(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械フレーム（１０）と、該機械フレーム（１０）上に配置された第１の工作物支持体ユニット（５０，７０）であって、工作物収容部（５５，７５）を備えた第１の工作物支持体ユニット（５０，７０）と、前記機械フレーム（１０）上に配置された少なくとも１つの工具支持体ユニット（１００）であって、前記工作物収容部（５５，７５）に保持されている工作物（Ｗ）を加工するための少なくとも１つの工具（２５６，２５８）が配置されている工具支持体ユニット（１００）と、作業空間（４０）とを有し、前記作業空間（４０）内で、前記工作物収容部（５５，７５）に保持されている工作物（Ｗ）を前記工具（２５６，２５８）によって加工可能である工作機械において、
前記工具支持体ユニット（１００，１５０）が、工具支持体ベース（１０２）と、該工具支持体ベース（１０２）に対してガイドアーム（１０６）によって前進軸線（Ｙ）に沿って移動可能であり、かつ前記前進軸線（Ｙ）に対して平行な回転軸線（１０８）を中心に回転可能な工具支持体ヘッド（１０４）とを有しており、前記工具支持体ヘッド（１０４）が前記ガイドアーム（１０６）に固定して結合されており、前記工具支持体ヘッド（１０４）がマルチ工具支持体（１３０，２８０）として形成されており、該マルチ工具支持体（１３０，２８０）が、少なくとも２つの工具平面（２５０，２５２，２５４）を有し、該工具平面（２５０，２５２，２５４）内にそれぞれ少なくとも１つの工具（２１２，２５６，２５８）の少なくとも１つの工具方向（２１４，２６２，２６４）が延びており、
前記少なくとも２つの工具平面（２５２，２５４）が、共通の直線（１０９）を通り、前記回転軸線（１０８）に対して平行に延びており、
前記共通の直線（１０９）が、前記回転軸線（１０８）を中心とする幾何学的な円筒空間（２７４）内に位置しており、該円筒空間（２７４）が前記ガイドアーム（１０６）の平均半径に相当する半径（Ｒ）を有し、
マルチ工具支持体（１３０，２８０）が工具スピンドル（２００）を備え、該工具スピンドル（２００）がスピンドル軸（２０６）を有するスピンドルモータ（２０４）を備え、工具が前記スピンドル軸の工具収容部に回転駆動可能に直接取り付けられている、
ことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記工具支持体ヘッド（１０４）の全ての前記工具平面（２５０，２５２，２５４）が前記直線（１０９）を通って延びていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記円筒空間（２７４）が、前記ガイドアーム（１０６）の平均半径の０．５倍に相当する半径（Ｒ）を有していることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項４】
前記円筒空間（２７４）が、前記ガイドアーム（１０６）の平均半径の０．２倍に相当する半径（Ｒ）を有していることを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記共通の直線（１０９）が前記回転軸線（１０８）と一致することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項６】
前記工具平面（２５２，２５４）の少なくとも１つに、複数の工具（２５６，２５８）の前進方向（２６２，２６４）が延びてい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。
【請求項７】
前記工具平面（２５２，２５４）の１つに、複数の工具（２５６，２５８）が、当該複数の工具（２５６，２５８）の前進方向（２６２，２６４）が当該工具平面（２５２，２５４）の１つ内を延びるように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
【請求項８】
前記工具方向（２６２，２６４）がそれぞれの前記工具平面（２５２，２５４）内に延びる前記複数の工具（２５６，２５８）が前記工具支持体ヘッド（１０４）のリニア工具支持体（２２０，２２２）に配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記リニア工具支持体（２２０，２２２）が、前記工具支持体ベースに対する前記工具支持体ヘッド（１０４）の前進方向に対して平行な列方向（２２６，２２８）に並べられた複数の工具収容部（２３２，２３４）を有していることを特徴とする請求項８に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記工具平面（２５０，２５２，２５４）の１つ（２５０）内に前記工具方向（２１４）が延びる工具（２１２）が、工具スピンドル（２００）内に配置された工具（２１２）であり、当該工具（２１２）の工具軸線（２１４）が前記工具平面（２５０）内に延びていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記工具軸線（２１４）が、前記回転軸線（１０８）に対して横方向に揃えられていることを特徴とする請求項１０に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記工具軸線（２１４）が、前記回転軸線（１０８）に対して垂直に延びていることを特徴とする請求項１１に記載の工作機械。
【請求項１３】
互いに続いている前記工具平面（２５０，２５２，２５４）が、９０°より大きく、かつ１８０°より小さい角度を形成していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１４】
前記角度が１００°より大きく、かつ１７０°より小さいことを特徴とする請求項１３に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記角度が１１０°より大きく、かつ１６０°より小さいことを特徴とする請求項１４に記載の工作機械。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の工作機械において、
前記工具支持体ユニット（１００，１５０）が、工具支持体ベース（１０２）と、該工具支持体ベース（１０２）に対してガイドアーム（１０６）によって前進軸線（Ｙ）に沿って移動可能であり、かつ前記前進軸線（Ｙ）に対して平行な回転軸線（１０８）を中心に回転可能な工具支持体ヘッド（１０４）とを有しており、前記工具支持体ヘッド（１０４）が前記ガイドアーム（１０６）に固定して結合されており、前記工具支持体ヘッド（１０４）が工具スピンドル（２００）を有し、前記工具支持体ヘッド（１０４）の工具スピンドルハウジング（２０２）が、付加的な工具支持体（２２０，２２２）を有していることを特徴とする工作機械。
【請求項１７】
前記付加的な工具支持体（２２０，２２２）が工具スピンドル軸線（２１６）の少なくとも一方の側で前記工具スピンドルハウジング（２０２）に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の工作機械。
【請求項１８】
前記工具スピンドルハウジング（２０２）が、前記付加的な工具支持体（２２０，２２２）を複数の側に支持していることを特徴とする請求項１６または１７に記載の工作機械。
【請求項１９】
前記工具スピンドルハウジング（２０２）が、前記付加的な工具支持体（２２０，２２２）を互いに反対の両側に支持していることを特徴とする請求項１８に記載の工作機械。
【請求項２０】
前記付加的な工具支持体（２２０，２２２）が、前記回転軸線（１０８）の互いに反対の両側に配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の工作機械。
【請求項２１】
前記付加的な工具支持体（２２０，２２２）がマルチ工具支持体として形成されていることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２２】
前記マルチ工具支持体がリニア工具支持体（２２０，２２２）として形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の工作機械。
【請求項２３】
前記リニア工具支持体（２２０，２２２）が、前記工具スピンドルハウジング（２０２）の前進方向（Ｙ）に対して平行な列方向（２２６，２２８）に並べられた複数の工具収容部（２３２，２３４）を有していることを特徴とする請求項２２に記載の工作機械。
【請求項２４】
前記リニア工具支持体（２２０，２２２）の全ての工具収容部（２３２，２３４）が、１つの前記工具平面（２５２，２５４）内に位置していることを特徴とする請求項２２または２３に記載の工作機械。
【請求項２５】
前記工具スピンドルハウジング（２０２）が、前記ガイドアーム（１０６）の前端部に固定して結合されていることを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２６】
前記工具スピンドル（２００）が、前記回転軸線（１０８）に対して横方向に揃えられた工具スピンドル軸線（２１６）を有していることを特徴とする請求項１６〜２５のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２７】
前記工具スピンドル（２００）が、前進方向（Ｙ）に対して横方向に揃えられた工具スピンドル軸線（２１６）を有していることを特徴とする請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２８】
前記工具スピンドルハウジング（２０２）内に支持されたスピンドル軸（２０６）が、一方の端部（２０８）に工具収容部（２０９）を支持していることを特徴とする請求項１６〜２７のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２９】
前記工具収容部（２０９）が、前記回転軸線（１０８）の一方の側に配置されていることを特徴とする請求項２８に記載の工作機械。
【請求項３０】
請求項１から１５のいずれか１項に記載の工作機械において、
前記工具支持体ユニット（１００，１５０）が、工具支持体ベース（１０２）と、該工具支持体ベース（１０２）に対してガイドアーム（１０６）によって前進軸線（Ｙ）に沿って移動可能であり、かつ前記前進軸線（Ｙ）に対して平行な回転軸線（１０８）を中心に回転可能な工具支持体ヘッド（１０４）とを有しており、
前記工具支持体ヘッド（１０４）が前記ガイドアーム（１０６）に固定して結合されており、
前記工具支持体ヘッド（１０４）がマルチリニア工具支持体（２８０）として形成されており、該マルチリニア工具支持体（２８０）が前記回転軸線（１０８）を中心に星状に配置された複数のリニア工具支持体（２１８，２２０，２２２）を有しており、該リニア工具支持体（２１８，２２０，２２２）が、前記マルチリニア工具支持体（２８０）の前進方向（Ｙ）に対して平行な列方向（２２４，２２６，２２８）に並べられた複数の工具収容部（２３０，２３２，２３４）を有していることを特徴とする工作機械。
【請求項３１】
前記各リニア工具支持体（２１８，２２０，２２２）の全ての前記工具収容部（２３０，２３２，２３４）が、１つの工具平面（２５０，２５２，２５４）内に位置していることを特徴とする請求項３０に記載の工作機械。
【請求項３２】
前記工具支持体ベース（１０２）に、該工具支持体ベース（１０２）に対して前記ガイドアーム（１０６）を移動させるための駆動ユニット（１２２）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項３３】
前記駆動ユニット（１２２）が、回転駆動装置（１２１）を有しており、該回転駆動装置（１２１）のロータ（１２６）が前記ガイドアーム（１０６）と結合されており、前記回転駆動装置（１２１）のステータ（１２５）が前記駆動ユニット（１２２）のハウジング（１２４）内に回転しないように案内されていることを特徴とする請求項３２に記載の工作機械。
【請求項３４】
リニア駆動装置（１２３）によって前記駆動ユニット（１２２）のハウジング（１２４）に対して回転駆動装置（１２１）のステータ（１２５）を移動させることができることを特徴とする請求項３２または３３に記載の工作機械。
【請求項３５】
前記駆動ユニット（１２２）のハウジング（１２４）が前記工具支持体ベース（１０２）に固定して結合されていることを特徴とする請求項３２〜３４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項３６】
前記工具支持体ベース（１０２）が、前記ガイドアーム（１０６）のための長手方向および回転ガイド（１１０）を有していることを特徴とする請求項３５に記載の工作機械。
【請求項３７】
前記駆動ユニット（１２２）のハウジング（１２４）が前記長手方向および回転ガイド（１１０）と結合されていることを特徴とする請求項３６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、機械フレームと、機械フレームに配置された第１の工作物支持体ユニットであって、工作物収容部を備えた第１の工作物支持体ユニットと、機械フレームに配置された少なくとも１つの工具支持体ユニットであって、その工具支持体ユニット上に、工作物収容部に保持されている工作物を加工するための少なくとも１つの工具が配置されている工具支持体ユニットと、作業空間とを有し、その作業空間内で、工作物収容部に保持されている工作物を工具によって加工することができる工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような工作機械は、従来技術から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの工作機械では、一方では、使用可能な工具の数をできるだけ多くする必要があり、他方では、使用される工具を使用するために必要な空間をできるだけ小さく抑える必要があるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、本発明によれば、冒頭で述べた種類の工作機械において、工具支持体ユニットが工具支持体ベースと、工具支持体ベースに対してガイドアームによって前進軸線に沿って移動可能であり、かつ前進軸線に対して平行な回転軸線を中心に回転可能な工具支持体ヘッドとを有しており、工具支持体ヘッドがガイドアームに固定して結合されており、かつ工具支持体ヘッドがマルチ工具支持体として形成されており、そのマルチ工具支持体が少なくとも２つの工具平面を有しており、その工具平面内に少なくともそれぞれ１つの工具の少なくとも１つの工具方向が延びていることによって解決される。
【０００５】
この際、工具方向というのは、工具の前進方向および／または送り方向によって定義される、あるいはそれに相当する工具の方向である。
【０００６】
本発明に基づく方策の利点は、それによって、できる限りスペースを節約し、手間をとらないように工具支持体ヘッドに複数の工具を設ける簡単かつ可能な方策が提供され、それらの工具が空間的に好適に配置されることに基づいて、工具を最適に使用できることが保証されることであることが分かる。
【０００７】
少なくとも２つの工具平面が回転軸線に対して平行に延びている場合に、工具は特に有利に配置され、それによって、工具支持体ヘッドが回転する場合に、工具支持体ユニットに対して幾何学的に単純な関係にある工具が得られる。
【０００８】
特に簡単な方策においては、工具平面が回転軸線に対して平行に延びており、その結果、工具支持体ヘッドが回転軸線を中心に回転させられた時に、工具方向の方向付けが変化しない。
【０００９】
工具平面の特に好ましい配置においては、工具支持体ヘッドの少なくとも２つの工具平面が、共通の直線を通って延びている。
【００１０】
特に、工具支持体ヘッドが、２つより多くの工具平面を有している場合、特に好ましい方策においては、工具支持体ヘッドの全ての工具平面が前記直線を通って延びている。
【００１１】
この際、特に好ましい方策においては、共通の直線は、回転軸線を中心とする幾何学的な円筒空間内に位置しており、その円筒空間は、ガイドアームの平均半径に相当する半径を有している。
【００１２】
この方策の利点は、直線を回転軸線の近傍の円筒空間内に配置することによって、工作物を加工する際に、工具平面の１つに配置されている工具が移動することによって工具方向に発生する力が、できるだけ小さなモーメントでガイドアームに作用し、したがって、ガイドアームがこのような力をわずかなねじれで、さらに好ましくは実質的にねじれなしで受け止めることができることであることが分かる。
【００１３】
この際、円筒空間が、ガイドアームの平均半径の０．５倍に相当する半径を有していると特に有利である。
【００１４】
円筒空間が、ガイドアームの平均半径の０．２倍に相当する半径を有している場合がさらに好ましい。
【００１５】
この方策は、共通の直線が回転軸線と一致している場合に特に有利である。この方策は、さらに、それによって工具支持体ヘッド内に挿入されている工具を使用している時に、ガイドアームには実質的にトルクが作用しないという利点を有している。
【００１６】
配置すべき工具に関して、本発明に基づく方策のこれまでの説明では、工具平面毎に少なくとも１つの工具が設けられていることしか規定していない。
【００１７】
工具平面の少なくとも１つに、複数の工具の工具方向が延びているのが特に有利であり、その工具方向は工具の前進方向および／または送り方向によって定義され、特にそれらの方向に相当する。
【００１８】
特に好ましい構想では、少なくとも２つの工具平面に、それらの平面内に工具方向が延びるように複数の工具が配置されている。
【００１９】
１つの工具平面内に配置された複数の工具の配置について、詳しくは規定していない。特に好ましい方策においては、それぞれの工具平面内に延びる工具方向を有する複数の工具が工具支持体ヘッドのリニア工具支持体内に配置されている。
【００２０】
リニア工具支持体の構成に関して、詳しくは規定していない。リニア工具支持体が、工具支持体ベースに対する工具支持体ヘッドの前進方向に対して平行な列方向に並べられた複数の工具収容部を有しており、この際、それらの工具収容部内へ工具を挿入可能であると特に有利である。
【００２１】
しかしまた、本発明に基づく方策の枠内で、工具平面の１つに、工具スピンドル内に配置され工具軸線が工具平面を延びている工具を設けることも考えられる。
【００２２】
このような工具は、簡単なやり方で、駆動される工具として実現することができる。
【００２３】
この際、工具軸線は、回転軸線に対して横方向に揃えられているのが、それによって、簡単なやり方で、このような工具によって最適な加工が可能になるので好ましい。特に、工具軸線は回転軸線に対して垂直に延びている。
【００２４】
工具平面の構成に関して、これまで詳しくは規定していない。すなわち、例えば、任意の数の工具平面を設けることができる。
【００２５】
特に好ましい方策において、互いに続いている、すなわち工具平面が交わる直線を中心とする周方向に互いに続いている工具平面は、９０°より大きく、かつ１８０°より小さい角度を形成している。
【００２６】
この角度が１００°より大きく、かつ１７０°より小さいとさらに好ましく、角度が１１０°より大きく、かつ１６０°より小さい方策がもっと有利である。
【００２７】
特に好ましい方策においては、互いに続いている工具平面の間の角度は約１２０°である。
【００２８】
これまで説明した実施態様の代わりに、あるいはそれに加えて、本発明に基づく方策の他の実施態様において、工具支持体ユニットは、工具支持体ベースと、工具支持体ベースに対してガイドアームによって前進軸線に沿って移動可能であり、かつ前進軸線に対して平行な回転軸線を中心に回転可能な工具支持体ヘッドとを有しており、工具支持体ヘッドがガイドアームに固定して結合されており、工具支持体ヘッドが工具スピンドルを有し、かつ工具支持体ヘッドの工具スピンドルハウジングが、付加的な工具支持体を有している。
【００２９】
この方策の利点は、一方で、フライス加工用の工具スピンドルを設けることができ、他方ではさらに、付加的な工具支持体によって付加的な工具を設けることができることであることが分かる。
【００３０】
このような付加的な工具支持体は、原理的に、工具スピンドルハウジングのどこにでも配置することができる。
【００３１】
例えば、工具収容部と反対側において工具スピンドルハウジングに付加的な工具支持体を配置することが考えられる。
【００３２】
しかし、特に好ましい方策においては、付加的な工具支持体は、工具スピンドル軸線の少なくとも１つの側において工具スピンドルハウジングに配置されている。
【００３３】
他の好ましい方策においては、工具スピンドルハウジングは、複数の側に付加的な工具支持体を支持しており、その結果、このような複数の付加的な工具支持体を用い、それによって使用可能な工具の数をさらに増大させることができる。
【００３４】
工具スピンドルハウジングが、互いに反対の両側に付加的な工具支持体を支持していると、付加的な工具支持体の工具の使用に関して特に有利である。
【００３５】
特に、回転軸線を中心として工具スピンドルハウジングが回転可能であることに関して、付加的な工具支持体が回転軸線の互いに反対の両側において工具スピンドルハウジングに配置されていると、その場合に、回転軸線を中心に工具スピンドルハウジングを回転させることによって容易に、付加的な工具支持体を使用することができるので有利である。
【００３６】
使用可能な工具の数をさらに増大させることができるようにするために、付加的な工具支持体はマルチ工具支持体として形成されているのが好適である。
【００３７】
このようなマルチ工具支持体は、例えば、二次元面内に配置された工具を有することができる。
【００３８】
しかし、マルチ工具支持体がリニア工具支持体として形成されていると、このようなリニア工具支持体は、工作物上で工具を使用する際に、他の工具による妨げを小さく抑えながら、複数の工具を配置するために空間的に好適な条件を有しているので特に好適である。
【００３９】
このようなリニア工具支持体は、様々なやり方で工具スピンドルハウジング上に配置することができる。
【００４０】
例えば、リニア工具支持体を工具スピンドル軸線に対して平行に揃えることが考えられる。
【００４１】
しかし、リニア工具支持体が、工具スピンドルの前進方向に対して平行な列方向に並べられた工具収容部を有していると特に好適であり、この際、前進方向は、それに沿って工具支持体ベースに対する工具スピンドルハウジングの移動が行われる方向である。
【００４２】
このような工具収容部は、工具を支持する工具ホルダを挿入することができる通常の工具ホルダ収容部である。しかしまた、工具収容部を、例えば穿孔工具のような工具を中へ直接挿入することができるように形成することも考えられる。
【００４３】
リニア工具支持体の全ての工具収容部が、１つの工具平面内に位置しているのが、工具を使用するための空間的に特に有利な可能な態様を提供するために好ましい。
【００４４】
ガイドアームにおける工具スピンドルハウジングの配置に関して、これまで詳しくは規定していない。すなわち、好ましい方策においては、工具スピンドルハウジングは、ガイドアームの前端に固定して結合されている。
【００４５】
工具スピンドルは、工具支持体ヘッドの回転軸線に対して様々なやり方で形成し配置することができる。好ましい方策においては、工具スピンドルは、回転軸線に対して横方向に揃えられた工具スピンドル軸線を有している。
【００４６】
工具スピンドルが、工具支持体ベースに対する工具支持体ヘッドの前進方向に対して横方向に揃えられた工具スピンドル軸線を有するように形成されていると特に有利である。
【００４７】
さらに、例えば、工具スピンドルハウジングに支持されているスピンドル軸の両端部に工具収容部を設けることができる。しかし、工具スピンドルハウジングに支持されているスピンドル軸の一方の端部に工具収容部が設けられているのが有利である。
【００４８】
さらに、工具収容部はスピンドル軸に、工具支持体ヘッドの回転軸線に対してその一方の側に配置されるように配置されているのが好ましい。
【００４９】
上述した実施態様の代わりに、あるいはそれに加えて、他の好ましい方策においては、工具支持体ユニットは、工具支持体ベースと、工具支持体ベースに対してガイドアームによって前進軸線に沿って移動可能であり、かつ前進軸線に対して平行な回転軸線を中心に回転可能な工具支持体ヘッドとを有しており、工具支持体ヘッドがガイドアームに固定して結合されており、かつ工具支持体ヘッドがマルチリニア工具支持体として形成されており、そのマルチリニア工具支持体が、回転軸線を中心に星状に配置された複数のリニア工具支持体を有しており、それらのリニア工具支持体が、工具支持体ベースに対するマルチリニア工具支持体の前進方向に対して平行な列方向に並べられた工具収容部を有している。
【００５０】
このようなマルチリニア工具支持体は、複数の工具を互いに対して幾何学的に有利に配置して用いることができるという利点を有している。
【００５１】
この際、各リニア工具支持体の全ての工具収容部が、１つの工具平面内に位置しているのが好ましい。
【００５２】
本発明に基づく方策のこれまでの説明では、工作物支持体ユニットの種類を詳しくは規定していない。
【００５３】
例えば、このような工作物支持体ユニットは回転テーブルとすることができ、その回転テーブル上に工作物を位置決めすることができる。
【００５４】
マシニングセンタから知られている全ての工作物支持体は、このような工作物支持体ユニットの代替の方策とすることができる。
【００５５】
本発明に基づく工作物支持体ユニットの有利な方策において、工作物支持体ユニットは工作物スピンドルユニットとして形成されており、その工作物スピンドルユニット内で回転加工のために工作物を回転するように駆動することができ、そしてまた工作物スピンドルユニット内で工作物は、同様に、前進運動のために、工作物スピンドルユニットのＣ軸線の範囲内で回転させることができ、または種々の回転位置に位置決めすることができる。
【００５６】
さらに、工作機械のこのような工作物支持体ユニット内の工作物を加工するためには、さらに、工具支持体ユニットに対して工作物支持体ユニットを工作機械のＸ方向に相対移動させる必要がある。
【００５７】
例えば、工具支持体ユニットに対して工作物支持体ユニットをＸ方向に移動可能にすることによって、工具支持体ユニットに対して工作物支持体ユニットをＸ方向にこのように移動できるようにすることができる。
【００５８】
しかし、その代わりに、工具支持体ユニットを工作物支持体ユニットに対してＸ方向に移動させることも考えられる。
【００５９】
さらに、このような工作物支持体ユニット内の工作物を加工するためには、通常、さらに、工作物支持体ユニットと工具支持体ユニットの間の相対移動が必要である。
【００６０】
このような相対移動は、Ｚ方向における、工具支持体ユニットに対する工作物支持体ユニットの相対移動によって、あるいは工作物支持体ユニットに対する工具支持体ユニットの相対移動によっても実現することができる。
【００６１】
個々の実施態様のこれまでの説明では、工具支持体ベースに対してガイドアームの移動がどのように行われるかについて、詳しくは規定していない。
【００６２】
すなわち、有利な方策においては、工具支持体ベースに対してガイドアームを移動させるために工具支持体ベースに駆動ユニットが設けられている。
【００６３】
この駆動ユニットは、特に、回転駆動装置を有するように形成されており、その回転駆動装置のロータがガイドアームと結合されており、そのステータは駆動ユニットのハウジング内に回転しないように固定されている。これによって、簡単なやり方で、ガイドアームをその長手軸線を中心に回転可能にし、したがって、全体としてガイドアームに取り付けられている工具タレットの回転運動を実行可能にすることができる。
【００６４】
さらに、回転駆動装置のステータは、リニア駆動装置によって駆動ユニットのハウジングに対して移動可能であるのが好ましい。
【００６５】
これにより、ステータおよびそれと軸線方向に移動しないように結合されたロータの移動によって、ガイドアームをその長手軸線の方向に、したがって前進方向に移動させることが可能になる。
【００６６】
例えば、このようなリニア駆動装置はスピンドル駆動装置として形成されている。
【００６７】
駆動ユニットのハウジングの配置に関して、これまで詳しくは規定していない。
【００６８】
すなわち、例えば、ハウジングは工具支持体ベースに結合されているのが好適である。
【００６９】
特に、好適な方策においては、駆動ユニットのハウジングは、工具支持体ベースの、ガイドアームのための回転および長手方向ガイドに固定して結合されている。
【００７０】
本発明の他の特徴と利点が、幾つかの実施形態の以下の説明と図による記載の対象である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に基づく第１の実施形態の工作機械を模式的に示す正面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】本発明に基づく工具支持体ユニットの駆動ユニットを拡大して示す図である。
【図４】第１の実施形態における工具支持体ヘッドを拡大して示す図である。
【図５】図４の矢印Ｘの方向に見た図である。
【図６】付加的な工具支持体の工具の、考えられる使用の仕方を図１と同様に示す図である。
【図７】付加的な工具支持体の、考えられる第２の使用の仕方を図１と同様に示す図である。
【図８】第１の実施形態の変形例を図４と同様に示す図である。
【図９】本発明に基づく工作機械の第２の実施形態を模式的に示す図である。
【図１０】図８の１０−１０線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
本発明に基づく工作機械、特にターニングセンタの第１の実施形態は、全体を符号１０で示す機械フレームを有し、機械フレーム１０は、フレームベース１２と機械ベッド１８とを備え、フレームベース１２は、その下面１４で設置面１６上に据えられており、機械ベッド１８は、フレームベース１２の上方に立ち上がっており、第１の支柱２０と第２の支柱２２を有し、それらは互いに間隔をおいて配置されており、かつ互いに対してほぼ平行に延びる長手軸線２４，２６を備えフレームベース１２から離れるように延びており、この際、長手軸線２４，２６は、設置面１６を横切るように延びているのが好ましく、設置面１６に対して垂直に延びているのが好ましい。
【００７３】
２つの支柱２０，２２は、原理的に互いに独立してフレームベース１２の上方に立ち上げることができる。しかし、機械ベッド１８の構造は、２つの支柱２０，２２が第１の横支持部材２８と第２の横支持部材３０とによって互いに結合されている方が安定している。
【００７４】
さらに、２つの支柱２０，２２は互いに対して、それらの間に十分に大きい通路３２が生じるような間隔で配置されており、この通路３２は、横支持部材２８，３０がある場合、全ての側を機械ベッドによって包囲され、その結果、機械ベッド１８が全体としてくびきのように形成され、したがって、くびきのように閉じて通路３２を包囲している。
【００７５】
さらに、第１の支柱２０は第１の前面３４を有し、第２の支柱２２は第２の前面３６を有しており、それらは作業空間４０に面しており、作業空間４０は機械ベッド１８の１つの側面上に配置され、２つの前面３４，３６の前および通路３２の前に位置し、長手軸線２４，２６に対して横方向に、および長手軸線２６に対して平行な方向に機械ベッド１８の前を延びている。
【００７６】
さらに、図１と２に示すように、第１の前面３４上に、互いに対して平行に延びるスライドガイド４４，４６を有するベースボディ４２が配置されており、スライドガイド４４，４６は第１の支柱２０の長手軸線２４に対して横方向に延びており、スライドガイド４４，４６上をスピンドルスライド４８が案内され、スピンドルスライド４８上に、全体を符号５０で示す、第１の工作物スピンドルユニットが配置されており、その工作物スピンドルユニット５０は第１の工作物スピンドルハウジング５２を有しており、工作物スピンドルハウジング５２内に第１の工作物スピンドル５４が第１の工作物スピンドル軸線５６を中心に回転可能に支持されている。
【００７７】
工作物スピンドル軸線５６は、スライドガイド４４，４６に対して平行に、かつ実質的に水平方向に延びているのが好ましい。
【００７８】
したがって、ベースボディ４２上に取り付けられたスライドガイド４４，４６によって、第１の工作物スピンドルユニット５０は第１の工作物スピンドル軸線５６に対して平行な方向に、したがって、第１の支柱２０に対して、いわゆるＺ方向に移動することができる。
【００７９】
同様に、第２の支柱２２の第２の前面３６上に、ベースボディ６２が設けられ、その上にスライドガイド６４，６６が配置されており、スライドガイド６４，６６は、同様に、長手軸線２６に対して横方向に延び、スライドガイド６４，６６上にスピンドルスライド６８が移動可能に配置されている。
【００８０】
スピンドルスライド６８も、第２の工作物スピンドルハウジング７２を有する第２の工作物スピンドルユニット７０を支持しており、その工作物スピンドルハウジング７２内に第２の工作物スピンドル７４が第２の工作物スピンドル軸線７６を中心に回転可能に支持されている。
【００８１】
特に、第１の工作物スピンドル軸線５６と第２の工作物スピンドル軸線７６は、全体を符号８０で示すスピンドルガイド平面内に位置しており、そのスピンドルガイド平面８０は、前面３４と３６に対して平行で、かつそれらから距離をおいた所を延びているのが好ましい。
【００８２】
原理的に、ベースボディ６２を前面３６上に固定して配置し、特に、第１と第２の工作物スピンドル軸線５６と７６が互いに一直線になるように配置することが考えられる。
【００８３】
第１の実施形態では、図１と２に示すように、前面３６にスライドガイド８２，８４が設けられており、スライドガイド８２，８４上をベースボディ６２がガイドボディ８６，８８によって案内されており、この際、スライドガイド８２，８４は、支柱２２の長手軸線２６に対してほぼ平行に延びているのが好ましい。
【００８４】
したがって、第２の工作物スピンドルユニット７０は、一方で、スピンドルスライド６８によって同様にＺ方向に移動可能であり、他方では、ベースボディ３２がスライドガイド８２および８４上を第２の支柱２２に対して移動することによって、スピンドル軸５６と７６に対して垂直に延びる、いわゆるＸ方向にも移動することができる。
【００８５】
第１の工作物スピンドル５４と第２の工作物スピンドル７４は、それぞれ他方の工作物スピンドル７４または５４に面する側に工作物固定装置５５，７５が設けられるように形成されており、その工作物固定装置によって第１の工作物Ｗ１を第１の工作物スピンドル５４に、第２の工作物Ｗ２を第２の工作物スピンドル７４に固定可能であり、かつ、それらを加工するためにそれぞれの工作物スピンドル軸線５６または７６を中心に回転可能である。
【００８６】
図１と２に示すように、本発明に基づくターニングセンタには、全体を符号１００で示す工具支持体ユニットが設けられており、その工具支持体ユニット１００は、通路３２内へ部分的に延びる工具支持体ベース１０２と、作業空間４０内に配置された工具支持体ヘッド１０４とを有している。
【００８７】
この際、工具支持体ヘッド１０４はガイドアーム１０６上に取り付けられており、そのガイドアーム１０６は、工具支持体ベース１０２に対してガイドアーム１０６の長手軸線１０８の方向に移動可能に工具支持体ベース１０２内に支持されており、さらに工具支持体ベース１０２内でガイドアーム１０６の長手軸線１０８を中心に回転することができる。
【００８８】
そのために、ガイドアーム１０６は、工具支持体ベース１０２の長手方向および回転ガイド１１０内に案内されているのが好ましい。
【００８９】
この際、工具支持体ベース１０２の長手方向および回転ガイド１１０は、工具支持体スライド１１２上に取り付けられており、その工具支持体スライド１１２は、スライドガイド１１４，１１６に接して案内されている。
【００９０】
スライドガイド１１４，１１６は、第１の支柱２０の第１の横側面１２０上に取り付けられており、その横側面１２０は、通路３２および対向する第２の支柱２２に面している。
【００９１】
この際、スライドガイド１１４，１１６は、第１の支柱２０の長手軸線２４に対して平行に延びているのが好ましく、その結果、工具支持体スライド１１２は、通路３２内を第１の支柱２０に沿って、好ましくはＸ方向に移動することができる。
【００９２】
したがって、工具支持体ヘッド１０４内に保持された工具ＷＺ１を第１の工作物スピンドル５４内に保持された工作物Ｗ１の方向へＸ方向に送ることが可能になる。
【００９３】
さらに、ガイドアーム１０６のための長手方向および回転ガイド１１０は、特に図２に示すように、ガイドアーム１０６の長手軸線１０８がスライドガイド１１４，１１６に対して横方向に、したがってスピンドルガイド平面８０に対してもそれを横切る方向に延びるように工具支持体スライド１１２上に配置されている。長手軸線１０８は、スピンドルガイド平面８０に対して垂直に延びているのが好ましい。
【００９４】
したがって、工具支持体ヘッド１０４は、工具支持体スライド１１２の移動によって工作物Ｗ１に対してＸ方向に移動可能であるだけでなく、Ｘ方向に対して横方向に長手軸線１０８の方向に、したがってＹ方向にも移動可能であり、かつ長手軸線１０８を中心に、すなわちいわゆるＢ軸線を中心に回転することもできる。
【００９５】
したがって、全体として、工具支持体ヘッド１０４は、Ｘ方向に対して平行に、かつＹ方向に対しても平行に延びる工具ガイド平面１１８内で移動可能であり、この際、工具ガイド平面１１８は、スピンドルガイド平面８０に対してそれを横切る方向に、好ましくは垂直に延びている。
【００９６】
Ｙ方向への移動とＢ軸線を中心とする回転のために、図２および３に示すように、全体を符号１２２で示す駆動ユニットが設けられており、その駆動ユニット１２２のハウジング１２４が長手方向および回転ガイド１１０に固定されており、かつその駆動ユニット１２２は、機械ベッド１８の、工具支持体ヘッド１０４と反対側に配置されている。
【００９７】
この際、ハウジング１２４内に、回転駆動装置１２１とリニア駆動装置１２３が設けられている。
【００９８】
回転駆動装置１２１は、回転駆動装置１２１、特にトルクモータのステータ１２５を有しており、そのステータ１２５は、ハウジング内で長手軸線１０８に対して平行な方向に移動可能であるが、回転しないように案内されており、一方、回転駆動装置のロータ１２６は、ガイドアーム１０６の端部に直接配置されており、その結果、回転駆動装置１２１によってガイドアーム１０６はハウジング１２４に対して、したがって長手方向および回転ガイド１１０に対して、長手軸線１０８を中心に、したがってＢ軸線を中心に回転することができる。
【００９９】
さらに、ステータ１２５は、軸線方向に移動しないが回転可能にロータ１２６と結合されており、その結果、長手軸線１０８の方向におけるステータ１２５の軸線方向の移動によって、長手軸線１０８の方向、したがって工作機械のＹ方向におけるガイドアーム１０６の、したがって工具支持体ヘッド１０４の前進運動が生じさせられる。
【０１００】
ハウジング１２４に対してステータ１２５を線形に移動させるために、リニア駆動装置１２３に、ステータ１２６に取り付けられた駆動モータ１２７とスピンドル１２８が設けられており、そのスピンドル１２８のスピンドルナット１２９がハウジング１２４内に固定して取り付けられており、その結果、スピンドル１２８の回転によってステータ１２５がハウジング１２４に対して長手軸線１０８の方向へ移動させられる。
【０１０１】
図１に示す第１の実施形態において、第２の工具支持体ユニット１５０も、第２の支柱２２の横側面１８６に固定して配置されており、したがって、移動することはできない。
【０１０２】
したがって、第２の工作物スピンドルユニット７０に保持されている工作物Ｗ２を加工するためには、特にスライドガイド８２，８４上でベースボディ６２を移動させることによって、第２の工作物スピンドルユニット７０をＸ方向に移動させることにより、Ｘ方向の運動を生じさせる必要がある。
【０１０３】
その他において、工具支持体１５４は、工具支持体ベース１５２に対して、第２の実施形態との関連で説明したように移動することができる。
【０１０４】
第１の実施形態では、支柱２０，２２の間の通路３２内には、第１の工具支持体ユニット１００のみがＸ方向に移動可能に配置されている。
【０１０５】
さらに、第２の工具支持体ユニット１５０が、支柱２０，２２の間の、第２の工具支持体ユニット１５０のために設けられた専用の通路１８２内に配置されており、この際、通路１８２，３２は横支持部材１８４によって互いに分離されており、その横支持部材１８４は付加的に機械ベッド１８の剛性を改善するのに寄与している。
【０１０６】
この実施形態においては、工具支持体ベース１５２は同様に長手方向および回転ガイド１１０を有し、それに関して工具支持体ユニット１００と同様に構成されているが、工具支持体ベース１５２は第２の支柱２２の、通路１８２に隣接する他の横側面１８６に直接固定されて保持されている。
【０１０７】
この第１の実施形態において、工具支持体ヘッド１０４は、マルチ工具支持体ヘッド１３０として形成されており、図４と５に補足して示すように、工具スピンドル２００を有しており、その工具スピンドル２００が工具ハウジング２０２を有し、その工具ハウジング２０２内にスピンドルモータ２０４が支持されており、そのスピンドルモータ２０４がスピンドル軸２０６を駆動し、そのスピンドル軸２０６の前端領域２０８において工具ホルダ収容部２０９内へ工具ホルダ２１０を挿入することができる。したがって、駆動可能な工具２１２がスピンドル軸２０６に取り付けられており、この際、工具軸線２１４は、スピンドル軸２０６の回転軸線となる工具スピンドル軸線２１６に対して同軸に延びている。
【０１０８】
工具スピンドル２００は、例えば、少なくとも８ｋＷの出力を有し、１０，０００回転／分より高い回転数に達する。
【０１０９】
工具軸線２１４は、回転駆動される工具の場合、回転駆動される工具により、工作物を加工する際の前進方向および／または送り方向によって定義される工具方向に対応し、この際、長手軸線１０８を通って延びる工具平面２５０内に位置している。
【０１１０】
同様に図４と５に示すように、工具スピンドルハウジング２０２に、特に長手軸線１０８の互いに反対側に、リニア工具支持体２２０，２２２が付加的な工具支持体として配置されており、リニア工具支持体２２０，２２２は、それぞれ列方向２２６，２２８に互いに続いて配置された工具ホルダ収容部２３２，２３４を有しており、リニア工具支持体２２０，２２２内に工具ホルダ２３６，２３８を挿入することができる。
【０１１１】
工具ホルダ２３６，２３８は全て、リニア工具支持体２２０，２２２の工具ホルダ収容部２３２，２３４内に挿入可能な各挿入体２４２，２４４を挿入方向２４６，２４８に挿入可能であるように形成されており、それらの挿入方向２４６，２４８は、特に図４に示すように、他の工具平面２５２，２５４内にあり、それらの工具平面２５２，２５４は長手軸線１０８も通って延びており、工具平面２５０，２５２，２５４は、共通の直線１０９としての長手軸線１０８において交差している。
【０１１２】
さらに、工具ホルダ収容部２３２，２３４の列方向２２６，２２８も工具平面２５２，２５４に対して平行に延びている。
【０１１３】
全ての工具ホルダ２３６，２３８には、工具２５６または２５８が装着されており、それらの工具２５６，２５８は、工作物Ｗを加工する際の工具２５６，２５８の前進方向および／または送り方向によって定義される各工具平面２５２，２５４に対して平行に延びる少なくとも１つの工具方向２６２，２６４を有しており、この際、工具方向２６２，２６４は、工具平面２５２，２５４内にあるのが好ましい。
【０１１４】
さらに、工具方向２６２，２６４は、列方向２２６，２２８に対して横方向に、特に垂直に延びている。
【０１１５】
工具平面２５２，２５４は、工具スピンドル軸２１６および工具平面２５０に対して垂直に延びておらず、それらとそれぞれ約１２０°の角度を形成しているのが好ましく、したがって、長手軸線１０８に関して工具平面２５０と工具平面２５２の間および工具平面２５０と工具平面２５４の間に１２０°の角度が形成され、また工具２１２とは逆の側において工具平面２５２，２５４は同様に、互いに約１２０°の角度を形成している。
【０１１６】
さらに、それぞれの列方向２２６，２２８に互いに続いて配置された複数の工具は、工具スピンドル２００を長手軸線１０８の方向に移動させることによって使用することができる。
【０１１７】
さらに、図５に示すように、長手軸線１０８の互いに反対側にそれぞれ配置されている工具２５６，２５８は、長手軸線１０８に対して垂直に延びる整列平面２６６，２６８，２７０内に位置しており、したがって、工具スピンドル２００の位置に応じて、整列平面２６６，２６８，２７０のいずれか１つにある工具２５６，２５８を工作物に使用することができ、この際、長手軸線１０８を中心に工具スピンドル２００全体を回転させるだけで工具を交代させることができる。
【０１１８】
さらに、リニア工具支持体２２０，２２２の工具２５６，２５８の前進方向２６２，２６４が整列平面２６８内にあるだけでなく、工具２１２の工具軸２１４も整列平面２６８内にあるように整列平面２６８が配置されているのが好ましい。
【０１１９】
それぞれの工作物スピンドル軸線５６，７６に対して垂直または平行な前進方向２１４，２６２，２６４で種々の工具２１２，２５６，２５８を交代して使用しているのが図６と７に示されており、この方策の利点は、工作物に使用されていない工具が、長手軸線１０８に関して互いに、それぞれの工作物スピンドルユニット５０，７０の工作物の加工を妨害しない角度間隔を有していることにある。
【０１２０】
全ての工具２１２，２５６，２５８の前進方向２１４，２６２，２６４を、全てが直線１０９で交差する工具平面２５０，２５２，２５４内に配置することによって、このような工具２１２，２５６，２５８を使用している時に発生する力が全て、直線１０９に対して径方向に作用し、したがって工具支持体ヘッド１０４へも径方向に加わる。
【０１２１】
直線１０９が、さらに長手軸線１０８とも一致している場合には、これらの工具を使用している時に、ガイドアーム１０６をねじる負荷は実質的に生じない。
【０１２２】
しかし、第１の実施形態における状況とは異なり、図８に示すように、直線１０９が幾何学的な円筒空間２７４内に設けられる可能性もあり、その円筒空間２７４は、円筒軸線としての長手軸線１０８を中心として半径Ｒで延びており、その半径Ｒは最大で、ガイドアーム１０６の平均外径に相当し、それよりも小さいのが好ましく、円筒空間２７４は、例えば、ガイドアーム１０６の平均半径の半分にほぼ相当する半径Ｒを有し、ガイドアーム１０６の半径の約０．２倍に相当する半径Ｒを有しているのがさらに好ましい。
【０１２３】
直線１０９が、円筒軸線としての長手軸線１０８を中心とする、このような寸法の円筒空間２７４内に位置する限り、工具平面２５０，２５２，２５４内に配置されている工具２１４，２５６，２５８による加工の際に発生する力とそれによって生じるトルクは、回転駆動装置１２１またはそれに対応づけられた制動装置または制止装置によって問題なく受け止めることができる程度に小さい。
【０１２４】
この構造的な措置によって、工具支持体ユニット１００は、その構造に基づいて、最適に、変形をできる限り小さくしてこの力を受け止めることができので、工作機械の精度が著しく改善される。
【０１２５】
図９と１０に示す第２の実施形態において、上述した実施形態の部材と同一の部材には同一の参照符号を付しており、その説明に関しては、それに関して上述した実施形態についての説明を全内容について参照することができる。
【０１２６】
第２の実施形態において、工具支持体ヘッド１０４は、マルチ工具支持体ヘッド２８０、特にマルチリニア工具支持体として形成されており、第１の実施形態の場合と同様に、３つの工具平面２５０，２５２，２５４を有し、それら全てが互いに１２０°の角度を形成し、かつそれらの工具平面２５０，２５２，２５４内に、然るべき列方向に互いに続いて工具がそれぞれ配置されており、この場合においても、工具は、互いに続いて配置された整列平面２６６，２６８，２７０内に位置している。
【０１２７】
しかし、第１の実施形態とは異なり、例えば、全ての工具は非駆動の工具である。これらは、工作物スピンドルユニット５０，７０の一方と結び付けられて、静止した工具として使用されるだけである。
【０１２８】
マルチリニア工具支持体２８０の、全ての工具ホルダ収容部を支持するベース２８２が、長手軸線１０８を中心に回転可能であり、かつ長手軸線１０８の方向へ移動可能であることによって各工具を簡単なやり方で交代させることが可能になっている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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