JP4668262B2 - 支え要素付き機械 - Google Patents

Description

本発明は機械に関する。

また本発明は機械を支持するための支え要素に関する。

例えば工作機械、製造機械あるいはロボットのような機械の品質は、機械が載っている工場床や基礎の形で存在する床の振動に関連する障害によりひどく害される。その障害は、例えばフォークリフト、プレスあるいは他の機械によって引き起こされ、床を振動させ、そのようにして、製造品質を不利に害する。従って、通常、機械はマウント要素を介して床の上に据え付けられ、そのようにして、機械は床に減結合されている。

図１は、工作機械の従来通常の設置方式の例を示している。この例に示された二軸機械は機械ベッド２を有し、その第１機械軸線は、スライダ７の形をし、そのスライダ７は二重矢印３の方向に水平方向に、駆動装置によってガイドに沿って往復移動できる。スライダ７上にワーク５が取り付けられている。第２機械軸線は垂直に往復運動できるスピンドル１４の形をし、可能な垂直運動は矢印４によって表され、ワーク５を加工するための工具６に与えられる。機械は、弾性作用を有する３個のマウント要素８ａ、８ｂ、８ｃを介して床１の上に設置されている。

図２には、機械ベッド２並びにマウント要素８ａ、８ｂ、８ｃが底面図で示されている。

例えばそばを通過するフォークリフトによる矢印１２で表された床１の垂直運動は、マウント要素８ａ、８ｂ、８ｃによって、機械特に機械ベッド２に対して良好に絶縁されている。

スライダ７のしばしばの急速衝撃運動のために、機械ベッド２に水平方向に相対作用力が作用する。図１に矢印１５で表されたこの相対作用力は、機械ベッド２の水平運動を生じさせる。スライダ７の水平運動は、機械ベッド２の水平振動運動１５を生じさせるために、製造品質および可能な生産速度に不利に作用する。既に述べたように、利用されるマウント要素は、床１の垂直運動の機械ベッド２に対する絶縁に関して良好に適用されるが、もっとも、そのマウント要素は、その垂直強度に比べて非常に小さな水平強度を有する。従って、マウント要素の不十分な水平強度のために、機械ベッド２の水平運動１５が比較的強く生じ、非常に低周波の固有振動が存在するので、機械の動特性を極めて強く制限する。

従って、従来において機械ベッドの垂直運動１２並びに水平運動１５を防止するという要件が存在するとき、そのような場合に従来、機械は非常に大形で重い基礎にできるだけ堅固に結合されていた。そのような場合、マウント要素は、従来、例えば極めて大きな強度を有するアンカーボルトとして形成されていた。基礎は、その大きな重量のために、例えばフォークリフトや近隣機械のような外的障害に対して非常に鈍感であり、このため、床の垂直運動はほんの僅かしか存在しない。この特別なマウント要素の大きな剛性により、機械ベッドの水平運動は十分に防止される。

しかし、その方式にとって必要な大形の重い基礎は、一方では、これが非常に高価であり、他方では、今日において機械を迅速に置き換えできねばならない要件が存在する、という点で不利である。また、そのような大形基礎はかなりの所要場所も必要とする。

本発明の課題は、機械ベッドの水平運動が防止されるように、機械を床上に設置することにある。

この課題は本発明に基づいて、機械の少なくとも１つの機械ベッドが、少なくとも１つの支え要素によって床に結合され、支え要素が機械ベッドと床に対して回転可能に支持されている、ことによって解決される。

さらにこの課題は、機械に回転可能に結合するための手段と、床に回転可能に結合するための手段を有する、機械を支持するための支え要素によって解決される。

本発明の有利な実施態様は従属請求項から理解できる。

本発明の主な利点は、機械ベッドの垂直運動および水平運動を防止するために、大形基礎および／又は特別な剛性マウント要素がもはや不要とされる、ことにある。

本発明の第１の有利な実施態様は、支え要素がロッドの形に形成されていることにより特徴づけられる。ロッドの形をした支え要素の形成は特に安価に実現できる。

さらに、機械ベッドの両側側面にそれぞれ支え要素が配置されていることが有利である。機械ベッドの両側側面に支え要素が配置されていることにより、機械の水平運動の特に良好な抑制が達成される。

また、機械ベッドの少なくとも一側面に、少なくとも２つの支え要素が互いに交差して配置されていることが有利である。支え要素の交差配置によって、本発明の特に場所を節約した形成が可能とされる。

この関係において、支え要素の交差配置が、機械ベッドの両側側面でそれぞれ実現されていることが有利である。ロッドが機械ベッドの両側側面に配置されていることにより、機械の水平運動の特に良好な抑制が達成される。

本発明の他の有利な実施態様は、支え要素が機械ベッドの側面に沿って配置されていることにより特徴づけられる。これにより、本発明の場所を節約した形成が可能とされる。

また、支え要素が機械ベッドの内部に配置されていることが有利である。これにより、本発明の特に場所を節約した形成が可能とされる。

さらに、支え要素が、機械側において機械ベッドの角の近くで、機械ベッドに回転可能に結合されていることが有利である。これにより、支え要素の特に良好な支持作用が得られる。

図には本発明の３つの実施例が示され、これらの実施例について以下詳細に説明する。

図３には、本発明に基づく工作機械が概略的に斜視図で示されている。図３に示された構造は、図１および図２で既に説明した通常の構造にほぼ相当している。従って、図３において図１と同一構成要素に同一符号が付されている。図３の本発明に基づく構成は、図３には明示されていない図１と図２における弾性マウント要素８ａ、８ｂ、８ｃ上に設置されている。図３における機械ベッド２の四側面に符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが付されている。その場合、側面Ａの反対の側に位置する側面Ｃおよび側面Ｂの反対の側に位置する側面Ｄは斜視図のために見えない。図１の工作機械に対する図３の本発明に基づく工作機械の主な相違点は、図３の構造において補助的に機械の機械ベッド２が長い支え要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄにより床１に結合されていることである。それらの支え要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、機械ベッド２と床１に対して、支持体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより回転可能に支持されている。この実施例において、支え要素は、例えば金属あるいは炭素複合物質から成るロッドの形に形成されている。ロッドはその長さによって弾性作用を有する。かかるロッドは、これが安価に実現できるという利点を有する。支え要素として、液圧要素あるいはばねの形の圧印加工品も勿論考えられる。

本発明に基づく支え要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、弾性マウント要素の減結合特性に実質的に影響を与えず、このため、床の垂直方向運動特に振動は、大形基礎あるいは特に剛性のマウント要素を利用する必要なしに、通常のマウント要素により、機械特に機械ベッドから遠ざけられる。二重矢印１５の方向の水平振動は、その振幅に関して支え要素によって強く減少され、同時に、水平方向における機械の最小固有周波数がかなり高められ、例えば１４Ｈｚから２０Ｈｚに高められる。水平振動の抑制のほかに発生される矢印１５の水平方向における機械の最小固有周波数の増大は、高い固有周波数のためにスライダ７の水平運動の調整も動的に調整できるので、機械の動特性の明白な増大を許す。従って、調整増幅度が高められる。この利点は生産時間を速め、これにより、コストを低減する。

この実施例において、全部で４個の支え要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが存在している。この実施例の場合、最良の作用を得るために機械ベッド２の両側側面Ａ、Ｃにそれぞれ支え要素が配置されている。勿論、支え要素を片側側面例えば側面Ａだけに設けることも考えられる。

また、機械ベッド２の側面ごとに２個以上の支え要素を設けることも勿論考えられる。実施例において機械ベッド２の側面Ａと側面Ｃに設けられた支え要素に加えて、機械ベッド２の側面Ｂと側面Ｄに同じようにして支え要素を設けることも勿論できる。これは特に、機械がもう１つの機械軸線を有するとき、例えば、運動方向１５に対して９０°ずれて水平に延びる図３の運動方向１７に沿ったワーク５の水平運動の実施を可能にする機械軸線を有するとき、必要である。

図４には本発明の異なった構造が示されている。これは図３で上述した構造にほぼ相当している。従って、図４において図３と同一構成要素に同一符号が付されている。図３の構造に対する図４の構造の主な相違点は、図４の構造において支え要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが互いに交差して配置されていることにある。二重矢印１５の水平方向における機械ベッドの水平振動を抑制するために、図３と異なり、支え要素は側面Ａと側面Ｃに設けられず、側面Ｂと側面Ｄに設けられ、その場合、支え要素は図３に比べて機械ベッドから離して敷設されず、好適には、機械ベッドに沿って側面Ｂと側面Ｄにならって延びている。この実施例において、支え要素は機械ベッド２の支え要素が取り付けられた側面に対して平行に導かれている。あるいはまた、支え要素９ａ、９ｂの支持体１１ａ、１１ｂを機械ベッド２の側面Ｂからもっと離して設け、そのようにして、機械特に機械ベッド２の運動方向１７の方向における補強作用を得ることも考えられる。図４における本発明の構造は、図３における本発明の構造に比べて、所要場所がかなり減少されるという大きな利点を有する。

図５には本発明の異なった構造が示されている。これは図４で上述した構造にほぼ相当している。従って、図５において図４と同一構成要素に同一符号が付されている。図５の構造は機能において図３と図４の構造に相当している。図４の構造に対する図５の構造の唯一の主要な相違点は、支え要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが機械ベッド２の内部に配置されていることにある。これは、特に場所節約構造の利点を有する。その場合、支え要素は機械ベッド２における対応した凹所あるいは溝の中に収容される。

図３の構造および図４と図５の構造の場合のように、交差配置が機械ベッド２の一側面にしか配置されないか、あるいは、極端な場合に唯一の支え要素例えば図４の支え要素９ａしか存在せず、例えば機械ベッドの側面に沿って配置される、ことも勿論できる。しかし、最良の作用を得るために、支え要素を両側側面に設けることが有効である。

図５の構造において単一支え要素しか存在しないことも勿論考えられる。

また、機械ベッドの一側面に、実施例に示されているように複数の支え要素が、例えば側面ごとに２個の支え要素が利用されることも勿論考えられる。

支え要素が多くなればなるほど、配置構造は強固になる。

図３と図４と図５の構造において、機械ベッドは複数の角を有し、各図において理解し易くするために角１６だけに符号が付されている。最良の作用を得るために、機械側において支えロッド９を機械ベッド２の角の近くに設けることが有効である。

機械ベッド２の内部に配置された支え要素と機械ベッド２の外部に配置された支え要素との組合せ並びに図４の機械ベッド２の側面に沿った支え要素と図３の機械ベッド２から離れて延びる支え要素との組合せも勿論できる。

その場合、支え要素は、機械に回転可能に結合するための手段と、床に回転可能に結合するための手段を有している。

その手段は、実施例において、回転可能な支持体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとして実現されている。それらの支持体は、例えば実施例の場合のように、一方向にしか回転できない単純な支持体の形で、並びに自在懸架装置の形で実現される。

例えば複数の機械ベッドを有する大形機械の場合、機械の１つの機械ベッドだけでなく複数の機械ベッドが、本発明に基づく支え要素によって床に結合される、ことも勿論できる。

従来の工作機械の斜視図。 図１の機械の底面図。 本発明に基づく支え要素付き工作機械の第１実施例の斜視図。 本発明の第２実施例の斜視図。 本発明の第３実施例の斜視図。

符号の説明

１ 床
２ 機械ベッド
９ａ、９ｂ 支え要素
１０ａ 支持体
１１ａ 支持体
１６ 角

Claims (6)

1. 機械の少なくとも１つの機械ベッド（２）が、少なくとも２つの支え要素（９ａ、９ｂ）によって床（１）に結合され、前記２つの支え要素（９ａ、９ｂ）が機械ベッド（２）と床（１）に対して回転可能に支持されており、
   前記２つの支え要素（９ａ、９ｂ）は、前記機械ベッド（２）の一側面に沿って、互いに交差して配置されており、前記側面に沿って回転可能であることを特徴とする機械。
2. 前記２つの支え要素（９ａ、９ｂ）がロッドの形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の機械。
3. 機械ベッド（２）の両側側面にそれぞれ、支え要素（９ａないし９ｄ）が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の機械。
4. 前記支え要素（９ａないし９ｄ）の交差配置が、機械ベッド（２）の両側側面でそれぞれ実現されていることを特徴とする請求項３に記載の機械。
5. 前記２つの支え要素（９ａ、９ｂ）が機械ベッド（２）の内部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の機械。
6. 前記２つの支え要素（９ａ、９ｂ）が、機械側において機械ベッド（２）の角の近くで、機械ベッド（２）に回転可能に結合されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の機械。

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