JP3821429B2 - 工作機械、特に切削放電加工機ならびにモジュール・セット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、中形ないし非常に大形の工作物を加工するための工作機械、特に切削放電加工機に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械の中で、例えば切削放電加工機および縦型放電加工機の形態の放電加工機が広く普及している。その場合、加工工具が、ワイヤ電極(切削放電加工機)または縦型電極(縦型放電加工機)の形態で、加工電極と工作物との間に電気的火花放電を起こすために、作業テーブル上にクランプした工作物と相対的に移動する。この機械の構造は、本質的に工作物と加工電極との間で加工輪郭を決定する相対的移動を発生するための駆動運動を有する機械フレームを備えている。そのために、縦型放電加工機では加工電極が個々の案内ヘッドによって案内され、切削放電加工機では上部のワイヤ案内ヘッド(第1の工具案内手段)および下部のワイヤ案内ヘッド(第2の工具案内手段)によって案内される。工作物または工作物群は作業テーブル上に、工作物保持手段に好適なクランプ手段で固定されている。放電加工機の特殊ケースのために、火花放電の発生および制御用のもう1つの発生機、CNC制御ならびに作業空間の洗浄用および必要がある場合使用した加工液の再処理用の装置がある。
【0003】
つまり、その他の通常の工作機械(フライス盤、中ぐり盤、丸鋸盤またはレーザ切断機など)に対する切削放電加工機の特殊性は、工具、ワイヤ電極を工作物の両側で(第1の案内位置および第2の案内位置に)案内しなければならないことである。この特質は、その他の例えばワイヤ鋸盤(例えばダイヤモンド・ワイヤ・ソー)ならびに帯鋸盤等にもみられる。切削放電加工機の場合、両方のワイヤ案内ヘッドは、円錐形の切断面を作るために、そこで様々な軌道上を移動することができる。それ故、切削放電加工機は、通常、主輪郭を作るために2つの運動軸XおよびY(第1の運動面内で2つの互いに直角になる方向)と、ワイヤ電極を傾けるための2つの運動軸UおよびV(第2の運動面内で別の2つの互いに直角になる方向)と、工作物高さまたは切断面高さに合わせるためのZ軸とを有する。
【0004】
工作機械および特に放電加工機は、多面的に使用可能である。そのため、時が経つにつれて、販売価格、維持費、工作物寸法および最大移動経路、品質、生産性、柔軟性および自動化可能性、所要スペース、操作快適性などのようなその時々の要件との関係で種々の構造形状が開発されてきた。そのため、工作機械を開発する際の重点は、全く様々に設定することができる。しばしば、例えば一方で機械の所要スペースのような、かつ、他方で最大許容工作物寸法のような要件が対立する。まさに、後者の場合では、可能な限りコンパクトな構造方式をもつが、それにもかかわらずより大形の工作物も加工できることが望ましいであろう。これらの要件に、例えば従来公知の、放電加工機用の構造形状は、限定された範囲でのみ適している。
【0005】
以下、本明細書に使用した、特定の構造形状を表わすための概念を、放電加工機における特殊例を利用して説明する。そこで、放電加工機では、特にC−機械フレームと門形ガントリ・フレームとが区別される。C−機械フレームのための2つの特殊例では、作業テーブルが水平運動を実行し、かつ、電極案内ヘッドが垂直運動のみを実行する(Cフレーム機械)か、あるいは、全体的な水平および垂直の機械運動を電極案内ヘッドが実行する(据え付け型機械)かのいずれかである。そのために、いわゆるコラム・スライディング・キャリッジが機械フレームに固定され、該スライディング・キャリッジの第1の、機械フレームを基準にして可動式のユニットが単に機械フレームの一端に懸架または案内されている。Cフレーム機械は、軽量ないし中量の工具構造および成形構造に使用され、据え付け型機械は中量ないし重量の工具構造および成形構造に使用される。門形支柱は、第1の移動可能のユニットがその両端で機械フレームを基準にして案内され、かつ、そのようにいわゆる門を形成するので、C機械フレームよりも高い剛性と高い緩衝能力とを有する。該門形支柱は、特に極端な工作物重量と電極重量とに好ましい。しかしまた、一部は、より高い精度が求められるところにも使用される。
【0006】
基本的に、工具と工作物との間の相対運動は、作業テーブルの運動によるか、あるいは、電極案内ヘッドの運動によるか、あるいは、作業テーブルと電極案内ヘッドの運動の組合せによるか、そのいずれかで実行される。
【0007】
門形構造方式の切削放電加工機の場合、機械フレームは一般的に1つの機械ベッドと、2つの前記機械ベッド上に配置されたスタンドと、1つのクロス・バーとから成り、これらが一緒になって1つの門形支柱を形成する。それによって、Cフレーム構造タイプよりも高い剛性と、温度変動時のより均一な伸びとを生じる。さらに、固定門形支柱を具備する工作機械と、可動門形支柱を具備する工作機械とが区別される。固定門形機の場合、1つの作業テーブルが作業タンクと共に機械ベッド上で主軸方向へ、例えばX−方向へ、いわば門形支柱を通って移動可能に配置されている。ワイヤ電極のY−主軸運動は、前記主軸運動から結合を外され、かつ、クロス・バー上で作業空間の上方で水平に移動可能であるY−スライディング・キャリッジによって行われる。従って、工作物は1つの軸方向にのみ動かされる。機械フレームまたはベッド、スタンドおよびクロス・バーは、1つの静止ユニットを形成する。下部のワイヤ案内ヘッドは、この場合典型的にL字形の下部の支持アームを介して上部のY−スライディング・キャリッジに固定されている。この支持アームは、まさにより大型の機械の場合に適切な長さになり、それによって該支持アームは長い伸長区間によって比較的敏感に力作用および熱的変動に反応する。特に、前記のように形成した支持アームを具備する設備は広いスペースを占める。
【0008】
さらに、いわゆるガントリ機械が知られており、これらの機械においては、工作物が加工中に静止し、かつ、第2の主軸運動も工具上に移される。この場合、全門形支柱がスタンドと一緒に機械フレームを基準にしてX−主軸方向に移動するか、あるいは、門形支柱のクロス・バーのみが移動するかのいずれかである。ガントリ機械の長所は、移動量が加工の進み具合または各々の被加工工作物に関係なく一定にとどまることである。可動式門を具備する前記のような切削放電加工機は、例えばドイツ特許第2052123号明細書から公知である。ガントリ構造形状の別の例は、今回はフライス盤の分野で、欧州特許第0712683号に記載されている。この場合は、両方のスタンドがいわゆる壁として形成されており、かつ、その壁上に、クロス・バーを移動するためのガイドが配置されている。
【0009】
米国特許第4,992,640号から、門形構造方式の上部のワイヤ案内ヘッドと、固定した下部のワイヤ案内ヘッドと、コラムスライディング・キャリッジ上で移動可能の工具テーブルとを具備する切削放電加工機が知られている。特開昭63−306829は、さらに門形構造方式で上部のワイヤ案内ヘッドと、静止工作物と、門形構造方式で固定して上部のワイヤ案内ヘッドに連結した下部のワイヤ案内ヘッドとを具備する切削放電加工機を示す。その限りでは、上部のワイヤ案内ヘッドの、例えばX−主軸方向への少なくとも1つの運動が、常に固定して、例えば下部のワイヤ案内ヘッドのU方向への運動と連結されている。単に、両方のワイヤ案内ヘッドのY−主軸運動またはV−運動だけが互いに独立している。
【0010】
特開昭61−34622、同昭61−168426および同昭61−168424は、最後に、工作物が静止し、かつ、上部のワイヤ案内ヘッドと下部のワイヤ案内ヘッドとがそれぞれ互いに独立して移動可能なコラムス・ライディング・キャリッジとして形成された切削放電加工機を示す。コラム・スライディング・キャリッジシ・ステムの欠点は、機械の外形寸法がコラム・スライディング・キャリッジの長い移動経路のために最大の被加工工作物寸法に比べて不利に非常に大きくなることである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、最大の被加工工作物寸法または移動経路が工作機械の外形寸法に対して有利な関係になるように、分類による工作機械を継続開発することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を請求項1および36の主題物によって達成する。その好ましい実施態様は、各従属請求項に記載されている。
【0013】
それにより、1つの機械フレームと、前記機械フレームに設けた、第1の案内位置に工具を案内するための第1の工具案内手段であって、移動可能のスライディング・キャリッジを具備する移動可能の門形支柱として形成され、機械フレームを基準にして第1の平面内で第1の方向に沿って、かつ前記第1の方向と直角な第2の方向に沿って移動可能となっている第1の工具案内手段と、前記機械フレームに設けた、第2の案内位置に工具を案内するための第2の工具案内手段であって、機械フレームを基準にして第2の平面内で第3の方向に沿って、かつ前記第3の方向と直角な第4の方向に沿って、第1の工具案内手段から独立して移動可能となっている第2の工具案内手段と、前記機械フレームに設けた、工作物を保持するための工作物保持手段とを備え、前記工作物が工具の第1の案内位置と第2の案内位置との間に案内されるように前記工作物保持手段が形成されている工作機械が提供される。同様に、第2の工具案内手段は、移動可能なスライディング・キャリッジを具備する移動可能な門形支柱として形成されている。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明ならびに本発明のその他の長所および特徴は、ここで添付の図面を参照し好ましい実施形態を利用してより詳しく説明する。
【0015】
図1〜4において、同じ符号は同じ部分を表わす。さらに、以下に使用した概念「上」、「下」、「水平」および「垂直」は限定的に理解してはならず、単に明細書を容易に読み易くすることに利用する。
【0016】
本発明は、ここで特殊切削放電加工機を利用して詳細に説明する。ただし、これは、工具を2種類の案内位置で互いに独立して案内する必要がある本発明による構造設計を別の工作機械も具備することができるので、限定的に理解してはならない(例えばワイヤ・ソーまたはベルト・ソーなど)。
【0017】
図1〜4に示した好ましい実施形態によれば、切削放電加工機は、ほぼ直方体形の機械ベッド4上に静止する機械フレーム2を備えている。機械ベッド4は、前面6と、裏面8と、2つの側面10および12とを有する。機械ベッド4の両側面10および12上に、上方へ、好ましくはほぼ最大工作物高さの水準まで延びる各々1つの側壁14および16が配置されている。側面14および16の上縁には、水平に周縁の長手方向に延長する門形支柱の上部の第1のクロス・バー22用のガイド18および20を配置している。側壁14および16内には、同様に水平に側壁14および16の長手方向に延長する窓形の溝部24を設けている。この溝部24は、側面14および16の外側にコラム形の部分26のみが残るように形成される。窓形の溝部(開口)24の下側の窓縁上に、望ましくは直接機械ベッド4上に、2つの別の、下部の第2のクロス・バー30用のガイド28が置かれる。あるいは、開口(24)の上縁にガイド28を懸架しても良い。このこの窓形に形成した溝部によって、切削放電加工機の構造幅を約数100mmだけ縮めることができる。
【0018】
図示しない代替実施形態においては、下部のクロス・バー用のガイド28は、横から各側壁14および16に、あるいは直接機械ベッド4上に配置することができ、この場合には溝部24を省くことができる。側壁14および16が完全に省かれる場合、他の別法としての一実施形態において上部のクロス・バー22用の両方のガイド18および20は、再び前部および後部のコラムを介して機械ベッド4上に支持した、それぞれ側面のクロス・バー上に固定することができる。それによって、2つのブリッジが生じる。それにより、この両ブリッジの下に、作業空間に向かって1つの開口が生ずる。次いで、下部のクロス・バー用の両方のガイド28を各クロス・バーの下側に懸架することができるか、あるいは、別法として直接開口内の機械ベッド4上に配置することができる。さらに、両側壁14または16あるいはブリッジを裏面8に、好ましくは追加の支持作用を与える後壁(図示せず)によって連結することができる。この場合、前記後壁は、作業タンクの部分と等しくなる(下記参照)。別法として、機械ベッド4の両側10および12に配置したブリッジを少なくとも1つの別の、裏面8および/または前面6に配置した別のブリッジを通して連結することができ、それにより(上述のように)より高い剛性が達成される。次に、その場合に前面6、上部および裏面8に生じる開口は、工作物またはクランプした工作物を含むパレットの配置および取外しのために提供される。
【0019】
図1〜4に示した実施形態は、ガントリ構造タイプの利点に基づいた設計を示している。ガイド18および20は、大型工作物を配置すること(例えばクレーン、フォークリフトまたはその他の補助手段を用いて)が本質的に容易となるように、上部の第1のクロス・バー22がその最後部位置で作業空間を解放するように後方へ低コストで動かすことができる。
【0020】
本発明による構造形状による大型ワイヤ放電加工機は底面を最適に利用する。なぜならば、主軸XtopまたはXbottomを作業空間の横に配置しており、かつ、主軸YtopまたはYbottomを工作物の上または下に、直接作業空間内に配置しているからである。
【0021】
非常に大型のワイヤ放電加工機の公知の設計に対する好ましい構造形状の別の長所は、工作物用のクランプ面が人間工学的に理想的な約1100mmの高さにくることである。それ故、これは、機械フレーム2の剛性が機械ベッドの断面積(面積モーメント)に左右されないために可能になる。
【0022】
周知のように、高精度の放電加工は、作業空間を洗うためおよび工作物の熱的安定のため、誘電性の加工液から成る槽内で実行される。そのために、切削放電加工機は、作業空間を囲み、かつ、各加工前に加工液を充填する、加工液を収用するための作業タンク32を有する。加工終了後、この加工液が作業タンク32から排出され、かつ、工作物の配置および取外しのために作業タンク32が開放される。この場合のために、作業タンク32はそれに応じて、例えば第1の例では(明確に図示しない)自動的に作動可能の扉を前面6に備え、および/または、第2の例では(同様に明確に図示しない)自動的に作動可能の扉を裏面8に備えるようにしてもよい。
【0023】
対応する機械フレーム2の形成において、作業空間の下側に切削放電加工機のモジュール、例えば加工液の調製用のユニットを一部または全部収容することができる一定の容積を利用できるようにしておく。それにより、切削放電加工機自体の良好なスペース利用および良好な組込が生じ、これがさらに経済的な長所を持ち合わせている。槽を具備する切削放電加工機の場合、機械フレーム2内の自由空間は、特に好ましくは、作業タンク32を空にする際の対応するタンク(図示せず)内の加工液の収容に使用される。約+/−0.5度で正確に調節することができる加工液は、それにより機械フレーム2の熱的安定化に貢献する。まさに、この場合に好ましくは少なくとも機械ベッド4がポリマー・コンクリートから製造される。
【0024】
好ましくは、切削放電加工機は、作業タンク32の内部に本質的に四角形の開口部を有する板状の工作物クランプ・フレーム34の形態の工作物保持手段を備えている。この工作物クランプ・フレーム34の少なくとも一部を、両側壁14および16または下部の第2のクロス・バー30の通路の上方のブリッジに作業タンク32の側壁を通して固定することができる。底部への工作物の重力の経路は、それにより非常に短くなる。工作物クランプ・フレーム34が少なくとも一部は機械フレーム2と一体に組み込まれるのが望ましい。この場合には、工作物クランプ・フレーム34が同様に一部ポリマー・コンクリートから成ることができる。また、他の部分、例えば両側壁14および16と、さらに両方のクロス・バー22および30とをポリマー・コンクリートから製造することができる。
【0025】
ワイヤ放電加工機、特に大型工作物の加工に使用されるワイヤ放電加工機は、しばしば手で備え付けられる。これは、大型工作物における加工時間がいずれにせよ備え付け時間よりはるかに長くなるので非経済的ではない。中形寸法の機械において、作業空間の各箇所に到達することが操作員にとって困難である。通路および作業タンク32は、それ故、操作員が直接工作物クランプ・フレーム34に近接するか、あるいは、その操作員が特に大型の機械では直接作業空間または作業タンク32に立ち入ることができるかのいずれかに形成されなければならない。
【0026】
上部の門形支柱の上部の第1のクロス・バー22に沿って、上部の第1のスライディング・キャリッジ36が、例えばXtop 方向に移動可能である。そのために、ここに示した実施形態においてスライディング・キャリッジ36を案内するための特殊ガイド38がクロス・バー22の前部側壁に取付けられる。上部の第1のクロス・バー22は、上部の第1のスライディング・キャリッジ36と直角にYtop方向に移動可能である。上部の第1のスライディング・キャリッジ36には、さらに対応する垂直に延長するガイド39を介して、工作物の高さに調整するためにZ方向へ移動可能であるスリーブ40を固定している。このスリーブ40の下端には、上部のワイヤ案内ヘッド41を固定している。全体的に、上部のワイヤ案内ヘッド41は、それにより従来のガントリ・マシニング・センターの作業ヘッドのように移動する。
【0027】
下部のワイヤ案内ヘッド43は、ここで、上部のワイヤ案内ヘッド41から独立して、分離された案内手段および駆動手段によって移動する。そのために、下部の第2のクロス・バー30の長手方向に沿って、Xtop 方向と平行に、Xdown方向へ移動可能である下部の第2のスライディング・キャリッジ42を設けている。下部のクロス・バー30は、下部のスライディング・キャリッジ42と直角に、かつ、Ytop 方向と平行に、Ydown方向へ移動可能である。従来のL字形に曲げられたワイヤ案内アームに置き換えられる下部のクロス・バー30は、上部のクロス・バー22のように両側で支持され、かつ、案内される。それにより、前記の下部のクロス・バーは、同様に従来のガントリ・マシニング・センターの作業ヘッドのように移動する。下部のワイヤ案内ヘッド43は、ここで下部のスライディング・キャリッジ42に固定している。つまり、全体的に、工具、ワイヤ電極が静止した工作物で、2種類の案内位置、下部のワイヤ案内ヘッド43および上部のワイヤ案内ヘッド41に、それぞれ移動可能のスライディング・キャリッジ36および42を具備する移動可能の門形支柱22および30によって案内され、ツイン・ガントリ工具ガイドまたは改良されたガントリ機械フレームの意味において、機械ベッド4で、作業テーブルおよび/またはクランプ・フレーム34、作業タンク32および工作物が固定されたままになる。両方のワイヤ案内ヘッド41および43は、互いに独立して、工作物の下側および上側で移動され、それにより任意の円筒形および円錐形の断面輪郭を作ることができる。この構造は、2種類の工具がそれぞれガントリ工具ガイドによって同じ工作物を同時に加工する先行技術で公知の構造と区別されている。これらは、先行技術において、いわゆるツイン・ガントリ工作機械とも呼ばれる。
【0028】
上部のクロス・バー22、上部のスライディング・キャリッジ36およびスリーブ40の移動のために分離した駆動装置が用意されている。これは、同様に下部のスライディング・キャリッジ42と下部のクロス・バー30にも当てはまる。今日の数値制御工作機械の軸駆動装置の大部分がボールベアリング主軸と直接的または間接的な測定システムとを組み合せたサーボモータを使用する。本発明との関係では、広く普及しているボールベアリング主軸駆動装置も直接駆動装置も使用することができる。ワイヤ放電加工では、低軸速度だけが達成されるが、加工箇所では、しばしば短ストロークで前方および後方に向けた相対運動が行われる。それ故、本機械設計で好ましくはマクロ駆動装置に重ねた、ワイヤ案内ヘッド41および43の精密かつ高動的位置決め用のミクロ駆動装置が使用される。
【0029】
下部のクロス・バー30は、2つの側壁44および46で作業タンク32を横断し、かつ、該クロス・バーの運動方向に沿って各々1つの窓形のブッシング48内で作業タンク32の両側壁44および46へ移動する。放電加工工程が液体槽内で行われる切削放電加工機では、それにより下部のクロス・バー30の通過時に好適なシール措置をブッシング48によって講じなければならない。これらは、例えば、図4に暗示するように、側壁44および46あたり各々1つの板条帯50の形態で存在し、該板条帯が機械フレーム2の側壁14および15と作業タンク32の後壁47との特殊ガイドの中に案内される。下部のクロス・バー30は、液密に板条帯50と結合されており、他方、板条帯50はさらに作業タンク32の両側壁44および46に向かって移動可能に案内されており、かつ、好適なシール手段を介して作業タンク32の内部空間を外部空間に対して窓形のブッシング48で密閉する。
【0030】
下部のスライディング・キャリッジ42は、下部のクロス・バー30に沿って移動する。そのために、下部のクロス・バー30は、例えば密閉された本質的に四角形の断面形状として形成されており、それにより高い捩り強度と曲げ強度とが保証されている。下部のスライディング・キャリッジ42のガイドは、好ましくは下部のクロス・バー30の前部外側上に配置されている。下部のスライディング・キャリッジ42を駆動するためのボールベアリング駆動、下部のスライディング・キャリッジ42自体および下部のワイヤ案内ヘッド43は、その場合同様に好ましくは下部のクロス・バー30の前部外側に配置されている。これらは、それにより組立作業および維持作業のための有利な位置にある。別法として、下部のクロス・バー30は、本質的にU字形に形成することができ、それによりガイド、ボールベアリング駆動の主軸およびワイヤ送り装置を少なくとも部分的に側面に組み込むことができる。しかし、この長所は、特に捩り強度にとって不利になる。クロス・バー30が加工液を通して動かされるので、この特殊例においてはクロス・バー30の内部空間が作業タンク32に対して好適なシール措置を介して密閉されなければならない。ここに示した実施形態において、各々1つのベローズ52および54を下部のスライディング・キャリッジ42の両側に(下部クロス・バー30の長手方向に延長しながら)設けており、このベローズは該ベローズの一端で液密にスライディング・キャリッジ42に、かつ、該ベローズの他端で例えば液密に板50に連結されている。もちろん、別の密閉変形方式も可能である。
【0031】
上部のクロス・バー22と、場合により上部のスライディング・キャリッジ36も最外側位置へ、例えば後方へかつ左へ移動するとき、作業空間は上方へ広く空いたままになる。より大型の工作物を、そこで何ら問題なく、例えばクレーンで配置し、かつ、取り出すことができる。前面6は、通常可能な限り「変化されない構造と」されるため、作業タンク32またはタンク扉の開放後作業空間への自由な視野が生じ、かつ、妨げられずに手動の介入が可能になる。側面から両方の側壁14および16を通して基本的に作業空間へ達することはできない。しかし、裏面は(すでに述べたように)ロボット、場合によって可能なパレット交換システム、測定器および監視器またはその他の手段のような、場合により生じうる自動化手段に関して、少なくとも部分的に開放することができる構造となっている。
【0032】
好ましくは、本機械設計によって一定の移動経路長さを超えると切削放電加工機の外形寸法が在来型の構造形状を有する比較可能の切削放電加工機に比べて著しく低減されるため、設置場所でより少ない所要スペースのほかに設備を輸送する際に低コストも生じる。好ましい構造形状の別の長所には、ワイヤ案内ヘッド41および43を強くオフセットすることができ、かつ、それによって工作物高さが高くてもワイヤ傾きを大きく調整できることも含まれる。この場合に、ワイヤ案内ヘッド41および43を公知の方法で配向可能に形成することができ、それによりワイヤ電極が過度に負荷されることがない。さらに、両方の軸システムX/YおよびU/Vの負荷および移動経路が類似しているので、この、いわゆるツイン・ガントリ方式によって所定の構成要素、特にモータ、ガイド、ボール循環式主軸などを同様に様々に工作機械に使用することができる。それによって、好ましくは、仕入、サービス、軸受管理等で節約が生じる。また、クロス・バー22および30ならびにスライディング・キャリッジ36および42のような機械仕様の部品は、場合により同じにすることができる。
【0033】
最後に、この構造は特に中形ないし非常に大形の工作物の加工に適しているが、それのみに限定されない。さらに、特に精度および製造コストが最適化され、高い剛性および良好な熱的特性が達成され、かつ、操作容易性が軽減される(特に配置および取外しのための作業空間への近接)。
【0034】
さらに、好ましくは、機械フレーム2と両門形支柱を実質的に変更しないで縦型放電加工機、フライス盤またはその他の工作機械の製造に使用することができる。もちろん、その場合には図1〜4に示した切削放電加工機の典型的な特徴を変化させ、または、省く必要がある。そのため、本発明のもう1つの思想によれば、上述の機械設計の基本要素は、切削放電加工機用のみならず、加工が工具の相対運動によってX/Y−方向への案内位置で、かつ、U/V−方向への別の案内位置で、あるいは、さらにまたX/Y−方向への加工工具の移動によって、および、U/V−方向への工作物の独立の移動によっても行われる別のタイプの工作機械用にも使用可能である(例えばフライス盤、中ぐり盤、研削盤等)。そのために、本発明は、工作機械、特に放電加工機の組立用の、複数の次のモジュールを具備するモジュール・セットを提供する:中央の機械フレーム2、前記機械フレーム2に取付可能の、工具を案内するための第1の工具案内手段、前記第1の工具案内手段は、移動可能のスライディング・キャリッジを具備する移動可能の門形支柱として形成しているため、前記工具案内手段は、機械フレーム2を基準にして第1の平面内で第1の方向に沿って、かつ、前記第1の方向と直角な第2の方向に沿って移動可能であり、かつ、必要がある場合は前記機械フレーム2に取付可能の、工具または工作物を保持するための第2の工具保持手段または工作物保持手段が移動可能であり、前記第2の工具保持手段または工作物保持手段が移動可能のスライディング・キャリッジを具備する移動可能の門形支柱として形成されているため、前記工具保持手段または工作物保持手段が機械フレーム2を基準にして第2の平面内で第3の方向に沿って、かつ、前記第3の方向と直角な第4の方向に沿って移動可能である。これらのモジュールは、該モジュールが多種多様の工作機械、例えば縦型放電加工機、切削放電加工機、フライス盤等の組立用に使用することができるように設計されている。これらの基本モジュールは、多種多様の工作機械を組み立てることができるユニット方式のモジュールを形成する。本発明の最も簡単な変形態様は、単に、例えばフライス盤または縦型放電加工機を製造するための基本要素を使用することである(静止した工作物および単にX/Y−方向およびZ−方向へ移動可能の上部の工具案内ヘッドの場合)。この変形態様に下部のU/V−案内ヘッドが付加されるならば、すでに切削放電加工機が得られる。つまり、同じ本体の機械モジュールを、工作機械の廉価な製造の長所を伴って、種々の機械変形態様のために使用することができる。
【0035】
その場合、機械フレーム2、上部のスライディング・キャリッジ36を具備する上部の門形支柱22および作業タンク32のような前記切削放電加工機の基本要素(下部のワイヤ案内アーム用の側壁44および46に欠けているブッシング48に至るまで)、および、スリーブ40が縦型放電加工機の基本要素に相当することを強調しておく。換言すれば、本発明による機械設計の前記モジュールは、ユニット形式によって切削放電加工機用および縦型放電加工機用としても、さらにまた他の工作機械、例えばフライス盤等用としても、より多い部品点数が達成され、かつ、製造コストを低減することができる長所を伴って、使用可能である。
【0036】
本発明の代表的な実施例の概念を記載すると次のとおりである。
1. 工作物保持手段が機械フレームに対して固定されている請求項1記載の工作機械。
2. 第1の工具案内手段および/または第2の工具案内手段が、工作物に対する間隔が調整可能である請求項1記載の工作機械。
3. 両方の門形支柱が上下に配置されており、前記工作物保持手段が、工作物が加工時に両方の門形支柱の間に配置されるように形成され配置されている請求項に記載の工作機械。
4. 両方の門形支柱が、同方向に移動可能なように機械フレーム上に配置されている請求項に記載の工作機械。
5. 機械フレームの2つの対向側に、各々1つの側壁が配置され、その上縁に第1の門形支柱用のガイドを有する請求項に記載の工作機械。
6. 側壁内に、第2の門形支柱用のガイドを具備する開口が通っている前項5記載の工作機械。
7. 第2の門形支柱用のガイドが、開口の下縁に直接機械フレーム上に配置されている前項6記載の工作機械。
8. 第2の門形支柱用のガイドが、開口の上縁に懸架して配置されている前項6記載の工作機械。
9. 側壁が、その内側に横から取り付けた第2の門形支柱用のガイドを有する前項5に記載の工作機械。
10. 機械フレームの2つの対向側に、2つのコラム上に支持された各々1つのクロス・バーが配置され、その長手方向に第1の門形支柱用のガイドを有する請求項1又は前項1乃至4のいずれか一項記載の工作機械。
11. 機械フレームの2つの対向側に、2つの別のコラム上に支持された各々1つの第2のクロス・バーが配置された、前記機械フレームの長手方向に第1の門形支柱用の別のガイドを有する前項10記載の工作機械。
12. 第2のクロス・バーが第1のクロス・バーのコラムと第1のクロス・バーの下側のコラムとの間に配置されており、第1のクロス・バーと第2のクロス・バーの両方の長手方向が同じである前項11記載の工作機械。
13. 工作機械の前面が本質的に開放して形成されている請求項1又は前各項いずれか一項記載の工作機械。
14. 工作機械の裏面が少なくとも部分的に開放して形成されている請求項1又は前各項いずれか一項記載の工作機械。
15. 両方の門形支柱が、第1の平面が第2の平面と平行に延びるように機械フレーム上に配置されている請求項1又は前各項いずれか一項記載の工作機械。
16. 第1の方向と第3の方向ならびに第2の方向と第4の方向が一致し、第1の門形支柱の第1のクロス・バーおよび第2の門形支柱の第2のクロス・バーが第1の方向に沿って、移動可能であり第1の門形支柱の第1のスライディング・キャリッジおよび第2の門形支柱の第2のスライディング・キャリッジが第2の方向に沿って移動可能である前項15記載の工作機械。
17. 第1のクロス・バーおよび/または第2のクロス・バーが門形コラムを介してガイド上で移動可能である前項16に記載の工作機械。
18. 第1のクロス・バーおよび/または第2のクロス・バーの端部が直接ガイド上で移動可能である前項16記載の工作機械。
19. 工具がワイヤ電極であり、上部の工具案内手段および下部の工具案内手段が上部のワイヤ案内ヘッドと下部のワイヤ案内ヘッドとを含む、切削放電加工機として形成されている請求項1又は前各項いずれか一項記載の工作機械。
20. 上部のワイヤ案内ヘッドが、さらに第1の平面と垂直方向に移動可能である前項19記載の工作機械。
21. 工作機械が、さらに加工中に工作物と加工液とを収容するための作業タンクを有し、第2の門形支柱が作業タンクの2つの対向する側壁を横断するように、前記作業タンクが機械フレーム上に配置されている前項19または20記載の工作機械。
22. 機械フレームが、さらに両方の側壁またはコラムを互いに連結する後壁を有し、前記後壁がほぼ作業タンクの高さに相当する高さを有する前項3ないし21のいずれか一項記載の工作機械。
23. 後壁が作業タンクの側壁を形成する前項22に記載の工作機械。
24. 両方の側壁またはクロス・バーまたはコラムを互いに連結するブリッジが機械フレームの裏面および/または前面に配置されている前項3ないし21のいずれか一項記載の工作機械。
25. 第2の門形支柱の第2のクロス・バーが本質的にU字形の断面形状として形成されており、前記クロス・バー上を可動式に案内されるスライディング・キャリッジが、少なくとも部分的に第2のクロス・バーの内部に配置された駆動手段によって駆動される前項19ないし24のいずれか一項記載の工作機械。
26. 第2の門形支柱の第2のクロス・バーが本質的に密閉した中空断面形状として形成されており、前記クロス・バー上を可動式に案内されるスライディング・キャリッジが、側面から第2のクロス・バーの外側に配置された駆動手段によって駆動される前項19ないし24のいずれか一項記載の工作機械。
27. 第2の門形支柱の第2のクロス・バーがシール手段を有し、前記シール手段が、スライディング・キャリッジの位置に関係なく第2のクロス・バーを基準にして第2のクロス・バーの外部空間と内部空間とを密閉するように形成されている前項25記載の工作機械。
28. 作業タンクの側壁が、さらにシール手段を有し、前記シール手段が、第2の門形支柱の位置に関係なく、作業タンクの外部空間と内部空間とを密閉するように形成されている前項19ないし24のいずれか一項記載の工作機械。
29. 作業タンクが機械フレームの前面および/または裏面に1つに自動的に作動可能な扉を有する前項21ないし28のいずれか一項記載の工作機械。
30. 作業タンクが通行可能に形成されている前項21ないし29のいずれか一項記載の工作機械。
31. 機械フレーム内で作業タンクの下側に、作業タンクを空にする際に加工液を収容するための別のタンクが設けられている前項21ないし30のいずれか一項記載の工作機械。
32. 工作物保持手段(34)が、側壁(14、16)またはコラム(26)に固定された、工作物をクランプするためのクランプ・フレーム(34)を含む前項5ないし31のいずれか一項に記載の工作機械。
33. 機械フレーム(2)がポリマー・コンクリート製である請求項1又は前各項のいずれか一項に記載の工作機械。
34. 両方の側壁(14、16)、コラムを含む両方のクロス・バー、クランプ・フレーム(34)および/または両方のクロス・バー(22、30)がポリマー・コンクリート製である前項5ないし33のいずれか一項に記載の工作機械。
35. 両方のクロス・バー(22、30)の移動用の駆動装置および/または門形支柱の両方のスライディング・キャリッジ(36、42)が上下のマクロ移動駆動装置およびミクロ移動駆動装置として形成されている請求項1又は前各項のいずれか一項に記載の工作機械。
36. 駆動装置がボールベアリング主軸駆動装置として形成されている、請求項1又は前各項のいずれか一項に記載の工作機械。
37. 駆動装置が直接駆動装置として形成されている請求項1又は前各項のいずれか一項に記載の工作機械。
【図面の簡単な説明】
【図1】切削放電加工機の形態における本発明の好ましい一実施形態の概略の透視図である。
【図2】図1に示した実施形態の側面図である。
【図3】図1に示した実施形態の正面図である。
【図4】図1に示した実施形態の平面図である。
【符号の説明】
2 機械フレーム
4 機械ベッド
6 前面
8 裏面
10、12 側面
14、15、16、44、46、47 側壁
18、20、28、39 ガイド
22 第1の工具案内手段
24 開口
26 コラム
30 第2の工具案内手段
32 作業タンク
34 工作物保持手段
36 スライディング・キャリッジ
38 上部の工具案内手段
40 スリーブ
41 上部のワイヤ案内ヘッド
42 下部のスライディング・キャリッジ
43 下部のワイヤ案内ヘッド
48 ブッシング
50、52、54 シール手段
Claims (2)
- 機械ベッド(4)とその一対の側面部(10)上に設けられた一対の側壁(14、16)を有した機械フレーム(2)と、
X方向に移動可能な第1のスライディング・キャリッジ(36)を具備するY方向に移動可能な門形支柱として形成され、上記第1のスライディング・キャリッジ(36)に保持される工具の第1部分を第1の案内位置に案内するために上記機械フレームに設けた第1の工具案内手段であって、X方向に延びるX方向第1クロスバー(22)を有し、該X方向第1クロスバー(22)に設けたX方向第1ガイド(38)に沿って上記第1のスライディング・キャリッジ(36)はX方向に移動可能に構成され、該X方向第1クロスバー(22)は、上記一対の側壁(14、16)の上面位置に取り付けたY方向に延びる一対のY方向第1ガイド(18、20)に沿ってY方向に移動可能に構成され、もって、上記第1のスライディング・キャリッジ(36)に保持される工具の第1部分(41)を上記X方向第1ガイド(38)と上記Y方向第1ガイド(18、20)で定まるX−Y平面の第1の案内位置に案内する、第1の工具案内手段と、
X方向に移動可能な第2のスライディング・キャリッジ(42)を具備するY方向に移動可能な門形支柱として形成され、上記第2のスライディング・キャリッジ(42)に保持される工具の第2部分を第2の案内位置に案内するために上記機械フレームに設けた第2の工具案内手段であって、X方向に延びるX方向第2クロスバー(30)を有し、該X方向第2クロスバー(30)に設けたX方向第2ガイドに沿って上記第2のスライディング・キャリッジ(42)はX方向に移動可能に構成され、該X方向第2クロスバー(30)は、上記一対の側壁(14、16)の下部を貫通して設けた窓型の開口(24)によって露出された上記機械ベッド(4)の一対の側面部(10)上に取り付けられるか、または該開口(24)の上縁に懸架されて取り付けられたY方向に延びる一対のY方向第2ガイド(28)に沿ってY方向に移動可能に構成され、もって、上記第2のスライディング・キャリッジ(42)に保持される工具の第2部分(43)を上記X方向第2ガイドと上記Y方向第2ガイド(28)で定まるX−Y平面の第2の案内位置に案内する、第2の工具案内手段と、
上記工具によって機械加工される工作物を保持するための工作物保持手段と、を備え、
上記第1の工具案内手段の一対のY方向第1ガイド(18、20)と第2の工具案内手段の一対のY方向第2ガイド(28)それぞれは上下に所定の距離をおいて該側壁(14、16)とX方向において対応した位置に取り付けられることを特徴とした工作機械。 - 工作機械の組み立て用のモジュールセットであって、機械フレームのモジュールと第1の工具案内手段のモジュールおよび第2の工具案内手段のモジュールからなり、
前記機械フレームのモジュールは、機械ベッド(4)と、この機械ベッド(4)の一対の側面部(10)上に設けられた一対の側壁(14、16)と、その一対の側壁(14、16)上にY方向に延びる一対のY方向第1ガイド(18、20)と、上記一対の側壁(14、16)の下部を貫通して設けた窓型の開口(24)によって露出された上記機械ベッド(4)の一対の側面部(10)上に取り付けられるか、または該開口(24)の上縁に懸架されて取り付けられたY方向に延びる一対のY方向第2ガイド(28)とを有し、
前記第1の工具案内手段のモジュールは、X方向に移動可能な第1のスライディング・キャリッジ(36)を具備するY方向に移動可能な門形支柱として形成され、上記第1のスライディング・キャリッジ(36)に保持される工具の第1部分を第1の案内位置に案内するために、上記機械フレームに設けられたY方向第1ガイド(18、20)に支持されたX方向に延びるX方向第1クロスバー(22)を有し、該X方向第1クロスバー(22)に設けたX方向第1ガイド(38)に沿って上記第1のスライディング・キャリッジ(36)はX方向に移動可能に構成され、もって、上記第1のスライディング・キャリッジ(36)に保持される工具の第1部分(41)を上記X方向第1ガイド(38)と上記Y方向第1ガイド(18、20)で定まるX−Y平面の第1の案内位置に案内するものであり、
前記第2の工具案内手段のモジュールは、X方向に移動可能な第2のスライディング・キャリッジ(42)を具備するY方向に移動可能な門形支柱として形成され、上記第2のスライディング・キャリッジ(42)に保持される工具の第2部分(43)を第2の案内位置に案内するために上記機械フレームに設けられたY方向第2ガイド(28)に支持されたX方向に延びるX方向第2クロスバー(30)を有し、該X方向第2クロスバー(30)に設けたX方向第2ガイドに沿って上記第2のスライディング・キャリッジ(42)はX方向に移動可能に構成され、もって、上記第2のスライディング・キャリッジ(36)に保持される工具の第2部分(43)を上記X方向第2ガイドと上記Y方向第2ガイド(28)で定まるX−Y平面の第2の案内位置に案内するものであり、
上記第1の工具案内手段の一対のY方向第1ガイド(18、20)と第2の工具案内手段の一対のY方向第2ガイド(28)それぞれを上下に所定の距離をおいて該側壁(14、16)とX方向において対応した位置に取り付けることができるようにされている、機械フレームのモジュールと第1の工具案内手段のモジュールおよび第2の工具案内手段のモジュールを備えている、工作機械の組立て用のモジュールセット。
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