(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械フレームと、
作業領域の両側において前記機械フレームに概ね水平な回転軸線を中心として、互いに独立して機械フレームに対して、回転自在に取り付けられたシリンダと、
中心軸線が前記回転軸線に概ね平行となるように前記シリンダにおいて個々の位置に設けられた加工手段と、
前記加工手段の少なくとも一部と関連づけられた、ワークを加工するための、工具とを具備する多軸ターニング機械において、
各シリンダ上の前記加工手段の少なくとも一部が、ワークスピンドルとして構成されていて、
少なくとも１つの前記シリンダの上の加工手段が、そのシリンダに関して、その中心軸線方向に移動可能となっている、
ことを特徴とする多軸ターニング機械。
【請求項２】
互いに相面する前記シリンダ（２０、５０）の間に設けられた前記作業領域（１８）が、前記シリンダ（２０、５０）の機械的連結から解放されていることを特徴とする請求項１に記載の多軸ターニング機械。
【請求項３】
前記シリンダ（２０、５０）の各々が、それ自体の回転駆動装置（２８、５８）により駆動されることを特徴とする請求項１または２に記載の多軸ターニング機械。
【請求項４】
前記シリンダ（２０、５０）の各々が、該シリンダのために設けられた前記機械フレーム（１０）のスタンド（１２、１４）に割り当てられた前記回転駆動装置（２８、５８）を具備しており、前記スタンド（１２、１４）の各々が、前記シリンダ（２０、５０）および前記回転駆動装置（２８、５８）とともに前記機械フレーム（１０）のモジュラユニットを構成することを特徴とする請求項３に記載の多軸ターニング機械。
【請求項５】
前記シリンダ（２０、５０）のための回転駆動装置（２８、５８）が、数値制御される回転軸装置として構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の多軸ターニング機械。
【請求項６】
前記シリンダ（２０、５０）の回転駆動装置（２８、５８）が制御手段（２４０）を介して互いに関連していることを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項７】
２つのシリンダ（２０、５０）が同じ回転軸線（２２）を中心として回転自在となっていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項８】
前記シリンダ（２０、５０）の前記加工手段（４０）が、前記回転軸線（２２）から半径方向に概ね等距離にあることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項９】
前記シリンダ（２０、５０）の加工手段が、前記回転軸線（２２）を中心として互いに等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１０】
前記シリンダ（２０、５０）に設けられた前記加工手段（４０）が、前記各シリンダ（２０、５０）の回転軸線（２２）から半径方向に等距離に配設されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１１】
第１のシリンダ（２０）に設けられた加工手段（４０）の個数が、第２のシリンダ（５０）に設けられた加工手段（４０）の個数に等しいことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１２】
前記シリンダ（２０、５０）において、前記加工手段（４０）が、前記回転軸線（２２）を中心として互いに等角度間隔で配設されていることを特徴とする請求項１１に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１３】
一方のシリンダ（５０′）に設けられた加工手段（４０）の個数が、他方のシリンダ（２０）に設けられた加工手段（４０）の個数よりも少ないことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１４】
一方のシリンダ（２０）の前記加工手段（４０）がワークスピンドル（１４０）として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１５】
前記加工手段（４０）が互いに独立して、前記各シリンダ（２０、５０）に関してそれらの中心軸線（４４）方向に移動可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１６】
その中心軸線（４４）方向に移動可能となっている前記各加工手段に、リニアドライブ（８０）が配設されていることを特徴とする請求項１５に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１７】
前記各加工手段が、前記リニアドライブ（８０）に継続的に連結されていることを特徴とする請求項１６に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１８】
前記加工手段（４０）が、前記リニアドライブ（８０）により、前記中心軸線（４４）方向の位置に関して明確に位置決め固定することが可能となっていることを特徴とする請求項１から１７の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項１９】
前記各加工手段（４０）が、各々のシリンダ（２０、５０）に関して直線方向にのみ移動可能となっていることを特徴とする請求項１から１８の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項２０】
前記リニアドライブ（８０）が、前記各シリンダ（２０、５０）に設けられていることを特徴とする請求項１から１９の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【請求項２１】
前記シリンダ（２０、５０）の各々が、初期位置から最大角度を以て最終位置に一方の方向（２５８）に回転し、初期位置へ反対方向（２６０）に逆回転し、
前記最大角度の回転動作に追従する柔軟な給電手段（２４４）が、前記機械フレーム（１０）から前記各シリンダ（２０、５０）に方向付けられていることを特徴とする請求項１から２０の何れか１項に記載の多軸ターニング機械。
【発明の詳細な説明】
本発明は多軸ターニング機械、すなわち、機械フレームと、作業領域の対向する領外に配設され、概ね水平な回転軸線を中心として回転自在に前記機械フレームに回転自在に取り付けられた２つのシリンダと、前記回転軸に概ね平行な中心軸を有し、個々の位置において前記シリンダに配設された加工手段と、前記加工手段の少なくとも一部に保持されたワークを加工するための工具とを具備する多軸ターニング機械に関する。
上記多軸ターニング機械は、例えば、ドイツ国特許第ＤＥ−ＯＳ２５２８００１号により公知となっている。この公報に開示された多軸ターニング機械では、シリンダと、対向シリンダが作業領域の両側に配設されているが、前記シリンダと対向シリンダは、共に回転するように、該シリンダに連結された中央シャフトにより強固に結合されており、上記中央シャフトには、加工されるワークのためにケースガイドが配設されている。
この解決手段は、こうした多軸ターニング機械の加工が、本質的に上記公報に図示された軸部品に限定されてしまうという大きな問題がある。
従って、本発明の目的は、上述した種の多軸ターニング機械を改良して、可能な限り普遍的に他のワークの加工にも利用できるようにすることである。
この目的は、既述した種の本発明による多軸ターニング機械により達成される。この多軸ターニング機械では、シリンダが、その回転軸線を中心として互いに独立して機械フレームに関して回転自在に構成されている。
本発明による解決手段は、特に、単価を低減するために、前記シリンダ上で作動する多数の加工手段を最適態様で利用可能とする。
この解決手段は大きな利点を有している。シリンダが互いに剛体連結されていないので、複数の付加的な加工工程を行うことができる。例えば、前記シリンダは互いに独立して回転可能であり、従って、前記シリンダの各々の加工手段を互いに独立して１つの回転位置または回転ステーションから次の位置またはステーションに移動し、１つのシリンダの加工手段が、１つの回転位置または回転ステーションに止に設けられた工具により加工を実施するために、該回転位置または回転ステーションに止まる時間は、他のシリンダの加工手段が、１つの回転位置または回転ステーションに止に設けられた工具により加工を実施するための時間とは無関係になる。
例えば、１つのシリンダの加工手段の１つのステーションに保持されたワークを、ある同一の工具により加工することが可能であり、かつ、次いで、同じ工具を使用して他のシリンダの加工手段の反対側のステーションに保持されたワークを加工することが可能となる。
上述した解決手段では、特に、互いに対向するシリンダの端面の間に設けられた作業領域を貫通させて両シリンダを回転自在に安定的に取り付けるために、機械的連結を用いることもできる。
然しながら、本発明による解決手段は、互いに対向するシリンダの端面の間に設けられた作業領域からシリンダ間の機械的連結をなくす場合に特に有利である。と言うのは、利用可能な空間、特に、加工手段の位置の半径方向内側の空間が広くなり、例えば、複数の工具を装着して工具ホルダを利用可能となる。この場合、使用しない工具を加工手段の半径方向内側に設けられた作業領域の一部に配置し、或いは、この作業領域の一部分をワークへ工具を移動させるために利用することができる。
更に、対面する端面間に設けられた作業領域において、シリンダ間に機械的連結がないので、切削が自由に落下し、機械的連結から上記切削を除去するための複数の装置を省略可能となる。
実際上、両シリンダのために連結駆動モータを設け、これらが、互いに独立して移動するように、対応する歯車と連結することもできる。然しながら、本発明による基本的概念は、各シリンダが、それ自体の駆動装置により駆動可能な場合に特に首尾一貫して達成される。と言うのは、これにより実質的に単純となり、かつ、また、構造的に安価な解決となり、更に、上記の駆動装置に関する解決手段により、シリンダの端面の間の作業領域を形状的に拘束されずに形成することが可能となるからである。
各シリンダのために前記機械フレームのスタンドに回転駆動装置が配設され、各スタンドが前記シリンダおよび前記回転駆動装置とともに前記機械フレームのモジュラユニットを構成する場合に、特に上記多軸ターニング機械に関する利点を得ることができる。
実際上、従来技術として公知であるように、例えば、回転駆動装置は、マルタクロス回転駆動装置として構成することが可能であり、これにより、各シリンダは、特に、前記加工手段をステーションからステーションに、段階を追って所定の角度を以て駆動される。
然しながら、シリンダのための駆動手段が数値制御されるＣ軸装置(C-axis device)である場合に、特に有利である。と言うのは、この装置は、シリンダが個別の所定の角度を以て独立してシリンダを回転させ、かつ、シリンダを急速に動作させることが可能であるからである。更に、シリンダが個々の回転位置で固定できる場合には、シリンダをより急速に固定するために、シリンダを各回転位置に移動させることが可能となる。
シリンダを各回転位置に固定するために、各シリンダと機械フレームとの間に、のこ歯状の切欠部(serration)が好ましく配設される。シリンダが数値制御されるＣ軸装置により回転駆動される場合には、上記のこ歯状の切欠部は、マルタクロス回転駆動装置よりも急速に後退し、本発明による多軸ターニング装置でワークを加工するときの休止時間を低減可能とする。
更に、互いに反対側に設けられた加工手段ににより１つの同じ部分を加工可能とする、或いは、一方のシリンダの加工手段から他方のシリンダの加工手段へ移送可能とするために、好ましくは、両シリンダの回転駆動装置が、ある制御手段を介して互いに関連するように構成する。
最も単純な例では、２つのシリンダの単一の回転位置を考慮することにより回転駆動装置が関連付けられる。然しながら、例えば、反対側の加工手段により保持されたワークを連帯して所定角度を以て回転させ、あるステーションで、或いはシリンダの回転中に加工するために、少なくとも部分的には２つのシリンダが互いに同期して回転動作をなす限り何れの構成によってもよい。
シリンダの構成に関してはこれ以上の詳細には説明しないが、例えば、２つのシリンダの回転軸線を互いに平行で、かつ、互いに同軸とならないようにとなるように構成し、シリンダの１または２の回転位置で、例えば加工手段が互いに対設されるように構成することも可能である。然しながら、２つのシリンダの回転軸線が同軸にある、すなわち、両シリンダが互いに同軸に回転する場合には、特に、小型の多軸ターニング機械とするために特に有利である。
各シリンダ上の加工手段それ自体の構成に関してはこれ以上の説明はしないが、有利な実施形態では、シリンダの加工手段は、その中心軸線が回転軸線から半径方向に概ね等距離となるように配設されている。個々のステーションに移動した加工手段のワークは同じ工具調節手段を用いて加工可能なる。
一定のステーションにある加工手段に保持されたワークを有利に加工可能とするために、１つのシリンダの加工手段は、前記回転軸線を中心として互いに等角度間隔で配設される。そして同様に、個々のステーションが等角度間隔、または、この角度間隔の整数倍の角度間隔を以てで配設され、例えば、複数の加工手段が複数のステーションの１つに常に配置されるようにする。
原理的には２つの異なるシリンダの加工手段を各シリンダの回転軸線から異なる半径距離に配置することは可能であろうが、然しながら、この場合には、シリンダが同じ回転軸線を中心として回転せずに、互いに平行にオフセットされた回転軸線を中心として回転する場合にのみ、異なるシリンダに設けられた２つの加工手段が共働することが可能となる。
従って、加工手段が２つのシリンダにおいて、各シリンダの回転軸線から半径方向に等距離に設けられている場合に特に有利である。
加工手段の個数に関してはこれ以上詳細に説明しない。本発明による実施形態では、第１のシリンダに設けた加工手段の個数は、第２のシリンダに設けた加工手段の個数と同じである。
２つのシリンダに等角度間隔で加工手段を設け、一方のシリンダの加工手段と他方のシリンダの加工手段とを互いに対応するステーションに配置することが可能とすることが有利である。
この状況は、特に、ワークを加工するために、上記複数のステーションの少なくとも１つにおいて２つの加工手段が必要となる場合や、ワークが両方の加工手段により保持される場合、または、一方の加工手段により保持され、他方の加工手段により案内される場合に利用される。
然しながら、あるワークについて複数の加工手段の場合、例えば、ワークの前側部および後側部を加工する場合、ワークの一方の側部の加工手段の個数は、ワークの他方側部の加工手段の個数よりも少ない。
そのために、しばしば両方のシリンダに同じ個数の加工手段を設ける必要がない、或いは同じ個数の加工手段を設けることが好ましくない場合がある。従って、本発明による１つの実施形態では、一方のシリンダに設けた加工手段の個数を、他方のシリンダに設けた個数よりも適宜に少なくしてある。極端な例では、一方のシリンダに１つの加工手段を設け、他方のシリンダには複数、例えば、６または８の加工手段を設ける。
一方のシリンダに設けたこの１つの加工手段は、未知の加工の可能性を許容する。例えば、一方のシリンダの上記１つの加工手段が、他のシリンダの加工手段を用いて、この回転位置または他の回転位置にあるワークを完全に加工する、或いは、この回転位置または他の回転位置においてワークを取出手段に配置する必要がある場合には、ある回転位置にある他方のシリンダの加工手段からワークを受け取るので、更なる加工工程をワークに実施し、或いは、ワークを装填手段から取り上げること、を許容する。
加工手段のタイプに関してはこれ以上詳細には説明しないが、ある有利な実施形態では、加工手段の少なくとも１つがワークスピンドルとして構成されている。
種々の方法で利用される更に有利な変形例では、一方のシリンダの加工手段が、加工のためにワークを保持するワークスピンドルとして構成されている。
然しながらその代替例として、また、例えば、ワークを加工するために、ワークスピンドルとして構成されていない加工手段をワークスピンドルとして構成されている加工手段に割り付ける、或いは配設することができる。この場合、上記の割付はワークの加工の種類に依存している。
個々の実施形態に関する既述の説明に関連して、各シリンダにおいて加工手段が如何に配設されているかが説明されていない。例えば、加工手段をシリンダに固定的に配設することも可能である。特に、２つの加工手段を互いに共働するように互いに対設する場合には、少なくとも１つの加工手段をそのシリンダに関してその中心軸線方向に移動可能に設けることが有利である。
加工手段がシリンダに関してスピンドル中心軸線を形成するその中心軸線方向に移動可能に設けられている場合には、加工手段をワークスピンドルとして構成することが有利である。と言うのは、Ｚ軸方向に変位させることにより、シリンダに関してワークスピンドルが移動するので、該ワークスピンドルに保持されたワークを加工可能となるからである。上記ワークスピンドルのＺ軸線方向への移動性により、こうしたワークスピンドルにより製造されたワークの回転精度や円筒度が高くなる。
複数の加工手段が各々の中心軸線方向に移動可能な場合、特に、加工手段が各シリンダに関して各々の中心軸線方向に個別に移動可能とすることが有利である。と言うのは、これにより、他の加工手段での加工工程を考慮することなく、当該加工手段での所望の加工工程を維持できるからである。
中心軸線方向に移動可能な各加工手段に、中心軸線方向への移動のために個別のリニアドライブを設けることが特に有利である。と言うのは、加工手段の個別の移動性のために特に単純な解決手段であるからである。
加工手段の位置決めに関して特に、各加工手段が連続的にリニアドライブと連結されていることが適当である。と言うのは、例えば、ドイツ国特許公報第ＤＥ−ＯＳ２５２８００１号に開示された解決手段から公知となっている、各リニアドライブを各加工手段の変位のために連結する場合に生じる問題が発生せず、加工手段の位置決め精度に関する問題を除去できるからである。
加工手段の変位のためのリニアドライブは、ドイツ国特許公報第ＤＥ−ＯＳ２５２８００１号と同様に、ディスク状のカムにより制御される駆動装置として構成可能である。然しながら、複製施削工程が可能なように、リニアドライブにより中心軸線方向への位置に関して明確に位置決め固定可能であるならば、リニアドライブが特に有利である。と言うのは、ディスクカム制御装置は、一方の方向にのみ正確に位置決め可能で、反対方向には不可能であるので、ディスクカム制御装置では、複製施削工程は不可能であるからである。
そのために、リニアドライブは、例えば、スピンドルモータとして構成される。
ワークを加工するときに可及的に高い精度を得るために、シリンダに対して加工手段の各々を全体として単に直線方向にのみ移動可能に構成される。これにより、加工手段を単純、かつ、非常に正確に案内することが可能となる。
好ましくは、リニアドライブは各シリンダに配設される。この場合、また、各シリンダに１つの駆動モータが配設される。
可能なかぎり小さな構造とするために、シリンダの半径方向の寸法を可能な限り低減するために、シリンダにおいてリニアドライブを半径方向外側に配設することができる。
リニアドライブが加工手段に対して回転軸に関してオフセットされている場合、この構成は特に小型となる。そしてこの構成は、２つの加工手段の間の角度間隔にリニアドライブを配設することにより最適化される。
原理的には、例えば、最初に記載した多軸ターニング機械のように、シリンダを所望の回転方向に回転させることが可能である。
然しながら、シリンダの各々は、初期位置から最終位置に最大角度を以て回転し、最大角度による回転に追従する柔軟な給電ストランドを機械フレームから各シリンダに配設する場合に特に有利である。この構成には、加工手段および加工手段を動作させるためのリニアドライブに、回転リード線を用いることなく、上記柔軟な給電ストランドを介して連続的に給電できるという大きな利点がある。これにより、各シリンダが回転する間、給電が維持され、従って、各シリンダが回転する間に各加工手段を作動さ、次の加工工程のために、既に得られた位置を変化させるためにリニアドライブを作動させ、また、機械フレームに直立配置された工具に加工手段が衝接することが防止される。
初期位置から最終位置へ一方方向へシリンダが回転し、次いで、急速動作により最終位置から初期位置へ逆回転する間、各シリンダが配設された加工手段を通過し、初期位置から最終位置の方向に各加工手段を回転通過する場合に特に有利である。
然しながら、同様に、最終位置から初期位置にシリンダが回転動作する間、各加工手段を通過可能とするとも可能である。
これは、特に、本発明による各シリンダの個別の移動性に関連して特に有利である。と言うのは、最終位置から初期位置への逆回転動作の間に、各シリンダの異なる動作が、また可能となるからである。
本発明の更なる特徴および利点は、複数の実施形態の図面はもとより以下の説明から明らかとなる。
図１は、多軸ターニング機械の図２、３の直線Ｉ−Ｉに沿う部分断面図であり、例えばワークスピンドルにより構成される加工手段を示す図である。
図２は、図１の直線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。
図３は、図１の直線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。
図４は、図１のシリンダの拡大断面図である。
図５は、図１の直線Ｖ−Ｖに沿う断面図である。
図６は、本発明の加工手段の第１の実施形態の拡大図である。
図７は、本発明の加工手段の第２の実施形態の拡大図である。
図８は、本発明の加工手段の第３の実施形態の拡大図である。
図９は、例えば、工具台の断面図であり、図２の直線ＶＩ−ＶＩに沿う拡大断面図である。
図１０は、図１の直線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿う断面図であり、シリンダが初期位置にある場合を示す図である。
図１１は、図１０と同様の断面図であり、シリンダが最終位置にある場合を示すである。
図１２は、第１の変形例におけるワークの加工工程を示す略示断面図である。
図１３は、第２の変形例におけるワークの加工工程を示す略示断面図である。
図１４は、第３の変形例におけるワークの加工工程を示す略示断面図である。
図１５は、第４の変形例におけるワークの加工工程を示す略示断面図である。
図１６は、第５の変形例における図３と同様の断面図である。
図１７は、第５の変形例におけるワークの加工工程を示す略示断面図である。
図１に示す本発明による多軸ターニング機械の一実施形態は、機械フレーム１０を有している。機械フレーム１０は、ベース１６により互いに連結された第１のスタンド１２と第２のスタンド１４とを具備している。参照番号１８で指示された作業領域がスタンド１２、１４の間に設けられている。
参照番号２０で指示される第１のシリンダが、作業領域１８に面した前シリンダベアリング２４と、作業領域１８から離反した方向に面した後シリンダベアリング２６とを有し、第１のスタンド１２に水平回転軸２２を中心として回転自在に取り付けられている。シリンダ２０を回転させるために、駆動モータ３０と、歯付きベルト伝達装置３１とを具備し、参照番号２８で指示する回転駆動装置が配設されている。これにより、例えば、後シリンダベアリングの近傍にてシリンダ２０が駆動される。この場合、回転駆動装置２６は、好ましくは、数値制御される回転軸部材として構成され、これにより、シリンダ２０は如何なる回転位置にも正解に位置決めれる。
作業領域１８に面して第１のスタンド１２の側に、シリンダ２０の個々の回転位置を固定するために、第１のスタンドとシリンダ２０の間において作用する３つの部分から成るのこ歯状の切欠部３４が配設されており、該のこ歯状の切欠部は、前シリンダベアリング２４と作業領域の間に配設され、油圧により作動させることができる。
図１、２に示すように、複数の第１の加工手段４０、すなわち、ワークスピンドルとして構成された加工手段がシリンダ２０の周囲において個々の位置４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆに配設されており、この実施態様では、加工手段４０は、各位置４２ａにおいて回転軸線２２から同じ半径方向の距離に、かつ、回転軸線２２から等角度間隔にある。
全ての加工手段４０は、更に、各々の中心軸線が回転軸線２２に平行となるように、従って水平方向に延設されており、加工要素、すなわち、加工手段４０により囲繞されたワークチャックが、該ワークチャックに挟持されたワークＷを作業領域１８内で加工できるように作業領域に面している。
第２のスタンド１４において、作業領域１８に面した前シリンダベアリング５２と、作業領域１８から離反するように面した後シリンダベアリング５４とにより、第２のシリンダ５０が回転軸線２２と同心に回転自在に第２のスタンド１４に取り付けられており、該第２のシリンダが加工手段４０のための支持部として設けられている。この場合、第２のシリンダ５０を回転させるために、駆動モータ６０と歯付きベルト伝達装置６１とを備えた回転駆動装置５８が配設されている。これにより、後シリンダベアリング５４の近傍において、第２のシリンダ５０が駆動される。回転駆動装置５８は、また、好ましくは、数値制御回転軸部材として構成されており、シリンダ５０は如何なる所望の回転位置にも正確に位置決めされる。
作業領域１８に面して第２のスタンド１４の側に、シリンダ５０の個々の回転位置を固定するために、第２のスタンドとシリンダ５０の間において作用する３つの部分から成るのこ歯状の切欠部５６が配設されており、該のこ歯状の切欠部は、前シリンダベアリング５２と作業領域の間に配設され、油圧により作動させることができる。
図３に示すように、第２のシリンダには６つの位置６２ａからｆが設けられており、この場合、個々の位置６２ａからｆは、各位置４２ａからｆと同様に回転軸線２２から等角度間隔にある。中心軸線４４を有し、回転軸線２２に対して平行で幅広い種々の形式のする加工手段４０が位置６２ａからｆに配設されている。
加工手段４０の各々はスリーブ６４に配設されており、スリーブ６４は、第１のシリンダ２０または第２のシリンダ５０の前ベアリングプレート７０または後ベアリングプレート７２に形成された案内孔６６、６８に挿通されており、案内孔６６、６８内にしっかりと装着されているか、或いは、リニアガイド７４、７６により、加工手段４０の中心軸線４４と一致する中心軸線７８の方向に回転軸線２２に平行に変位可能に案内されている。
スリーブ６４のシリンダ２０、かつ／または、シリンダ５０に対する明確に定められた変位のために、図４において参照番号８０にて指示されるリニアドライブが配設されており、該リニアドライブはボールネジ軸８２を具備しており、該ボールネジ軸は、ベアリングプレート７０、７２の間に延在され、かつ、アキシャル、ラジアルベアリング８４と共に後ベアリングプレート７２に取り付けられ、かつ、駆動モータ８８のモータ軸８６に直結されている。駆動モータは、後ベアリングプレート７２において前ベアリングプレート７０から離反する側部に配設され、かつ、該後ベアリングプレートに保持されている。ボールネジ軸８２は、それ自体、ボールネジナット９０を貫通している。ボールネジナットは、スリーブ６２の外側に係合し移動できないように固着された腕９４の通路９２に配設されている。腕９４は、好ましくは、リニアドライブ８０の反対側において、参照番号９６にて指示される長手のガイド上で案内される。長手ガイド９６は、ガイドバー１００に沿って摺動自在のガイドボ部材９８を有しており、ガイドバー１００は、その長手の中心軸線１０２がスリーブ６４の中心軸線に平行となるように延設されており、かつ、中心軸線７８の方向に長手方向に変位でき共に回転するように対向シリンダ５０の前後ベアリングプレート７０、７２に保持されている。
図５に示すように、リニアドライブ８０は、好ましくは、その長手の軸線１０４が、２つの連続するスリーブ６４の中心軸の間の角度範囲の中心に設けられ、かつ、好ましくは、これらの２つのスリーブ６４に対して千鳥状に互い違いとなるように配設されている。
長手ガイド９６は、図５に示すように、好ましくは、各スリーブ６４において回転軸線２２に対面する一側部に設けられている。
加工手段４０は、種々の方法にて構成することができる。例えば、図６に示すように、工具ホルダ１１０によりスリーブ６４に固着され、ワークスピンドルを構成する反対側の加工手段４０、例えばスリーブ６４に取り付けられたワークの方向に移動可能な単純な工具１１２とすることができる。この場合、中心軸線７８に対する工具１１２の回転位置は、シリンダ５０とともに回転自在のスリーブ６４により明確に固定される。
図７に示す、本発明により可能な第２の加工手段は、工具固定具１１４を具備している。工具固定具１１４はスリーブ６４に回転自在に設けられており、該スリーブ６４内に回転工具１１８用のホルダ１１６を挿入させることができる。回転工具１１８は、例えばフライスカッタである。
この工具固定具１１４は、回転ベアリング１２０を介して中心軸線７８を中心として回転自在にスリーブ６４に取り付けられており、スリーブ６４において工具固定具１１４の反対側領域に受承されたビルトインモータ１１４により駆動させることができる。この場合、前記ビルトインモータのステータ１２４は、スリーブ６４の端凹部１２６にしっかりと固着され、ロータ１２８が駆動軸１３０に取り付けられている。この駆動軸は、一方で工具固定具１１４の回転ベアリング１２０に、他方で工具固定具１１４の反対側の領域に設けられた端部回転ベアリング１３２に回転自在に取り付けられている。この場合、駆動軸１３０が、該駆動軸にしっかりと連結された工具固定具１１４を駆動する。
スリーブ６４を、その中心軸線７８に沿って変位させることにより、回転工具１１８は、例えば、ワークスピンドルを構成する対向する加工手段４０に保持されたワークＷに向かって移動し、それと同時に該工具１１８はビルトインモータ１２２により回転駆動される。
図８に示す本発明による加工手段の第３の実施形態では、参照番号１４０で指示するワークスピンドルがスリーブ６４内に配設されている。このワークスピンドル１４０は、参照番号１４２で指示するワーククランプを具備している。該ワーククランプは、作業領域１９に面したスリーブ６４の前側１０８に配設されており、回転ベアリング１４４によりスリーブ６４内に回転自在に取り付けられている。
この場合、ワーククランプ１４２は、スリーブ６４を貫通するスピンドルチューブ１４６に着座しており、スピンドルチューブは後端側において回転ベアリング１４８を介して回転自在に、かつ、この場合、回転軸線としての中心軸線７８と同軸に前記スリーブに取り付けられている。参照番号１５２で指示するビルトインモータのロータ１５０がスピンドルチューブ１４６に固着され、かつ、ステータ１５４が、この場合、スリーブ６４の後凹部１２６にしっかりと設けられている。
前記ワーククランプのコレットチャック１５６を作動させるために、例えば、クランプチューブ１５８が、スピンドルチューブ１４６の内側から油圧式のクランプシリンダ１６０に延設されている。上記クランプシリンダは、スリーブ６４においてワークチャック１４２の反対側に配設されており、コレットチャック１５６は、通常の態様にてクランプチューブ１５８を介して油圧クランプシリンダ１６０により作動させられる。
スリーブ６４に挿入されたワークスピンドル１４０は、この場合、スリーブ６４を中心軸線７８に沿って対向する加工手段、すなわち、１つのワークスピンドルに取り付けられたワークＷの方向に接近移動させることにり、ワークＷに接近、離反可能となる。
図示する実施形態では、位置４２ａから４２ｆと６２ａからｆに配設された加工手段４０は、サポート２０または５０を回転させることにより、スタンド１２、１４に対して固定された異なるステーション１９０ａからｆおよび１９２ａからｆに位置決めされる。図１、９に示すように、２つのスタンド１２、１４において、該スタンド１２、１４に対してＸ軸およびＺ軸方向に全体として移動できる工具台１９０が、１または複数のステーション１９２に割り当てられ、該ステーション内に加工手段４０が移動し、加工工具１９６が前記工具台に取り付けられる。
この場合、工具台１９４は参照番号１９８で指示される工具台ガイドに取り付けられ、該工具台ガイド上で回転軸線２２に対して横断方向に、従って、スリーブ６４の中心軸線７８に対して横断方向に、かつ、好ましくはそれらに対して垂直に、Ｘ軸方向に移動可能となっている。移動台１９４の明確に定められた位置決めのために、該移動台は、ボールネジナット２０２のための取付部２００を支持しており、そしてそれは、該ナットを貫通するボールネジ軸２０４を有している。この場合、ボールネジ軸２０４は、工具台ガイド１９８の一端側で軸方向に移動できないように回転自在に取り付けられている。
工具台ガイド１９８の全体がＺ軸方向に移動可能となっており、かつ、それ自体Ｚスリーブ２０６に取り付けられている。このＺスリーブは、各スタンド１２または１４を貫通し、かつ、回転軸線２２または中心軸線７８に平行な中心軸線２１２の方向に変位自在に各スタンド１２または１４のガイド２０８、２１０に取り付けられている。
Ｚスリーブ２０６を変位させるために、該スリーブは、ボールネジナット２１６を支持するホルダ２１４に係合している。該ボールネジナットはＺスリーブ２０６に隣接配置されており、該ナットを貫通するボールネジ軸２１８を有している。この場合ボールネジ軸２１８は各スタンド１２または１４内に延設されており、かつ、中心軸２１２に平行となっている。ボールネジ軸２１８は、例えば、一端において回転ベアリング２２０により各スタンド１２、１４に回転時事兄取り付けられ、かつ、参照番号２２４にて指示される送りモータの駆動軸２２に連結されている。この送りモータは、工具台ガイド１９８の反対側においてスタンド１２または１４の一方の側から突出され、かつ、該スタンドに保持されている。
ボールネジ軸２０４を駆動するために、送りモータ２３０のモータ軸２２８に連結され、かつ、ボールネジ軸２０４と同じ程度に延設された駆動軸２２６が、Ｚスリーブ２０６を貫通している。この場合、駆動軸２２６は、Ｚスリーブ２０６の一端側で回転ベアリング２３２に回転自在に取り付けられ、かつ、駆動するために、かさ歯車２３４を介してボールネジ軸２０４に連結されている。
従って、ボールネジ軸２０４は送りモータ２３０により回転自在となっており、こうして、横断移動台１９４は、送りモータ２２４により、各スピンドル軸線４４または中心軸線７８に対して横断方向に変位し、Ｚスリーブ２０６の全体が中心軸線２１２に、従って、また、スピンドル軸線４４または中心軸線７８に平行に変位可能となる。
個々のステーション１９０、１９２においてＸ軸およびＺ軸方向に移動可能な工具１９６の回転駆動装置２８、５８を作動させるために、個々の位置４２、６２にある加工手段４０はもとより、参照番号２４０で指示する機械制御手段が設けられている（図１）。
機械制御手段２４０と、シリンダ２０および／または５０に設けられた加工手段４０との間の接続は、シリンダ２０および／または５０の各々の場合で、各スタンド１２または１４において作業領域から離反する側で機械フレーム１０と各シリンダ２０または５０との間に設けられた供給連結部２４２を介して行われる。供給連結部２４２は、リンクチェーン２４６内に案内される給電ストランド２４４を具備している。この場合、給電ストランドは一端２４８において各スタンド１２または１４の後側で機械フレームにしっかりと取り付けられ、他端において、各シリンダ２０または５０から作業領域１８の反対側に突出したチューブ２５２にしっかりと連結されている。給電ストランド２４４は、これにより、回転軸線２２に垂直な平面２５３内で、２つの端部２４８、２５０の間で螺旋状に延設される。更に、チューブ２５２がウォームケーシング２５４により囲まれており、該ケーシングから開口部２５６を通して給電ストランド２４４が外に引き出されている。
図１０、１１に示すように、各シリンダ２０または５０が、最大角度３６０−３６０／（ステーション数）度、例えば本実施形態では、図１０に示す初期位置から矢印２５８の方向に図１３に示す最終位置に３００度を以て回転自在となっている。給電ストランド２４４の上記最終位置では、給電ストランドがチューブ２５２の周囲に緊密な螺旋状に巻き付けられている。更に、各シリンダ２０または５０は、図１３に示す前記最終位置から図１２に示す前記初期位置に矢印２５８の反対方向、すなわち、矢印２６０の方向に回転可能となっており、前記初期位置においてチューブ２５２の周囲に螺旋状に巻き付けられた給電ストランド２４４が解かれ、それ自体で開口部２５６を通してウォームケーシング２５４内に押し進む。
給電ストランド２４４を回転軸線２２に垂直な平面２５３内に保持するガイドディスク２６２が、好ましくは、ウォームケーシング２５４の両側に配設される。
その結果、位置４２にある加工手段４０の各々が全てのステーション１９０または１９２を通過するように、各シリンダ２０または５０は、例えば、最終位置に到達するまで、個々のステップにおいて３００度を以て回転可能となる。次いで、個々のステーション１９０または１９２に停止することなく、前記初期位置へ急速に逆回転し、この通路から個々のステーション１９０、１９２で停止しながら伸長が生じる。
本発明の多軸ターニング機械によれば、以下に説明する種々の機械加工が可能となる。
本発明の多軸ターニング機械の非常に単純な変形では、前記シリンダ内の加工手段４０の各々が、ワークスピンドル１４０を有し、該ワークスピンドルのワーククランプ手段１４２がワークＷを保持する（図１２）。
第１のシリンダに対設された第２のシリンダ５０は、工具１１２、すなわち、作業領域１８に対面し工具ホルダ１１０に保持されスリーブ６４内に配設された工具１１２を具備している（図１２）。
この場合、ワークＷは、ワークスピンドル１４０をスリーブの中心軸線の方向に移動させることにより移動可能となっており、この動作がワークＷを加工するための軸線方向の動作となっている。この場合、同時にワークＷがビルトインモータにより回転駆動され、ワークＷと工具１１２との間のＺ軸動作により、一方側Ｓ１においてワークＷが加工される。
ワークＷの上記加工は、図１２に示すように、ステーション１９０ａにおいて開始される。例えば、シリンダ２０、５０がステーション１９０ｂまたは１９２ｂに割り出される間、ワークは反対側のステーション１９２ａに停止、保持される。この場合、位置６２ａにある加工手段４０がステーション１９２ａからステーション１９２ｂに移動するように、シリンダ２０、５０が回転駆動装置２８、５８により互いに同期して回転駆動される。
これに次いで、例えば、機械加工が中断され、ワークスピンドル１４０にあるワークが回転駆動装置２８によりシリンダ２０が回転することにより、ステーション１９０ｂからステーション１９０ｃに移動する。この間、シリンダ５０の位置６２ａにあり工具１１２を支持する加工手段４０は、ステーション１９０ｆからステーション１９０ａに移動するワークＷを加工するために、ワークＷシリンダ５０を回転させることによりステーション１９２ａに再び復帰する。
例えばスピンドル位置１９０ｂにおいて、回転自在の工具工程具１２０に取り付けられスリーブ６４のビルトインモータ１２２により回転駆動される、ステーション１９２ｂにある利用可能な工具１１２によりワークＷを加工する同様の態様において、図１３に示す第２の変形例が可能である。この場合、ワークＷと工具１１８との間のＺ軸に沿った相対動作は、また、図１２に関連して既述した態様にて、スリーブ６４のワークスピンドル１４０を変位させることにより達成される。
本発明による多軸ターニング機械の更なる変形例では、シリンダ２９の加工手段４０と同様に、スリーブ６４内にワークスピンドル１４０が設けられており、更に、ワークスピンドル１４０が、また、第２のシリンダ５０のスリーブ６４内に設けられ、この場合、ワークスピンドル１４０の２つのシリンダ内の個数は同じになる。
ワークスピンドル１４０は、各シリンダ２０内のワークスピンドル１４０の各々が、ステーション１９０、１９２の各々に配置されるように、そのスピンドル軸７８が回転軸線２２から半径方向に等距離となり、かつ、互いに等角度間隔で配置されている。
回転駆動装置２８、５８は、制御装置２４０により同期して作動し、従来技術から公知の機械において同じ回転加工作業が可能となるが、然しながら、両シリンダの端面の間の作業領域１８が完全に解放され、従って、個々のステーション１９０、１９２にあるワークＷへの工具１９６の接近が容易になり、更に、工具１９６の配置のためにより広い空間を利用することが可能となる利点を有している。
この変形例では、好ましくは、互いに対設されている２つのワークスピンドル１４０の各々が、中心軸線７８の方向に移動可能となっている。
この変形例では、例えばステーション１９０ａ、１９２ａにあるワークＷを既述した工具台１９４に設けられた工具１９６により、この場合、工具台１９４を移動させることにより加工することが可能となる。一方で、工具１９６がワークＷに対してＸ軸に沿って移動可能で、かつ、他方で、対応するスリーブ６４を中心軸線７８の方向に移動させることにより、ワークＷが工具１９６に対してＺ軸方向に移動可能となっている。
この場合、ステーション１９０ａにおいて、例えば、ワークＷは側部Ｓ１が加工され、ステーション１９２ａにおいて反対側に配設されたワークＷの側部Ｓ２が加工される。すなわち、各ステーションにおいて、ワークＷは前側部Ｓ１が加工され、反対側のワークＷは後側部Ｓ２が加工される。
上記変形例では、さらに、例えば、ステーション１９０ｆ、１９２ｆにおいて、ワークスピンドル１４０を他のワークスピンドルに向かって移動させ、ワークＷを位置４２ｆにあるワーククランプ１４２を位置６２ｆにあるワーククランプ手段１４２に移送することにより、ワークＷを位置４２ｆにあるワークスピンドル１４０から位置６２ｆにあるワークスピンドル１４０へ移送することが可能であり、例えば、スピンドル１９０ａから１９０ｅにおいて、ワークＷの前側部Ｓ１を加工し、ステーション１９０ｆにおいてワークＷを位置４２ｆにあるワークスピンドル１４０から、ステーション１９２ｆにおいて位置６２にあるワークスピンドル１４０に移送し、そこから、ステーション１９２ａから１９０ｅにおいてワークＷの後側部Ｓ２を加工する。
この代替例として、本発明による多軸ターニング機械の以下の変形例では、図１５に示すように、ステーション１９０ｆ、１９２ｆにおいて、位置４２ｆにあるワークスピンドル１４０から、位置６２ｆにあるワークスピンドル１４０に、異なる回転方向でこれらのステーションに接近してワークを移送させることが可能である。例えば、図１５に示すように、シリンダ５０の反対側における次のワークスピンドル１４０がステーション１９０ａから移動してステーション１９０ｆにおいてワークＷを移送するために停止している、すなわち、矢印２７２の方向に回転し、ステーション１９２ｆにある次のワークスピンドル１４０がステーション１９２ｅから移動し、例えば、ワークＷが該ステーションにあるワークスピンドルから取出ステーションに配置され、解放されたワークスピンドル１４０がステーション１９２ｅからステーション１９２ｆに移動し、ここでワークを受承し、シリンダ５０の次の割出動作のあとに次の加工動作がステーション１９２ａで生じる。
然しながら、ワークはブランクとしてステーション１９０ｅにおいて、そこにあるワークスピンドル１４０に装填手段により装填され、該スピンドルがステーション１９０ｆから移動したときにワークＷは保持されていない。
本発明による多軸ターニング機械の図１６、１７に示す更に他の変形例では、シリンダ５０′にただ３つのワークスピンドル１４０が位置６２ａ、６２ｃ、６２ｅに配設されており、図３に示すシリンダ５０の場合のように６つのシリンダは配設されいない。３つのワークスピンドル１４０は、シリンダ２０のワークスピンドル１４０の角度距離の２倍の角度を以て、互いに等角度間隔で配置されている。
図１７に示すように、本発明による多軸ターニング機械のこの変形例では、ステーション１９０ａ、１９２ａにあるワークスピンドル１４０が、ワークＷを位置４２ａにあるワークスピンドル１４０から、位置６２ａにあるワークスピンドル１４０に移送し、位置６２ａにあるワークスピンドル１４０をステーション１９２ｃに移動させ、ステーション１９２ｃにあるワークを工具１１２により加工することが可能であり、そのためにシリンダ５０′が回転させられる。ステーション１９２ｃでは、シリンダ２０のワークスピンドル１４０に保持去れたワークＷの加工工程とは完全に無関係に側部Ｓ２が工具１１２により加工される。シリンダ５０′の回転動作のためのただ１つの協会条件は、ワークＷをステーション１９０ａにあるワークスピンドル１４０から移送するための条件であり、ワークスピンドル１４０は、そして、ステーション１９０ａにおいて受承可能である。
然しながら、シリンダ２０にあるワークスピンドル１４０に保持されたワークの場合、シリンダ２０の回転方向に依存して、ステーション１９０ｃ、１９０ｂまたはステーション１９０ｅ、１９０ｆにおいて、ステーション１９０ａへの移送に先立って、ステーション１９０でワークＷの側部Ｓ１を加工することが可能であり、この場合、加工時間は、また、完全に側部Ｓ２の加工時間から独立している。
例えば、ワークＷの側部Ｓ１の加工に大きな個数の非常に異なる工具が必要であり、側部Ｓ２の加工に異なる時間が必要な場合、例えば、また、異なる個数の工具が必要な場合に、シリンダ５０′での異なる数のワークスピンドル１４０を利用することができる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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