JP2019010726A - 工作物を機械加工する工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の再段取りが不要な、かつ工具、ワークのの自動交換の時間を短縮できる装置を提供する。【解決手段】工具２２によって工作物１２を機械加工する工作機械１００であって、工作物１２をクランプするクランプ手段１１と、工具２２を受け取る支持手段２１とを備え、クランプ手段１１はクランプ手段担持ワークスピンドル１０のスピンドルヘッドに取り付けられ、支持手段２１は支持手段担持ワークスピンドル２０のスピンドルヘッドに取り付けられ、工作機械１００は、支持手段２１に受け取られた工具２２によって、クランプ手段１１にクランプされている工作物１２を加工することができるように、２つのワークスピンドル１０、２０を数値制御可能な軸によって互いに関して位置決めするように設計された工作機械。【選択図】図１

Description

本発明は、工作物（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ：ワークピース）を機械加工する工作機械に関する。本発明はまた、本発明による工作機械における工具を用いて工作物を機械加工する方法に関する。

工作機械は、所定のＮＣプログラムに従って数値制御軸に基づいて互いに対して移動する工具を用いて、工作物を製造するのに役立つ。

これに関して、この数年間、特に、汎用機械の分野において、使用者に対して工作機械を用いるより広範囲の製造可能性を提供するために、製造プロセスの組合せ、例えば、旋盤及びフライス盤の組合せが確立された。

それらの２つの方法に対して、フライス加工において通例であるように、工具が回転駆動され工作物が固定されるか、旋盤加工の場合のように、工具が固定され、したがって工作物が回転駆動されるかは、無関係でないため、今まで既知であった工作機械は、時に、１つの機械で２つの製造プロセスを適切に行うことが可能であるように、様々な方法で適合されなければならない。

しかしながら、結果としての問題は、特に、旋盤加工中に加工されるべき、かつ制御可能な回転軸を有する従来の機械テーブルにクランプされる工作物にとって、工作物の回転機械加工に対して必要な速度まで加速することはほとんど可能ではない、ということである。その理由は、本来、通常は、工具と工作物との相対的な位置決めに関与する、工作機械の制御可能な回転軸は、こうした高速に対して設計されていないことによる。

これにより、工作物が、不十分な速度で回転している間に加工される場合、完成した工作物の品質に関して、相当な損失に至る可能性がある。

特許文献１は、工作物及び工具のクランプが反転する工作機械を既に開示している。この場合、工作物は、適切に要求された速度で工作物を駆動するようにワークスピンドルにクランプされ、工作物を加工する工具は、機械テーブルに取り付けられる。さらに、工作物は、このクランプ状況の結果として自動的に導入するか又は交換することができる。

独国特許出願公開第１０２００９０２７４６３号

しかしながら、これにより、工作物が旋盤加工に加えてフライス加工によっても処理される場合、工作物及び工具の両方（ワークスピンドル上の工具及び機械テーブル上の工作物）を再度クランプしなければならず、その結果、工作機械の段取りを再度行わなければならず、したがって、こうした工作物の加工期間全体が著しく延長される、という問題がもたらされる。

別の問題は、複数の工作物を備えかつ可能な限り十分に自動化される製造に関して、機械テーブルに取り付けられた工具は、数個の方法ステップにより、完全に自動的には限ら
れた程度までしか交換することができない、ということである。この目的で、通常、使用された工具を取り外すことができかつ別の工具を挿入することができる位置まで、機械テーブルを前進させなければならない。しかしながら、対応する駆動装置を備える機械テーブルは、ほとんどの場合、比較的大きい正味重量を有する工作機械要素であり、それにより、迅速な位置決めは困難なしには可能ではなく、したがって、工具の自動交換において貴重な製造時間が常に失われる。

したがって、本発明の目的は、上記問題を回避する、工作物を機械加工する工作機械を提供することである。

本発明の更なる目的は、本発明による工作機械における工具を用いて工作物を機械加工する方法を提供することである。

これらの目的は、請求項１に記載の工作機械と、請求項１３に記載の方法とによって達成される。従属請求項は、本発明による工作機械及び本発明による方法の有利な実施形態に関する。

工具を用いて工作物を機械加工する本発明の工作機械は、工作物をクランプするクランプ手段と工具を受け取る支持手段とを備え、クランプ手段は、クランプ手段を担持する（ｃａｒｒｉｅｓ）ワークスピンドルのスピンドルヘッドに取り付けられ、支持手段は、支持手段を担持するワークスピンドルのスピンドルヘッドに取り付けられており、工作機械は、支持手段に受け取った工具によって、クランプ手段においてクランプされた工作物を加工することができるように、２つのワークスピンドルを数値制御可能な軸によって互いに対して位置決めするように設計されている。

本発明による工作機械では、２つのスピンドルは、非常に適応性のある方法で使用され、ともに、工作物を固定位置で保持し、それに従って工作物を回転駆動することができる。当然ながら、同じことはまた工具に対しても行うことができ、その結果、工作物を再クランプする必要なしに最短時間で、フライス加工工程と旋盤加工工程との間で往復することができる。この追加の利点は、工作物の自動化加工に対して重要な工作機械の基準点が、工作物において失われず、工作機械の新たな段取りが不要である、ということである。

これは、工作物が全ての側から、すなわちクランプされた側からも加工されなければならない場合に特に有利である。ここで、工作物は他方のワークスピンドルに自動的に引き渡すことができ、その後、最初に工作物を担持していたワークスピンドルによって、それまでクランプされていた工作物の側を加工することができる。

本発明による工作機械はまた、ワークスピンドルの間で直接工作物を引き渡すこともできることを可能にする。これに関して、多軸工作機械の設計を有利に用いて、例えば２つのワークスピンドルを互いに同軸合わせ（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）し、その後、２つのワークスピンドルの共通のスピンドル軸に沿って工作物を案内し、工作物を工作物非担持スピンドルに、クランプ要素、例えば、チャック又はジョーチャック（ｊａｗ ｃｈｕｃｋ）を用いて工作物非担持スピンドルにおいて工作物をクランプすることができるように、引き渡すことができる。

フライス加工による加工と旋盤加工による加工との両方に対して使用することができる、工作機械の適応性の向上に加えて、熟練した作業者又は機械操作者が単一加工サイクル内で手動により再クランプを行う必要なくかつ機械の段取りを再度行う必要なしに、工作物の全ての側を自動的に加工することができるので、工作機械の自動化の程度を更に向上
させることができる。

本発明による工作機械は、２つのワークスピンドルが、工具を受け取る支持手段と工作物をクランプするクランプ手段との両方を担持するように設計されているという点で、有利に展開することができる。

例えば、標準化された支持体（例えば、中空シャンクテーパー、スティープテーパー等）を使用するため、ワークスピンドルは、非常に多様な工具及び工作物に対して最も多様な支持手段及びクランプ手段を担持することができ、それにより、工作機械の適応性が更に向上する、ということが可能である。

本発明による工作機械は、２つのワークスピンドルを、各々少なくとも１つの回転軸及び少なくとも１つの直線軸によって互いに関して位置決めできるという点で、有利に展開することができる。

さらに、本発明による工作機械は、２つのワークスピンドルのうちの第１のワークスピンドルを、２つのワークスピンドルのうちの第２のワークスピンドルに関して、第１の回転軸を中心にかつ第１の直線軸に沿って位置決めでき、第２のワークスピンドルを、第１の回転軸に対して平行に延びる第２の回転軸を中心に、かつ、ともに互いに対して垂直かつ第１の直線軸に対して垂直に延びる第２の直線軸及び第３の直線軸に沿って位置決めできるという点で、有利に展開することができる。

記載したように、数値制御可能な軸の分割に起因して、２つのワークスピンドルを互いに関して多くの方法で位置決めすることができ、それにより、単一のクランプにおいて更により複雑な工作物を加工することができる。２つのワークスピンドルの回転軸の平行配置の結果として、ワークスピンドルはまた、例えば、クランプ手段及び支持手段を変更するために既存のマニピュレーターを使用することができるように、クランプ手段及び支持手段を変更することに関して、配置することもできる。

さらに、本発明による工作機械は、２つのワークスピンドルが、スピンドル軸が平面内に位置する基本位置を採用するように構成され、上記平面に対して垂直なそれぞれの回転軸を中心とする１回の回転運動によってワークスピンドルを互いに関して位置決めすることにより、基本位置に基づいて２つのワークスピンドルの同軸配置をもたらすことができるという点で、有利に展開することができる。

ワークスピンドルを同軸上にそろえることが可能であるため、工作物を引き渡すための追加の供給装置を設ける必要なしに、ワークスピンドルの間で直接工作物を引き渡すことができる。

さらに、本発明による工作機械は、工作機械がまた、２つのワークスピンドルにおいて、工作物担持クランプ手段及び／又は工作物非担持クランプ手段と工具担持支持手段及び／又は工具非担持支持手段との両方を導入しかつ交換するように設計されたマニピュレーターも有するという点で、有利に展開することができる。

ここで、マニピュレーターは、２つのワークスピンドルに対して非常に適応性のある方法で使用することができ、この場合もまた、工作物を担持している可能性があるか又は可能性がなく、及び／又は工具を担持している可能性があるか又は可能性がない、クランプ手段及び支持手段の両方をそれぞれのワークスピンドルに供給することができ、又は対応してこれらの手段を交換することができる。

さらに、本発明による工作機械は、工作物を担持するか又は担持しないクランプ手段を配置するとともに、工具を担持するか又は担持しない支持手段を配置するように構成されたマガジンもまた有し、マニピュレーターはまた、マガジンから対応するクランプ手段又は支持手段を取り出すように設計されているという点で、有利に展開することができる。

マニピュレーターとともに、対応するクランプ手段及び支持手段を収納するマガジンを提供し、それにより、マニピュレーターは、ワークスピンドルとマガジンとの間で常に動作することができ、必要な場合は、対応するクランプ手段及び／又は支持手段を導入するか又は交換することができることが利点である。

さらに、本発明による工作機械は、工作物を担持するか又は担持しないクランプ手段を配置し、工具を担持するか又は担持しない支持手段を配置するように設計された２つのマガジンと、工作物を担持し及び／又は担持しないクランプ手段と工具を担持し及び／又は担持しない支持手段とを導入及び交換するために、ワークスピンドル上に配置された１つ又は２つのマニピュレーターとを有するという点で、有利に展開することができる。

別の等しく有利な設計は、マニピュレーター及び２つのマガジンが設けられる場合に得られる。例えば、各ワークスピンドルにマガジンを割り当てることができ、１つのマニピュレーターは、各々、ワークスピンドルとその関連するマガジンとの間で動作することができる。しかしながら、２つのマニピュレーターが、２つのマガジンと２つのワークスピンドルとにクランプ手段及び支持手段を提供することができ、及び／又は上記手段を変更することができるように、マニピュレーターの或る種のクロスオーバー動作もまた提供することができる。

本発明による工作機械は、マガジンをホイールマガジンとしてかつマニピュレーターをダブルグリッパーとして設計することにより、有利に展開することができる。

これは、１つ以上のマニピュレーターが能動的に使用されている、ワークスピンドルにおけるクランプ手段及び／又は支持手段の交換又は変更時に、スピンドル軸が互いに平行に、かつ導入されるか又は交換されるべき対応するホイールマガジンのクランプ手段及び／又は支持手段に対して平行に調整される場合、特に有利であり得る。

その結果、マニピュレーターは、導入されるべきクランプ手段又は支持手段を収集した場所から、クランプ手段又は支持手段を好適に変更するスピンドルヘッドに進むために、わずかな数の移動及び送り動作のみを必要とするので、取替え又は交換イベントは非常に迅速に発生することができる。

これは、マガジンをホイールマガジンとして設計することによって更に支持され、その理由は、導入されるべきクランプ手段又は支持手段が、棚マガジンの場合に典型的であるように追加のマニピュレーター又は追加の供給装置を使用する必要なしに、ホイールマガジンから正確に同じ引渡し位置まで常に移動させることができることによる。この設計に起因して、クランプ手段又は支持手段をマガジンから引渡し位置まで移動させる追加の装置が常に必要とされる。

導入されるべきクランプ手段又は支持手段が、引渡し位置でマニピュレーター又はダブルグリッパーに対して平行に配置されるだけでなく、対応するワークスピンドルのクランプ手段又は支持手段と同じ水平面にも位置するように、ホイールマガジンが工作機械に更に配置される場合、マニピュレーター／ダブルグリッパーの更なる移動及び送り動作を回避することができ、したがって、変更及び交換動作がより効率的に進むことができる。

その結果、本発明による工作機械は、ワークスピンドルのスピンドル軸を水平に配置することにより、有利に展開することができる。

さらに、本発明による工作機械は、２つのワークスピンドルのうちの第１のワークスピンドルを機械ベッドにおいてコンソールの上に配置し、２つのワークスピンドルのうちの第２のワークスピンドルを、クロステーブル上で案内されるように機械ベッドの上に配置することにより、有利に展開することができる。

これに関して、ワークスピンドルの上述した配置は、単に一例であり、それに限定されない。ワークスピンドルは、水平又は垂直向きに調節することができ、及び／又は水平向きから垂直向きに移送することができる。ワークスピンドルはまた、工作機械の別の設計（例えば、コンソールコラム（ｃｏｎｓｏｌｅ ｃｏｌｕｍｎ）型設計、クロステーブル設計、クロスベッド型設計又は移動コラム（ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｃｏｌｕｍｎ）設計）でも配置することができる。

さらに、本発明による工作機械は、クランプ手段が、外部クランプ手段（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｌａｍｐｉｎｇ）又は内部クランプ手段（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｌａｍｐｉｎｇ）であるという点で、有利に展開することができる。

内部クランプ手段及び外部クランプ手段の両方の使用に起因して、ワークスピンドルによって広範囲の工作物を受け取って、加工することができる。

本発明による工作機械において工具を用いて工作物を機械加工する本発明の方法は、第１のワークスピンドルに取り付けられたクランプ手段に工作物をクランプするステップと、第２のワークスピンドルに取り付けられた支持手段に工具を受け取るステップと、ＮＣプログラムに従って工具を用いて工作物の第１の側を加工するステップとを含む。

本発明による方法により、ここでは、工具及び／又は工作物を固定するとともに回転駆動することができるだけでなく、工具を迅速に変更することができ、工作物を１つのワークスピンドルから次のワークスピンドルに引き渡すことができ、それにより、工作物のこれまでクランプされていた側もまた、手動による再クランプを行う必要なしに加工することができるので、旋盤加工及びフライス加工の両方によって加工される工作物をより有効に加工することが可能である。

本発明による方法は、第２のワークスピンドルの工具担持支持手段を交換し、工作物非担持クランプ手段を導入するステップにより、有利に展開することができる。

したがって、一方のワークスピンドルのクランプ手段から他方のワークスピンドルのクランプ手段まで工作物の引渡しを可能にすることができる。これに関して、チャック又はジョーチャック、内部又は外部クランプ手段等、異なるクランプ手段を使用することができる。交換イベントに対して、例えば、ダブルグリッパー等の形態のマニピュレーターを使用して、好適に高速かつ自動化された方法で変更を行うことが利点である。

本発明による方法は、第１のワークスピンドルの工作物担持クランプ手段から第２のワークスピンドルの工作物非担持クランプ手段に工作物を引き渡すステップにより、有利に展開することができる。

ワークスピンドルの間で工作物を移送することができることに起因して、単一の加工サイクルで、工作物を一方のワークスピンドルから他方のワークスピンドルに引き渡しかつ戻すことができる。したがって、例えば、手動による再クランプが不要となるので、工作
物を全ての側から又はより短い期間で加工することが可能であるように、非常に有効な加工プログラムで工作機械をプログラムすることができる。引渡しプロセスに対して、引渡しを対応して高速かつ自動にするように、例えば、ダブルグリッパー等の形態のマニピュレーターを使用することもまた利点である。

さらに、本発明による方法は、第１のワークスピンドルの工作物非担持クランプ手段を交換するステップと、工具担持支持手段を導入するステップと、ＮＣプログラムに従って、第１のワークスピンドルの支持手段に受け取った工具によって、工作物の既に加工された第１の側とは反対側の工作物の第２の側を加工するステップとにより、有利に展開することができる。

その結果、工作物の他方の側が加工されている間にクランプ側として機能した工作物の側を、加工することができる。したがって、工作物における工作機械の基準点を失うことになる可能性があり、かつその後、工作機械の新たな段取りが必要である可能性がある、工作物の手動による再クランプを必要とすることなく、全ての側で工作物を加工することができる。

本発明による方法は、工作物が第１のワークスピンドルから第２のワークスピンドルに引き渡される前に、２つのワークスピンドルが互いに対して同軸配置を採用するという点で、有利に展開することができる。

互いに関するワークスピンドルの同軸合わせを先行して採用することは、ここでは、ワークスピンドル間の工作物の直接移送の前提条件とすることができる。これは、例えば、旋盤加工された部品が、その部品をこれまでクランプされていた側で加工するために、他方のワークスピンドルで再クランプされなければならない場合、必要となる可能性がある。

本発明による方法は、２つのワークスピンドルの同軸配置が採用される前に、以下のステップ、すなわち、スピンドル軸が平面に位置する基本位置を採用するステップと、上記平面に対して垂直なそれぞれの回転軸を中心に、２つのワークスピンドルのスピンドル軸が同軸合わせされるまでワークスピンドルを回転させるステップとを行うことによって有利に展開することができる。

ワークスピンドルの基本位置はまた、（例えば、マニピュレーター／ダブルグリッパーにより）ワークスピンドル上でクランプ手段及び支持手段を交換するためにも使用することができる。これは、ワークスピンドルのクランプ手段及び支持手段が、対応するマガジン（例えば、ホイールマガジン）の導入されるべきクランプ手段及び支持手段に対して平行に配置されるとき、特に有効に行うことができる。

本発明による方法は、工作物を第１のワークスピンドルから第２のワークスピンドルに引き渡し、その際、引渡し中に、２つのワークスピンドルが工作物と接触するようにすることにより、有利に展開することができる。

スピンドルの間で工作物を直接移送することができるので、工作物をより迅速に引き渡すことができ、追加の引渡し装置を省略することができる。

さらに、本発明による方法は、マニピュレーターにより工作物を第１のワークスピンドルから第２のワークスピンドルに引き渡すことにより、有利に展開することができる。

しかしながら、スピンドルの間で工作物を移送させるために、例えば、ダブルグリッパ
ー等の形態の対応する引渡し装置又は供給装置も設けることができる。

機械ベッドと、それに取り付けられ、かつ図示する３つの直線軸及び２つの回転軸に従って互いに関して位置決めすることができるワークスピンドルとを備える、一実施形態による工作機械を示す図である。 ２つのホイールマガジン及び２つのダブルグリッパーを備え、ワークスピンドルが、工作機械の機械ベッドに取り付けられ、かつ図１の数値制御可能な軸に従って互いに関して位置決めすることができる、更なる実施形態における工作機械を示す図である。 ２つのホイールマガジン及び２つのダブルグリッパーがワークスピンドルの基本位置にある、工作機械を示す図である。 本発明による方法の一実施形態による第１のワークスピンドルと第２のワークスピンドルとの間での工作物の引渡しを示す図である。 本発明による方法の一実施形態のフローチャートである。

以下では、本発明の例及び／又は実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

しかしながら、本発明は、後述する実施形態及びその設計特徴に決して限定も制限もされず、実施形態の変更、特に、記載する例の特徴の変更により、及び／又は独立請求項の保護の範囲に基づいて記載する例の個々の特徴又は複数の特徴の組合せによって含まれる、特定の変更も含むことが、留意されるべきである。

図１は、機械ベッド８０とワークスピンドル１０，２０とを備える工作機械１００を図によって示し、ワークスピンドル１０，２０は、機械ベッド８０に取り付けられ、図示する３つの直線軸Ｌ１、Ｌ２及びＬ３並びに２つの回転軸Ｒ１及びＲ２に従って互いに関して位置決めすることができる。

本実施形態は、第１のワークスピンドル１０及び第２のワークスピンドル２０の両方が或る種のコンソール設計で機械ベッド８０に取り付けられている、工作機械１００に関する。しかしながら、本明細書では、本発明による工作機械は記載する設計に限定されないことが留意されるべきである。対照的に、コンソール設計及びクロステーブル設計並びにコラム型設計等とともに、上記設計の最も多様な組合せを用いることができる。

図１による工作機械１００の数値制御可能な軸の分割により、第１のワークスピンドル１０は直線軸Ｌ１に沿って垂直に移動することができ、直線軸Ｌ１に対して平行な回転軸Ｒ１を中心に回転することができる。第２のワークスピンドル２０は、直線軸Ｌ２及びＬ３によって平面において水平に位置決めすることができ、直線軸Ｌ３は、第１のワークスピンドル１０の方向に第２のワークスピンドル２０を位置決めし、Ｌ２は、直線軸Ｌ１及びＬ３に対して垂直な位置決めを行う。第２のワークスピンドル２０が回転する回転軸Ｒ２もまた、ここでは、第１のワークスピンドル１０の回転軸Ｒ１に対して平行である。

ここで、この設計の利点は、機械テーブルを完全になくすことができ、工作物の固定は、フライス加工から旋盤加工に最短時間で変更するために高い速度及び部分的に非常に高い速度にさらすことができる、ということにある。

本明細書では、２つのワークスピンドルに加えて、機械テーブルが存在することも十分にあり得るか、又は、２つのワークスピンドルのうちの一方が、機械テーブルの上に取り
付けることができる／取り付けられた可搬型のワークスピンドルであることが留意されるべきである。その結果、既存の工作機械をダブルスピンドルシステムに変換することもできる。

さらに、図１は、互いに関して同軸合わせされた２つのワークスピンドル１０，２０を示す。これは、工作物１２の加工だけでなく、ワークスピンドル１０，２０の間の工作物１２の引渡しにも関連する。ここでは、直線軸Ｌ２及びＬ３の平面において第１のワークスピンドル１０に関して第２のワークスピンドル２０を位置決めすることにより、第２のワークスピンドル２０のクランプ手段１１に、第１のワークスピンドル１０のクランプ手段１１にクランプされている工作物１２を引き渡すことができる。チャック又はジョーチャックのような標準的なクランプ手段が使用される場合、ワークスピンドルの位置決め移動に先立って、２つのワークスピンドルの互いに関する同軸合わせが必要となる可能性がある。

図１は、クランプ手段１１及び工作物１２が第１のワークスピンドル１０にあり、工具２２を備えた支持手段２１が第２のワークスピンドル２０にある状態での、２つのワークスピンドル１０，２０の同軸合わせを具体的に示す。

図２は、２つのホイールマガジン５０，６０と２つのダブルグリッパー３０，４０とを備えた更なる実施形態の工作機械１００を図によって示し、そこでは、ワークスピンドル１０，２０は工作機械１００の機械ベッド８０の上に取り付けられ、上記スピンドルは、図１の数値制御可能な軸に従って互いに関して位置決め可能である。

工作機械１００の拡張部分は、ここでは、工具担持支持手段及び工具非担持支持手段２１と工作物担持クランプ手段１１及び工作物非担持クランプ手段１１とを収納及び配置するように、ホイールマガジン５０及び６０に位置する。さらに、工作機械１００は、ホイールマガジン５０，６０とワークスピンドル１０，２０との間でクランプ手段１１及び支持手段２１を好適な方法で変更し移動させるマニピュレーターとして、ダブルグリッパー３０，４０が備えられている、という点が異なる。

これには、工作物１２の大部分自動化された加工手順が比較的好ましく、その理由は、例えば、工作物１２のブランクをホイールマガジン５０，６０のうちの一方において配置することができ、又はホイールマガジン５０，６０のうちの一方から取り出すことができることによる。さらに、当然ながら、完成した工作物１２をホイールマガジン５０，６０に再度供給し、又はそこから取り出すことも可能である。対応する工作物１２の加工における中間ステップは、完全に自動化することができ、理想的な場合、モニタリングするだけでよく、熟練の作業員又は機械操作者によるいかなる手動の介入も必要としない。

ここで、ダブルグリッパー３０，４０は、各々、単一のスピンドル１０若しくはスピンドル２０及び／又は単一のホイールマガジン５０若しくはホイールマガジン６０と相互作用することに限定されないことが留意される。対照的に、工作機械１００は、例えば、ダブルグリッパー３０，４０が、２つのダブルスピンドル１０，２０並びに２つのホイールマガジン５０，６０に対し、対応するクランプ手段１１及び支持手段２１を提供することができるように、設計することができる。

工作機械１００の図示する設計における更なる利点は、マガジンをホイールマガジン５０，６０として選択することである。ホイールマガジン５０，６０は、クランプ手段１１又は支持手段２１によって様々なサイズの工具２２及び工作物１２を収納し、常に、回転運動により、工具２２及び工作物１２を、ダブルグリッパー３０若しくは４０又は別の工具チェンジャー若しくは工作物チェンジャーが、対応するクランプ手段１１又は支持手段
２１を受け取ることができる同じ引渡し位置に移動させることができる。例えば、棚保管領域と比較して主な利点は、最初に、棚保管領域から対応するクランプ手段１１又は支持手段２１を取り出し、それを、対応する手段を受け取ってワークスピンドル１０又は２０のうちの一方に供給するダブルグリッパー３０又は４０の引渡し位置まで移動させる、追加の供給装置をなくすことができる、ということである。

図３は、２つのホイールマガジン５０及び６０並びに２つのダブルグリッパー３０，４０がワークスピンドル１０，２０の基本位置にある、工作機械１００を図によって示す。

ここで示す基本位置は、同時に、ワークスピンドル１０，２０がダブルグリッパー３０及び４０と相互作用し、クランプ手段１１又は支持手段２１の変更が対応するワークスピンドル１０又はワークスピンドル２０で行われるときのワークスピンドル１０，２０の位置である。

ワークスピンドル１０，２０の図示する基本位置では、導入されるべきかつマガジン５０及び６０に収納されているクランプ手段１１及び支持手段２１が、ダブルグリッパー３０及び４０によりワークスピンドル１０，２０のスピンドルヘッドから取り外される、クランプ手段１１及び支持手段２１に対して平行な、マガジンからダブルグリッパーへの引渡し位置に配置される場合、有利である。これにより、クランプ手段１１及び支持手段２１の特に高速な変更が促進され、その理由は、ダブルグリッパー３０，４０が、対応して、クランプ手段１１又は支持手段２１をマガジン５０，６０から取り出し、それらをワークスピンドル１０，２０に供給し、又はそれらをワークスピンドル１０，２０から取り外してマガジン５０，６０に供給するために、移動しなければならない距離が短くなることによる。

導入されるべき、かつマガジン５０，６０に収納されているクランプ手段１１及び支持手段２１は、マガジンからダブルグリッパーへの引渡し位置に配置され、さらに、クランプ手段１１及び支持手段２１がダブルグリッパー３０，４０によってワークスピンドル１０，２０のスピンドルヘッドから取り外されるときに配置される、同じ水平面に位置する場合も有利である。その結果、ダブルグリッパー３０，４０の更なる移動をなくすことができ、クランプ手段１１及び支持手段２１を供給し及び／又は変更するプロセスをより迅速に行うことができる。

図４は、本発明による方法の一実施形態による、第１のスピンドル１０と第２のスピンドル２０との間の工作物１２の引渡しを図によって示す。

図４のａ）は、第１のワークスピンドル１０がクランプ手段１１ａ（この例では、内部クランプ手段）を保持し、クランプ手段１１ａが、クランプ手段１１ａによって第２の側１２ｂに保持されている工作物１２を担持することを示す。さらに、工具２２ｂを備えた支持手段２１ｂを保持する第２のワークスピンドル２０が示されている。

これは、工具２２ｂが第１の側１２ａにおいて工作物１２を加工するか又は加工した状況とすることができる。

図４のｂ）は、ここでは、第２のワークスピンドル２０において支持手段２１ｂが工具２２ｂにどのように交換されたのかと、クランプ手段１１ｂ（この例では、外部クランプ手段）が引き換えに導入されたこととを示す。ここでは、クランプ手段１１ｂは、第１の側１２ａにおいて工作物１２を保持する。

念のため、図示する例において工作物１２を第１の側１２ａでのみ保持することが可能
であり、その理由は、ワークスピンドル１０，２０が、予め互いに関して同軸合わせを採用し、ワークスピンドル１０，２０は、共通のスピンドル軸方向に沿って互いに関して位置決めされていることに留意するべきである。

図４のｃ）は、ここでは、クランプ手段１１ａが、第１のワークスピンドルにおいて工具２２ａを備えた支持手段２１ａと交換され、ここでは、工具２２ａにより、工作物１２の第２の側１２ｂを加工することができることを示す。

図示し記載した引渡しプロセスは、２つのワークスピンドル１０，２０の間の相互作用が、既知の欠点がある工作物１２の手動による再クランプを必要とすることなく、工作物１２を全ての側から加工することを可能にするのに、いかに適応性があり得るかを明らかにする。

図５は、本発明による方法の一実施形態のフローチャートを示す。図４は、この方法の説明に役立つものとして更に考慮されるべきである。

ステップＳ１０２において、工作物１２は、第２の側１２ｂが、第１のワークスピンドル１０に取り付けられているクランプ手段１１ａにおいてクランプされる。ここで、クランプ手段は、例えば、（図４に示すような）内部クランプ手段とすることができる。

次のステップＳ１０３において、工具２２ｂが、第２のワークスピンドル２０に取り付けられている支持手段２１ｂに受け取られる。（図４に示すような）工具２２ｂの一例として、フライス工具、例えば、シャンクカッターを使用することができる。

続くステップＳ１０４において、ここで、工作物１２の第１の側１２ａが、ＮＣプログラムに従って工具２２ｂによって加工される。ここで、第１の側１２ａと第２の側１２ｂとの間に配置される、工作物１２の側面等、工作物１２の更なる側もまた加工することができる。

工具２２ｂによって工作物１２の第１の側１２ａを加工した後、ステップＳ１０５において、支持手段２１ｂは、第２のワークスピンドル２０の工具２２ｂとともに交換され、例えば、マニピュレーター、例えばダブルグリッパーとして設計されるマニピュレーターにより、工作物非担持クランプ手段１１ｂが導入される。ここでは、例えば、（図４に示すような）外部クランプ手段を使用することができる。

クランプ手段１１ｂの導入の結果として、ここでは、基本的にクランプ手段１１ｂにより、工作物１２を保持することができる。しかしながら、工作物１２をクランプ手段１１ｂに供給するために、ステップＳ１０６において、２つのワークスピンドル１０，２０は、互いに関して同軸上に心合わせされなければならない。これは、きわめて重要なステップであり、その理由は、工作物１２の引渡しは、図４に示す例では、ワークスピンドル１０，２０の同軸合わせなしには限られた程度までしか可能でないことによる。

例えば、代替的に、ワークスピンドル１０，２０の間に、ワークスピンドル１０，２０の非同軸合わせを補償する、追加の供給装置／引渡し装置を設けることができる。しかしながら、あり得る追加の供給装置／引渡し装置については後述する。

同軸合わせの後、続くステップＳ１０７において、第１のワークスピンドル１０の工作物担持クランプ手段１１ａから第２のワークスピンドル２０の工作物非担持クランプ支持手段１１ｂに、工作物１２を引き渡すことができ、そのステップにおいて、ワークスピンドル１０，２０は、それらの共通の同軸合わせされたスピンドル軸方向に沿って、互いに
関して位置決めされる。

そして、ステップＳ１０８において、第１のワークスピンドル１０のクランプ手段１１ａを後退させて交換することができる。図４に示すように、代わりに、工具２２ａ（例えば、この場合もまた、シャンクカッター等）を備えた支持手段２１ａを導入することができる。

そして、後続するステップＳ１０９において、第１のワークスピンドル１０の導入された工具２２ａを用いて、ＮＣプログラムに従って、工作物１２の既に加工された第１の側１２ａとは反対側の工作物１２の第２の側１２ｂを加工することができる。

工作機械１００の内部で１つのワークスピンドルから次のワークスピンドルに工作物１２を引き渡すことが可能であるので、加工手順は、大部分完全に自動的に加工することができる。さらに、工作機械１００内の工作物１２が熟練した作業者又は機械操作者によって手動で再クランプされる必要なしに、１回の加工手順で工作物１２の全ての側を加工することができることは、きわめて有利である。これにより時間が節約され、工作物１２に対する工作機械１００の基準点が失われず、それにより、工作機械１００の段取りを再度行うことが不要である。

本方法は、ステップＳ１０６（ワークスピンドル１０，２０の互いに関する同軸合わせ）の前であっても、ワークスピンドル１０，２０は、例えば図３に示すように、ワークスピンドル１０，２０のスピンドル軸が平面に位置する基本位置を採用するというように、拡大することができる。ここで、図示するような基本位置は、同時に、ワークスピンドル１０，２０がマニピュレーター又はダブルグリッパー３０及び４０と相互作用することができる位置である。

そして、ワークスピンドル１０，２０は、平面に対して垂直なそれぞれの回転軸を中心とする回転運動により、基本位置から、スピンドル軸が同軸合わせされるまで回転させることができる。これに続き、本方法は、その後、ステップＳ１０６に続くことができる。

工作物１２は、好ましくは、第１のワークスピンドル１０から第２のワークスピンドル２０に、以下のような方法で引き渡すことができる。すなわち、例えば図４に示すように、引渡し中、２つのワークスピンドル１０，２０は、工作物１２に同時に接触する。これにより、追加の供給装置／引渡し装置が不要になる。

しかしながら、本方法はそれに限定されない。本方法は、逆に、工作物１２を第１のワークスピンドル１０から第２のワークスピンドル２０に引き渡すために、追加の供給装置／引渡し装置、例えば、追加のマニピュレーター／ダブルグリッパーが設けられるように、拡大することができる。追加の供給装置／引渡し装置は、工作物１２が一方のワークスピンドルから他方のワークスピンドルに引き渡されるときにワークスピンドル１０，２０の互いに関するあり得る非同軸合わせを補償するように設計することができる。

しかしながら、工作機械１００に既に存在するマニピュレーター又はダブルグリッパー３０若しくは４０（例えば、図２及び図３を参照）が、マガジン５０又は６０及びワークスピンドル１０又は２０の相互作用に加えて、２つのワークスピンドル１０，２０の間でも動作することができるように、設計されることも有利である可能性がある。

これによってもまた、追加の供給装置／引渡し装置が不要になり、工作機械１００の適応性が向上する。

本発明の例又は実施形態及びその利点について、添付の図面を参照して詳細に上述した。

１０ 第１のワークスピンドル
１１、１１ａ、１１ｂ クランプ手段
１２ 工作物
１２ａ 工作物の第１の側
１２ｂ 工作物の第２の側
２０ 第２のワークスピンドル
２１、２１ａ、２１ｂ 支持手段
２２、２２ａ、２２ｂ 工具
３０、４０ マニピュレーター／ダブルグリッパー
５０、６０ マガジン／ホイールマガジン
８０ 機械ベッド
１００ 工作機械

Claims (20)

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、前記工作物をクランプするクランプ手段と前記工具を受け取る支持手段とを備える工作機械であり、
   前記クランプ手段は、クランプ手段担持ワークスピンドルのスピンドルヘッドに取り付けられ、前記支持手段は、支持手段担持ワークスピンドルのスピンドルヘッドに取り付けられており、
   該工作機械は、前記支持手段に受け取られた前記工具によって、前記クランプ手段においてクランプされた前記工作物を加工することができるように、前記２つのワークスピンドルを数値制御可能な軸によって互いに関して位置決めするように設計されていることを特徴とする、工作機械。
2. 前記２つのワークスピンドルは、工具を受け取る支持手段と工作物をクランプするクランプ手段との両方を担持す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。
3. 前記２つのワークスピンドルの各々は、少なくとも１つの回転軸及び少なくとも１つの直線軸によって互いに関して位置決めできることを特徴とする、請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記２つのワークスピンドルのうちの第１のワークスピンドルは、前記２つのワークスピンドルのうちの第２のワークスピンドルに関して、第１の回転軸を中心にかつ第１の直線軸に沿って位置決めでき、前記第２のワークスピンドルは、前記第１の回転軸に対して平行に延びる第２の回転軸を中心に、かつ、ともに互いに対して垂直かつ前記第１の直線軸に対して垂直に延びる第２の直線軸及び第３の直線軸に沿って位置決めできることを特徴とする、請求項３に記載の工作機械。
5. 前記２つのワークスピンドルは、前記スピンドル軸が１つの平面内に位置する基本位置を採用するように設計され、該基本位置から進んで、前記２つのワークスピンドルの同軸配置は、前記平面に対して垂直なそれぞれの回転軸を中心とする回転運動のみによって、前記ワークスピンドルを互いに関して位置決めすることにより、達成することができ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。
6. 前記２つのワークスピンドルにおいて、前記工作物担持クランプ手段及び／又は工作物非担持クランプ手段と前記工具担持支持手段及び／又は工具非担持支持手段の両方を導入及び交換するように設計されたマニピュレーターをさらに有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の工作機械。
7. 前記工作物担持クランプ手段及び／又は工作物非担持クランプ手段を配置するとともに、前記工具担持支持手段及び／又は工具非担持支持手段を配置するように設計されたマガジンも有し、前記マニピュレーターは、前記マガジンからそれぞれの前記クランプ手段又は前記支持手段を取り出すようにも設計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。
8. 工作物担持クランプ手段及び工作物非担持クランプ手段を配置するとともに、工具担持支持手段及び工具非担持支持手段を配置するように設計された２つのマガジンを有し、前記ワークスピンドルにおいて工作物担持及び／又は工作物非担持クランプ手段と工具担持及び／又は工具非担持支持手段とを導入及び交換するように設計された１つ又は２つのマニピュレーターを有することを特徴とする、請求項７に記載の工作機械。
9. 前記マガジンは、ホイールマガジンとして設計され、前記マニピュレーターは、ダブルグリッパーとして設計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。
10. 前記ワークスピンドルの前記スピンドル軸は水平に配置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。
11. 前記２つのワークスピンドルのうちの第１のワークスピンドルは、機械ベッドにおいてコンソール上に配置され、前記２つのワークスピンドルのうちの第２のワークスピンドルは、クロステーブルの上で案内されるように、前記機械ベッドの上に配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の工作機械。
12. 前記クランプ手段は、外部クランプ手段又は内部クランプ手段であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の工作機械。
13. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の工作機械において工具を用いて工作物を機械加工する方法であって、
    第１のワークスピンドルに取り付けられたクランプ手段に前記工作物をクランプするステップと、
    第２のワークスピンドルに取り付けられた支持手段に前記工具を受け取るステップと、
    ＮＣプログラムに従って前記工具を用いて前記工作物の第１の側を加工するステップと、
    を含む、方法。
14. 前記第２のワークスピンドルの前記工具担持支持手段を交換し、工作物非担持クランプ手段を導入するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１のワークスピンドルの前記工作物担持クランプ手段から前記第２のワークスピンドルの前記工作物非担持クランプ手段に前記工作物を移動させるステップを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１のワークスピンドルの前記工作物非担持クランプ手段を交換し、工具担持支持手段を導入するステップと、
    前記ＮＣプログラムに従って、前記第１のワークスピンドルの前記支持手段に受け取った前記工具を用いて、前記工作物の既に加工された第１の側とは反対側の前記工作物の第２の側を加工するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 前記２つのワークスピンドルは、前記工作物を前記第１のワークスピンドルから前記第２のワークスピンドルに引き渡す前に、互いに関して同軸配置を採用することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
18. 前記２つのワークスピンドルが同軸配置を採用する前に、
    前記スピンドル軸が１つの平面にある、基本位置を採用するステップと、
    前記平面に対して垂直なそれぞれの回転軸を中心として前記２つのワークスピンドルのうちの一方を、該２つのワークスピンドルの前記スピンドル軸と同軸合わせされるまで回転させるステップと、
    が行われることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記工作物が、前記第１のワークスピンドルから前記第２のワークスピンドルに引き渡され、その際、該引渡し中に、前記２つのワークスピンドルは前記工作物と接触すること
    を特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記工作物は、マニピュレーターによって前記第１のワークスピンドルから前記第２のワークスピンドルに引き渡されることを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。

Images