(57)【要約】　　　（修正有）【課題】既知の機械と比べて簡略化した構造を有し、突き出たロッド端部の万能全面フライス加工および旋削によって個々の工作物を得るのを可能にする汎用フライス盤を提供する。【解決手段】ロッド状の材料をフライス加工し穿孔して個々の工作物を得るフライス・ボール盤であって、第１の座標軸に沿ってコラム２上を移動することができ、フライス工具および旋削工具を選択的に収容できる作業スピンドル１２を含む、モータ駆動のスピンドル・ヘッド１０と、ロッド状の材料を横断方向に分離する分離手段と、作業空間の側方に隣接して配置され、水平座標軸に沿って伸びる締着軸を有する工作物ホルダ２２および工作物ホルダ用の回転駆動装置を備える締着装置２１とを備えるフライス・ボール盤。【選択図】　　　図１
2004001182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド状の材料をフライス加工し穿孔して個々の工作物を得るフライス・ボール盤であって、
第１の座標軸に沿ってコラム（２）上を移動することができ、フライス工具および旋削工具を選択的に収容できる作業スピンドル（１２）を含む、モータ駆動のスピンドル・ヘッド（１０）と、
ロッド状の材料を横断方向に分割する分離手段と、
作業空間の側方に隣接して配置され、水平座標軸に沿って伸びた締着軸を有する工作物ホルダ（２２）ならびに工作物ホルダ（２２）用の回転駆動装置を備える締着装置（２１）とを含むフライス・ボール盤において、
スピンドル・ヘッド（１０）は、Ｙ座標軸の方向に移動できるヘッドストック（９）の前面においてＹ方向に伸びる軸の周りを枢動することができ、
ヘッドストック（９）は、工作物締着軸に平行なＸ座標軸に沿って静止コラム上を移動できるモータ駆動のスライド（６）上に配置されており、
締着装置（２１）は、コラム（２）の面上に位置し、ガイド（１６、１７）内をＺ座標軸に沿って移動できる傾斜コンソール（１８）上に配置されていることを特徴とするフライス・ボール盤。
【請求項２】
作業空間の、締着手段（２１）と反対側に、工具マガジンが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のフライス・ボール盤。
【請求項３】
傾斜コンソール（１８）の寸法的に安定した後部は、コラム（２）に形成された中央の凹部（１５）の両側に配置し垂直レール（１６、１７）に案内されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のフライス・ボール盤。
【請求項４】
傾斜コンソール（１８）は、その背面から横断方向上向きおよび前方に伸びる補強支柱を含むことを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のフライス・ボール盤。
【請求項５】
傾斜コンソール（２０）は、締着装置（２１）のハウジングと一体に形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のフライス・ボール盤。
【請求項６】
締着装置（４０）は、傾斜コンソール（３９）上に別個の組立体として取り付けられることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のフライス・ボール盤。
【請求項７】
側方に変移した傾斜コンソール（３９）および該コンソールの前部（３８）は、追加の要素（４２）を取外し可能に取り付けるための少なくとも１つの追加のボルスタ・プレート（３１、３６）を備えるテーブル構造（３０）の構成要素であることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のフライス・ボール盤。
【請求項８】
コンソールの前部（３８）および傾斜コンソール（３９）は、支柱によって補強された一体の構成部品を形成することを特徴とする、請求項７に記載のフライス・ボール盤。
【請求項９】
テーブル構造（３０）は、垂直なお前部ボルスタ・プレート（３１）と水平なボルスタ・プレート（３６）とを備えることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載のフライス・ボール盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッド材料をフライス加工し旋削して個々の工作物を得るフライス盤に関し、このフライス盤は、作業スピンドルが、フライス工具および旋削工具を選択的に収容することができる、第１の座標軸に沿ってコラム上を移動可能なモータ駆動スピンドル・ヘッドと、ロッド材料を横断方向に分割する分離装置と、作業領域に沿って側方向に設けられ、水平座標軸に沿って伸びる締着軸を備えた工作物締着装置ならびに工具締着装置用の回転駆動装置を含む締着装置とを有する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工作物に対してフライス作業および穿孔作業を実施できるようにする、工作物を切削するいくつかの工作機械が知られるようになった。このような機械の主要な利点は、様々なフライス作業および穿孔作業を１回設定することによって同じ工作物台上に工作物を止めておくことができ、それによって切削精度が高くなり、締着作業が不要になることによって全体的な作業順序が簡略化されることである。
【０００３】
第１の種類のそのような工作機械は、その基本的な概念の故に旋削機械に関連付けることができ、主として旋削作業によって加工される工作物に適用することができる。特殊な隔離したフライス作業を行う場合、このような旋削機械内の適切な位置にスピンドル・ヘッドを補助装置として設けることができる。
【０００４】
工作物に対してフライス作業および旋削作業を実施する第２の種類の工作機械は、移動軸の数が多いという点で、旋削機械と異なるフライス盤の技術的概念に基づく機械である。このような機械は、フライス盤に典型的な一体化された工具スピンドルを有するスピンドル・ヘッドを備えている。スピンドル・ヘッドは、モータによって１つまたは複数の座標軸に沿って移動可能になるようにコラム（柱）上に取り付けられている。隣接するロッド・マガジンから工作物ホルダに挿入される様々な大きさの、通常はロッド状の工作物を固定状に取り付ける工作物ホルダを備える締着装置が工作物台上に設けられている。この種の工作機械では、フライス作業の数は、同じ工作物に対して行われる旋削作業よりも多い。
【０００５】
機械台座と、２つの水平なＸ座標軸およびＹ座標軸に沿って移動できる可動コラムとを備える、ロッド材料をフライス加工し旋削して個々の工作物を得る汎用フライス盤が、ＷＯ９８／０８６４８から知られている。可動コラムの垂直前面で、垂直な作業スピンドルを含むスピンドル・ヘッドを保持する、モータ駆動の垂直スライドが、垂直なＺ座標軸に沿って移動可能に案内される。機械台座上で、ドローイン（引込み）・コレットや多重ジョー・チャックなどの締着装置と、それに結合された回転駆動装置とを備える工作物担体が、工具スピンドルの作業空間の側方に隣接した静止台上に設けられている。締着装置は締着軸を画定し、ロッド状工作物はこの軸に沿って段階的に送られる。締着装置はさらに、機械台座、または回転可能物として形成されたテーブルに取り付けた２つの支持ブロック内の締着軸に対して横断方向に伸びる軸の周りで枢動することができる。数値制御された回転駆動機構は、旋削作業に適しており、たとえば４０００ｒｐｍから６０００ｒｐｍに相当する速度で工作物ホルダを駆動することができる。この工作機械では、工作物ホルダから工作空間に突き出た工作物端部に対して、作業スピンドルにより従来の方法で旋削作業を実施することができる。同じ設定で、特に工作物の端部でフライス作業を実施するには、工作物ホルダを枢動させることにより、すでにロッド材料から分離されて工作物ホルダに固定された工作物を傾斜させることができ、これにより、垂直なフライス工具によって工作物端部であっても加工し、たとえば丸めることができる。
【０００６】
工作物に対してフライス作業および旋削作業を実施する同様のフライス盤が、ＥＰ０３６８９９６Ｂ１から知られており、このフライス盤では、フライス・スピンドルを含む垂直なスピンドル・ヘッドが、垂直なＺ座標軸に沿って移動できるように可動コラム上に設けられている。機械コラムの長手方向へ単独で水平方向に移動できるスライド上に把持枢動ユニットが位置している。このユニットは、前方の端部がすでに加工されているロッド部を締着するために設けられている。把持枢動ユニットを水平な軸の周りで枢動させることによって、工作物の背面を垂直なフライス工具によって様々な方向から加工することができる。
【０００７】
垂直なＺ軸に沿って静止機械コラムの面上を摺動することができ、スピンドル・ヘッドが取り付けられた垂直なスライド（摺動部材）を備える、木材、プラスチック、および金属の工作物を加工する旋削・フライス盤が、ＤＥ１９７３９５１２Ａ１から知られている。コラム面の前方に、垂直な作業スピンドルの作業空間の側方に隣接して、モータによって旋回できる締着装置が設けられており、個々の工作物として加工すべきロッド状材料が締着装置に取り付けられている。締着装置の締着軸は、水平なＸ座標軸に沿って伸びている。この機械では、締着装置から突き出たロッド端部をすべての方向からフライス加工することはできない。
【０００８】
工作物の自由端部を加工するように複数の座標軸について調整可能な加工へッドと、ロッド状の工作物用の一体化したリテーナを含む締着装置とを備えた、ロッド状の工作物を加工するための他の機械が、ＤＥ１９６３３８９９Ａ１から知られている。工作物の端部は、それぞれの工作物を保持する締着要素を横方向に枢動させることによって、５つの側から切削することができる。水平方向に向けられた工具スピンドルを含む加工ヘッドは、回転可能なターン・テーブル上で３つの軸において調整可能である。
【０００９】
最後に、比較的大きな工作物に対してフライス作業および旋削作業を実施する汎用工作機械がＤＥ１９９１８０８２Ａ１から知られており、この汎用工作機械は、可動コラムの前面に対して横切る方向に前方へ伸びた台座上をこの台座の長手ほうこうへ移動できるスライドを担持しており、スライド上に回転可能に駆動される比較的大きなターン・テーブルが設けられている。移動可能なコラムの前面に、垂直方向に移動できるコンソールが設けられており、このコンソールの端面は下向きに４５°の角度に傾斜しており、作業スピンドルが取り付けられた枢動ヘッドがコンソールの端面上に配置されている。旋回ヘッドをその支承面に垂直な軸の周りで回転させることによって、作業スピンドルを垂直作業姿勢から水平作業姿勢へ、或いは逆に動かすことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ロッド状の材料を加工して個々の工作物を得る汎用フライス盤であって、既知の機械と比べて簡略化された構造を有し、突き出たロッド端部の万能全面フライス加工および旋削によって個々の工作物を得るのを可能にする、フライス盤を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、スピンドル・ヘッドを、スピンドル軸に垂直な軸の周りを枢動できるように、水平なスライド上に取り付けることによって実現され、モータによって駆動されるこの水平なスライドは、締着軸に平行なＸ座標軸に沿って静止コラム上を移動することができ、旋削作業に適した寸法の回転駆動装置を備える締着装置が、作業空間の側方に隣接したコラムの面上に位置し、且つモータによって垂直なＺ座標軸に沿ってガイド内を移動することのできる傾斜コンソール上に配置されている。
【００１２】
スピンドル・ヘッドは、その長手方向軸の周りを枢動することができるので、工具スピンドルに取り付けた回転可能に駆動されるフライス工具が、たとえば工作物の突き出た端部に横方向の溝または傾斜孔を形成することができるように、スピンドル・ヘッドを事前に選択された傾斜姿勢に固定することができる。しかし、スピンドル・ヘッドは、対応して選択されたフライス工具を用いて工作物の端部に、たとえば丸い表面や球形の表面を形成することができるように、加工作業中に所定の枢動を行うこともできる。同様に、スピンドル・ヘッド、したがって作業スピンドルの可能な傾斜姿勢によって、スピンドルに切削工具が取り付けられており、かつ締着装置に配置した工作物が、回転駆動装置によって当該作業に必要な速度で回転させられる場合に、ある旋削作業、たとえばアンダーカットの作製が可能になる。静止コラム上を移動できる水平なスライド上にスピンドル・ヘッドを設けると、作業軸に平行な座標軸に沿って十分な数の移動経路が得られ、したがって、傾斜工具によってすべての作業空間において工作物を切削することができ、かつ少なくとも１つのマガジンからのフライス工具および旋削工具の工具交換を、ピックアップ原則にしたがって簡単にかつ短時間で行うことができる。コラムガイドに沿って垂直方向に移動可能であり、垂直なガイドに対して横方向に変位された締着装置を頂部に配置した傾斜コンソールを設けることは、機能的には、工具を傾斜させる機能に関連している。このように、工作物ホルダは作業領域のすぐ隣に位置しており、これによって、工作物の突き出た端部がしっかりと固定され、一方、ロッド状の材料をたとえばロッド・マガジンから締着装置に簡単に挿入できるように締着装置の挿入端部が機械コラムを越えて側方に突き出ているのである。
【００１３】
本発明の効率的な実施形態および他の展開例は従属請求項に記載されている。有利なことに、作業空間の、締着装置と反対側で、コラムに対して工具マガジンを配置し取り付けることができ、コラム上でスピンドル・ヘッドを移動させることによって所定の工具交換位置に直接達することができる。工具マガジンを設けるのに必要な自由空間は、傾斜コンソールが垂直方向にのみ移動できることによって確保される。これらによって、汎用適用性および小さな寸法を有する工作機械が提供される。
【００１４】
本発明による工作機械の汎用適用性は、コラム面の前方で作業空間の下方に設けられ、補助要素、たとえば心押し台、工作物旋削装置、測定器具などを取り付けることのできる少なくとも１つのボルスタ（受台）・プレートを備えた特殊なテーブル構造によってかなり拡張される。このテーブル構造は、その基部と共に、締着装置を保持する傾斜コンソールを含み、機械コラムの垂直なガイド内で移動可能な、一体の極めて剛性の構成要素として形成されるのが好都合である。有利な他の展開例では、テーブル構造は、垂直な前方ボルスタ・プレートと水平なボルスタ・プレートを備え、各ボルスタ・プレートが、それぞれ異なる補助装置を選択的に取り付けることのできる溝を有する。
【００１５】
本発明による工作機械は、汎用フライス盤の既知の利点と旋盤の既知の利点を統合させる。それぞれ必要な旋削工具およびフライス工具は、多軸によって旋回できる作業スピンドルに自動的に数秒以内に挿入することができる。本発明による工作機械は、比較的大きな直径を有するロッド状の材料から、傾斜した表面、溝、孔または球形の表面、溝、孔などを含むより短くより複雑な工作物を作製するのに特に適している。しかし、フライス作業の数を旋削作業よりも多くすべきである。
【００１６】
以下、本発明による工作機械の実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１および２に示すフライス・ボール盤は、安定した受皿体として形成されたベース１を備えており、その後部には、概ね矩形の外のり寸法を有する本質的に安定した機械コラム２がしっかりと取り付けられている。コラム２のほぼ平面状の頂部表面３上に、Ｘ座標軸に沿って２つの縁部側面案内レール４、５が伸びている。上面に案内シュー７を保持するスライド６は、この２つの案内レール４、５に移動可能に案内される。モータによって駆動されるヘッドストック８がＹ座標軸に沿って移動できるように、ヘッドストック（主軸台）８の底面に取り付けた案内レール９が案内シュー７内を走行する。ヘッドストック８の面上に、フライス工具または孔あけ工具１２あるいは旋盤工具などの旋削工具を作業スピンドル１１に選択的に取り付けることのできるスピンドル・ヘッド１０が設けられている。フライス作業を行うために、スピンドル・ヘッド１０に従来の回転駆動装置が設けられる。作業スピンドルは、いわゆる高速スピンドル（数万ｒｐｍの速度を有する）であってもよい。さらに、旋削作業を行うために、取り付けた旋削工具がその長手方向軸の周りで回転するのを確実に妨げる締着手段がスピンドル・ヘッド１０に一体に設けられる。図示の実施形態では、作業スピンドル１０にフライス工具１２が取り付けられている。
【００１８】
図２を見ると分かるように、それぞれ取り付けた工具１２が、ある作業を実施するうえで効率的な任意に傾斜した姿勢をとることができ、かつたとえば、固定した工具位置を伴う横方向の穿孔作業だけでなく、連続的な旋回運動によってたとえば球形の表面を作製できるように、スピンドル・ヘッド１０をＹ座標軸の周りで枢動させることができる。水平な工具姿勢も可能である。
【００１９】
本質的に安定したフレーム構造として形成されたコラム２は、その中央位置に凹部１５を有している。傾斜コンソール１８の寸法的に安定した後方の壁が、垂直方向に移動できるように対応した案内シュー（図示なし）を介して案内される垂直な案内レール１６、１７は、開口部１５を形成するコラム部の前方隅部に取り付けられている。傾斜コンソール１８の後方の肩部１９は、開口部１５に嵌っており、コンソール１８は、横方向前方および上向きに伸び、横方向の、後方の壁よりも上に突き出て、締着装置２１の極めて剛性の支持構造を形成する剛性の支柱２０を含んでいる。コレット・チャックやジョー・チャック２２などの工具ホルダは、締着装置２１の外側の端部２３を通して連続的なキャビティ内に工具ホルダ２２まで挿入され、端部が突き出る切削位置をとるロッド状の工作物を締着するように、締着装置２１に組み込まれている。締着装置２１は、工作機械のプログラムの制御の下での旋削作業に必要な、工作物ホルダ２２およびそれに取り付けた工作物の回転を実現する内蔵回転駆動装置をさらに備えている。回転駆動装置は、比較的粗い旋削作業でも実施できるように、締着装置２１が傾斜コンソール１８上に極めて剛性に支持され取り付けられるため、従来の回転駆動装置よりも大きな寸法を有することができる。フライス作業時には、回転駆動装置は、工作物ホルダ２２、したがって取り付けられた工作物を低速回転させるか、または部分的な回転によって所定の角度範囲に調整し固定することができる。
【００２０】
図示の工作機械では、自動化可能な締着装置２１への工作物の高速供給を可能にする、ロッド入口２５を含むロッド・マガジン２４が配置されている。
【００２１】
図１および２によるコラム２の左前面には、工具マガジン用の湾曲したシートとして形成された保護カバーのための取付け装置２６が設けられている。工具マガジンは、ベース１に組み込むか、またはコラム２の支持体２７に取り付けることができる。
【００２２】
本発明によるフライス盤の動作および個々の特徴は、図示の実施形態を検討することによって容易に理解されよう。図１に示している工具１２の垂直向きでは、工作物ホルダ２２から突き出たロッド状の工作物の端部に対してフライス作業を実施することができる。
【００２３】
図２に示している傾斜した工具１２を用いた場合、たとえば傾斜したリング状の表面を作製するか、または新しい工具を挿入した後で傾斜孔を作製するように工作物の端面（図示なし）に対して特殊なフライス作業を実施することができる。同様に、すでに作業スピンドルに取り付けられている旋削工具は、たとえば、傾斜した表面、リング状のアンダーカットなどを有する凹部を作製することができる。
【００２４】
図３と４に示している工作機械の構成は、上述した実施形態の構成にかなりの程度まで対応する。したがって、対応する構成要素は同じ参照番号で示されている。傾斜コンソールの設計に関しては違いがあり、それは、この場合、コラム上で垂直な案内レール１６、１７内を移動可能なテーブル構造３０の一部である。テーブル構造３０は、水平方向に、かつ加工すべきロッド状の材料３２の長手方向軸に平行に伸びた溝を有する垂直な前方ボルスタ・プレート３１を含んでいる。垂直なボルスタ・プレート３１上には、適切な補助装置、たとえば、ベース３５を含む図３、４に示している枢動可能なテールストックを、工作物３２に対して連続的に選択できる距離に配置し取外し可能に固定することができる。テーブル構造３０は、垂直なボルスタ・プレート３１に連結した上部の水平ボルスタ・プレート３６をさらに備えている。水平なボルスタ・プレート３６の溝は、垂直ボルスタ・プレート３１の溝に平行である。水平ボルスタ・プレート３６上には、工作物旋削装置などの補助装置４２を取り付けることができる。２枚のボルスタ・プレート３１、３６は、一体のアングル・プレートまたは２枚の個々のプレートで形成することができる。ボルスタ・プレート３１、３６は共に、傾斜コンソール３９と一体状に合わせるコンソールの前部３８上に取り付けられている。傾斜コンソール３９は、軸方向に平行な溝を有する上部のボルスタ・プレート４０を備えており、それは、この場合、水平ボルスタ・プレート３６の溝３７と同じ高さで伸びている。ボルスタ・プレート４０は水平ボルスタ・プレート３６と一体に形成されてもよく、あるいは別々に設けられてもよい。ボルスタ・プレート４０上には、機能および動作に関して図１および２による締着装置２１に対応する締着装置４１が取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】旋削作業も行えるように構成したフライス・ボール盤を概略的に示す斜視図である。
【図２】作業スピンドルが傾斜した、図１による工作機械の斜視正面図である。
【図３】垂直ボルスタ・プレートおよび水平ボルスタ・プレートを含むテーブル構造を備えた他の実施形態の工作機械の斜視図である。
【図４】垂直ボルスタ・プレートおよび水平ボルスタ・プレートを含むテーブル構造を備えた他の実施形態の工作機械の斜視図である。
【符号の説明】
２　コラム
９　ヘッドストック
１０　スピンドル・ヘッド
１２　作業スピンドル
１５　中央の凹部
１６、１７　垂直レール
１８、３９　傾斜コンソール
２１、４０　締着装置
２２　工作物ホルダ
３０　テーブル構造
３１、３６　ボルスタ・プレート
３８　前部
４２　補助装置
【図１】
2004001182.tif 000003
【図２】
2004001182.tif 000004
【図３】
2004001182.tif 000005
【図４】
2004001182.tif 000006