(57)【要約】      （修正有）【課題】複雑な形状の機械部品の製造時に、製造効率よく製造する方法を提供する。【解決手段】工具により工作物１０を機械加工する工作機械に関し、工作機械は、ワークスピンドル７上に、機械加工プログラム内で機械制御された機械加工を行うために工作物１０をクランプし、工作機械１の機械台４の上に工具をクランプするように設計されている工作機械１であり、機械台４に固定することができる工具マガジン１２であって、その上に、１つの工具又は複数の工具を交換可能に個々にクランプすることができる工具マガジン１２を特徴とする。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を用いて工作物を機械加工する工作機械であって、ワークスピンドル上に、機械加工プログラム内で機械制御された機械加工を行うために前記工具をクランプし、該工作機械の機械台上に前記工具をクランプするように設計されている工作機械であり、
前記機械台に固定することができる工具マガジンであって、その上に又はそこにおいて、１つの工具又は複数の工具を交換可能に個々にクランプすることができる工具マガジンを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記工具マガジンは、該工具マガジンに異なる工具を異なる方向にクランプすることができるように設計され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】
前記工具マガジンは、実質的に矩形又は直方体のベース本体を有し、その外面に、前記１つの工具又は複数の工具をクランプするクランプ手段が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記工具マガジンは少なくとも１つの駆動手段を備え、それにより、個々の工具又は複数の工具を前記機械台の移動とは無関係に駆動することができることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記工具マガジンはクランプ可能なパレットを備えることを特徴とする、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、パレットチェンジャーとパレットマガジン、特に円形又は直線状のマガジンとを更に備え、それにより、前記パレットチェンジャーは、前記円形又は直線状マガジンと組み合わせて、前記パレットにクランプされる複数の工具の自動化された交換をもたらすことができることを特徴とする、請求項５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記機械台はスイベル回転テーブルであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項８】
前記工作機械は、複数の工作物を収容するように設計されたホイールマガジンと、前記工作物を前記ホイールマガジンから前記ワークスピンドルに出し入れして入れ替えることができるようにする変更機構とを更に備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項９】
前記ホイールマガジンは工具を保持するように更に設計され、前記変更機構は、前記ホイールマガジンから前記ワークスピンドルに工具を出し入れして入れ替えるように更に構成され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】
工具インターフェース、特にＨＳＫインターフェースにより、前記工作物を前記ワークスピンドルに締結するように設計されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１１】
工作機械において工作物を機械加工する方法であって、
マガジンに複数の工作物を提供するステップと、
前記工作機械のワークスピンドルに前記工作物のうちの１つを入れ替えるステップと、
前記工作機械の機械台に取り付けられた、１つの工具又は複数の工具を備えた工具マガジンを提供するステップと、
前記工具マガジンに保持された１つの工具又は連続して幾つかの工具により、前記ワー
クスピンドルにクランプされた前記工作物を機械加工するステップと、
を含む、工作機械において工作物を機械加工する方法。
【請求項１２】
前記工具を交換するために、該工具が収容されている前記工具マガジンが、パレットチェンジャーによって、工具が収容されている別の工具マガジンに交換されることを特徴とする、請求項１１に記載の工作機械において工作物を機械加工する方法。
【請求項１３】
前記マガジンに前記工作物に加えて工具も収容され、ハンドリング装置を使用して、前記ワークスピンドルにおいて工作物及び工具が交互に連続して入れ替えられ、前記工具マガジンに工具に加えて工作物も収容され、該方法は、前記ワークスピンドルに提供された工具により、前記工具マガジンにクランプされた工作物を機械加工するステップを含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の工作機械において工作物を機械加工する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具により工作物（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ：ワークピース）を機械加工する工作機械に関し、工作機械は、ワークスピンドル上に、機械加工プログラム内で機械制御された機械加工を行うために工作物をクランプし、工作機械の機械台（ｍａｃｈｉｎｅ  ｂｅｎｃｈ）の上に工具をクランプするように設計されている。
【背景技術】
【０００２】
本出願人のこうした工作機械は、特許文献１に記載されている。それは、５軸工作機械において、機械台に締結される歯形カッターヘッドにより、リングギヤ、ピニオン又はベベルギヤ等のギヤの機械加工を行うのに役立つ。この機械は、工作機械において複数の工作物を連続して機械加工し、個々の工作物の機械加工のために必要な工具が１つのみ又は少なくともわずかな数のみである場合に、特に適している。この目的で、工作機械は工具クランプ手段を有し、それは、工作機械の回転テーブルに工具をクランプすること、特に、回転テーブルに工具を回転しないように堅固にクランプすることに適しており、回転テーブルは、クランプ手段によってクランプされた工具を回転駆動するように設計されている。したがって、工作物の回転運動は、回転テーブルの動きによって直接実現される。クランプ手段はまた、工作物を機械加工する機械加工手段、すなわち工具と、機械加工手段を駆動する駆動手段とを備える、工具装置としても設計することができる。このように、フライス加工とともに穴あけ作業を行うことができる。
【０００３】
したがって、上記特許に記載されている工作機械は、フライス加工／旋盤加工工作機械又は汎用マシニングセンターを用いるＧｌｅａｓｏｎ法又はＫｌｉｎｇｅｌｎｂｅｒｇ法等、従来技術において既知である方法によってギヤを機械加工することに特に適している。
【０００４】
構造部品の昨今の工作機械制御された製造では、特に複雑な形状の機械部品の製造時に、製造効率は重大な要素である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第２２６９７７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明が解決しようとする問題は、「工作物及び工具の反転クランプ」の上述した原理を製造効率に関して拡張することができる、工作機械と工作機械において工作物を機械加工する方法とを示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この問題は、請求項１の特徴を備えた工作機械と、請求項１１の特徴を備えた工作機械で工作物を機械加工する方法とによって解決される。
【０００８】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題によって示されている。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術から一般的な機械として知られている、工具を用いて工作物を機械加工する工作機械であって、ワークスピンドル上に、機械加工プログラム内で機械制御された機械加工を行うために工作物をクランプし、工作機械の機械台上に工具をク
ランプするように設計されている工作機械を提供する。
【００１０】
本発明によれば、工作機械の機械台に工具マガジンが設けられ、工具マガジンは、機械台に固定することができ、その上に又はそこにおいて、１つの工具又は複数の工具を交換可能に個々にクランプすることができる。この目的で、本発明による工具マガジンは、異なる工具を個々にクランプするために使用することができるクランプ手段を有する。
【００１１】
これらのクランプ手段により、本発明による工具マガジンにおいて、機械台から工具マガジンを取り外す必要なしに、工具を個々に変更することができる。しかしながら、同時に、本発明による工具マガジンはまた、工具マガジンが機械台から取り外されて異なる工具マガジンと交換されるという点で、複数の工具を合わせて交換することも可能にする。
【００１２】
言い換えれば、本発明の基本概念は、単に、機械台に、工具をクランプすることができるクランプ手段を設けることではなく、むしろ、一方ではクランプ手段を備え、他方では、工作機械の従来の使用の間に工作物をクランプする役割を果たす、機械台に直接取り付けることができる保管場所／キャリアを備えるように、工具インターフェースを変更することである。このように、この拡張された工具インターフェースに対して、非常に拡大された機能を与えることができ、その理由は、例えば、複数の工具をクランプし、かつ、機械台の既存の駆動機構及び／又はこの工具インターフェース（工具マガジン）に組み込まれる追加の駆動機構を利用することもできることによる。さらに、拡張されたインターフェース（工具マガジン）に工具を事前に取り付けることが可能であり、それにより、工具の或る種の予期されたクランプが可能になり、その理由は、機械台における工具マガジン（すなわち、拡張された工具インターフェース）の締結を、工具自体のクランプとは異なる方法で行うことができることによる。
【００１３】
このように、例えば、本出願人の上述した従来技術から既知であるような、工具及び工作物の「反転クランプ」の概念を著しく拡大することができ、その理由は、本発明による工具マガジンにより、機械台の上に複数の異なる工具を時間的に合わせて又は別個に提供することができることによる。複数のクランプ手段によって、本発明による工具マガジンにより機械台にフライス工具、穴あけ工具、旋盤工具及び／又は切削工具を同時に提供することができる。このように、ワークスピンドルにクランプされた工具に対して、穴あけ加工、フライス加工、切削加工及び／又は旋盤加工等の異なる機械加工を時間的に即時連続して行うことができる。これにより、特に所定の時間間隔で、機械加工の多様性が著しく向上する。
【００１４】
本発明による工具マガジンの１つの特定の利益は、最も多様な工具を同時に提供することが可能となる一方で、工具マガジンにより異なる工具が合わせて提供されるため、これらの異なる工具を使用するために略全く（更なる）横移動を実現する必要がない、ということである。本発明による工具マガジンの更なる主な利益は、工具マガジンにより、クランプされた工具を同時に機械台の上に配置するか又はそこから取り除くことができる、ということである。このように、ワークスピンドルの上で新たな工具を交換するために以前は必要であった本来は典型的でありかつ非常に時間を要する交換プロセスを回避することができ、必要なサイクル時間を数桁短縮することができる。
【００１５】
本発明による工具マガジンは、様々な構造を有することができる。最も基本的な場合、それは、単純なパレットを有することができる。１つの好ましい例示的な実施形態では、工具マガジンは、工具マガジンに異なる工具を異なる方向にクランプすることができるように設計されている。これは、フライス工具、切削工具、穴あけ工具及び／又は旋盤工具が合わせてクランプされる場合に特に好都合であり、その理由は、このように、異なる機械加工プロセスに必要とされる、ワークスピンドルにクランプされた工作物に対する工具
の必要な方向付けを単純な方法で具現化することができることによる。この目的で、本発明による工具マガジンは、例えば、実質的に矩形又は直方体のベース本体を有することができ、その外面に、例えば、工具をクランプするクランプ手段が設けられる。ベース本体の形状により、クランプ手段によってベース本体の異なる面に取り付けることができる異なる工具の異なる向きが必然的に決まる。当然ながら、直方体又は矩形の形状はここでは単に一例であり、ベース本体は、本発明による工具マガジンにクランプされた工具の最適化された方向付けを可能にする他の任意の形状を有することができる。しかしながら、直方体又は矩形の形状は特に有利であり、その理由は、それらにより、単純な方法で、直角座標系の形式で工具の長手方向軸の方向付けが可能になり、それにより、本発明による工具マガジンにクランプされた異なる工具による工作物の個々の機械加工における空間的自由が増大し、それにより、特に複数の大型工具がある場合、本発明による工具マガジンにクランプされた工具によるワークスピンドルにクランプされた工作物のあり得る衝突を特に防止することができることによる。
【００１６】
工具マガジンが機械台に取り付けられている、本発明による工作機械の特に有利な実施形態は、機械台がスイベル回転テーブルとして設計されている場合にもたらされる。このように、工作物に関する工具の向きは、機械台を傾斜させるか又は旋回させることによって変更することもでき、その際、工具のあり得る向き及び特にこれによって必要とされる横移動に関して、新たな自由度がもたらされ、より短い横移動が可能となり、工作物に関する工具のあり得る向きの範囲も大幅に広がる。これは、複雑な小型形状の機械加工において、時間効率に関して、特に決定的に有利である。特に、工具の異なる方向におけるクランプを可能にする本発明による工具マガジンとスイベル回転テーブルとの組合せにより、あり得る向き及び横移動の範囲が更に大幅に広がることは、直ちに明らかとなる。特に、工作物保管場所から取り出される部品の完全自動化製造において、特に、フライス加工に加えて穴あけ加工、切削加工又は旋盤加工を行う必要がある場合、このように機械加工時間を著しく短縮することができる。
【００１７】
本発明による工具マガジンの１つの好ましい実施形態では、工具マガジンは、別個の駆動手段を備え、それにより、個々の工具又は複数の工具を機械台の移動とは無関係に駆動することができる。駆動手段は、本発明による工具マガジンのベース本体の内側に熟慮の上に設けられ、例えばベルト等により駆動することができる。駆動装置の伝達比を適切に適合させるために、任意選択的に調整可能な歯車装置を設けることができる。１つの好都合な実施形態では、本発明による工具マガジンは、例えば、回転装置として設計され、それにより、工具をしかるべく駆動及び／又は変更することができる。このように、機械台を介して駆動するほかに、本発明による工具マガジンにおいて速度及び伝達比の異なる更なる駆動装置を組み込む追加の可能性がある。これにより、異なる工具の適用可能性もまた大幅に増大し、その理由は、本質的に異なる工具には異なる速度及びトルクが必要であることによる。
【００１８】
駆動手段は、必ずしも工具の駆動のみに役立つ必要があるだけでなく、例えば、回転装置が回転するか、又は直方体若しくは立方体として構成された工具マガジンが、例えば９０度若しくは他の任意の所与の角度、回転して、別の工具をワークスピンドル上の機械加工位置に移動させることにより、工作物に関する工具の相対位置を変更するようにも設計することができる。
【００１９】
本発明による工具マガジンが、パレットに組み込まれるか、又はそれ自体がパレットの形態で設計される例示的な実施形態では、本発明による工作機械の１つの好都合な例示的な実施形態において、パレットチェンジャーが設けられ、それにより、パレットにクランプされた工具を、本発明による工具マガジンが同様に備えられている可能性がある他のパレットに交換することができる。有利には、これに対して、パレットの事前にクランプさ
れている複数の工具の自動化された変更に関連してパレットを入れ替えるために、円形又は直線状の保管場所が同様に使用される。このように、本発明による工作機械において前例のない短時間で複数の工具を入れ替えることが可能になり、それにより、工具変更を行う必要がないため、所与の時間枠での工作物機械加工に対する可能性が桁違いに増大する。
【００２０】
本発明による工作機械に対して、複数の工作物及び／又は工具を収容するように設計することができるホイールマガジンとともに、工作物をホイールマガジンからワークスピンドル及び／又は工具マガジンに出し入れして入れ替えることができるようにする変更機構（マニピュレーター等）を使用することにより、幾つかの工作物を連続して機械加工するときのプロセス時間が更に短縮されることになる。
【００２１】
基本的に、本発明は、ホイールマガジンの使用に限定されない。望ましい場合かつ利用可能な場合、チェーンマガジン又は他の通例のマガジンを使用することも可能である。しかしながら、これらは、工作物を収容するように設計されていることは必須である。ホイールマガジンは、ここでは、ホイールの周囲面に沿って十分な場所があるため、更に大型の工作物を保持することができるという利益も提供する。これに関連して、工作物が大型である場合にホイールマガジン上の全ての収容空間を占有しないことが可能である。
【００２２】
本発明による工作機械の別の実施形態では、ホイールマガジンは、工具を保持するように同様に構成することができ、変更機構は、ホイールマガジンからワークスピンドルに工作物のみを入れ替えるのではなく、工具もまた入れ替えるように更に構成される。同様に、本発明による工具マガジン及びワークスピンドルはともに、工具及び工作物両方のための対応するクランプ手段を有するように設計することができる。これは、例えば、ＨＳＫ（中空シャフトコーン）インターフェース等の従来の工具インターフェースとすることができる。適切な工具インターフェースを使用して、工作物をワークスピンドルにおいて工具と同様に保持することもできる。このように、高度な多様性が確保される。
【００２３】
言い換えれば、本発明による工作機械は、好ましくは、（本発明による工具マガジンを介して）機械台の上、及び上述したホイールマガジン等の対応するマガジン内の両方に、工具及び工作物両方を提供するように設計される。このように、本発明による工作機械から工具及び工作物を変更するとき、工作物及び工具の両方の横移動を大幅に最小限にして、あり得る最高の多様性が実現される。
【００２４】
本発明は、工作機械において工作物を機械加工する方法であって、マガジンに複数の工作物を提供するステップと、工作機械のワークスピンドルに工作物のうちの１つを入れ替えるステップと、工作機械の機械台に取り付けられた、個々の工具又は複数の工具を備えた工具マガジンを提供するステップと、工具マガジンに保持された工具のうちの１つにより、ワークスピンドルにクランプされた工作物を機械加工するステップとを含む方法を含む。
【００２５】
本発明による方法により、複数の工作物を様々な方法で短い変更及び横移動時間で短時間に連続して機械加工することが可能になる。本発明による方法の１つの特別な利益は、工具マガジンに合わせてクランプされている工具により、旋盤加工、切削加工、穴あけ加工及びフライス加工等の異なる機械加工ステップもまた行うことができる、ということである。
【００２６】
これは、ワークスピンドルにクランプされた工作物が、工具マガジンに収容されている様々な工具によって機械加工され、フライス加工、切削加工、旋盤加工及び穴あけ加工の群から少なくとも２つの工具が使用される、本発明による方法の一実施形態によって達成
される。
【００２７】
本発明による方法の１つの特に有利な実施形態では、工具マガジンに、工具だけでなく工作物もクランプされ、それにより、工具及び工作物がワークスピンドル又は工具マガジンに交互に存在する工作機械構成で、機械加工を行うことができる。
【００２８】
したがって、本発明による解決法の主な利点は、機械台の領域において本発明による工具マガジンにより工具を提供することにより、工作物の機械加工位置に位置決めするために工具の対応する変更プロセス及び／又はコストのかかる横移動を必要とすることなく、異なる工具により異なる機械加工ステップを行うことができる、ということの理解の具現化にある。
【００２９】
本発明の更なる詳細について、図を参照して具体的な例示的な実施形態を用いて後述する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】本発明による工具マガジンとホイールマガジンとを備える本発明による工作機械の第１の例示的な実施形態を空間表現で示す図である。
【図１ｂ】ワークスピンドルに締結された工作物と工具マガジンに締結された旋盤工具とを示す、図１ａの拡大された特徴を示す図である。
【図１ｃ】図１ａに示すような本発明による工作機械の特徴の側面図である。
【図２ａ】ワークスピンドルに固定された工作物に対して垂直方向に穴あけ加工がなされる、本発明による工作機械の別の構成を示す図である。
【図２ｂ】ワークスピンドルに固定された工作物に対して水平方向に旋盤加工がなされる、本発明による工作機械の別の構成を示す図である。
【図２ｃ】ワークスピンドルに固定された工作物に対して水平方向に穴あけ加工がなされる、本発明による工作機械の別の構成を示す図である。
【図３ａ】本発明による工具マガジンがＮＣ円テーブルによって担持されるパレットの上に配置されている、本発明による工作機械の例示的な実施形態を示す図である。
【図３ｂ】機械台がスイベル回転テーブルとして設計され、スイベル回転テーブルが横になった位置Ａ＝０度で示されている、本発明による工作機械の別の例示的な実施形態を示す図である。
【図３ｃ】機械台がスイベル回転テーブルとして設計され、スイベル回転テーブルが横になった位置Ａ＝９０度で示されている、本発明による工作機械の別の例示的な実施形態を示す図である。
【図４ａ】工具マガジンがパレットに取り付けられ、パレットのためにパレットチェンジャーが設けられている、本発明による工作機械の別の例示的な実施形態を示す図である。
【図４ｂ】本発明による工作機械において複数のパレットを入れ替えるために保持する円形マガジンを示す図である。
【図５】工作機械において工作物を機械加工する、本発明による方法の例示的な実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１ａは、本発明による工作機械の例示的な実施形態を斜視図で示す。工作機械１は、機械台４がガイドウェイ３に取り付けられている、機械ベッド２を備える。本発明による工作機械１の機械フレームは、ガイド６が配置されている垂直ピラー５を更に備え、ガイド６により、ワークスピンドル７を垂直方向に移動させることができる。ワークスピンドル７は、ＨＳＫインターフェース９（図１ｂを参照）が支持されているスピンドルヘッド８を備え、ＨＳＫインターフェース９により、工作物１０はワークスピンドル７にクラン
プされる。
【００３２】
機械台４の上に、パレット１１が配置され、パレット１１の上に工具マガジン１２が回転しないように堅固に取り付けられている。工具マガジン１２は矩形のベース本体１３を有し、その面、すなわち表面１３ａ、１３ｂ及び１３ｃ（図１ａ）に、クランプ手段１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆが設けられ、そこで、工具１５ａは様々な方向にクランプされる。
【００３３】
ここで、工具１５ｂ及び１５ｄは旋盤工具であり、一方、工具１５ａ、１５ｃ、１５ｅ及び１５ｆは、穴あけ工具として設計されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、工具マガジン２には、フライス工具又は研削工具も保持することができる。
【００３４】
本発明による工作機械１は、２つの翼列状のホイール１７ａ及び１７ｂを含むホイールマガジン１７を更に備え、ホイール１７ａ及び１７ｂは、ホイールの円周に沿って、対応する工作物ステーション１９に複数の工作物１０を提供する。個々の工作物１０をホイールマガジン１７の工作物ステーション１９から入替えで取り出し、それらをスピンドルヘッド８に再配置するために、チェンジャー２２の形態のハンドリング装置が設けられている。
【００３５】
図２ａ〜図２ｃは、ＨＳＫインターフェース９によってスピンドルヘッド８にクランプされている工作物１０の様々な機械加工プロセスを示す。図は、異なる方向に向けられている工具１５ａ〜１５ｅによって、本発明による工具マガジン１２に対して、異なる種類の機械加工を行うことができることを示す。したがって、例えば、図２ａは、工具１５の手段による垂直方向における工作物の穴あけ加工を示し、図２ｂは、工具１５の手段による水平方向における水平にクランプされた工具による工作物の旋盤加工を示し、図２ｃは、工具１５の手段による工作物１０の穴あけ加工を示す。
【００３６】
図３ａは、本発明による工具マガジン１３がＮＣ円テーブル２５の上に配置されている一例を示す。これとは対照的に、図３ｂ及び図３ｃは、本発明による工具マガジン１３がスイベル回転テーブル３０の上に配置されている、本発明による工作機械の構成を示し、図３ｂは、０度の角度位置、すなわち機械ベッドに対して平行な角度位置にあるスイベル回転テーブルを示し、一方、図３ｃの図では、角度位置は９０度傾けられている。図３ａ、図３ｂ及び図３ｃは、ワークスピンドル７にクランプされた工作物１０又は１１の機械加工が、単にスイベル回転テーブル３０の９０度の旋回により、ワークスピンドル７の同じ相対的な位置決めで、異なる工具１５ｄ（図３ｂ）又は１５ｂ（図１ｃ）によって可能であることを示す。
【００３７】
図４は、パレットチェンジャー３１が設けられ、それにより取替パレット３２を入れ替えることができる、本発明による工作機械の例示的な実施形態を示す。取替パレット３２には、クランプ手段３３が設けられており、それにより、（図に示す工具マガジン１３と同様に）更なる工具マガジンを取り付けることができるか、又は、このパレット３２上に工具を直接クランプする工具インターフェース（図示せず）等の対応するクランプ手段によって、更なる対応する工具を取り付けることができる。図４ｂに示す円形マガジン４０では、パレットチェンジャー３２を介して工具（図示せず）が予め装填されたパレットの自動化供給を達成するように、本発明による工作機械に他のパレット４１を短時間に連続して入れ替えることができる。
【００３８】
当然ながら、本発明は、交換可能な工具キャリアとしてのパレットに限定されず、本発明による工具マガジンを上に固定するクランプ手段を有する、従来の工具キャリアを同様に使用することができる。
【００３９】
図５は、本発明による方法の例示的な実施形態を示し、マガジンに複数の工作物を提供するステップＳ１と、ステップＳ２において、工作機械のワークスピンドル内に工作物のうちの１つを入れ替えることとを含む。ステップＳ３において、工作機械の機械台に取り付けられた、複数の工具を備えた工具マガジンを提供することと、ステップＳ４において、工具マガジンに収容された工具のうちの１つによって、ワークスピンドルにクランプされた工具の機械加工が行われる。
【００４０】
本発明のその概略的な形態でのかつ例示的な実施形態を用いた上記説明は、工作機械において工作物を５軸機械加工する概念が、横移動を低減させて工具及び工作物を同時に位置決めする可能性に関して、本発明によっていかに著しく広げられるかを明確に示す。これは、いわゆる「ワークスピンドルにおける工作物と機械台上の工具との反転クランプ」の本発明による工具マガジンとの組合せによって達成され、それは、したがって、異なる工具を異なる向きに設けるように設計前提条件を可能にするために、機械台の領域における利用可能な空間を使用する。パレットにクランプされた工具マガジン又はホイールマガジンとともにパレットチェンジャーを含むという、本発明による更なるオプションを追加することにより、送り経路を短縮して時間効率よく機械加工する可能性が更に増大し、それにより、産業的製造において、本発明による工作機械において機械加工時間の実質的な短縮を実現することができる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
2019022928.tif 000009
【図３ｂ】
2019022928.tif 000010
【図３ｃ】
2019022928.tif 000011
【図４ａ】
2019022928.tif 000012
【図４ｂ】
2019022928.tif 000013
【図５】
2019022928.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月17日(2018.8.17)
【手続補正１】
【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】
工具を用いて工作物を機械加工する工作機械であって、ワークスピンドル上に、機械加工プログラム内で機械制御された機械加工を行うために前記工作物をクランプし、該工作機械の機械台上に前記工具をクランプするように設計されている工作機械であり、
前記機械台に固定することができる工具マガジンであって、その上に又はそこにおいて、１つの工具又は複数の工具を交換可能に個々にクランプすることができる工具マガジンを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記工具マガジンは、該工具マガジンに異なる工具を異なる方向にクランプすることができるように設計され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】
前記工具マガジンは、実質的に矩形又は直方体のベース本体を有し、その外面に、前記１つの工具又は複数の工具をクランプするクランプ手段が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記工具マガジンは少なくとも１つの駆動手段を備え、それにより、個々の工具又は複数の工具を前記機械台の移動とは無関係に駆動することができることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記工具マガジンはクランプ可能なパレットを備えることを特徴とする、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、パレットチェンジャーとパレットマガジン、特に円形又は直線状のマガジンとを更に備え、それにより、前記パレットチェンジャーは、前記円形又は直線状マガジンと組み合わせて、前記パレットにクランプされる複数の工具の自動化された交換をもたらすことができることを特徴とする、請求項５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記機械台はスイベル回転テーブルであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項８】
前記工作機械は、複数の工作物を収容するように設計されたホイールマガジンと、前記工作物を前記ホイールマガジンから前記ワークスピンドルに出し入れして入れ替えることができるようにする変更機構とを更に備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項９】
前記ホイールマガジンは工具を保持するように更に設計され、前記変更機構は、前記ホイールマガジンから前記ワークスピンドルに工具を出し入れして入れ替えるように更に構成され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】
工具インターフェース、特にＨＳＫインターフェースにより、前記工作物を前記ワークスピンドルに締結するように設計されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１１】
工作機械において工作物を機械加工する方法であって、
マガジンに複数の工作物を提供するステップと、
前記工作機械のワークスピンドルに前記工作物のうちの１つを入れ替えるステップと、
前記工作機械の機械台に取り付けられた、１つの工具又は複数の工具を備えた工具マガジンを提供するステップと、
前記工具マガジンに保持された１つの工具又は連続して幾つかの工具により、前記ワークスピンドルにクランプされた前記工作物を機械加工するステップと、
を含む、工作機械において工作物を機械加工する方法。
【請求項１２】
前記工具を交換するために、該工具が収容されている前記工具マガジンが、パレットチェンジャーによって、工具が収容されている別の工具マガジンに交換されることを特徴とする、請求項１１に記載の工作機械において工作物を機械加工する方法。
【請求項１３】
前記マガジンに前記工作物に加えて工具も収容され、ハンドリング装置を使用して、前記ワークスピンドルにおいて工作物及び工具が交互に連続して入れ替えられ、前記工具マガジンに工具に加えて工作物も収容され、該方法は、前記ワークスピンドルに提供された工具により、前記工具マガジンにクランプされた工作物を機械加工するステップを含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の工作機械において工作物を機械加工する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
本出願人のこうした工作機械は、特許文献１に記載されている。それは、５軸工作機械において、機械台に締結される歯形カッターヘッドにより、リングギヤ、ピニオン又はベベルギヤ等のギヤの機械加工を行うのに役立つ。この機械は、工作機械において複数の工作物を連続して機械加工し、個々の工作物の機械加工のために必要な工具が１つのみ又は多くてもわずかな数のみである場合に、特に適している。この目的で、工作機械は工具クランプ手段を有し、それは、工作機械の回転テーブルに工具をクランプすること、特に、回転テーブルに工具を回転しないように堅固にクランプすることに適しており、回転テーブルは、クランプ手段によってクランプされた工具を回転駆動するように設計されている。したがって、工具の回転運動は、回転テーブルの動きによって直接実現される。クランプ手段はまた、工作物を機械加工する機械加工手段、すなわち工具と、機械加工手段を駆動する駆動手段とを備える、工具装置としても設計することができる。このように、フライス加工とともに穴あけ作業を行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
このように、例えば、本出願人の上述した従来技術から既知であるような、工具及び工作物の「反転クランプ」の概念を著しく拡大することができ、その理由は、本発明による工具マガジンにより、機械台の上に複数の異なる工具を時間的に合わせて又は別個に提供することができることによる。複数のクランプ手段によって、本発明による工具マガジンにより機械台にフライス工具、穴あけ工具、旋盤工具及び／又は切削工具を同時に提供することができる。このように、ワークスピンドルにクランプされた工作物に対して、穴あけ加工、フライス加工、切削加工及び／又は旋盤加工等の異なる機械加工を時間的に即時連続して行うことができる。これにより、特に所定の時間間隔で、機械加工の多様性が著しく向上する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
ここで、工具１５ｂ及び１５ｄは旋盤工具であり、一方、工具１５ａ、１５ｃ、１５ｅ及び１５ｆは、穴あけ工具として設計されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、工具マガジン１２には、フライス工具又は研削工具も保持することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明による工作機械１は、２つの翼列状のホイール１７ａ及び１７ｂを含むホイールマガジン１７を更に備え、ホイール１７ａ及び１７ｂは、ホイールの円周に沿って、対応する工作物ステーション１９に複数の工作物１０を提供する。個々の工作物１０をホイールマガジン１７の工作物ステーション１９から入替えで取り出し、それらをスピンドルヘッド８に再配置するために、チェンジャーの形態のハンドリング装置が設けられている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図３ａは、本発明による工具マガジン１２がＮＣ円テーブル２５の上に配置されている一例を示す。これとは対照的に、図３ｂ及び図３ｃは、本発明による工具マガジン１２がスイベル回転テーブル３０の上に配置されている、本発明による工作機械の構成を示し、図３ｂは、０度の角度位置、すなわち機械ベッドに対して平行な角度位置にあるスイベル回転テーブルを示し、一方、図３ｃの図では、角度位置は９０度傾けられている。図３ａ、図３ｂ及び図３ｃは、ワークスピンドル７にクランプされた工作物１０の機械加工が、単にスイベル回転テーブル３０の９０度の旋回により、ワークスピンドル７の同じ相対的な位置決めで、異なる工具１５ｅ（図３ｂ）又は１５ｂ（図１ｃ）によって可能であることを示す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図４ａは、パレットチェンジャー３１が設けられ、それにより取替パレット３２を入れ替えることができる、本発明による工作機械の例示的な実施形態を示す。取替パレット３２には、クランプ手段３３が設けられており、それにより、（図に示す工具マガジン１２と同様に）更なる工具マガジンを取り付けることができるか、又は、このパレット３２上に工具を直接クランプする工具インターフェース（図示せず）等の対応するクランプ手段によって、更なる対応する工具を取り付けることができる。図４ｂに示す円形マガジン４０では、パレットチェンジャー３１を介して工具（図示せず）が予め装填されたパレットの自動化供給を達成するように、本発明による工作機械に他のパレット４１を短時間に連続して入れ替えることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図５は、本発明による方法の例示的な実施形態を示し、マガジンに複数の工作物を提供するステップＳ１と、ステップＳ２において、工作機械のワークスピンドル内に工作物のうちの１つを入れ替えることとを含む。ステップＳ３において、工作機械の機械台に取り付けられた、複数の工具を備えた工具マガジンを提供することと、ステップＳ４において、工具マガジンに収容された工具のうちの１つによって、ワークスピンドルにクランプされた工作物の機械加工が行われる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１ａ】
2019022928.tif 000015
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２ａ】
2019022928.tif 000016
【外国語明細書】
2019022928.tif 000017
2019022928.tif 000018
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