JP2015501732A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、スタンド（２）及び機械基部（３）を有する機械フレーム（１）と、リニアガイド上をモータによって動作できるワークピース・キャリア機構（１５）と、スタンド（２）に配置され、少なくとも１つの座標軸に沿ってモータによって動作できる、交換可能な切削工具を含む工作ユニット（１１）とからなる工作機械に関する。本発明によれば、ワークピース・キャリア機構（１５，４７）のリニアガイド（１９，２０，２９，４２，４３；７４，７５）及び直線駆動手段が、縦方向に連続し、静止したカバー要素（２２，３３；５２，５３；２３，８０）によって覆われることにより、削りくずの堆積に対して保護される。【選択図】図１

Description

本発明は、スタンド及び機械基部を有する機械フレームと、少なくとも１つの座標軸に沿ってリニアガイド又は機械基部上をモータによって動作できるワークピース・キャリア機構と、スタンドに配置され、少なくとも１つの座標軸に沿ってモータによって動作でき、交換可能な切削工具を含む工作ユニットとからなる工作機械に関する。

比較的小さく低廉なボール・フライス盤は通常、クロス・テーブル・デザインとして、すなわち、３つの主要な軸の内の２つが機械テーブルに配置されるように作製されている。その結果、複数の軸が収容される土台の水平方向に２つ座標軸を有するデザインとなる。２つの座標軸に沿って機械の土台に並べられた複数のリニアガイド及びその直線駆動手段は、削りくず及び堆積物から保護されなくてはならない。従来、それは他のものの上端に押し付けることができるシート要素で形成された、所謂伸縮式のカバーによってなされている。シート要素によって形成されたこれら伸縮式のカバーの欠点は、覆われる領域がカバーが動くためにやや広いということで、機械の筐体や機械の機構部位に対応して拡大することが求められる。ユーザーが使いやすい高さにワークピース・テーブルを配置し、土台が安定するように設計する必要があるので、カバーを削りくず落下のために好ましい傾斜の角度で配置できない。それゆえに、削りくずは、動作中、カバーの上に止まることになり、特に境界領域において、カバーを早期に劣化させる。

クロス・テーブル・デザインを有する機械のケースでは、機械の土台の上面は通常、複数のテーブルの軸及び／又は複数のリニアガイドを収容するために、水平方向に２つの軸を有する形態に作られる。土台に設けられた、削りくずの輸送のための廃棄物滑降路は、限られたワークピース・テーブルの高さと機械の土台に必要な高さとのために、１０°までのとても小さな勾配のみを有し得る。削りくずの成分それぞれを清掃し、洗浄や送風によって削りくずを取り除くための複雑な付加装置は、常に十分に効果があるとは限らず、技術的な労力を増加させる。

高価な付加装置を必要とせずに削りくずの落下を改善でき、従来のカバーを有する工作機械と比較して小さな機構部位及び筐体のサイズを有する、特にフライス・ボール盤のような工作機械を提供することが本発明の目的である。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。本発明によれば、工作機械基部に沿って動作できるワークピース・キャリア機構のリニアガイド及び駆動手段は、削りくずの落下から保護されるように、縦方向に連続して固定された、又は静止したカバー要素によって覆われている。

削りくず落下スペースは、好ましくは、横方向に角張った面によって制限された漏斗型の形状を有する。そして漏斗型の形状は、漏斗の底に位置する削りくず廃棄スペースの中へ削りかすが好適に自動で落下することを可能にする。これは、削りくずを取り除くための労力を削減し、清掃のために工作機械を停止する回数を減らすことを可能にする。本発明の概念によれば、少なくとも１つの機械の軸のリニアガイド及び駆動手段は、落下した削りくず及び潤滑剤の廃棄物から保護されるように、工作機械の土台に取り付けられ、その上、静止しているカバー要素によって覆われるように、工作機械の土台に沿って配置される。このカバー要素は、望ましくは所定の輪郭を形成されたシート（プロファイルド・シート）又は連続的に細長形状に折り曲げられたシート（フォールディッド・シート・ストライプ）として形成され、静止した形態で配置される。それゆえにガイドレール及び駆動手段（例えば、リサーキュレーティング・ボール駆動の軸）は、それらの間の適切な領域及びそれらの実際の長さ全体を覆われている。

この配置の特別な利点は、カバー要素が静止しているため、カバーのブロック範囲を見なくてもよく、軸方向に移動するときに、テーブル・アセンブリによって動かされる領域にカバーが広がらないという点である。さらに、カバー要素は、削りくず及び他の固体の付着を抑制するのみであり、支持機能を有する必要がないので、小さく、薄い壁状にできる。これらのカバーシートの傾斜は、削りくずが下の方向に向かって削りくず廃棄スペースの中に滑り落ちるのに十分な大きさに選ばれるべきである。それゆえに、本発明による概念において極めて重要なことは、削りくずの落下及び削りくずの除去を、クロス・テーブルを備える周知の工作機械と比較して著しく改善でき、よって、生産できない時間をより短くでき、故障のない運転時間を長くできることである。そして、従来の複雑な伸縮式のカバーを省略できるので、生産コストを削減し、動作の信頼性を増加することができ、さらには、特に工作機械の筐体及び機構部位のサイズを小さくできることである。

本発明の特に有用な実施形態では、工作機械の主な軸の１つのみ、すなわち、ワークピースのためのリニアガイドのみが、工作機械の土台に沿って配置される。一方で、２つの他の主な軸のリニアガイドは、工作主軸と共に工作ユニットに設けられる。その結果、２つの軸に沿ったリニアガイドが可動部品を必要としないカバーによって保護されているので、リニアガイドに沿って移動し、上述の欠点を有する複雑なカバーはもはや必要ではない。この概念において、主軸さやの比較的大きな可変する突出を避けるために、有利には、リニアガイドを主なＺ軸に沿って工作機械の基部に設け得る。

本発明の他の有用な実施形態では、ワークピース・テーブルのための２つのリニアガイドの内の１つを、基部に、すなわち、基部の両側の側壁に設け得る。この配置は、削りくずの落下と土台の軸を最小限にしたのみの機構部位とを最大限利用したクロス・テーブルを有する工作機械の概念である。

本発明よる工作機械の有用なデザインでは、工作機械の土台の側壁の外側は、実質的に垂直な形態で直線状に並んでおり、これら側壁の内表面の少なくとも一部は、漏斗形状に互いに向かって傾いている。それゆえに、加工中に生じた削りくずは、これらの傾斜した側壁の内表面上を土台の底に向かって滑り落ちる。傾斜した横方向の表面を有する板及び／又はシート状の要素で作られた落下漏斗は、有利には、工作機械の基部の２つの側壁の間に設置され得る。そして、これら側壁の内表面は、オフセットの形態で、又は他の方法で、垂直方向に延びることができることを特徴とする。

変形例では、１つのリニアガイドが２つの側壁の内表面のそれぞれに沿ってＹ座標軸方向に有用に設けられている。それぞれのリニアガイドは細長形状の保護板によって覆われている。側壁の上に設けられたこれらの保護板はさらに、削りくずや液体を下の方に滑り落とすために十分な傾斜を有しているべきである。削りくず及び他の物質がこれら縦方向のガイド上に堆積することを抑制するために、これらの保護板が、リニアガイドを十分に、そして、その実際の長さ全体にわたって覆うことが、重要である。同じことが同様に、縦方向に延び、ここでは所謂ボールねじ軸として形成されている直線駆動手段にも当てはまる。議論しているデザインでは、ボールねじ軸がワークピース・テーブルの下の２つのリニアガイドの間の中心部に、土台の２つの側壁と平行して延び、傾斜を有する細長形状の保護板で覆われた駆動要素として有用に設けられている。

本発明による工作機械のさらなる実施形態では、第１のリニアガイドをスタンドの前側に配置し、第２のリニアガイドを、ワークピース・テーブルの下で、落下漏斗を形成する土台の２つの側壁の間に延びる横梁に配置することが利点である。この実施形態では、有利には、第１のリニアガイドと、ボールねじ軸によって形成されたワークピース・テーブルの直線駆動手段とを、スタンドに連続して設けられた細長形状の保護板によって覆い得る。そして、サドル状の縦方向に連続する保護板を、第２のリニアガイドのための湾曲した固い横梁上に設け得る。横梁は、堅く、底部又は土台の側壁に固定されている。保護板は、第２の下方のリニアガイドを覆っている。

本発明の実施形態は、図面を参照して以下で詳細に説明される。

本発明による工作機械の第１の実施形態を示す概略的な側面図、又は縦断面図である。 図１による工作機械を示す斜視図である。 図１による実施形態に実現される技術的概念を示す概略図である。 本発明による工作機械の第２の実施形態を概略的に示す斜視図である。 図４による実施形態に実現される技術的概念を示す概略図である。 本発明のさらなる実施形態を概略的に示す斜視図である。 図６による実施形態に実現される技術的概念を示す概略図である。

以下に示す工作機械は、３軸フライス・ボール盤である。図１よれば明らかなように、機械フレーム１は、フレーム構造として形成された静止したスタンド２と、２つの側壁４，５及び底部６によって制限されるベッド状の基部３とを備えており、有利には、所謂シングル・ブロック・デザインとして設計される。２つの側壁４，５の内表面は、互いの方向に向かって傾いており、底部６に向かって次第に狭まっていく漏斗を形成する。２つの側壁の傾斜角度は、その上に落ちた削りくずや他の材料が下の方にすべり落ちるように選択されている。削りくずの廃棄物は、底部６上に広がる。削りくずの廃棄物の循環コンベア７は、スタンド２の後部を通るように設計されている。

図１に示すように、主軸ハウジング８は、スタンド２の上面上でＹ軸方向に、モータ（図示しない）によって駆動するリニアガイド９上に、移動できるように配置されている。工作主軸１１及び一体化された主軸モータを有する工作ユニット１０は、主軸ハウジング８の前側で、Ｚ座標軸方向にモータで移動できるように、リニアガイド１２上に設けられている。この工作主軸１１では、図示しない工具庫から取り出された工作工具が、工具交換手段によって自動で交換され、置き換えられ得る。

さらに図１から明らかなように、ワークピース・キャリア１５は、漏斗形状に傾いている２つの側壁４，５の間の空間で、スタンド２の前壁２ａの前側に配置されている。テーブル・デザインとして形成されたワークピース・キャリア１５は、ワークピースを受け止めるための通常の台座１６と、ここでは連続する厚い板状部材として示している台座１５のための支持構造１７とを有している。図１に示すように、垂直の板１８は、支持構造１７の右端に設けられており、ガイドシュー１９は当該板上に形成されている。ガイドシューは、スタンド２の前側の前壁２ａの外表面に取り付けられ、スタンド２の実際の長さ全体にわたって連続して延びるガイドレール２０と協働する。本実施形態では、直線駆動手段の先導ねじ２１が板１８の隣に配置されている。直線駆動手段は、ここでは図示しないモータを備えるボールねじ軸として通常の形態で形成されている。

ボールねじ軸２１及びガイドレール２０は、保護板２２によって全体を覆われている。保護板２２の上端は、前側のスタンドの壁２ａに恒久的に取り付けられ、保護板２２は、スタンド又はガイドレール２０とボールねじ軸２１との実際の長さ全体にわたって延びている。この細長形状の保護板２２の中心部２３は、垂直方向に向かって急角度で傾斜しており、作業空間のスタンド側の端を制限している。動作中に集められた削りくずは、細長形状の保護板２２の傾斜した中心部２３を下の方に向かって滑り落ち、２つの側壁４，５によって制限される削りくず落下スペース２５に到達する。細長形状の保護板２２の下端領域２４は、垂直方向に延びて機械テーブルの支持構造１７のちょうど上で途切れている。図１，３に示す上述した保護板２２は、ガイドレール２０と、さらにはボールねじ駆動のねじ状の軸２１とを、Ｘ軸方向においてそれら全体を覆っている。それゆえに、削りくず又は他の固体物や洗浄液はそれらの構成要素の上に堆積しない。

図１〜３による実施形態では、ワークピース・テーブル１６の支持構造１７は、その前側領域に、下方に対向しており、背部でオフセットバー２７へと変わる肩部２６を有している。直線状のガイド２８，２９の可動部（シュー２８）は、このバー２７の垂直な面に設けられており、スタンド２に面している。ここで、Ｘ軸方向に延びる直線状のガイドのガイドレール２９は、横梁３０に取り付けられている。示している実施形態では、横梁３０は、削りくず落下スペース２５全体を通るように水平方向に延び、その２つの末端が横壁４，５に取り付けられている。削りくず落下スペースへの削りくずの落下を阻害しないようにするため、断面が三角形をした横梁３０の領域の斜面は、この斜面に落ちた削りくずが確実に滑り落ちる角度に傾斜している（図１，３参照）。示している実施形態では、数回、角度のついた細長形状の保護板３３が、横梁３０の峰領域に固定され、末端が垂直となるように曲げられてバー２７の溝３４と所定の間隔を空けて噛み合っており、その中を移動できる。この静止した保護板３３は横断部３０の全体を覆っており、削りくずの堆積からガイドレール２９を保護している。この効果は、示しているように保護板３３による屋根状のカバーを可能にするような、支持構造１７の肩部２６のオフセット及び直線状のガイド２８，３０の位置取りによって得られる。

図４，５に示すプログラム制御フライス・ボール盤もまた、リニアガイド１２によって垂直方向であるＺ軸方向にガイドされた主軸台１０に設けられ、垂直方向に直線状に並べられた工作ユニット１１を有している。この実施形態でも、内側に傾いた形態をしている土台３の２つの側壁４，５が、漏斗型の削りくず落下スペースを制限している。そして、その底部には、図２，４には図示しない削りくず除去装置が配置されている。１つの直線状のガイドが、側壁４，５のそれぞれの肩部４０，４１にそれぞれ設けられており、直線状のガイドのガイドレール４２，４３が側壁４，５にそれぞれ設けられている。この直線状のガイドの２つのガイドシュー４４，４５は、ワークピース・テーブル４８を支持するキャリア機構４７の板状の壁体４６を運搬する。キャリア機構４７は、垂直方向に伸びる剛性の高い壁体４６からなり、直線駆動手段（図示しない）によって、水平方向であるＹ軸方向に、ガイドレール４２，４３に沿って移動できる。キャリア機構４７のワークピース・テーブル４８は、リニアモータ（図示しない）によって、ガイドレール５０，５１上で、水平方向であるＸ軸方向に移動できる。図５に示すように、細長形状の保護板は、この実施形態においても、すなわち、どの場合においても、一の細長形状の保護板５２が側壁４の領域に、もう一つの細長形状の保護板５３が側壁５の領域に設けられている。上述した保護板５２，５３の２つは、２つのリニアガイド４２，４３にわたっており、垂直方向に延びるその端部を介して、板状構成要素４６の溝５４，５５に噛み合っている。さらに、ウォームギヤ５６は中心部に配置され、角張った保護板５７によって覆われて削りくずの堆積から保護される。

図６，７に示す本発明の実施形態は、技術的な概念について図１〜３による実施形態と大部分は一致する。ここでは、同一の構成要素には、同一の参照符号を付して示す。

図６によれば、機械フレーム１は、図１〜３による実施形態に変更を加えたスタンド６２を有する。当該スタンドは、比較的狭い上部６３と比較的幅広のベッド状の基部６４とを有する。スタンドのこれら２つの部分は、シングル・ブロック・デザインとして一体の構造に設計されており、突出している中心部６５を介して、たがいに接続されている。スタンド６２は、互いの側に向かって傾斜している連続した側面６６，６７によって制限されている。スタンドの中心部の前面６８は傾斜面である（図７参照）。その傾斜は、堆積した削りくず及び他の固体物が下の方に向かって滑り落ちるように、選択されている。同じことが、下部構造を横側から制限する２つの側壁６９，７０に対しても当てはまる。２つの側壁６９，７０は、下部構造と一体に形成してもよく、又は分離した壁体として設置してもよい。これら２つの側壁６９，７０の内表面は漏斗形状の削りくず落下スペースを制限する。その機械側の後壁は、スタンドの中心部６５の傾斜面６８によって制限される。

図１による実施形態に似た、図６に示す実施形態でも、ワークピース・キャリア１５は、漏斗状に傾斜した２つの側壁６９，７０の間の空間において、スタンド６２の前側の前壁に配置されている。図６による実施形態では、ワークピース・テーブル・キャリア１５のデザインは、図１によるテーブル・キャリア１５のデザインと大部分で一致している。具体的には、図３の右側上部に示されているワークピース・キャリア構造の支持ベアリングは図７にも当てはまるため、同じ参照符号が付され、図３と同じ表現にされている。

図６，７による実施形態は、機械スタンドの形態の相違によってだけでなく、機械スタンド２においてワークピース・キャリア１５の台座１６の支持構造の違いによっても、図１〜３による実施形態と異なる。台座１６は、傾斜した前面７２と、下端領域においてスタンド側に向かってオフセットのある肩部７３とを有する板７１によって支持されている。ガイドシュー７４は、この肩部７３の垂直な前面に設けられており、スタンドに固定されたガイドレール７５上を移動する。図６において明らかなように、板７１におけるガイド機構は、板の上部よりもかなり狭い。上部ガイド機構は、台座１６の右末端において、上方に向かって突出した板７８を有している。板７８の右側の垂直な側面にガイドシュー１９が設けられている。

図６，７によって上述した実施形態は、機構部位や削りくずの落下に関して、図１〜３による実施形態と同じ利点を有する。しかし、特別な剛性や好ましい振動特性というさらに有利な点も有する。これらは、特に、支持ベアリングと、機械スタンドの直接の前側のテーブル・デザインの支持構造とによって達成される。これはさらに、削りくず落下スペースの後壁によって、削りくず、冷却潤滑剤、及びその他の粒子の特に好ましい収集スペースが設けられることにも通じる。このスペースの後壁は、前方に十分に傾いており、２つの横方向に傾けられた面６９，７０によってだけでなく、後部の傾いた面６８によっても制限されている。

本発明は上記で示され、説明された実施形態に限定されるものではない。例えば、削りくず落下漏斗が、機械の土台の２つの側壁の内表面によって直接制限されることは、必ずしも必要ではない。必要ならば、後から挿入され得る傾斜したシート又は板をかわりに用いることも可能である。

Claims (13)

1. スタンド（２）及び機械基部（３）を有する機械フレーム（１）と、
   リニアガイド上をモータによって動作できるワークピース・キャリア機構（１５，４７）と、
   前記スタンド（２）に配置され、少なくとも１つの座標軸に沿ってモータによって動作でき、交換可能な切削工具を含む工作ユニット（１１）と
   からなる工作機械であって、
   前記ワークピース・キャリア機構（１５，４７）の前記リニアガイド（１９，２０，２９，４２，４３；７４，７５）及び直線駆動手段が、縦方向に連続し、静止したカバー要素（２２，３３；５２，５３；２３，８０）によって覆われることにより、削りくずの堆積に対して保護されることを特徴とする工作機械。
2. 前記機械基部（３）の２つの側壁（４，５；６９，７０）の間の内部空間が、互いに傾斜した形態で配置され、削りくず落下漏斗（２５）を形成する滑降表面によって制限されることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 水平方向の第１のリニアガイド（１９，２０）が前記スタンド（２）の前側（２ａ）に配置され、水平方向の第２のリニアガイド（２９）が前記ワークピース・キャリア（１５）の下側のほぼ中央領域で互いに向かって傾けられている前記２つの側壁（４，５）の間をＸ軸方向に延びる横梁（３０）に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記スタンド（３）に取り付けられた保護板（２２）で前記ワークピース・キャリア機構（１５）の前記第１のリニアガイド（１９，２０）を覆い、前記ワークピース・キャリア機構（１５）の下方の前記第２のリニアガイド（２９）を覆っているサドル状の保護板（３３）を横梁３０に取り付けることで前記直線駆動手段（２１）を覆うことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
5. ２つの水平方向の前記リニアガイド（１９，２０；７４，７５）が前記スタンド（２）の前記前側（２ａ）に異なる高さで配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
6. 下方の前記リニアガイド（７４，７５）が前記スタンドの突出した中央部（６５）の傾斜面（６８）の下に配置されており、前記傾斜面は前側に向けられ、連続した細長形状のシート（８０）によって覆われていることを特徴とする請求項５に記載の工作機械。
7. 前記工作ユニット（１１）が前記スタンド（２）に沿ってＺ軸方向に移動可能なスライダ（１０）に設けられ、前記ワークピース・キャリア機構（４７）が水平方向の複合スライダと、２つの座標軸Ｘ及びＹで保護板（５２，５３，５７）によって覆われた前記リニアガイド及び前記直線駆動手段とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
8. 前記側壁（４，５）のそれぞれにＹ軸方向に延びる１つの前記リニアガイド（４２，４３；４４，４５）が、前記削りくず落下漏斗の中央領域に１つの前記直線駆動手段（５６）が、配置され、削りくずの堆積に対して１つの保護板（５２，５３，５７）によってそれぞれ保護されることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
9. キャリア機構（４７）が、ワークピース台座（４８）の前記リニアガイドのガイドレール（５０，５１）が設けられる支持構造としての垂直な壁体を含み、前記ガイドレールが前記保護板（５２，５３）によって覆われていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の工作機械。
10. 前記機械フレーム（１）の前記スタンド（２，６２）と前記基部（３）とが一体化されたシングル・ブロック・デザインに形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の工作機械。
11. 前記スタンド（６２）が四面体形状をし、狭い上部（６３）と、前側の傾斜面（６８）を含む中心部（６５）と、傾斜した側壁（６９，７０）を備える基部（３）を含んでいる広い基部（６４）とからなり、前記スタンド（６２）は、傾斜した側面（６６，６７）によって両側を制限されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の工作機械。
12. 前記削りくず落下漏斗（２５）を形成する前記滑降表面が前記機械の基部（３）の前記側壁（４，５）の内表面であることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
13. 前記削りくず落下漏斗（２５）を形成する前記滑降表面が板やシートのようなアセンブリ要素の内表面であることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。

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