JP2005324322A - リング状の工作物を加工するための機械工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 リング形状の工作物、特に一体のタービン・ホィール、いわゆる“ブレード付きリング”を加工するための機械工具を提供する。
【解決手段】 機械工具は、工作物（１）用の回転式チャック装置（２）を有している。チャック装置は、サポートコンポーネント（５）により支持された担持部品（４）に取り付けられている。担持部品（４）が工作物を越えて突出する距離をできるだけ小さくするために、担持部品（４）はチャック装置（２）の中へ突出している。この方法でスペースを節約できて、工具が、サポートコンポーネント（５）に対面している工作物（１）の側面にアクセスすることを強化している。
【選択図】 図１０

Description

本発明はリング状の工作物を加工するための機械工具に関するものであって、第一回転軸周囲を回転可能な、工作物のためのチャック装置と；チャック装置を回転駆動するための駆動装置と；第一軸に同軸に配置された、チャック装置用の担持部品と；該担持部品を受容するサポートコンポーネントと；第二回転軸周囲で駆動可能な少なくとも一つの工具スピンドルと；を備えていて、従ってチャック装置及び該工具スピンドルがお互いに対して可動である機械工具である。

前記タイプの機械工具は、中でも円板状ブランクを備えたタービン・ホィールを研削するために使用される。そのようなホィールは、略語で“ブリスク（blisk）”（＝ブレード付き円板）としても知られている。この関連においてゴールは、工作物を一回の固定操作で加工し仕上げることである。というのは再固定することは常に余計な出費と精度を下げるリスクにつながるからである。半径方向外向きに突出している自由端部を有しているタービンブレード用工作物に関連して、このことは比較的簡単な方法で実行可能である。タービンブレードがリングに半径方向外向きに接続されている工作物において（この場合用語“ブリング（bling）”（ブレード付きリング）が使用される）、もしタービンブレードの湾曲が比較的大きく、そして流路チャンネルが比較的狭まい場合、工作物を一回の固定で加工し仕上げることは困難となる。これに関連する主な問題は、工作物を取り付けたチャック装置を担持しているサポートコンポーネントに対面している工作物の側面に対して工具を駆動することである。これに関連して、サポートコンポーネントは、第一回転軸に対して角度を付けて延伸していて、かつチャック装置を受容する担持部品を通常機械フレームに支持しているコンポーネント又はコンポーネントのアセンブリと理解される。これに関連して、担持部品はシャフト又はアクスルと理解される。担持部品及びサポートコンポーネントが、サポートコンポーネントに対面している工作物の境界面から、遠く離なれて延伸していて、工具にアクセス可能な工作物の領域が限定されている。というのは工具スピンドルがサポートコンポーネント、又は担持部品又は担持部品を収容しているハウジングと衝突するからである。この問題を解決するために、長くて細い工具を使用することが考えられるが、しかしながら、作業効率においてマイナスのインパクトがある。というのは、細い工具は小さな切削力にしか耐えられないからである。

本発明は、前述のタイプの機械工具のかかえている問題をベースにしていて、担持部品がサポートコンポーネントに対面する工作物の側面を越えて突出する距離をできるだけ小さなものにすることである。

本発明の問題は、担持部品が、少なくともサポートコンポーネントに対面している工作物の境界面を貫通して突出する程度にチャック装置の中へ突出している本発明により解決されている。

請求項１における特徴部分に規定した特徴から得られる利点は、担持部品の区画を工作物の中に配置することであって、従来技術における機械工具で可能であったものよりも、工作物をサポートコンポーネントのより近くに配置することができるこである。

チャック装置を回転可能に支持するための考え得る代りの二つがあって、第一は、担持部品が少なくとも一つのピボット軸受を用いてサポートコンポーネントに対して回転可能に支持されるものである。第二は、担持部品がサポートコンポーネントに非回転的に接続されていて、そしてチャック装置は少なくとも一つのピボット軸受を用いて担持部品に回転可能に支持されている。両者は少なくとも一つのピボット軸受が、サポートコンポーネントから、サポートコンポーネントに対面している工作物の境界面より遠くにはずれている構造を可能にしている。もし少なくとも一つのピボット軸受が工作物の中、又はサポートコンポーネント対面していない工作物の境界若しくは接触面の外側に配置されている場合、工作物へのアクセス性が改善されるだけでなく、切削力により担持部品及びサポートコンポーネントに伝達される曲げモーメントが低減されるように安定性が強化される。

本発明の他の実施形態において、チャック装置を回転駆動するための駆動装置は担持部品を取り囲こんでいるトルクモータの形状で実現されている。このことは、担持部品を具備するコンパクトなアセンブリ構造を可能にしている。

本発明に規定されるような機械工具の他の実施形態において、もしチャック装置が第一及び第二並進軸に対して直角に配置された回転軸周囲を旋回するようになっているなら、工作物の両面は一つの工具スピンドルで加工することができる。

本発明は図示する例示の実施形態を用いて以下に詳細に説明される。

ここに説明する種々の実施形態において、同一部品には同一符号あるいは同一部品名称が使用されていて、従って明細書を通して含まれている開示内容は、同一符号あるいは同一部品名称が使用されている同一部品に対して適用可能であることに注意すべきである。さらに、明細書において選択された位置に関する用語、例えば“頂部”、“底部”、“側部”等は、説明され提示された図面に直接かかわるものであって、位置が変わってもいずれの新しい位置に適用可能である。

例示の実施形態は変更可能な機械工具の構造を図示している。従って本発明は図示された構造に限定されるものではなくて、個々の構造の変更した種々の組合わせがむしろ実現可能なものであって、そして本発明による教示にもとずくそのような構造の変更そのものは本範囲に含まれることが当業者においては理解されることに注意すべきである。さらに、ここに説明され図示された変更した構造の詳細の組合わせによる実現可能なすべての構造の変更は、本発明の範囲により保護されるものである。

図１は、従来技術における機械工具の一部は図示する斜視図である。本図は、明細書及び特許請求の範囲に説明される軸の配置を説明するのに役立つものである。工作物（図示せず）は機械工具に固定されていて、第一回転軸Ａの周囲を回転可能である。工具スピンドル６は第一回転軸Ａに対して角度を付けて配置されている。そのスピンドルは、第二回転軸Ｃの周囲で回転駆動される工具（図示せず）例えばカッターを受容している。さらに、工作物は第三回転軸Ｂの周囲を回転可能であって、第三回転軸は第一回転軸に対し直角に配置されている。そのような回転は絶対的なものではない。従って工作物は、工具により加工することができ、二つの部分はお互いに対して可変でなければならない。それぞれの相対移動は第一並進軸Ｘ、第二並進軸Ｚ及び第三並進軸Ｙに沿って行なわれる。工作物又は工具がその並進軸の一つに沿って移動されるかどうかは重要なことではない。ハウジング１１が、サポート部品と、担持部品と、チャック装置を回転可能に支持するために必要な軸受とを収容している。多くの公知の機械工具において、ハウジングもチャック装置を回転駆動するための駆動装置を収容している。本例において、マシンフレーム全体は切削くずと冷却剤とを重力で排出するためにＸ軸に対して傾斜されている。

図２は、従来技術における機械工具の第一回転軸Ａを通る縦断面図である。本ケースでは円板形状の工作物１が本図に概略的に図示されているチャック装置２により保持されている。チャック装置は、本ケースではシャフトである担持部品４により担持されていて、前記シャフトはトルクを駆動装置３からチャック装置２へ伝達している。本例において、駆動装置３は歯車１６と、モータ（図示せず）により駆動されるピニオン１５とを備えている。シャフト４は二つのピボット軸受１０により軸受スリーブ１２に軸支されていて、軸受スリーブは、サポート部品５によりベースプレート例えば台８に支持されている。

図３は同じく従来技術における機械工具であるけれども、図２に示めす構造と同様に図示した他のタイプのものである。本タイプの構造において、駆動装置３はトルクモータであって；前記モータの固定子が軸受スリーブ１２に接続されていて、回転子がシャフト４に接続されている。

前述の二つの例は以下のことを示めしていて、従来技術における機械工具において、工作物１を回転可能に固定するために必要とされるコンポーネントは比較的多くのスペースを必要としていて、そのスペースは図２及び３において距離１３で図示されている。そのようなスペースを必要とするために、工具が、サポート部品５と対面している工作物１の接触表面７にアクセスすることを困難にしていて、従って長い工具を使用しなければならず、機械加工能力に対してマイナスの効果となっている。

図４は、図２及び３と同様に図示した本発明における機械工具の例示の第一実施形態を図示している。工作物１はチャック装置２により固定されている。後者は本発明の対象でないことから概略的に図示してある。詳しくは、工作物と接触しているチャック装置２のコンポーネントはいずれも詳細には図示されていない。工作物１を固定しているチャック装置２は担持部品４により担持されていて、本例示の実施形態において担持部品４はシャフトである。前記シャフトは駆動装置３からチャック装置２へトルクを伝達する。駆動装置３は歯車１６と、モータ（図示せず）により駆動されるピニオン１５とを備えている。シャフト４は二つのピボット軸受１０により軸受スリーブ１２に軸支されていて、軸受スリーブは、サポート部品５によりベースプレート例えば台８に支持されている。従来技術により公知である図２における例というよりはむしろ、図４における例示の実施形態において、担持部品４は、チャック装置の中へ突出していて、サポートコンポーネントに対面している工作物の境界面７あるいは前記境界面７が接触しているチャック装置２における対応する表面を貫通している。この方法により、工作物１を二つのピボット軸受１０の間に位置決めすることが可能となる。このことは、従来技術において公知の図２における例と比較してスペースの点で著しい利点をもたらしており、そのようなスペース上の利点は、サポートコンポーネント５に対面している工作物１の境界面７への工具のアクセス性を向上している。そのようなスペース上の利点は、図４における距離１４と図２における距離１３とを比較することにより明瞭に理解される。

図５は本発明による機械工具における例示の第二実施形態を図示している。本実施形態において、担持部品４はトルクをチャック装置２へ伝達するシャフトである。従来技術における図３による例と同じく、図５における例示の実施形態において、駆動装置３はトルクモータであり；その固定子は軸受スリーブ１２に接続されていて、その回転子はシャフト４に接続されている。本発明により達成されるスペースの利点は図５に図示する距離１４と図３に図示する距離１３との間で比較することにより理解される。

図６−９は本発明におけるさらなる四つの例示の実施形態を図示している。図４及び図５における例示の実施形態と対照的に、前記四つの例示の実施形態における担持部品４はシャフトでなくて非回転アクスルである。従って前記四つの実施形態において軸受スリーブ１４は必要とされない。図６−９における例示の実施形態各々において、二つのピボット軸受１０を備えることは可能であって、その二つのピボット軸受１０はその内側リングでアクスル４に着座していて、その外側リングでチャック装置２を回転可能に支持している。図６及び７は、駆動装置３が歯車装置を備えた例示の実施形態を図示している。図６における例示の実施形態において、サポートコンポーネント５に支持されたピニオン１５は、チャック装置２の外周囲に直接配置されていてもよい歯付きリム１６と噛合している。図７における例示の実施形態において、ピニオン１５はアクスル４に支持されていて、かつチャック装置２に内側歯付きリム１６が備えられている。図８及び９は、駆動装置３がトルクモータである例示の実施形態を図示している。両実施形態において、トルクモータ３の固定子がアクスル４に配置されていて、回転子はチャック装置２に接続されている。図８と９との構造のタイプの違いは、ピボット軸受１０の配置であって：図８における例示の実施形態において、ピボット軸受１０はトルクモータ３の長手方向の二つの側面側各々に配置されていて、一方、図９における例示の実施形態において、二つのピボット軸受１０はトルクモータの同一側面側にお互いに順次配置されている。

ここに図示され特定されている例示の実施形態すべてに共通の特徴は、担持部品４が、少なくともサポートコンポーネントＳに対面する工作物１の境界面７を貫通する程度にチャック装置２の中へ突出していることである。

図１０は、本発明における機械工具の切断した斜視図である。工作物１に対する工具９を備えたスピンドル６との相対位置が図示されていて、本図が、サポートコンポーネントに対面している工作物１の側面における本発明により得られたスペースを図示している。本例示の実施形態において、サポートコンポーネントは回転台８に取り付けられ、かつハウジング１１によりおおわれている。チャック装置は本図に図示されている。

機械工具構造体の理解を容易にするために、機械工具およびそのコンポーネントは、部分的に実際の縮尺とは違ったもの及び／又は拡大及び／又は縮小されて図示されている。

図１は従来技術における機械工具の斜視図であって、回転軸及び並進軸の配列方法を図示している。 図２は、従来技術における機械工具の第一回転軸の概略縦断面図であって、チャック装置が歯車式トランスミッションを介して駆動されている。 図３は、図２における縦断面図であって、チャック装置用の駆動装置としてのトルクモータを図示している。 図４は、本発明による機械工具の例示の第一実施形態における第一回転軸の縦断面図である。 図５は、例示の第二実施形態における図４と同じ縦断面図である。 図６は、例示の第三実施形態における図４と同じ縦断面図である。 図７は、例示の第四実施形態における図４と同じ縦断面図である。 図８は、例示の第五実施形態における図４と同じ縦断面図である。 図９は、例示の第六実施形態における図４と同じ縦断面図である。 図１０は、本発明による機械工具の例示の実施形態の斜視図であって、工具の工作物に対する適切な相対位置を図示している。

符号の説明

１ 工作物
２ チャック装置
３ 駆動装置
６ 工具スピンドル
１０ ピボット軸受
Ａ 第一回転軸
Ｂ 第二回転軸
Ｃ 第三回転軸
Ｘ 第一並進軸
Ｙ 第二並進軸
Ｚ 第三並進軸

Claims (6)

1. リング状の工作物（１）を加工するための機械工具であって、
   第一回転軸（Ａ）周囲を回転可能な、工作物のためのチャック装置（２）と；該チャック装置（２）を回転駆動するための駆動装置と；該第一軸（Ａ）に同軸に配置された、該チャック装置（２）用の担持部品（４）と；該担持部品（４）を受容するサポートコンポーネント（５）と；第二回転軸（Ｃ）周囲で駆動可能な少なくとも一つの工具スピンドル（６）と；を備えていて、従って該チャック装置（２）及び該工具スピンドルがお互いに対して可動である機械工具において：
   該担持部品（４）が、少なくとも該サポートコンポーネント（５）に対面している該工作物（１）の境界面（７）を貫通して突出する程度に該チャック装置（２）の中へ突出していることを特徴とする、
   機械工具。
2. 該担持部品（４）が、ピボット軸受（１０）を用いて該サポートコンポーネント（５）に対して回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１に記載の機械工具。
3. 該担持部品（４）が該サポートコンポーネント（５）に非回転的に接続されていることと、該チャック装置（２）が少なくとも一つのピボット軸受（１０）を用いて該担持部品（４）に回転可能に支持されていることとを特徴とする、請求項１に記載の機械工具。
4. 該少なくとも一つのピボット軸受（１０）が、該サポートコンポーネント（５）から、該サポートコンポーネントに対面している該工作物（１）の該境界面より遠くにはずれていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の機械工具。
5. 該チャック装置（２）を回転駆動するために、該駆動装置（３）が該担持部品（４）を取り囲んでいるトルクモータであ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機械工具。
6. 該チャック装置（２）が、該第一及び第二並進軸（Ｚ）に対して直角に配置された第三回転軸（Ｂ）周囲を旋回するようになってい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機械工具。

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