JP6005048B2 - 大型のワークを加工する装置 - Google Patents

Description

本発明は、大型のワークを加工する装置であって、主方向で前記ワークに対して相対的に可動に配置された少なくとも１つの加工ユニットを有しており、該加工ユニットは、支持ユニットと、該支持ユニットに配置された、前記ワークを加工する加工装置とを備えており、該加工装置は、前記支持ユニットに対して相対的に、前記主方向に対して横方向で可動に前記支持ユニットに配置されている、大型のワークを加工する装置に関する。

本発明はさらに、大型のワークを加工する装置を制御する方法に関する。

例えば、ＤＥ６９１０７１９６Ｔ２号明細書により、大型のワークを相応に大型に設計された工作機械によって加工することが公知であり、このためにこの工作機械は加工ユニットを有している。このような工作機械によって、大型のワークの区分ごとの加工が行われる。この場合、加工ユニットは大型のワークのその都度の加工区分へと動かされ、その間、ワークは定置に保持される。加工ユニットをその都度の加工位置へと動かすことができるように、加工ユニットは、大型のワークに対して相対的に可動に配置されていて、即ち、例えば加工すべきワークの長手方向の延在によって規定される主方向で可動に配置されている。

従来の工作機械の加工ユニットは、支持ユニットと、該支持ユニットによって支持される加工装置とを有している。加工装置は、モータ駆動される加工用工具を有している。加工ユニットがその加工位置に達すると、支持ユニットは定置に保持され、加工装置が支持ユニット及び大型のワークに対して相対的に主方向に対して横方向で動かされ、所望の加工工程を実行することができる。このために、加工装置は、主方向Ｘに対して横方向に運動可能に支持ユニットに配置されている。

大型のワークの加工には所定の加工時間が必要である。仕上げ加工された大型のワークの製造コストをできるだけ抑えるために、大型のワークをできるだけ迅速に加工することが所望されている。

従って本発明の課題は、できるだけ迅速かつコスト的に有利なワークの加工を行うことができる、大型のワークを加工する新たな装置を提供することである。

この課題を解決するために冒頭で述べた形式の装置によれば、加工装置は、支持ユニットに対して相対的に、主方向Ｘで運動可能に支持ユニットに配置されている。

従って本発明によれば、装置の加工ユニットは、主方向での、並びに主方向に対して横方向での、支持ユニットに対して相対的な加工装置の最大の可動性によって規定される、二次元的な加工領域を備えている。先行技術によれば単に、加工ユニットが、主方向に対して横方向での、支持ユニットに対して相対的な加工装置の最大の可動性によって規定される一次元的な加工領域を備えていることが公知である。

本発明による、大型のワークを加工する装置の構成によれば、目下、加工ユニットによって加工されているワークの一区分に主方向で隣接する区分を加工する際、ワークに対して相対的に支持ユニットも新たに位置決めする必要は必ずしもない。加工装置を大型のワークに対して相対的に動かすだけで十分である。加工ユニットの二次元的な加工領域全体において加工が終了して初めて、支持ユニットを改めて位置決めすれば良い。結果として、このような場合にだけ、加工ユニット全体を、即ち加工装置を含む支持ユニットも、ワークに対して相対的に改めて位置決めすれば良い。１つの加工ユニットの二次元的な加工領域における加工工程の実行中は、加工ユニット全体よりもずっと小さい質量を有する加工装置だけを動かせば良い。従って加工装置は、従来技術により公知の工作機械において可能であるよりも迅速に主方向で動かすことができる。これにより、ワークの所望の加工を行うために必要な加工時間は著しく減じられ、これにより本発明の装置により加工される大型のワークの製造コストも減じられる。従って本発明の装置によれば、できるだけ迅速かつコスト的に有利に、大型のワークの加工を行うことができる。

本発明においては、大型のワークとは、例えば、鉄道貨車、飛行機、船舶又は類似のものを製造する構成部分であると理解されたい。実質的に、加工すべき大型のワークは比較的大きな寸法を有している。しかしながら本発明の装置によって、ある程度の大型のワークのサイズに到るまで種々様々な大きさのワークを加工することができ、大型のワークの加工のみが実行可能であるわけではないことが明らかである。

大型のワークは、例えば鋼又はアルミニウムのような例えば比較的薄い金属、又はプラスチック、又は複合材料、又は木材から成っている。

本発明の好ましい構成では、前記加工装置はモータ駆動される加工用工具を有しており、該加工用工具は、前記支持ユニットに対して相対的に、鉛直軸線及び水平軸線を中心として回転可能かつ鉛直方向で運動可能に支持ユニットに配置されている。このような加工装置によって種々様々な加工をワークに行うことができる。このためにこの装置は、制御装置、特にＣＮＣ制御装置を有しており、この制御装置は、支持ユニットに対して相対的な加工装置の運動並びにワークに対して相対的な支持ユニットの運動を制御する。加工用工具は例えば、摩擦攪拌接合のために使用することができ、又は、フライス加工、ドリル加工、ねじ切り加工、彫刻加工、鋸引き加工を行うことができる。

本発明の別の好ましい構成では、大型のワークを加工する装置は、ワークを保持する保持ユニットを有している。この保持ユニットによれば、大型のワークを、加工中、所望の位置に定置に保持することができる。ワークの位置は保持ユニットによって、ワークの加工中、例えば個々の加工の工程を実行する間で変更することもできる。

好ましくは支持ユニットは門形に形成されている。特に好ましくは、加工装置は少なくとも部分的に１つの開口の内側で二次元的に運動可能に保持ユニットに配置されており、この場合、ワークの一区分は、その加工中、開口の下方に位置する。

上記課題を解決するために本発明によりさらに、冒頭で述べた形式の方法が提案されており、この方法により、上記構成の１つによる装置又は上記構成の任意の組み合わせによる装置を制御することができ、本発明によれば、前記支持ユニットの運動及び主方向における前記加工装置の運動を互いに関連させて行い、即ち、前記支持ユニットが所定の加工位置に達する前に前記支持ユニットの運動が減速されると、前記加工装置を、前記支持ユニットに対して相対的に主方向で相応に補償運動させるようになっている。

支持ユニットの重量が比較的重いので、支持ユニットが加工位置に達する際に突然停止したならば、必然的に加工ユニットを損傷させる危険を伴う。従って、支持ユニットを、加工位置に達する前に減速させ、その運動を停止状態になるまでできるだけ均等に減速させる必要がある。このような減速段階では、従来の工作機械では、加工装置による大型のワークの加工は行うことはできない。これにより、ワーク全体の加工のために必要な加工時間は著しいものとなり、これは結果的に上述したような不都合なコストとなる。

支持ユニットの運動の減速中に、主方向で支持ユニットに対して相対的に加工装置が補償運動されることにより、加工装置は、支持ユニットの運動の減速中既に、その都度到達すべき加工位置に到達する前に、ワークのまだ加工されていない区分を加工するための所望の加工位置へと運動することができる。これによりワーク全体の加工のために必要な加工時間をさらに減じることができ、ひいては、本発明の装置を用いて本発明による方法により仕上げ加工されたワークの製造コストも減じることになる。

前記補償運動は好ましくは、前記主方向での前記支持ユニットの運動の減速が開始すると、まずは、前記ワークのまだ加工されていない区分における前記加工装置の所望の加工位置への到着までは、その都度向かう前記支持ユニットの加工位置への方向で、前記加工装置を前記支持ユニットよりも先行させ、この加工位置への到着後は、前記支持ユニットに対して相対的に、前記主方向で、前記加工位置へ向かう方向とは反対方向の運動を行わせるように行われる。

本発明はさらに、上記構成のうちの１つの装置又は上記構成を任意に組み合わせた装置を制御する方法であって、前記装置は２つの加工ユニットを有しており、これらの加工ユニットのうちの一方が所定の加工位置で前記ワークの一区分を所定の加工時間内で加工し、この間、この加工ユニットの支持ユニットを定置に保持し、この加工時間の終了後、この加工ユニットの支持ユニットを、前記ワークのまだ加工されていない区分を加工するために、選択された新たな加工位置へと配置する、装置を制御する方法に関する。

従来は、２つの加工ユニットによる大型のワークの加工は、大型のワークの加工中にこれらの加工ユニットの衝突を回避するために、これら加工ユニットの間の検出可能な間隔に基づき行われている。この場合、加工ユニットの一方は稼動できないことがある。何故ならば、加工ユニットの一方は、他方の加工ユニットが妨げとなっているので、さらに加工を行うべき大型のワークの領域に到ることができないからである。これにより、大型のワークの加工の際の加工時間には大きな無駄が生じ、これは結果として上記欠点となるコストを伴う。

上記課題を解決するために本発明の方法では、前記新たな加工位置の選択の際に、他方の加工ユニットのまだ残っている加工時間を、前記新たな加工位置における前記ワークのまだ加工されていない区分を加工するために必要な加工時間と比較する。

装置のこのような形式の制御により、新たな加工位置を選択する際に、一方の加工ユニットが、この新たな加工位置へと移動することにより、他方の加工ユニットが妨げられないかどうか、ひいては一時的に使用できなくなるかどうかが考慮される。これは特に、他方の加工ユニットのまだ残っている加工時間が、新たな加工位置でワークのまだ加工されていない区分の加工のために必要である加工時間よりも僅かであるような場合である。このような状況では、そのとき他方の加工ユニットによって加工されているワークの区分に隣接して配置されている、両加工ユニット間に配置されたワークの区分を加工しようとする場合、全体の加工時間を短縮するために、一方の加工ユニットを、ワークの、このように隣接してはいない別の区分へと動かし、そこで所望の加工を実行することが必要である。何故ならば、さもないと、他方の加工ユニットは、新たな加工位置における一方の加工ユニットによる加工中にロック（不作動に）され、非効果的に使用されることになるからである。

このような方法によれば、ワーク全体の加工の開始前に、このワークで実行すべき加工の工程に基づき、適当なソフトウェアによって、少なくとも２つの加工装置のそれぞれのために時間的に最適な加工シーケンスが算出され、加工時間全体は大幅に短縮される。しかしながら、少なくとも１つ又は幾つかの加工の工程が終了した後で、改めて計算を行っても良い。

本発明のさらなる利点及び特徴は、以下に、図示した本発明の装置の実施例につき詳しく説明する。

本発明による装置の実施例を概略的に示した斜視図である。

図１には、本発明による大型のワーク（図示せず）を加工する装置１の実施例が概略的な斜視図で示されている。この装置１は、ワークを加工するために、主方向Ｘでワークに対して相対的に可動に配置された加工ユニット２を有している。このために加工ユニット２は、主方向Ｘで延在しているＸレール３，４に沿って可動に支承されている。ワークは、加工するために、Ｘレール３，４の間に配置され、保持ユニット（図示せず）によって定置に保持される。

加工ユニット２は門形に形成された支持ユニット５と、この支持ユニット５に配置された加工装置６を有しており、この加工装置６はさらに、モータ駆動される加工用工具７を有している。加工用工具７は、支持ユニット５に対して相対的に、鉛直軸線Ｃ及び水平軸線Ａを中心として回転可能かつ鉛直方向Ｚで運動可能に支持ユニット５に配置されている。

加工装置６は、支持ユニット５に対して相対的に、主方向Ｘに対して横方向であるＹ方向で運動可能に、支持ユニット５に配置されている。このために加工装置６はＹキャリッジ８に連結されていて、このＹキャリッジ８はＹレール９，１０を介して支持ユニット５にＹ方向で可動に支承されている。さらに加工装置６は、支持ユニット５に対して相対的に、主方向Ｘで運動可能に、支持ユニット５に配置されている。このために加工装置６はＸキャリッジ１１に連結されていて、このＸキャリッジ１１は少なくとも１つのＸレール１２に沿って主方向Ｘで可動にＹキャリッジ８に配置されている。

Claims (1)

1. 主方向（Ｘ）でワークに対して相対的に可動に配置された少なくとも１つの加工ユニット（２）を有しており、該加工ユニット（２）は、支持ユニット（５）と、該支持ユニット（５）に配置された、前記ワークを加工する加工装置（６）とを備えており、該加工装置（６）は、前記支持ユニット（５）に対して相対的に、前記主方向（Ｘ）に対して横方向で可動に前記支持ユニット（５）に配置されている、大型のワークを加工する装置（１）であって、前記加工装置（６）は、前記支持ユニット（５）に対して相対的に、主方向（Ｘ）で可動に前記支持ユニット（５）に配置されている大型のワークを加工する装置（１）を制御する方法であって、前記装置は２つの加工ユニット（２）を有しており、これらの加工ユニットのうちの一方が所定の加工位置で前記ワークの一区分を所定の加工時間内で加工し、この間、この加工ユニット（２）の支持ユニット（５）を定置に保持し、前記加工時間の終了後、この加工ユニット（２）の支持ユニット（５）を、前記ワークのまだ加工されていない区分を加工するために、選択された新たな加工位置へと配置する、大型のワークを加工する装置を制御する方法において、
   前記新たな加工位置の選択の際に、他方の加工ユニット（２）のまだ残っている加工時間を、前記新たな加工位置における前記ワークのまだ加工されていない区分を加工するために必要な加工時間と比較し、前者の加工時間が後者の加工時間よりも僅かな場合には、他方の加工ユニット（２）によって加工されているワークの区分に隣接していない別の区分へ、一方の加工ユニット（２）を移動させて、該別の区分において、一方の加工ユニット（２）に所望の加工を実行させることを特徴とする、大型のワークを加工する装置（１）を制御する方法。

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