JP2007038398A - ワークピース交換機付切削機械 - Google Patents

Abstract

【課題】水平移動をしないワークピース台を有し、従来のワークピース交換機に比べ少ないスペースで、かつ切削機械の前方に立つ機械作業者を危険にさらさずに済むような切削機械を提供する。
【解決手段】 スライド機構がガントリー機械形式で形成された切削機械に設けられた２つの平行側壁（１１，１２）上を移動できるように形成されている。そのような側壁は切削領域を定め、側壁の中間スペースは、ワークピース切削時に閉鎖し、ワークピース交換時に少なくとも一部を開口する水平壁またはドア（１９）によって、前方切削領域と後部供給領域に分割され、ワークピース又はワークピースパレットに係合する受容要素（２６）の旋回半径は、少なくとも供給領域の一部まで延長されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、切削機械の外側に設置された少なくとも１つの積替えサイトと、切削機械に備えられている水平方向には移動しないワークピース台との間で加工されるワークピース及び／又はワークピースパレットを交換するためのワークピース交換機を備える切削機械に関する。

このワークピース交換機は、ワークピース及び／又はワークピースパレットのための受容要素を備え、該受容要素は縦軸に対して旋回しその縦軸に対して垂直な平面内で直線移動し、ツールスピンドルは少なくとも水平２方向に動力により駆動できるようにスライド機構の上に配置されている。

従来の切削機械の場合、ワークピースパレットは前方、つまり、作業者が切削作業を管理・監視する側から供給される。従って、作業者はツール交換時、つまり危険にさらされる間、持ち場を離れなければならない。さらに、従来のワークピース交換機は、広いスペースを必要とし、この理由だけで、切削機械にはワークピース台にアクセスするための広い通路が採用されていた。（特許文献１）
ワークピース台をポータルフライス機の後部側に配置するという原理は特許文献２，３で既に開示されていて、フライス機にあるワークピース台は取り付け及び取り外しをするワークピース交換機に対して直線的に動く。通常、このような直線的な動きをするワークピース台は切削機械に備えられていないことが多い。さらに、この既に知られているワークピース交換機は広いスペースを必要としていることから、応用するのが不向きな場合が多々ある。
米国特許第４，３７３，８４０号明細書 欧州特許出願公開第ＥＰ１１８６３７１Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第ＥＰ１１８６３７２Ａ１号明細書

本発明の目的のひとつは、水平移動をしないワークピース台を有し、従来のワークピース交換機に比べ少ないスペースで、かつ切削機械の前方に立つ機械作業者を危険にさらさずに済むような切削機械を提供することである。

本発明の明細書、特許請求の範囲、図面から明らかなこれら及び／又はその他の目的を達成するため、本発明においては、スライド機構がガントリー機械形式で形成された切削機械に設けられた２つの平行側壁上を移動できるように形成されている。そのような側壁は切削領域を定め、側壁の中間スペースは、ワークピース切削時に閉鎖し、ワークピース段替時に少なくとも一部を開口する水平壁またはドアによって、前方切削領域と後部供給領域に分割され、ワークピース又はワークピースパレットに係合する受容要素の旋回半径は、少なくとも供給領域の一部まで延長されている。

ワークピース交換機を備える本発明の切削機械の利点は、ワークピース及び／又はワークピースパレットのための旋回受容要素が、ガントリー機械形式に形成された切削機械の2つの側壁で規定された機械の内部空間内で回転するため、通常ワークピース交換機に必要とされる外部のスペースが少なくて済む。この場合の利点として、内側のスペースつまり中間スペースは、開口可能な横壁、またはドアによって、ワークピース交換機の前方切削領域と後方供給部分とに分割される。水平壁やドアの開口に伴い、直線的な動きをする受容要素はワークピース又はワークピースパレットを取り外したり持ち上げたりするワークピース台まで移動する。機械が切削作業中のときは、前記ドアは閉鎖されるので、ワークピース交換機が切削作業を妨げたり機械作業者を危険にさらしたりするようなことはない。

請求項において、本発明の切削機械に対する有利でかつさらなる発展と改善点が定義されている。
ワークピース交換機は、ワークピース又はワークピースパレットを上下動できるリフティング手段を備えることが好ましい。

直線的な動きをする受容要素の有利な特徴として、受容要素はガイドレール又は伸縮アームに配置され、ガイドレール又は伸縮アームが縦軸の周りに旋回動作することが好ましい。この旋回動作は必須ではないが、効果的な特徴であるといえる。

ワークピース交換機は切削機械の分離した配置として位置づけられるか、または一体的配置として適応することができる。
受容要素は、単一の把持部形式または二重把持部形式のどちらでもよい。二重把持部形式では、単純な旋回動作によりワークピース台から加工済みのパレットを取り除くと同時に、未加工のワークピースパレットを供給することができる。

ワークピース台は、固定式台または旋回式台になっていて、これらの旋回軸は、2枚の側壁の中又は上で軸支されていてもよい。また、ワークピース台は、本発明の原理を損なうことなく、縦方向に移動することができる。
積替えサイトは、旋回準備台、またはワークピースや外部ワークピースまたはパレットマガジンの供給手段としての積替えサイトとして形成されていることが望ましい。この場合、準備領域での準備や停止に伴う影響や振動をワークピース交換機又は機械構造に伝達するのを防ぐため、積替えサイトはワークピース交換機から分離されていることが望ましい。

ツールスピンドルのスライド機構は縦方向に移動するための駆動部を備えていることが望ましい。

以下に添付の図に関連する一実施例を詳細に説明し、本発明のさらに有益な発展と都合のよい構成とを明らかにする。
図１と図２とに示した、切削機械はガントリー機械形式に形成された第一実施例であり、特に、ワークピースを切削したり穴を開けたりするのに適している。切削機械は基台１０を備え、側壁１１と側壁１２とが直立並行に間隔をあけて配置されている。２つの側壁１１，１２には、動力駆動の縦スライド１５を水平縦方向Yに移動できるように配列されたガイドレール１３，１４が配置されている。縦スライド１５には、横スライド１６が動力駆動により水平X方向に移動可能に取り付けられており、横スライド１６には、動力駆動のツールスピンドル１７が縦Z方向に移動可能に取り付けられている。ツールスピンドル１７はツール１８を旋回させる。横方向に配置したワークピース交換機は、図面の簡略化のため省略されている。

側壁１１と側壁１２との中間スペースは、横壁１９で前方切削領域２０とワークピースのための後方供給領域２１に仕切られている。前方切削領域２０において、ワークピース台２２はピボットテーブルの役割を果たすよう形成されていて、側壁１１と側壁１２とにより旋回可能に支持されている。この場合、ピボット軸２３は側壁１１，１２の長手方向に対して直交して配設されている。ピボット運動は、側壁１１，１２の外側に配置された２つの駆動モータ２４により引き起こされるが、側壁に駆動モータ２４が１つ配置されているだけでも十分ピボット運動を引き起こすことは可能である。ワークピース台２２は、さらに、ピボット軸２３に対して直交する軸周りに旋回し、電動モータがワークピース台２２に直接または、側壁１１と１２の外側に配置される。このような配置については、例として、ドイツ特許公開公報４，４４１，２５２Ａで開示されている。この場合、ワークピース台２２は、その他のワークピースを保持する手段と交換または相互交換することができ、ワークピース台２２の代替または追加として、切削領域２０に固定のワークピース台を配置することが可能である。

ワークピース交換機２７にある受容要素としての二重把持部２６のピボット半径２５が後部供給領域２１まで延長することにより、二重把持部２６は縦軸周りに回転してワークピースやワークピースパレット３１，３２を保持できる。

図示された本実施形態のワークピースパレット３１が二重把持部２６の内部に位置しているとき、二重把持部２６の回転半径が重要な半径となり、二重把持部２６に保持されて二重把持部２６より突出しているときは、ワークピースパレット３１の回転半径が重要な半径となる。ワークピース交換機は、二重把持部２６の水平ガイド誘導を目的として配置された直線ガイド手段２９を上部に有するリフティング手段２８を備える。この場合、ワークピース交換機２７またはリフティング手段２８は基台１０の上に取り付けられている。

機械の横に、個別手段として準備テーブル３０を配置し、切削機械で加工を行う前にワークピースやワークピースパレット３１の準備や次の工程のための準備を行う。この場合、例えば、ワークピースパレット３１及び／又はワークピースは予め定める位置に配置し、取り付けし、掃除を行う。図に示す如く、二重把持部２６は移動位置にあり、二重把持部２６の片方は準備テーブルと準備されたワークピースパレット３１との間に位置する。リフティング動作が行われ、ワークピースパレット３１が準備テーブル３０から持ち上げられる。そして、二重把持部２６は直線ガイド手段２９上を移動され、ワークピース台２２上にある加工済みのワークピースパレット３２まで移動する。横壁１９は適切な通過口３３を備え、切削作業中は２枚の旋回ドアまたはスライドドア３４により閉ざされる。ワークピース交換時、旋回ドアまたはスライドドア３４は開き、無装荷の把持部２６はワークピース台２２とワークピースパレット３２の中間に入る。持ち上げ操作によりこのワークピースパレット３２が的確に開放された後、二重把持部２６が再度、図１及び図２に示されている位置に移動する。準備テーブル３０の上を自然に１８０度旋回することにより、２枚のワークピースパレット３１，３２が位置を交換し、加工済みパレットが次の準備ために準備テーブル３０の上に置かれる。その間、未加工パレットはワークピースパレット３１を下降させることによりワークピース台２２に置かれる。

図示されている実施例の変形例として、二重把持部２６を単一の把持部として形成することができるが、このようにすると、ワークピースあるいはパレットの交換に要する工数が増加する。さらに、ワークピース交換機２７が側壁１１と１２の間からより離れた所で切り替えられるよう小さめのピボット半径２５を形成することも可能である。

上述の把持部の形態の受容要素の代替として、ワークピースとまたはワークピースパレット３１，３２とカップリングするための結合要素を備えた受素子を備えることも可能であることは、例えば、ヨーロッパ特許公報ＥＰ１３２１２２４ Ａ１に開示されている。この場合、ワークピースと結合しているピボットの半径や、ワークピースパレット３１，３２と結合しているピボットの半径が決定要因になる。

ワークピース交換機２７の場合、二重把持部２６あるいは単一把持部が旋回軸の移動や直線移動を行えるようにすることが重要である。例として、二重把持部２６を含む持ち上げ手段２８が、基台１０のガイドパスに添って移動することが可能になることが挙げられる。

準備テーブル３０もまた縦軸周りに旋回するように形成することで、ワークピースの位置決めをしたりワークピースを最適な状態にしたりすることができる。準備テーブル３０の代わりに、異なる積替えサイト、例えば、ワークピースやワークピースパレットの供給手段の積替えサイトや、または外部パレットマガジンの積替えサイトが切削機に設けられていてもよい。それから、準備テーブル３０が追加されてもよい。

図示されているような旋回ワークピース台２２が縦軸に添って移動できるようになれば、ツールスピンドル１７の縦方向の動きの必要性はなくなる。
図３及び図4に示されている実施例２は、実施例１と同様の機能をもつ部品やグループについては同じ参照番号を使用しているので、詳細を繰り返し記載していない。実施例１と実施例２との違いは、実施例２では、ワークピース交換機２７が基台１０の上に配置されているのではなく、独自のベースフレーム３５を備え、切削機械の個別部品として直接、隣接して配置されている点である。

図５に示されている実施例３の場合、実施例１と同様の機能を持つ部品やグループには同じ参照番号を使用しているので、詳細を繰り返し記載していない。上述の実施例によると、二重把持部２６は直線ガイド手段を構成するためにガイド要素に添って移動するよう配列されていないが、改造型の直線ガイド手段３６は、伸縮アームとして二重把持部の動作の経路を定義する。最初の二つの実施例にあるような直線ガイド手段２９とは対照的に、この伸縮アームは旋回することができ、二重把持部２６のピボット動作にとりかわるものである。

実施例３にあるワークピース交換機３７は、実施例２に説明されているような方法で適応し個別部品として形成されている。しかしながら、このワークピース交換機３７は、実施例１に記載されているように基台１０の上に配置されていてもよい。

すべての実施例において、基台１０は切削部の下方向に円錐状に先細になり、削り用シュートは削りくず除去部３８、例えば、コンベヤーベルトの方に導かれる。図では示されていないが、適正な側壁の斜面が削りくず除去部３８まで延在している。

切削部２０前の正面に立っている機械作業者は、機械が作動している時、ツールやパレットの交換のために持ち場を移動する必要がなくなる。これは、ワークピース交換機２７が、機械の後部からワークピースの交換作業を行うことができるからである。

本発明の実施例１による一体型のワークピース交換機を備えた切削機械を見やすいように一側面を切り欠いて示した側面図である。 図１に示す切削機械の平面図である。 本発明の実施例２によるワークピース交換機を個別部品に備える切削機械の側面図である。 図3の切削機械の平面図である。 本発明の実施例３による図3とは異なる修正を加えたワークピース交換機の切削機械である。

符号の説明

１０…基台
１１，１２…側壁
１３，１４…ガイドレール
１５…縦スライド
１６…横スライド
１７…ツールスピンドル
１８…ツール
１９…横壁
２０…前方切削領域
２１…後方供給領域
２２…ワークピース台
２３…ピボット軸
２４…駆動モータ
２５…ピボット半径
２６…二重把持部
２７，３７…ワークピース交換機
２８…リフティング手段
２９，３６…直線ガイド手段
３０…準備テーブル
３１，３２…ワークピースパレット
３３…通過口
３４…スライドドア
３５…ベースフレーム
３８…削りくず除去部

Claims (8)

1. 切削機械の外側にある少なくとも１つの積替えサイトと切削機械に備えられている水平方向には移動しないワークピース台との間で、加工されるワークピース及び／又はワークピースパレットを交換するワークピース交換機を備え、該ワークピース交換機は、ワークピース及び／又はワークピースパレットのための受容要素を有し、該受容要素は縦軸周りに旋回すると共に、その縦軸に対して直交する平面内状で直線移動することができ、ツールスピンドルが動力駆動により少なくとも水平の２方向にスライド可能に設けられたスライド機構を有する切削機械であって、該スライド機構はガントリー機械形式に形成された切削機械の２つの平行する側壁を走るように形成され、該側壁は切削領域を定め、該側壁の間の中間スペースは、ワークピース切削時に閉鎖し、ワークピース段替時には少なくとも一部を開口する水平壁又はドアによって仕切られた前方切削領域と後部供給領域に分離され、ワークピース及び／又はワークピースパレットのための受容要素を旋回させる半径が少なくとも該供給領域の一部まで延長されていることを特徴とする切削機械。
2. 前記ワークピース交換機は、前記受容要素を上下動させるためのリフティング手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の切削機械。
3. 前記受容要素を直線的に移動させるために、前記受容要素が、ガイドレールまたは伸縮アームの上に設けられ、該伸縮アームは受容要素が縦軸の周りに旋回動作することができるようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削機械。
4. 前記ワークピース交換機が、前記切削機械に分離して配置されているか、または一体の配置として適応できることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の切削機械。
5. 前記受容要素は、単一の把持部または二重把持部の形式をしており、ワークピースまたはワークピースパレットとカップリングする少なくとも１つのカップリング要素を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の切削機械。
6. 前記ワークピース台が、固定的に取り付けられたワークピース台または旋回ワークピース台としての形をしており、旋回軸が２つの側壁の中または上に軸支されたことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の切削機械。
7. 前記積替えサイトは、旋回準備台として、またはワークピース供給手段、外部のワークピースあるいはパレットマガジンの積替えサイトとして、構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の切削機械。
8. 前記ツールスピンドルのスライド機構は、垂直運動の駆動部をも備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の切削機械。
   
   

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