JP4454850B2 - 鋸歯を有する加工物を機械加工するための機械 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に規定されるような機械に関するものである。
【０００２】
この種の公知の機械（DE 27 51 408 A1）においては、基準軸線は、マシンベッド上に配置されて径方向に突出するビームを支持するロッカ支承装置により規定されている。このビームは、往復送り台案内手段を備えて形成されており、往復送り台は、この往復送り台案内手段に沿って基準軸線に関して径方向に変位可能である。往復送り台上に設けられたピボット軸受手段は、往復送り台案内手段と平行に延びると共に基準軸線と直角に交叉するピボット軸線を規定している。スピンドルヘッドが固定されている軸は、ピボット軸受手段内に支持されている。スピンドルスリーブは、スピンドルヘッドの内部で、ピボット軸線と直角に交叉する研削スピンドル軸線に沿って送り駆動装置によって変位されるように案内される。このように供給送り台に相当するスピンドルスリーブは、回転駆動されるようになっていると共に、丸鋸刃を研ぐためプレート形状の研削ディスクを支持する研削スピンドルを含んでいる。歯の前面にある真直ぐな面（すくい面）又は歯の裏側にある真直ぐな面（クリアランス面）を鋭利にすべきときには、スピンドルスリーブは、常に、研削ディスクの作用前面が基準軸線を含む平面にあるような方法で、送り駆動装置により調節される。斜めの面を研削するために、スピンドルヘッドは、傾斜の方向に応じて、一方の方向或いは他方の方向にピボット軸線回りに揺動される。これを実行するため、スピンドルヘッドから離れたところにあるスピンドルヘッド支持軸の端部に横棒が取り付けられ、そして２本のロールが、ピボット軸線から等距離のところで該ピボット軸線に関して径方向に対峙して該横棒上で自由に回転可能であるように支持されている。これら２本のロールは、それぞれ、各ピストン・シリンダユニット及び各可調節ストッパの間に、横棒と、該横棒に加えて、横棒及びスピンドルヘッドの双方を支持する軸とが、各ストッパにより制限される揺動範囲内で前後に揺動もしくは枢回可能な態様で、配置されている。従って、スピンドルスリーブ及びその送り駆動装置が揺動運動に加わるので、移動させるべき慣性質量は実際に相当に大きくなる。その結果、前後方向の揺動運動で達成される枢回度数が制限される。
【０００３】
本発明の目的は、鋸歯を有する加工物を機械加工するための機械を、同機械が交互する方向に斜めになっている即ち面取りされている歯の前面又は背面の表面を機械加工するときに、上述した既知機械よりも迅速に作動できるように改良することである。
【０００４】
この目的は、請求項１に規定された特徴により本発明に従って達成される。好適な更なる開発の結果は従属請求項の内容になっている。
【０００５】
どんな（機械的）ストッパも当接物も同時に必要なしにステップモータによって行われる本発明による枢回駆動は、特に、工具ヘッドの迅速な往復枢回運動と、共同の揺動運動のため該工具ヘッドに接続された全ての構造要素の迅速な往復枢回運動とを可能にする。それにもかかわらず、この枢回駆動は、マシンベッドから工具までずっと延びる運動連鎖に何らの不快な振動を生じさせることがない。枢回すべき部材群の可能な最も迅速な加速に加えて、所望の傾斜に近づくときにそれらのスムーズな減速を達成するのに適するものなら、どんな慣用のステップモータでも使用しうる。請求項３に記載したような段階的減速もしくは逓減伝動装置は、振動なしに枢回運動を行うことを更に確実にする。
【０００６】
以下に、本発明の実施例を概略的図面に関して詳細に説明する。
【０００７】
図解した機械で加工されるべき加工物１０の図示の例は、硬質金属仕上げの鋸歯１２を有する丸鋸刃であり、各鋸歯は、その歯先１８を機械の固定基準軸線Ａ上の所定位置に保持しながらその歯面１４及び背面１６を機械加工されるべきである。
【０００８】
図示の機械は、マシンベッド２０を備えると共に、その上にある、固定型水平供給送り台案内手段２２を備え、供給送り台２４は、この水平供給送り台案内手段２２に沿って、送りスピンドル２８によって変位されるように、特にサーボモータ或いはステップモータのような数値制御の電気モータ２６により案内される。供給送り台２４の各位置は、距離測定手段３０により監視される。
【０００９】
供給送り台２４のところには垂直往復送り台案内手段３２が配置されていて、往復送り台３４は、距離測定手段４０による監視を受けながら、昇降スピンドル３８を介して、特にサーボモータ或いはステップモータのような数値制御される電気モータ３６によって上述の案内手段に沿って上下に可動である。往復送り台３４は、往復送り台案内手段３２と平行なピボット軸線Ｂ、即ち図示の実施例においては垂直なピボット軸線を規定する内蔵ピボット軸受手段４２を有している。このピボット軸線Ｂは、ピボット軸受手段４２内に支持されるピボット軸４４の軸心であり、このピボット軸４４がその下端に取り付けられた工具ヘッド４６を支持する。
【００１０】
軸受箱５０は、絶縁スリーブ４８により電気的に絶縁された態様で工具ヘッド４６内に取り付けられると共に、スピンドル軸線Ｃを規定している。このスピンドル軸線Ｃは、図示の実施例においては水平であり、ピボット軸線Ｂに対して直角に交叉する。これは、軸受箱５０内に支持されてモータ５６にベルト駆動手段５４で接続された工具スピンドル５２の軸線である。このモータ５６は、周波数変換器により給電される電気モータとして具現されているので、工具スピンドル５２は、広い範囲内で可変の回転速度で駆動することができる。
【００１１】
往復送り台３４は上側突出アーム５８を有し、工具ヘッド４６を枢回させるためこの上側突出アーム５８に枢回駆動手段６０が設けられている。枢回駆動手段６０は、特にサーボモータ又はステップモータである数値制御モータ６２と、段階的減速伝動装置６４とを備えており、段階的減速伝動装置６４は、モータ６２の軸と突出アーム５８により支持された中間ベルト車６８を相互に接続する第１の歯付きベルト６６と、該中間ベルト車６８にしっかり接続されると共に、ピボット軸４４に固定されたベルト車７４に第２の歯付きベルト７２によって連結される中間小ベルト車７０とを有する。
【００１２】
枢回駆動手段６０は、真直ぐな歯面１４又は真直ぐな背面１６を研削すべきときに、スピンドル軸線Ｃが基準軸線Ａに対して垂直に延びている図１乃至図５に示す通常位置に工具ヘッド４６があるように、数値制御で調節される。工具ヘッド４６は、斜めの歯面１４或いは斜めの背面１６を有する鋸歯１２を研磨するために、又は鋸歯１２の横フランクと背面１６との間の縁部を面取りするために、枢回駆動手段６０によって数値制御下に、その通常位置からどちらかの側へ向かう傾斜位置へと揺動することができる。
【００１３】
加工物送り台案内手段７６は、基準軸線Ａの回りに枢回運動可能にマシンベッド２０上に支持され、そして鋸歯１２の背面１６（図４）或いは歯面１４（図６）のどちらを機械加工すべきかに応じて、該鋸歯１２のクリアランス角もしくは削り角に対応する位置に設定することができる。加工物送り台案内手段７６は、図示の実施例においては手動で作動される調節装置８０によって調節可能の加工物送り台７８を案内し、該加工物送り台７８は加工物１０のための加工物支持体８２を含んでいる。加工物１０は図示の実施例においては丸鋸刃であるから、加工物支持体８２は通常のようにぺグを備えており、加工物１０は、段階的な態様で前進されるべく加工物の回転軸線Ｄの回りに回転可能であり、各段階の後、機械加工位置に到達し、そこに、鋸歯１２の１つの歯先１８が基準軸線Ａ上で位置決めされるように、ペグに装着されている。
【００１４】
このような前進移動を行うために前進手段８４が設けられている。この前進手段は、基準軸線Ａに平行な支承軸線Ｅの回りに枢回可能なようにマシンベッド上に支持されると共に、前進送り台案内手段８６を備えている。該前進送り台案内手段８６は基準軸線Ａに対して直角に配置されていて、前進送り台８８は、この前進送り台案内手段８６に沿って往復運動可能に案内される。前進送り台８８は、各鋸歯１２を機械加工のための位置に押し入れるため対応する歯面１４と係合可能に前進フィンガ９０を支持する。この前進送り台８８はカム従動子９２を支持しており、該カム従動子９２により、前進送り台は、枢回可能に調節しうる態様でマシンベッド２０に装着された偏心部材９４のカム面に乗る。この構造の詳細は、１９９７年１０月２０日の特許出願第１９７ ４６ ２３２号から得るべきである。
【００１５】
各増分運動後に加工物１０をクランプするため、通常の設計によるクランプ装置９６が設けられている。
【００１６】
供給送り台２４のためのモータ２６及び距離測定手段３０、往復送り台３４のためのモータ３６及び距離測定手段４０、並びにピボット軸線Ｂ回りに工具ヘッド４６を枢回調節するためのモータ６２及び角度測定手段（図示せず）は数値制御手段９８に接続されている。
【００１７】
例示した機械の工具スピンドル５２に取り付けるべき工具１００の例は、鋸歯１２の背面１６（図１、図４及び図５）を研磨もしくは研削するためのカップ形状の研削ディスクか、鋸歯１２の歯面１４（図６）を研磨もしくは研削するためのプレート形状の研削ディスクである。なお、図１、図４（及び図５）では、鋸歯１２のクリアランス角に対応する位置に工具１００が設定されているのに対して、図６では、鋸歯１２の削り角に対応する位置に工具１００が設定されるように、加工物１０が、加工物送り台案内手段７６により基準軸線Ａを中心に枢回されている。どちらの例においても、工具１００は、鋼製の基板１０２と、この基板に固着される研削層１０４とを備え、その自由な前面が工具１００の作用面となるが、図６では、プレート形状の工具１００が、その作用面１０６を工具スピンドル５２の基端側に向けて取付けられている。研削層１０４は導電性材料を含んでいる。このように全体として導電性である工具１００は、該工具１００と鋸歯１２が互いに接触するときに、該工具１００と機械加工すべき各鋸歯とを介して閉じられる電気回路を含む図６に示した測定手段１０８の一部を形成する。
【００１８】
鋸歯１２の機械加工位置は、調節装置８０による或いはDE 196 30 057 C1に従ったプログラム制御の検知と調節による加工物１０の手動調節の結果として識別できる。従って、機械加工すべき鋸歯１２の歯先１８は基準軸線Ａ上に位置すると考えうる。その後、数値制御手段９８は、工具１００の作用面１０６の位置が摩耗の過程で変化するにつれて該位置を求めるために、往復送り台３４に幾つかの作動ストロークを行わせる。この作動ストローク中、工具１００の作用面１０６は加工物１０の背面１６（図４）或いは歯面１４（図６）から安全な間隔のところに先ずあり、一方、供給送り台２４は、工具１００がその作用面１０６で背面１６又は歯面１４に接触し、それにより測定手段１０８の電気回路が閉じるまで、ゆっくり前進される。このような状態が起きる供給送り台２４の位置は、距離測定手段３０により求められる。該距離測定手段３０の任意の所望ゼロ点に関するピボット軸線Ｂの位置は、最初から分かっている。従って、数値制御手段９８は、ピボット軸線Ｂと工具作用面１０６との間のその瞬間摩耗状態における距離Ｘを計算することができる。
【００１９】
機械加工すべき面が真直ぐな歯面１４、即ち基準軸線Ａに平行な歯面であれば、又は真直ぐな背面１６であれば、工具１００が歯面１４又は背面１６から除去すべき量に釣り合う量だけ通常の態様で供給送り台２４により前方へ移動されるという点は別として、更なる演算操作の必要はない。
【００２０】
しかし、歯面１４又は背面１６が斜めであり、加工物軸線Ｄに関して角度αで傾斜している場合、工具ヘッド４６を対応してピボット軸線Ｂ回りに揺動させることでは十分でない。付加的に必要なことは、測定した距離Ｘに適応した供給送り台２４の切込みＺと工具ヘッドの角度αの傾斜である。この切込みＺは、次の式
ｚ＝ｙ−ｘ＝ｘ（１／ｃｏｓα−１）
を利用する図５に例示した幾何学的関係に従って数値制御手段９８により演算される。切込みＺは、図４及び図６に例示したように、距離Ｘが正であるとき、負の量である。
【００２１】
距離Ｘの大きさは、工具１００の摩耗が増すにつれて次第に減少する。しかしながら、図６に示す工具１００の場合、ピボット軸線Ｂが基板１０２を通って延びているので、距離Ｘは、研削層１０４が完全に摩耗するまで、正の値に留まっている。この状況は、研削層１０４が新しいときピボット軸線Ｂが基板１０２と作用面１０６との間を延びる図４及び図５に示す工具１００とは異なっている。その結果、距離Ｘは図４に従って研削層１０４の摩耗が増すに連れてゼロまで減少するようになり、そして摩耗が更に進むと、距離Ｘの値は負になり、斜めの背面１６を機械加工するために正の切込みを必要とする。
【００２２】
負の切込みは、背面１６が既に研削された鋸歯１２に面取り部を与える、即ち背面１６から横方向の側面のどちらかへの移行部において限られた幅のべべル研削を受けるときにも、必要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 丸鋸刃を研ぐための機械の正面図である。
【図２】 図１の矢印IIから見た図である。
【図３】 図２の矢印IIIから見た頂部の平面図である。
【図４】 図２の線IV−IVによる断面図である。
【図５】 図４の工具付近の部分拡大図である。
【図６】 図４の変形例を示す断面図である。

Claims (5)

1. 鋸歯（１２）を有する加工物（１０）を機械加工するための機械であって、
   マシンベッド（２０）と、機械加工すべき鋸歯（１２）の歯先（１８）が上記マシンベッド（２０）に対して固定された基準軸線（Ａ）上にあるように加工物（１０）を支持可能な加工物支持体（８２）と、ディスク形状の工具（１００）を装備できるように適応した工具スピンドル（５２）がスピンドル軸線（Ｃ）回りに回転駆動されるように支持されている工具ヘッド（４６）と、上記マシンベッド（２０）上に上記工具ヘッド（４６）を可動に支持するためのアセンブリとを備え、
   該アセンブリは、
   往復送り台案内手段（３２）に沿って上記基準軸線（Ａ）を横切る方向に往復動可能な往復送り台（３４）と、
   供給送り台案内手段（２２）に沿って上記往復送り台案内手段（３２）を横切る方向に進退可能な供給送り台（２４）と、
   上記往復送り台案内手段（３２）に平行なピボット軸線（Ｂ）を規定するピボット軸受手段（４２）であって、上記工具ヘッド（４６）が、枢回駆動手段（６０）により、上記基準軸線（Ａ）に平行に延びる上記鋸歯（１２）の表面を上記工具（１００）の作用面（１０６）によって機械加工するための通常位置から、上記鋸歯（１２）の傾斜面を上記工具（１００）の同じ作用面（１０６）によって機械加工すべきするための傾斜位置へと、前記ピボット軸線（Ｂ）の回りに枢回可能であるピボット軸受手段（４２）と、を備えた機械において、
   上記枢回駆動手段（６０）は数値制御されるモータ（６２）を備え、上記工具ヘッド（４６）の上記傾斜位置はストッパ手段なしに上記枢回駆動手段によって専ら決定されることを特徴とする、機械。
2. 上記モータ（６２）は、段階的減速伝動装置（６４）を介して上記工具ヘッド（４６）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の機械。
3. 上記段階的減速伝動装置（６４）は２段式の歯付きベルト伝動装置であることを特徴とする請求項２に記載の機械。
4. 上記工具ヘッド（４６）は、該工具ヘッド（４６）を支持する前記各送り台（２４、３４）及びそれらの前記各案内手段（２２、３２）に対して、上記ピボット軸受手段（４２）によって枢回可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の機械。
5. 上記ピボット軸受手段（４２）は、上記工具ヘッド（４６）を往復送り台（３４）に直結し、上記枢回駆動手段（６０）は往復送り台（３４）に装着されていることを特徴とする請求項４に記載の機械。

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