(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
万能フライスおよび中ぐり盤であって、
機械コラム（１）と、
機械コラム（１）上を、水平に移動し得るクロススライド（３、６）と、
クロススライド（３、６）上を、垂直に移動し得るように配置された、主軸（１２）を有する主軸台（１１）と、
ブラケット（１８）を介して機械コラム（１）上に揺動自在に配置された回転テーブル（１９）と、
制御ユニットとを
有する万能フライス盤および中ぐり盤において、
ブラケット（１８）が、水平揺動軸線（２１）の回りを回転し得るように、機械コラム（１）上に配置され、
揺動軸線（２１）がフライスおよび中ぐり盤の中心軸線（３６）に対して側方に偏倚せしめられ、
回転テーブル（１９）が、揺動軸線（２１）に対して垂直な回転軸線（２５）の回りを回転し得るように、ブラケット（１８）の中心に配置され、
制御ユニットが可搬操作台（３３）を有している
ことを特徴とする万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項２】
可搬操作台（３３）が、主軸台（１１）の横スライド（３、６）の移動に対する、手動制御素子（３５）を有する請求項１記載の万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項３】
手動制御素子が、ハンドル車（３５）として形成されている請求項１又は２記載の万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項４】
可搬操作台（３３）が、磁気的ハウジングまたは磁石保持器を有するハウジング内に納められている請求項１から請求項３の何れか一つの項に記載されている万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項５】
主軸台（１１）内において、主軸（１２）の回りに、環状ピストン（５４）を有するシリンダ・ピストンユニット（５２、５４、５８）が配置され、主軸（１２）と一体化された工具締付け器（４１）を作動するようになっている請求項１から請求項４の何れか一つの項に記載されている万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項６】
環状ピストン（５４）が、摺動ブッシュ（６８）、および該ブッシュに結合された圧力リング（７９）を通して、工具締付け器（４１）と結合されている請求項５記載の万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項７】
摺動ブッシュ（６８）に、インデックス板（８０）が固定され、二つのリミットスイッチ（８２）を非接触的に作動するようになっている請求項６記載の万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項８】
ブラケット（１８）が円形脚（１８ａ）を有し、該脚が機械コラム（１）の対応する凹所（２６）内に、回転自在に支持されている請求項１から請求項７の何れか一つの項に記載されている万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項９】
ブラケット（１８）および回転テーブル（１９）が手動調節駆動装置（２０、２４）を通して回転し得る請求項１から請求項８の何れか一つの項に記載されている万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項１０】
ブラケット（１８）および回転テーブル（１９）がモーターによって回転せしめ得る請求項１から請求項９の何れか一つの項に記載されている万能フライスおよび中ぐり盤。
【請求項１１】
ブラケット（１８）に、機械コラム（１）と係合する複数の締付け部材（１００）が配置され、該ブラケットを、所要の一つの揺動位置に、釈放自在に締付けるようになっている請求項１から請求項１０の何れか一つの項に記載されている万能フライスおよび中ぐり盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は万能フライスおよび中ぐり盤であって、機械コラム、該機械コラム上を水平に移動し得るクロススライド、該クロススライドに対して垂直に移動し得るように配置された主軸台、ブラケットを通して機械コラムに、揺動自在に配置された回転テーブル、および制御ユニットを有する万能フライスおよび中ぐり盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フライス加工および中ぐり加工を行う近代の工作機械は、三つの主軸線内の加工運動と、揺動円形テーブルまたは揺動可能スピンドル、およびコラムを通しての補助的揺動および回転運動により、１回の締付けによって工作物の５軸線加工を可能にし、これによって、締付けに要する時間を節約し、かつ加工精度を改良することができる。揺動円形テーブルは、さまざまな補助セットとして提供され、このセットは必要に応じ、工作物テーブルに締付けられる。なお４５°軸線の回りをモーターによって揺動せしめられる回転テーブルはすでに知られている。このような工作機械の構造、および特にすべての加工および揺動の制御は比較的高価につく。さらに揺動テーブルを備えた工作機械においては、工作物テーブルの特定の位置において、加工個所が制御員に見えなくなると言う問題が生じる。したがって加工プロセスの監視、特に工作物に対する工具の送りを手動的に行うことが困難となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題はコンパクトで、安価な万能フライスおよび中ぐり盤であって、比較的少ない制御技術的費用で、多くの軸線に沿った加工と、加工個所に視察的に近接して、制御を行い得るようになった万能フライスおよび中ぐり盤を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載された特徴を有する万能フライスおよび中ぐり盤によって解決される。
【０００５】
フライスおよび中ぐり盤の中心軸線に対して、揺動可能回転テーブルを偏倚させて配置することによって、Ｘ軸線内の加工テーブル領域を増大せしめ、偏倚量の２倍の大きさとすることができる。回転テーブルの水平位置においては、工作物を１８０°回転させることによって、１回の締付けで加工することができ、この加工領域は主軸の両最終位置の間で、クロススライドの最大加工運動によって得られる距離より、偏倚量の２倍の量だけ大となる。確かにテーブルの回転および揺動可能性によって、工作物に一定の傾斜位置が生じ、この位置においては、工作物に対する工具の切込み個所は、本来の制御テーブルからは見えなくなる。このような場合には、作業員は可搬操作台を移動し、すなわち機械上の、工具切込み監視に好適な位置に移し、加工個所において機械の一定の作業経過が、起こるように、最適の視察的制御を行うことができる。
【０００６】
本発明の好適な形態においては可搬操作台に、三つの主軸線の方向における加工運動を制御するための、ハンドル車が配置される。これによって主軸台と、縦スライドおよび横スライドは、ハンドル車によって作動され、これは特に調整作業を行う場合と、視察関係が不適当な時に、工作物に対して工具を送る場合に有利である。加工運動制御用ハンドル車の他に、操作台内には他の構造素子、たとえば非常スイッチ、冷却媒体供給に対する制御素子、または他のスイッチ素子および表示装置を設けることができる。
【０００７】
制御装置、または加工個所監視に好適な、機械コラム上の任意の個所に、可搬操作台を簡単に取付けるためには、該操作台は磁気的に、または磁石ホルダーにより、有利な態様で装着し得るようにされる。
【０００８】
特に好適な実施例においては、万能フライスおよび中ぐり盤の主軸台内に、環状ピストンを備えた、主軸を囲繞するシリンダ・ピストンユニットが配置され、主軸内に一体化された工具締付け器を作動するようになっている。したがって、主軸に接続して配置された圧力ピストンを有する在来の実施例に比較して、主軸台の構造長さは短縮される。
【０００９】
工具締付け器の締付け位置および釈放位置は、リミットスイッチによって好適に監視され、該リミットスイッチは環状ピストンと結合されたスイッチ板によって非接触的に作動される。通常のスイッチピンに比して、頑丈なスイッチ板は確実な監視を可能にする。
【００１０】
揺動可能回転テーブル、および機械コラムの間の安定した結合は、ブラケットの円形脚によって行われ、該脚は機械コラムの対応する凹所内に、回転自在に支持される。ブラケットを所要の揺動位置に、釈放自在にロックするために、締付け素子が設けられ、該締付け素子を通してブラケットは機械コラムに対して、締付けることができる。
【００１１】
簡単な、かつ安価な実施例においては、ブラケットおよび回転テーブルの回転は、調節駆動装置によって行われ、該調節駆動装置はハンドル車によって作動される。ブラケットを回転させるための調節駆動装置は、たとえばスライドまたはマルタクロス装置として形成することができる。ブラケットおよび回転テーブルの位置決めは、特別のモーターを通して行われ、該モーターは制御装置を通して作動される。
【００１２】
本発明の別の特徴および利点は、図面によって次に説明する、好適な実施例によって明らかとなる。
【００１３】
【実施例】
図１および図２に示された工作物の多軸加工を行うための、万能フライスおよび中ぐり盤は、機械コラム１を含み、該機械コラムは、調節自在の据え付け素子２を通して、基礎および床から立ち上がっている。機械コラム１の上側には、横スライド３が、図１の図面に垂直に延びる平行な線形案内４によって、Ｘ軸線に沿って水平に移動し得るように案内されている。横スライド３の駆動は、モーター（図示せず）によって、球・ローラ軸５を通して行われる。横スライド３は貫通中央部分３ａと、二つの隔置された側面３ｂを有し、該側面上を、縦スライド６が、図２の図面に垂直に延びる線形案内７によって、Ｚ軸線に沿って延びている。縦スライド６は、モーター８により、歯付きＶベルト９、およびスピンドル１０を通して駆動される。縦スライド６は、両側面３ｂ間に配置された前方部分６ａを有し、該前方部分の端面に、主軸１２を有する主軸台１１が、案内素子１３により、Ｙ軸線に沿って移動自在に案内されている。主軸台１１の加工運動は、モーター１４により、歯付きＶベルト１５および駆動軸１６によって行われる。図２に示されるように、主軸台１１の前面側に設けられたクランクハンドル１７によって、主軸１２の垂直位置を調節することができる。
【００１４】
機械コラム１の前側には、工作物テーブル１９を備えたブラケット１８が、図１に示された調節駆動装置２０により、図２において実線によって表された水平加工位置と、破線によって表された垂直加工位置の間で、水平軸線２１の回りを揺動し得るように配置されている。ブラケット１８は、図２の正面図で円形の脚１８ａと、水平軸線と平行に突出する担持延出部１８ｂを有し、該延出部は支持面２２上に、回転テーブルとして形成された工作物テーブル１９を担持している。この工作物テーブルは、ハンドル車２３によって作動し得る調節駆動装置２４によって、揺動軸線２１に対して垂直な軸線２５の回りを回転することができる。ブラケット１８はその円形脚１８ａによって、機械コラム１の前側に設けられた、対応する凹所２６内に支持され、かつジャーナル２７によって回転自在に案内されている。ブラケット１８を揺動させる調節駆動装置２０は、図２に示されたハンドル車２８によって作動される。ブラケット１８の揺動位置は、脚１８ａに連接された回転装置２９によって与えらえる。ブラケット１８の下方において、機械コラム１には、図１において破線によって表されるように、冷却媒体および加工切粉を集めるタンク３０が取付けられている。
【００１５】
図１および図２に示されたフライスおよび中ぐり盤には、数値制御装置が設けられ、該制御装置には、投影スクリーン表示装置を備えた手動制御テーブル３１が接続されている。この手動制御テーブル３１は、曲成された担持腕３２を通して、機械コラム１または他の担持可能構成部材に結合されている。図２によって明らかなように、補助の可搬操作台３３が設けられ、該操作台は、たとえば磁気ハウジング３４または保持素子によって、手動制御テーブル３１の下側または、加工個所を監視するに好適な任意、たとえば破線によって表されたような位置において、機械コラム１に転移可能に装着することができる。可搬操作台３３は主軸台１１と、横スライド３および縦スライド６を手動的に制御するためのハンドル車３５を有している。このために各ハンドル車３５の回転運動は、対応する変換器を通して、電気信号に変換され、この信号は導線を通して数値制御装置に導かれる。数値制御装置の対応する出力信号によって、各ハンドル車に関連する駆動モーターが付勢され、かつハンドル車３５の回転運動に対応して、主軸台１１と、横スライド３および縦スライド６の動作が制御される。各ハンドル車３５の駆動軸には、補助的にブレーキを配置することができ、該ブレーキを通して、対応する駆動モーターの出力に比例する抑制力が、ハンドル車の駆動軸に作用する。したがって作業員は、駆動モーターから供給される出力、および工具の負荷を感知することができる。操作台３３の移動によって、たとえば調整作業を行う場合に、主軸内に受入れた工具を、ハンドル車３５によって、所要の位置に移動させることができる。操作台３３を可搬式に形成することにより、この操作台は作業員によって自由に動かされ、または工具の噛合を監視するに好適な機械個所に固定し、加工作業の制御が困難な場合、たとえば工作物テーブルの傾斜位置によって、工作物が制限された視察状態にある場合においても、プログラムに従った加工状態を、視覚的に監視することができる。
【００１６】
図２によって明らかなように、ブラケット１８は、その揺動軸線２１が、フライスおよび中ぐり盤の中心軸線３６に対して、側方に偏倚するように配置されている。したがってブラケットの中央に配置された回転テーブル１９も、中心軸線３６に対して偏倚する。このことによって、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されるように、作業領域を広げることができる。
【００１７】
図３（Ａ）にはフライスおよび中ぐり盤の中心軸線３６に対して、側方に偏倚した揺動軸線２１を有する揺動円形テーブル３７、および工作物テーブル１９の水平位置が示されている。この実施例においては、ブラケット１８は、円形セグメント状の脚１８ａを有している。さらに図３（Ａ）の上縁には、横スライド３の移動通路によって与えられる、主軸１２の二つの最終位置が示されている。これら二つの最終位置に起因して、工作物テーブル１９の中央に締付けられた、図示の輪郭を有する工作物３８は、揺動円形テーブル３７の図示の水平位置においては、図３Ａ内の、左方のハッチで示された部分領域３９が加工される。工作物テーブル１９が、その揺動軸線２１に対して垂直な回転軸線２５の回りを、１８０°回転することによって、図３（Ａ）の右方に示された、逆のハッチを有する工作物領域４０の加工が可能となる。したがってＸ軸線内の加工領域は、工作物テーブル１９の水平位置においては、フライスおよび中ぐり盤の中心軸線に対する、揺動軸線２１の側方移動量の２倍の大きさに広がる。
【００１８】
図３（Ｂ）に示された工作物テーブル１９の垂直位置においては、ブラケット１８の側方移動配置によって、Ｘ方向における加工領域が増加する。この時は主軸１２の最終位置においては、揺動軸線２１が中央に配置された時に、工作物の図３（Ｂ）における左方端部に達しなくとも、工作物３８の全ハッチ領域が加工される。
【００１９】
中空軸として形成され、一体的に纏められた工具締付け器４１を有する主軸１２は、図４および図５に示された主軸台１１の場合は、相互に締付けられた傾斜玉軸受の対４２から成る軸受装置によって、主軸スリーブ４３内に、タンデム・Ｏ・配置を形成するように、回転自在に軸持され、該主軸スリーブはフランジ４４によって、主軸台ハウジング４５の前面に固定されている。図４および図５には、工具締付け器４１がそれぞれ図の左半分においては、締付け位置にある状態、右半分においては、釈放位置にある状態が示されている。主軸１２は、主軸台ハウジング４５内において主軸と同軸に配置されたモーター４６によって駆動され、モーターの出力軸４７上には、相対するように配置された、二つの爪４８を有する結合ブッシュ４９が、締付けスリーブ５０によって、回転しないように配置されている。相対する両方の爪４８は、回転運動を伝達するために、図４に示されるように、主軸１２の内端において、対応する凹所５１と係合している。
【００２０】
主軸スリーブ４３は、主軸台ハウジング４５内に突出した主軸スリーブの内端に、環状凹所５２を有し、該凹所内には、主軸と同軸的な段を有する環状ピストン５４が、移動自在に導かれている。環状ピストン５４の、直径の大きな部分５５は、圧力室として形成された環状空間５６内を移動することができ、該環状空間は、主軸スリーブ４３の内方前側５７に螺着されたカバー５８によって制限されている。カバー５８を通った圧力流体管５９が、環状ピストンの圧力衝撃を進入方向に導く。環状ピストン５４の縮径部分から、太い部分に推移する端面６０は、ピストン面として作用し、環状ピストン５４の圧力衝撃を、主軸スリーブ４３内の圧力流体管が導かれている進行方向に加える。環状ピストン５４は、カバー５８に対しては、密封リング６２により、かつ環状凹所５２の内壁に対しては、密封リング６３によって密封されている。
【００２１】
環状空間６５内には、主軸１２の後部６６の凹所と、該凹所と同軸のカバー５８内の孔６７の間において、主軸１２上に摺動ブッシュ６８が、軸線方向に摺動し得るように配置されている。摺動ブッシュ６８は、図４に示されたその下端に環状帯６９を有し、該環状帯は環状ピストン５４の縮径部分の、後向端面７０と接触するように形成されている。特に図４に示されるように、摺動ブッシュ６８は、図の上方に示されたその端部７１に、結合ブッシュ４９の両爪４８に対する、二つの相対して位置する凹所７２を有している。
【００２２】
爪４８間に配置された、摺動ブッシュ６８の上端７１は、図５に示されるように、側面がフライス加工された結合ピン７４を受け入れるための、相対する横孔７３を有している。この横孔７３内に配置された結合ピン７４は、圧力リング７６内の横孔７５と係合し、該圧力リングは、主軸１２と一体化された工具締付け器４１の、締付け棒７７上を移動し得るように案内され、かつ内方圧力面７８によって、締付け棒７７の後端領域内において、環状帯７９上に作用する。摺動ブッシュ６６の上端面には、工具締付け器４１の締付けおよび釈放位置を知るために、腕金８１を通して、カバー５８に装架された、二つのリミットスイッチ８２を非接触的に作動するインデックス板８０が固定されている。
【００２３】
工具締付け器４１は締付けブッシュ８３を含み、該締付けブッシュは、主軸１２の中心縦孔８４内に、移動自在に配置された締付け棒７７に固定されている。締付けブッシュ８３の前端には、把持爪８６が揺動自在に軸持され、この爪の傾斜外面８７は、締付け位置においては、主軸１２の内壁に形成された突起８８によって、工具または工具受入器の、対応する溝の中の把持爪８６と係合するように内方に押圧される。釈放位置においては、把持爪８６はその傾斜外面８７により、拡開領域内のばね素子（図示せず）によって外方に広げられる。環状肩８９および円錐形圧力部材９０の間には、皿ばねパック９１が配置されている。圧力部材９０の円錐形部分の外側を球９２が移動し、該球はその外側において、主軸１２内の位置決定リング９３の傾斜面と、環状帯７９によって軸線方向に移動し得るリング９４の間に触座している。圧力部材９０の円錐形部分には、締付け棒上を移動し得る内方リング９５が、圧力部材９０の方に向いた、丸み付き表面９６によって閉じられ、工具締付け器４１の釈放位置においては、この面に対して球９２が接触する。内方リング９５は圧力リング７９によって、ピン９７を通して結合され、このピンは軸線方向孔を通って環状帯７９内を延びている。
【００２４】
工具を釈放するには、環状空間５６に、管５９を通して圧力流体が供給され、この時、環状ピストン５４が、図４および図５の左半分に示された締付け位置から、図の右半分に示された釈放位置に動かされる。この時、環状ピストン５４が、摺動ブッシュ６８および結合ピン７４を通して、この摺動ブッシユと結合された圧力リング７６を移動させる。先ずピン９７を通して、内方リング９５および圧力部材９０が、皿ばねパック９１の力に逆らって、移動せしめられ、この時、球９２は圧力部材９０の円錐形外面に沿って、半径方向内方に摺動する。続いて圧力リング７６が、その圧力面７８によって、締付け棒７７を締付けブッシュ８３と共に、図４および図５に示されるように、環状帯７９を通して、下方に押動し、この場合、把持爪８６は、大きな内方孔を有する主軸の領域に達する。ここでは、内方孔はばね素子によって、外方に拡開され、かつ工具を釈放する。さらにリング９４が、環状帯７９からリング９３の方に移動せしめられ、このリングが、工具締付け器４１の釈放位置において、リング９３と接触するようになり、かつ球９２は斜面を通して、内方リング９５の丸みに対して押圧される。
【００２５】
工具を締付けるには、管６１を通して環状空間５９に、圧力流体が供給され、この時、環状ピストン５４は、釈放位置から締付け位置に移動し、かつ締付け棒７７は皿ばねパック９１の作用によって引っ張られる。この時、把持爪８６も工具の環状溝と係合するために、内方に押圧される。球９２は圧力部材９０の円錐形表面を通して、リング９３および９４の両斜面の間において、半径方向外方に押圧され、リング９４および締付け棒７７の環状帯７９を移動させる。したがって引張力を強くすることができる。
【００２６】
工具締付け器４１の締付けおよび釈放位置は、リミットスイッチ８２によって監視され、このリミットスイッチは摺動ブッシュ６８の端面に配置されたインデックス板８０によって作動される。
【００２７】
図６は図１に示された形式の、機械コラム１に対するブラケット保持装置の、拡大された部分的正面図である。この実施例においては、ブラケット１８の脚１８ａは、内方案内面９８を通して、機械コラム１の前面において、凹所２６の回りに配置された環状支持面９９に触座し、かつ周囲に分配された四つの締付け部材１００によって保持され、該締付け部材は図２に示された４本のねじ１０１によってロックされ、または釈放されるようになっている。断面が矩形の締付け部材１００は、その半径方向外方の端部１００ａにおいて、機械コラム１内の凹所２６の内壁１０３に設けられた、環状溝１０２と係合する。締付け部材１００は、その半径方向内端１００ｂによって、脚１８ａの凹所２６内に突出した環状突起１０４上に触座する。ねじ１０１は脚１８ａ内の貫通孔１０５内に配置され、かつその前方ねじ部分によって、各締付け部材１００内の対応するねじ孔１０６と係合する。したがってねじ１０１を締めれば、ブラケット１８は機械コラム１に対して締付けられ、所定の揺動位置にロックされる。ブラケット１８を揺動させるには、ねじ１０１を弛めて締付けを釈放すれば良い。続いてブラケット１８は、図１に示された調節駆動装置２０を通して、移動させることができる。締付け部材１００は、反対方向の位置決めを行うために、保持ねじ１０７を通して、板金リング１０８に固定される。機械コラム１の凹所２６内に、塵埃または冷却媒体が入るのを防ぐために、案内面９８の領域内の、脚１８ａの外側に密封リング１１０を有する環状溝１０９を配置することができる。
【００２８】
密封リング１１０には外部から、保持ピン１１１を通して、脚１８ａの外側に目盛り帯１１２を固定し、該目盛り帯が同時に、ブラケット１８の揺動位置を光学的に表示するようにされる。
【００２９】
本発明は以上に説明した実施例によって制限されるものではない。したがってこのフライスおよび中ぐり盤は補助的工具マガジン、および自動工具交換機を備えたものとすることができる。なお補助的保護カバーを有する実施例も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  フライスおよび中ぐり盤の略側面図。
【図２】  図１に示されたフライスおよび中ぐり盤の正面図。
【図３】  （Ａ）は垂直作業位置における、揺動テーブルの略正面図。（Ｂ）は水平作業位置における、揺動テーブルの略正面図。
【図４】  本発明によるフライスおよび中ぐり盤の、主軸台の部分的断面図。
【図５】  図４に示された主軸台の部分的断面図で、切削面を９０°回転させた状態を示す図。
【図６】  図１に示されたブラケット保持装置の、拡大した部分的断面図。
【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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