の」
工具３１を収容することも可能ではあるが、ここでは正
面削り工具６９が取り付けられている。トランスミッシ
ョン６３／６４を介して垂直運動がレール６１に沿った
キャリッジ６２の水平運動に変換される場合には、正面
削り工具６９は、図２において符号６８’、６９’で示
唆するように、水平の平面内で移動される。このように
して、元々はスピンドル１３の軸２３内に位置していた
正面削り工具６９の歯は、軸２３から離れて半径方向ｒ
へ移動される。従ってこの公知の方法で、正面削りヘッ
ド６０を異なる回転半径で面を削り取るために使用する
ことができる。
【００５４】工具収容部６７はさらに開脚部材７０を有
し、この開脚部材は開脚されない状態においては工具ホ
ルダ６８の上端部に接するように、あるいは上端部内へ
導入することができ、開脚された状態においては開脚部
材７０が工具ホルダ６８を把持して、工具収容部６７内
へ垂直方向に引き込んで、そこで挟持することができ
る。
【００５５】開脚部材７０の上部の領域には外ねじ部分
７１が形成されている。この外ねじ部分７１は工具収容
部６７の内ねじ部分７２内、すなわちキャリッジ６２内
に延びている。従ってねじ部分７１、７２はスピンドル
駆動装置を形成する。
【００５６】開脚部材７０の上端部は連動部材７３ない
しは水平のリブとなっている。連動部材７３の上方に
は、連動部材７３の形状に適合された相手側片７４が見
られる。
【００５７】相手側片７４はクラッチロッド８０の下端
部を形成する。クラッチロッド８０はスピンドル１３の
軸２３内に配置されている。クラッチロッド８０の上端
部はピストン−シリンダーユニット８２のピストン８１
内へ延びている。ユニット８２には、ピストン８１を垂
直方向に移動させることができるようにするために、制
御線８３、８４が設けられている。
【００５８】このようにして相手側片７４を、図２に示
すように、連動部材７３から持ち上げること、あるいは
相手側片７４を連動部材７３と係合させることができ
る。
【００５９】クラッチロッド８０の上端部の下方はクラ
ッチ８６で包囲されており、クラッチ自体には制御線８
７が設けられている。クラッチ８６は室固定で配置され
ており、制御線８７に該当する信号が供給された場合
に、クラッチロッド８０を回転しないように固定するた
めに用いられる。
【００６０】クラッチ８６はラチェットクラッチとして
形成されている。このことは、クラッチ８６が作用する
トルクの調節可能な限界値まで保持し、その後緩めるこ
とを意味しており、その場合に保持されている部分すな
わちクラッチロッド８０は、クラッチ８６が新たに相補
形状で捕捉を行うまで、ラチェット部材の次のカバー位
置まで、ないしは１８０°だけ回動することができる。
【００６１】この種のラチェット工程を検出するため
に、クラッチ８６の上方に配置されているセンサ８８が
使用される。制御線８９を介してセンサ８８から制御信
号を取り出すことができる。
【００６２】相手側歯切り６４を操作するために、クラ
ッチロッド８０をパイプとして包囲する送りロッド９０
が用いられる。
【００６３】送りロッド９０の下端部はすでに説明した
相手側歯切り６４となっており、この相手側歯切りは、
図２においては見やすくするために詳細には図示されて
いない。
【００６４】送りロッド９０はスピンドルローター５０
の上端部内に、ラジアル軸受９１によって半径方向に保
持されている。スラスト軸受９２を介して送りロッド９
０はキャリッジ９３内に保持されている。このことは、
送りロッド９０はキャリッジ９３内では回転することが
できるが、キャリッジ９３に対しては軸方向には摺動で
きないことを意味している。
【００６５】キャリッジ９３は、スピンドルハウジング
４４の内側に形成されたレール９５に接して垂直軸９４
に沿って移動することができる。
【００６６】キャリッジ９３の上側はボールねじスピン
ドル１００としっかりと結合されており、ボールねじス
ピンドルはクラッチロッド８０をゆるく包囲している。
ボールねじスピンドル１００上でスピンドルナット１０
１が移動し、このスピンドルナット自体はスラスト軸受
１０２内に軸方向に保持固定されている。
【００６７】スピンドルナット１０１の下端部はベルト
ディスク１０３と、回転しないように結合されている。
このベルトディスク１０３はベルト１０４を用いて送り
駆動装置１０５によって駆動される。制御線１０６は送
り駆動装置１０５を制御するために用いられる。
【００６８】図２に示す装置の作用方法は以下の如くで
ある。
【００６９】図３と図４を用いて詳しく後述するよう
に、工具ホルダが６８が工具収容部６７内に導入される
と、開脚部材７０が工具ホルダ６８と係合する。ピスト
ン−シリンダーユニット８２の操作によってクラッチロ
ッド８０が図２に示す位置から下方へ、相手側片７４が
連動部材７３を保持するまでの距離移動する。これが行
われるとすぐに、クラッチ８６は制御線８７を介して閉
鎖され、その場合にクラッチ８６内の保持トルクの限界
値例えば１５Ｎｍが調節される。
【００７０】スピンドル駆動装置５３の操作によって、
スピンドルローター５０とそれに伴ってキャリッジ６２
並びに工具収容部６７が回動される。開脚部材７０はク
ラッチロッド８０によって回転しないように保持されて
いるので、開脚部材７０はねじ部分７１、７２によって
形成されているスピンドル駆動装置を介して上方へ移動
し、工具ホルダ６８を工具収容部６７内へ引き込む。
【００７１】例えば１５Ｎｍの予め調節されたトルクが
達成されるとすぐに、ラチェットクラッチ８６が外れ
る。このラチェット工程はセンサ８８を介して認識され
て、制御線８９を介して制御盤１７へ報告され、それに
応答してスピンドル駆動装置５３が停止される。
【００７２】クラッチ８６は再び緩められて、クラッチ
ロッド８０はピストン−シリンダーユニット８２によっ
て上方へ移動されるので、相手側片７４はまた連動部材
７３との係合を外れる。
【００７３】正面削り工具６９は使用できるようになっ
ている。それぞれ存在している正面削り課題に従って正
面削り工具６９が半径方向ｒへ移動される。そのために
送り駆動装置１０５が制御線１０６を介して駆動され
る。垂直に固定されたスピンドルナット１０１はベルト
駆動装置１０３、１０４を介して回動されて、クラッチ
ねじスピンドル１００を上方または下方へ引っ張る。ク
ラッチねじスピンドル１００はキャリッジ９３を介して
送りロッド９０を垂直方向に連動させる。相手側歯切り
６４はキャリッジ６２の４５°歯切り６３上に延びてい
るので、キャリッジは水平方向（矢印６６）へ、例えば
図２に一点鎖線で示す位置６８’、６９’へ移動する。
この位置において正面削り課題を遂行することができ
る。
【００７４】後続の工具交換のためには、まずキャリッ
ジ６２がレール６１上で、開脚部材７０の軸がスピンド
ル軸２３とそれに伴ってクラッチロッド８０と整合する
位置へ移動される。それに続いて上述の工程を実施する
ことができる。工具ホルダ６８の挟持を外すために、ク
ラッチ８６内の限界トルクが好ましくは高めに、例えば
２５Ｎｍに調節される。というのは緩めるためにはより
大きいトルクが必要であるからである。
【００７５】その場合に重要なことは、正面削りヘッド
６０は本発明によればスピンドルローター５０のフラン
ジに残留しており、正面削り工具６９のみを交換するこ
とができる。
【００７６】図３と図４においては該当する工具交換装
置２７の詳細が図示されている。
【００７７】工具交換装置２７は把持アーム２５を有
し、この把持アームは従来のようにして平行四辺形ロッ
ドとして形成されている。図３には工具交換装置２７の
作業位置が実線で、マガジン位置が一点鎖線で図示され
ている。
【００７８】工具交換装置２７の下方の自由端部には把
持部材１１０が設けられている。把持部材１１０は工具
ホルダ６８に形成された把持溝１１４を把持する。把持
部材１１０に設けられている、捕捉された工具ホルダ６
８の把持溝１１４に嵌入する締め付け台１１５によっ
て、把持部材は垂直方向に移動しないように固定され
る。締め付け台１１５は把持溝１１４内で連続的にコイ
ルばね１１６の作用を受ける。レバー１１７によってば
ね１１６が過度に押圧されて、締め付け台１１５を把持
溝１１４から持ち上げることができる。レバー１１７は
サーボ機構で操作することができるが、好ましくは手動
レバーとして形成されている。
【００７９】把持部材１１０の後方の端部には操作ユニ
ット１２０、例えば圧縮空気式、油圧式あるいは電磁的
な操作ユニットが取り付けられている。操作ユニット１
２０は、軸１２３、１２４内に対称に揺動できるように
保持されている２つの爪１２１、１２２を操作するため
に用いられる。それによって爪１２１、１２２は、矢印
１２５、１２６で示唆するように開放することができ、
あるいは工具ホルダ６８の回りに密着することもでき
る。この種の把持部材１１０のこれ以上の詳細は、例え
ばＥＰ０４８１２５７Ｂ１に記載されている。
【００８０】工具ホルダ６８の、図４中上方の周面には
係止溝１３０が認められる。係止溝１３０には、把持部
材１１０の、図４中上方の爪１２１に形成されている係
止台１３１が対向している。
【００８１】図３と図４に示す工具交換装置２７の作用
方法は次の如くである。
【００８２】工具交換装置２７は、まず図３に一点鎖線
で示すマガジン位置にある。その場合に把持アーム２５
ａは斜め上方かつ外側へ揺動されているので、工具ホル
ダ６８ａは正面削りヘッド６０から斜め外側かつ上方へ
離れている。この位置においては、新しい一連の加工工
程を準備しようとする場合に、工具ホルダ６８ａを手動
で装着することができる。工作機械の使用者はそのため
にレバー１１７を操作するので、爪１２１、１２２が開
いた時にその前に使用された工具ホルダを取り出して、
次の加工課題に必要な工具ホルダ６８ａを新しく装着す
ることが可能になる。
【００８３】数値制御されるプログラムにおいては該当
する工具が呼び出された場合に、工具ホルダ６８がマガ
ジン位置から作業位置へ揺動される。その場合に工具ホ
ルダ６８はまず工具収容部６７へ下方から提供され、す
なわち工具ホルダ６８が工具収容部６７に対してまだわ
ずかに半径方向の距離を有する位置へ移動される。
【００８４】この装置はそれ自体公知の方法で、工具収
容部６７が工具交換装置２７に対して垂直方向に移動で
きるように構成されているので、工具ホルダ６８を下方
から工具収容部６７へ挿入することができる。
【００８５】ここまで説明して来た移動シーケンスの間
に、工具ホルダ６８が所定の周面位置に保持されること
が重要である。このことは、爪１２１、１２２が閉鎖さ
れた場合に係止台１３１が係止溝１３０に嵌入して、そ
れによって工具ホルダ６８が周面方向に固定されること
によってもたらされる。従ってこの周面基準位置は把持
装置１１０の装着の間堅持される。さらに工具ホルダ６
８は上述したように、垂直方向においては把持溝１１４
へ嵌入する締め付け台１１５によって固定される。
【００８６】工具ホルダが下方から工具収容部６７の領
域へ移動されると、相補形状の連動部材、例えばスピン
ドルロータ５０に形成された溝台と工具ホルダ６８の上
方の半径方向面に形成された溝（それぞれ図示せず）が
互いに係合する。それによって定義された周面位置がず
っと保証される。その後爪１２１、１２２は操作ユニッ
ト１２０によって、図４に示すように、開放することが
できる。それによって工具ホルダ６８は自由に回転する
ことはできるが、垂直方向には常になお固定されてお
り、それは工具ホルダ収容部６７／中空シャフト円錐と
締め付け台１１５／把持溝１１４の協働によってもたら
される。
【００８７】工具ホルダ６８がこの位置に達した後に、
図２に関連してすでに説明したクラッチ結合工程が開始
され、その工程においてはクラッチロッド８０の固定後
にスピンドルローター５０がスピンドル１３を介して工
具収容部６７を回転させて、開脚部材７０を引き締め
る。その時点で工具ホルダ６８はすでに回転しないよう
に工具収容部部６７によってクラッチ止めされているの
で、工具収容部６７はこの締め付け工程の間一緒に回転
し、それゆえに前もって爪１２１、１２２を開放してお
かなければならない。
【００８８】把持部材１１０はこの位置においては、工
具ホルダ６８がその作用課題を遂行する場合にも、工具
ホルダ６８に残留している。しかしまた、把持部材１１
０を工具ホルダ６８から水平方向へ離れるように移動さ
せて、それによって機械的な接触が存在しないようにす
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実施形態の極めて概略
的な正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って拡大して示す断面
図である。
【図３】図１と図２に示す工作機械に使用することので
きるような工具交換装置を説明するためにさらに拡大し
て詳細を示すものである。
【図４】図３に示す工具交換装置内の把持装置をさらに
拡大して示す上面図である。
【符号の説明】
１０ 工作機械 １１ 移動スタンド １２ スピンドル台 １３ スピンドル １４ スピンドル １５ 基台 １６ 機械ベッド １７ 制御盤 １８ 対称軸 ２５ 把持アーム ２７ 工具交換装置 ２９ 把持アーム ３１，３２ 工具 ４１ レール ４２ 垂直軸 ４３ キャリッジ ４４ スピンドルハウジング ４９ 軸受 ５０ スピンドルローター ５１ ベルトディスク ５３ スピンドル駆動装置 ５４ 制御線 ５５ フランジ ６０ 正面削りヘッド ６１ レール ６２ キャリッジ ６３ 歯切り ６４ 相手側歯切り ６７ 工具収容部 ６８ 工具ホルダ ６９ 正面削り工具 ７０ 開脚部材 ７１，７２ ねじ部分 ７３ 運動部材 ７４ 相手側片 ８０ クラッチロッド ８１ ピストン ８２ ピストン−シリンダーユニット ８３，８４ 制御線 ８６ クラッチ ８７ 制御線 ８８ センサ ８９ 制御線 ９０ 送りロッド ９３ キャリッジ ９４ 垂直軸 ９５ レール １００ ボールねじスピンドル １０１ スピンドルナット １０２ スラスト軸受 １０３ ベルトディスク １０４ ベルト １０５ 送り駆動装置 １１４ 把持溝 １１５ 締め付け台 １１６ コイルばね １１７ レバー １２０ 操作ユニット １２１，１２２ 爪 １２３，１２４ 軸 １３０ 係止溝 １３１ 係止台

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工具（３１）を回転しないように収容す
    る少なくとも１つのスピンドル（１３）と、工具（３
    １）をスピンドル（１３）に設けられた収容部（６７）
    内に挟持するための、スピンドル（１３）の軸（２３）
    の方向へ移動することのできる締め付け手段（７０−７
    ４、８０−８９）を有する工作機械において、軸（２
    ３）方向における締め付け手段（７０−７４、８０−８
    ９）の移動が、スピンドル（１３）ないしはそのスピン
    ドルローター（５０）の回動によってもたらされる構成
    にしたことを特徴とする工作機械。
  2. 【請求項２】 軸（２３）の方向における締め付け手段
    （７０−７４、８０−８９）の移動が、スピンドル（１
    ３）ないしはそのスピンドルローター（５０）の回動に
    よって操作可能なスピンドル駆動装置（７１、７２）を
    介してもたらされ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】 工具収容部（６７）内に工具（３１）を
    相補形状で把持して締め付ける開脚部材（７０）が設け
    られており、スピンドル駆動装置が好ましくは開脚部材
    （７０）に設けられた外ねじ部分（７１）と工具収容部
    （６７）に設けられた内ねじ部分（７２）によって形成
    され、工具収容部がスピンドル（１３）ないしはスピン
    ドルロータ（５０）と回転しないように結合されている
    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】 開脚部材（７０）が連動部材（７３）を
    有し、その連動部材を介して外ねじ部分（７１）が内ね
    じ部分（７２）に対して回動可能であることを特徴とす
    る請求項２または３に記載の工作機械。
  5. 【請求項５】 連動部材（７３）がクラッチロッド（８
    ０）と係合可能であって、クラッチロッドの端部に連動
    部材（７３）に対して相補的な相手側片（７４）が設け
    られていることを特徴とする請求項４に記載の工作機
    械。
  6. 【請求項６】 クラッチロッド（８０）がピストン−シ
    リンダーユニット（８２）によって次のように、すなわ
    ち連動部材（７３）と相手側片（７４）が係合し、ない
    しは係合を外れるように移動可能であるように、軸方向
    に摺動できることを特徴とする請求項５に記載の工作機
    械。
  7. 【請求項７】 クラッチロッド（８０）がスピンドルの
    軸（２３）内に配置されていることを特徴とする請求項
    ６に記載の工作機械。
  8. 【請求項８】 工具収容部（６７）が正面削りヘッド
    （６０）に形成されており、かつ好ましくは数値制御さ
    れてスピンドル（１３）の軸（２３）に対して垂直に方
    向（ｒ）へ移動可能であることを特徴とする請求項１か
    ら６までのいずれか１項に記載の工作機械。
  9. 【請求項９】 正面削りヘッド（６０）が、連動部材
    （７３）と相手側片（７４）が互いに整合する位置へ移
    動可能であるように、移動できることを特徴とする請求
    項５又は８に記載の工作機械。
  10. 【請求項１０】 開脚部材（７０）が次のように、すな
    わちスピンドル駆動装置がスピンドル（１３）ないしは
    スピンドルローター（５０）と回転しないように結合さ
    れている工具収容部（６７）の回動によって操作される
    ように、回転しないように固定可能であることを特徴と
    する請求項３から９までのいずれか１項に記載の工作機
    械。
  11. 【請求項１１】 クラッチロッド（８０）に、クラッチ
    ロッド（８０）を選択的に回転しないように固定するク
    ラッチ（８６）が設けられていることを特徴とする請求
    項５又は１０に記載の工作機械。
  12. 【請求項１２】 クラッチ（８６）が保持トルクの調節
    可能な限界値を有するラチェットクラッチであることを
    特徴とする請求項１１に記載の工作機械。
  13. 【請求項１３】 クラッチ（８６）にラチェット工程を
    検出するセンサ（８８）が設けられていることを特徴と
    する請求項１２に記載の工作機械。
JP8229451A 1995-09-02 1996-08-13 工作機械 Pending JPH09108977A (ja)

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DE19532399 1995-09-02
DE19532399.8 1995-09-02
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