JPH084986B2

JPH084986B2 - 工作機械

Info

Publication number: JPH084986B2
Application number: JP2232642A
Authority: JP
Inventors: ハンス・ヘニング・ヴィンクラー; オイゲン・リュッチュレ
Original assignee: チロン・ヴェルケ・ゲーエムベーハー・ウント・コー・カーゲー
Priority date: 1989-09-09
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1996-01-24
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: DE3930071C2; DE59001244D1; EP0417550A3; US5007157A; JPH0398732A; ES2052124T3; EP0417550A2; EP0417550B1; DE3930071A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ベッドに対し相対的に走行可能で且つ主軸
台を担持した走行コラムを有し、これに１つの互換性工
具マガジンを配置し、空間的に固定したラックが走行コ
ラムの走行範囲内にあり、このラックに多数の互換性工
具マガジンが配置してあり、ラックと走行コラムとの間
で工具マガジンを交換するためトランスファー装置を走
行コラム及びラックに配置してなる工作機械に関する。

この種の工作機械がドイツ特許出願明細書第3440356
号により知られている。

このような工作機械は一般に周知であり、「走行コラ
ム式機械」と呼ばれている。かかる工作機械は所謂マシ
ニングセンタとしてフライス及び穴ぐり加工用に設計し
ておくことができ、工具交換装置により工具ホルダは工
具とともに工具マガジンと主軸台受容部との間を往復搬
送される。こうして、ベッド上に固定した工作物に順次
所定の仕方で数値制御により加工を施すことができる。

加工課題が益々複雑になってきているので、工作物を
１回の固定で加工するため、多種多様な工具が必要とな
る。それ故、ここで関心のある種類の工作機械には、で
きるだけ多くの工具ホルダを受容するように設計した工
具マガジンが装備される。しかし、工具マガジンはベッ
ドに対し各相対位置で工具交換を行うことができるよう
に走行コラムと一緒に移動するので、工具マガジンが過
度に大きくなったり、移動すべき質量も過度に大きくな
ることから装備し得る工具ホルダの個数には限界があ
る。

前述のドイツ特許出願明細書第3440356号に工具及び
工具マガジンを自動交換する工作機械が記載されてい
る。この工作機械は軸線を水平にした主軸を備えてい
る。主軸台の横で、主軸台と一緒に走行可能な受取部に
工具マガジンが固着してある。工具マガジンが無限軌道
を備え、これが垂直な平面を固定する。この無限軌道内
で工具が案内されており、工具軸線はやはり前記平面上
を延びている。無限軌道の作動により、選定した工具を
無限軌道の前端位置に移動させることができ、この位置
で工具はその軸線が主軸軸線と平行になる。この工具と
主軸受容部との間の中央に短い二腕の交換グリッパが配
置してあり、これがやはり水平軸線の周りを回転可能に
なっている。この交換グリッパにより工具は主軸の受容
部と無限軌道の前端位置との間で交換することができ
る。

走行可能な主軸台の背後に別の工具マガジン用に貯蔵
部が配置してあり、その中で複数（例えば５つ）の工具
マガジンが並べて支承してある。走行可能な主軸台は、
その受取部が工具マガジン貯蔵部の貯蔵場所と整列する
ことになる位置に走行することができる。この位置にお
いて工具マガジン一式を主軸台と工具マガジン貯蔵部と
の間で交換することができる。

この周知の工作機械では運動要素が全て走行可能な主
軸台に配置してあり、しかも受取部内にある工具マガジ
ンの無限軌道用の駆動装置も、貯蔵部から主軸台への工
具マガジンの引渡しを実行するトランスファー駆動装置
もそうである。

それに伴い、このような従来の工作機械は欠点として
主軸台が重く、複雑な運動機構を常に連行しなければな
らず、そのことで走行速度が低下し、主軸台の駆動装置
の動力も低下する。更に、周知の工作機械の欠点として
貯蔵部内に蓄えた工具マガジンが完全に受動的であり、
つまり既に指摘したトランスファー駆動装置によって貯
蔵部から取り出すことができるにすぎない。

米国特許出願明細書第4240194号に記載された別の周
知の工作機械も同様である。この周知の工作機械でも、
複雑な工具マガジンが走行可能な主軸台の位置と複数の
空間的に固定した貯蔵位置の１つとの間で交換すること
ができる。この周知の工作機械では、工具が円筒形ドラ
ムの周面に配置してあり、ドラムは水平軸線の周りを回
転可能である。工具もこのドラム内で軸線を水平にして
配置してあり、主軸軸線はやはり水平に走る。この工作
機械において更に加わる欠点として工具は主軸台に位置
する工具マガジン内で主軸軸線に対し垂直であり、比較
的複雑な工具交換装置を設けねばならない。ちなみに、
この周知の工作機械にも先に述べた周知の工作機械の諸
欠点があり、即ち、この周知の工作機械でも作動ユニッ
トが全て走行可能な主軸台に設けてある。

東ドイツ特許出願明細書第216667号により知られてい
る別の工作機械でもやはり複雑な工具マガジンを空間的
に固定した貯蔵部と走行可能な主軸台との間で交換する
ことができる。この周知の工作機械も、主軸軸線が水平
である。但し、この工作機械では工具マガジンが回転木
馬状の貯蔵部内に配置してあり、貯蔵部は軸線を水平に
したドラム状に構成してあり、その周辺には工具マガジ
ンを受容する案内レールが位置し、工具は半径方向を工
具マガジン貯蔵部の方に延びている。

この周知の工作機械でも工具マガジンの交換に必要な
作動要素は全て、工具マガジンの無限軌道用の駆動要素
と同様に、走行可能な主軸台に配置してある。

ドイツ特許出願明細書第3607398号により知られてい
る工作機械では水平面上に無限軌道を有する工具マガジ
ンがマシニングセンタの裏側及び表側に固定配置してあ
る。この工具マガジンの背後に空間的に固定したレール
が設けてあり、それに沿って工具キャリジが空間内を走
行可能である。工具キャリジがやはり工具マガジンを含
み、その無限軌道は垂直平面上にある。工具キャリジは
マシニングセンタ後方のトランスファー位置に走行する
ことができる。このトランスファー位置において工具キ
ャリジに配置した工具交換装置によりマシニングセンタ
の工具マガジンと工具キャリジの工具マガジンとの間で
工具交換を行うことができる。このため工具キャリジの
工具マガジンの無限軌道は自律駆動装置により走行可能
である。

しかし、この周知の工作機械には、次のような欠点が
ある。すなわち、マシニングセンタの工具マガジンと工
具キャリジの工具マガジンとの間で工具交換を行う間、
マシニングセンタ又は少なくともそのマガジンを空間的
に固定した位置に移動させねばならない。交換すべき工
具が多数にのぼるので、多くの時間が必要となる一方、
マシニングセンタ又はその工具マガジンは空間内で独自
の運動を実施する必要がない。それ故、この周知の工作
機械では明らかに空間的に固定した工具マガジンを有す
る空間的に固定したマシニングセンタが前提となる。更
に不可避な点として前記２つの工具マガジン間で工具交
換を行う間にマシニングセンタが工作物に加工を施すこ
とができない。それに伴い、マシニングセンタ及び工具
キャリジの工具マガジンがきわめて大きい点に鑑み、両
工具マガジン間で全ての工具を往復交換するまでに多く
の時間が必要であることから停止時間もかなり大とな
る。

また、特開昭59−201739号公報には、工具を収納する
工具ポットを円周上に多数設けた円盤状マガジン本体を
回転自在に支持すると共に直線上の一対のガイド面を備
えた工具マガジンを交換するに際し、コラム移動型の工
作機械のコラム側に設けた主軸頭と反対側にガイドレー
ルを固設し、同ガイドレールを挟んで同ガイドレールと
整合するガイドレールを、それぞれ床上に固設した第１
の工具マガジンステーションおよび第２の工具マガジン
ステーションに固定し、同第１の工具マガジンステーシ
ョンおよび第２の工具マガジンステーションに装着した
工具マガジン移送機構によって前記工具マガジンを前記
ステーションと前記工作機械の間で相互に移送するよう
にしたことを特徴とする工具マガジン交換装置が記載さ
れている。この工具マガジン交換装置によれば、第１マ
ガジンステーションに移送された工具マガジンは、工作
機械の稼働中に、その第１マガジンステーションに設け
たマガジン駆動装置を運転して必要な工具と交換できる
ので、マガジンの装備変更時間を短縮できる。しかし、
割出駆動機構が第１及び第２の工具マガジンステーショ
ンと工作機械のコラムに設けられていて、工具マガジン
を第１及び第２の工具マガジンステーションや工作機械
のコラムに移送する毎に、多数の歯車を含む動力伝達機
構を介して、それらを各割出駆動機構に接続しなければ
ならない。その際、回転の停止や、位置決めや、部材間
の係合を正確に行う必要があるため、特別の複雑な機構
を設けざるを得ない欠点がある。

そこで、本発明は、冒頭述べた種類の工作機械を改良
し、或る加工課題から次の加工課題に移るとき装備変更
時間を少なくできるようにすることを目的とする。

本発明の要旨は、請求項１に記載の工作機械を要旨と
している。すなわち、複数の工具を貯蔵するための無限軌道を各々に備えた
複数の工具マガジン（20,20a,20b）と、固定式に配置されたベッド（12）と、主軸台（14）を保持し、かつ所定の走行領域内でベッ
ド（12）に対して相対的に走行可能になっていて、複数
の工具マガジン（20）の１つを装着するための装着手段
を有する走行コラム（13）と、走行コラム（13）の走行領域内に固定式に配置されて
いて、所定数の工具マガジン（20,20a,20b）を支持する
手段を有し、さらに、走行コラム（13）との間での工具
マガジン（20,20a,20b）の交換のためのトランスファー
装置（21）を設けたラック（24）と；無限軌道を駆動して複数の工具をそれに沿って搬送す
るマガジン駆動モータ（22,22a）と；を備えた工作機械において、各工具マガジン（20,20a,20b）が各自のマガジン駆動
モータ（22,22a）を備えており、着脱可能な第１エネルギ用コネクタが各工具マガジン
（20,20a,20b）に設けられており、着脱可能な第２エネルギ用コネクタが走行コラム（1
3）の装着手段とラック（24）の支持手段にそれぞれ設
けられており、それぞれ走行コラム（13）及びラック（24）に配置さ
れた複数の工具マガジン（20,20a,20b）が、互いに接続
された第１エネルギ用コネクタと第２エネルギ用コネク
タを介してエネルギの供給を受けて、工具マガジン（2
0,20a,20b）に設けられたマガジン駆動モータ（22,22
a）に供給する構成にしたことを特徴とする工作機械。

本発明によれば、工具マガジンがラックの位置にある
ときも、走行コラムの位置にあるときも、着脱可能な第
１及び第２エネルギ用コネクタを介してマガジン駆動モ
ータによって各工具マガジンを駆動できる。それゆえ、
走行コラムに装着した工具マガジンを利用している間
に、ラックに蓄えられた別の工具マガジンを装備変更す
ることができる。即ち、前の工具マガジンを使用してい
る間に、次の工具マガジンに新しい工具ホルダを装着す
ることができる。それ故、２つの加工課題の間で工作機
械の停止時間を減らすことが可能となる。つまり、この
場合、本発明によれば、工作機械に多量の工具を設定し
ておき、走行コラム側の工具マガジンで１工具種につい
て１つの加工課題を遂行している間に、ラック上の工具
マガジンでは既に新たな加工課題に備えて新しい工作物
を準備することができる。この場合、工作機械の停止時
間はベッド上の工作物の組替時間に限定される。更に、
工作機械の制御を担当する作業員は前の工作物に数値制
御加工を施す間に次の新しい加工課題のため単数の（又
は複数の）別の工具マガジンを組み替える時間が十分残
っているので、同じ作業員が前の工作物の加工の間に次
の新しい工具マガジンの装着を行うことができる。つま
り、本発明によれば、工作機械の作業員は時間を一層う
まく活用することができる。

さらに本発明の利点を述べると、工具マガジンがラッ
ク上に位置しているときでも、工具マガジンでの工具の
組替えが単純化できる。なぜなら、この動作の担当者が
各工具マガジンに各自のマガジン駆動モータが設けられ
ていて、走行コラム側のみでなくラック側にもコネクタ
が配置されているので、所望のマガジン駆動モータを作
動させて工具マガジンを適当に駆動して、工具を無限軌
道に沿って移動させることにより、工具マガジンは各工
具を別異の貯蔵箇所に動かして、作業者は所定の作業位
置に立ったままでも外側から所望の工具交換部分にアク
セスすることが可能になるからである。

また、マガジン駆動モータを各工具マガジンに設けて
いるので、必要とするマガジン駆動モータの個数は工具
マガジンの個数と同数で足りる。たとえば、２個の工具
マガジンを使用するときは、２個のマガジン駆動モータ
が必要になるだけである。これに対し、前述の特開昭59
−201739号発明では、２個の工具マガジンを使用すると
きに、第１マガジンステーション用、第２マガジンステ
ーション用及び工作機械のコラム用の合計３個の駆動装
置が必要である。それゆえ、本発明によれば、マガジン
駆動モータの個数を少なくできるのである。

さらに、本発明においては、マガジン駆動モータを各
工具マガジンに設けるので、工具マガジンを走行コラム
から取り外すときにコンベヤチェーン等の無限軌道を後
の再装着のために所定位置に固定する必要はなく、ラッ
ク側で装備変更のために任意に移動させることができ
る。マガジン駆動モータは動力伝達機構を介して無限軌
道に常に駆動可能な接続状態のままに維持されていて、
工具マガジンの交換時に動力伝達機構を途中で切り離す
ことがない。これに対し、特開昭59−201739号公報に記
載の発明においては、工作機械の稼働中に、マガジンス
テーションで工具マガジンの装備交換は可能になったも
のの、その代わりに非常に複雑な動力伝達機構を採用せ
ざるを得ず、工具マガジンの交換毎に、位置決め、動力
伝達中断、再接続などの手間のかかる操作を行わねばな
らない。これは、交換時間の短縮に悪影響を及ぼすだけ
でなく、製造コストを高くし、しかも、機構の不良や破
損を招きやすくする欠点がある。本発明は、このような
欠点をすべて解消できる。

本発明の好ましい１構成では、主軸台が垂直な軸線を
有し、工具マガジンが工具用の無限軌道を備え、これが
水平なベッドと平行に延びている。

この処置の利点として、格別単純な運動経路が確保さ
れる。それは工具マガジンの交換時にも又工具交換時に
も確保される。

本発明による工作機械の好ましい１構成では、ラック
と走行コラムとの間で工具マガジンを移動させるトラン
スファー駆動装置がラックに配置してある。

この処置の利点を述べると、走行コラムの運動質量が
減り、更に、移動した走行コラムにトランスファー駆動
装置が配置してある場合のようにトランスファー駆動装
置の寸法に過度に厳しい条件を要求しなくてもよい。

本発明の好ましい実施例では、工具マガジンをラック
に上に並列関係又は上下関係に配置することができる。
これは工作機械の裏側、即ち工作機械の制御盤から離れ
た側で可能である。

こうしてラックに多くの工具マガジンを行列の形で配
置し、走行コラムが単数又は複数の座標上を走行するこ
とによりこれに接近できるようにすることができる。

その他の利点は明細書及び添付図面から明らかとな
る。

以上指摘した特徴及び以下に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を逸脱す
ることなく別の組合せや単独でも勿論適用することがで
きる。

本発明の１実施例を図面に示し、それを以下詳しく説
明する。

図中、10は本発明による好適な実施例の工作機械全体
を示す。これは工作物に主に穴ぐり及びフライス加工を
施す所謂マシニングセンタである。

基礎11上にベッド12が設けてある。とくに図示例で
は、ベッド12はロングベッドとして配置してある。走行
コラム13がベッド12に対し相対的に周知の如く走行可能
である。走行コラム13に主軸台14が主軸軸線15を垂直に
して設けてある。

通常、走行コラム13がベッド12の長手方向に水平軸線
に沿って走行できるように配置されている。主軸台14は
走行コラム13上でこれに垂直な別の水平軸線又は垂直軸
線に沿って走行可能である。従って主軸台14内で固定さ
れた工具は矢印16で示したように少なくとも３つの座標
上を走行可能である。

工作機械10は数値制御される。これに利用する制御盤
17は工作機械10の前部制御側に配置してある。

走行コラム13に設けてある工具マガジン20は実質的に
ベッド12と平行である。工具マガジン20は周知の如く平
面図で見てＴ形又はＵ形に構成することができる。

工具マガジン20は走行コラム13に交換可能に配置して
ある。

この交換に利用するトランスファー装置21は、走行コ
ラム13又は空間的に固定したラック24に取りつけ、工作
機械10の裏側に配置してある。また、トランスファー装
置21は、例えばベッド12の長手方向に垂直な方向に走行
コラム13及びラック24にレールを配置して構成すること
ができる。

走行コラム13とラック24との間で工具マガジン20の交
換を行うために、走行コラム13は、走行コラム13及びラ
ック24のトランスファー装置21、例えば前記レールが互
いに整列することになる位置に移動する。この位置が第
３図に20′で示してある。

この位置に達したら、ラック24に配置したトランスフ
ァー駆動装置23が作動し、工具マガジン20を走行コラム
13側のトランスファー装置21からラック24側の相補的な
トランスファー装置21a内にずらす。トランスファー駆
動装置23は、例えば空圧式ピストン・シリンダ装置とす
ることができる。

ラック24上の複数の工具マガジン20の交換に備えるた
め、複数の工具マガジンは図中20、20aで記入したよう
に横に並べて（つまり並列に）配置することができる。
また、それらは第１図に20a、20bで示したように上下関
係に位置決めすることも可能である。工具の容量を更に
高めるため、工具マガジンは上下で重ねて配置すること
もできる。この場合、走行コラム13はトランスファー装
置21と一緒に垂直方向及び水平方向に各トランスファー
位置に達するまで移動しなければならない。

図中、符号22で示したマガジン駆動モータは多数の工
具ホルダを工具マガジン20の内部で無限軌道に沿って搬
送するために利用される。各工具マガジン20に設けられ
たマガジン駆動モータ22を作業者か作動することによ
り、工具マガジン20内に収容された任意の工具ホルダ
を、作業者の作業位置つまり工具マガジン20の取出し位
置および／又は装着位置へ移動することができる。

このことは、工具マガジン20が走行コラム13に停止し
ている状態で所定の順序で多数の工具ホルダを工具交換
のために準備するのに役立つ一方、工具マガジン20がラ
ック24上にある状態でもマガジン駆動モータ22は工具マ
ガジン20の装備変更を行うのに役立つ。

この点について第２、３図から認められるように工作
機械10の背後に作業位置25が設けてある。この作業位置
25で、ラックに位置する工具マガジン20中の多数の工具
ホルダを交換することができる。このため、着脱可能な
第１及び第２エネルギ用コネクタを介してマガジン駆動
モータ22又は22aにエネルギを供給するものである。走
行コラム13とラック24の両方に周知の差込式等の方法で
着脱可能なエネルギ用コネクタを設けているのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工作機械の１つの実施例の正面
図。第２図は第１図に示した工作機械の平面図。第３図は第１図に示した工作機械の側面図。 10……工作機械 12……ベッド 13……走行コラム 14……主軸台 15……主軸台の軸線 17……制御盤 20,20a,20b……工具マガジン 21……トランスファー装置 22……マガジン駆動モータ 23……トランスファー駆動装置 24……ラック 25……作業位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−201739（ＪＰ，Ａ) 特公昭59−21743（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭55−45335（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭62−27938（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の工具を貯蔵するための無限軌道を各
々に備えた複数の工具マガジン（20,20a,20b）と、固定式に配置されたベッド（12）と、主軸台（14）を保持し、かつ所定の走行領域内でベッド
（12）に対して相対的に走行可能になっていて、複数の
工具マガジン（20）の１つを装着するための装着手段を
有する走行コラム（13）と、走行コラム（13）の走行領域内に固定式に配置されてい
て、所定数の工具マガジン（20,20a,20b）を支持する手
段を有し、さらに、走行コラム（13）との間での工具マ
ガジン（20,20a,20b）の交換のためのトランスファー装
置（21）を設けたラック（24）と；無限軌道を駆動して複数の工具をそれに沿って搬送する
マガジン駆動モータ（22,22a）と；を備えた工作機械において、各工具マガジン（20,20a,20b）が各自のマガジン駆動モ
ータ（22,22a）を備えており、着脱可能な第１エネルギ用コネクタが各工具マガジン
（20,20a,20b）に設けられており、着脱可能な第２エネルギ用コネクタが走行コラム（13）
の装着手段とラック（24）の支持手段にそれぞれ設けら
れており、それぞれ走行コラム（13）及びラック（24）に配置され
た複数の工具マガジン（20,20a,20b）が、互いに接続さ
れた第１エネルギ用コネクタと第２エネルギ用コネクタ
を介してエネルギの供給を受けて、工具マガジン（20,2
0a,20b）に設けられたマガジン駆動モータ（22,22a）に
供給する構成にしたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】主軸台（14）が垂直な軸線（15）を有し、
複数の工具用の無限軌道が水平に配置されたベッド（1
2）と平行になっている請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】複数の工具マガジン（20、20a）をラック
（13）上に横に並べて配置したことを特徴とする請求項
１〜２のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項４】複数の工具マガジン（20、20a、20b）をラ
ック（13）上に上下の関係になるように配置したことを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機
械。