JP4323135B2 - 棒状工作物を機械加工するための工作機械 - Google Patents
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Description
本発明は、主軸軸線の廻りにおいて回転可能である工具主軸がそれに対して締着されるトラベリング・コラムを有する棒状工作物を機械加工するための工作機械に関するものである。
【0002】
そのような工作機械は、DE 199 19 647 A1号から公知である。
【0003】
その公知の工作機械は、工作物のための工作物保持取付け具が、その機械加工ベッド上に配置される、トラベリング・コラム機械である。その工作物保持取付け具は、水平方向軸の廻りにおいてスイベル旋回可能なものであり、その中にクランプされた工作物の長手方向側面とそのクランプ・ポイントの反対側の端面との両方が、そのトラベリング・コラムに対して締着される工具主軸の中に収容された工具によって機械加工され得ることになる。第6の工作物側面をも機械加工することを可能にするためには、或る種のロボット・アーム(マニピュレータ)が設けられるのであり、このロボット・アームは、垂直方向軸の廻りにおいてスイベル旋回可能であり、把持器を有するものでもある。アクセス可能である工作物の5側面の機械加工が完了した後、先ず初めに、把持器が、工作物を工作物保持取付け具から取り外す。その後、ロボット・アームが、水平方向軸において90度、且つその長手方向軸において180度だけスイベル旋回され、把持器が、クランプ部の中に押し込まれる。クランプ部が、把持器を保持して固定し、結果として、工作物は、それでもなお、その中において正確な位置に収容されるのであり、工作物は、ここで、その第6の側面においても工具によって機械加工され得ることになるのである。
【0004】
工作物保持取付け具の中における比較的短い工作物だけが自由端面の機械加工を許容する垂直方向位置に対してスイベル旋回可能であること、すなわち長めの工作物のスイベル旋回を許容するように大きなスイベル旋回空間が設けられなければならないということが、公知の工作機械の欠点である。
【0005】
従って、本発明の1つの目的は、長めの工作物もまた、空間的にコンパクトな工作機械を使用して、それらの自由端面において機械加工されることが可能であるようにして、最初に述べた形式の工作機械を改良することである。
【0006】
最初に述べた形式の工作機械において、この目的は、工具主軸が、主軸軸線および工作物の長手方向軸(すなわち長手方向軸線)の両方に対して垂直に配置されるスイベル旋回軸(すなわち主軸スイベル旋回軸線)の廻りにおいてスイベル旋回可能であるようにして、達成される。
【0007】
本発明の目的は、このようにして完全に達成されるのである。
【0008】
工具主軸のこのスイベル旋回可能な配置の故に、工作物の自由端面は、工作物がスイベル旋回される必要なしに、機械加工されることが可能である。これは、長い工作物のためのものとして特に好都合である。何故なら、さもなければ、必要とされるスイベル旋回空間が、省略され得ることになるからである。
【0009】
本発明の1つの好適な展開では、工具主軸は、少なくとも90度のスイベル旋回角度に渡ってスイベル旋回可能である。
【0010】
これは、機械加工が、工作物の端面に対して垂直に行なわれ得るという利点を提供する。90度以上のスイベル旋回角度を使用すれば、工作物の底部側面さえも、工具によって到達されることが可能であり、それは、工作物がその長手方向軸の廻りにおいて方向転換され得ない場合、特に重要である。
【0011】
本発明のもう1つの好適な展開では、そのスイベル旋回軸は、主軸軸線と交差しないようにして配置される。
【0012】
これは、その主軸が、設計に関してより単純な様式において、且つよりロバストな様式において、トラベリング・コラムに対して締着されることを可能にする。何故なら、その工具主軸をスイベル旋回させるために設けられるスイベル旋回装置が、旋盤主軸によって妨害されないからである。それに加えて、この手段は、スイベル旋回軸が工作物の長手方向軸に対して垂直には方向付けされないが、特にはそれに対して平行であるもう1つの様式において方向付けされる工作機械においても好都合である。
【0013】
本発明のもう1つの好適な展開では、工具主軸は、好ましくは、そのための駆動装置と共に、主軸ハウジングの中に収容されるものであり、そのスイベル旋回軸は、主軸ハウジングの前方半分のレベルにおいて走行し、前記前方半分は、好ましくは、主軸ハウジングの前方四半分のレベルにおいて、工具キャリアを有するのである。
【0014】
工具キャリアとスイベル旋回軸の間における小さな間隔の故に、工具は、工具主軸のスイベル旋回の間に小さな半径の円形通路上を運動するものであり、そのファクタは、工具の角度位置だけが変更され、その空間的な位置それ自体は変更されない場合に、トラベリング・コラムの短い補正運動に至ることになる。交差しないスイベル旋回軸と主軸軸線の配置と共に、工作物の長手方向軸およびスイベル旋回軸に対して垂直な方向におけるトラベリング・コラムの短いトラバース通路もまた、実現されることが可能である。工作物とスイベル旋回軸の両方が水平方向に配置される、従来的な様式におけるトラベリング・コラム機械では、垂直方向におけるトラバース通路は、この手段によって短縮される。結果として、そのような工作機械は、垂直方向において少量の空間だけを必要とするものなのであり、それに従って、その「Z軸」は、短いストロークを備えて設計され得ることになる。
【0015】
この場合には、スイベル旋回軸と工具の間における間隔が小さくなればなるほど、スイベル旋回運動の間における工具の運動の半径もまた小さくなる。しかしながら、そのスイベル旋回軸もまた、所望通りに工具に接近して配置され得るものではない。何故なら、工具の廻りにおける空間が、可能な限り自由に残されるべきだからである。そのときに保証されるのは、工具が、スイベル旋回能力のために必要とされるスイベル旋回装置によって損なわれることなしに、すべての位置における工作物に到達してそれを機械加工することが可能であるということだけである。従って、そのようなスイベル旋回装置は、好ましくは、主軸ハウジングの端面の直ぐ近傍に配置されるものであり、或いは、この端面と面一に終端することにさえなるのである。
【0016】
工作機械が、工作物を収容するための第1ホルダおよび第2ホルダを含んで成り、第2ホルダが、機械加工位置において、第1ホルダに対して同軸的に方向付けされ、且つ工作物の長手方向軸に対して垂直である軸の廻りにおいて回転可能すなわちスイベル旋回可能であるようにして配置されることもまた、特に好適である。
【0017】
第2ホルダの回転能力およびスイベル旋回能力の故に、その中に収容された工作物は、そのクランプ・ポイントが工具主軸の中に挿入された工具によって機械加工するためにもアクセス可能であるような程度にまで、第1ホルダから引き離されることが可能である。工作物を回転させ、すなわちスイベル旋回させることを可能にするために、それは、例えばフライス削りまたは鋸引きなどによって、第1ホルダと第2ホルダの間における所定のポイントにおいて、例えば事前に切断されたものであることも可能である。しかしながら、工作物は、それが事前に第1ホルダから完全に押し出されている場合には、第2ホルダと共に、一体となって、すなわち1つの実体として、回転され、すなわちスイベル旋回されることもまた可能である。これは、例えば、本質的に周知である送り装置によって、或いは、第1ホルダの中に挿入され、第1工作物をその工程においてそこから押し出す第2工作物によっても、実行されることが可能である。
【0018】
第1ホルダが回転テーブルまたはNC旋盤主軸として設計される場合には、工作物の6面機械加工が、このようにして実行可能なのである。何故なら、工作物のそのクランプ・ポイントもまた、第2ホルダを回転させ、すなわちスイベル旋回させることによって機械加工のためにアクセス可能になるからである。この様相は、例えば、アルミニウムの輪郭を機械加工するとき、特に重要である。何故なら、これらのものが、しばしば、主として両端における端面において機械加工されることになるからである。
【0019】
更に、第2ホルダがその廻りにおいて回転可能すなわちスイベル旋回可能である垂直軸(すなわちボルダスイベル旋回軸線)が、工具主軸のスイベル旋回軸に対して垂直に配置されるので、工作物の機械加工は、工具と工作物の間における任意の空間的な角度位置において実行可能である。これは、工作物の第6の側面(クランプ・ポイント)に対しても当て嵌まることである。この特殊な特性は、冗長性なしで、すなわち最小限の設計入力によって達成される。
【0020】
トラベリング・コラム機械では、回転すなわちスイベル旋回によって解放されることになった工作物の当該クランプ・ポイントは、好ましくは、工具主軸によってアプローチされ、その中に収容された工具によって機械加工される。しかしながら、原則として、工作物のクランプ・ポイントが、別途空間的に固定される回転工具主軸の中に送り込まれるようにして、第2ホルダをトラバースすることもまた同様に実行可能である。
【0021】
この構成に関する1つの好適な展開では、第2ホルダは、少なくとも180度だけ、回転可能すなわちスイベル旋回可能なものである。
【0022】
このようにして、第2ホルダによって保持された工作物は、完全に方向転換されることが可能であり、その結果として、それが事前に第1ホルダの中に保持されていたポイントが、容易にアクセス可能であることになる。これが必要であるべき場合には、工作物は、繰返し方向転換されることもまた可能であり、工作物の軸方向の各端部が、交互に機械加工され得ることになるのである。
【0023】
第2ホルダが回転可能であるようにして配置される場合、第1ホルダに対する同軸的な方向付けは、回転の後も保持される。その一方で、180度に渡る第2ホルダのスイベル旋回運動の間には、第1ホルダに対して平行なだけであって同軸的ではない方向付けが達成される。スイベル旋回運動は、多くの場合、回転運動に比べて好適であることになる。何故なら、このようにすれば、第2ホルダによって保持された工作物が、スイベル旋回の後、例えば事前に切除された部品であるようにして、第1ホルダの中に未だに配置されている工作物と衝突し得ないからである。
【0024】
従って、第2ホルダが、スイベル旋回運動を達成するために、垂直軸に対して偏心的に配置されることは、特に好適である。垂直軸は、その結果、工作物の長手方向軸と交差しないのである。
【0025】
この構成に関する1つの好適な展開では、第2ホルダは、垂直軸の廻りにおいて回転可能であるサポート上に配置される。更には、少なくとも1つの更なるホルダが、垂直軸に対して偏心的にサポート上に配置されるのであり、その更なるホルダは、垂直軸の廻りにおけるサポートの回転によって、第1ホルダに対する同軸的な位置にシフトされ得ることになる。
【0026】
このようにすれば、複数のホルダが、異なったホルダであることが必要な場合にも、サポートの単純な回転運動によって、工作物を収容するために利用可能なものとされることが可能である。選択されたホルダは、垂直軸の廻りにおいてサポートを回転させることによって、第1ホルダと心合せして同軸的に方向付けされるのである。その工作物は、例えば、それをその長手方向に送ることによって、この選択されたホルダの中に挿入されることが可能であり、その後、それは、更に機械加工されることが可能になる。同種のホルダが、そのサポート上に配置されることもまた可能である。これは、例えば、方向転換された工作物の機械加工の間に、もう1つの工作物が既に更なるホルダの中に再び挿入されているとき、好都合である。
【0027】
しかしながら、それは、更なるホルダが、特には、固定振れ止めとして、心押し台クイルとして、或いは動力操作式クランプ・ブロックとして異なって設計される場合に、特に好適である。
【0028】
このようにすれば、一種の多機能プラットホームが設けられるのであり、機能の変更は、そのサポートの単純な回転によって行なわれることになる。1つのホルダは、例えば、その中にマンドレルが収容される心押し台クイルとして設計されることが可能であり、それによって、特には、比較的小さな切断力を備えた旋盤作業の場合、或いは短い工作物の場合に、工作物の十分なサポートを備えた心立てが可能とされるのである。もう1つのホルダは、固定振れ止め(尾環)として設計されることが可能であり、それによって、比較的大きな切断力が、長手方向の旋盤作業の間においてさえも吸収され得ることになる。この場合には、その固定振れ止めは、例えば、固定顎部またはローラを備えた3つの周方向ポイントにおいて、工作物を支持することが可能である。動力操作式クランプ・ブロックとして設計されるホルダを使用して、工作物が確実に固定される場合、その工作物は、捕捉されることが可能になり、サポートを回転させることによって方向転換され得ることになる。特には、トラベリング・コラム機械の場合に典型的であって、工作物が剛直に固定されることを必要とする、フライス削りまたはドリル加工の作業の間には、動力操作式クランプ・ブロックをホルダとして使用することが、好都合である。
【0029】
それらのホルダは、好ましくは、サポートに対して取外し可能に締着されるものであり、それらは、その他の機能を有するホルダと交換されることが可能なのである。このモジュール式構造の故に、その多機能プラットホームは、幅広い様々な要求事項に対して適応されることが可能である。
【0030】
更に、第1ホルダが工作機械に対して空間的に固定されるようにして配置され、第2ホルダが工作物の長手方向軸に対して平行にトラバース可能であるようにして配置されることは、特に好適である。
【0031】
これは、この目的のために固定振れ止めとして好適に設計される第2ホルダが、常に、瞬時の機械加工ポイントの直ぐ近傍に対してトラバースされ得るという利点を有する。このようにすれば、工作物は、常に、短い断片において最適に支持されることが可能であり、発生する曲げモーメントは、工作物の変形には至らないことになるのである。更になお、そのトラバース能力は、第2ホルダが、必要に応じて、更なるホルダによってそれに対して締着されるサポートと共に、第1ホルダの中に収容された工作物の機械加工を損なわないような程度にまで、実行可能な機械加工領域から押し出されることを可能にするものでもある。
【0032】
例えば、動力操作式クランプ・ブロックを使用する場合に良くあるようにして、第2ホルダが、工作物が長手方向において確実に固定されることを可能にするならば、そのクランプ・ブロックは、工作物のための送り装置として使用されることもまた可能である。従って、例えば、工作物の各断面は、1つの断面に関する機械加工の後に、該当する断面長さだけ工作物を前進させ、その機械加工が次の断面において継続されるように、連続的に機械加工されることが可能であるが、その工作物は、常に、第1ホルダによって保持されているのである。このようにすれば、トラベリング・コラムによって到達され得る機械加工領域より長いものであるそのような工作物もまた、機械加工されることが可能である。工作物の長さは、存在し得る機械ハウジングが、工作物を通過させるための適当な開口部を有することを条件として、工作機械の幅より大きいことさえも可能なのである。
【0033】
第1ホルダもまた、同様にして、動力操作式クランプ・ブロックとして設計されることが可能である。これは、例えば、工具主軸に向かって面しているその長手方向側面において工作物を機械加工することだけが意図されていて、その長手方向軸の廻りにおける工作物の回転が何も必要とされないとき、好都合である。
【0034】
しかしながら、第1ホルダは、好適には、旋盤主軸として設計される。
【0035】
このようにすれば、工作物における旋盤作業操作が、実行可能なのである。旋盤主軸の代わりに、回転テーブルが、第1ホルダとして使用されることもまた可能であり、この回転テーブルは、精密な角度での送込みを許容するものであり、結果として、その中に保持された工作物の4面機械加工をも許容することになる。1つの適切な第1ホルダは、更には、旋盤主軸の特性を回転テーブルのものと結合させ、すなわち高い回転数と精密な角度での位置決めとを結合させる、NC旋盤主軸でもある。
【0036】
上述の特徴および以下で更に説明されることになる特徴は、本発明の範囲から離れることなく、それぞれに指定された組合せにおいてだけでなく、その他の組合せにおいても、或いはそれら自身だけで独立して使用されることもまた可能であるということは、言うまでもない。
【0037】
本発明の更なる特徴および利点は、図面を参照する本発明の例示的な実施例に関する以下の説明から理解されることである。
【0038】
図1は、本発明に拠る工作機械の重要なサブアセンブリを簡略化した概略図で示している。この工作機械は、全体として参照番号10によって表示されるものであり、トラベリング・コラム機械として設計されている。機械ベッド12に対して締着されるものは、工作機械の制御装置(図示略)に対して接続されるチャック顎部16およびシャフト・エンコーダ18が概略的にのみ示される、NC旋盤主軸14である。NC旋盤主軸14を使用することによって、チャック顎部16の中にクランプされた棒状工作物20は、図1において矢印19によって示されたように長手方向軸(すなわち長手方向軸線)(参照番号17によって表示される)の廻りにおいて回転するようにしてセットされることが可能である。この場合、その回転回数は、工作物20がトラベリング・コラム機械上におけるフライス削りおよびドリル加工の操作だけでなく、旋盤作業の操作をも受けることが可能であるようにして、好適には1分当り数千回転ほどに高いものである。シャフト・エンコーダ18は、工作物20の角度位置を検出するものであり、その結果、例えば、従来的なNC回転テーブルからも周知であるように、工作物20の正確な角度的方向付けが実行可能とされるのである。このようにすれば、工作物20は、前記工作物20の周方向面において、トラベリング・コラム機械の場合に従来的であるフライス削り作業などを実行し得るようにして、正確な角度で送り込まれることが可能なのである。
【0039】
工作物20は、工具主軸26の工具キャリア24の中に収容される工具22によって機械加工される。工具主軸26は、駆動装置28(図1では概略にのみ示されている)と共に、主軸ハウジング30の中に収容される。
【0040】
工具主軸26は、主軸ハウジング30を使用して、スイベル旋回可能であるようにしてトラベリング・コラム32に対して締着されるものであり、トラベリング・コラム32は、すべての3つの空間的方向において、すなわち垂直方向Zおよび水平方向の両方の空間的方向XおよびYにおいて、トラバース可能なものである。トラベリング・コラム32に対する主軸ハウジング30のスイベル旋回能力は、例えば、Y方向における主軸ハウジング30の全範囲に到達するスイベル旋回シャフトを有することが可能である、スイベル旋回装置38によって実行可能とされる。スイベル旋回装置38は、Y方向において走行し、すなわち、工作物20の長手方向軸17と、工具主軸26がその廻りにおいて駆動装置28によって回転するようにしてセットされる主軸軸線42との両方に対して垂直に走行する、スイベル旋回軸(すなわち主軸スイベル旋回軸線)40を確立するのである。
【0041】
更になお、工作機械10は、図1において矢印48によって示されたように、工作物20の垂直長手方向軸17に対して垂直な軸46の廻りをモータ操作される様式で回転されることが可能である、サポート44を有する。この目的のために、サポート44は、ジョイントを介してライダ50に対して接続される。そのライダは、レール(図1では観察され得ない)上を案内されるものであり、それは、矢印52によって示されたように、X方向においてモータ操作される様式でトラバースされることが可能である。
【0042】
サポート44上に配置されるものは、アバットメントのようにして工作物20を保持し、すなわち支持する、3つのホルダ54,56および58である。それらのホルダ54,56および58に関する更なる詳細は、図5aから図5dを参照して以下で更に説明される。
【0043】
トラベリング・コラム機械10においても同様に実行可能である工作物20における旋盤作業の操作の間、工作物20は、NC工作主軸14によって回転するようにしてセットされるものであり、その間に、例えば旋盤工具である適切な工具22が、工作物20をならい削りするのである。この工具がその中においてクランプされる工具主軸26は、この目的のためにロックされるものであり、それは、回転し得ないことになる。この場合、トラベリング・コラム32は、それに対して締着される工具主軸26と共に、Z方向とX方向の両方において運動する。例えば、工作物20の周方向面におけるドリル加工またはフライス削りのようなその他の機械加工操作の間において、工作物は、先ず初めに、NC工作主軸14によって所望の角度位置にシフトされ、その後、工具主軸26によって回転するようにしてセットされる適切な工具22によって機械加工されることになる。
【0044】
工作物20がその端面60において機械加工されることになる場合、主軸ハウジング30は、工具主軸26が工作物20の長手方向軸17に対して所望の角度位置を呈することになるまで、スイベル旋回軸40の廻りにおいてスイベル旋回される。
【0045】
図2は、そのようにしてスイベル旋回される主軸ハウジング30を備えた工作機械10を示している。更には、図1において示された位置から工作物20の端面60に到達し得るために、トラベリング・コラム32は、X方向においてだけでなく、Z方向においてもトラバースされることになった。図2において示された機械加工位置において、主軸ハウジング30は、図1において示されたその垂直方向位置に対して90度だけスイベル旋回されたのであり、工具20は、工作物20の端面60に対して垂直に機能することが可能である。90度より大きいスイベル旋回角度において、工具22は、工作物20の下に到達することも可能であり、そのファクタは、例えば、工作物20がその長手方向軸17の廻りにおいて回転され得ないとき、或いは単純なクランプ・ブロックがNC工作主軸14の代わりにホルダとして使用されるとき、好都合である。
【0046】
図1において示された工作機械10では、スイベル旋回軸40は、主軸軸線42からオフセットするようにして配置されるものであり、結果として、後者とは交差しない。スイベル旋回装置38を備えた主軸ハウジング30を示している図3において、このオフセットは、dによって表示されるものであり、更になお、スイベル旋回軸40’が主軸軸線42と交差するスイベル旋回装置38’の代替的な配置もまた、破線によって示されている。スイベル旋回軸40が主軸軸線42と交差するか否かに応じて、異なった運動の通路が、主軸ハウジング30のために、特には工具主軸26の中に収容される工具22のために獲得されるのである。
【0047】
これらの運動の通路は、図4aおよび図4bにおいて示されている。図4aにおいて示された工作機械では、スイベル旋回軸40は、図1における場合と同様に、間隔dだけ主軸軸線42からオフセットしている。垂直方向位置と水平方向位置の間における移行(図1および図2を参照すること)において、工具22の先端は、円形通路62の断片を描写する。このスイベル旋回運動の間に、工具22の先端は、垂直方向Zにおいて合計間隔sをカバーするのである。
【0048】
図4bは、スイベル旋回軸40’が主軸軸線42と交差する、工作機械を示している。この場合にも、工具22の先端は、同様にして円形通路62’の断片を描写するものであるが、その半径は、円形通路62のものよりも小さい。図4aおよび図4bの間における比較からは、工具22の先端がこの場合に垂直方向Zにおいてカバーする間隔s’は、スイベル旋回軸40および主軸軸線42が交差しないようにして配置されるときにZ方向においてカバーされることが可能である間隔sよりも大きいということが、理解され得ることになる。従って、工作物20が工具22によって1つの空間的方向において機械加工され、その後、それに対して垂直に機械加工されることになる場合には、図4aにおいて示された工作機械は、図4bに拠る工作機械における場合よりも、垂直方向(Z方向)におけるトラベリング・コラム32の小さいトラバース通路だけを必要とする。この小さいトラバース通路の故に、工作機械の全体的高さが、削減され得るのである。
【0049】
更に、図3からは、スイベル旋回軸40は、主軸ハウジング30の前方四半分において、すなわち可能な限り工具22に対して接近するようにして配置されるということが理解され得ることになる。この手段は、円形通路62の半径を小さく保つために役立ち、その結果、トラベリング・コラム32のための必要なトラバース通路を小さく保つためにも資するのである。しかしながら、図3において理解され得るであろうように、スイベル旋回軸40は、工具22に対して接近し過ぎないようにして配置されるべきものでもある。何故なら、さもなければ、スイベル旋回装置38が、工作物20の機械加工の間に邪魔になる可能性があるからである。
【0050】
図5aから図5dは、それに対して締着される主軸ハウジング30を備えたトラベリング・コラム32が示されないように、工作機械10を平面図で示している。詳細には、その中に保持される工作物20を備えたNC工作主軸14だけでなく、52によって示されたX方向においてレール64および66上をトラバース可能であるサポート44もまた、その平面図において観察されることが可能である。
【0051】
3つのホルダ54,56および58は、垂直軸(すなわちボルダスイベル旋回軸線)46に対して偏心的にサポート44上に配置される。この場合には、その配置は、サポート44が垂直軸46の廻りにおいて回転されるとき、それらのホルダ54,56および58が、それらのそれぞれの機械加工位置において、NC工作主軸14或いはその中に保持される工作物20に対して同軸的に方向付けされて、形成される。
【0052】
図5aにおいてその機能的位置にあるホルダ54は、例えば、旋盤作業の操作の間における心立てのために好都合であるようにして、その端面60において工作物20を保持するマンドレル68を有する心押し台クイルとして設計される。
【0053】
図5bにおいてその機能的位置にあるホルダ56は、工作物20がそれを通過し得るように、固定振れ止めとして設計される。その工程において、固定振れ止め56は、比較的大きな切断力を使用する場合でさえも、発生する曲げの力が工作物20の変形を導くことなく、固定振れ止め56の近傍における機械加工が実行可能であるようにして、工作物20を支持する。矢印52の方向においてトラバースされるサポート44を使用すれば、工作物20は、機械加工が行なわれることになる場所において支持されることが可能である。このようにすれば、工作物20は、常に、短い断片において支持されることが可能なのである。
【0054】
図5cではNC工作主軸14に対して同軸的に方向付けされ、図5dではそれに対して平行に方向付けされるホルダ58は、油圧操作可能なクランプ顎部70および72を有する、動力操作式クランプ・ブロックとして設計される。工作物20は、ドリル加工およびフライス削りの作業の間において一般的に必要とされるように、動力操作式クランプ・ブロック58によって確実に固定されることが可能である。更に、動力操作式クランプ・ブロック58は、X方向における工作物20の送りを実行するために使用されることも可能である。このようにすれば、長めの工作物もまた、連続的に機械加工されることが可能なのである。
【0055】
工作物20を方向転換させるために、それは、先ず初めに、図5cにおいて矢印74によって指定されたポイントにおける鋸引きまたはフライス削りによって切断される。その後、それらのホルダがそれに対して締着されたサポート44は、矢印76の方向において180度に渡って回転され、結果として、未だ動力操作式クランプ・ブロック58の中に固定されている工作物部分20’が、スイベル旋回されるのである。この場合には、工作物部分20’は、図5dにおいて示された位置にシフトすることになる。この方向転換された位置では、工作物部分20’は、以前にはNC工作主軸14に向かって面していたその側面においても機械加工されることが可能なのである。従って、動力操作式クランプ・ブロック58は、2つの機械加工位置を有するものであり、すなわち第1ホルダに対して同軸的である1つの機械加工位置と、それに対して平行である第2のものとを有するのである。
【0056】
工作物20は、当然ながら、事前に切断されることなく、方向転換されることもまた可能である。この場合には、X方向52においてトラバースされるサポート44を使用して、工作物20が、もはやNC工作主軸14によって保持されなくなるまで、後者から引き出されなければならないだけのことである。その後、工作物20は、上述のように、サポート44を垂直軸46の廻りにおいて回転させることによって、方向転換されることが可能なのである。機械加工の形式に応じて、恐らくは、180度より小さく、例えば90度に渡って、サポート44を回転させるだけで足りることもまた実行可能である。しかしながら、その場合でさえも、クランプ・ポイントまたは切断ポイントは、少なくとも部分的には、機械加工のためにアクセス可能なのである。
【0057】
結果として、サポート44は、異なった機能を有するホルダが垂直軸46の廻りにおける単純な回転によって作業位置にシフトされることが可能である、多機能プラットホームを構成する。X方向52におけるサポート44のトラバース能力と共に、幅広い様々な機械加工の可能性が、工作物20に関して獲得されるのである。それらのホルダ54,56および58は、好ましくは、サポート44に対して取外し可能に締着されるものであり、それらは、その他の機能を有するホルダと交換されることが可能なのである。
【0058】
図6および図7は、それぞれに斜視図および正面図において、図5aにおいて示された機械加工位置における工作機械10を示している。新規な工作機械10の数多くの補足的な設計の詳細は、例えば、サポート44をトラバースさせるための自動送り装置78のように、これらの図面において理解されることが可能である。図6および図7は、NC工作主軸14の中においてクランプされ、心押し台クイル54のマンドレル68によってその自由端部において心立てされる、円筒形工作物20の機械加工の間における工作機械10を示している。工具22は、この場合には、旋盤作業工具である。
【0059】
図8および図9は、それぞれに斜視図および平面図において、図5bにおいて示された機械加工位置における工作機械10を示している。ここでは、円筒形工作物20は、NC工作主軸14および固定振れ止め56によって保持される。工作機械10を図6および図7において示された機械加工位置からここに示されている機械加工位置にシフトさせるために、サポート44は、先ず初めに、引き戻され、その後、垂直軸46の廻りにおいて180度に渡って回転され、最後に、NC工作主軸14に向かって再びトラバースされる。工具22による旋盤作業操作の間において、サポート44は、それに対して締着された固定振れ止め56と共に、トラベリング・コラム32に対して同期的且つそれに対して平行にトラバースされることが可能であり、工作物20の短いサポートが、常に保証されるのである。
【0060】
図10は、斜視図において、図5dにおいて示されたものに対応する機械加工位置における工作機械10を示している。ここでは、工作物20が方向転換された後にアクセス可能になった端面が、その主軸ハウジングが図8において示された位置に対して約80度だけスイベル旋回されているように、工具22によって機械加工されるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に従った工作機械の重要なサブアセンブリを簡略化した概略において示す側面図である。
【図2】 スイベル旋回式工具主軸を備える、図1からの工作機械を示す図面である。
【図3】 スイベル旋回軸の異なった配置が示唆されるように、図1において示された工作機械の主軸ハウジングを示す側面図である。
【図4】 aおよびbは、図3において示されたスイベル旋回軸の2つの配置に関するスイベル旋回の間における工具の運動の通路を示す図面である。
【図5】 aからdは、異なった回転位置における複数のホルダを備えた多機能プラットホームが観察され得るように、図1において示された工作機械を簡略化した概略において示す平面図である。
【図6】 図5のaに従って、棒状工作物がNC工作主軸と心押し台クイルの間に保持される、図1において示された工作機械を示す斜視図である。
【図7】 図6において示された工作機械を示す正面図である。
【図8】 図の5bに従って、棒状工作物がNC工作主軸および固定振れ止めによって保持される、図1において示された工作機械を示す斜視図である。
【図9】 図8において示された工作機械を示す平面図である。
【図10】 図5のdに従って、棒状工作物がNC工作主軸と180度だけ方向転換された動力操作式クランプ・ブロックとによって保持される、図1において示された工作機械を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 工作機械
12 機械ベッド
14 NC旋盤主軸
16 チャック顎部
17 長手方向軸
18 シャフト・エンコーダ
19 矢印
20 棒状工作物
22 工具
24 工具キャリア
26 工具主軸
28 駆動装置
30 主軸ハウジング
32 トラベリング・コラム
38、38’ スイベル旋回装置
40、40’ スイベル旋回軸
42 主軸軸線
44 サポート
48、74、76 矢印
50 ライダ
52 X方向
54、56、58 ホルダ
60 端面
62、62’ 円形通路
64、66 レール
68 マンドレル
70、72 顎部
Claims (11)
- 棒状工作物(20)を機械加工するための工作機械であって、トラベリング・コラム(32)を有し、このトラベリング・コラム(32)に対して、主軸軸線(42)の回りで回転可能な工具主軸(26)が取り付けられており、工具主軸(26)は、主軸スイベル旋回軸線(40)の回りでスイベル旋回可能であり、主軸スイベル旋回軸線(40)は、主軸軸線(42)に対して垂直状に配置されており、工作機械が、更に、工作物(20)を収容するための第1ホルダ(14)および第2ホルダ(54、56、58)を有し、第2ホルダ(54、56、58)は、機械加工位置において、第1ホルダ(14)に対して同軸的に方向付けられ、かつ、ホルダスイベル旋回軸線(46)の回りにおいて回転可能すなわちスイベル旋回可能に配置されており、このホルダスイベル旋回軸線(46)が、工作物(20)の長手方向軸線(17)に対して垂直状に配置され、かつ、主軸スイベル旋回軸線(40)に対して垂直状に配置される、工作機械。
- 工具主軸(26)は、少なくとも90度のスイベル旋回角度だけスイベル旋回可能であることを特徴とする、請求項1に記載の工作機械。
- 主軸スイベル旋回軸線(40)は、主軸軸線(42)と交差しないようにして配置されることを特徴とする、請求項1または2に記載の工作機械。
- 工具主軸(26)は、主軸ハウジング(30)の中に収容され、主軸スイベル旋回軸線(40)は、主軸ハウジング(30)の、工具キャリア(24)を有する前方半分のレベルを通ることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の工作機械。
- 第2ホルダ(54,56,58)は、少なくとも180度だけ回転可能すなわちスイベル旋回可能であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の工作機械。
- 第2ホルダ(54,56,58)は、スイベル旋回運動を達成するために、ホルダスイベル旋回軸線(46)に対して偏心的に配置されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の工作機械。
- 第2ホルダ(54,56,58)は、ホルダスイベル旋回軸線(46)の回りで回転可能であるサポート(44)に配置され、加えて、第3ホルダ(54,56,58)が、ホルダスイベル旋回軸線(46)に対して偏心的にサポート(44)に配置されて、第3ホルダ(54,56,58)が、ホルダスイベル旋回軸線(46)の回りにおけるサポート(44)の回転によって、第1ホルダ(14)に対して同軸的である位置にシフトされ得ることを特徴とする、請求項6に記載の工作機械。
- 第3ホルダが、第1ホルダおよび第2ホルダと異なって設計されていることを特徴とする、請求項7に記載の工作機械。
- 第3ホルダ(54、56、58)が、固定振れ止め(56)として、心押し台クイル(54)として、或いは動力操作式クランプ・ブロック(58)として設計されていることを特徴とする、請求項7又は8に記載の工作機械。
- 第1ホルダ(14)は、工作機械(10)に対して空間的に固定されるように配置され、第2ホルダ(54,56,58)は、工作物(20)の長手方向軸線(17)に対して平行にトラバースし得るようにして配置されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項に記載の工作機械。
- 第1ホルダ(14)は、工作主軸として設計されることを特徴とする、請求項1から10のいずれか1項に記載の工作機械。
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