JP2002522234A - 工作品の機械加工と、副組立体の組立／分解とを行う方法と装置 - Google Patents

工作品の機械加工と、副組立体の組立／分解とを行う方法と装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は工作品を機械加工し、副組立体を組立／分解する方法と装置とに関する。本発明の方法は、コンピュータ数値制御の研磨機、フライス盤、ボーリング機等に、また、副組立体の組立／分解のための輸送ラインにおいて使用される。クランプ板２上に調整可能、交換可能に搭載された工作品および／または副組立体をそれぞれ機械加工し、組立／分解する本発明の方法は、クランプ板２が保持装置１の一部または回転テーブル３３の一部として、磁力および／またはガス状または流体状の媒体により浮遊状態で搭載されていることを特徴とする。さらに、本発明の方法は、クランプ板が調整可能であり、位置決め可能であることを特徴とする。センサシステムを使用して、クランプ板２の支持要素が磁気保持リング８内または回転テーブルハウジング３７内における接触からの自由と、工作品／副組立体を工具システム、組立／分解システムに対しμｍオーダーの精度の位置付けすることとが共に計測、制御システムにより保証されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、工作品（Ｗｅｒｋｓｔｕｅｃｋｅｎ）の機械加工および副組立体（
Ｂａｕｇｒｕｐｐｅｎ）の組立／分解の方法と装置に関し、その際、機械加工さ
れる工作品、組立て分解される副組立体が、移動可能にして交換可能なクランプ
板（Ａｕｆｓｐａｎｎｐｌａｔｔｅ）にクランプされており、該クランプ板が例
えばＣＮＣ操作の研磨盤、フライス盤、ボール盤等の工作機械に組み込まれ、ま
たは、副組立体の組立て分解のための輸送ラインにおいて使用されている。
【０００２】 加工または組立／分解ラインにおける機械システムまたは個々の工作機械の組
合わせは、機械的加工または組立／分解時の補助的時間を減少させ、生産性を向
上させ、加工可能性を拡大するために実際に使用される。
【０００３】 この要求に対応するため、工作品を工作品クランプ板にクランプし取り外す工
程、工作品の加工工具位置への位置決め、加工される工作品の加工目的地への移
動可能性、および移動駆動に関する解決法がすでに提示されている。 独国公報ＤＥ ２１０２２３４ Ａ１号は加工ラインにおいて、工作品担持体
を動かし、輸送軌道上の予定位置へと運ぶ駆動装置に関している。
【０００４】 このことは、力の源泉として、周知のリニアモータにおいて、交互に配置され
、インパルス励起により作動される多くの一次、２次部分を使用することにより
達成される。１次部分は個々に、またはグループをなして輸送軌道上に間隔をお
いて配置され、２次部分は工具担持体上に配置されている。
【０００５】 グループをなして配置された１次部分は互いに平行、または角度をなしており
、所定の１次部分グループは、工具担持体により操作される切換機により順次交
代して交流または直流の網に接続されている。２次部分は、１次部分に対向し、
高い電気伝導率をもつ板により被覆された、高い磁気伝導率をもつ板から成り、
両板は対向する１次部分より長くなっている。
【０００６】 高い電気伝導率をもつ板の中には、板を横切って高い磁気伝導率をもつ２枚の
平行な帯が埋められており、そのいずれも１次部分の溝の幅よりも広く、１次部
分の２個の異極の間の中心間距離よりも広い。 この方式においては、工具担持体と輸送軌道との間に空気クッションが形成さ
れ、周知のリニアモータが駆動装置として使用されている。
【０００７】 磁気クランプ板を用いて工作品をクランプし、または、持ち上げることは、欧
州特許公報ＥＰ ０３５７９０４ Ａ１号から知られており、そこでは、種々の
材料の工作品だけではなく、弱い、または、非磁性材料の工作品も確実に保持さ
れ、その上面が、工作品を支持出来ない箇所が無く、妨げられない空気貫通によ
り確実で良好な真空の搬送が前者の場合と同様に可能である種類の磁気クランプ
板が記載されている。
【０００８】 つぎに２個の実施例を説明する。１例においては、非強磁性金属から成る有極
導体の間の磁極断片内にスリットまたは孔が形成され、微細な孔を有する焼結金
属を満たされている。 他の例においては、有極導体にスリットが存在し、同じく微細な孔を有する焼
結金属により満たされているが、この場合は強磁性体ではない。
【０００９】 上述の真空−磁気クランプ板の組合わせによって、磁力を用いたクランプは達
成されるが、それ以上に、磁気クランプ板上に置かれた工作品を位置決めし、輸
送する可能性はこの方式では実現出来ない。
【００１０】 さらに、独国特許公報ＤＥ １９６２８９２１ Ａ１号において、作用的に連
結された機械正門（Ｍａｃｈｉｎｅｎｐｏｒｔａｌ）をもつ機械基礎から成る機
械加工のための工作機械システムにして、該機械正門が側方を機械土台上に支持
され、機械基礎を掴んでいるような工作機械システムが知られている。
【００１１】 機械基礎自身は、クランプ装置を受容し案内するため機械基礎の長手軸方向と
ｘ軸方向に移動可能な受容ベットを有するように形成されている。 受容ベットには、磁気的に支持されるクランプ可能な位置決め可能なクランプ
装置が取り付けられ、それにより、受容される工作品がクランプ板上にクランプ
され、クランプ装置全体が磁石力により持ち上げられ、移動され、位置決めされ
、取り外され、また、受容ベットに磁気的に、好適にはハイブリッド磁石を用い
てクランプされることが可能になっている。
【００１２】 さらに、このようなクランプ装置のクランプ板を、持ち上げ、移動装置を介し
て、ｘ軸，ｙ軸に沿って移動させ、位置決めする他に、自身の軸回りに垂直に角
度をなして移動させ、位置決めするように形成することが知られている。 この周知の方式においては、工作品を装着されたクランプ装置が引揚げ磁石に
より浮遊状態にされ、この状態で移動、位置決め、降下され、また、保持磁石を
介してクランプされ、かくて、この位置決めされクランプされたクランプ板の位
置において工作品に対する加工工程が進められるようになっている。
【００１３】 本発明の課題は、機械システムのクランプ板上に置かれた工作品／副組立体を
、１個または多数個の機械正門に配置されてクランプ板を強くクランプし、およ
び／または、クランプ板回りに配置された工具装置、組立装置等の位置に位置さ
せるために、工作品の機械加工、処理および副組立体の組立／分解を実行し得る
方法、装置を提供することである。
【００１４】 本課題は本発明の特許請求の範囲の請求項１、６、１２に記載された特徴によ
り解決される。 実施例から得られる有利な解決法と特殊な形態とが従属請求項の対象になって
いる。
【００１５】 提起された方法は、回転テーブルのクランプ板またはクランプ装置上に配置さ
れた工作品および／または副組立体に対する機械加工、処理、塗装（Ｂｅｓｃｈ
ｉｃｈｔｕｎｇｅｎ）、組立／分解にして、工作品および／または副組立体の工
具システム、処理システム、組立／分解システムに対する位置決めと移動とが、
関連回転テーブルをもつ回転テーブル担持体および／または回転テーブルのロー
タ、およびクランプ装置全体の浮遊状態において行われており、その際、磁石お
よび／または圧力下で供給されるガス状および／または流体状の媒体クッション
により、回転テーブルのハウジング内部の回転テーブルロータの浮遊状態、また
、回転テーブルを搭載した回転テーブル担持体およびクランプ装置の浮遊状態が
構成され、維持されていることを特徴としている。
【００１６】 工作品および／または副組立体に対する機械加工、処理、塗装、組立／分解等
が軌道曲線上に同心、偏心して行われる。これは、同心の運動時には、固定また
は交換可能なクランプ板が、その垂直に磁気的に支持された回転軸回りに回転さ
れ、その際、クランプ板が回転テーブルのロータに結合されており、ロータが回
転テーブルのハウジング内部において磁気的に支持され、回転テーブル担持体が
機械的案内構造（ｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｎ ｆｕｅｈｒｕｎｇｓｓｔｒｕｋｔ
ｕｒ）内に支持されている。
【００１７】 ロータの回転駆動と回転角位置決めとは、機械的または同期、非同期のリニア
モータを用いて行われ、その際、水平面においては、回転掴み力（ｒｏｔａｔｏ
ｒｉｓｓｃｈｅ Ｋｒａｆｔａｎｇｒｉｆｆ）が例えば下方または上方からロー
タのフランジ面またはステップ平面に作用し、また、垂直平面においては、例え
ばロータの側面または内方孔またはロータフランジの外径部に作用している。
【００１８】 垂直、水平の磁力による移動は、固定または交換可能なクランプ板が同心的に
運動する場合に、浮遊状態の調整、すなわち、回転テーブル内のロータをμｍオ
ーダーの同心回転（μｍ−ｇｅｎａｕｅｎ Ｒｕｎｄｌａｕｆ） させ、水平、
垂直の磁気間隙を正確に維持するために実行され、かくて、静的、動的傾斜モー
メント、加工力等を受けたときにもロータが回転テーブルハウジングの内面と接
触することが防止される。
【００１９】 固定または交換可能なクランプ板が同心的に運動する場合には、ロータの回転
テーブルハウジング内での浮遊状態の維持は、ロータ下面と回転テーブルハウジ
ングの対向する下面との間に同符号で作用する磁石を配置することにより実現さ
れている。
【００２０】 固定または交換可能なクランプ板を同心的自己推進的に運動させることにより
、クランプ板上に固定された工作品は、ｘ軸（長手軸）方向に動き、機械の正門
または機械の周囲に存在する機械工具システムに対し、クランプ板の回転運動に
より、回転テーブルの垂直ｚ軸回りのψ角、回転テーブル担持体のｙ軸、ｘ軸に
関し非常に正確に位置され、従って、自身で駆動され、または駆動されない工具
システムが工作品に作用し得ることになる。
【００２１】 上述したように、固定または交換可能なクランプ板はクランプ装置または回転
テーブルと組合わされている。クランプ板上の工作品はクランプ装置または回転
テーブルロータにより固定されるか、または、クランプ装置の回転軸や回転テー
ブルロータにより動かされる。同様に、クランプ装置または回転テーブルロータ
は、同心に回転する固定または交換可能なクランプ板と共に、機械的に、または
リニアモータにより、ｘ軸方向や回転テーブル担持体のｘ軸方向に、工作機械の
静止工具システムまたは機械周辺の工具システム上に従来のように、または、磁
気支持されて導かれ、かくて、要求された位置がｘ方向運動と回転運動とにより
非常に正確に達成される。ついで、静止の工具システム、または回転および／ま
たは垂直駆動を備えた動的工具システムが、クランプ装置や回転テーブルの固定
または交換可能なクランプ板上に置かれた工作品に作用し、一方、クランプ装置
のｘ‐，ｙ‐ψ‐軸方向の運動、回転テーブルロータのψ‐ｙ‐軸方向の運動、
回転テーブル担持体のｘ軸方向の運動を介して工作品の加工が処理される。工具
システムのｘ‐／ｙ‐ψ軸運動と、クランプ装置または回転テーブル担持体に結
合された回転テーブルロータのｘ‐ｙ‐ψ‐回転運動とを組合わせることは、工
具システムのｚ軸運動と上述したクランプ装置の全角度垂直運動とを追加するこ
とと共に可能である。
【００２２】 上述の装置のさらに他の配置が、工作機械における工作品の加工が、工作機械
のｘ軸方向に動く、工作品をクランプしたクランプ板の全角度垂直運動により行
われるように、上述のクランプ装置や回転テーブルを、多くの工具システムが上
述したように同心に、または軌道運動の方向に動かされ、上述のクランプ板上の
工作品に作用するようになった工具システム担持体として工作機械の正面入口に
配置すること共に、配置されている。
【００２３】 クランプ装置、回転テーブル、クランプ板をもつ回転テーブル担持体等の移動
、位置決めは、工作品に対しシステムのｘ軸方向に偏心して走行させることによ
り実行される。かくて、軌道曲線は回転、平面の組合わせとして形成され、磁力
による引揚げ、駆動、クランプ等の力を介して、また、追加のガス状および／ま
たは流体状の媒体を用いて実現される。この際、工作品／副組立体を上述したシ
ステムと装置との位置に位置決めした後、緊張固定磁石（Ｖｅｒｓｐｐａｎｎｍ
ａｇｎｅｔｅｎ）を用いて、クランプ装置の基礎板をクランプ装置を取り巻く磁
気保持リングに、または、回転テーブルロータを回転テーブルハウジング基礎板
に緊張固定し、同時に、クランプ板を例えば加工力による動きに対して保護し、
追加された媒体を押し戻すことが可能になっている。同様に、クランプ板を、ク
ランプ装置の基礎板と磁気保持リングの内方基礎面との間の、また、回転テーブ
ルロータと回転テーブルハウジング基礎板との間の磁気間隙上に、磁気間隙を強
化するガス状および／または流体状の支持媒体を用いて保持し、途中において基
礎板を磁気保持リングに緊張固定することなしに、加工、組立、処理の間、水平
及び垂直方向の軌道曲線に沿って導くことが可能である。その際、クランプ装置
とクランプ板の全運動が綜合ＣＮＣシステムにより操作されよう。
【００２４】 クランプ装置に属する基礎板の、クランプ装置が持ち上げられた状態において
磁気保持リング内の無接触性（ｂｅｒｕｅｈｒｕｎｇｓｆｒｅｉｈｅｉｔ）、回
転テーブルロータの回転テーブルハウジング内の無接触性、回転テーブル担持体
の機械的案内構造内の無接触性が、提示された計測システムを用いて監視され確
実にされ、また、提示された計測システムが、クランプ装置や回転テーブルに属
する交換可能なクランプ板をμｍオーダーで正確に位置づけすることを保証して
いる。
【００２５】 本方法は、必要な方法の段階が個々に、また、互いに組合わされて実行され得
るように構成されている。これは、クランプ装置に属する基礎板と、回転テーブ
ルに属するロータとの個々の垂直方向位置付けが、磁力または空気のような媒体
を用いて、または磁力とガス状、流体状の媒体との組合わせを用いて達成される
ことを意味している。このことはさらに、クランプ装置と回転テーブルのロータ
とが全方向において位置され導かれる浮遊状態においても、また、磁気保持リン
グまたは回転テーブルハウジング基礎板および／または回転テーブル担持体を用
いて機械的案内構造内に緊張固定された位置においても、クランプ板上の工作品
／副組立体に対する加工、処理、組立／分解等が実行可能であることを意味して
いる。
【００２６】 さらに、クランプ装置または回転テーブルをもつ回転テーブル担持体は組立／
分解の目的のため機械システムの構成部分であることも可能であり、例えばこの
目的のために、そのための基礎溝内、または、搬送ライン内に配置されている。
【００２７】 クランプ装置全体または回転テーブルをもつ回転テーブル担持体、またはクラ
ンプ板上に固定された工作品／副組立体は、工具、処理、組立／分解等のシステ
ムを備えた機械正門によりｘ軸方向に移動される。
【００２８】 磁気的に支持され、緊張固定（ｖｅｒｓｐａｎｎｅｎ）され、位置決めされる
クランプ装置または回転テーブルのロータがクランプ板上に搭載された工作品／
副組立体と共に、磁力および／またはガス状および／または流体状の媒体の助け
により持ち上げられ、移動され、位置決めされ、沈下される。クランプ装置また
は回転テーブルのロータは磁気的に、好適にはハイブリッド磁石を用いて緊張固
定され、その際、クランプ装置自身はクランプ装置の基礎板を取り囲む磁気保持
リングの中に配置されたり、回転テーブルのロータは回転テーブルハウジングの
中に配置されている。後者内に、引揚げ磁石、緊張支持磁石、駆動磁石、回転テ
ーブルハウジング内に追加された中心向け磁石が配置されている。提示された駆
動磁石、好適にはリニアモータが、クランプ装置、または、回転テーブルおよび
／またはその担持体の浮遊状態においてクランプ板上に搭載された工作品／副組
立体が対応する工具、処理、組立／分解システム等の位置に移動し、位置決めさ
れることを保証している。
【００２９】 磁気保持リングとクランプ装置の基礎板との間の自由空間、また、磁気保持リ
ングとクランプ装置の担持リングとの間の自由空間は、クランプ装置全体が回転
的および平面的、すなわちｚ軸回りに、また、ｘ，ｙ方向に移動し位置決めされ
、工作品が工具、処理システムの位置に、副組立体が組立／分解システムの位置
に移動、位置決めされるように選択されている。 回転テーブル担持体をもつ回転テーブルを用いて同心に配置する場合には、回
転テーブルロータを用いて、ｚ軸回りの回転ψ角度調整、回転テーブル担持体を
用いてｙ軸、ｘ軸方向に位置決めされる。
【００３０】 本発明の装置は基礎板、担持リング、クランプ板、基礎板を有するクランプ装
置と、クランプ装置の下方部分としての基礎板を取り囲み、クランプ装置自身と
作用的に結合され、引揚げ磁石、緊張支持磁石、駆動磁石を備えた磁気保持リン
グとから成る。回転テーブルハウジングとロータとが同心に配置され、クランプ
板が回転テーブル自身と作用結合され、ｘ軸方向に直線的に動き、引揚げ磁石、
保持磁石、案内磁石、駆動磁石を装着した回転テーブル担持体と同心に配置され
ている。同様に回転テーブルが、引揚げ磁石、緊張支持磁石、駆動磁石および追
加の中心向け磁石により、回転テーブルロータと回転テーブル担持体とを組合わ
せて用いて、装置全体の垂直、水平システム軸を正確に保持しつつ、ｚ軸回りの
回転ψ角度運動、相対ｙ軸運動を遂行するために整列されている。さらに、ガス
状および／または流体状の媒体を導入、排出するノズル開口が、クランプ装置や
回転テーブルロータを持ち上げ、浮遊状態を達成するため設けられている。磁気
保持リングをもつクランプ装置および回転テーブルハウジング基礎板をもつ回転
テーブルロータが磁気的に緊張支持されている場合には、適切な媒体がノズル開
口を通して磁気保持リングの内方基礎面に、また、回転テーブルハウジング基礎
板上に、クランプ装置の重量と磁気的緊張力とにより押圧されている。
【００３１】 クランプ装置および回転テーブルロータの移動、位置付けは、持ち上げられた
状態すなわち浮遊状態において行われ、引揚げ磁石および／または媒体（ガス、
流体等）がクランプ装置や回転テーブルロータを磁気保持リングや回転テーブル
ハウジング基礎板から持ち上げ、基礎板下面と磁気保持リングの内方基礎面との
間、回転テーブルロータ下面と回転テーブルハウジング基礎面との間、および基
礎板上面と磁気保持リングの内方上面との間、および、回転テーブルロータ上面
と回転テーブルハウジング天井との間に画定される間隙が生じ、クランプ板の移
動、位置付け工程が基礎板および回転テーブルロータが回転テーブルハウジング
内で接触することなく実行可能になっている。 クランプ装置の基礎板は完全に平面状であっても、リング状に形成されていて
もよい。
【００３２】 （発明を実施するための最良の形態） 以下実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【００３３】 図１には、完全な工作機械システムにおける回転テーブル３３の、関連クラン
プ板２と回転テーブル担持体４７とに対する結合と配置とが示され、図２には、
クランプ装置１のクランプ板２に対する結合と配置とが示されている。さらに両
図から、今や回転テーブル３３の構成部材であるクランプ板２が如何にして回転
テーブル担持体４７またクランプ装置１と共に各運動方向２４、２５、２６、２
８に移動されるかが明らかである。
【００３４】 同時に、機械正門１０がいかにクランプ装置１や回転テーブル３３に覆いかぶ
さり、機械正門１０に設けられた保持具２９に通じる工具システムが、クランプ
板２上の工作品に直接作用し得るかを示している。
【００３５】 本発明の回転テーブル３３の構造、形態が再び図３に示されている。回転テー
ブル３３は、中にロータ３４が配置されたハウジング３７から成るコンパクトな
副組立体として形成されている。この際、クランプ板２はロータ３４に交換可能
に結合されている。
【００３６】 回転テーブル３３にはさらに、引揚げ磁石３５と保持磁石３８とが所属し、引
揚げ磁石３５はロータ３４の上方においてハウジング３７の蓋に固定され、保持
磁石３８はロータ３４の下方においてハウジング３７の底板上に配置されている
。
【００３７】 回転テーブル３３はさらに、中心向け磁石３６と、周囲においてロータ３４と
作用連結され、ハウジング３７の内壁に配置された回転方向に働くリニアーモー
タ４０とを備えている。引揚げ磁石３５、保持磁石３８、中心向け磁石３６の領
域には、磁性効率を向上させるため好適には積層化された領域４１を備え、それ
により、磁石３５、３６、３８のロータ３４に対する直接の影響が明らかに可能
になっている。積層化の必要性はロータ３４の材料に依存する。
【００３８】 引揚げ磁石３５、保持磁石３８、中心向け磁石３６のロータ３４に対向する領
域には空気間隙４５、４４、４３が存在し、これら間隙は同時に、ロータ３４が
位置決めされ、回転運動を行い、水平、垂直位置を修正され得る磁気間隙を示し
ている。 さらにリニアモータ４０とロータ３４との間には空気間隙４２が存在し、ロー
タ３４がリニアモータ４０の２次部分として、リニアモータ４０の作用領域に永
久磁石を備えている。
【００３９】 回転テーブル３３にはさらに、ロータ３４と直接に作用関連がある角度計測装
置３９にして、クランプ板２の回転角ψの正確な角度調整と角度計測とが可能で
あり、同様に、直接には装置を介してクランプ板２の回転数が、間接にはその加
速度が計測可能になるように形成された角度計測装置が所属している。
【００４０】 ハウジング３７は、ロータ３４の作動領域に流体状、または気体状の媒体を通
すために、ノズル１２を形成する開口を備え、ノズルを通り媒体が導かれる。 回転テーブル３３はさらに、中心向け磁石３６と保持磁石３８の領域に設けら
れ、空気間隙４３、４４の計測に使用されるセンサ４６を備えている。
【００４１】 最後に、回転テーブル３３の内部に、ロータ３４が保持磁石３８、中心向け磁
石３６、リニアモータ４０のいずれとも接触せず、回転テーブル３３内に障害が
生じないように、例えば流れ流出時に作用するロータ３４の捕獲装置（Ｆａｎｇ
ｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）（詳述せず）が設けられている。
【００４２】 クランプ装置１の構造、磁石保持リング８内におけるその支持と、特殊な土台
溝内のその配置とが図４から明らかであろう。
【００４３】 クランプ装置１は、図の実施例においては完全な平面板である基礎板７から成
り、その上に担持リング６が固定され、その中に角度変更装置１５が配置されて
いる。
【００４４】 角度変更装置１５のレベル調節スピンドル５、球頭支持スピンドル４、担持リ
ング６、基礎板７または図５に示すようにリング状に形成された基礎板７’を介
して、クランプ板２への構造的結合および作用的結合が達成され、その際、交換
可能なクランプ板２が対応固定要素を用いて中心向け板３に結合されている。こ
の結合は、クランプ板２が技術的要求に従ってクランプ装置１から取り外され、
他の加工、処理、組立て、分解等のシステムへ引き渡され、または機械システム
全体の外部に取り外し、再び据えつけられることを可能にしている。
【００４５】 クランプ装置１の支持は、基礎板７がリング状に形成された磁気保持リング８
の自由空間３１内に挿入され、磁気保持リング８内を障害なく引揚げられ、移動
され、下降され得るような寸法をもって磁気保持リング８内に配置された基礎板
７を介して行われる。
【００４６】 基礎面１８に保持磁石２３と駆動磁石９とが配置され、磁石保持リング８の内
方上部表面１７に引揚げ磁石２７と駆動磁石９とが配置され、その際、好適な態
様で保持磁石、引揚げ磁石２３、２７がハイブリッド磁石、すなわち、構造的に
電磁石と永久磁石の組合わせから成る磁石として構成されている。 駆動磁石９は好適には基礎板７を回転させ、または、平面的に移動させるリニ
アモータとして形成され、その際、詳述していないセンサシステムが、基礎板７
が磁気保持リング８内において接触しないことを確実にしている。このことは、
磁気保持リング８の内方上方面１７と基礎板上方面との間、および、磁気保持リ
ング８の内方基礎面１８と基礎板下方面２０との間に、間隙１６、３２が存在す
るような形態で行われている。
【００４７】 基礎板７がこのように引揚げられた浮遊状態にあるとき、クランプ装置１全体
の移動、位置決めが可能であり、その際綜合的測定システムが、図２に示すよう
に、クランプ板２をその上に存在する工作品または副組立体と共に、保持具２９
内に配置されている工具システムに対しμｍオーダーの精度で位置決めし得るこ
とを保証している。
【００４８】 図４、図５に示した磁気保持リング８内の基礎板７または基礎板７’の配置は
、広い意味において、クランプ装置１の浮遊状態と、システム全体の各個要素の
配置と全体遊びとを明確にしている。
【００４９】 実際の加工工程の間、クランプ装置１全体は、基礎板７、７’を介して磁気保
持リング８の基礎面１８上に横たわるか、磁気保持リング８の上面１７と基礎面
１８との間で浮遊している。後者の状態は、基礎板７、７’が引揚げ磁石２７を
用いて、および／または、基礎板の下面２０と磁気保持リング８の内方基礎面１
８との間に媒体（ガス、流体等）を導入することにより浮遊位置に導かれること
により達成される。
【００５０】 この際、浮遊状態の達成は、挿入された磁石の力を介して、また、上記したよ
うな媒体の導入により、または、両担持システムの組合わせにより実行される。
挿入された引揚げ磁石、保持磁石２７、２３が、連絡孔１４をもつノズル１２を
通り外部から導入され、磁気保持リング８の基礎板下方面２０と磁気保持リング
８の基礎面１８との間の間隙に圧力により流入される媒体の支援を受けて、基礎
板７、７’を持ち上げ、浮遊状態における垂直運動を緩衝している。
【００５１】 クランプ板２上の工作品／副組立体をもつクランプ装置１全体の重量、加工力
の垂直成分、基礎板７、７’の水平移動から生じる傾斜モーメントの垂直力成分
等は、引揚げ磁石２７および／または間隙１６内の媒体クッションにより引き受
けられる。
【００５２】 好適には予張力をかけた唇形密封材として形成された密封材１３が間隙１６を
密封し、導入された媒体が直接間隙内で作用し、基礎板７、７’の外周において
自由に流出しないようにしている。
【００５３】 基礎板７、７’と磁気保持リング８との間の間隙１６、３２内に導入された媒
体（ガス、流体等）の調整された流入、流出は周囲に分配されたノズル１１を介
して自由空間３１に対して行われ、それにより間隙１６、３２におけると同じ圧
力関係に調整される。その際、好適にはリップ形密封材として形成された密封材
３０が、媒体の間隙３２からの自由な流出を阻止している。
【００５４】 媒体（ガス、流体等）の排出、供給が交代して形成される場合には、基礎板７
、７’の浮遊状態において、クランプ板２上に工作品／副組立体をもつクランプ
装置１全体の重量、加工力の垂直成分、基礎板７、７’の水平移動から生じる傾
斜モーメントの垂直力成分等は、引揚げ磁石２７および／または間隙１６および
３２内の媒体により引き受けられる。磁気保持リング８内において基礎板７、７
’の充分な自由度が存在し、クランプ装置全体が必要な技術条件に対応して移動
され、位置決めされ得ることを保証している。
【００５５】 図５に示すクランプ装置１の変形実施例は、基礎板７’がリング状に形成され
ていること、磁気保持リング８内の基礎板の配置、基礎板７’とクランプ板２と
の間の関係等を明確にしている。 磁気保持リング８内における基礎板７’の支持は、基礎板７に対して述べたと
類似の態様で行われ、その際本質的なことは、クランプ板２が球頭支持スピンド
ル４を介して基礎板７’に対する高さを調整され得ることである。
【００５６】 角度変更装置１５は構造においても、クランプ板２と基礎板７’とに対する作
用結合においても変化されておらず、従って、角度変更装置に依存することなく
、前述した基礎板７、７’の回転／平面移動が実行可能である。
【００５７】 角度固定装置１５をクランプ装置１内に直接固定する構造は、その個々の要素
が前回と同じく、クランプ板２を所望の垂直位置に移動させ、停止させる状態に
あるから装置の作用に影響を与えることはない。
【００５８】 基礎板７’は、図６に示すように、移動可能な工具システム２１の担持体とし
て、ｙ方向２４、ｘ方向２５、回転対称な方向２６に、また、間隙の高さにおけ
るｚ方向２８に移動可能に形成されている。
【００５９】 磁気保持リング８の基礎面における駆動磁石９と保持磁石２３との形成、配置
の好適変形例が、磁気保持リング８を通る断面として図７に示されており、その
際、保持磁石２３と駆動磁石９、リニアモータの配置が全く違っていてもよい。
【００６０】 作業開始の際は、システム全体の変形多様性により、クランプ板２上に置かれ
た加工される工作品および／または組立／分解される副組立体が、機械正門１０
に、および／またはクランプ板２回りに同心に固定され、例えば、磁気保持リン
グ８の上面に置かれた工具、処理、組立／分解等のシステムに対しμｍの精度で
垂直方向に位置され得て、このことは例えば、各工作品が各工具システムに対し
無制限に再現可能である。基礎板７’上に取付けられた工具、処理、組立／分解
等のシステム２１も、回転、平面移動において、クランプ板２上に置かれた工作
品および／または副組立体に対して位置決めされ、移動される。
【００６１】 工作品加工の時点では、基礎板７’がその沈下位置、すなわち、磁気保持リン
グ８の内方基礎面１８上にあり、加工中の工作品の動きを阻止するために、そこ
に存在して活性化されている保持磁石２３を用いて、磁気保持リングに緊張固定
されるか、または、活性化された引揚げ磁石２７および／またはノズル開口１１
、１２を通り間隙１６、３２に押し込められた媒体（ガス、流体等）によって浮
遊状態に置かれ、基礎板７’に作用する駆動磁石９により、工作品加工の技術的
要求に対応して、回転運動と平面運動の組合わせから生じる軌道曲線に沿ってμ
ｍの精度で移動および／または位置決めされる。
【００６２】 重力、傾斜モーメント、加工力から生じる基礎板７’の垂直運動は引揚げ磁石
２７により調整され、および／または、圧力下にある媒体により引き受けられ、
その際、基礎板７’と磁気保持リング８の上面１７、基礎面１８との間に一定の
距離がセンサ／調整システムを介して制御され、基礎板７’が磁気保持リング８
と接触することが阻止される。また、挿入される媒体が調整される、すなわち、
間隙１６、３２に導入または排除される。
【００６３】 浮遊状態における基礎板７’の回転および／または平面運動は、引揚げ磁石２
７と、リニアモータとして形成された駆動磁石９とにより実行される。クランプ
板２上の１地点から、一定の間隔を置いた基礎板７’上の最寄りの地点への移動
が行われ、新しい位置を磁気保持リング８内に維持しつつ保持磁石２３により緊
張支持され、その際、μｍオーダーの正確な軌道曲線の出発にあたり（ｗａｅｈ
ｒｅｎｄ ｄｅｒ Ａｂｆａｈｒｕｎｇ ｅｉｎｅｒ μｍ−ｇｅｎａｕｅｎ
Ｂａｈｎｋｕｒｖｅ）、工作品の加工が、基礎板下面２０と磁気保持リング８の
内方基礎面１８との間の間隙１６を保って、両面を互いに固定する必要なく行わ
れる。
【００６４】 各磁石は、例えば引揚げ磁石２７が強磁性体の引張り力に基づいて磁気保持リ
ング８の上面１７と基礎板上面１９との間に空気間隙３２を形成し、該空隙を確
実に維持するように制御可能である。基礎板下面２０と磁気保持リング８の基礎
面１８との間の空気間隙１６についても同様である。
【００６５】 磁石の配置と形態を選択すれば、保持磁石２３と引揚げ磁石２７との磁力は、
活性化されている間も、作動点において電力を消費することなく準備完了の状態
に確実に維持される。従って、浮遊しているクランプ装置１と基礎板７’とは、
歯車ラック、スピンドル等の追加の運動要素を用いることなく、また、ガス、流
体等の追加の媒体を使用して、または、使用することなく、回転または平面運動
を実行され、位置決めされる。
【００６６】 図８は、図３に示したような回転テーブル３３が、機械的案内構造５０の回転
テーブル担持体４７上に置かれた組合わせを概略示している。回転テーブル担持
体４７が回転テーブルロータ（図３、位置３４）と同様に引揚げ磁石、保持磁石
、案内磁石５１、５２、５３により、機械的案内構造５０内に磁気間隙に取り囲
まれて保持され、駆動磁石５４によりｘ方向（図１、位置２５）に移動されるこ
とが分かる。その際、機械的案内構造５０内の保持磁石５２を用いて回転テーブ
ル担持体４７を離して支持し下降させ、磁気的に固定することが可能である。
【００６７】 回転テーブル担持体４７を回転テーブル３３と共に機械的案内構造５０内にお
いて持ち上げ、回転テーブル担持体４７と機械的案内構造５０との間にガスおよ
び／または流体のクッションを形成させるために、ガス状の、および／または流
体状の媒体が溝５５、５６を通り導入される。 密封材５７により、ガスおよび／または流体が機械的案内構造５０から流出す
ることが阻止されている。
【００６８】 回転テーブル担持体４７は図１に示すように、センサ５８により機械的案内構
造５０内の各位置に限定され、図１に示されるように回転テーブル３３とともに
クッション作用を有して移動される。
【００６９】 この方式の本質的な利点は、工作品の機械加工、および／または、副組立体の
組立／分解のため、多くの工具、処理、組立／分解システム等を機械正門および
／または装置全体の回りに同心に配置することであり、それにより、個々の機械
や組立て場所を省略しつつ加工／組立てを組合わせることにより拡充された多種
加工センターを形成することが可能となり、その際例えば回転テーブル担持体上
の回転テーブルがクランプ面上の工作品と共に、接触なく騒音なく潤滑油を要せ
ず輸送通路へと導かれ、高さを正確に維持したｘ，ｙ，ｚ，ψ−運動がこの組合
わせから生じ、周辺機構と周辺組立ユニットによる単に補足的な運動が行われて
いることに存在し、 工作品加工、副組立体処理等の組合せが、開いた間隙上に無接触に、また、無
接触／緊張固定で組合わされ、それにより、他の加工機械、処理装置等と、それ
らのための輸送装置が不要になっており、 無接触従って磨耗の無い運動であるから、潤滑油や潤滑装置が完全に不要であ
り、機械の寿命に関し、維持作業、修理作業等が省略され、機械使用時間が本質
的に向上されており、 機械リセット時間が不要であるから、機械工具上の、または組立／分解の際の
加工時間の減少が実現され、また、加工品／副組立体を速やかに位置決め出来る
から機械主要時間が本質的に短縮される。
【００７０】 基礎板７をリング状の基礎板７’として形成する他に、組立て／分解のための
工具担持システムまたは組立／分解のためのロボット担持システムとしても形成
され、クランプ板２の回りに動かされ、加工品の柔軟な加工や副組立体の組立て
／分解が可能になり、その際前述したように基礎板７’が動かされる。 このように、対応して動く工具システムや組立て／分解システム２１を基礎板
７’に装着すること、また、固定の工具システムや組立て／分解システム２２を
磁気保持リング８上に配置すること、が図６に同時に示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 回転テーブルと回転テーブル担持体とをもつ工作機械の例示的全体図。
【図２】 クランプ装置をもつ工作機械の全体図。
【図３】 回転テーブルの断面図。
【図４】 クランプ装置をもつ磁気保持リングと、その基礎溝内の支持を示す断面図。
【図５】 リング状基礎板をもつクランプ装置の他の実施例を示す片方断面図。
【図６】 図５の部分図。
【図７】 磁気保持リング内の保持磁石と駆動磁石との原則的配置を示す図。
【図８】 回転テーブル担持体上の回転テーブルの配置を示す断面図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年３月３日（２０００．３．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 クランプ装置、回転テーブル、クランプ板をもつ回転テーブル担持体等の移動
、位置決めは、工作品に対しシステムのｘ軸方向に偏心して走行させるために実
行される。かくて、軌道曲線は回転、平面の組合わせとして形成され、磁力によ
る引揚げ、駆動、クランプ等の力を介して、また、追加のガス状および／または
流体状の媒体を用いて実現される。この際、工作品／副組立体を上述したシステ
ムと装置との位置に位置決めした後、緊張固定磁石（Ｖｅｒｓｐｐａｎｎｍａｇ
ｎｅｔｅｎ）を用いて、クランプ装置の基礎板をクランプ装置を取り巻く磁気保
持リングに、または、回転テーブルロータを回転テーブルハウジング基礎板に緊
張固定し、同時に、クランプ板を例えば加工力による動きに対して保護し、追加
された媒体を押し戻すことが可能になっている。同様に、クランプ板を、クラン
プ装置の基礎板と磁気保持リングの内方基礎面との間の、また、回転テーブルロ
ータと回転テーブルハウジング基礎板との間の磁気間隙上に、磁気間隙を強化す
るガス状および／または流体状の支持媒体を用いて保持し、途中において基礎板
を磁気保持リングに緊張固定することなしに、加工、組立、処理の間、水平、垂
直方向の軌道曲線に沿って導くことが可能である。その際、クランプ装置とクラ
ンプ板の全運動が綜合ＣＮＣシステムにより操作されよう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６９】 この方式の本質的な利点は、工作品の機械加工、および／または、副組立体の
組立／分解のため、多くの工具、処理、組立／分解システム等を機械正門および
／または装置全体の回りに同心に配置し、それにより、個々の機械や組立て場所
を省略しつつ加工／組立てを組合わせることにより拡充された多種加工センター
を形成することが可能となることに存在し、さらに 回転テーブル担持体上の回転テーブルがクランプ面上の工作品と共に、接触な
く騒音なく潤滑油を要せず輸送通路へと導かれ、高さを正確に維持したｘ，ｙ，
ｚ，ψ−運動がこの組合わせから生じ、周辺機構と周辺組立ユニットによる単に
補足的な運動が行われることに存在し、 工作品加工、副組立体処理等の組合せが、開いた間隙上に無接触に、また、無
接触／緊張固定で組合せにおいて実行され、それにより、他の加工機械、処理装
置等と、それらのための輸送装置が不要になっていることに存在し、さらに 無
接触従って磨耗の無い運動であるから、潤滑油や潤滑装置が完全に不要であり、
機械の寿命に関し、維持作業、修理作業等が省略され、機械使用時間が本質的に
向上されていることに存在し、さらに 機械リセット時間が不要であるから、機械工具上の、または組立／分解の際の
加工時間が短縮され、また、加工品／副組立体を速やかに位置決め出来るから機
械主要時間が本質的に短縮されることに存在する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｑ 1/44 Ｂ２３Ｑ 1/16 16/02 1/26 Ｅ Ｚ 1/14 Ｚ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工される工作品と副組立体とを固定または交換可能な工作
    品クランプ板上に固定して、工作品の機械加工と、副組立体の組立／分解の処理
    を行う方法において、 クランプ板２がクランプ装置１および／または回転テーブル３３の一部として
    磁力および／またはガス状および／または流体状の媒体によって浮遊状態で支持
    され、移動可能及び位置決め可能になっており、クランプ装置１または回転テー
    ブル３３のロータ３４の浮遊位置においても沈下位置においても、クランプ板２
    上に固定された工作品の回転加工が行われ、その際、センサシステムを用いて、
    磁気保持リング８内におけるクランプ板２の担持要素およびロータ３４の担持要
    素の回転テーブルハウジング３７内におけるクランプ板２に対する無接触性や、
    工具システム、組立システム、分解システムに対する工作品／副組立体のμｍオ
    ーダーの精度の位置決めが、計測、調整、操作システムを用いて保証され、また
    、ロータ３４の直接の角度調整、直接の回転数計測また間接的加速度計測が角度
    計測装置３９を用いて行われることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、工作品の加工と副組立体の
    組立／分解を浮遊状態において行う場合、この浮遊状態が、ガス状および／また
    は流体状の媒体と組合わされた磁力により、または、磁力のみにより、または、
    ガスおよび／または流体媒体のみにより生み出されることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１および２のいずれかに記載の方法において、クラン
    プ装置１および回転テーブル３３のロータ３４が、担持要素の間に明確な距離が
    形成されるように磁力および／またはガス状および／または流体状の媒体により
    持ち上げられ、この浮遊状態において担持要素とロータ３４、従ってクランプ装
    置１とロータ３４に結合されたクランプ板２が平面状に、また、その軸回りに回
    転状に移動され、ガントリー状の機械正門１０が前もって、クランプ装置１また
    は回転テーブル３３の上方に同心に、工作品の機械加工および／または副組立体
    の組立／分解のために存在するように位置されている場合には、工作品／副組立
    体が機械正門１０に設けられた工具および／または組立／分解システム等の位置
    へと位置決めされ得ることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法において、工作
    品および／または副組立体に対する機械加工、処理、塗装、組立／分解が、軌道
    曲線上に同心、偏心して行われ、その際、回転テーブルを挿入したとき、ロータ
    ３４の駆動およびロータ３４の回転角度位置決めが、機械的に、また、同期また
    は非同期のリニアモータを用いて実行され、回転の掴み力が水平面および垂直面
    において作用することを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載の方法において、回転
    の掴み力が水平面においては、下方または上方からロータ３４のフランジ面また
    は支持面に対して行われ、垂直面においては、ロータ３４の側面または内面、ま
    たはロータフランジの外径に対して作用することを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 クランプユニットとして形成され、作動スピンドルを介して
    中心向け板と工作品クランプ板とに連結された角度変更装置が内部に配置され、
    また、関連担持リングを備えた基礎板から成る請求項１に記載の方法を実行する
    装置において、 基礎板７が完全平面状に、また、リング状に形成されており、完全平面または
    リング状の基礎板７、７’が磁気保持リング８内に配置され、該磁気保持リング
    に、開口１４およびノズルシステムを備える媒体室３１が所属され、このノズル
    システムが磁気保持リング８内の周辺に配置された個々のノズル開口１２から成
    ることを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の装置において、担持リング６と磁気保持リ
    ング８との間、基礎板７と磁気保持リング８の内径面との間、また、基礎板７’
    と磁気保持リング８の内径面との間に、クランプユニット１の磁気保持リング８
    内における回転、平面運動を可能にする自由空間である中間空間が存在している
    ことを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の装置において、磁気保持リ
    ング８内の内方上面１７に引揚げ磁石２７と駆動磁石９とが交互に挿入され、内
    方基礎面１８に保持磁石２３と駆動磁石９とが交互に挿入され、駆動磁石９がリ
    ニアモータとして形成されていることを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 請求項６から８のいずれか１項に記載の装置において、保持
    磁石２３と引揚げ磁石２７とがハイブリッド磁石として形成されていることを特
    徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 請求項６から９のいずれか１項に記載の装置において、ク
    ランプ板２をもつ担持リング６が機械土台の基礎溝内に配置され、クランプ板２
    と基礎板７’とが水平面内において互いに移動可能であることを特徴とする装置
    。
  11. 【請求項１１】 請求項６から１０のいずれか１項に記載の装置において、
    基礎板７’がその上面に、クランプ板２上に固定された工作品を加工し、副組立
    体を組立／分解する工具、組立／分解システム２１を装着されており、同時に、
    磁気保持リング８の上面に固定の工具、組立／分解システム２２が配置されてい
    ることを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の方法を実行する装置にして、ハウジング
    ３７、固定または交換可能なクランプ板２をもつロータ３４、引揚げ磁石３５、
    保持磁石３８、中心向け磁石３６、リニアモータ４０および角度計測装置３９お
    よびセンサシステム等から成る回転テーブル３３において、ロータ３４が磁力支
    持されていることを特徴とする装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の装置において、回転時に掴むために、
    ロータ３４が平坦またはステップ状のフランジ面を形成され、引揚げ磁石３５、
    保持磁石３８、中心向け磁石３６の作用面の領域に好適には積層帯４１を備えて
    いることを特徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１２または請求項１３に記載の装置において、引揚
    げ磁石３５、保持磁石３８、中心向け磁石３６の領域に、センサ４６が配置され
    、回転テーブル３３のハウジング３７にノズル開口１２が形成されていることを
    特徴とする装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１２から１４のいずれか１項に記載の装置において
    、ロータ３４やクランプ板２を浮遊状態に支持するために、同極に作用する磁石
    がロータ３４の下面と、ハウジング３７内の対向して置かれた基礎面との間に配
    置されていることを特徴とする装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１２から１５のいずれか１項に記載の装置において
    、回転テーブル３３の回転テーブルハウジング基礎板３７が監視装置を備えてい
    ることを特徴とする装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１２から１６のいずれか１項に記載の装置において
    、回転テーブル３３が回転テーブル担持体４７上に配置されていることを特徴と
    する装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１２から１７のいずれか１項に記載の装置において
    、回転テーブル担持体４７が機械的案内構造５０内に案内され、機械的案内構造
    ５０の内部に、引揚げ、駆動磁石（５１、５４）と保持、駆動磁石（５２、５４
    ）と案内磁石（５３）とが配置されていることを特徴とする装置。
JP2000563430A 1998-08-07 1999-07-24 工作品の機械加工と、副組立体の組立／分解とを行う方法と装置 Pending JP2002522234A (ja)

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