JP3821429B2

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

Info

Publication number: JP3821429B2
Application number: JP2001345665A
Authority: JP
Inventors: ペーター・ウェルリ
Original assignee: アジイ・エスアー
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2021-11-12
Also published as: JP2002205231A; ES2263432T3; EP1216779A1; US6674040B2; US20020079292A1; DE50012933D1; EP1216779B1

Description

【０００１】
【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Ｘ_topまたはＸ_bottomを作業空間の横に配置しており、かつ、主軸Ｙ_topまたはＹ_bottom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Ｘ_top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Ｙ_top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、Ｘ_top方向と平行に、Ｘ_down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、Ｙ_top方向と平行に、Ｙ_down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

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。