JPH06504491A - 工具組立体のそれぞれの側において独立して制御される締付け・送り手段によって把持される工作物を加工する多軸工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 工具組立体のそれぞれの側において独立して制御される締付け・送り手段によっ て把持される工作物を加工する多軸工作機械 本発明は、工作物を支持するワークテーブルと、工作物を加工する１つ又はそれ 以上の工具組立体と、工作物の横断方向と同様に長平方向においても工具組立体 と工作物の間における位置決め及び同時相対運動を提供するように配列されるよ うに成した案内・送り手段とを含んで成る、工作物を加工する工作機械に関する ものである。 本発明は、特に穴あけ・フライス盤を扱うものであり、より詳細には、いわゆる コンピュータ数値制御式（ＣＮＣ工作機械）のそのような工作機械に関わるもの である。このような工作機械は、特に木材工作物を加工する業界において使用さ れ、輪郭即ち縁形状のフライス削り、取付部品のための穴あけ又はフライス削り 、溝フライス削り等のために１本又はそれ以上の工具主軸を備えられる。 既に公知の様々な形式のＣＮＣフライス盤が存在しており、それらの総ては、一 般的に、脱着可能な真空カップ又は工作物の真空締付は具を何する固定式ワーク テーブルを備え、更に、工作物の長手方向（Ｘ軸に沿った）及び横断方向（Ｙ軸 に沿った）における工具組立体と工作物の間の同時相対運動のために長手方向及 び横断方向に延在する摺動ガイドをも備えている。 これらの公知の工作機械は、２つの主要な形式から成るものである。一方の形式 において、長手方向に延在する摺動ガイドは、工作物が固定され締付けられるワ ークテーブルを移動させる。もう一方の形式では、長手方向に延在する摺動ガイ ドは、工作物に沿ったＸ軸方向において横断方向に延在する摺動ガイドを移動さ せることになり、これは、工作機械のフレームに対して動かないように固定され る。両者の形式の工作機械において、工具主軸を備えて下に延在する摺動ガイド を工作物の下に配置することが妨げられるので、この工作物は、これらの形式の 工作機械では、６面の総てからは加工され得ないことになる。 上述したように、公知の工作機械における工作物は、加工の間、真空カップ又は 真空締付は具によって固定式ワークテーブルに固定される。これは、そのような 工作機械を合理的な様式で利用し得ることに対する実質的な障害である。工作物 に対する真空締付は具の配置は、時間を浪費するものであり、十分な締付けを達 成すべく、これらを加工個所即ち工作物の縁部に可能な限り接近して配置する試 みが常に為されなければならない。同時に、締付は具がフライス削り工具の障害 にならないことも保証されなければならないのである。 加工されるべき１つ又は少数の同じ寸法の工作物が存在する場合には、この真空 締付は具の配置は、各々の工作物に関する総作業時間の中の不釣合に長い時間を 費やすことになる。 工作物の長さが工作機械の長さ又はワークテーブルの長さに間して限定されるも のであることもまた言及されるべきである。 この背景に基づき、本発明の主要な目的は、今日閉業的に利用可能であるＣＮＣ 穴あけ・フライス盤に関する上述の欠陥及び欠点を取り除（ことになるＣＮＣ穴 あけ・フライス盤を提供することにある。 本発明の更に特殊な目的は、加工の間工作物を固定するための時間を浪費する真 空カップ又は対応する締付は具手段を免れた、そのような工作機械を提供するこ とにある。 本発明のもう１つの目的は、工作物の連続的な加工、及び如何なる長さ制限をも 免れた工作物の加工の可能性を提示する工作機械を提供することにあり、当該工 作機械は、原則として、工作物の長さから独立した長さを備えて製造されること も可能となる。 本発明の更なる目的は、６面の総て、即ち、上側面、下側面、及び４面の縁側面 からの工作物の同時加工の可能性を提示するそのような工作機械を提供すること にある。 上述の目的は、本発明に従って、ワークテーブルが、２つの部分に分かれ、工具 組立体が、ワークテーブルの間における横断方向に延在する中間間隙の中におい て案内手段の上に配列され、工作物を締付け・送りする手段が、横断方向中間間 隙のそれぞれの側に準備され、締付け・送り手段が、工作物を連続的に交互に送 るように配列され、送り方向から見た前方手段が、後方手段によって適切な引渡 し位置まで送られた工作物を引き取るように配列されるように成したことを特徴 とする、冒頭で述べられた形式の工作機械によって達成される。 本発明に拠る工作機械においては、締付け・送りする２つの独立した手段は、個 別的に作動されて送られるか、或いは互いに同期して送られることが可能である 。送り方向から見た第１の締付は手段は、工作物を取出して送ることが可能であ り、これらの工作物は、第２の締付け・送り手段によって引き取られて更に送ら れることになり、適切に「中継送り（ｒｅｌａｙ　ｆｅｅｄｉｎｇ　）　Ｊと呼 ばれ得るものである前記の連続的な交互送りを達成するのである。 これは、当該分野において全（新しい原理を提示するものであると考慮される。 工具組立体のための横断方向中間間隙を備えた二連ワークテーブルと組み合わさ れる中継送りシステムに拠れば、板状工作物における如何なる場所においても穴 あけ及びフライス削りが可能となり、曲線の有無に関わらず、輪郭フライス削り 及び定様式フライス削りも実行し得ることになる工作機械が獲得されるのである 。 本発明は、添付図面を参照する例示的な実施例に関連して、以下で更に説明され ることになる。　図１は、本発明に拠る工作機械の実施例の概略的な側面図を示 している。 図２は、図１における工作機械の平面図を示している。 図３は、図１の矢印Ａの方向において観察される工作機械の端面図を示している 。 図面において、本発明に拠るＣＮＣ穴あけ・フライス盤は、本発明の理解のため に本質的なものであるとは考慮されない部分を一部省略した、概略的な形態で示 されている。上述したように、この工作機械は、数値制御されるものであり、こ の目的のため、コンビエータ及びそれに付随してプログラミングのためのキーボ ードを有するオペレータコンソール等を備えている。しかし、これらのユニット は、従来通りの形式のものであっても構わず、当該分野における熟練者には周知 であるので、示されることな（、これ以上説明されないものとする。工作機械の 駆動・操作手段は、好ましくは、電気／空気圧式のものであり、工作機械のこれ らの部分が如何にして製造され得るのか専門家が承知しているので、これに関す る詳細もまた省略されるものとする。 木材の削り屑及びチップのような廃棄材料を取り除（ための工作機械の除去シス テムもまた図面では示されない。しかし、これは、総ての加工工具が工作機械の 中間間隙において作動しているので、全体としてこの領域において中央に配列さ れることになる。従って、比較的コンパクトで単純な除去システムが実現可能と なる。 図面から明らかになるように、この工作機械は、様々な機械要素を支持する主要 フレーム１を包含する。従って、このフレームは、２つの部分に分かれて、それ ぞれに第１及び第２のワークテーブル２及び３を構成する固定式ワークテーブル を支持するものであり、これらのワークテーブルは、工作機械の中央領域におけ る横断方向に延在する中間間隙４のそれぞれの側においてフレーム１に対して動 かないように装架される。それぞれ５及び６の１対の直立コラムと、工作物を加 工する工具組立体のガイド手段を支持する交差ビーム７とから構成される横断方 向延在ガントリーは、その中央領域の一方の側面に配列される。示されたように 、ガイド手段は、工作物の送り方向に直交して工作物をその上側面から加工する ことになるそれぞれ１０及び１１の１対の工具組立体を案内する複式摺動ガイド ８，９がら構成される。これらの工具組立体は、従来通りの形式のものであって も構わず、図示された実施例では、例えば工作主軸１６及び１７を有して、穴あ け、フライス削り等を行うことになるそれぞれ１２．１３及び１４゜１５の１対 の駆動モータを包含している。示唆されたように、各々の駆動モータが垂直方向 に変位可能なブラケットに取付けられ、それらの工具主軸は、垂直平面において 上下されることが可能となり、それによって、送られた工作物を加工する現行の プログラムに従ってＺ軸方向において位置決めされるのである。前記位置決めは 、空気圧シリンダ１８，１９，２０．２１によって実施される。 摺動ガイド８．９に沿った工具組立体１０．１１の運動は、付随モータ２２，２ ３によって駆動される、例えば球面ナツト・ネジ送り装置のような適切な送り手 段によって行われる。 下に延在するガイド手段のための間隙は、ワークテーブル２及び３の間における 横断方向延在中間間隙４の中において形成され、このガイド手段もまた、塔頂摺 動ガイド８，９と平行に延在して、塔頂ガイドのものに対応する様式で工具組立 体２６（図面では１つのみが示される）を案内する複式摺動ガイド２４．２５か ら構成される。これらの下側の工具組立体は、上述したものに対応する様式で製 作されて機能することが可能であり、好ましくは、独立した制御装置を有するそ れら自体の送り手段（図示略）によって移動される。 この構成に拠れば、工作機械は、工作物をその送りの間に上側面及び下側面及び ４面総ての縁側面の何れにおいても加工することが可能となり、これに関連して 、曲線の有無に関わらず、輪郭フライス削り及び定様式フライス削りも実行し得 ることになる。 区示された実施例において、工具組立体のための摺勧ガイド８、９及び２４．２ ５は、固定式であって、横断方向延在中間間隙４に直交して延在している。しか し、摺動ガイド、特に工作物の上側面における摺動ガイドが旋回的に配列されて 、摺動ガイドが工作物の送り方向に対して例えば４５度という適切な所望の角度 に位置決めされ得ることになる実施例が企図されることもまた可能である。これ は、例えば階段側木の場合のような所定の形式の工作物の加工において、例えば 踏み段のための溝のフライス削りのような関連する加工作業に関して簡略化され る工具制御と迅速な遂行をもたらすので、有益となるであろう。 工作物の締付は即ち固定及び工作機械を介する送りは、２つの部分に分かれ、即 ち送り方向から見てワークテーブル２及び３の間における中間間隙４のそれぞれ の側に配列される対応手段に分けられた手段によって行われる。図示された実施 例において、これらの手段の各々は、付随の締付は手段を有する送り手段から構 成される。従って、一方のワークテーブル２の下には、付随の駆動モータ３２を 有する適切な送り手段（例えばネジ送り装置）３１によって締付は手段３０を案 内することになる複式摺動ガイド２８．２９から構成される長平方向に延在する ガイド２７が準備される。 締付は手段３０は、それぞれがワークテーブル２の上下において当該テーブルに 直交して延在するそれぞれ３３及び３４の上下の把持フィンガホルダを含んで成 る。下側のホルダ３４は、摺動ガイド２８．２９によって支持され且つそれらに 固定されるのに対して、上側のホルダ３３は、その外側端部において空気圧シリ ンダ３５．３６を介して下側ホルダに接続されるので、それは、下側ホルダに対 して上下され得ることになり、それに応じて工作物を締付けたり解放したりする のである。上側ホルダ３３には多数の把持フィンガ３７が固定され、下側ホルダ ３４には対応個数の把持フィンガ３８が固定され、これらの把持フィンガは、送 り方向に延在し、工作機械の横断方向延在中間間隙４に向かって案内される。下 側ホルダ３４における把持フィンガ３８は、ワークテーブル２を構成する相互に 平行なビーム即ち長尺材３９の間のそれぞれの相互間隙の中に配置され、締付は 手段３０の運動の間、これらの相互間隙の中において運動する。上側把持フィン ガ３７は、それらの下側面において緩衝手段４０を準備され、これらの緩衝手段 は、都合良くエアクッションの形態を有して、送られることになる締付けられた 工作物４１．４２の上側面に載置される。このようにして、締付は手段のための 効果的な把持作用が、ワークテーブルの全体に渡って、その幅を横断する工作物 の厚さの所定の変動をも有して達成されるのである。 もう一方のワークテーブル３に関連する工作物を締付け・送りする手段に関して は、これは、既に述べたように上述の手段に対応するものであり、図面では一部 のみが示されている。しかし、図１及び図２から明らかであるように、その送り 手段は、長平方向に延在するガイド４３を含んで成り、締付は手段４４は、付随 の把持フィンガ４７．４８を有する上下の把持フィンガホルダ４５．４６と、こ の手段を作動させ停止させる空気圧シリング４９（図面では１本のみが視認され る）とを含んで成る。下側の把持フィンガ４８は、ワークテーブル３を構成する 相互に平行なビーム即ち長尺材５０の間のそれぞれの相互間隙の中に配置されて いる。 把持フィンガホルダ及び付随の把持フィンガを有する上記の実施例は、１つの実 行可能な実施例を示すものに過ぎないことが明白であろう。これらの把持フィン ガは、短い工作物を加工する場合に好都合であり、フィンガは、工作主軸に接近 して移動され得ることになる。しかし、把持フィンガは、省略されることも可能 であり、把持手段それ自体が、例えば、横断方向に延在して顎を形成する１対の 長尺材要素のみによって構成されることも可能なのである。 以上に示され説明されたようにして工作物を送る締付は具又は顎を使用する代わ りに、代替例として、例えば真空カップのような真空締付は具が、工作の形式に 応じて工作物に関して最適であろう方式に従って、工作物の上側面又は下側面に おいて使用されることも可能である。軸の補間を要求することのない穴あけ及び フライス削りのみが実施されるべきであるならば、換言すれば純粋な位置決めの 場合には、例えば真空送り、即ち真空に基づく中継送り装置が好適であろう。　 工作機械の中間間隙４の中において、加工を受ける工作物は、ワークテーブル２ 及び３によっては支持されないことになる。この領域においても工作物の安定し た支持を達成するため、それぞれ５１．５２及び５３．５４の２対の協働するガ イドローラが、ワークテーブルの間において準備される。これらのローラは、そ れぞれの軸受はブラケット５５．５６及び５７．５８によって支持され、これら のブラケ・ントは、それぞれのガントリー状キャリア部材５９．６０に取付けら れ、これらのキャリア部材もまた工作機械のフレーム１に対して固定される。上 側のローラ５１，５３は、弾力的に装架されて、ローラ対の間を通過する工作物 に適切な圧力を掛けることになる。更に、異なった高さを有する工作物に適応す るために、ローラ５１゜５３を備えた軸受はブラケット５５．５７は、高さ調節 が可能である。図１において示されたように、図示された実施例における高さ調 節は、転位要素６３．６４とネジ係合する調節ネジ６１゜６２によって行われる ものであり、これらの調節ネジは、モータ駆動されるチェーン手段６５によって 同時に操作されることになる。　工作物を締付け・送りする上述の手段の代案と して、例えば図示されたローラ対５１．５２及び５３．５４を同期して交互の様 式で駆動されるそれぞれの駆動手段に接続することによって、前述の中継送りが 達成されるようにして、被駆動ローラを使用することを企図することもまた可能 である。 図３から明らかであるように、非作動状態、即ち非締付は状態における締付は手 段３０．４４は、工作機械の長平方向において開放通路を有するので、工作物は 、この状態で締付は手段を通過して運ばれることが可能である。従って、無制限 の長さを有する工作物が工作機械の中において送られ加工されることも可能であ り、２つの締付は手段は、工作物を交互に把持して送るのである。　図示された 工作機械の運転において、工作物は、例えば締付は手段３０に対して固定され、 その工作物は、工作主軸１６．１７に向かって前方へ送られ、そこでＣＮＣ制御 装置のプログラミングに従って加工が開始される。リミットスイッチ又は選択さ れたプログラムに拠り、工作主軸のもう一方の側において適切な位置に配置され ているもう一方の締付は手段４４が、作動されて工作物を把持することになり、 これは、短時間の間、両者の締付は手段において同時に締付けられることになる 。両者の摺動ガイド２７及び４３に関する締付は手段は、ＣＮＣ制御装置からの 全く同じ送り速度によって常時制御されることになる。前記の短時間の後、入力 側における締付は手段３０は、工作物から解放されて、もう１つの工作物を取出 す初期位置へ戻されることになる。出力側即ち引出し側において、締付は手段４ ４は、工作物を更に前方へ引出すことになり、従って、加工は停止即ち静止なし に行われるのである。 上述したように、締付は手段の一方は、もう１つの工作物を取出す初期位置に復 帰する。しかし、この機械の機能は、工作物が唯１回の交互作業のみでは仕上り 状態まで加工され得ないような長さを有する場合においても使用される。概して 、その場合には、「無限に」長い工作物を加工するために必要なだけの多くの交 互作業が使用されることになる。 既に述べたように、両者の摺動ガイド２７及び４３は、付随の駆動モータ（サー ボモータ）を備えたそれら自身の送り手段を装備され、更に、制御目的のための パルス発信器（図示路）をも装備される。一方のパルス発信器が交互作業に関連 して切られるともう一方が自動的に接続されることになり、その計数即ち１＜） し又伝達は、交互作業プロセスの全体に渡って機能するのである。 代替的に、両者の摺動ガイド及び送り手段に共通するものであり、制御されるべ き送り手段に対して交互に接続されることになる唯１つのパルス発信器が準備さ れることも可能である。 両者の送り摺動ゲートに共通する唯１つのパルス発信器を使用する場合、両者の スライダの側面（一方の側面のみ）と工作機械の加工領域の外側にラックが取付 けられ、これらのラックは１両者共に、パルス発信器の軸部に固定される歯車に おいて作用する。一方の送りスライダが工作物を前方へ運ぶとき、それに取付け られたラックは、パルス発信器の歯車と係合する。ここでは後退の途中であるか も知れないもう一方の送りスライダにおけるラックは、ここで、例えば圧縮空気 によって歯車から離れるように持ち上げられる。交互作業の間は、両者のラック が歯車と係合していることになる。 本発明に拠る工作機械の送りシステムに拠れば、工作物の前方端部及び後方端部 の両者は、工作機械を介する１回の同じ通過の間に、３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の 総てにおいてＣＮＣ制御装置によって加工され形削りされ得るものであることが 認識されるであろう。 更に、この中継送りシステムは、２つ又はそれ以上の段階に分かれた中継工作機 械を、例えば２段階ではそれに応じて４回の中継を備えるようにして製造するこ とを可能にする。そのような工作機械において、第１の段階は、必要であるかも 知れない工作物の上側面における穴あけ又はフライス削り作業と併せて、例えば 、足掻式加工、或いは軸の補間又は曲線フライス削りを要求する加工のみを実行 することも可能である。 第１の中継が工作物を足掻式加工のための第１の機械加工段階へ送ってしまった 後、第２の中継は、工作物を第３の中継に向かって前方へ送り続け、第３の中継 は、その後、工作物を引き取って第２の機械加工段階に向かって前方へ送ること になる。この段階において、下側面からの総ての穴あけが実施され、更に、取付 部品のためのフライス削り及び穴あけが４面総ての縁側面において行われる。必 要に応じて、この段階は、当然ながら、上側面における加工を実施することも可 能である。従って、この「工作帯域」においても、６側面即ち、工作物の上側面 及び下側面、両方の横方向即ち縁の側面、前方及び後方の側面から工作物を加工 することが可能なのである。第２の段階における仕上げ加工の後、第４の中継は 、工作物を引き取って更に送り、最終的に吐き出すか、或いは補足的な加工段階 に向かって更に送ることになる。 工作帯域の間における工作物の送りが通常の中継送りシステムによって行われる このような機械構成に拠れば、全く実質的な能力の増大を備えた連続的な工作プ ロセスを単純な様式で達成することが可能である。要するに、工作作業が工作帯 域に分割されるとき、工作プロセスそのものがより単純になり、工具による総て の作業もまた相当に単純化されるのである。 先の説明において、本発明は、特に穴あけ・フライス盤に関連して開示されてき た。しかし、本発明に拠る中継の原理は、工作物を加工するその他の形式の工作 機械に関連して使用されることも可能である。従って、この文脈における「工具 組立体」という表現は、広い意味で解釈されるべきであり、例えば、ワークテー ブルに関して上に延在するか或いは下に延在することも可能である丸のこ等のよ うな切断のこ引き装置をも包含するように意味されるのである。 国際調査報告 １＋１＋＋＋１１−、ｌ１１ｓｅｌｌｅ＋＋１−１１ａ　ＰＣＴ／）ＪＯ９２１ ０００１０

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作物（４１）を支持するワークテーブル（２，３）と、工作物を加工す る１つ又はそれ以上の工具組立体（１０，１１，２６）と、工作物の横断方向と 同様に長手方向においても工具組立体（１０，１１，２６）と工作物（４１）の 間における位置決め及び同時相対運動を提供するように配列される案内・送り手 段（８，９；２４，２５；２７，４３）とを含んで成る、工作物を加工する工作 機械であって；ワークテーブル（２，３）が２つの部分に分かれ、工具組立体（ １０，１１，２６）が、ワークテーブル（２，３）の間における横断方向に延在 する中間間隙（４）の中において案内手段（８，９；２４，２５）の上に配列さ れ、工作物（４１）を締付け・送りする手段（３０，４４；２７，４３）が、横 断方向中間間隙（４）のそれぞれの側に準備され、締付け・送り手段（３０，４ ４；２７，４３）が、工作物（４１）を連続的に交互に送るように配列され、送 り方向から見た前方手段（４４）が、後方手段（３０）によって適切な引渡し位 置まで送られた工作物（４１）を引き取るように配列されるように成したことを 特徴とする、前記工作機械。
2. （２）横断方向中間間隙（４）のそれぞれの側において、付随の締付け手段（３ ０；４４）を工作物（４１）の送り方向に運動させる案内・送り手段（２７；４ ３）が準備されるように成したことを特徴とする、請求の範囲１に記載の工作機 械。
3. （３）ワークテーブル（２，３）の間の中間間隙（４）の中において、上側面、 下側面及び４面総ての縁側面の何れからも工作物を加工することになる付随の工 具組立体（１０，１１；２６）を工作物（４１）の下側面と同様に上側面におい ても備えた案内手段（８，９；２４，２５）が配列されるように成したことを特 徴とする、請求の範囲１又は２に記載の工作機械。
4. （４）２つの締付け手段（３０，４４）のそれぞれが、工作物（４１）の長手方 向において開放し、非作動状態における締付け手段を介する工作物の通過を許容 するように成したことを特徴とする、請求の範囲２又は３に記載の工作機械。
5. （５）締付け手段（３０，４４）のそれぞれが、長手方向に延在する多数の把持 フィンガ（対応する３７，３８及び４７，４８）を含んで成ってワークテーブル （対応する２及び３）の横断方向に延在することになる上下の把持フィンガホル タ（対応する３３；４５及び３４；４６）を含んで成り、下側の把持フィンガ（ 対応する３８及び４８）が、当該ワークテーブル（対応する２及び３）を構成す る相互に平行な長尺材（対応する３９及び５０）の間におけるそれぞれの相互間 隙の中において移動されるべく配列されるように成したことを特徴とする、請求 の範囲２−４の何れかに記載の工作機械。
6. （６）上側の把持フィンガ（３７）が、それらの下側面において、締付けられる 工作物（４１，４２）の上側面に載置される緩衝手段（４０）を備えられるよう に成したことを特徴とする、請求の範囲５に記載の工作機械。
7. （７）それぞれの締付け手段（対応する３０及び４４）の案内・送り手段が、そ れぞれのパルス発信器を作動させるように配列される送りスライダ（対応する２ ７及び４３）を含んで成るように成したことを特徴とする、先行する請求の範囲 の何れかに記載の工作機械。
8. （８）案内・送り手段が、共通のパルス発信器を作動させるように配列されるそ れぞれの送りスライダ（対応する２７及び４３）を含んで成るように成したこと を特徴とする、請求の範囲１−５の何れかに記載の工作機械。
9. （９）ワークテーブル（２，３）の間の中間間隙（４）の中において、工作物（ ４１）をこの領域内において安定して支持することになる少なくとも１対の協働 する上下の案内ローラ（対応する５１，５２及び５３，５４）が配列されるよう に成したことを特徴とする、先行する請求の範囲の何れかに記載の工作機械。