(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械であって、機械テーブル（２）が設けられており、該機械テーブル（２）にワークが緊締可能であり、機械テーブルに向い合って位置するように配置されたスピンドルボックス（３）が設けられており、該スピンドルボックス（３）の、ワークに面した側が、機械テーブル（２）に向けられた軸線を中心にして回転可能なターンテーブル（４）によって形成されている形式のものにおいて、ターンテーブル（４）の回転軸線（Ｚ）と合致した軸線を有する、駆動装置を備えた、ワークに向けられたセンタスピンドル（７）と、ターンテーブル（４）の回転軸線（Ｚ）外に偏心的に配置されたスピンドル（１０）との組合せが設けられており、センタスピンドル（７）も、偏心的に配置されたスピンドル（１０）も、切削加工工具（１３）を収容していることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
偏心的に配置されたスピンドル（１０）が、仕上げ加工のための高回転型のスピンドルとして形成されている、請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
偏心的に配置されたスピンドル（１０）のスピンドルシャンク（１１）が、フォーク形支承部（５）によって保持されており、該フォーク形支承部（５）の支承台が回転可能である、請求項１または２記載の工作機械。
【請求項４】
前記フォーク形支承部（５）が、偏心的に配置されたスピンドル（１０）と共にターンテーブル（４）に沿って半径方向に移動可能である、請求項３記載の工作機械。
【請求項５】
偏心的に配置されたスピンドル（１０）はターンテーブル（４）の回転軸線（Ｚ）の方向に対してフォーク形支承部（５）の支承ピン（６）を中心にして、切削工具の先端部がターンテーブル（４）の回転軸線（Ｚ）に対して半径方向に描かれる運動を実施するように旋回可能である、請求項３または４記載の工作機械。
【請求項６】
フォーク形支承部（５）の半径方向移動および／または偏心的に配置されたスピンドルの旋回のための駆動装置として、ＣＮＣ制御装置によって制御されるステップモータまたはＡＣモータが設けられている、請求項３から５までのいずれか１項記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械であって、機械テーブルが設けられており、該機械テーブルにワークが緊締可能であり、機械テーブルに向い合って位置するように配置されたスピンドルボックスが設けられており、該スピンドルボックスが駆動装置を備えた、ワークに向けられた少なくとも１つのスピンドルを備えており、該スピンドルが、切削工具を収容している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークを切削加工するためには、このワークが一般に機械テーブルに緊締されて、回転する工具によって材料を除去されて所望の形状にもたらされる。工具はスピンドルによって保持されて、駆動される。このスピンドルは機械テーブルに向かい合って位置するように配置されたスピンドルボックスに支承されている。このスピンドルボックスはスピンドル駆動装置と、さらに場合によっては存在する冷却媒体供給部をも収容している。スピンドルボックスまたはスピンドル自体は機械テーブルに向かう方向と、機械テーブルから離れる方向とで運動させることができ、これによって、加工深さを調節することができる。加工のためには荒削り工具が使用され、これにより粗形状が得られる。引き続き、仕上げ工具を用いて仕上げ加工が行なわれる。一般に仕上げ加工は前加工時よりも高回転型の工具を必要とする。この場合に重要となるのは、工具がワークの全ての部分に到達し得ることである。このことは公知の構成では容易に可能でない。すなわち、擦過可能な走行範囲は機械テーブルの移動可能性によって規定されており、このことは必ずしも全ての場合に満足し得るものではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の工作機械を改良して、擦過可能な走行範囲が機械テーブルの変更なしに拡張され、しかも１つの工作機械で粗削り加工も仕上げ加工も可能となり、さらに工作機械自体も簡単でかつ経済的に製造可能であって、かつ安全に使用可能となるような工作機械を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、スピンドルボックスの、ワークに面した側が、機械テーブルに向けられた軸線を中心にして回転可能なターンテーブルによって形成されており、該ターンテーブルが、該ターンテーブルの回転軸線の外側に配置されたスピンドルを備えているようにした。
【０００５】
【発明の効果】
本発明によれば、スピンドルボックスの、ワークに面した側が、ワークに向けられた軸線を中心にして回転可能なターンテーブルによって形成されている。このターンテーブルは、ターンテーブル回転軸線の外側に配置されたスピンドルを備えている。このような構成に基づき、このスピンドルによって擦過することのできる範囲はスピンドルの偏心的な配置の半径分だけ拡張されている。なぜならば、機械テーブルはワークと共に少なくとも１つの方向、一般には互いに直角に位置する２つの方向で移動させることができるからである。ターンテーブルの回転時に、このターンテーブルに挿入されたスピンドルは、スピンドルに挿入された工具と共に、スピンドルの偏心的な位置の半径に相当する軌道に沿って案内されるので、機械テーブルの移動の他にスピンドルの変位が加工個所を規定する。すなわち、作業範囲全体でワークの全ての個所に到達することができる。
【０００６】
スピンドルは高回転型のスピンドルとして形成されていると有利である。このようなスピンドルは仕上げ加工のために適している。スピンドルに挿入された工具は一般に細いシャンクを有する工具であるので、複雑な形状への深い侵入も可能となる。
【０００７】
本発明の有利な構成では、スピンドルが半径方向に変位可能に配置されている。本発明の別の有利な構成では、スピンドルがターンテーブルの回転軸線に対して旋回可能である。この場合、工具が半径の方向に変位されるようにスピンドルが旋回可能であると有利である。スピンドルを旋回させるためには、フォーク形支承部が使用されると有利である。この場合、フォーク形支承装置の支承台は工作機械に別の軸線を付与する。半径方向の変位も、旋回も、加工のために提供される走行範囲を拡張させ、この場合、旋回はアンダカット部の加工をも可能にする。両可能性が一緒に使用されると、これまでの固定スピンドル配置には与えられていなかった多数の使用可能性が得られる。
【０００８】
本発明のさらに別の有利な構成では、ターンテーブルの回転中心に第２のスピンドルが設けられている。この第２のスピンドルの回転軸線はワークに向けられている。有利には低回転型のスピンドルとして形成されている、この中心のスピンドルは、荒削り加工による汎用の粗加工を可能にする。後続の仕上げ加工は偏心的に設けられた第１のスピンドルによって引き受けられる。この第１のスピンドルは高回転型のスピンドルとして、対応する仕上げ加工工具を備えている。
【０００９】
駆動のためには、正確な位置決めを可能にする精密駆動装置（たとえばセレーションや、生じる力を受け止めるブレーキを備えた駆動装置）が使用されると有利である。この場合に、戻り止め式もしくはセルフロック式の伝動装置を有するか、またはセルフロック式の旋回駆動装置として作動する、減速されるモータが使用される。このようなセルフロックにより、規定の位置が確実に維持されるようになる。偏心的なスピンドルの半径方向の変位および／または旋回のための駆動装置としては、ステップモータまたはＡＣモータが設けられていると有利である。この駆動装置と一緒に、公知のＣＮＣ制御装置を使用することができる。このＣＮＣ制御装置はワークのピンポイント加工を可能にし、この場合、１つの工作機械を用いて、組換えを行なう必要なしに粗加工も仕上げ加工も実施することができる。
【００１０】
このような構成により、工作機械の使用可能性は著しく拡大される。工作機械が通常有している３つの自由度（一般に機械テーブルによって実施される、両座標における側方運動、機械コラムに配置された工具部分か、または機械テーブルのいずれかによって実施される高さ運動）に対して、少なくとも２つの別の自由度が加えられる。偏心的に配置されたスピンドルを機械軸線に対して半径方向に変位させることができる。偏心的に配置されたスピンドルを「Ｚ」軸に対して半径方向に変位させることができる。工作機械のスピンドルのチャックによって収容された工具は、工具を備えたスピンドルの軸線が「Ｚ」軸に対して有利には最大±９０゜の角度で位置し得るように旋回させられ得るので、極端な場合では、水平方向での加工も可能となる。駆動ボックスとターンテーブルとスピンドルとを備えた工具部分はあとから取り付けることができる。すなわち、この工具部分は機械コラムに懸吊される。
【００１１】
偏心的に配置されたスピンドルを用いるこのような構成に基づき、工作機械の作業範囲は機械テーブルの移動範囲の増大なしに拡張される。このことは、センタスピンドルが設けられている場合に特に重要となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１３】
図１および図２に示した工作機械１は機械テーブル２を有している。この機械テーブル２には、加工したいワーク（図示しない）が汎用のチャックつめによって緊締される。ワークを切削加工するためには、スピンドル１０が設けられている。このスピンドル１０はターンテーブル４に配置されており、このターンテーブル４はスピンドルボックス３の下面に設けられている。このスピンドルボックス３には、スピンドル１０のための駆動装置（図示しない）が設けられている。スピンドル１０のスピンドルヘッド１２は切削工具、この場合にはフライスドリル１３を備えている。このフライスドリル１３は駆動装置によって回転させられる。スピンドルシャンク１１はスピンドルヘッド１２をターンテーブル４の下面に対して所望の間隔で保持している。この場合に、スピンドルボックス３全体か、またはスピンドル１０自体が、場合によってはフォーク形支承部５と共に機械テーブル２の方向に向かって、または機械テーブル２から離れる方向で移動可能である。スピンドル１０を旋回させるためには、ターンテーブル４が中心の回転軸線Ｚを中心にして回転可能である。フォーク形支承部５はスピンドルシャンク１１を保持しており、このスピンドルシャンク１１は支承ピン６を中心にして旋回可能となり、この場合、切削工具の先端部は、ターンテーブル４の回転軸線に対して半径方向で描かれる運動を実施する。当然ながら、このフォーク形支承部５は、たとえば支承ピン６が２つの部分に分割されることにより、支承フォークを通って延びるスピンドル駆動装置（フライスドリル１３の回転運動はスピンドルボックス３からスピンドルシャンク１１を介してスピンドルヘッド１２に伝達される）が妨げられないように形成されている。ターンテーブル４が中心の回転軸線Ｚを中心にして回転させられると、スピンドル１０も一緒に変位する（１８０゜の旋回角度で示した図２参照）。このときにフォーク形支承部５がたとえば図２に二重矢印で示したようにターンテーブル４の半径に沿って移動させられると、スピンドルヘッド１２に緊締された切削工具１３は、センタスピンドルに取り付けられた工具だけでは到達することのできない多数の座標に到達することができる（個々の運動可能性は二重矢印で示されている）。
【００１４】
図３に示した有利な改良形では、自体公知のセンタスピンドル７（短縮して図示する）が設けられている。このセンタスピンドル７のスピンドルヘッド８には、やはり切削工具（図示しない）を取り付けることができる。この実施例では、工作機械１を慣用の形式で、切削工具がセンタスピンドル７に設けられた状態で使用することができる。この場合、与えられた個々の運動可能性は図１および図２におけると同様に二重矢印によって示されている。さらに、中心の回転軸線Ｚに対して偏心的に配置されたスピンドルだけを使用することも可能である。さらに、両スピンドルを用いた、組み合わされた使用も考えられる。
【００１５】
図４に示した工作機械では、スピンドル１０が図１に示した位置に対して９０゜だけ旋回させられて示されている。機械テーブル２の上方では、工作機械１が機械コラム（図示しない）に配置されている。この機械コラムでは、工具部分が鉛直方向で移動可能である。スピンドル１０のチャックもしくはスピンドルヘッド１２に収容された工具１３（フライスドリルとして図示されている）は、スピンドルハウジングもしくはスピンドルシャンク１１に設けられた駆動装置によって高回転または低回転で駆動される。スピンドル１０を鉛直な回転軸線Ｚを中心にして回転させることができるようにするためには、ターンテーブル４がスピンドルボックス３内に設けられた駆動装置を備えている。この駆動装置は付加部（図示しない）を介してウォーム歯車を備えている。このウォーム歯車には、ウォームスピンドル１５．１が噛み合っており、このウォームスピンドル１５．１は作動モータ１５によって駆動される。このウォーム伝動装置は戻り止め式もしくはセルフロック式に形成されていて、ターンテーブル４の正確な位置決めを可能にする。水平軸線Ｈを中心にしてスピンドル１０を旋回させるためには、フォーク形支承部５に配置された駆動装置が設けられている。この駆動装置は駆動モータ１４を備えている。この駆動モータ１４の出力側は出力歯車１４．１と、駆動される歯車６．１とを備えた伝動装置を介して、フォーク形支承部５に収容された軸を形成する支承ピン６によってスピンドル１０に作用していて、駆動モータ１４の作動時にこのスピンドル１０を旋回させる。この場合に駆動モータ１４は、被駆動がセルフロックされるように形成されている。当然ながら、図示の駆動装置はたんに考えられ得る駆動装置の１例でしかない。すなわち、たとえばスピンドル１０を水平軸Ｈを中心にして旋回させるための旋回駆動装置のためには、ウォーム伝動装置またはステップモータを使用することもできる。この場合、ステップモータは運動させたい構成要素に直接に作用する。この場合に、手によって実施される運動も設定されていてよい。この場合、運動させられた構成要素は運動後に解放される。ただし当然ながら、この場合にも、たとえば駆動されるねじ山付スピンドルとねじ山付ブシュとを備えた直動駆動装置が設けられており、前記ねじ山付ブシュは水平方向ガイドに収容されたフォーク形支承部に結合されている。このような運動は、たとえば回転軸線Ｚに対するスピンドル１０の半径方向での変位となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による工作機械の側面図である。
【図２】図１に示した工作機械を１８０゜だけ旋回させて示した図である。
【図３】別の実施例による工作機械の側面図である。
【図４】図１に示した工作機械を、スピンドルが９０゜だけ旋回させられた状態で示す図である。
【符号の説明】
１  工作機械、  ２  機械テーブル、  ３  スピンドルボックス、  ４  ターンテーブル、  ５  フォーク形支承部、  ６  支承ピン、  ６．１  歯車、  ７センタスピンドル、  ８  スピンドルヘッド、  １０  スピンドル、  １１  スピンドルシャンク、  １２  スピンドルヘッド、  １３  フライスドリル、  １４  駆動モータ、  １４．１  出力歯車、  １５  作動モータ、  １５．１  ウォームスピンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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