JPH08243864A - 多軸加工工作機械 - Google Patents
多軸加工工作機械Info
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- JPH08243864A JPH08243864A JP7324127A JP32412795A JPH08243864A JP H08243864 A JPH08243864 A JP H08243864A JP 7324127 A JP7324127 A JP 7324127A JP 32412795 A JP32412795 A JP 32412795A JP H08243864 A JPH08243864 A JP H08243864A
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Abstract
セットするだけで工作品の高い精度の多軸加工が可能な
工作機械を提供する。 【解決手段】 工作機械は、工作品テーブル(20)を
備えた剛性の大きい下部構造(1)と、少なくとも1個
の工具を備えた加工ユニット(9、11)とから成る。
工作品の多軸加工を行うため、下部構造(1)上に、4
5°傾斜した受け面(14)が設けられ、該受け面上に
工作品テーブル(20)を支持するコンソール(15)
が受け面中心軸(16)回りにモータ回転可能に支持さ
れている。
Description
品を多軸加工する工作機械にして、剛性の大きい機械ス
タンドと、コンソールを介して機械スタンドに揺動可能
に搭載された工作品テーブルと、機械スタンドに水平面
内で移動可能に搭載された往復台と、往復台に垂直に移
動可能な垂直ミリングヘッドと、および種々の作業工程
のためのプログラム可能な制御ユニットとより成る工作
機械に関する。
ブル上で再セットすることなく、同時に作業精度を向上
させるには、工作品をセットする場合、工作品の種々の
領域、種々の座標軸において、同じ、または違った工具
を用いて多くの加工工程を遂行するという根本的な問題
があった。この観点から、工作品を切削加工する万能ミ
リング、ボーリング機械および対応する加工センタが開
発されて来ており、それらは垂直、水平ミリング、ボー
リングヘッドを使用しており、該ヘッドがスピンドル部
材駆動位置に選択的に取り付けられ、同じ工作品セット
のまま工作品を多数の座標軸において加工することを可
能にしている。さらに、単一のミリングヘッドが揺動コ
ンソールに搭載され、該コンソールが、スピンドルハウ
ジングの前面に配置され、加工スピンドルの垂直、水
平、その間の斜め方向の揺動を可能にしている機械構造
も知られている。最後に、切削加工工作機械にして、中
心軸回りにモータ回転可能な工作品テーブル(丸テーブ
ル)が特殊なコンソール上に搭載され、該コンソールが
工作品テーブルを水平座標軸回りに揺動させる機構を有
し、機械スタンドの前面に垂直方向に調整可能に搭載さ
れている工作機械も既に知られている。これら既知の構
造は、構造的に費用が嵩み、対応して高い投資と運転コ
ストとを要求している。さらに、加工精度に対する要求
が高い場合、固定手段を含む多数の取り付け、案内構造
の組み合わせに基づき剛性が減少するという問題が生じ
ている。
145 から、ベッド構造の水平ミリング機械にして、
剛性の高い比較的長い機械ベット上に、反対方向の前面
に加工ユニットが移動可能に搭載され、該ユニットの水
平加工スピンドルがモータにより垂直、水平方向に移動
可能になっている機械が知られている。ベッドの上側
に、テーブル構造が水平軸方向にモータ移動可能に配置
され、該構造は、機械スタンドに向かい下方に傾いた斜
面をもつ特殊なテーブル台座を有し、該斜面に工作品テ
ーブルのための支持コンソールが中心軸回りに回転可能
に搭載されている。加工ユニットを長く延びたベットの
狭い側に配置したため、この工作機械は広い設置面積を
必要とする。さらに、工作品テーブルのセット表面が不
都合な高い位置に存在し、構造複雑な工作品の取り付け
を非常に困難にしている。最後に、ベッドと案内部材と
の水平面上に溜まりかねない落下する削り屑の問題が存
在する。
スタンド構造の垂直ミリング機械にして、垂直スピンド
ルヘッドがコンソールを介して横梁上に移動可能に搭載
されており、該横梁は2個の機械スタンドの上側案内レ
ール上をモータ移動可能になった機械が記載されてい
る。両機械スタンドの間に、水平軸回りに揺動する工作
品テーブルの支持構造が存在する。支持構造の下部に、
工作品テーブルを高い軸回りに回転させる駆動機械が配
置されている。この機械の場合にもまた、工作品を、両
機械スタンドの間に存在し前もって水平姿勢に設定され
た工作品テーブル上にセットすることが比較的困難であ
るという問題が存在する。さらに、加工時に現れる力
が、斜め姿勢に半端に懸吊、保持された工作品テーブル
を動かしかねないという理由から、斜め、または、垂直
姿勢のテーブルにおいては、精度の高い加工は不可能で
ある。
から、同じく2個のスタンド構造方式に構成され、工作
品の垂直切削加工を行う加工センタにして、上方横梁の
前面に、垂直ミリングヘッドが取り付け加工スピンドル
と共に多数の軸に沿ってモータ移動されるように配置さ
れた加工センタが記載されている。両スタンドに共通な
基礎の上に、両スタンドの間に、基礎上を長手方向の案
内レールに沿って移動可能であり、45°の傾斜面をも
つコンソールを有するテーブル構造物が存在する。この
コンソール上に、断面3角形のテーブル支持体が、45
°支持面に直角な軸の回りに回転可能に搭載されてお
り、かくて、支持体の大きい側に搭載されたテーブル板
を、セットされた工作品と共に、テーブル支持体の半回
転により、水平位置から垂直位置へと−または逆に−移
動させることが可能になっている。この既知の機械もま
た同様に、大きい占有面積を要求し、高い製造コストや
困難な削り屑処理という他の欠点を有している。
と共に、所要面積が小さく、高い固有剛性によって工作
品の非常に正確な多軸加工を1回のセットだけで可能に
する工具機械を提供することである。
所が設けられ、該凹所の45°前下方に傾いた底部が支
持コンソールの受け面を形成しており、その際、支持コ
ンソールが上面図において円形の脚部と、脚部と一体に
作られた支持突出部とを有し、該突出部の支持コンソー
ル回転軸に対し45°の角度をなして延びる支持面上に
工作品テーブルが搭載されていることにより解決され
る。
機械スタンドの前側に設けられた斜めの底部をもつ凹所
に特別に配置することが、既知の機械構造が達成出来な
かった多数の実際的利点へと導く。全く本質的な利点
は、水平位置における工作品テーブルへの良好な接近可
能性であり、それにより、工作品の取り付け、取り外
し、および、工作品の工作品テーブルへのセット、個々
の加工工程の観察とが本質的に容易になっていることで
ある。他の利点は、機械全体が高い剛性を有して、全体
として非常にコンパクトに構成されていることであり、
それにより、一方においては、機械室における設置面積
が小さくなり、他方においては、高い加工精度が可能に
なっている。この利点は、機械スタンドに設けられた、
斜め底部を有する凹所により達成される。さらに、本発
明の現実的技術概念は、工作品の5軸加工のための従来
の揺動ヘッド加工機械に比較して、必要な部品を約3分
の2に本質的に減少させている。最後に、テーブルコン
ソールの本発明による構成と構造とにより、加工の際に
生じる削り屑と洗浄流体とが自由に下方へ落ち、案内面
および(または)滑動面への堆積が回避されるから、特
に好適な削り屑除去という実際的に非常に優れた利点が
得られている。
平位置から垂直位置へと迅速に移行され、また、各最終
姿勢、中間姿勢において、例えば締結要素、中心ボル
ト、および(または)位置決めモータのような適当な固
定装置により正確に安定して固定され得る。そのために
は、コンソールを、輪状に適切に形成された受け面上で
180°回転させ、最終姿勢において各固定装置を作動
させ、または、モータの自己制動作用を利用することだ
けが必要である。その際、例えばパレットに搭載された
工作品を、自動化された運動サイクル中、前もって水平
位置に置かれた工作品テーブルに置き、セットし、次い
で、簡単に制御されるコンソールの揺動運動により、工
作品テーブルを垂直位置へと動かし得ることが、自動化
された加工工程において非常に有利である。この運動工
程は非常に短い時間内で完遂され、従って、工作機械の
無駄時間をさらに減少させることが可能である。
な場所関係の他に、内部前面に準懸吊された構造のコン
ソールをもつ従来のコンソール工作機械に比較して、全
体として本発明に沿って構成されたコンソールは下面に
おいて支持されており、従って、コンソール自身、工作
品テーブル、工作品などの重量と、加工の際現れる荷重
とが圧力として大面積のコンソール脚部を通して機械の
下部構造、すなわち、機械スタンドへ導入されるという
利点をも有している。この作用は、例えばリング状の支
持部分上におけるようなコンソール脚部の充分な支持面
により実行され、かかる支持部分は同時にコンソールを
中心軸回りに回転させる役も果たし得る。コンソールを
回転−中心軸回りに回転させるには、伝導装置を有し、
または、有しない流圧モータ、電気モータのような従来
の駆動装置が使用出来る。工作品テーブルが水平、垂直
最終姿勢においてだけではなく、中間姿勢においても固
定する必要がある場合には、対応する加工工程を工作品
に実施するためには、コンソール駆動装置として、プロ
グラム制御ユニットからの対応する制御命令を保持し、
場合によっては、内部予張力伝導装置を介して自己制動
を行ない、かくて、工作品テーブルを他の固定手段を使
用することなく所定の駆動位置に確実に高い精度を有し
て固定させるステップモータまたは数値制御駆動モータ
の使用が推薦される。駆動装置は、スタンドまたはコン
ソールの脚部に取り付けられる。
らず、加工領域の位置が不変なコンソールの形態設計
は、技術的に格別の意味を有している。この目的のた
め、コンソールは、平面図において円形の脚部と、回転
軸の側方に置かれ、工作品テーブルを収容するために回
転軸に対して45°の角度をなして延びる平坦な上面を
有する支持突出部とを有している。突出部の大きさと形
状とは、工作品テーブルが常に回転軸の側方に存在する
ように選択される。コンソールの特殊な形態設計に関連
した工作品テーブルの上記の配置により、好ましくはモ
ータ回転可能な円形テーブルとして形成された工作品テ
ーブルの中心軸が、コンソール回転軸と、コンソールの
回転位置に拘らず常に一定の点において交差することが
達成される。
の機械スタンド上に、2個の本発明に従って構成された
テーブル構造が所定の間隔を置いて搭載されており、こ
の場合、両加工テーブル上にセットされた工作品を、単
一の垂直スピンドルにより、加工ユニットを対応して移
動させることにより加工することが可能である。この構
成はさらに、一方の加工テーブルにセットされた工作品
を加工している間に、他の工作品テーブルに他の工作品
をセットすることを可能にする。工作品を高精度でセッ
トすることを妨げないために、両テーブルの間に、ミリ
ングヘッドの移動運動を妨害しないように機械スタンド
または他の固定部分に搭載された保護壁を設けることが
出来る。
例についての以下の説明から理解されよう。図示の工作
機械においては、位置固定の高剛性の機械スタンドに直
接支持された工作品テーブルを有する、工作品の自動多
軸加工を行うプログラム制御のミリング、ボーリング機
械が取り扱われている。図1(A),図1(B)の概略
図において、ミリング、ボーリング機械は、場合によっ
ては移動可能な脚部2を介して室床または基盤上に立つ
高剛性の機械スタンド1を有している。機械スタンド1
の上面に、図面に垂直な案内レール3が固定搭載され、
該レール上に横方向サドル4がモータ移動可能に案内さ
れている。横送り台4は、貫通する中央部4aと、図1
(A)の図面平面内を水平に走る案内レール5がそれぞ
れ1本搭載される2個の側壁4bとから成る。この両案
内レール5上に、往復台6が側方案内6aを介して走っ
ており、その際、往復台6の中央部6bが両壁4bの間
において突き出ている。往復台は、長く延びる上方部6
cと、前側に垂直な案内要素8とを有しており、該要素
上に、垂直スピンドルハウジング9が加工ユニットとし
てモータ移動可能に案内されている。スピンドルハウジ
ング9内には、図示されていない加工スピンドル11の
駆動モータが存在している。前述した台4、6とスピン
ドルハウジング9とは、図示されていない変位装置によ
り、場合によっては球ロールスピンドルを介して各軸に
沿って移動可能になっている。
囲壁12a(図2)と、45°の角度で前下方へ傾斜す
る平坦な底部13とを有する凹所12が形成されてい
る。機械スタンド内には、底部の方向に走り、底部に支
持剛性を与える図示されていない内部補強材が設けられ
ている。底部13上に受け面14が存在し、該受け面上
に、コンソール15が受け面中心軸回りに、図示してい
ない駆動装置により回転可能に支持されている。コンソ
ール15は、図1、図2に示す実施例においては、平面
図で見て円形の脚部17と、脚部17と一体に作られた
支持突出部18とを有し、該突出部は中心軸16にほぼ
平行に、中心軸の側方において延び、中心軸に対して4
5°の角度をなして走る支持面19を有している。支持
突出部18の支持面19上に、図示の実施例においては
回転駆動される円形テーブルとして形成された工作品テ
ーブルが搭載されている。円形テーブル20の中心軸2
1は、コンソール15の回転位置および工作品テーブル
の揺動位置に関係なく、受け面14またはコンソール1
5の回転中心軸16と常に点Pにおいて交差している。
図2に見るように、図示のミリング、ボーリング機械は
中央計算機に接続されるか、固有の計算機を有するプロ
グラム制御器を備え、そのプログラムは入力部25を通
り映像表示器26に連結される。加工領域は、機械側に
おいて薄板状のカーテンにより、操作側において窓と扉
を備えた保護キャビネット28により閉鎖されている。
特に図1(A),図1(B)から判るように、図示の工
作品テーブル上の工作品は、図1(A)に示す位置、す
なわち、工作品テーブルが水平になった位置において、
また、図1(B)に示す位置、即ち、工作品テーブルが
垂直になった位置において、垂直スピンドル11を用い
て加工されることが出来る。工作品テーブル20と支持
コンソール15とをスタンド凹所に後方に下げて位置さ
せることにより、往復台6がスタンド構造から比較的僅
かしか突出ないと共に、比較的大きい加工領域が生じ
る。図示の最終姿勢の他に、中間姿勢、すなわち、斜め
位置における加工も可能である。支持コンソール15と
制御ユニットとの駆動装置を対応して配置した場合、支
持コンソール15を揺動させつつ加工工程を実行するこ
とも可能となり、このため、例えば、膨らんだ面を平滑
にし、研磨するというような全く新しい使用可能性が生
まれる。回転される円形テーブル20を工作品テーブル
として使用することにより、工作品加工の他の変形が得
られる。経験上、加工工程の主な部分は、垂直スピンド
ルを用いて、水平方向に向けられた工作品テーブルにセ
ットされた工作品に対し実施されるから、図1の(A)
に示された加工工程において、加工の間に工作品と工作
品テーブルとに加えられる垂直力が、コンソール15と
斜めの受け面14とを通して高剛性の機械スタンド1へ
非常に好適に導入されることになる。
は、工作品テーブルが、コンソール15を単に半回転さ
せることにより、図1の(A)に示す姿勢から図1の
(B)の垂直姿勢へと移動され、しかも、両姿勢におい
て、コンソール15と工作品テーブル20との中心軸1
6と21とは常に点Pにおいて交差するのであるから、
幾何学的関係を本質的に変化させることなく移動される
ということが格別に有利である。図3の工作機械は基本
構造において図1、図2の機械構造に対応しており、対
応する構造部品には同じ参照符号が付されている。相違
する点は、機械スタンドが長いことと、図1、図2に記
載の構造を持ち、所定の間隔を置いて機械スタンドの前
側に配置された2台のテーブル構造が設けられているこ
とである。斜め底部13をもつ凹所12を含む各テーブ
ル構造は、図1、図2を参照して記載された構造に対応
している。
に、図1、図2の機械においても明らかに設置可能な工
具マガジンが図示されている。充分な数を工具貯蔵場所
に保持するために、2個のこの種トレイマガジンが図に
おける視線方向に前後して共通の横梁31上に効率的に
搭載されており、該横梁は、その後端が機械スタンド1
の前面に固定され、前方領域は拘束なしに突出してい
る。各マガジン30は回転駆動体を収容する台座32
と、上端においてマガジントレイを回転可能に支持する
支柱33とを含んでいる。両工具マガジン30の図示の
構成、構造により、個々の工具35が直接に、特殊な工
具交換器なしに加工スピンドル内へ差し替えられ、その
際、スピンドル11が交換工程に必要な全ての走行運動
を実行するという可能性が生じる。
なく、工作品多軸加工が可能な他の型式の機械にも使用
され得る。例えば、研磨機械、エネルギー光線を用いて
加工する切削機械、電気腐食機械およびこれらに匹敵す
るような加工センタなどに適用される。さらに特殊な場
合には、支持突出部18を対応した形状に形成すること
により、コンソールの上側に2個の工作品テーブルを設
け、その際、一つの工作品テーブルが回転軸の一方の側
に、第2の工作品テーブルが他方の側に位置するように
されていることが有利である。その際、コンソールの上
側が、両工作品テーブルを同一平面に位置させるように
平坦であってもよく、回転軸上に中点を有して直角に曲
げられ、各側にそれぞれ1個の工作品テーブルを搭載す
るようになっていてもよい。
られた工作品テーブルをもつミリング、ボーリング機械
の概略側面図。
正面図。
つミリング、ボーリング機械の概略図。
Claims (7)
- 【請求項1】 セットされた工作品を多軸加工する工作
機械にして、 剛性が大きい機械スタンド(1)と、 コンソール(15)を介して機械スタンドに揺動可能に
搭載された工作品テーブル(20)と、 機械スタンドに、水平面内で移動可能に搭載された往復
台(6)と、 往復台に垂直に移動可能な垂直ミリングヘッド(9)
と、および種々の作業工程のためのプログラム可能な制
御ユニットと、 を有する工作機械において、 機械スタンド(1)の前側に凹所(12)が設けられ、
該凹所の45°前下方に傾いた底部(13)が工作品テ
ーブル(20)の支持コンソール(15)のための受け
面(14)を形成しており、その際、支持コンソール
(15)が上面図において円形の足部(17)と、該足
部と一体に作られた支持突出部(18)とを有し、該突
出部の支持コンソール回転軸(16)に対し45°の角
度をなして延びる支持面(19)上に工作品テーブル
(20)が搭載されていることを特徴とする工作機械。 - 【請求項2】 請求項1に記載のミリング、ボーリング
機械において、 前記受け面(14)上に、モータ回転される支持コンソ
ール(15)が所定の駆動姿勢で固定され得ることを特
徴とする機械。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のミリング、ボ
ーリング機械において、 コンソール(15)の支持突出部(18)が、工作品テ
ーブル(20)(図1(B))の垂直位置において凹所
(12)の上部壁(12a)の形状に適合された湾曲外
部表面を有することを特徴とする機械。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項に記載の
工作機械において、受け面(14)上の支持コンソール
(15)の受け表面が、支持突出部(18)の支持表面
(19)上の工作品テーブル(20)受け表面に比して
少なくとも2倍大きいことを特徴とする工作機械。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項に記載の
工作機械において、機械テーブルの前側、凹所(12)
の側方に、少なくとも1個のトレイ構造の工具マガジン
(30)が設けられていることを特徴とする工作機械。 - 【請求項6】 請求項1から5のいずれか1項に記載の
工作機械において、機械スタンド(1)と案内レール
(3)とが長く延びており、機械スタンド(1,2)の
前側に、斜め底部(13)をもつ複数個の凹所(12)
が形成され、該凹所に、それぞれ1個のテーブル構造
(14〜20)が搭載されていることを特徴とする工作
機械。 - 【請求項7】 請求項6に記載の工作機械において、長
く延びた機械テーブル(1)、両テーブル構造(14〜
20)および工具マガジンが、1個の共通の機械蓋によ
り覆われており、機械蓋内の両テーブル構造物の間に、
移動可能な分離壁が設けられていることを特徴とする工
作機械。
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