JP5722865B2 - 工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリに関する。

工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリは第１の直線軌道または軸を有し、これに沿って第１のスライド部が直線的に移動可能である。第１のスライド部は、リニアモータ或いはその他の手段により駆動することが可能である。第１のスライド部は、従来技術により周知の方法で構成された第１の互いに平行な複数のガイドレールの上を摺動する。ガイドレール上を動くキャリッジを介して、適切な動力の伝達が可能である。

工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリは、さらに、第２の直線軌道（軸、移動軸）を有し、これは第１の直線軌道に対して垂直に配置されており、これに沿って、スライド部または可動要素が取り付けられている。

従来技術で知られている構成では、軌道の全体としての剛性が十分でないこと、および／または軌道のベアリングが必要な剛性を提供しないことによって、全体として工作機械がそれほど剛性の高くない構成となり得るという、不都合がある。この場合、さらに、ワークピース加工における制御性およびその結果としての調整性が、工作機械およびその個々のコンポーネントの剛性およびその結果としてこれらの固有の周波数動作に依存することが問題であると分かってきた。そのため、高精度の加工が困難になることや、さらには不可能となることがある。

本発明の目的は、簡単な構造を有し、容易に低コストで製造することが可能であって、従来技術の欠点を回避して高い剛性を有する、工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリを提供することである。

本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴を組み合わせることによって解決され、従属請求項は、本発明のさらに効果的な実施形態を提示するものである。

本発明によれば、少なくとも２つの平行な第１のガイドレールを有する第１の直線軌道に、スライド部が直線移動可能に取り付けられている。本発明によれば、そのスライド部は空間を取り囲んでおり、その空間の中を第２のスライド部が、第１の軌道に対して直角に直線移動可能であり、第１のスライド部の空間は、互いから離間して配置された２つのベアリング要素により形成されている。

本発明は、いくつかの大きな長所を有するものである。本発明の実施形態による第１のスライド部は、互いから離間した２つのベアリング要素によって形成されており、これらのベアリング要素が、それぞれ第１の軌道の並列ガイドレールに接続されていることで、非常に高い剛性が得られる。軌道および付属のキャリッジの構成によって、スライド部は、正確に、かつ必要な剛性をもって、第１の軌道に保持される。同時に、第１のスライド部を形成する２つのベアリング要素は、さらに第２のスライド部を、その並列ガイドレールおよび付属のキャリッジによって、正確に、かつ高い剛性をもって指示するように構成されている。これによって、高精度かつ高剛性で機能する全体構造が得られる。

軌道がそれぞれ平行に設けられていることによって、高精度での直線移動が可能であるだけではなく、転倒または傾斜することが確実に阻止される。

本発明によれば、２つの機械軸（直線軌道）用に最適化された構成が得られる。さらに、一方の軌道をスリーブ状の構成とすることで、回転する工具スピンドルやワークピース・スピンドルが好ましい形で支持され、さらには長手方向に移動可能とすることができる。

本発明の工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリは、多くの様々な用途に適しており、２軸工作機械だけではなく、多軸工作機械に用いることができる。特にフライス盤に用いると効果的であり、その場合、極めて高精度でのワークピースの加工が可能である。

本発明の特に好ましい実施形態では、２つのベアリング要素は、それぞれが、互いに直角に配置された２つの機能面を有し、１つの機能面は、第１のガイドレールに沿って移動可能であり、第２の機能面は、第２のスライド部の少なくとも２つの平行な第２のガイドレールを支持している。第１のスライド部を構成する２つのベアリングの要素は、正方形または矩形の断面を有する空間を形成し、その中に第２のスライド部が移動可能に支持されている。好ましくは、２つのそれぞれのガイドレールが、機能面の縁部領域で、相対する側に設けられている。このような支持形態によると、第２のスライド部は、第２のスライド部の隅角部または縁部にそれぞれガイドレールが設けられることで正確に支持され、全体としての剛性がかなり増加される。

第２のスライド部の駆動装置は、好ましくは、２つのベアリング要素に面していない第３の側に配置することができる。駆動形式は、ボールねじ駆動、またはリニアモータ駆動とすることができる。あるいは代替案として、２つのベアリング要素の一方に面する側の、例えばガイドレールの間に駆動装置を配置することにより、一方の側に駆動装置を設けることもできるが、２つの駆動装置を、両側に、あるいは他の何らかの形態で設けて、これを用いて第２のスライド部を移動させることも可能である。

上記空間が矩形または正方形の断面を有していることによって、比較的小さな空間で最高の剛性が得られる。

本発明によれば、複数のベアリング要素は、その複数の機能面がそれぞれ平板状の構成要素で形成されていることが特に好ましく、その場合の平板状構成要素は、それ自体をリブで補強することができ、さらに／または、付加されるリブまたは補強構造によって互いを接続することができる。

これにより、本発明では、ベアリング要素のそれぞれが、側面からみると三角形の断面を有しており、このことに加えて、ガイドレール構成がそれぞれ２つのガイドレールとそれに付属のキャリッジを備えたものとなっていることによって、アセンブリ全体としての剛性がかなり増加している。

また、当然のことながら、本発明により、さらにガイドレールを追加して設けることもでき、これによって、アセンブリ全体としての剛性がさらに増加される。

第１のスライド部をできる限り剛性の高い構成とするため、前述のように、ベアリング要素はリブで補強された構成とされ、これによって、変形することなく、第２のスライド部からの力を吸収して、それを第１の軌道に伝えることができる。リブの可能な形態の１つは、第１と第２の軌道の間に延在する横リブに加え、特に、中央に単純なクロスリブを持つものである。

さらに、少なくとも１つの平板状の接続要素を用いて、第２のスライド部が移動する正方形または矩形の空間をボックス状に閉じるように、２つのベアリング要素の間を接続することで、剛性がさらに増加される。また、平板状の接続要素も、やはり、リブで補強されることが好ましい。接続要素は、好ましくは、例えばリニアモータといった駆動装置の取り付け部としても機能させることができる。この少なくとも１つの接続要素と複数のベアリング要素との間はネジで接続することができる。このようにして、本質的に安定性の高い、第１のスライド部全体としての閉じたシステムが得られる。第２のスライド部は、４つのガイドレール上の８つのキャリッジを介して第１のスライド部に支持される。

本発明によれば、第２のスライド部の少なくとも片側の、例えばガイドレールの間に、例えばガラススケールといった目盛を設けることで、さらに効果的なものとすることができる。

以下では、図面と関連させ、本発明について実施形態により説明する。
本発明に係る工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリを有する、門型機械の形態をした本発明による工作機械の部分斜視図である。 図１の側面図である。 図１の正面図である。 平面図である。 図４と類似する拡大平面図である。

図１に示す門型機械は、ベースフレーム１２を有し、そこにテーブル１３が支持されていて、これはベースフレーム１２に沿って移動することがオプションとして可能である。ベースフレーム１２には、ガントリ１４が支持されており、これによって、テーブル１３にクランプ固定されたワークピース（図示せず）を工具１５により加工することが可能である。工具１５は、工具スピンドル１０に支持されており、工具スピンドル１０は一種のスリーブとして、図示しない駆動手段により、回転可能かつオプションとして長手方向に移動可能に、第２のスライド部４に支持されている。

第２のスライド部４は、略正方形または矩形の断面を有し、合計で４つのガイドレール８が設けられており、それらの上を複数のキャリッジ１６（図５参照）が移動する。このようにして第２の直線軌道１１（軸、移動軸、Ｙ軸）が形成されており、これに従って、第２のスライド部が垂直軸に沿って移動する。簡単にするため、駆動手段および更なる詳細は図示を省略している。

このように、第２のスライド部４は、第２のガイドレール８によって、その隅角部で高い剛性および安定性で支持されている。

第２のスライド部４は、２つの側方ベアリング要素５により形成される第１のスライド部３に取り付けられており、それらのベアリング要素は、２つの互いに平行な第１のガイドレール２を移動可能である。これについても、簡単にするため、その駆動手段については図示していない。

２つのベアリング要素５は、正面側で平板状の接続要素９により相互に接続されており、このようにして、２つのベアリング要素５は、第２のスライド部４が垂直方向に移動する矩形または正方形の空間を囲んでいる。

第１のガイドレール２は、ガントリ１４に取り付けられていて、やはり、従来技術により周知の複数のキャリッジ１７を有している。

２つのベアリング要素５は、それぞれが、平板状の機能面６および７を有しており、これらは、第１のガイドレール２およびそれに付属するキャリッジ１７と、第２のガイドレール８およびそれに付属するキャリッジ１６とに、支持されている。平板状の機能面６，７は、それ自体リブで補強されたものであり、また、図１から特によく分かるように、対角線リブまたは補強部によって相互に接続されている。これにより、平面図において三角形の構成が得られる（図４および図５も参照）。このように、２つのベアリング要素５は、それ自体、剛性および安定性が非常に高く、これらが、互いから離間した第１の並列ガイドレール２と第２の並列ガイドレール８とに支持されることによって、非常に剛性の高い全体構造を形成している。

図面、特に図２の側面図から分かるように、工具スピンドル１０の回転軸は、第１のガイドレール２に対し非常に短い距離で配置することが可能である。これによって、レバーアームが短くなり、ひいては、力またはモーメントが小さくなる。

図５は、さらに、ガラススケール１９を示しており、これは、第２のスライド部４の動きを制御するために用いられるものである。第２の直線軌道１１に沿った動きを生じさせるリニアモータを参照番号２０で示しており、一方、第１の直線軌道１に沿った動きはリニアモータ２１によって可能となる。

本発明は、ここで開示した構成に限定されるものではなく、異なる軸についての移動が可能となるように、この工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリを水平に配置することもできる。また、そのような工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリを２つ組み合わせて、１つの工作機械にすることも可能である。

１ 第１の直線軌道（軸、移動軸、水平軸、Ｘ軸）
２ 第１のガイドレール
３ 第１のスライド部
４ 第２のスライド部
５ ベアリング要素
６、７ 機能面
８ 第２のガイドレール
９ 平板状の接続要素
１０ 工具スピンドル
１１ 第２の直線軌道（軸、移動軸、垂直軸、Ｙ軸）
１２ ベースフレーム
１３ テーブル
１４ ガントリ
１５ 工具
１６ キャリッジ（垂直軸）
１７ キャリッジ（水平軸）
１８ リブ
１９ グラススケール
２０ リニアモータ（垂直軸）
２１ リニアモータ（水平軸）

Claims (7)

1. 鉛直面に順に配置される少なくとも２つの平行な第１のガイドレール（２）を備えた、水平に配置される第１の直線軌道（１）を有し、
   前記軌道（１）には、第１のスライド部（３）が直線移動可能に取り付けられており、前記第１のスライド部（３）は前記鉛直面から突出して設けられ空間を取り囲んでおり、その中を第２のスライド部（４）が、前記第１の軌道（１）に対して直角にかつ鉛直方向に直線移動可能であり、
   前記２つの第１のガイドレール（２）は互いに離間して配置され、間にリニアモータ（２１）が配置され、
   前記第１のスライド部（３）の前記空間は、互いに離間して配置され前記第１のガイドレール（２）上で移動可能である２つの独立したベアリング要素（５）により形成され、
   前記ベアリング要素（５）は、互いに直角に配置されている２つの機能面（６，７）を有し、第１の機能面（６）は、前記第１のガイドレール（２）に支持されるとともに前記リニアモータ（２１）によって前記第１のガイドレール（２）に沿って移動可能であり、第２の機能面（７）は、前記第２のスライド部（４）の少なくとも２つの平行な第２のガイドレール（８）を支持し、
   前記２つの第２のガイドレール（８）は、互いに離間して配置され、間に前記第２のスライド部（４）の動きを制御するためのグラススケール（１９）が収容され、
   ２つの前記ベアリング要素（５）の間は、少なくとも１つの平板状の接続要素（９）によって相互に接続されていることを特徴とする工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリ。
2. 前記ベアリング要素（５）の前記機能面（６，７）は、それぞれ複数の平板状の構成要素により形成されており、前記複数の平板状の構成要素は、互いに支柱および／またはリブで補強されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリ。
3. ２つの前記ベアリング要素（５）の間には、２つの接続要素（９）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリ。
4. 前記接続要素（９）は、リブが形成された構成となっていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリ。
5. 前記２つのベアリング要素（５）は、略矩形の空間を形成し、前記空間の中を前記第２のスライド部（４）が移動可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリ。
6. 前記第２のスライド部（４）は、工具スピンドル（１０）を回転可能に支持していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリ。
7. 前記第２のスライド部（４）は、スリーブの形状をしている工具スピンドル（１０）を支持していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械用ガイドキャリッジ・アセンブリ。