JP2023510087A - 少なくとも２つの工具交換系を有する工作機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、主軸（６）と、機械フレーム（１３）と、第１径を有する工具用の第１工具交換系（１１）と、第２径を有する工具用の第２工具交換系（１２）と、を具備し、第２工具交換系の工具の最小第２径は、第１工具交換系（１１）の工具の最大第１径よりも大きく、第２工具交換系（１２）は、機械フレーム（１３）に内蔵されている、工作機械に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に、異なる寸法を有する工具を簡易に取り扱えるようにするための、少なくとも２つの工具交換系を有する工作機械に関する。

フライス盤等の工作機械は、異なる工具を用いたワークの機械加工を可能にするために、工具交換系を有することが多く、主軸に対する工具の交換は自動で行われる。このような工具交換系では、必要な空間と、収容する工具の数と、各工具の最大寸法との間で妥協点を見出さなくてはいけないという問題がある。各工具の寸法、特にその径が大きいほど、工具交換系に入る工具の数が少なくなる。

実際には、多くの用途において、大きな寸法を有する工具はあまり使用されてないのに対し、一般的に使用される工具の大部分は非常に小さいことが、現在では明らかになっている。工具交換系内における全ての工具挿入位置が、いくつかの大きな工具も入るように設けられている場合、このような工具交換系に必要な空間は、非常に大きくなってしまう。

このため、本発明は、自動工具交換器を有する工作機械であって、簡素な設計で簡素且つ低コストに製造可能であると同時に、寸法及び設置空間を過度に大きくせずとも、多数の小さな工具に加えて一定の数の大きな工具も保持できる工作機械を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１の特徴を有する工作機械を提供することで達成される一方、各従属請求項は、本発明の好適な更なる実施形態を示す。

請求項１の特徴を有する本発明に係る工作機械は、各工具交換系の設計がより小型になるという利点を有する。ここで、工作機械は、主軸及び機械フレーム、並びに少なくとも２つの工具交換系を具備する。第１径を有する工具用に第１工具交換系が設けられ、第２径を有する工具用に第２工具交換系が設けられ、第２工具交換系の第２最小径は、第１工具交換系の工具の最大第１径よりも大きく、これにより、第２工具交換系は機械フレームに内蔵される。このため、より大きな工具を収容する第２工具交換系の設置空間は、機械フレーム内に設けられ、より小さな工具を収容する第１工具交換系は、これよりも大幅に小さな設置空間しか取らなくて済む。従って、従来技術よりも大幅に小型な工作機械を提供できる。

第２工具交換系は、機械フレーム内の空洞又は凹部等に配置されることが好ましい。これは、機械フレーム内に設けられた空洞が第２工具交換系を収容する役割をするため、工作機械に第２工具交換系用の空間を追加的に設ける必要がないことを意味する。

第２工具交換系の各マガジン位置には、シリンダ、特に空気圧シリンダと、保持アームと、グリッパとが設けられることが特に好ましい。これにより、費用効率及び堅牢性が特に高い設計を実現できる。グリッパは、工具を把持するようになっている。グリッパは、保持アームの一端に配置されていることが好ましく、シリンダは、保持アームを直線的に移動するのが好ましい。

グリッパは、保持アームに対して９０°の角度で配置されていることが好ましい。空気圧シリンダは、ピストンロッドを有さない設計であることが更に好ましい。

工作機械の主軸を垂直軸及び水平軸の方向に移動可能とすることで、第２工具交換系の特に簡素且つ小型な設計が実現される。これにより、主軸が単一の移動平面内において移動可能になり、交換する工具が簡素且つ素早く搬送されるようになる。第２工具交換系は、水平方向にもっぱら直線的に移動可能であることが好ましい。これにより、主軸―第２工具交換系間で、三次元の移動が可能になる。

工作機械は、第１及び第２支柱、並びに該支柱同士を接続する横方向部を備える門形の設計を有する工作機械であることが特に好ましい。第２工具交換系は、横方向部の下側に配置されていることが好ましい。又は、第２工具交換系は、横方向部及び／又は一方の支柱における凹部に設けられる。

第２工具交換系の工具を最も効率的に配置するために、第２工具交換系のマガジン位置は、互いに水平方向に隣接するように配置される。

本発明の他の好適な実施形態において、第２工具交換系は、機械加工空間内において工具の交換を行うようになっている。これにより、主軸の可動範囲を機械加工空間に制限でき、また、工具の交換を行うために、主軸を機械加工空間から出す必要がない。

第２工具交換系を保護する、好ましくは閉鎖可能な開口を備える筐体、例えば、フラップを設けることが特に好ましい。これにより、第２工具交換系は、工作機械の動作時に筐体内に安全に配置され、工作機械の稼働時に、切粉や冷媒等によって汚染されることがない。

第２工具交換系における工具用のマガジン位置の数は、第１工具交換系よりも少ないことが更に好ましい。第２工具交換系に対して２つ又は３つのマガジン位置を設けることが好ましい。

以下、一例としての好適な実施形態を、以下の添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

２つの工具交換系を有する工作機械であって、第２工具交換系が延出位置にある工作機械の概略斜視図である。 第２工具交換系が退避位置にある、図１の工作機械の概略斜視図である。 第２工具交換系が延出位置にある状態の機械フレームの概略斜視図である。 第２工具交換系が退避位置にある状態の機械フレームの概略断面図である。 第２工具交換系が延出位置にある状態の機械フレームの概略断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態に係る工作機械１０を、図１～図５を参照しながら詳細に説明する。

工作機械１０は、水平軸４及び垂直軸５の方向に移動可能な主軸６を具備している。

工作機械１０は、本実施形態において門形を有する機械フレーム１３を更に具備している。機械フレーム１３は、第１支柱３１、第２支柱３２、横方向部３３を具備し、主軸６は、横方向部３３において水平方向に移動可能である。

機械フレーム１３は、ベースプレート２０上に配置され、この上では、回転旋回部１６が不図示の他の水平軸に沿って移動可能になっている。回転旋回部１６上には、溝付き板１５が見え、この上で、溝付き板状のワークを固定することができる。

更に、第１工具交換系１１及び第２工具交換系１２が設けられている。第１工具交換系１１は、第１径を有する各第１工具用に設けられ、第２工具交換系１２は、第２径を有する各第２工具用に設けられ、第１工具の最大第１径は、第２工具の最小第２径よりも小さい。このため、第２工具交換系は、より径の大きな工具用に設けられる一方、第１工具交換系は、より径の小さな工具用に設けられる。

図１及び図２から分かるように、第１工具交換系１１は、機械フレーム１３の側部に配置されている。第２工具交換系１２は、機械フレーム１３内の空洞１４に配置される。空洞１４は、機械フレーム１３の横方向部３３の下方に設けられている。

図３～図５には、第２工具交換系１２の設計が詳細に示されている。第２工具交換系１２は、３つのマガジン位置を有し、これらは各々隣接して設けられている。各第２工具は、符号８で示され、比較的大きな径を有する。更に、各機械挿入位置には、空気圧シリンダ３、保持アーム２、及びグリッパ１が設けられている。空気圧シリンダ３は、ロッドレス型であり、保持アーム２を水平方向９に直線的に移動させる。水平方向９は、水平軸４に直交し、垂直軸５に直交する。

グリッパ１は、工具８を保持する工具ホルダ７を保持するために用いられる。グリッパ１は、保持アーム２に対して９０°の角度で配置されているため、グリッパ１は、延出位置において工具ホルダが工具８と共に横方向に取り外せるように、不図示の溝に係合又は工具ホルダ７内の平坦部に係合可能である。

図１は、３つのマガジン位置が全て延出位置にある状態を模式的に示している。なお、実際の動作においては、勿論、１つのマガジン位置のみが延出し、他の２つのマガジン位置は図２及び図４に示す退避位置にある。

図１から特に分かるように、工具用の工具交換位置は、工作機械１０の機械加工領域内に配置されている。図１及び図２から更に分かるように、工具交換位置は、溝付き板１５又は回転旋回部１６の垂直方向上方に配置されている。

主軸６が２つの直線方向（垂直軸４及び水平軸５）に移動可能であり、第２工具交換系１２が水平方向９に移動可能であるため、工具を交換可能な三次元空間が延在する。このため、第２工具交換系１２内の各工具８の退避位置では、該工具８は、門形の機械フレーム１３の横方向部３３の下方にある機械加工領域の外側に位置している。

従って、工具８を交換する場合、工作機械は、主軸６を２つの機械加工軸（垂直軸４及び水平軸５）の方向に移動して延出させた第２工具ホルダ７の上方に配置した後、そこから工具ホルダ７の上部まで下げる。これにより、工具ホルダ７は、主軸６に固定される。

工具ホルダ７が主軸６に固定された後は、主軸６を水平軸４に沿って直線的に移動することで、工具ホルダ７をグリッパ１から横方向に延出させることができる。横方向の移動によってグリッパ１との間に十分な距離が確保された後、直ぐにグリッパ１を保持アーム２と共に、横方向部３３の下方の停止位置まで戻してもよい。これにより、グリッパ１及び保持アーム２は、工作機械１０の機械加工領域外まで移動し、新たに固定された工具８を用いた機械加工を開始できる。

このように、径の大きな工具を備えた第２工具交換系１２を収容するのに要する部品の数は非常に少ない。更に、特に工具交換時における制御も、簡易且つ容易に行うことができる。 従って、工具交換時間の大幅な短縮も実現できる。

一例として示した上記実施形態では、第２工具交換系１２の３つのマガジン位置を示した。しかし、更なるマガジン位置を追加すること、又は、マガジン位置を２つ又は１つだけ設けることも勿論可能であることに留意されたい。この場合、各マガジン位置は、その停止位置から機械加工領域内の交換位置に移動するように空気圧シリンダ３を作動させることで、個別に制御可能である。

このため、それぞれのマガジン位置間の距離は、各工具８の最大径によって任意に定められる。

更に、主軸が３つ以上の軸線の方向に移動可能な、門形工作機械等の工作機械が提供される場合が勿論あることに留意されたい。その場合、必ずしも、第２工具交換系１２のグリッパ１を保持アーム２に直角で取り付ける必要はなく、保持アーム２上に任意の方向で配置してもよい。

また、第２工具交換系１２を機械加工処理中に生じる切粉や冷媒等からエンクロージャで保護してもよいことにも留意されたい。例えば、凹部１４の前にフラップを配置して、第２工具交換系１２を保護してもよい。

１ グリッパ
２ 保持アーム
３ ロッドレス空気圧シリンダ
４ 水平軸／第１水平方向
５ 垂直軸
６ 主軸
７ 工具ホルダ
８ 工具
９ 水平軸／第２水平方向
１０ 工作機械
１１ 第１工具交換系
１２ 第２工具交換系
１３ 機械フレーム／門
１４ 空洞
１５ 溝状板
１６ 回転旋回部
２０ ベースプレート
３１ 第１支柱
３２ 第２支柱
３３ 横方向部

請求項１の特徴を有する本発明に係る工作機械は、各工具交換系の設計がより小型になるという利点を有する。ここで、工作機械は、主軸及び機械フレーム、並びに少なくとも２つの工具交換系を具備する。第１径を有する工具用に第１工具交換系が設けられ、第２径を有する工具用に第２工具交換系が設けられ、第２工具交換系の工具の第２最小径は、第１工具交換系の工具の最大第１径よりも大きく、これにより、第２工具交換系は機械フレームに内蔵される。このため、より大きな工具を収容する第２工具交換系の設置空間は、機械フレーム内に設けられ、より小さな工具を収容する第１工具交換系は、これよりも大幅に小さな設置空間しか取らなくて済む。従って、従来技術よりも大幅に小型な工作機械を提供できる。

図３～図５には、第２工具交換系１２の設計が詳細に示されている。第２工具交換系１２は、３つのマガジン位置を有し、これらは各々隣接して設けられている。各第２工具は、符号８で示され、比較的大きな径を有する。更に、各工具挿入位置には、空気圧シリンダ３、保持アーム２、及びグリッパ１が設けられている。空気圧シリンダ３は、ロッドレス型であり、保持アーム２を水平方向９に直線的に移動させる。水平方向９は、水平軸４に直交し、垂直軸５に直交する。

Claims (10)

1. 主軸（６）と、
   機械フレーム（１３）と、
   第１径を有する工具用の第１工具交換系（１１）と、
   第２径を有する工具用の第２工具交換系（１２）と、
   を具備し、
   前記第２工具交換系の前記工具の最小第２径は、前記第１工具交換系（１１）の前記工具の最大第１径よりも大きく、
   前記第２工具交換系（１２）は、前記機械フレーム（１３）に内蔵されている、
   工作機械。
2. 前記第２工具交換系（１２）は、前記機械フレーム（１３）内の空洞（１４）に配置されている、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記第２工具交換系（１２）は、複数のマガジン位置を有し、
   前記マガジン位置のそれぞれに、移動可能なシリンダ、特に空気圧シリンダと、保持アーム（２）と、グリッパ（１）とが設けられている、
   請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記グリッパ（１）は、前記保持アーム（２）上に９０°の角度で配置され、且つ／又は
   前記シリンダ（３）は、ピストンロッドを有さない空気圧シリンダとして設計されている、
   請求項３に記載の工作機械。
5. 前記主軸（６）は、垂直軸（５）及び水平軸（４）に沿って移動可能である、請求項１～４のいずれか一項に記載の工作機械。
6. 前記工作機械は、第１支柱（３１）と、第２支柱（３２）と、前記支柱同士を接続する横方向部（３３）を有する門形の設計である、請求項１～５のいずれか一項に記載の工作機械。
7. 前記第２工具交換系（１２）は、前記横方向部（３３）の下方に配置され、且つ／又は 前記横方向部（３３）に凹部が設けられている、
   請求項６に記載の工作機械。
8. 前記第２工具交換系（１２）の前記マガジン位置は、互いに水平方向に隣接して配置されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の工作機械。
9. 前記第２工具交換系（１２）は、前記工作機械の機械加工領域内で工具交換を行うようになっている、請求項１～８のいずれか一項に記載の工作機械。
10. 前記第２工具交換系（１２）における前記工具（８）用のマガジン位置の数は、前記第１工具交換系（１１）における前記工具用のマガジン位置の数よりも少ない、請求項１～９のいずれか一項に記載の工作機械。
    
    

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