JPH1034472A - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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JPH1034472A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計上及び製造技術上簡単な構造において、
幅の点でも高さの点でも工作機械の寸法を低減する。 【解決手段】 工作機械（１０）が、工具ホルダ（１
９）用受容部（１７）を備えて主軸軸線（１２）の周り
を回転する主軸（１１）を含む。更に、この主軸（１
１）の周囲に配設される若干数の工具交換器（２４）が
設けられており、各工具交換器がその掴み腕（２５）で
工具ホルダ（１９）を担持しており、この工具ホルダ
が、それを担持する掴み腕（２５）によって、受容部
（１７）の上方の主軸（１１）から離間したマガジン位
置と受容部（１７）付近の動作位置との間を移動可能で
ある。工具ホルダ（１９）は、それらのマガジン位置の
ときそれらの長手軸線（２０）を主軸軸線（１２）に対
して傾けて配置されて、主軸（１１）から斜め下方を向
く。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具ホルダ用受容
部を備えて主軸軸線の周りを回転する主軸と、この主軸
の周囲に配設される若干数の工具交換器とを含み、各工
具交換器がその掴み腕で工具ホルダを担持しており、こ
の工具ホルダが、それを担持する掴み腕によって、受容
部の上方の主軸から離間したマガジン位置と受容部付近
の動作位置との間を移動可能となった工作機械に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】発明の属する技術分野に記載された種類
の工作機械はドイツ公開特許公報第３８２９１０５号に
より公知である。
【０００３】公知の工作機械では、主軸を取り囲むスリ
ーブが設けられており、このスリーブが主軸の長手軸線
に対して相対的に移動することができる。このスリーブ
に多数の工具交換器が固着されており、それらの掴み腕
は下端がそれぞれ掴み具となっており、この掴み具に工
具ホルダが装着されている。工具ホルダは掴み腕を頼り
に、スリーブの摺動によって選択的に動作位置に移動可
能、又そこからスリーブ内に挿入可能である。
【０００４】掴み腕は、動作位置とマガジン位置との間
で揺動するときに工具ホルダが実質的に軸線を垂直にし
て保持されるようにする平行運動機構の一部である。マ
ガジン位置のとき掴み腕は垂直方向上方に揺動してお
り、工具ホルダは受容部の上方でスリーブの領域内にあ
る。工具ホルダはそれらの円錐部が、スリーブの半径方
向突起に設けられる空洞内に導入されている。これらの
空洞は工具ホルダ用筒体として働いて、公知の工作機械
の作業室内を飛散する金属切屑から工具ホルダを保護す
る。１加工操作の間に、次に使用すべき工具ホルダの円
錐部に金属切屑が達して、そこにある切削油剤の故にそ
こに付着したままとなることのないことが、こうして確
保される。この付着が起きると、この工具ホルダの交換
時及び嵌着時に問題を生じることがあろう。
【０００５】公知の工作機械では更に各掴み腕に蓋が設
けられており、掴み腕が動作位置に揺動すると、いまや
工具ホルダから開放される空洞をこの蓋が閉鎖する。こ
れにより、動作位置にある工具ホルダに付属した空洞内
に金属切屑の達することが防止される。
【０００６】公知の工作機械では、工具ホルダが回転可
能に掴み具内で支承されて、工具ホルダが動作位置のと
きにも各掴み具が工具ホルダ付近に留まることができる
ように、掴み具は設計されている。これらの理由から掴
み具はかなりの半径方向寸法を有する。
【０００７】公知の工作機械では欠点として、一方で、
掴み具の前記寸法の故に周方向スペース需要が比較的大
きく、工具ホルダの数が決まっている場合公知の工作機
械はかなりの横方向寸法を有することになる。
【０００８】他方で、欠点として、軸線を垂直に整列さ
せた工具が動作位置からマガジン位置に移動するとき上
方にかなり移動して、マガジン位置のとき、工具を装着
した主軸が実行する動作過程を工具が損なうことのない
ように、工具交換器は比較的大きな行程を実行しなけれ
ばならない。平行運動機構が２本の比較的長い棒を含
み、マガジン位置のときこれらの棒が主軸軸線をほぼ横
切って延び、動作位置のときには主軸軸線に対してほぼ
平行に整列していることによって、この比較的大きな行
程は達成される。これらの棒が長く構成されていればい
るほど、工具交換中にこれらの棒が約９０°揺動すると
きに達成可能な行程は大きくなる。
【０００９】この構成によって、公知の工作機械はきわ
めて幅広に構成されるだけでなく、作業経過に支障を生
じることなく工具交換を可能とするためにかなりの高さ
も必要となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そのことを前提に、本
発明の課題は、前述の欠点が取り除かれるように、発明
の属する技術分野に指摘された種類の工作機械を改良す
ることである。特に、設計上及び製造技術上簡単な構造
において、幅の点でも高さの点でも工作機械の寸法を低
減することが可能でなければならない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１〜１
０のいずれかに記載の工作機械を要旨とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】発明の属する技術分野に記載され
た種類の工作機械において、前述の課題は、本発明によ
れば、工具ホルダが、それらのマガジン位置のときそれ
らの長手軸線を主軸軸線に対して傾けて配置されて、主
軸から斜め下方を向くことによって解決される。
【００１３】本発明の根底にある課題がこうして完全に
解決される。工具ホルダはいまや軸線を垂直にして保持
されるのではなく、工具交換中に外方にも揺動するの
で、工具が他の作業過程を妨げないようにマガジン位置
のとき工具自体が主軸を基準に適宜な高さにあること
は、僅かな行程で既にもたらすことができる。工具が、
従って工具ホルダが、いまや角度の点で離反しようと努
めるので、所定数の工具ホルダについていまや一層少な
い周面が必要とされ、これによっても新規な工作機械の
外寸が低減する。工具ホルダの小径円錐部はいまや、公
知の工作機械におけるよりも一層内側で主軸付近にあ
り、工具ホルダを把持する掴み具は一層外側にある。従
って、工具ホルダ数が決まっている場合、工具交換器は
全体として主軸に一層近づけることができ、これによっ
ても横方向寸法が低減する。
【００１４】つまり、まとめるなら、工具ホルダの傾斜
配置が２つの利点をもたらし、両方の利点とも新規な工
作機械の横寸法を小さくする。一方で工具ホルダは主軸
に一層近づけることができ、他方で、工具を特定の高さ
に運ぶのに必要な垂直方向行程が一層小さくなる。しか
し最後に指摘した措置は、例えば平行運動機構の場合棒
をそれに応じて一層短く設計することができることを意
味しており、これにより、横寸法だけでなく、やはり高
さも減少する。
【００１５】この場合１展開において好ましくは工具ホ
ルダの長手軸線が、マガジン位置のとき、主軸軸線に対
して３０°〜６０°の角度を成し、前記角度が好ましく
は約４５°である。
【００１６】この角度が下側範囲の値、つまり例えば３
０°であるとき、工具はマガジン位置において外方にさ
して突出しないが、しかしその代わりに適宜に大きな垂
直方向行程を実行しなければならない。前記範囲の上端
では僅かな行程が必要とされるだけであるが、しかしそ
の代わりに工具自体がかなり外方を向くことになる。こ
れら両方の値の間の良好な妥協点が約４５°である。
【００１７】各掴み腕が、１辺が他の辺とは異なる長さ
を有する不等辺四角形である四棒リンク機構の一部であ
るのが、全体として好ましい。
【００１８】掴み腕を揺動させるのに四棒リンク機構の
特殊態様、つまり平行運動機構を使用することは、発明
の属する技術分野に指摘したドイツ公開特許公報第３８
２９１０５号により既に公知である。平行運動機構の利
点は、軸線を垂直にした工具ホルダの整列が揺動中維持
されることにある。本願の発明者達はいまや、１辺が他
の３辺よりも例えば短くなった単純な不等辺四角形が、
公知の平行運動機構と同様に利用することのできるきわ
めて単純な構造であり、しかし揺動中に同時に傾動運動
を引き起こすことに気づいた。つまりこの措置は特に設
計上有利である。
【００１９】更に、四棒リンク機構の各２つの相対向す
る辺が異なる長さを有するのが好ましい。
【００２０】この場合利点として、この措置によって傾
動運動がなお一層強まり、工具ホルダを持ち上げて適宜
に傾動させるのに必要となる垂直方向行程が一層小さく
なる。つまりこの措置も設計上有利である。
【００２１】工具ホルダが、それらのマガジン位置のと
き少なくとも部分的に空洞に嵌合していると、全体とし
て好ましい。
【００２２】この措置は、マガジン位置のとき工作機械
の作業室内を飛散する金属切屑から工具ホルダが保護さ
れるというそれ自体周知の利点を有する。
【００２３】更に、主軸軸線の方向で摺動可能なスリー
ブに工具交換器が取付けられており、掴み腕がそれぞれ
２本の棒を介して関節式にスリーブに結合されており、
各掴み腕がそれぞれ第１軸を介して第１棒に、又第２軸
を介して第２棒に関節式に結合されており、両方の棒が
第３若しくは第４軸を介して関節式にスリーブに結合さ
れており、これら４本の軸が四棒リンク機構の隅を形成
するのが好ましい。
【００２４】この措置も設計上有利である。先行技術に
より既にそれ自体知られているように、外部力、例えば
ピストン・シリンダユニットを介して操作することので
きる四棒リンク機構を形成するには、ごく僅かな部材が
必要とされるだけである。
【００２５】その際更に、第１棒が第２棒の上方に配置
されており、第１軸と第３軸との間の距離が第２軸と第
４軸との間の距離よりも大きいのが好ましい。
【００２６】この場合利点として、両方の可動軸、つま
り第１軸と第２軸の摺動時に工具ホルダの揺動、つまり
傾動を自動的にもたらす不等辺四棒リンク機構がこの簡
単な方法で形成される。
【００２７】この利点は、選択的に、第１軸と第２軸と
の間の距離が第３軸と第４軸との間の距離よりも大きい
ときに達成される。
【００２８】しかし最後に指摘した２つの措置は、上で
既に触れたように、有利な仕方で傾動運動の強化を達成
するために一緒に適用することもできる。
【００２９】最後になお、第２棒に蓋が取付けられてお
り、当該工具ホルダがその動作位置にあるとき、この蓋
が空洞を覆うのが好ましい。この措置もそれ自体既に公
知であり、付属の工具ホルダが動作位置にあるとき空洞
内に金属切屑が達することのないようにする。つまり、
この空洞内に金属切屑が溜ると、空洞によって本来保護
された工具ホルダの円錐部が尚且つ汚れて、それ自体望
ましい空洞の利点がやはり達成されなくなる事態となる
ことがある。
【００３０】その他の利点は明細書及び添付図面から明
らかとなる。
【００３１】前記特徴及び以下に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
から逸脱することなく他の組合せや単独でも勿論適用す
ることができる。
【００３２】
【実施例】本発明の１実施例が図面に示されており、以
下に詳しく説明される。
【００３３】図１に符号１０とした本発明による工作機
械が回転主軸１１を有し、この主軸は矢印１３で示した
ように主軸軸線１２の周りを回転し、略示した主軸頭１
４内で支承されている。
【００３４】スリーブ１５が主軸軸線１２の方向で長手
摺動可能に主軸頭１４で支承されており、このスリーブ
の周面に配設して複数の交換腕１６が固着されている。
【００３５】長手軸線２０を有する符号１９に示唆した
工具ホルダの円錐部１８用受容部１７が主軸の下端に設
けられている。
【００３６】図１に示すマガジン位置のとき円錐部１８
はスリーブ１５内に設けられる空洞２１のなかにあり、
この空洞によって円錐部は周囲を飛散する金属切屑から
保護される。
【００３７】認めることができるように、工具ホルダ１
９は図１において主軸軸線１２に対して、斜め下及び外
方を向くように傾いており、その長手軸線２０は約４５
°の角度２２で主軸軸線１２と交差する。
【００３８】工具ホルダ１９のこの傾斜配置によって、
工具ホルダ１９が軸線を垂直にして整列した場合よりも
多くの工具ホルダを主軸１１の所定周面にわたって収容
することができる。また逆に、工具ホルダ１９の数が決
まっている場合、図１に示すように工具ホルダが傾いて
整列しているとき、必要となる周面が少なくなる。この
傾斜整列の他の利点として、図１では見易くする理由か
ら図示されていない工具をかなり上方に持ち上げるのに
必要となる垂直方向行程は僅かにすぎない。この持上げ
は傾動運動によって促進される。
【００３９】図１に示すマガジン位置と主軸１１の受容
部１７の下方の図２に示す動作位置との間での工具ホル
ダ１９の移動は、交換腕１６を含む工具交換器２４を介
して行われる。この工具交換器が掴み腕２５を含み、こ
の掴み腕は下端が掴み具２６となって工具ホルダ１９を
担持している。
【００４０】掴み腕２５は第１棒２７と第２棒２８とを
介して関節式に交換腕１６に結合されている。このため
に掴み腕２５は第１軸３１を介して関節式に第１棒２７
に、又第２軸３２を介して関節式に第２棒２８に結合さ
れている。第１棒２７は第３軸３３を介して、又第２棒
２８は第４軸３４を介して、関節式にスリーブ１５に結
合されており、これら４本の軸３１、３２、３３、３４
が四棒リンク機構の四隅を形成する。
【００４１】この四棒リンク機構は不等辺であり、軸３
１、３３の間の距離は軸３２、３４の間の距離よりも大
きい。更に、軸３１、３２の間の距離は軸３３、３４の
間の距離よりも大きい。
【００４２】軸の間の距離は四棒リンク機構の辺であ
り、つまりこの四棒リンク機構の上辺と外辺は下辺若し
くは内辺よりもそれぞれ大きい。こうして、第１棒２７
が軸３３の周りを右に回転するとき掴み腕２５は軸３２
の上方で右に、又軸３２の下方で左に揺動する。この状
態が図２に示されている。
【００４３】四棒リンク機構の揺動は、軸３９のホルダ
３８を介して関節式にスリーブ１５の交換腕１６に固着
されるピストン・シリンダユニット３７を介して行われ
る。ホルダ３８がシリンダ４１を把持し、そのピストン
４２は軸４３を介して関節式に第１棒２７に結合されて
いる。
【００４４】図１においていまやピストン４２がシリン
ダ４１から進出すると、これによって第１棒２７が軸３
３の周りを図１で右下へと揺動し、Ｌ形材として構成さ
れる第２棒２８がこの揺動運動に追従して、その軸３４
の周りを右下へと回転する。
【００４５】この揺動運動によって、工具ホルダ１９は
その円錐部１８が空洞２１から解放され、最後に図２に
示す動作位置を占め、その長手軸線２０が主軸軸線１２
と一直線に並ぶことになる。いまや図２においてスリー
ブ１５が上方に移動すると、円錐体１８は受容部１７内
に係合して、符号４５に示唆しただけの締付機構によっ
てそこで引き入れられる。
【００４６】図２に示す位置のとき空洞２１は、第２棒
２８に設けられる蓋４６によって閉鎖される。
【００４７】図１と図２を比較してなお認めることがで
きるように、図１に示すマガジン位置と図２に示す動作
位置との間で工具交換器２４が工具ホルダ１９を揺動さ
せるとき、ピストン・シリンダユニット３７も軸３９の
周りで一定の揺動運動を実行する。
【００４８】主軸１１の周面に配設して特定数、例えば
８個の工具交換器２４が配置されていることは自明であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】工具ホルダがマガジン位置にある新規な工作機
械を工具交換器の領域で一部断面図で示す側面図であ
る。
【図２】工具ホルダが動作位置にあるときの図１と同様
の図示である。
【符号の説明】
１１ 回転主軸 １２ 主軸軸線 １４ 主軸頭 １５ スリーブ １６ 交換腕 １７ 受容部 １８ 円錐部 １９ 工具ホルダ ２０ 長手軸線 ２４ 工具交換器 ２５ 掴み腕 ２６ 掴み具 ２７ 第１棒 ２８ 第２棒 ３１、３２、３３、３４ 軸 ３８ ホルダ ３９ 軸 ４１ シリンダ ４２ ピストン ４３ 軸

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工具ホルダ（１９）用受容部（１７）を
    備えて主軸軸線（１２）の周りを回転する主軸（１１）
    と、この主軸（１１）の周囲に配設される若干数の工具
    交換器（２４）とを含み、各工具交換器がその掴み腕
    （２５）で工具ホルダ（１９）を担持しており、この工
    具ホルダが、それを担持する掴み腕（２５）によって、
    受容部（１７）の上方の主軸（１１）から離間したマガ
    ジン位置と受容部（１７）付近の動作位置との間を移動
    可能となった工作機械において、工具ホルダ（１９）
    が、それらのマガジン位置のときそれらの長手軸線（２
    ０）を主軸軸線（１２）に対して傾けて配置されて、主
    軸（１１）から斜め下方を向くことを特徴とする、工作
    機械。
  2. 【請求項２】 工具ホルダ（１９）の長手軸線（２０）
    が、マガジン位置のとき主軸軸線（１２）に対して３０
    °〜６０°の角度（２２）を成すことを特徴とする、請
    求項１記載の工作機械。
  3. 【請求項３】 前記角度（２２）が約４５°であること
    を特徴とする、請求項２記載の工作機械。
  4. 【請求項４】 各掴み腕（２５）が、１辺が他の辺とは
    異なる長さを有する不等辺四角形である四棒リンク機構
    の一部であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
    か１項記載の工作機械。
  5. 【請求項５】 四棒リンク機構の各２つの相対向する辺
    が異なる長さを有することを特徴とする、請求項４記載
    の工作機械。
  6. 【請求項６】 工具ホルダ（１９）が、それらのマガジ
    ン位置のとき少なくとも部分的に空洞（２１）に嵌合し
    ていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項
    記載の工作機械。
  7. 【請求項７】 主軸軸線（１２）の方向で摺動可能なス
    リーブ（１５）に工具交換器（２４）が取付けられてお
    り、掴み腕（２５）がそれぞれ２本の棒（２７、２８）
    を介して関節式にスリーブ（１５）に結合されており、
    各掴み腕（２５）がそれぞれ第１軸（３１）を介して第
    １棒（２７）に、又第２軸（３２）を介して第２棒（２
    ８）に結合されており、両方の棒（２７、２８）が第３
    若しくは第４軸（３３、３４）を介して関節式にスリー
    ブ（１５）に結合されており、これら４本の軸（３１、
    ３２、３３、３４）が四棒リンク機構の隅を形成するこ
    とを特徴とする、請求項２〜６のいずれか１項記載の工
    作機械。
  8. 【請求項８】 第１棒（２７）が第２棒（２８）の上方
    に配置されており、第１軸（３１）と第３軸（３３）と
    の間の距離が第２軸（３２）と第４軸（３４）との間の
    距離よりも大きいことを特徴とする、請求項７記載の工
    作機械。
  9. 【請求項９】 第１棒（２７）が第２棒（２８）の上方
    に配置されており、第１軸（３１）と第２軸（３２）と
    の間の距離が第３軸（３３）と第４軸（３４）との間の
    距離よりも大きいことを特徴とする、請求項７又は８記
    載の工作機械。
  10. 【請求項１０】 第２棒（２８）に蓋（４６）が取付け
    られており、付属の工具ホルダ（１９）がその動作位置
    にあるとき、この蓋が空洞（２１）を覆うことを特徴と
    する、請求項６、及び請求項７〜９のいずれか１項記載
    の工作機械。
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