JP2007526136A - ワークピースを機械加工するための機械加工装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ワークピース（３）の機械加工のためのフレーム（２）を有する機械加工装置（１）に関し、当該装置は、工具ホルダ（４）の下方に据付けられたワークピース支持具（５）に対して三本の軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）に直線で移動させることが可能なように据付けられた工具ホルダ（４）を有し、ワークピース支持具（５）は、それが少なくとも一本の軸（Ａ，Ｂ）のまわりにワークピース（３）を旋回させることができるように構成される。機械加工装置の適用を改良するために、本発明にしたがうこの機械加工装置は、ワークピース保持テーブル（６）がワークピース支持具（５）をまたぎ、かくしてフレーム（２）にしっかりと取付けられることができるように構成されるワークピース保持テーブル（６）によって特徴付けられる。

Description

本発明は、ワークピースの機械加工のための機械加工装置であって、フレームと工具ホルダとを有する機械加工装置に関する。当該工具ホルダは、工具ホルダの下側に据付けられたワークピース支持具に対して三方向に直線で移動させることができるように据付けられ、当該ワークピース支持具は、少なくとも一本の軸まわりにワークピースを旋回させることができるように構成される。

EP 1262275 A1 EP 0964771 B1 EP 0666132 B1

このカテゴリの機械加工装置は、現状技術において広く知られており、特にフライス盤として構成される。ほとんどの場合、機械は、機械加工するための三本の平行移動軸を有する。すなわち、切削工具（chip-removing tool）、例えばフライス工具は、一般的に互いに垂直な三本の空間軸に沿って直線で移動させることができ、かくして、ワークピースに対していかなる場所にでも当該工具を位置決めすることができる。

制御機の改良に加え、これら機械加工装置のためのプログラミングシステムの改良は、多くの場合、三本の（直線）平行移動軸に加え、更なる旋回軸を機械加工装置に設けることを必然的に伴ってきた。ワークピースをいったんクランプすることによって、ワークピースの五面までを機械加工することができるように、旋回軸を用いて、工具に対してワークピースを旋回させることが可能である。かくして、三本の平行移動軸だけを有する機械を用いるよりも、より経済的に複雑な幾何学構造を機械加工することも可能である。

三本の平行移動軸に加えて二本の旋回軸を設ける可能性に関しては、おおむね、二つの異なるアプローチが可能である。

第一のアプローチによれば、工具は、それをその平行移動に加えて旋回させることができるように据付けられる。この場合、工具ホルダは、旋回ヘッドを有するので、したがって工具を動かすことができる。

これに代わる手段として、ワークピース支持具を、それが旋回することができるように構成することも可能である。この場合、ワークピースは、旋回テーブルに据付けられ、それを用いて、所望の旋回位置にワークピースをもっていくことができる。

旋回できるように構成される工具の場合、フレーム上に静止して支持されることのできるワークピースの寸法と質量とは、好都合にも重要ではない。しかしながら、これは、工具領域における質量が増加するので、工具の旋回する動作が否定的な影響を及ぼす短所を必然的に伴う。さらに、工具領域を必要とされる旋回ヘッドのために、機械加工工具の移動領域は、制限されるか又は減少される。したがって、このアプローチは、ワークピースの旋回をもはや許さないワークピースの寸法又は重量の場合に、概して用いられる。

ワークピースが旋回させられる場合は、またもや二つの可能なアプローチが存在する。

第一の可能性によれば、フレームに対して旋回させることができるように据付けられるテーブルが、ワークピースをクランプする可能性を提供する機能を有する。すなわち、ワークピースは、旋回テーブル上に位置決めされる。

代わりのアプローチでは、旋回テーブルが据付けられる一般的な機械テーブルが設けられる。

しかしながら、最後に記述したアプローチは、妥協的な解決手段である。少なくとも一本の旋回軸まわりのワークピースの旋回は、この場合重心においてもたらされないので、機械加工工具の移動領域と旋回テーブル上の荷重を支える可能性とは、制限される。

実際に、フレームにはめ込まれる旋回テーブルの場合には、これら短所を回避することができる。この場合、機械加工装置は、ワークピースの寸法又は重量のために、はめ込まれた旋回テーブルに取付けることのできないワークピースをもはや機械加工することはできない。

しかしながら、従来技術において、特定の問題点に関する多数の詳細な解決法が知られている。

例えば、特許文献１は、二つの耐力壁の間で旋回させることができるように支持された旋回ブリッジを有する機械加工機械のためのワークピースホルダを開示する。耐力壁は、作業領域を横方向に制限する。駆動モータが、旋回ブリッジを旋回させるために利用され、耐力壁の外側面上で作業領域の外側に据付けられる。スプロケットが、旋回させるために利用され、耐力壁の内側面に隣接して据付けられる。このため、旋回ブリッジの軸受け先端又は軸受けスタッドは、駆動トルクを伝達する必要が無く、ねじり応力を受けない。

特許文献２から、機械加工されるべきワークピースを収容するためのワークピース保持テーブルが知られており、当該ワークピース保持テーブルは、回転させ、旋回させ、調整することが可能であり、したがって、適当なクリアランスを備える。ここでは、角度を調整するための及び位置決めするための機器を有するクランプ機器を収容するための支持ハウジングとして磁気支持リングが存在する。

最後に、二つのオーバーレイ構造の多軸オーバーレイ二倍角変位（multiaxis overlaying double-angle displacement）によって形成される駆動機器が、特許文献３に記述される。駆動機器は、第一駆動ディスクに加え、第二ディスクが旋回できるように第一ディスク上に第二ディスクを据付けるための機器だけでなくワークピースをも支持するための第二駆動ディスクを有する。かくして、偏心の駆動機器が提供される。

旋回ヘッド又は旋回テーブルを有する機械加工装置構造の論じた長所及び短所に関して、本発明は、既述の短所を回避することができ、製作システムを最良な方法で用いることができ、機械加工装置をその適用の観点からみて改良できるように、機械加工装置を構成する目的に基づく。

この目的を達成するために設けられる解決法は、ワークピース支持具をまたぎ、かくしてフレームにしっかりと取付けることができるように構成されるワークピース保持テーブルによって特徴付けられる。

第一の進歩的な構成では、一本の軸は旋回軸であり、他方の軸は回転軸である、互いに垂直な二本の軸に沿ってワークピースを変位することが可能なように、ワークピース支持具が構成されることが設けられる。ワークピース保持テーブルをねじ接続を用いてフレームに取付けることができる。

ワークピース保持テーブルの特に適切な取扱いは、このテーブルがその末端に二つの突出するアームを有し、当該アームを用いて、フレームにテーブルを取付けることができる場合に提供される。

ワークピース保持テーブルは、機械加工装置に据付けられたときに工具ホルダに面する側面に、複数の固定要素を、特にＴ溝をさらに有することができる。

有利には、ワークピース保持テーブルは、機械加工装置の主軸方向に沿った少なくとも一つの断面において、好ましくは、互いに垂直に据付けられた、機械加工装置の二本の主軸方向の二つの断面において、実質的にＵ形状の外形を有する。

好ましくは、ワークピース保持テーブルは鋳造構造物（cast structure）である。

最後に、本発明のアプローチは、フライス盤の場合に特に適切である。

したがって、本発明にしたがうアプローチでは、ワークピースを旋回するための旋回テーブルをフレームにはめ込むことができ、必要に応じてその次に挿入することができる固定されたワークピース保持テーブルをフレームに据付けることができるような機械加工装置、特にフライス盤を提供する。

そこから生じる長所は、一方では、大きなワークピースの場合、挿入されたワークピース保持テーブルを備えた三軸機として、他方では、小さなワークピースの場合、ワークピース保持テーブル無しで、ワークピース支持具の旋回可能性のために五軸製作が可能となる機械加工装置を用いる可能性にある。

本発明の実施形態が、図面に示される。

図１において、グラウンドにしっかりと取付けられるフレーム２を有するフライス盤が概略的に示される。垂直方向に延在する案内ポスト１４は、クロスバー１５を担持し、そこに、次は、更なるクロスバー１６が配置される。クロスバー１６は、フライス１７を支持する工具ホルダ４を有する。

図解されない駆動要素を用いて、フライスをいかなる空間位置にでも動かすことができるように、工具ホルダ４としたがってフライス１７とを三本の軸方向ｘ、ｙ、ｚに動かすことができる。

点線で示されるワークピース３は、ワークピース支持具５にその上面９上で正確に取付けられる。ワークピース支持具５は、ワークピース３の五面までの向きを変えさせることができるように、互いに垂直な二つの軸Ａ、Ｂに沿って位置決めされるか又は移動させることができるので、それらはフライス１７に面する。ワークピース支持具５の上面９に取付けられるワークピース３の表面は別として、フライス１７によって、ワークピース３を全ての側面から機械加工することができる。

図１に示される装置は、小さなワークピース３を機械加工するために完全に適している。一方で、フライス１７又は工具ホルダ４は、これら要素の少ない質量のために、比較的低い振動で、クロスバー１５若しくは１６、又は、案内レール１４に据付けられる。他方で、所望の表面上でワークピースを機械加工するために、その最良な旋回位置に工具をいたらせることができる。

しかしながら、図１に示されるシステムは、大きく重いワークピース３の場合には適していない。この場合は、ワークピース支持具５は、ワークピース３にとって十分な支持を与えない。

この場合、図２に見られるように、機械加工装置１は、大きく及び／又は重いワークピース３の機械加工のために変形させられる。

ワークピース保持テーブル６が、フレーム２に据付けられ、ワークピース支持具５を越えてまたぐ。このように、点線で再び示されるワークピース３は、工具ホルダ４又はフライス１７に向けられたワークピース保持テーブル６の面１２に据付けられる。ワークピース保持テーブル６は、概略的にだけ示されるねじ１０によってフレーム２に固定される。

主軸方向ｘに沿った断面だけでなく、それに垂直な主軸方向ｙに沿った断面では、ワークピース保持テーブル６は、断面においてＵ形状に構成される。したがって、ワークピース保持テーブルは、それ自身で強固であり、且つ、フレーム２に設置されるキャップ状の構造を示す。

図３、４において、図１、２と類似した状態を見て取ることができるが、しかしここでは、わずかに異なる構造の構成が設けられる。

ワークピース支持具５は、ここでは、二本の軸まわりに、すなわち、水平方向に延在する軸Ａまわりに及び垂直方向に延在する回転軸Ｂまわりに、旋回及び回転させることができるように同様に構成される。この構造を同様に用いて、ワークピース支持具５の上面に設置されたワークピース３をほとんど全ての側面で機械加工することができる。

図４から見て取れるように、大きなワークピースの機械加工のために、ワークピース保持テーブル６がフレーム２に設置され、そこに取付けられる。そこでワークピース支持具５は、同様にワークピース保持テーブル６によってまたがれる。フレーム２上にワークピース保持テーブル６を固定するために、横方向に突出する４つのアームが特に設けられる。ワークピース３（図示せず）は、ワークピース保持テーブル６の上面に取り付けられ、そこでは末端Ｔ溝（end T-slot）１３が用いられる。

小さなワークピースを機械加工するためのフライス盤の前面図を概略的に示す。 大きなワークピースを機械加工するための挿入されたワークピース保持テーブルを備えた図１に類似する図を示す。 小さなワークピースを機械加工するためにセットされたフライス盤を三次元図で示す。 ワークピース保持テーブルが大きなワークピースを機械加工するために設置された図３にしたがう図を示す。

符号の説明

１ 機械加工装置
２ フレーム
３ ワークピース
４ 工具ホルダ
５ ワークピース支持具
６ ワークピース保持テーブル
７ 底側
９ 上面
１０ ねじ接続
１１ 突出アーム
１２ 面
１３ 固定要素（Ｔ溝）
１４ 案内レール
１５ クロスバー
１６ クロスバー
１７ フライス
ｘ 平行移動主軸方向
ｙ 平行移動主軸方向
ｚ 平行移動主軸方向
Ａ 旋回軸
Ｂ 回転軸

Claims (7)

1. ワークピース（３）の機械加工のためのフレーム（２）を有し、且つ、工具ホルダ（４）の下方に据付けられたワークピース支持具（５）に対して三本の軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）に直線で工具ホルダ（４）を移動させることができるように据付けられた工具ホルダ（４）を有する機械加工装置（１）であって、ワークピース支持具（５）は、それが少なくとも一本の軸（Ａ，Ｂ）まわりにワークピース（３）を旋回させることができるように構成される機械加工装置において、
   ワークピース保持テーブル（６）がワークピース支持具（５）をまたぎ、かくしてフレーム（２）にしっかりと取付けることができるように構成されるワークピース保持テーブル（６）によって特徴付けられる機械加工装置。
2. 互いに垂直な二本の軸（Ａ，Ｂ）であって、一本の軸は旋回軸（Ａ）であり、他方の軸は回転軸（Ｂ）である二本の軸に沿って、ワークピース支持具（５）がワークピース（３）を移動させることができるように、ワークピース支持具（５）が構成されることを特徴とする請求項１に記載の機械加工装置。
3. ワークピース保持テーブル（６）が、ねじ接続（１０）によってフレーム（２）に取付けられることができることを特徴とする請求項１又は２に記載の機械加工装置。
4. ワークピース保持テーブル（６）が、その横方向末端部に二つの突出アーム（１１）を有し、それを用いてフレーム（２）にワークピース保持テーブル（６）を取付けることができることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の機械加工装置。
5. ワークピース保持テーブル（６）は、複数の固定要素（１３）、特にＴ溝を、機械加工装置（１）に据付けられたときに工具ホルダ（４）に面する側面（１２）に有す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加工装置。
6. ワークピース保持テーブル（６）が、鋳造構造物として構成され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加工装置。
7. 機械加工装置がフライス盤であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の機械加工装置。

Images