(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-13
(54)【発明の名称】少なくとも2つの工具交換系を有する工作機械
(51)【国際特許分類】
B23Q 3/155 20060101AFI20230306BHJP
【FI】
B23Q3/155 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022534776
(86)(22)【出願日】2020-11-16
(85)【翻訳文提出日】2022-07-14
(86)【国際出願番号】 EP2020082258
(87)【国際公開番号】W WO2021115732
(87)【国際公開日】2021-06-17
(31)【優先権主張番号】102019219340.4
(32)【優先日】2019-12-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】506081563
【氏名又は名称】ペー ウント エル ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー
【氏名又は名称原語表記】P + L GMBH & CO.KG
(74)【代理人】
【識別番号】100128358
【氏名又は名称】木戸 良彦
(74)【代理人】
【識別番号】100086210
【氏名又は名称】木戸 一彦
(72)【発明者】
【氏名】ユルゲン レーデルス
【テーマコード(参考)】
3C002
【Fターム(参考)】
3C002AA08
3C002BB06
3C002BB07
3C002DD14
3C002KK04
(57)【要約】
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
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】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。
【
図2】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。
【
図3】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。
【
図4】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。
【
図5】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。
【発明を実施するための形態】
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【符号の説明】
【0036】
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
【手続補正書】
【提出日】2022-07-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
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。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0024】
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。
【手続補正3】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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
(3)、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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【国際調査報告】