垂直スピンドル式工作機械

本発明は、垂直スピンドル式工作機械の分野、特に、工作物の可動性を最良の条件で確保できるようにする適応に関する。

従来技術には、複数の垂直スピンドル式工作機械が存在する。

2本の垂直スピンドルを有する工作機械の実施例は、独国特許第4020997号明細書中に記載されている。この文書は、回転工具を用いて機械加工すべき部品の機械加工用工作機械を開示している。この工作機械は、前記部品が上に固定される作業テーブルを伴うプラットフォームを含む。この作業テーブルは、横断方向に沿って運動させることができる。工作機械は、長手方向に移動することのできる、摺動する状態で組付けられた2本の支柱も同様に含んでいる。各支柱は、垂直スピンドルの軸と共にスピンドルの収納部を支持する。これらのスピンドル収納部の各々は、互いに独立して垂直方向に動くことができる。

このような装置は、スピンドルとの関係における部品の起動について限定された解決法しか提案しない。

もう1つの実施例は、米国特許第5893691号明細書中に記載されている。この文書は、テーブル及び、支柱上に垂直方向に可動な形で配置されたスピンドルヘッドを有するフレームの後部に組付けられた支柱が備わった工作機械を開示している。機械加工すべき部品をフレームの前方端部からスピンドルの下の後方端部まで導く部品担持テーブルは、2本のレールを用いて誘導されて長手方向に並進運動するように可動である。

ここでもまた、スピンドルへの接近またはそれからの離隔を可能にするものの、部品にとって起動はなお限定されたものであり続けている。

もう1つの実施例は、欧州特許第1882544号明細書中に記載されている。この文書は、2つの平行な側壁及び2つの側壁上に固定された1つの上部横方向支持体を備えたシャーシを伴う工作機械について記述している。この工作機械は、少なくとも2本の座標軸上をモータによって移動でき、交換可能な工具と共に回転駆動される駆動シャフトを格納する機械加工ユニットを含む。工作機械は、さらに、横断方向に一定の距離で配置された2本の水平方向誘導レールを含む。シャーシの前方に配置された突出部を含み、これらのレール上には、モータによって長手方向に並進運動するよう移動させることができる状態で、機械加工すべき部品を締結できるようにするテーブル上面を伴う部品担持テーブルシステムが配置されている。

この部品担持テーブルは、横断方向水平軸に沿って回転駆動され得る。その上、この部品担持テーブルは、垂直軸に沿って回転駆動される部品担持トレイを支持することができる。

垂直スピンドルの起動に結び付けられたスピンドルとの関係における部品の起動のこれらの異なる可能性は、垂直スピンドル式工作機械の可能性の1つの改善を構成している。

しかしながら、誘導手段の配置及び起動手段の配置ならびに部品のための起動手段の選択には、以下で説明する複数の欠点がある。実際、欧州特許第1882544号明細書は、前記垂直壁の内部かまたは前記垂直壁の内側面上へのこれらの異なる手段の配置を開示している。この内部配置には、メンテナンスを目的としたこれらの起動及び誘導手段に対するアクセス可能性がかなり削減されているという欠点がある。その上、この配置は、部品担持テーブルシステムの2つの軸受キャリッジの長手方向水平運動に必要な空間を、2つの側壁の間、すなわちそれらのそれぞれの内側面の間に、結果としてより大きな支柱間距離を伴って設けること、を求めるものである。この距離には、工作機械の門型構造の剛性を大幅に制限するという無視できない欠点がある。その上、門型の下を部品担持テーブルシステムが通過する可能性は、切り屑の射出にさらされる体積を増大させる。

独国特許第4020997号明細書

米国特許第5893691号明細書

欧州特許第1882544号明細書

このような現状から出発して、出願人は、先行技術の欠点の無い、スピンドルとの関係における部品の起動の可能性に広い選択肢を残す垂直スピンドル式工作機械を構想することを目的とする研究を行なった。

これらの研究の結果、以下のものを含む工作機械を構想するに至った: − 前方部分及び後方部分を伴う台座であって、 同じ垂直横断平面内に配置され、 柱の下端部レベルでは台座に柱を結合するゾーン、 台座については、台座に対する柱の結合ゾーンの長手方向延長部分の中の2つの前方側方ゾーン及びこれら2つの前方側方ゾーンの間に位置する前方中央ゾーン、 を画定している2つの柱とその後方部分に備えた、台座、 − 前記柱の上端部に配置された横断梁、 − 前記梁に対して可動な形で結び付けられ、前方ゾーン内で少なくとも2つの方向に沿って移動することのできる、すなわち水平横断方向に沿った並進運動及び垂直方向に沿った並進運動を行なうことのできる少なくとも1つのスピンドル担持ユニット、 − 交換可能な工具を垂直軸に沿って回転駆動する、少なくとも1つのスピンドル担持ユニットによって支持されている少なくとも1つのスピンドル、 − 少なくとも1つのスピンドル担持ユニットの水平移動軸に対し直交する水平方向の、台座により支持された水平長手ガイド、 − 前記ガイド上を長手方向並進運動で移動し、少なくとも1つの部品の拘束手段が装備された少なくとも1つの部品担持テーブルを含む、少なくとも1つの部品担持キャリッジ。

本発明によると、この工作機械は、水平長手ガイドが、台座上で、2つの前方側方ゾーンのうちの少なくとも1つの中に分布して配置されていることを特徴とする。

このような特徴には、前方中心ゾーン内に位置する作業ゾーンを通過することなく部品担持キャリッジのメンテナンス作業のためのアクセスを容易にするという利点がある。その上、台座ひいては工作機械の幅は、長手方向水平移動向けのガイド(ひいては動力)が柱の必要空間内に位置付けされているために最小限に抑えられる。この特徴は、自動化された生産ラインにこのような工作機械を組み込む可能性を改善する。この水平ガイドの位置付けは、横断梁から懸吊された部分の長さを作業ゾーンの大きさに縮小させ、こうして剛性を最適化する。

台座と柱で構成されるフレームは、組立てによってかまたはモノブロック式に実現されてよい。

別の極めて有利な特徴によると、水平長手ガイドは、2つの前方側方ゾーン内に分布して、台座上に配置されている。

別の特徴によると、前方側方ゾーンは、柱の幅にほぼ対応する幅を有する。

本発明の極めて有利な別の特徴によると、工作機械は、柱の間に位置し、後方に延長している状態で、少なくとも1つのスピンドルを伴う工具交換システムを含むことを特徴とする。実際、部品のガイドは前方ゾーンで停止することから、柱間に位置するゾーンならびに後方ゾーンは、作業ゾーン内に存在する汚染から保護される。

工具交換装置、垂直スピンドル及び長手方向水平軸に沿って移動する部品担持キャリッジの相対的位置付けは、同様に、水平軸の比例した移動を必要とすることなく長尺の工具の交換をも可能にし、こうして、その行程はちょうど必要なだけ、すなわち機械の長さに削減される。

こうして、提案されている門型状の構成は、部品のために門型下へのアクセスを可能にすることではなく、反対に、作業ゾーンに間仕切りを設け工具交換システムの取付を容易にする障壁を創出すること、を目的としていることが分かる。

補足的に、本発明の極めて有利な別の特徴によると、工作機械は、柱の後方に位置するゾーン内に、前記工具交換システムと協働する少なくとも1つの工具マガジンを含むことを特徴とする。障壁が創出されていることから、このマガジンは、保護されており、そのためそのアクセスは容易になっている。

さらに、工作機械の移動軸により占有されていないゾーン内で台座の後方における工具マガジン(単複)の配置により、前記マガジンの高さを人間工学的にアクセス可能なものにすることができ、工具の手動式の装填または装填解除作業またはメンテナンス作業は容易になる。

本発明の極めて有利な別の特徴によると、工作機械は、前記キャリッジによって支持されている部品担持テーブルの長手方向線形位置付けの独立性を確保しながら、補足的キャリッジの誘導を目的として前記水平長手ガイドを収容する前方側方ゾーン間の前方中央ゾーン内に配置された少なくとも1つの補足的水平長手ガイドを含む。この独立性により、機械の運用が容易になる。実際、この独立性により、複数の部品を収容しそれらを互いに独立して位置付けすることが可能になる。この独立性は同様に、部品間の位置付け調節を可能にすることもできる。

こうして、一実施形態によると、中央ガイドは、2つの中央キャリッジに共通であり、2つのユニットは、各々1つの部品担持テーブルを担持するキャリッジ対によって形成される部品担持ユニット間の長手方向位置の調節の可能性を伴って同期並進運動している。

別の一実施形態によると、工作機械は、各々1つの部品担持テーブルを担持する1対のキャリッジによって形成された2つの部品担持ユニットのための非同期的な長手方向移動を可能にする独立した2つの中央キャリッジと2つの中央ガイドを含む。

本発明の極めて有利な別の特徴によると、工作機械は、 − 互いに独立して梁に沿って移動する、少なくとも2つのスピンドル担持ユニットと、 − 各々少なくとも1つの部品担持キャリッジによって支持された少なくとも2つの部品担持テーブルと、 を含み、 各スピンドル担持ユニットは、1つの部品担持テーブルと共に作動する。

本発明の極めて有利な別の特徴によると、少なくとも1つの部品担持キャリッジは、部品担持テーブルを回転誘導する。このとき、キャリッジは、部品担持テーブルに対し水平な横断回転軸を提案することができる。

本発明の極めて有利な別の特徴によると、部品担持テーブルは、前記拘束手段を収容し水平横断回転軸に直交する回転軸に沿って回転するトレイを含む。

これらの特徴の全てまたは一部分を組合せることにより、本発明の目的に係る、従来技術の構成が有する欠点無く工具との関係における部品の起動についてのあらゆる可能性が提供される。

実施される異なる運動の動力に関しては、複数の技術的解決法が組合された形で、または組合されない形で可能であり、その中には以下のものがある: − リニアまたはロータリダイレクトモータによる駆動、 − モータ及びボールねじによる駆動。

本発明の極めて有利な別の特徴によると、柱により支持されている横断梁は、前方ゾーン上に張り出した前方垂直表面を有する。この特徴により、スピンドルは、水平長手誘導用レールの端部が柱の垂直線で停止して前方ゾーンからはみ出さないという事実にも関わらず、下を移動する部品に対する完全なアクセスを獲得することができる。

先行のものと組合せたまたは組合されない別の特徴によると、誘導及び駆動用の異なるサブアセンブリを梁上に積重ねることでスピンドルの軸のこの張り出し位置は確保される。

本発明の極めて有利な別の特徴によると、工作機械は、少なくとも1つの部品担持テーブルが進行する前方中央ゾーンを、少なくとも1つの部品担持キャリッジが上を移動する誘導手段が位置する前方側方ゾーンから分離する側方垂直側板を含み、 前記側板には、テーブルと部品担持キャリッジの間に結合用部品を横断させるような形で長手方向ウィンドウが設けられている。

こうして、キャリッジ及びそのガイドは、容易なアクセスを可能にしながら、切り屑の射出から充分に保護されている。

別の特徴によると、これらのウィンドウは、キャリッジとテーブルの間の結合部品の長手方向並進運動に従うカーテンに結び付けられている。これらのカーテンは入れ子式になっているか、または、単純な可動鋼板で構成され得る。

最も基本的な形態で以上で報告されてきた本発明の根本的な概念、他の詳細及び特徴は、非限定的な例として本発明に係る機械加工用工作機械の複数の実施形態を示す添付図面に照らして以下の説明を読んだ時点で、より明白になるものである。

作業ゾーンがハウジングで保護されていない状態の、本発明に係る工作機械の一実施形態の斜視図の概略図である。

作業ゾーンが部分的に保護された状態の、図1の工作機械の概略図である。

作業ゾーンが部分的に保護された状態の、図1の工作機械の上面から見た4分の3正面斜視概略図である。

作業ゾーンが部分的に保護された状態の、図1の工作機械の背面斜視概略図である。

作業ゾーンが保護されていない状態での、本発明に係る工作機械の別の実施形態の正面斜視概略図である。

保管及び工具交換用モジュールの配置を例示する背面斜視概略図である。

機械加工ブースの保護の一実施形態を例示する前面斜視概略図である。

後方操作室を備えた工作機械の全体概略図である。

図1、2、3及び4に例示されている通り、全体がMとして示されている機械加工用工作機械は、前方部分110及び後方部分120を伴う水平なプラットフォームを形成する台座100を含む。その後方部分120上に、前記台座100は、同じ横断方向垂直平面内に配置された2つの側方柱130及び140を備えている。

例示されている好ましいものの非限定的な実施形態によると、前記柱130及び140は対称的であり、台座100の側方外部面と同じ垂直面内にほぼ配置された垂直外部面と共に4辺形の断面形状を呈しながら、台座100の後部の上部表面から突出している。

これらの柱130及び140は、その下端部レベルで、台座100の上部表面に対する柱130及び140の結合ゾーンを画定している。このとき、台座100は、以下のものを有する: − 台座100に対する柱130及び140の前記結合ゾーンの長手方向延長部分内の2つの前方側方ゾーン150及び160、及び − これら2つの前方側方ゾーンの間に位置する前方中央ゾーン170。

水平横断梁200は、前記柱130及び140の上端部を連結し、これらの柱130及び140と共に、台座100の上方の固定門型を形成する。この梁200は、前記梁200に対し可動式に結び付けられ、前方ゾーン内で2つの方向に沿って移動することのできる、すなわち水平横断方向に沿った並進運動(2重矢印F1)及び垂直方向に沿った並進運動(2重矢印F2)を行なうことのできる2つのスピンドル担持ユニット310を支持する。

各スピンドル担持ユニット310及び320は、交換可能な工具311及び321を垂直軸に沿って回転駆動する少なくとも1つのスピンドルを担持する。

台座100は、その上部表面上に、スピンドル担持ユニット310及び320の水平移動軸(2重矢印F2)に直交する水平方向の2つのレール対181、182及び183、184の形をした水平長手ガイドを支持している。

部品担持ユニット400は、前記ガイド181、182、183、184上を長手方向並進運動(2重矢印F3)で移動し、2つの部品(例示せず)の拘束手段(図示せず)が備わった部品担持テーブル410を含む。この部品担持テーブル410は、その2つの端部において部品担持キャリッジ420及び430に結び付けられており、これらのキャリッジは、2重矢印F3に沿ったその水平並進運動駆動及び水平横断軸に沿った回転駆動を保証している。

この部品担持テーブル410は、テーブル410の回転軸が、テーブル410により形成される支承平面との関係において偏心しているような形で、それぞれのキャリッジと枢動結合した垂直側方突出部を2つの端部に備えた水平横断トレイの形状を採用している。

各キャリッジ420及び430は、それぞれのレール対181、182及び183、184により並進運動(2重矢印F3)誘導されており、したがって、部品担持テーブル410を回転誘導する。

例示されている非限定的な実施形態によると、部品担持テーブル410は、テーブル410の回転軸に直交する軸に沿って回転し、1つの部品(図示せず)のための拘束手段(図示せず)を各々収容する2つの回転トレイ411及び412を含む。

本発明によると、水平長手ガイドは、2つの前方側方ゾーン150及び160のうちの1つの中に各対それぞれが分布して、台座100上に配置されている。

こうして、レール対181、182は、台座100と柱130の間の結合ゾーンの前方で台座100上に位置するゾーンに対応する前方側方ゾーン150内に配置される。同様に、レール対183、184は、台座100と柱140の間の結合ゾーンの前方で台座100上に位置するゾーンに対応する前方側方ゾーン160内に配置される。例示された実施形態によると、これら2つの前方側方ゾーンの幅は、柱の幅に対応する。その上、これらのゾーンは柱の前方側壁の前で停止する。例示された実施形態によると、横断梁200の前方面は、柱140及び130及び梁200が部品担持テーブル410の上方で1つのブラケットを形成するような形で、前方ゾーンから張り出している。

このような配置は、キャリッジに対するアクセスをより容易にする。こうして、このような配置は、テーブル410の回転シャフトレベルに位置付けされテーブル410からキャリッジ420及び430を分離することによりメンテナンス用ゾーンから作業ゾーンを分離することになる2つの側方垂直側板F及びF’(図2、3に部分的に、そして図7に全体的に示されている)の設置を可能にする。こうして、キャリッジ420及び430は、保護されていると同時にアクセス可能でもある。

図7の図により詳細に示されているように、側板F及びF’は、工具交換装置510及び520が内部に設置されている後方部分を隔離する間仕切りC及びルーフTに結び付けられている。この組合せは、トンネルの形をとる機械加工ブースを構成する。例示されている通り、側板F’には、方向F3に沿ったキャリッジ430の並進運動に追従する可動カーテンE’に結び付けられた開口部が設けられている。図には見られないものの、側板Fは、キャリッジ420用として対称的に装備されている。矢印F1に従ったスピンドル担持ユニット310及び320の並進運動での移動に追従するために、Gという記号で表わされた別の可動カーテンアセンブリがルーフTに装備されている。間仕切りC内に設けられた1つ以上のトラップPが、スピンドル上に設置された工具の交換を可能にするような形での機械加工ブースに対する工具交換装置のアクセスを制御する。

図示された好ましいものの非限定的である実施形態によると、前方側方ゾーン150及び160は、柱130及び140の幅に対応する幅を有する。こうして、このような構成は、ガイドが台座100の前記前方側方ゾーン150及び160のレベルの長さと同様に幅でも外接していることから、いかなるガイドからも解放されているゾーンを、 − 2つの前方側方ゾーン150及び160の間、 − 梁200の下、 − 後方ゾーン内、 に設ける。

図3及び4の図に例示されているように、工作機械Mは、柱130及び140の間に位置し後方へと延長しているゾーン内に、各スピンドル担持ユニット310及び320を伴う工具交換システム510及び520を含む。

図6の図によって例示されている1つの特徴によると、工作機械は、その後方ゾーン内に、前記工具交換システム510及び520と協働する2つの工具マガジン511及び521を含む。

図8の図に例示されている通り、工作機械は、さらに、その後方ゾーン内に、エネルギー供給及び機械の機構管理(電気及び流体キャビネット)を可能にする機器が内部にまとめられている操作室Kを含む。

柱130及び140と梁200で形成された固定門型は、こうして、前方に位置する作業ゾーンと門型の後方下に位置する工具保管交換ゾーンとの間の工作機械の体積を垂直方向に間仕切りする。このような配置は、同様に、部品担持テーブル410が長尺工具の使用に対する障害となることも回避する。

図5の図により例示されている実施形態によると、全体がM’という記号で表わされている工作機械は、キャリッジ対460、490及び470、480によってそれぞれ支持されている2つの部品担持テーブル440及び450の長手方向線形位置付けの独立性を確保しながら補足的キャリッジ490及び480を誘導する目的で、前記水平ガイド181、182、183及び184を収容する側方ゾーン150及び160の間の中央ゾーンの中に配置された1本のレール185により構成される少なくとも1つの補足的ガイドを含む。例示された実施形態によると、これら2つのテーブル440及び450は、ガイド185を共用するが、互いとの関係において連接されている。

この実施形態において、2つのスピンドル担持ユニット310及び320は互いに独立して梁200上を移動し、下方に位置付けされた部品担持テーブル(それぞれ440及び450)と協働する。

以上で説明し図示した工作機械は、限定ではなくむしろ開示を目的として説明、図示されたものであることが分かる。当然のことながら本発明の枠から逸脱することなく、上述の実施例に対しさまざまな調整、修正及び改善を加えることが可能である。