JP2004515374A - 特に変形する連接部を採用した平行構造の工作機械 - Google Patents

Abstract

この発明は、その第一端１１０が少なくとも１つの工具を支持する可動要素２００に連結され、第二端１２０が枠Ｂに対して相対的に移動させる手段３００に連結されている繋ぎ棒１００を備える平行構造から構成された型式の超高速機械加工工作機械Ｍに関する。前記工作機械は繋ぎ棒１００の端１１０、１２０への継手４００が、その自由度が平行構造を動きの中に許容するような接続になるような架空軸４１０、４２０、４３０の組合せで構成されていることを特徴とする。前記特徴は球継手の全ての欠点を防止することができる。本発明は超高速機械加工に応用できる。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、平行構造の超高速加工用工作機械の分野に関し、特に、前記平行構造の構成要素の誘導を可能にする適合に関する。
【０００２】
（背景技術）
特許願ＷＯ９９／６１１９８に記載の、本出願人名義の超高速加工用工作機械（図１参照）は通常の動作手段と可動装置とを連結する棒を備えている。図示される工作機械の範囲内で、これらの棒は、平行な三方向の動作を直角に交わる三方向の動作への変換を確保する機能を有する。
【０００３】
前記平行構造によって複数の動作を可能にし、誘導するために、前記棒は通常その両端に、少なくとも２つの軸に沿った回転を可能にする継手を備えている。しかしながら、移動は均衡を保持した状態で実現されねばならず、連結が複雑になるので、前記棒の軸方向の補足回転を可能にするためにはカルダン継手の存在が必要となる。
【０００４】
現在、前記連結や前記継手は、回転ボールを介在させる方法で実現されている。しかし、これらの方法の主要なものは以下に説明されるような、いくつかの不都合を呈している。
【０００５】
前記ボールによる連結は、常時保守を必要とし、超高速加工への適用に関しては、遊びが次第に大きくなるので、限られた使用期間しか使用することができない。事実、超高速加工は良くないことに、通常の誘導手段では、表面の腐食により早期の磨耗を引き起こす（摩擦による表面の損壊）。
【０００６】
この原因の一部は超高速加工による大きな動的応力によるもので、平行構造に、そして結果として前記構成要素に、高周波の振動現象を引き起こすからである。
【０００７】
この早期磨耗は、数量化するのが困難であり、前記工作機械の使用者は、定期的に磨耗が予想される部品を前もって交換しなければならない。平行構造の超高速加工工作機械の継手一式をこのように交換するためには、前記工作機械を停止し、それが関連する生産ラインを停止し、再稼動前の新規精度点検などを実行しなければならない。
【０００８】
現在実用化されている加工の精度基準から言えば、通常の誘導や連結手段による磨耗によって平行構造の精密性が欠如するので、使用に耐えられない。また同時に、前記停止時間と、この型の連結と適用に固有の交換費用とは、このような工作機械の開発予算を著しく圧迫する。
【０００９】
架空軸は磨耗がない、または摩耗を遅らせること、そして連結が精密であるという基準に応える。これらの継手は、しばしば唯一の自由度（一回転）に限定され、必要な自由度をもたらすために、材料の制御された変形を用いる。こうして例えば、特許願ＥＰ ０ ４５９ ０５７、ＦＲ ２ ７３８ ６０２、ＤＥ １９５ ３９ ５８１、ＣＨ ３７５ ９５９、ＵＳ２ ９５０ ０７９、ＦＲ ２ ６６６ ６３０、ＵＳ ４ ２９７ ９０４のそれぞれに記載の継手は、固定部と可動部の間の連結領域の変形から架空軸を規定している。
【００１０】
（発明の開示）
この現状から出発し、前もって規定された仕様書を基にして、本出願人は研究を重ね、架空軸の特質を開発し、適合することで、平行構造の精密さの欠如から起こる不都合を予防できる技術的解決法を採用した工作機械を設計し、実現した。
【００１１】
前記超高速加工用工作機械は、その一端が少なくとも一つの工具の支えを確保する可動機構と接続されており、もう一端が枠に対して移動する手段に接続されている連結棒を備えた平行構造によって構成されている型である。
【００１２】
本発明の主要な特徴は、前記連結棒両端の結合が、平行構造の動作を許す自由度を有する継手を構成する架空軸同士の組合せによって構成されていることである。
【００１３】
前記架空軸の組合せの利用は、この型の連結が材料の変形によって機能し、従って動きを許しながら、継手のより高い精密さを確保するという点で、特に有利である。また同じく、架空軸の組合せは、より高い精密な前記動作のみならず、カルダン継手の使用を不要にするねじれも可能にする。
【００１４】
この型の継手は更に、連結が誘導や摩擦により実現されるものでないため、特別な保守を必要としない。通常用いられてきたボールによる継手と比較し、摩擦による表面の損壊も心配する必要がない。結果としてこれらの特徴は、本発明による超高速加工用工作機械は、既存の工作機械に比べてより正確であること、またその保守及び開発は材料と時間の両面において、よりコストダウンできることを示している。
【００１５】
本発明のこの主要な特徴は、単純な組合せや、既知の二つの装置の明らかな組合せによるものではない。実際、本出願人は仕様書による新しい基準の超高速加工の精度と維持コスト減少に基づいて研究を実現したものである。また、本発明の主要な特徴が応える必要性は、根本的に新しいものである。
【００１６】
超高速加工用工作機械の平行構造を構成する腕を誘導するための架空軸の使用は、工作機械分野の設計者が、現在使用されている継手を基に考えるものより更に大きな新規性を持つ。また同様に、複数の架空軸を組み合わせる継手の実現は、同じく工作機械の設計者の思いもつかないところである。
【００１７】
更にこの特徴は、単純に架空軸を平行構造に結合するのではなく、特定の応用のために設定された連結に関する特定の基準に応え、１つ以上の自由度が要求される平行構造を構成する腕の均衡のとれた動作と誘導を可能にするために架空軸同士の組合せを必要とする。
【００１８】
本発明はまた、前記工作機械のために設計された変形継手に関し、別々に用いることができる。
【００１９】
本発明の根本的な概念のうち、最も基本的なものが以上で説明された。その他の詳細や特徴は、以下に続く限定的でないひとつの使用例であるとして本発明に合致する工作機械と変形継手の一つの実施形態を表す詳細な説明を読むこと、また添付の図面を見ることで、より明らかになるであろう。
【００２０】
（発明を実施するための最良の形態）
図１に示されるとおり、その全体をＭで表される超高速加工用工作機械は、第一の先端１１０が少なくとも一つの工具（図示されていない）の支持を確保するための可動要素２００と接続され、第二の先端１２０がＢで表される枠に対して移動できる少なくとも一つの動作手段３００に接続されている連結棒１００を備える型である。図示されている実施形態によれば、前記連結棒１００は６本であり、第二の先端１２０で２本ずつ前記動作手段３００に接続されており、その数は３である。第一の先端１１０は、２本ずつ前記可動要素２００の同じ側に接続されており、ここでは三角の平面の形をとっており、それぞれの角は２本の前記連結棒１００のそれぞれ第一の先端１１０を受けている。図示される超高速加工用工作機械Ｍの限定的でない実施形態の範囲内で、平行構造は３つの前記動作手段３００が、個々独立にまたは協調してＺ軸方向に沿って移動したときに、前記可動要素２００が軸Ｘ、Ｙ、Ｚに直線移動するように設計されている。
【００２１】
本発明によると、前記連結棒１００の両端の継手４００は、架空軸の組合せによって構成され、その継手の自由度が平行構造の動作手段を許容している。
【００２２】
この特徴は理想的な特徴であるが、平行構造が混合される、すなわち前記継手４００の一部分のみが架空軸の組み合わせにより実現されることも可能である。実際、精密製、即ち結果として求められる正確さを実現するために、架空軸の前記継手４００は限られた数で充分な場合がある。
【００２３】
より詳細に図３に表されているように、各継手４００は、３つの架空軸４１０、４２０、４３０から構成されており、それぞれ互いに直角に交わっている。
【００２４】
本発明の特徴によると、前記連結棒１００の断面は、予めその弾性限界を超えることなくねじれによる変形を受容し、結果として継手を構成する架空軸の一つが前記連結棒１００のねじれによる弾性、もしくは前記先端１２０か前記先端１１０自身によって実現されるように形成されている。この架空軸の実現方法は、特にカルダン型の継手によってこれまで可能であった前記連結棒１００の長軸の周りの回転自由度に関して有益である。このように、図示された限定的でない実現方法によれば、前記架空軸４３０は限られた数の自由度に従ったねじれを可能にする断面を有する前記連結棒１００もしくは前記先端１１０か前記先端１２０によって構成される。この前記連結棒１００は図示されたように少なくともその先端１１０か１２０に、特にねじれによる応力を受容するのに適応させた十字形の断面を備える。本発明者により検討された技術的な選択により、前記連結棒１００もしくはその先端１１０あるいは１２０は１度前後の回転を許容する断面を備える。
【００２５】
回転にもっと多くの角度が必要なときには、図示される限定的でない実施形態によると、前記架空軸４１０、４２０は、第一の２本の腕の先端は第一の側板に結合し、第二の２本の腕の先端は、第二の側板に結合された十字形を含む、少なくとも一つの変形可能なサブアセンブリから形成される。より正確には、前記架空軸４１０は１つの十字形によって形成され、その第一の２つの腕４１１、４１２の先端は第一の側板に接続され、他の第二の２つの腕４１４，４１５の先端は第二の側板４１６に接続されている。
【００２６】
図２および図３に示されるように、架空軸は理論上の回転軸を構成する十字形の交差を伴う対によって軸結合を確保している。
【００２７】
図４に動きを表す図に示されるように、前記架空軸の中心軸はそれぞれ直角に交わっている。図示される架空軸の限定的でない実施形態によると、前記架空軸は、２０度前後の回転ができる連結を確保する。
【００２８】
更に図２に示されるように、超高速加工用工作機械が図１に示される型、つまり可動要素２００の動作が３組の連結棒１００によって実現され、３組はそれぞれ唯一の動作手段３００に１つの先端１２０で連結されている型である時、１組を形成する前記連結棒１００は、それ自身の第一の可動横木５００に結合され、可動横木５００は前記動作手段３００に固定された第二の横木６００に少なくとも１つの架空軸４２０および／または４１０によって結合されている（図２には示されていない）。
【００２９】
本発明はまた、図示された型の超高速加工用工作機械に適合する変形継手に関するが、他の機械や装置へも利用できる。この継手はこれが複数の架空軸で構成されており、その連結された自由度が球継手の機能をほぼ確保するという点で注目すべきである。実際、発明者によって考案された継手は、精密さ及び、摩擦による表面の損壊に対する保守の必要性の無さという特徴を呈する。なぜなら継手を構成する架空軸は摩擦のない連結を確保するからである。
【００３０】
上記に説明され、図示されたところの前記超高速加工用工作機械及び変形継手は、本発明を限定するものというよりはむしろ、公開したものである。多様な手直し、修正、改良を、本発明の外観及び精神の領域を超えることなく、上記の例に加えることができるということは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
背景技術の平行構造工作機械の斜視図である。
【図２】
本発明の工作機械の継手の一実施形態の斜視概略図である。
【図３】
図２に示される継手の分解斜視概略図である。
【図４】
図２に示される継手の動きを表す図である。
【符号の説明】
１００ 連結棒
１１０ 第一の先端
１２０ 第二の先端
２００ 可動要素
３００ 動作手段
４００ 継手
４１０ 架空軸
４１１ 腕
４１２ 腕
４１３ 側板
４１４ 腕
４１５ 腕
４１６ 側板
４２０ 架空軸
４３０ 架空軸
５００ 可動横木
６００ 横木

Claims (6)

1. その第一端１１０が少なくとも１つの工具を支持する可動要素２００に連結され、第二端１２０が枠Ｂに対して相対的に移動させる動作手段３００に連結されている連結棒１００を備える平行構造から構成された型式の超高速機械加工工作機械Ｍにおいて、
   前記連結棒１００の端１１０、１２０への継手４００が、その自由度が平行構造を動きの中に許容するような接続になるような架空軸４１０、４２０、４３０の組合せで構成されていることを特徴とする超高速機械加工工作機械Ｍ。
2. 前記継手４００の一部分のみが架空軸の組合せによって実現されていることを特徴とする請求項１に記載の超高速加工用工作機械Ｍ。
3. それぞれの継手４００はそれぞれ直角に交わる３つの架空軸４１０、４２０、４３０によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超高速加工用工作機械Ｍ。
4. 前記連結棒１００の断面が、自身の弾性限界を超えることなく、ねじれによる変形を受容するように予め形成されており、従って前記継手４００を形成する１つの架空軸４３０が連結棒１００自身の弾性によって実現されることを特徴とする、請求項１に記載の超高速加工用工作機械Ｍ。
5. 前記架空軸４１０、４２０、４３０が、その２本の腕４１１、４１２の先端が第一の側板４１３に連結され、他の２本の腕４１４、４１５の先端が第二の側板４１６に連結されて十字を形づくる、変形可能な少なくとも１つのサブアセンブリによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の超高速加工用工作機械Ｍ。
6. 可動要素２００の動作が３組の連結棒１００によって実現され、それぞれの組はその一端１２０が唯一の動作手段３００に連結される型の超高速加工用工作機械Ｍにおいて、
   対をなす前記連結棒１００は、第一の可動横木５００に連結され、可動横木５００が少なくとも架空軸４１０、４２０によって第二の横木６００に連結され、第二の横木６００が前記動作手段３００に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の超高速加工用工作機械Ｍ。