(57)【要約】  本発明は、第１、第２及び第３の移動方向に移動可能なスピンドルスリーブ（9）を有するワークスピンドル（25）が取り付けられた機械スタンド（2）がその上面に配置された機械ベッド（1）を備える工作機械に関する。その際、スピンドルスリーブ（9）はスリーブハウジング（8）を含み、当該スリーブハウジングは、機械スタンド（2）に取り付けられたガイドレール（5）に沿って第１の方向において軸方向に移動され得ると共に、工具を支持するワークスピンドル（25）は、スリーブハウジング（8）の内部へ及びそこから外部へ同一の移動方向において移動可能である。【選択図】図１
2021502902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械であって、機械ベッド（1, 63, 82, 58, 98, 110）を備え、当該機械ベッドの上面又は前記機械ベッド（1, 63, 82, 58, 98, 110）の側面には機械スタンド（2, 62, 78）が配置されており、前記機械スタンドには、第１、第２及び第３の移動方向に移動可能な、スピンドルスリーブ（9, 69, 74, 85, 99）を備えるワークスピンドル（25）が取り付けられており、
前記スピンドルスリーブ（9, 69, 74, 85, 99）は、スリーブハウジング（8, 70, 87, 95, 106）を含み、前記スリーブハウジングは、前記機械スタンド（2, 62, 78）に取り付けられたガイドレール（5, 68a, 68b）に沿って前記第１の方向において軸方向に移動され得ると共に、工具を支持する前記ワークスピンドル（25）は、前記スリーブハウジング（8, 70, 87, 95, 106）の内部へ及びそこから外部へ同一の移動方向において移動可能であることを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記機械スタンド（2）は、ブリッジ（4, 111）によって連結された２つの固定された機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）を含み、前記スリーブハウジング（8）は、前記ブリッジ（4, 111）上において、前記機械ベッド（1）に対して水平に前記第２の移動方向に前記機械スタンド本体（2a, 2b, 101a, 101b）の間で前記第１の移動方向に対して垂直に移動可能に配置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】
２つの前記機械スタンド本体（2a, 2b）の側面にはガイドレール（7a, 7b）が取り付けられており、それぞれの前記機械スタンド本体（2a, 2b）の前記ガイドレール（7a, 7b）内を、それぞれ鉛直キャリッジ（3a, 3b）が案内され、前記鉛直キャリッジによって、前記ワークスピンドル（25）は、スピンドルスリーブ（9）を支持するブリッジ（4）と共に、前記第１及び第２の移動方向に対して垂直に前記第３の方向に移動され得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】
前記スリーブハウジング（8）の上方で且つ前記ブリッジ（4）に対して平行に、連結要素が配置されており、前記連結要素は、２つの前記機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）を連結することを特徴とする、請求項２又は３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記機械スタンド（62, 78）は、水平に且つ前記第１の方向に対して垂直な前記第２の方向に移動可能に配置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６】
前記機械スタンドは、第１及び第２の機械スタンド本体（88a, 88b; 92a, 92b）と、２つの前記機械スタンド本体（88a, 88b; 92a, 92b）の間に配置された連結要素（84, 93）とを、前記スリーブハウジング（87, 95）が前記連結要素（84, 93）の上で前記第１の方向に移動可能に配置され、且つ、前記スリーブハウジング（87, 95）が前記連結要素（84, 93）によって前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の方向に鉛直に移動可能であるような態様で含んでい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】
前記機械スタンドは、前記機械ベッド（58）の上面の上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】
前記機械スタンドは、前記機械ベッド（98）の側面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９】
前記スリーブハウジング（70）は、前記機械スタンド（62, 78）の側面に配置された鉛直キャリッジによって、前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の方向に鉛直に移動可能であることを特徴とする、請求項５に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記機械ベッド（82）と前記機械スタンド（78）との間に配置された水平キャリッジ（59）であって、前記水平キャリッジ（59）は、前記機械スタンド（78）と共に、水平に且つ前記第１の方向に対して垂直な前記第２の方向に移動可能に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記ブリッジ（111）は、前記スピンドルスリーブ（105）と同様に前記機械ベッド（110）に対して斜めに配向されるような態様で、前記機械ベッド（110）に対して所定の角度で斜めに配置さ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１２】
前記機械ベッド（1）の上に配置された、スピンドルスリーブ（9）を有する前記ワークスピンドル（25）によるワークの５軸機械加工のための旋回テーブル（12）を含み、前記旋回テーブルの旋回軸は、前記スピンドルスリーブ軸に対して垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１３】
ワークの５軸機械加工のための工作機械であって、
機械ベッド（1）と、
前記機械ベッド（1）の上面又は側面に配置された機械スタンド（2）と、
前記機械スタンド（2）に水平の配置で取り付けられており、第１、第２及び／又は「第３の移動方向に移動可能に配置されたワークスピンドル（25）と、を含み、
前記機械ベッド（1）の上面に配置されており、その旋回軸が前記ワークスピンドル（25）の長手方向軸に対して垂直に延びる旋回テーブル（12）によって特徴付けられる工作機械。
【請求項１４】
前記機械スタンドは第１の機械スタンド本体を含み、前記第１の機械スタンド本体は、前記機械ベッドの上面又は側面で前記旋回テーブルの前記旋回軸に対して平行な方向に移動可能に配置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記ワークスピンドル（25）は、軸方向に移動可能なスピンドルスリーブ（9）として形成されていることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の工作機械。
【請求項１６】
前記機械スタンド（2）は、ブリッジ（4, 111）によって連結された２つの機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）を含み、前記スリーブハウジング（8, 106）は、前記ブリッジ（4, 111）上において、水平に且つ前記第２の移動方向に前記機械スタンド本体（2a, 2b, 101a, 101b）の間で前記第１の方向に対して垂直に移動可能に配置されていることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の工作機械。
【請求項１７】
２つの前記機械スタンド本体（2a, 2b）にはガイドレール（7a, 7b）が取り付けられており、両面上の前記ガイドレール（7a, 7b）内を鉛直キャリッジ（3a, 3b）が前記機械スタンド本体（2a, 2b）に接して案内され、前記ブリッジ（4）は、前記鉛直キャリッジ（3a, 3b）によって、前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の移動方向に移動可能であ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】
前記スリーブハウジング（8）の上方で且つ前記ブリッジ（4）に対して平行に、連結要素が配置されており、前記連結要素は、２つの前記機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）を連結することを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の工作機械。
【請求項１９】
２つの前記機械スタンド本体（2a, 2b）及び前記機械スタンド本体（2a, 2b）の間に配置された前記ブリッジ（4）は、熱的に対称な構造が実現されるような態様で、互いに配置されていることを特徴とする、請求項２、３、４、１６、１７又は１８に記載の工作機械。
【請求項２０】
前記機械スタンド（62, 78）は、前記旋回テーブル（61, 73, 83, 90）の前記旋回軸に対して垂直及び平行に移動可能に配置されていることを特徴とする、請求項１４に記載の工作機械。
【請求項２１】
前記機械スタンドは、第１及び第２の機械スタンド本体（88a, 88b; 92a, 92b）と、２つの前記機械スタンド本体（88a, 88b; 92a, 92b）の間に配置された連結要素（84, 93）とを、前記スリーブハウジング（87, 95）が前記連結要素（84, 93）の上で前記第１の方向に移動可能に配置され、且つ、前記スリーブハウジング（87, 95）が前記連結要素（84, 93）によって前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の方向に鉛直に移動可能であるような態様で含んでいることを特徴とする、請求項２０に記載の工作機械。
【請求項２２】
前記機械スタンドは、前記機械ベッド（58）の上面に配置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】
前記機械スタンドは、前記機械ベッド（98）の側面に配置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２４】
前記スリーブハウジング（70）は、前記機械スタンド（62, 78）の側面に配置された鉛直キャリッジによって、前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の方向に鉛直に移動可能であることを特徴とする、請求項１４に記載の工作機械。
【請求項２５】
前記機械ベッド（82）と前記機械スタンド（78）との間に配置された水平キャリッジ（59）であって、前記水平キャリッジ（59）は、前記機械スタンド（78）と共に、水平に且つ前記旋回テーブル（73）の前記旋回軸に対して垂直な前記第２の方向に移動可能に配置されていることを特徴とする、請求項２４に記載の工作機械。
【請求項２６】
前記ブリッジ（111）は、前記スピンドルスリーブ（105）も同様に前記機械ベッド（110）に対して斜めに配向されるような態様で、前記機械ベッド（110）に対してある角度で斜め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２７】
前記機械ベッド（1）の内部にチップ収集スペースが形成されていると共に、前記旋回テーブル（12）は前記チップ収集スペースの上方に配置されていることを特徴とする、請求項１４〜２６のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２８】
その軸が前記ワークスピンドル（25）に対して垂直に延びるホイールマガジン（11）と、前記ワークスピンドル（25）又は前記ホイールマガジン（11）の工具を交換するためのマニピュレータと、を含むことを特徴とする、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２９】
前記機械ベッド（1）は、その下面に３点支持体（14a, 14b, 14c）を備えることを特徴とする、請求項１〜２８のいずれか１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、スピンドルスリーブを有するワークスピンドルによってワークを機械加工するための工作機械、又は、機械スタンド上で３つの移動方向に、特にチップチャネルの上方で移動可能なワークスピンドルを備える工作機械の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術から種々のドリル、フライス盤及び／又は旋盤が知られており、それらのワークスピンドルはスピンドルスリーブを有している。基本的に、スピンドルスリーブは、軸方向の移動を行い得る固定工作機械における中空に穿孔されたワークスピンドルである。その際、ドリル、中ぐり盤又はフライス盤のような回転する工具を備える切削機械では、トルクを工具に伝達するために、及び、工具送りを伝達するために、中空シャフト、即ちワークスピンドルが使用される。それは、種々の工具を受容するために、一端において穿孔されている。スピンドルスリーブとして構成されたワークスピンドルの場合、サポート又はスピンドルキャリアに対するスピンドルの手動による又は自動的な軸方向の可動性が与えられる。このスピンドルスリーブ軸（大抵の場合、w軸と呼ばれる）は、位置決め軸として、即ち、後続の機械動作のために前もって位置が決定されるようにも、送り軸として、即ち、機械加工動作の間に送り動作として位置が変更されるようにも、構成され得る。この場合、クロススライドとは対照的に、サポート又は主軸台が静止している一方で、スピンドルの回転する部分のみが軸方向に移動される。このために、スピンドルスリーブは、径方向及び軸方向の力を受容するため、複数箇所において大抵の場合はローラベアリング内に支持されるが、調整移動を実現するために、ハウジングに対して軸方向に移動可能である。回転運動及びトルクを伝達するために、スピンドルスリーブは、大抵の場合、ギアホイール、プーリ、カップリングなど又は他の適切な要素を介して、伝動装置に接続されている。旋盤の場合、心押し台のスピンドルは、しばしばスピンドルスリーブとも呼ばれる。
【０００３】
特許文献１からは、例えば、付加的な回転工具キャリッジを備えるフライスキャリッジを有するドリル及びフライス盤が知られている。このために、水平に移動する水平フライスキャリッジが、スタンドに取り付けられたフライスキャリッジキャリアに設けられている。水平フライスキャリッジ上では、更に、対応する回転工具受容部を支持する回転工具キャリッジが、水平に移動する。２つのキャリッジは、別々に移動し得るように構成されている。
【０００４】
特許文献２は、中空のワークスピンドルを有する立型マシニングセンタ用のドリルスピンドルを示している。工具スピンドルは、鉛直キャリッジに対して水平に引き込み及び繰り出し移動可能なスピンドルキャリッジ内に受容されている。スピンドル自体も、スピンドルキャリッジに対して水平方向に移動可能である。スピンドルキャリッジ自体は、鉛直キャリッジ内で支持され、これを貫通している。その際、スピンドルキャリッジは、鉛直キャリッジを横切って水平方向に移動され得る。
【０００５】
冒頭で述べたように、本発明は、チップ収集スペースに対して３つの方向に移動可能なワークスピンドルの基本構造及びこれに関連する機械構造コンセプトにも関する。
【０００６】
このために、例えば、特許文献３は、１つのベッドの上に、ブリッジを介して互いに連結された２つの機械スタンドが配置される、機械コンセプトを開示している。２つの互いに連結された機械スタンド上には、鉛直方向において長方形のフレームが配置されており、当該フレームは、鉛直に及び水平に移動可能である。この第１のフレームの内部には、２つのフレームに対して鉛直方向に移動され得るワークスピンドルを有する第２のフレームが設けられている。フレーム構成の下方には、機械ベッド内にチップチャネルが配置されており、その長手方向軸は、スピンドル軸に対して平行に延びている。
【０００７】
３つの空間方向に移動可能なワークスピンドルがチップチャネルの上方に配置されている、類似の機械コンセプトが、特許文献４に記載されている。このコンセプトでは、機械ベッドの両側に機械スタンドが取り付けられており、当該機械スタンドは、フォーク状のブリッジを介して互いに連結されている。このブリッジ上には、スピンドル台がガイド上に支持されており、当該スピンドル台は、水平方向に、及び付加的に、これに垂直なスピンドル軸の方向に移動可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０５８６４９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００６００７７３７号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１７６２３３号明細書
【特許文献４】欧州特許第２８６５４８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、ワークスピンドルの移動経路、スピンドルキャリアの剛性、ワーク／機械テーブルに対する工具の位置決め性、並びに、チップ搬送に関して、上述した機械コンセプトを最適化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題又はその部分的な態様は、独立請求項１及び１３に記載されているような機械コンセプトによって解決される。
【００１１】
本発明による工作機械は、好ましくは、水平マシニングセンタとして形成されている。即ち、ワークスピンドルは機械テーブルの表面に対して平行に配置されており、水平方向に移動する。
【００１２】
本発明による工作機械は、その上面の上に機械スタンドが配置された機械ベッドを備える。その際、機械スタンドは、機械ベッドの上に配置され得るが、機械ベッドの側面にも配置され得る。好ましくは、機械スタンドは、互いに対して移動可能な少なくとも２つの機械スタンド本体から形成されており、当該機械スタンド本体は、実用的にはブロック体として形成され得る。その際、第１の機械スタンド本体は、機械ベッドの上面の上に直接的に移動可能に取り付けられることができ、当該上面の上にはワークテーブルも取り付けられている。次に、第２の機械スタンド本体は、第１の機械スタンド本体に取り付けられ、第１の機械スタンド本体の移動方向に対して垂直な方向に機械ベッド上で移動可能に配置され得る。
【００１３】
旋回回転テーブルを備える機械構成の実施形態では、第１の機械スタンド本体が、例えば機械ベッド上の水平キャリッジを介して、旋回回転テーブルの旋回軸に対して平行な方向に移動可能である場合に、特に実用的な構成が得られる。これにより、機械ベッドのサイズは、その面積及び同時に機械全体の高さに関して、制限され得る。更に、殆どのワークについて、特に荷重的に安定した構造の下で、ワークスピンドルの非常に効果的で短い移動経路が得られる。
【００１４】
機械スタンドは、第１、第２及び第３の移動方向に移動可能な、スピンドルスリーブを有するワークスピンドルを支持することができる。換言すれば、本発明による工作機械では、機械スタンドに取り付けられたスピンドルスリーブを有するワークスピンドルが、３つの空間方向に移動され得る。
【００１５】
本発明によれば、必要に応じて設けられるスピンドルスリーブはスリーブハウジングを含み、当該スリーブハウジングは、機械スタンドに取り付けられたガイドレールに沿って、ワークスピンドルに対して軸方向に第１の方向に移動され得る。その際、工具を支持するワークスピンドルは、付加的に、同様に第１の移動方向において、スリーブハウジング内に引き込み及び繰り出し移動可能である。
【００１６】
換言すれば、本発明によれば、２つの異なる駆動装置によって同一の方向に、即ち、先ずスリーブハウジングの内部に及びそこから外部に移動するワークスピンドルによって、第二に機械スタンド上のガイドレールに沿って移動可能なスリーブハウジング自体によって移動され得る、スピンドルスリーブを備えたワークスピンドルが提供される。
【００１７】
第１の移動方向におけるスピンドルスリーブのこの「二重の」可動性の特別な利点は、増大された移動経路に加えて、別個の駆動装置及びガイドからなる２つの機構によって実現される移動経路が、少なくとも部分的に互いに平行に延び、これにより、ワークスピンドルの剛性及び位置決め性の精度が向上することにある。
【００１８】
例えば、上述した特許文献２に示された、水平スピンドルキャリッジが鉛直スピンドルキャリッジを通過する機械コンセプトと比較して、機械構造の剛性は、このようにして著しく高められ得る。より正確には、a）スピンドル台及びワークスピンドルを備えるスリーブハウジングのガイド上での可動性、及び、b）スリーブハウジングの内部への及びそこから外部へのワークスピンドルの移動、の合成された運動によって生じる第１の移動方向の方向における全移動範囲に亘って、高められた剛性が保証される。これは、特に、大きな寸法のワークの機械加工及びその際に加えられるトルクにおいて、中心的な意義を有する。
【００１９】
本発明の特に有利な実施例において、機械スタンドは、機械ベッドの側面に又はその上に配置され、ブリッジを介して互いに連結される２つの固定された機械スタンド本体を含み、ブリッジ上のスリーブハウジングは、水平に且つ機械ベッドに対して平行に、機械スタンド本体の間で第２の移動方向に移動可能に配置されている。このために、実用的にはブリッジの上に２つの水平なガイドレールが設けられており、当該ガイドレールによって、スリーブハウジングは、ブリッジ全体に亘る比較的広い領域において、対応して高い剛性で水平方向に移動され得る。
【００２０】
この構成の別の利点は、理想的なケースでは同一に形成された２つの機械スタンド本体の間にスピンドルスリーブを有するワークスピンドルを位置決めすることにより、機械コンセプトの実質的に熱的に対称な構造が得られる点に見ることができ、これはまた、大きな寸法のワークの機械加工のために、中心的な意義を有する。
【００２１】
好ましくは、機械スタンド本体の２つの側面には、それぞれ１対の鉛直なガイドレールが取り付けられている。ガイドレール内で案内される鉛直キャリッジによって、スピンドルスリーブを有するワークスピンドルを支持するブリッジは、第３の方向において鉛直に移動され得る。ここでも、二重のガイドを設けることにより、高い剛性が保証される。
【００２２】
したがって、本発明のこのような実施例は、互いに直角である３つの移動方向の全てが、二重レール内での案内を保証し、その結果、長い移動距離であっても、移動範囲全体に亘って高い剛性が保証され得る点において際立っている。
【００２３】
本発明の特に実用的に形成された実施例では、３つの指定された（第１、第２及び第３の）移動方向X、Y及びZにおいて、それぞれ４つのガイドキャリッジが、スピンドルを移動させるために設けられている。
【００２４】
機械ベッドの上には、回転テーブルが、しかしながら旋回テーブルも配置されることができ、その旋回軸は、好ましくはスピンドルスリーブ軸に対して垂直に配置されている。このようにして、ワークの効率的な５軸機械加工を行うことができる。
【００２５】
好ましくは、スリーブハウジングの上方において、上述したブリッジに対して平行に連結要素が配置されており、当該連結要素は、２つの機械スタンド本体を連結している。スリーブハウジングは、ブリッジとブリッジ上の連結要素との間で、水平に且つ機械ベッドに対して平行に、機械スタンド本体の間で第２の移動方向に移動可能である。連結要素による２つの機械スタンド本体の連結によって、工作機械の特に安定した構造がもたらされ、スリーブハウジングの移動中に生じる振動は、低減及び／又は回避され得る。
【００２６】
特に実用的に形成された実施例では、上述したブリッジは、機械ベッドに対してある角度で斜めに配置されており、スピンドルスリーブも機械ベッドに対して斜めの角度で配向されている。特に、大きな及び／又は重いワークでは、ワーク上のスピンドルスリーブの機械加工領域が、機械ベッドに対するスピンドルスリーブの傾斜位置によって拡大され、大きく重いワークは、特に効率的に機械加工され得るという利点がもたらされる。なぜなら、これらのワークは、旋回テーブルによって限定的にのみ旋回可能であり、スピンドルスリーブの傾斜位置によって、小さな旋回可能性の下でも、ワークが大きな面積に亘って機械加工され得るからである。
【００２７】
工作機械の有利な実施形態において、機械スタンドは、水平に且つ第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動可能である。この実施形態では、機械スタンドの上に配置されたスピンドルスリーブは、特に正確に移動可能である。
【００２８】
実用的な構成において、機械スタンドは、第１及び第２の機械スタンド本体と、２つの機械スタンド本体の間に配置された連結要素とを含み、２つの機械スタンド本体及び連結要素は、第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動可能である。
【００２９】
好ましくは、スリーブハウジングは、連結要素上で第１の方向に移動可能であり、スリーブハウジングは、２つの機械スタンド本体の間の連結要素によって、第１及び第２の方向に対して垂直な第３の方向に移動可能である。機械スタンドのこの構成は、工作機械の特に堅固で剛な構造を示す。
【００３０】
好ましくは、機械スタンドは、機械ベッドの上面の上に配置されている。
【００３１】
機械スタンドが機械ベッドの側面に配置され、水平に且つ第２の方向に移動可能であると、特に実用的である。この場合、工作機械の設置面積が小さい、特にコンパクトな構造が得られる。
【００３２】
工作機械の簡単な構成では、機械スタンドは一体に形成されている。好ましくは、スリーブハウジングは、機械スタンドの側面に配置された鉛直キャリッジによって、第１及び第２の方向に対して垂直な第３の方向に鉛直に移動可能であり、それにより、スピンドルスリーブの特に短い移動経路が達成され得る。更に、当該構成によって、工作機械のコンパクトで特に剛な構造が実現される。
【００３３】
特に有利な実施例では、機械ベッドの上面の上で移動可能な機械スタンドと機械ベッドとの間には、水平キャリッジが配置されており、当該水平キャリッジは、機械スタンドと共に、水平に且つ第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動可能である。機械スタンドは水平キャリッジの上に配置されているので、機械スタンドは第２の方向において特に正確に移動可能であり、それにより、スピンドルスリーブは、この方向において正確に移動され得る。同時に、工作機械は、水平キャリッジ上の機械スタンドの構造によって、堅固である。
【００３４】
特に有利な実施形態では、機械ベッドの内部又は下方にチップ収集スペースが延び、その軸は、スピンドルスリーブ軸に平行に配置され得る。旋回テーブルは、その幅方向においてチップチャネルを横断しており、その結果、旋回テーブルを旋回させることにより、チップ収集スペース内への直接的なチップの落下が保証される。
【００３５】
機械の対称な構造に起因して、機械ベッドは、有利には３点支持体によって据え付けられている。
【００３６】
本発明による工作機械は、好ましくは、ワークの５軸機械加工のために適合されている。機械ベッドの上には機械スタンドが配置されており、それに接して又はその上に、ワークスピンドルが、第１、第２又は第３の直線方向及び２つの回転軸において移動可能に取り付けられている。
【００３７】
機械テーブルの上には、更に旋回テーブルが配置されることができ、その旋回軸は、ワークスピンドルの第１の移動方向に対して垂直に延びる。
【００３８】
旋回軸を移動可能なワークスピンドルの長手方向軸に対して垂直に配置することにより、５軸機械加工において、ワークスピンドルにクランプされた工具に対するワークの最適な位置決め性が実現される。これは、旋回テーブルの旋回運動によって、旋回テーブル上にクランプされたワークが、場合によっては上述したスピンドルスリーブ構造に起因する二重の可動性を既に含み得る、この第１の（x-）方向におけるワークスピンドルの可動性に加えて、少なくともある限度内で、まさにこの第１の移動方向において更に位置決めされ得るという事実によって説明され得る。したがって、この第１の移動方向には合計３つの位置決め機構があり、これにより、ワーク及び工具の互いに対する著しく効率的な位置決めが可能となる。
【００３９】
好ましくは、旋回テーブルは、機械ベッド内に設けられたチップ収集スペースの上方に配置されており、その結果、落下するチップは、搬送ウォームを備えるこのチップ収集スペースを介して除去され得る。
【００４０】
有利な実施形態では、旋回テーブルは、その幅方向においてチップ収集スペースを横断している。これにより、旋回テーブルを旋回位置に位置付けた際、機械加工されたワークから直接的にチップ収集スペース内への落下による、チップの最適化された除去がもたらされる。
【００４１】
有利な実施例では、ワークスピンドルの移動は、スピンドルスリーブを有するワークスピンドルによって、旋回軸の方向に対して垂直な第１の移動方向において行われる。これは、キャリッジ上のスピンドル台と共にスリーブハウジングが移動すること、及び付加的にワークスピンドルがスリーブハウジング内へ移動することによる、いわば「二重の」可動性が付与された、スピンドルスリーブを有する上述したワークスピンドル、あるいは、この第１の軸方向におけるワークスピンドルの「一重の」可動性を有する単純なスピンドルスリーブ構造であり得る。
【００４２】
この機械コンセプトにおいても、実用的な実施例は、架け渡されたブリッジを有する２分割された機械スタンドを備えることができ、それにより、上述した利点が得られる。
【００４３】
好ましくは、スリーブハウジングの上方において、上述したブリッジに対して平行に連結要素が配置されており、当該連結要素は、２つの機械スタンド本体を連結している。スリーブハウジングは、ブリッジとブリッジ上の連結要素との間で、水平に且つ機械ベッドに対して平行に、機械スタンド本体の間で第２の移動方向に移動可能である。連結要素による２つの機械スタンド本体の連結によって、工作機械の特に安定した構造がもたらされ、スリーブハウジングの移動中に生じる振動は、低減及び／又は停止される。
【００４４】
特に実用的に形成された実施例では、上述したブリッジは、機械ベッドに対してある角度で斜めに配置され、スピンドルスリーブも機械ベッドに対して斜めの角度で配向されている。特に、大きな及び／又は重いワークでは、ワーク上のスピンドルスリーブの機械加工領域が、機械ベッドに対するスピンドルスリーブの傾斜位置によって拡大され、大きく重いワークは、特に効率的に機械加工され得るという利点がもたらされる。なぜなら、これらのワークは、旋回テーブルによって限定的にのみ旋回可能であり、スピンドルスリーブの傾斜位置によって、小さな旋回可能性の下でも、ワークが大きな面積に亘って機械加工され得るからである。
【００４５】
工作機械の有利な実施形態において、機械スタンドは、水平に且つ第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動可能である。この実施形態では、機械スタンドの上に配置されたスピンドルスリーブは、特に正確に移動可能である。
【００４６】
実用的な構成において、機械スタンドは、第１及び第２の機械スタンド本体と、２つの機械スタンド本体の間に配置された連結要素とを含み、２つの機械スタンド本体及び連結要素は、第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動可能である。
【００４７】
好ましくは、スリーブハウジングは、連結要素上で第１の方向に移動可能であり、スリーブハウジングは、２つの機械スタンド本体の間の連結要素によって、第１及び第２の方向に対して垂直な第３の方向に移動可能である。機械スタンドのこの構成は、工作機械の特に堅固で剛な構造を示す。
【００４８】
好ましくは、機械スタンドは、機械ベッドの上面の上に配置されている。
【００４９】
機械スタンドが機械ベッドの側面に配置され、水平に且つ第２の方向に移動可能であると、特に実用的である。この場合、工作機械の設置面積が小さい特にコンパクトな構造が得られる。
【００５０】
工作機械の特に簡単な構成では、機械スタンドは一体に形成されている。好ましくは、スリーブハウジングは、機械スタンドの側面に配置された鉛直キャリッジによって、
第１及び第２の方向に対して垂直な第３の方向に鉛直に移動可能であり、それにより、スピンドルスリーブの特に短い移動経路が達成され得る。更に、当該構成によって、工作機械のコンパクトで特に剛な構造が実現される。
【００５１】
特に有利な実施例では、機械ベッドの上面の上で移動可能な機械スタンドと機械ベッドとの間には、水平キャリッジが配置されており、当該水平キャリッジは、機械スタンドと共に、水平に且つ第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動可能である。機械スタンドは水平キャリッジの上に配置されているので、機械スタンドは第２の方向において特に正確に移動可能であり、それにより、スピンドルスリーブは、この方向において正確に移動され得る。同時に、工作機械は、水平キャリッジの上の機械スタンドの構造によって、堅固である。
【００５２】
ここに記載された全ての機械コンセプトにおいて、機械スタンドの側面に又は２つの機械スタンド本体のうちの一方に、ホイールマガジンを設けることができ、当該ホイールマガジンは、マニピュレータを介して、工具を交換してワークスピンドルに挿入することを可能とする。有利な構成では、ホイールマガジンのホイール軸は、ワークスピンドルの軸方向の移動の第１の方向に対して垂直に設けられており、その結果、工具は、マニピュレータを介して簡単な方法で、同一の方向において、ホイールマガジンから取り外され、ワークスピンドルに挿入して交換され得る。
【００５３】
本発明の更なる詳細及び利点は、図面を参照した本発明による工作機械の実施例の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による工作機械の第１の実施例を、正面斜視図で示している。
【図２】本発明による工作機械の実施例を、背面斜視図で示している。
【図３】本発明による工作機械の実施例を、平面図で示している。
【図４】本発明による工作機械の実施例を、側面斜視図で示している。
【図５ａ】本発明による工作機械の、頭上位置にある旋回回転テーブルの実施例を、側面図で示している。
【図５ｂ】本発明による工作機械の、起立位置にある旋回回転テーブルの実施例を、側面図で示している。
【図６】本発明による工作機械の第２の実施例を、正面斜視図で示している。
【図７】本発明による工作機械の第３の実施例を、正面斜視図で示している。
【図８】本発明による工作機械の第４の実施例を、正面斜視図で示している。
【図９】本発明による工作機械の第５の実施例を、正面斜視図で示している。
【図１０】本発明による工作機械の第６の実施例を、正面斜視図で示している。
【図１１】本発明による工作機械の第７の実施例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図１には、工作機械の第１の実施例が斜視正面図で示されている。工作機械は、その下面において３つの点支持体１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって据え付けられた機械ベッド１を含む。３つの点支持体１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、工作機械は、スペース内で特に安定して位置付けられ得る。機械ベッド１は、四角形の基本構造を有し、その辺は、幅方向よりも長手方向において長い。
【００５６】
機械ベッド１の上には、互いに平行に対向して起立する２つの機械スタンド本体２ａ、２ｂとしての機械スタンド２が、台形状に形成されている。機械ベッド１の上の２つの機械スタンド本体２ａ、２ｂの構造は、特に高い剛性と、同時に工作機械のコンパクトな構造をもたらす。
【００５７】
図２には、工作機械が、背面からの斜視図で示されている。機械スタンド本体２ａ、２ｂ上には、それぞれ側面のうちの一方に、鉛直ガなイドレール７ａ、７ｂが配置されている。ガイドレール７ａ、７ｂのそれぞれの内部を、当該ガイドレール７ａ、７ｂに嵌め込まれたそれぞれ２つの台車を有する鉛直キャリッジ３ａ、３ｂが案内される。鉛直キャリッジ３ａ、３ｂは、ボールねじ１７ａ、１７ｂによって移動され、ボールねじ１７ａ、１７ｂは、機械スタンド本体２ａ、２ｂの側面を鉛直に上から下へ延び、下部ブラケット２７、中央ブラケット２８及び上部ブラケット２６によって支持される。下部ブラケット２７、中央ブラケット２８及び上部ブラケット２６は、機械スタンド本体２ａ、２ｂのれぞれの高さに位置している。上部ブラケット２６上には、ボールねじ１７ａ、１７ｂのそれぞれの駆動モータ１０ａ、１０ｂが取り付けられている。ボールねじ１７ａ、１７ｂによって、鉛直キャリッジ３ａ、３ｂは鉛直方向において正確に位置付けられ得る。したがって、鉛直キャリッジ３ａ、３ｂは、互いに平行に鉛直方向に移動される。ボールねじ１７ａ、１７ｂの代わりに、例えばリニアモータのような鉛直キャリッジ３ａ、３ｂ用の他の駆動装置も可能である。
【００５８】
２つの機械スタンド本体２ａ、２ｂの間には、ブリッジ４が配置されており、当該ブリッジは、それぞれの機械スタンド本体２ａ、２ｂの鉛直キャリッジ３ａ、３ｂによって鉛直方向に移動される。ブリッジ４はコンパクトなブリッジ構造であり、ブリッジ４上には、２つの機械スタンド本体２ａ、２ｂの間に、水平方向に配置され互いに平行に配向された２つのガイドレール６が配置されている。ガイドレール６の上には水平キャリッジ１８が取り付けられており、当該水平キャリッジは、２つの機械スタンド本体２ａ、２ｂの間を、ブリッジ４内のフリースペース内に存在するボールねじ１７ｃによって案内される（図３参照）。水平キャリッジ１８は、ガイドレール６上を案内される４つの台車上のに配置されており、それにより水平キャリッジ１８が移動される。駆動モータ１０ｄが、ブリッジ４の外面に取り付けられており、当該駆動モータは、水平方向における水平キャリッジ１８の移動のための動力を提供する。
【００５９】
互いに平行に配向された機械スタンド本体２ａ、２ｂ及びこれらの間で鉛直方向に移動可能なブリッジ４の構造から、熱的に対称な構造が得られる。ブリッジ４の構造は、工作機械に、コンパクトな構造でありながら大きな剛性をもたらす。工作機械のコンパクトな構造によって、例えば工作機械の用のスチールカバーも実現することができる。
【００６０】
水平キャリッジ１８の上には、２つのガイドレール５が、水平な平面内において機械ベッド１の長手方向に取り付けられている。ガイドレール５の上では、スリーブハウジング８が、機械ベッド１の長手方向に案内される。スリーブハウジング８は、空洞を有する箱形に構成されており、スピンドルスリーブ９が少なくとも部分的にスリーブハウジング８によって包囲されると共に、空洞を少なくとも部分的に充填している。スピンドルスリーブ９は、スピンドル台２４及びワークスピンドル２５から成り、ワークスピンドル２５は、スピンドル台２４から外へ及びその中へ、移動され得る。スリーブハウジング８は、水平キャリッジ１８内に取り付けられたボールねじ１７ｄ（図１〜５には示されていない）によって、機械ベッド１の長手方向においてスピンドルスリーブ軸方向に移動され、スリーブハウジング８の下面には、ガイドレール５の上に載せられた４つの台車が配置されており、それにより、スリーブハウジング８は、ガイドレール５の上で移動され得る。駆動モータ１０ｃが、水平キャリッジ１８の構造及びスリーブハウジング８の背面に連結されている。スリーブハウジング８の移動並びにワークスピンドル２５の引き込み及び繰り出し移動により、ワークスピンドル２５はスピンドルスリーブ軸の方向に二重に移動され、それにより、ワークスピンドル２５のスピンドルスリーブ軸方向における到達距離が延長される。スリーブハウジング８は、スピンドルスリーブ９の剛性を増大させ、スピンドルスリーブ９のスピンドルスリーブ軸方向における可動性は妨害されず、ワークスピンドル２５の正確な作動が達成される。ブリッジ４上の水平キャリッジ１８の上のスリーブハウジング８の内部にスピンドルスリーブ９を位置決めすることにより、工作機械は、ワークの機械加工中に特に安定であり、同時に、ワークスピンドルの到達距離は、可動性によって延長される。鉛直方向の機械スタンド本体２ａ、２ｂ上の、機械スタンド本体２ａ、２ｂの間における水平方向のブリッジ４の上のガイドレール６上の、及び、機械ベッド１の長手方向におけるスピンドルスリーブ軸方向の水平キャリッジ１８の上のガイドレール５上の、ガイドレール７ａ、７ｂによって、ワークスピンドル２５は、３つの空間方向の全てにおいて移動可能である。ガイドレール５、６、７は、それぞれ２つあり、それにより、確実で正確な案内が達成される。水平キャリッジ１８及びスリーブハウジング８の移動用の駆動装置として、例えばリニアモータのような、ボールねじ１７ｃ、１７ｄ以外の駆動装置が可能である。
【００６１】
機械ベッド１の上には、旋回回転テーブル１２が配置されている。旋回回転テーブルは、２つの旋回アーム１３を介して機械ベッド１の上に強固に取付けられている。旋回回転テーブルモータ２１が、旋回回転テーブル１２の移動を実行する。旋回回転テーブル１２によって、２つの回転軸による５軸機械加工が可能となる。旋回回転テーブルは、スピンドルスリーブ軸方向及び鉛直方向における旋回によって移動される。第２の回転軸によって、旋回回転テーブル１２はそれ自体の軸の周りを回転することができ、その結果、旋回回転テーブル１２上でのワークの可能な限り大きな移動が可能となる。旋回回転テーブル１２の旋回運動は、２つの座標軸における運動によって記述され得る円形軌道を描く。したがって、旋回回転テーブル１２の旋回は、機械ベッド１の長手方向及び鉛直方向における更なる移動の自由度を達成する。
【００６２】
機械ベッド１の内側の内部空間１９には、ワークの機械加工の際に生じたチップを偏向させるためのチップ偏向装置２０が配置されているチップ偏向装置２０から落下するチップは、チップチャネル１５に導かれる。チップチャネル１５内に配置されたチップウォーム１６（図３参照）によって、チップは工作機械のチップチャネル１５から外部へ案内される。チップウォームの別の図が図３に示されており、図３の説明においてより詳細に説明される。
【００６３】
機械スタンド本体２ａ、２ｂのうちの１つの外側表面上には、ワークスピンドル２５の軸に対して垂直にホイールマガジン１１が取り付けられている。ホイールマガジン１１は、マニピュレータによってワークスピンドル２５に挿入され得る工具を案内する。ワークスピンドル２５に挿入された工具は、再びマニピュレータによって、ワークスピンドル２５から取り外され、ホイールマガジン１１に挿入され得る。ホイールマガジン１１は、ワークスピンドル２５からの及びワークスピンドル２５への工具の迅速な交換を可能とし、これにより工作機械の効率が向上する。
【００６４】
図３には、工作機械が平面図で示されており、当該平面図には、旋回回転テーブル１２に対するスピンドルスリーブ９の位置が示されている。異なるガイドレール５、６、７ａ、７ｂによって、スピンドルスリーブ９が３つの空間方向の全てにおいて移動可能であることにより、スピンドルスリーブ９は、機械ベッド１の全領域内で移動することができる。ワークスピンドル２５はスピンドルスリーブ軸方向に繰り出し移動可能であるため、到達距離は旋回回転テーブル１２まで延長される。ワークスピンドル２５の延長された到達距離及び旋回回転テーブル１２の旋回によって、ワークの特に正確な機械加工が可能となる。スピンドルスリーブ軸方向におけるワークスピンドル２５の延長された到達距離によって、特に幅が広く長いワークを、それらの位置を交換又は修正することなく、機械加工することができる。
【００６５】
図３では、機械ベッド１の中央にチップウォーム１６が示されており、当該チップウォーム１６は、機械ベッド１の内部空間１９内において、チップチャネル１５の長手方向に取り付けられている。ワークの機械加工の際に生じるチップは、チップチャネル１５内のにチップウォーム１６によって機械ベッド１から外部へ搬送され、その結果、機械加工の際の大きな擾乱要因であるチップは、効率的且つ迅速に機械加工スペースから除去される。
【００６６】
図４は工作機械の側面図を示しており、同図では、旋回回転テーブル１２に対するスピンドルスリーブ９の位置及び機械ベッド１の内部空間１９の位置決めが示されている。図において、旋回回転テーブルは９０°回転されており、その結果、スピンドルスリーブ９のワークスピンドル２５は、旋回回転テーブル１２に対して垂直となっている。スピンドルスリーブ９の二重の可動性によって生じるワークスピンドル２５の延長された到達距離によって、ワークスピンドル２５が旋回回転テーブル１２まで移動され得ることが明らかとなる。その際、工作機械の構造はコンパクトに維持されると共に、特に大きな剛性を達成する。
【００６７】
図５は、旋回の際の旋回回転テーブル１２の移動を明示している。旋回回転テーブル１２は、テーブルを直立位置１２ａに保持することも、頭上位置１２ｂに回転することもできる。旋回アームによって、旋回回転テーブル１２は、回転軸の周りで円形軌道上で移動される。旋回回転テーブルは、別の回転軸の周りで、それ自体の軸の周りを回転する。図５ａに示されているように、スピンドルスリーブ９ｋ、９ｌ、９ｍ、９ｎは、異なる高さ及び異なる幅で移動可能であり、その際、旋回回転テーブル１２は頭上位置１２ｂに位置付けられている。図５ｂには、スピンドルスリーブ９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉの位置が、通常位置１２ａにある旋回回転テーブル１２の位置と比較して示されている。スピンドルスリーブ９の到達距離及び旋回回転テーブル１２の可動性によって、多数の機械加工モードが可能であり、当該多数の機械加工モードでは、ワークがフレキシブルに機械加工され得る。旋回回転テーブル１２の頭上位置１２ｂによって、発生するチップを直接的にチップチャネル１５内に落下させる可能性が存在する。
【００６８】
図６には、工作機械の第２の実施例が示されており、当該工作機械は、第１の実施例と比較して、機械ベッド６３の上面の上で水平方向においてスピンドルスリーブ軸に対して垂直に移動可能な一体の機械スタンド６２を含み、当該工作機械においては、スリーブハウジング７０が、機械スタンド６２の側面において、鉛直キャリッジによって鉛直方向に移動可能である。
【００６９】
工作機械は、機械ベッド６３と、機械スタンド６２と、第１の方向において軸方向に移動可能なスピンドルスリーブ６９とを含む。機械ベッド６３は、２つの領域に分割されており、第１の領域６６ａにおいて、機械ベッド６３の上方には、旋回回転テーブル６１が取り付けられている。旋回回転テーブル６１の第１及び第２の旋回アームは、それぞれ、旋回回転テーブルが機械ベッド６３の第１の領域６６ａの中央に配置されるように、機械ベッドの第１及び第２の側壁に取り付けられている。旋回回転テーブル６１の下方の機械ベッド６３内には、ワークの機械加工の際に生じるチップを収集するためのチップ収集スペース６４が形成されている。
【００７０】
機械ベッド６３の第２の領域６６ｂは、第１の領域６６ａの第３の側壁において、機械ベッド６３の第１の領域６６ａに隣接している。機械ベッド６３の第２の領域６６ｂの上面の上には、第１の方向に対して垂直な第２の方向に、互いに平行に配向された２つのガイドレール６５ａ、６５ｂが延びている。２つのガイドレール６５ａ、６５ｂの上には、モータ及びボールねじ６７によって移動可能な単一の機械スタンド６２が配置されている。機械スタンド６２は、第１の方向において軸方向に移動可能なスピンドルスリーブ６９に対して垂直な第２の方向に移動する。ボールねじ６７は、機械ベッド６３の第２の領域６６ｂ内で、機械スタンド６２の移動可能な方向に配置されている。
【００７１】
機械スタンド６２上には互いに平行に延びる２つの鉛直なガイドレールが配置されており、その結果、鉛直キャリッジは、機械スタンド６２の側面において鉛直方向に移動可能に配置されている。鉛直キャリッジ上には、２つの別のガイドレール６８ａ、６８ｂが配置されており、これらによって、機械スタンドの側面において案内されるスリーブハウジング７０は、第１の方向に移動可能に配置されている。スリーブハウジング７０は、第１の方向において軸方向にスリーブハウジング７０の内部に及びスリーブハウジング７０から外部に移動可能なスピンドルスリーブ６９を含む。
【００７２】
図７には、工作機械の第３の実施例が示されている。工作機械は、第２の実施例とは異なり、水平キャリッジ５９上に配置された一体の機械スタンド７８を含み、その結果、機械スタンド７８は、機械ベッド８２の上面の上の水平キャリッジ５９上でスピンドルスリーブ軸に対して垂直な方向に、及び、更に水平キャリッジ５９上でスピンドルスリーブ軸方向に、移動可能である。
【００７３】
工作機械は、機械ベッド８２と、機械スタンド７８と、第１の方向において軸方向に移動可能なスピンドルスリーブ７４とを含む。機械ベッド８２の上面の上には、第１の領域に、図６に示されているように、旋回回転テーブル７３が配置されている。機械ベッド８２の第２の領域には、水平方向において第１の方向に対して垂直な第２の方向に、互いに平行に配置された２つのガイドレール８０ａ、８０ｂが配置されている。
【００７４】
ガイドレール８０ａ、８０ｂの上には、水平キャリッジ５９が取り付けられている。水平キャリッジ５９は、モータ及びボールねじによって、ガイドレール８０ａ、８０ｂ上で第２の方向に移動される。水平キャリッジ５９の上面の上には、互いに平行に配置された２つのガイドレール７９ａ、７９ｂが、第１の方向に配向されて取り付けられている。２つのガイドレール７９ａ、７９ｂの上において、機械スタンド７８は、第１の方向に移動可能である。水平キャリッジ５９の内部にはボールねじが取り付けられており、それによって、機械スタンド７８は、モータ駆動により移動可能である。
【００７５】
機械スタンド７８の側面には、鉛直方向において互いに平行に配置された２つのガイドレール７５ａ、７５ｂが取り付けられている。２つの鉛直に配置されたガイドレール７５ａ、７５ｂ上では、スリーブハウジング７４が、一体化された鉛直キャリッジと共に、鉛直方向に移動可能である。機械スタンド７８の内部にはボールねじ７７が備え付けられており、それによって、主軸台が、一体化された鉛直キャリッジと共に、機械スタンド７８の上面の上に配置されたモータ７６によって移動される。
【００７６】
図８は、第１の実施例と比較して、２つの機械スタンド本体８８ａ、８８ｂと、２つの機械スタンド本体８８ａ、８８ｂの間に配置された連結要素８４とを備える可動の機械スタンド８８ａ、８８ｂを含む工作機械の第４の実施例を示しており、２つの機械スタンド本体８８ａ、８８ｂ及び連結要素８４は、機械ベッド５８の上面の上で、一緒に、水平に且つスピンドルスリーブ軸に対して垂直に移動可能である。
【００７７】
工作機械は、機械ベッド５８と、旋回回転テーブル８３と、機械ベッド５８の上面の上に配置されたガイドレール８９ａ、８９ｂとを含む。機械ベッドの上に配置された２つのガイドレール８９ａ、８９ｂの上において、機械スタンド８８ａ、８８ｂは、第２の方向に移動可能である。機械スタンド８８ａ、８８ｂは、鋳造部品から製造されており、当該鋳造部品は、機械スタンド８８ａ、８８ｂが第１の機械スタンド本体８８ａ及び第２の機械スタンド本体８８ｂを含み、それらの幅広の面が互いに平行に配向されると共に連結要素８４によって連結されるような態様で、成形されている。第１の機械スタンド本体８８ａの内面及び第２の機械スタンド本体８８ｂの内面には、鉛直方向において互いに配置された２つのガイドレールが取り付けられている。第１及び第２の機械スタンド本体８８ａ、８８ｂの間の連結要素８４は、第１及び第２の機械スタンド本体８８ａ、８８ｂの内面の間で、ガイドレールによって鉛直方向に移動可能である。
【００７８】
連結要素８４の上面の上には、互いに平行に配置された２つのガイドレールが、第１の方向に配向されて配置されている。ガイドレールの上には、スリーブハウジング８７が、第１の方向に移動可能に取り付けられている。スリーブハウジング８７の内部には、スピンドルスリーブ８５が配置されており、当該スピンドルスリーブは、スリーブハウジング８７の可動性に加えて、第１の方向において軸方向に、スリーブハウジング８７から外部に及びスリーブハウジング８７の内部に、移動可能に構成されている。
【００７９】
図９は、工作機械の第５の実施例を示しており、この場合、機械ベッドの上面の上で移動可能な第４の実施例の機械スタンド８８ａ、８８ｂと比較して、第５の実施例における機械スタンド９２ａ、９２ｂは、機械ベッド９８の外面に配置されており、その結果、当該機械スタンドは、機械ベッド９８の外面上を水平に且つスピンドルスリーブ軸に対して垂直な方向に移動可能である。
【００８０】
工作機械は、機械ベッド９８と、機械スタンド９２ａ、９２ｂと、第１の方向において軸方向に移動可能なスピンドルスリーブ９９とを含む。機械ベッド９８は、図６〜８に示されたものと同一の構成の旋回回転テーブル９０を含む。機械ベッド９８の外面には、互いに平行に配置された２つのガイドレールが取り付けられており、当該ガイドレールは、第１の方向に対して垂直な第２の方向に配向されている。機械スタンド９２ａ、９２ｂは、ガイドレール上の第１及び第２のガイドシュー９１ａ、９１ｂによって、機械ベッド９８の外面上で第２の方向に移動可能であり、２つのガイドシュー９１ａ、９１ｂは、第１の機械スタンド本体９２ａ及び第２の機械スタンド本体９２ｂに取り付けられている。機械スタンド９２ａ、９２ｂは、鋳造部品から製造され、第１の機械スタンド本体９２ａ及び第２の機械スタンド本体９２ｂを含むように形成されている。第１及び第２の機械スタンド本体９２ａ、９２ｂは、第１及び第２の機械スタンド本体９２ａ、９２ｂの間の連結要素９３を介して連結されている。第１及び第２の機械スタンド本体９２ａ、９２ｂの内面には、鉛直方向にそれぞれガイドレールが取り付けられており、これらのガイドレールによって、連結要素９３は、第１及び第２の機械スタンド本体９２ａ、９２ｂの間で鉛直方向に移動可能である。
【００８１】
連結要素９３の上面の上には、互いに平行に第１の方向に配向された２つのガイドレールが取り付けられている。２つのガイドレール上では、スリーブハウジング９５が第１の方向に移動可能である。スリーブハウジング９５は、付加的にスリーブハウジング内で第１の方向において軸方向に引き込み及び繰り出し移動可能なスピンドルスリーブ９９を含む。
【００８２】
図１０は、工作機械の第６の実施例を示しており、当該実施例では、第１の実施例に匹敵する機械スタンドのブリッジ状の構造が実現されている。その際、ブリッジ１１１は、第１の実施例とは異なり、２つの固定された機械スタンド本体１０１ａ、１０１ｂの間で機械ベッド１１０に対してある角度で配置されており、その結果、スピンドルスリーブ１０５も同様に機械ベッド１１０に対して斜めの角度に配向されている。
【００８３】
工作機械は、機械ベッド１１０と、機械スタンド１０１ａ、１０１ｂと、第１の方向において軸方向に移動可能なスピンドルスリーブ１０８とを含む。機械ベッド１１０の上面の上には、旋回回転テーブル１００が配置されている。
【００８４】
機械ベッド１１０の外面には、２つの機械スタンド本体１０１ａ、１０１ｂが配置されている。２つの機械スタンド本体１０１ａ、１０１ｂは、機械スタンド本体１０１ａ、１０１ｂの背面上で第１及び第２のキャリッジ１０７が鉛直方向に対して斜めの角度でガイドレール１０９上を移動可能であるように配置されている。機械スタンド本体１０１ａ、１０１ｂの背面と鉛直方向との間の角度は、約45°である。しかしながら、機械スタンド本体１０１ａ、１０１ｂの背面と鉛直方向との間の角度は、特定の角度に限定されず、好ましくは10°〜80°である。
【００８５】
２つの機械スタンド本体１０１ａ、１０１ｂの間には、第１及び第２のキャリッジ１０９に取り付けられたブリッジ１１１が配置されており、当該ブリッジは、２つのキャリッジ１０９によって、２つの機械スタンド本体１０１ａ、１０１ｂの背面上で、第２の方向に斜めに移動可能である。
【００８６】
ブリッジ１１１の上面の上には、第３の方向に配向された２つのガイドレール１０２ａ、１０２ｂが互いに平行に配置されており、それらの上で、キャリッジ１０８が第３の方向に移動可能である。ブリッジ１１１の上に配置されたボールネジ１０４及びモータによって、キャリッジ１０８の第３の方向への移動が実行される。
【００８７】
キャリッジ１０８の上面の上には、互いに平行に配置された２つのガイドレールが取り付けられており、それらは第１の方向に配向されている。２つのガイドレール上では、スリーブハウジング１０６が第１の方向に移動可能である。スリーブハウジング１０６は、付加的に第１の方向において軸方向に引き込み及び繰り出し移動可能なスピンドルスリーブ１０５を含む。
【００８８】
要約すると、スピンドルスリーブ１０５は、スリーブハウジング１０６への引き込み及びそこからの繰り出し移動が可能であることにより、及び、スリーブハウジング１０６が移動可能であることにより、第１の方向において二重に移動可能である。更に、スピンドルスリーブ１０５は、キャリッジ３ａ、３ｂ、５９によって第２及び第３の方向に移動可能であり、その際、第１、第２及び第３の方向は互いに垂直である。スピンドルスリーブ１０５を有するスリーブハウジング１０６は、ブリッジ１１１上に移動可能に配置されており、ブリッジ１１１は鉛直方向に対して斜めの角度であるので、スピンドルスリーブ１０５も、旋回回転テーブル１００及び機械ベッド１１０に対して斜めの角度で配置されている。
【００８９】
図１１は、工作機械の第７の実施例を示しており、当該工作機械では、図１〜４におけるもののような機械スタンドのブリッジ状の構造が実現されている。その際、スリーブハウジングの上方において、ブリッジに対して平行に配置された連結要素が、２つの機械スタンド本体を連結している。スリーブハウジングは更に、ブリッジ上において、ブリッジと連結要素との間の水平キャリッジによって、スピンドルスリーブ軸に対して垂直な第２の方向に移動可能である。
【００９０】
本発明は、図１〜１１に示された実施形態に限定されず、専門的な知識に基づいて創作され得る別の実施例を創作するために、明細書に示された個々の事物から成る別の組み合わせを含む。
【図１】
2021502902.tif 000003
【図２】
2021502902.tif 000004
【図３】
2021502902.tif 000005
【図４】
2021502902.tif 000006
【図５ａ】
2021502902.tif 000007
【図５ｂ】
2021502902.tif 000008
【図６】
2021502902.tif 000009
【図７】
2021502902.tif 000010
【図８】
2021502902.tif 000011
【図９】
2021502902.tif 000012
【図１０】
2021502902.tif 000013
【図１１】
2021502902.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月15日(2020.5.15)
【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】
工作機械であって、機械ベッド（1, 63, 82, 58, 98, 110）を備え、当該機械ベッドの上面又は前記機械ベッド（1, 63, 82, 58, 98, 110）の側面には機械スタンド（2, 62, 78）が配置されており、前記機械スタンドには、第１、第２及び第３の移動方向に移動可能な、スピンドルスリーブ（9, 69, 74, 85, 99）を備えるワークスピンドル（25）が取り付けられており、
前記スピンドルスリーブ（9, 69, 74, 85, 99）は、スリーブハウジング（8, 70, 87, 95, 106）を含み、前記スリーブハウジングは、前記機械スタンド（2, 62, 78）に取り付けられたガイドレール（5, 68a, 68b）に沿って前記第１の方向において軸方向に移動され得ると共に、工具を支持する前記ワークスピンドル（25）は、前記スリーブハウジング（8, 70, 87, 95, 106）の内部へ及びそこから外部へ同一の移動方向において移動可能であり、
前記機械スタンド（2）は、ブリッジ（4, 111）によって連結された２つの固定された機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）を含み、前記スリーブハウジング（8）は、前記ブリッジ（4, 111）上において、前記機械ベッド（1）に対して水平に前記第１の移動方向に対して垂直な前記機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）の間での移動の第２の方向に移動可能に配置されており、
２つの前記機械スタンド本体（2a, 2b）の側面にはガイドレール（7a, 7b）が取り付けられており、それぞれの前記機械スタンド本体（2a, 2b）の前記ガイドレール（7a, 7b）内を、それぞれ鉛直キャリッジ（3a, 3b）が案内され、前記鉛直キャリッジによって、前記ワークスピンドル（25）は、スピンドルスリーブ（9）を支持するブリッジ（4）と共に、前記第１及び第２の移動方向に対して垂直に前記第３の方向に移動され得ることを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記スリーブハウジング（8）の上方で且つ前記ブリッジ（4）に対して平行に、連結要素が配置されており、前記連結要素は、２つの前記機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）を連結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３】
前記機械スタンド（62, 78）は、前記機械ベッド（58）の上面の上に水平に且つ前記第１の方向に対して垂直な前記第２の方向に移動可能に配置されている、又は、前記機械ベッド（98）の側面に配置されていると共に、第１及び第２の機械スタンド本体（88a, 88b; 92a, 92b）と、２つの前記機械スタンド本体（88a, 88b; 92a, 92b）の間に配置された連結要素（84, 93）とを、前記スリーブハウジング（87, 95）が前記連結要素（84, 93）の上で前記第１の方向に移動可能に配置され、且つ、前記スリーブハウジング（87, 95）が前記連結要素（84, 93）によって前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の方向に鉛直に移動可能であるような態様で含んで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】
前記スリーブハウジング（70）は、前記機械スタンド（62, 78）の側面に配置された鉛直キャリッジによって、前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の方向に鉛直に移動可能であ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】
前記機械ベッド（82）と前記機械スタンド（78）との間に配置された水平キャリッジ（59）であって、前記水平キャリッジ（59）は、前記機械スタンド（78）と共に、水平に且つ前記第１の方向に対して垂直な前記第２の方向に移動可能に配置され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６】
前記ブリッジ（111）は、前記スピンドルスリーブ（105）と同様に前記機械ベッド（110）に対して斜めに配向されるような態様で、前記機械ベッド（110）に対して所定の角度で斜めに配置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７】
前記機械ベッド（1）の上に配置された、スピンドルスリーブ（9）を有する前記ワークスピンドル（25）によるワークの５軸機械加工のための旋回テーブル（12）を含み、前記旋回テーブルの旋回軸は、前記スピンドルスリーブ軸に対して垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項８】
ワークの５軸機械加工のための工作機械であって、
機械ベッド（1）と、
前記機械ベッド（1）の上面又は側面に配置された機械スタンド（2）と、
前記機械スタンド（2）に水平の配置で取り付けられており、第１、第２及び／又は「第３の移動方向に移動可能に配置されたワークスピンドル（25）と、
前記機械ベッド（1）の上面に配置されており、その旋回軸が前記ワークスピンドル（25）の長手方向軸に対して垂直に延びる旋回テーブル（12）と、を含み、
前記機械スタンド（2）は、ブリッジ（4, 111）によって連結された２つの機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）を含み、前記スリーブハウジング（8, 106）は、前記ブリッジ（4, 111）上において、水平に且つ前記第１の方向に対して垂直な前記機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）の間での移動の第２の方向に移動可能に配置されていると共に、ガイドレール（7a, 7b）が前記２つの機械スタンド本体（2a, 2b; 101a, 101b）上に取り付けられており、両面上の前記ガイドレール（7a, 7b）内を鉛直キャリッジ（3a, 3b）が前記機械スタンド本体（2a, 2b）に接して案内され、前記ブリッジ（4）は、前記鉛直キャリッジ（3a, 3b）によって、前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の移動方向に移動可能であることを特徴とする工作機械。
【請求項９】
前記機械スタンドは第１の機械スタンド本体を含み、前記第１の機械スタンド本体は、前記機械ベッドの上面又は側面で前記旋回テーブルの前記旋回軸に対して平行な方向に移動可能に配置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】
前記ワークスピンドル（25）は、軸方向に移動可能なスピンドルスリーブ（9）として形成されていることを特徴とする、請求項８又は９に記載の工作機械。
【請求項１１】
２つの前記機械スタンド本体（2a, 2b）及び前記機械スタンド本体（2a, 2b）の間に配置された前記ブリッジ（4）は、熱的に対称な構造が実現されるような態様で、互いに配置されていることを特徴とする、請求項１又は８に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記機械スタンド（62, 78）は、前記機械ベッド（58）の上面の上に又は前記機械ベッド（98）の側面に配置されていると共に、前記旋回テーブル（61, 73, 83, 90）の前記旋回軸に対して垂直及び平行に移動可能に配置されており、
前記機械スタンドは、第１及び第２の機械スタンド本体（88a, 88b; 92a, 92b）と、２つの前記機械スタンド本体（88a, 88b; 92a, 92b）の間に配置された連結要素（84, 93）とを、前記スリーブハウジング（87, 95）が前記連結要素（84, 93）の上で前記第１の方向に移動可能に配置され、且つ、前記スリーブハウジング（87, 95）が前記連結要素（84, 93）によって前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の方向に鉛直に移動可能であるような態様で含んでいることを特徴とする、請求項９に記載の工作機械。
【請求項１３】
前記スリーブハウジング（70）は、前記機械スタンド（62, 78）の側面に配置された鉛直キャリッジによって、前記第１及び第２の方向に対して垂直な前記第３の方向に鉛直に移動可能であることを特徴とする、請求項９に記載の工作機械。
【請求項１４】
前記機械ベッド（82）と前記機械スタンド（78）との間に配置された水平キャリッジ（59）であって、前記水平キャリッジ（59）は、前記機械スタンド（78）と共に、水平に且つ前記旋回テーブル（73）の前記旋回軸に対して垂直な前記第２の方向に移動可能に配置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記機械ベッド（1）の内部にチップ収集スペースが形成されていると共に、前記旋回テーブル（12）は前記チップ収集スペースの上方に配置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。
【国際調査報告】
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