(57)【要約】液剤供給装置は、工具とワークピースとの間の干渉領域に向けて液を放出するように、工作機械の機械加工領域で使用するために特に設計されている。この液剤供給装置を提供する方法は、  ａ．ワークピースと、工作機械の機械加工領域でのワークピースを機械加工するために使用される工具を考慮して、機械加工領域の３次元形状をコンピュータの支援を得て画定するステップ、  ｂ．ステップａで定められた情報を組み入れて、具体的に構成された少なくとも１つの液剤供給装置のアウトレット・ノズル（２５１）の３次元形状と位置をコンピュータの支援を得て画定するステップ、  ｃ．このアウトレット・ノズル（２５１）の３次元形状を記載するデータセットを提供するステップ、  ｄ．数値制御された製造方法（２００）によってアウトレット・ノズル（２５１）を製造するために、データセットを使用するステップを備える。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液剤供給装置（２５０）を提供する方法であって、
前記液剤供給装置（２５０）は、工具（２０）とワークピース（３０）との間の干渉領域に向けて液を放出するように、工作機械（１００）の機械加工領域（ＢＺ）で使用するために特に設計され、
ａ．前記ワークピース（３０）と、前記工作機械（１００）の前記機械加工領域（ＢＺ）で前記ワークピース（３０）を機械加工するために使用される前記工具（２０）とを考慮して、前記機械加工領域（ＢＺ）の３次元形状をコンピュータの支援を得て画定する（Ｓａ）ステップ、
ｂ．ステップａで定められた情報を組み入れて、前記液剤供給装置（２５０）の具体的に構成された少なくとも１つのアウトレット・ノズル（２５１）の３次元形状と位置をコンピュータの支援を得て画定する（Ｓｂ）ステップ、
ｃ．前記アウトレット・ノズル（２５１）の３次元形状を記載するデータセット（Ｄｓ又は［ＤＳ］）を提供する（Ｓｃ）ステップ、
ｄ．数値制御された製造方法（２００，３００）によって前記アウトレット・ノズル（２５１）を製造するために、前記データセット（Ｄｓ又は［ＤＳ］）を使用する（Ｓｄ）ステップを備える前記液剤供給装置（２５０）を提供する方法。
【請求項２】
前記数値制御された製造方法（２００）が材料堆積法であって、
前記材料堆積法は好ましくは３次元プリント法であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｂの範囲で、前記ワークピース（２０）と前記工具（３０）の静的及び動的な相対位置の両方が考慮されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ステップｂの範囲で、衝突確認が、前記アウトレット・ノズル（２５１）の３次元形状を定めるために行われ、
そのため、衝突が、前記アウトレット・ノズル（２５１）を使用するときに前記機械加工領域（ＢＺ）で起こらないことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ステップｂの範囲で、流れの観察が、前記アウトレット・ノズル（２５１）の３次元形状を定めるために行われ、
そのため、前記液が前記工具（２０）と前記ワークピース（３０）との間の前記干渉領域に向けて直接液体ジェットの形で放出され得ることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
アウトレット・ノズル（２５１）の少なくとも１つの選択可能なブランク（ＲＨ１，ＲＨ２）が記録媒体（２５１）から及び／又は通信接続（１５２）によって与えられ、
ステップｄで、選択された前記ブランク（ＲＨ１，ＲＨ２）は、製造機械に取り込まれ、また前記数値制御された製造方法（２００，３００）によって構成される又は補充されることを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の方法。
【請求項７】
前記データセット（Ｄｓ又は［ＤＳ］）が製造機械に転送され、
前記製造機械はコンピュータ（１５０）又は前記工作機械（１００）と異なる場所に配置され、
前記製造機械上で、又は前記製造機械の内部で、ステップａ〜ｃが行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
前記アウトレット・ノズル（２５１）は、前記アウトレット・ノズル（２５１）の取り付けの助けとなるために、ステップｄ、又は追加の手順のステップで識別子（１５３）が与えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの方法に従って提供された、少なくとも１つのアウトレット・ノズル（２５１）を前記工作機械（１００）の前記液剤供給装置（２５０）の一部として使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液剤供給装置を提供する方法に関する。液剤供給装置は、切削加工のとき、又は切削加工の後に、部品若しくはワークピースを冷却し得る、及び／又は潤滑し得る。さらに、本発明は、液剤供給装置を使用する方法に関する。
【０００２】
本出願人の名前で２０１６年２月２４日に独国特許商標庁に出願された独国特許出願第１０２０１６１０３２０２．６号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
（金属）切削加工のとき（例えば、歯車研削のとき）に、冷却剤又は潤滑剤を使用することは公知である。現在の工作機械及びマシニングセンタ（例えば、図１に示されるかさ歯車の工作機械１００）は、大抵、高性能な液剤供給部５０を備えている。従来の液剤供給装置５０の詳細は図２Ａ及び図２Ｂに示される。この従来の液剤供給装置５０は、リジッドに構成された複数のアウトレット・ノズル５１を備える。
【０００４】
ヘッドから出る液体ジェットが例えばワークピース３０（代表的なかさ歯車のワークピース３０が図１に示される。）の機械加工される位置に当たるように、グースネック型のヘッドが、通常、手動で組み付けられて配置される。また、この液体ジェットは、単なる冷却又は潤滑効果に加えて、生じた切りくずを効率的に輸送することにも関連している。
【０００５】
液剤供給部５０の設定は常に最適でないことが示されている。従って、所定の環境では、十分な効果が得られない。一方、例えば、グースネック型のヘッドが、予め定められた位置に正確に取り付けられなかった場合、機械軸（例えば機械１００の軸）の移動中に液剤供給部５０の要素と衝突するという事態が繰り返し発生する。
【０００６】
さらに、液剤供給装置５０を組み付けるとき、一般的に連結される様々な部品を原因として、漏れが起こり得る。
【０００７】
従来の液剤供給装置５０は、色々な構成のアウトレット・ノズル５１を一般的に備える。これらのアウトレット・ノズル５１のそれぞれは、例えば、プラグ連結又はねじ連結５９（プラグ連結又はねじ連結５９は、例えば、結合位置５２の領域でリング・ライン５３上に連結するために設計されている。）から、管部品５４，５７、ニー・ジョイント５６、ねじ接続としての少なくとも１つのユニオンナット６１、及びノズルヘッド６０（例えば、ノズルヘッド６０はボールジェットを備える。）と組み合わされる。
【０００８】
従来の別のリジッドなアウトレット・ノズル５１の例が図５Ａに示される。
【０００９】
本発明の目的は、切削加工中に、特にワークピースを効果的に冷却、及び／又は潤滑するための技術的アプローチを提供することである。本発明では、複数の要素のそれぞれの最適な位置が本機械加工について確認され、衝突が回避される。
【００１０】
請求項１に記載の方法によって、本発明に係る目的が達成される。本発明の有利な実施形態は従属請求項の主題を形成する。
【００１１】
本発明に係る方法は、工作機械の機械加工領域で使用するために特に設計された液剤供給装置を提供することに関する。
【００１２】
本発明は、液剤供給装置を提供する方法に関する。液剤供給装置は、工具とワークピースとの間の干渉領域に向けて液を放出するために、工作機械の機械加工領域で使用するように特に設計されている。この方法は、
ａ．ワークピースと、工作機械の機械加工領域でワークピースを機械加工するために使用される工具とを考慮して、機械加工領域の３次元形状をコンピュータの支援を得て画定するステップ、
ｂ．ステップａで定められた情報を組み入れて、具体的に構成された少なくとも１つの液剤供給装置のアウトレット・ノズルの３次元形状と位置をコンピュータの支援を得て画定するステップ、
ｃ．アウトレット・ノズルの３次元形状を記載するデータセットを提供するステップ、
ｄ．数値制御された製造方法によってアウトレット・ノズルを製造するために、データセットを使用するステップを備える。
【００１３】
上述の複数のステップは、必ずしも必要ではないが、上述の順序で好適に行われる。
【００１４】
すべての実施形態において、材料堆積法が、数値制御された製造方法として好適に用いられる。この材料堆積法に特に好ましいのは３次元プリント法である。
【００１５】
好ましくは、すべての実施形態において、ステップａの範囲で、機械加工領域の形状が、（例えば、３次元空間を定める、又は点群を定めることによって）定められる。これは、コンピュータ、及び／又は工作機械のＣＰＵを用いて行われる。
【００１６】
好ましくは、すべての実施形態において、ステップｂの範囲で、ワークピースと工具の静的な相対位置及び動的な相対位置の両方が考慮される。これは、工具を用いてワークピースを機械加工するとき行われる。
【００１７】
アイドル状態にある工具に対するワークピースの位置を、静的な相対位置という。一方、工具に対して経時的に変化するワークピースの相対位置を、動的な相対位置という。動的な相対位置を定めるにあたって、ワークピースと工具の相対的な移動及びワークピースと工具の回転移動が考慮される。
【００１８】
好ましくは、すべての実施形態において、ステップｂの範囲で、衝突確認が、アウトレット・ノズルの３次元形状及び位置を定めるために行われる。そのため、機械加工領域でアウトレット・ノズルを使用するときに、衝突は起こらない。
【００１９】
好ましくは、すべての実施形態において、ステップｂの範囲で、液が工具とワークピースとの間の干渉領域に向けて直接液体ジェットの形で放出されるように、アウトレット・ノズルの３次元形状を定めるために、流れの観察が行われる。この場面では、例えば、この流れの観察はアウトレット・ノズルの位置及び形状を見出すことに関連し、それにより、ワークピースに対する工具の相対的な移動に関わらず、直接、また偏ることなく（すなわち干渉せずに）干渉領域に液体ジェットを向けることができる。
【００２０】
好ましくは、すべての実施形態において、アウトレット・ノズルの少なくとも１つの基本的な形状が、記録媒体から及び／又は通信接続を介して与えられるようにすることができるソフトウェアが使用される。従来の基本的な形状が以降の機械加工に適する場面では、データセットは与えられる必要がなく、また特別なアウトレット・ノズルは製造される必要がない。すなわち、この場面では、本発明の機械加工領域の３次元形状のために、選択可能な基本的な形状のいずれも適切でないとき、データセットの提供のみが行われる。労力と費用は知的な手法によって節約され得る。
【００２１】
好ましくは、すべての実施形態において、アウトレット・ノズルの少なくとも１つの選択可能なブランクのデータが、記録媒体から及び／又は通信接続を介して与えられるようにすることができるソフトウェアが使用される。適切な選択可能なブランクがある場面では、選択されたブランクは、ステップｄで製造機械に取り込まれ、また数値制御された製造方法によって（例えば、ブランクの材質の除去によって）構成される又は（例えば、ブランクを適切な材質に組み込むことによって）補充される。
【００２２】
すべての実施形態において、データセットは所定の製造機械に転送され得る。この製造機械は、例えば、ステップａ〜ｃが行われたコンピュータ又は工作機械以外の場所に配置される。
【００２３】
また、本発明は、本発明に係る方法に応じて提供された少なくとも１つのアウトレット・ノズルの、工作機械の液剤供給装置の一部としての使用に関する。この場合、本発明は、特別に製造された適当なアウトレット・ノズルを提供すること、これらのアウトレット・ノズルを例えばリング・ライン又は別の圧力ラインに接続すること、さらに、これらを１つの工作機械に用いることである。
【００２４】
また、本発明は、とりわけ、ワークピース、特に金属ワークピースの切削加工のときに、（本発明では大まかに液という）液体又は気体の冷却剤又は潤滑剤の使用に関する。本発明は、例えば、歯車のウェット切削加工と併せて使用され得る。
【００２５】
本発明は、高い性能を有する液剤供給装置又はそのような液剤供給装置の個別の部品を提供し得る。すなわち、本発明は、とりわけ、高い配送力を有する個別に構成された液剤供給装置に関する。この液剤供給装置は可能な限り最も短い配送距離を有する。本発明は、高い配送力と短い配送距離を確保し得るように、柔軟な導管やグースネック型の回転可能なアウトレット・ノズルの代わりに、固定して取り付けられる液剤供給部を好適に用いる。
【００２６】
本発明によれば、固定された液剤供給装置の（個別の）アウトレット・ノズルを最適に並べ得るために、これらのアウトレット・ノズルが製造される前に、それぞれのアウトレット・ノズルの適切な形状及び位置が、コンピュータの支援を得て最適化する方法で確認される。
【００２７】
本発明によれば、アウトレット・ノズルの形状及び適切な位置を確認するとき、一種の衝突計算が、液剤供給部のアウトレット・ノズル又は他の要素と工作機械（例えば、工作機械の工具）との間で衝突の発生を防ぐために行われる。
【００２８】
好ましくは、すべての実施形態において、液剤装置の最適化計算が行われる。一方で、この最適化計算は、あまり強く顕著でない工具の摩擦挙動をもたらす。他方、工作機械の構成がより速く行われ得る。また、誤った設定が防がれる。誤った設定は工具又はワークピースと液剤装置の部品の衝突をもたらし得る。
【００２９】
従って、本発明の方法は多くの利点を提供する。この多くの利点は、例えば、工作機械の休止時間の短縮として示される。これは、液剤装置のアウトレット・ノズルの適切な形状と位置が予めすでに確認された場合、また特別に製造されるアウトレット・ノズルが提供される場合、工作機械の休止時間が著しく減少し得るためである。そのため、アウトレット・ノズルは、例えばリング・ライン又はもう１つの導管フレームワークに適切な位置で単純に接続される必要がある。さらに、誤差の頻度が減少する。
【００３０】
本発明の方法は、冷却又は潤滑に使用される設備に併せて使用され得るだけでなく、むしろ、清掃の目的に適する設備／構成もこのように用意され得る。すなわち、本発明は、これが潤滑、冷却、又は清掃に関するか否かに関わらず、様々なアウトレット・ノズル及び／又は液に適用され得る。
【００３１】
本発明の方法はワークピースの切りくず除去する（金属）機械加工で使用され得るだけでなく、むしろ、本発明の方法は、例えばドレッシングツールを使用する（例えばドレッシングホイールを使用する）工具のドレッシングで使用され得る。また、本発明の方法は、工具（例えば棒切り盤）の（再）研削で、又はワークピースのデバリングで使用され得る。これらの場面では、そのように記載されるワークピースは、機械加工される部品又は工具である。従って、ワークピースの用語は適切に広く解釈される。従って、ワークピースも機械加工される部品として後述される。
【００３２】
符号のリストが一部開示される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
図は、明確に、また包括的に示される。本発明の代表的な実施形態は、図を参照して、さらに詳細に後述される。
【図１】図１は、例えば、本発明が使用され得る、多軸研削盤の斜視図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、カップホイールの周囲の状況、及び固定して配置された従来の液剤供給部が示される、研削盤（例えば図１に記載の研削盤）の一部の斜視図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、カップホイール、及び固定して配置された液剤供給部に加えて、ワークピース（図２Ｂではかさ歯車）を備える傾斜したワークピースのスピンドルも示される、図２Ａのより大きな部分の斜視図を示す。
【図３】図３は、材料堆積法を行うために設計される機械（材料堆積機）のシンボルを示す。
【図４】図４は、本発明の一部の要素が研削盤に接続可能である、（図１に記載の研削盤から派生する）本発明の代表的な全体設備の概略図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、従来のアウトレット・ノズルの斜視図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明のアウトレット・ノズルの斜視図を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、液剤供給部が２つの従来のアウトレット・ノズルを備える、（カップホイールの下方から見た）別の液剤供給部の図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、液剤供給部が、本発明に従って製造されるアウトレット・ノズルを備える、（カップホイールの下方から見た）液剤供給部の図を示す。
【図７】図７は、本発明のそれぞれの代表的なステップの概略図を示す。
【図８】図８は、下方から見た本発明の代表的なアウトレット・ノズルの図を示す。
【図９】図９は、本発明のそれぞれの代表的なステップの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
関連する文献及び特許でも用いられる用語が本明細書と併せて用いられる。しかし、これらの用語の使用は、より良い解釈をもたらすだけであることを特筆される必要がある。本特許の請求項の発明の概念および保護の範囲は用語の特定の選択による解釈に限定されない。本発明は、他の用語のシステム、及び／又は技術分野に容易に移すことができる。用語が他の技術分野では適切に適用される必要がある。
【００３５】
本発明は、機械加工のワークピース３０の切りくず除去の方法と併せて、冷却、及び／又は潤滑に関する。特に、切りくず除去の方法は、例えば、歯車、軸、クラッチ部品のような金属ワークピース３０の機械加工に関する。
【００３６】
本発明の方法は、工作機械１００の環境で使用するために特に設計される。そこでは、部品又はワークピース３０は、切りくずを除去することで機械加工される。図１では、代表的な工作機械１００が重要な要素と共に示される。図１では、（かさ歯車の）研削盤１００が示される。図４では、本発明に従って設けられる、代表的な工作機械１００が示される。同じ符号が図１及び図４の同じ部品に用いられる。
【００３７】
本発明は、例えば、工作機械１００と併せて用いられる。この工作機械１００は、ＣＮＣ制御工具軸Ｒ１及びＣＮＣ制御ワークピース軸Ｒ２を備える。図１及び図４に示される工作機械１００は、例えば、６つのＣＮＣ制御軸を有し、ＣＮＣコントローラを備える。図１及び図４では、ＣＮＣコントローラは楕円体によって示される。ＣＮＣコントローラと工作機械１００の軸との間の通信接続は二方向矢印Ｋ３によって概略的に示される。
【００３８】
上述の軸は、例えば、
マシンベッド１０２に対する工具運搬器１０１の垂直移動を行う直線軸Ｘ、
マシンベッド１０２に対する工具運搬器１０１の第１水平移動を行う直線軸Ｙ、
マシンベッド１０２に対する工具運搬器１０１の第２水平移動を行う直線軸Ｚであって、第１水平移動は第２水平移動と垂直に伸び、
ワークピースのスピンドル１０３、及びスピンドル１０３に固定される（例えば、チャックされる）ワークピース３０の水平軸Ｒ３についての回転移動を行う回転軸Ｃ、
ワークピースのスピンドル１０３、及びスピンドル１０３に取り付けられたワークピース３０のワークピース軸Ｒ２についての回転移動を行う回転軸Ｂ、
工具のスピンドル２１及びスピンドル２１に取り付けられた工具２０の工具軸Ｒ１についての回転移動を行う回転軸Ａ１である。
【００３９】
ワークピースと工具の動的な相対位置を定める際に、上述の移動が考慮される。
【００４０】
さらに、工作機械１００は液剤供給装置５０を備える。この液剤供給装置５０は、少なくとも１つのアウトレット・ノズル５１を通して機械加工領域ＢＺに向けて圧力をかけて液を放出する。液剤供給装置５０は図１には示されない。先行技術の液剤供給装置５０は符号５０で示される。一方、本発明の液剤供給装置は、符号２５０を有し、後述される。
【００４１】
本発明は、高い配送力及び短い配送距離を確保し得るように、柔軟な導管及びグースネック型の回転可能なアウトレット・ノズルの代わりに、固定して取り付けられた液剤供給装置２５０を好適に使用する。柔軟な導管を常に正確に同様に形成することはさらに複雑である。（例えば図２Ａに示す）固定されたリング・ライン５３を有する構成は、特別なワークピース３０のそれぞれの機械加工で同じ状態を再び定めることができるように、再び、同様に正確に形成することが簡単である。
【００４２】
従来の液剤供給装置５０の詳細は図２Ａ及び図２Ｂから示される。そのような液剤供給装置５０は、タンクから液を出し、アウトレット・ノズル５１に液を送るように、少なくとも１つの液タンク（図示せず）、ポンプ（図示せず）、及び少なくとも１つの導管を備える。そこから、液は、機械加工領域ＢＺの領域、例えば、その時点で、切りくずが（例えば、歯車のフライス加工中）工具２０によってワークピース３０から取り除かれる領域に、又は、同時に、切りくずが（例えば、歯車研削中）工具２０によってワークピース３０から除去される領域にスプレされる。
【００４３】
液剤供給装置５０又は２５０は、それぞれ、工具運搬器１０１に一般的に取り付けられ、工具運搬器１０１と共に動く。すなわち、液剤供給装置５０又は２５０は、それぞれ、工具２０が行う３次元空間の移動に従う。一方、液剤供給装置５０又は２５０は、それぞれ、工具のスピンドル２１及び工具２０と共に回転しない。工具２０を含む工具のスピンドル２１が回転対称の包絡線を有し得ることが図２Ａ及び図２Ｂに見られる。この包絡線は三次元空間を描いており、包絡線の回転中心に工具軸Ｒ１が座り、包絡線は、工具２０を含む工具のスピンドル２１によって完全に満たされる（これは、例えば、図２Ａ及び図２Ｂに記載のカップホイール２０の場合である。）、又は刃若しくは（棒切り盤の）カッタを備えるカッタヘッドを有する固体の工具が回転するときに覆われる。液剤供給装置５０又は２５０が、この包絡線の外側に配置されて、工具運搬器１０１と共に動く場合、工具軸Ｒ１について回転する工具２０との衝突は起こらない。
【００４４】
図２Ａに見られるように、液剤供給装置５０が例えばスピンドル２１の周りでリング状に配置され、アウトレット・ノズル５１が、回転工具２０と衝突することなく、包絡線に直接隣接して、又は包絡線の端面の下方に着座し得る。
【００４５】
「アウトレット・ノズル２５１」の用語は、本発明では以下のように用いられる。アウトレット・ノズル２５１は、（リング）導管５３、又はもう１つの導管（例えば、ホース又はパイプ）に結合され得る完全なノズルであってもよい。又は、アウトレット・ノズル２５１は完全なノズルの端部であってもよい。後者の場面では、（本発明ではノズルヘッドとも記載される）ノズルの端部は、すべての実施形態において、ノズル基部に連結するように好適に設計される。すべての実施形態において、そのようなノズル基部は、（リング）導管５３に、又はもう１つの導管（例えば、ホース又はパイプ）に結合され得る。
【００４６】
本発明のアウトレット・ノズル２５１は、好ましくは、冷却液及び／又は潤滑液を放出するように特に設計される高圧ノズルである。本発明では、この液体又はこれらの液体は、大まかに液という。
【００４７】
すべての実施形態において、（例えば、ノズル基部のように）アウトレット・ノズル２５１は、先細で、セルフシールで、ねじ締めのねじ山を（結合位置２５２と記載される）入り口側に有し得る。すべての実施形態において、標準化されたねじ締めのねじ山、圧入ソケット、又はプラグ連結若しくはねじ連結２５９が好適に使用される。そのため、同じ接合部が、アウトレット・ノズル２５１での連結のために常に使用され得る。
【００４８】
すべての実施形態において、端部（ノズルヘッド２６０）は、アウトレット・ノズル２５１から液が出るとき、不揮発性の液体ジェットを放出する、又は液を噴霧する、若しくは拡げるように好適に設計され得る。すべての実施形態において、具体的に構成されたアウトレット・ノズル２５１の３次元形状と位置をコンピュータの支援を得て画定するために使用される（図７に示す）ソフトウェアＳＷは、液の出方を任意で画定できる。
【００４９】
本発明の方法は、符号ａ、ｂ、ｃなどで後述される複数の部分的なステップに分解され得る。また、それぞれのステップが最終的に行われるとき、この符号は、それぞれのステップの時系列順序に対応する必要はない。
【００５０】
それぞれのステップのより正確な詳細が後述される。また、本明細書では、限定的に解釈することなく、対応する符号が用いられる。
【００５１】
［ステップａ］
ステップａでは、機械加工領域ＢＺの３次元形状が、コンピュータ支援によって（例えば、コンピュータ１５０、及び／又は工作機械１００のＣＰＵを使用することで）、ワークピース３０と工具２０を考慮して定められる。上記機械加工領域ＢＺは、ワークピースを機械加工するために使用される工作機械１００の空間である。図４では、機械加工領域ＢＺは矢印で示される。
【００５２】
ステップａの範囲では、すべての実施形態において、機械加工領域ＢＺの画定情報はメモリからロードされ得る。この場面では、すべての重要な諸元は、後で読み込むことができるように、すでに予め確認され、メモリに保存された。
【００５３】
一方、ステップａの範囲では、すべての実施形態において、機械加工領域ＢＺの画定がコンピュータ制御のステップごとに行われる。これは、例えば、ソフトウェアＳＷのユーザが、表示画面に、及び／又は表示画面での入力を行う必要があるユーザによって示される選択オプションを有するように行われる。この方法で、例えば、使用される工具２０が定められ得る。また、ワークピース３０が定められ得る。同様に、工作機械１００の種類が定められ得る。ソフトウェアＳＷは、これらの諸元から機械加工領域ＢＺの画定に必要な情報を確認し得る。
【００５４】
すべての実施形態において、機械加工領域ＢＺは、例えば、基準座標系で定められ得る、又は、例えば、点群として定められ得る。
【００５５】
また、機械加工領域ＢＺを定めるとき、工具２０及びワークピース３０の相対的な移動も、考慮され得る。（この目的のために、例えば、衝突観察は部分的なステップで行われ得る。）この場面では、機械加工領域ＢＺの画定は、液剤供給装置２５０の要素の配置に利用される３次元空間の利用可能な領域を定める。
【００５６】
［ステップｂ］
ステップｂは、具体的に構成された液剤供給装置２５０の少なくとも１つのアウトレット・ノズル２５１の３次元形状と位置をコンピュータの支援を得て画定することに関する。ステップｂでは、ステップａで予め定められた情報が使用される。すなわち、製造されるアウトレット・ノズル２５１の３次元形状及び位置が、（実質的に）機械加工領域ＢＺの３次元空間の利用可能な領域にコンピュータによって適合される。
【００５７】
また、「コンピュータの支援を得て画定すること」の構想をモデリングという。コンピュータの支援を得て画定することは、例えば、（図４に示す）コンピュータ１５０で、又は工作機械１００で実行されるソフトウェアＳＷを用いて行われ得る。図４は、コンピュータ１５０が通信接続Ｋ２を介して工作機械１００に接続される、代表的な実施形態を示す。図４に概略的に示されるように、この代表的な実施形態において、上記ソフトウェアＳＷは、コンピュータ１５０にインストールされ、このコンピュータ１５０で実行される。
【００５８】
好ましくは、すべての実施形態において、アウトレット・ノズル２５１の形状は、十分に細かいグリッドによって定められ、コンピュータの支援を得て画定するとき、データセット［ＤＳ］として与えられる。角括弧は、データセット［ＤＳ］のデータが、（例えば、通信又は印刷のプロトコルに従って）適切な形態にコード化され得ることを示す。
【００５９】
グリッドが細かく定められると、製造されるアウトレット・ノズル２５１の表面が最終的に良質になる。
【００６０】
すべての実施形態において、ステップｂは、商業的に利用可能な機械及びＣＡＤプログラムに対応するデータセット［ＤＳ］を好適に与える。従って、他の機械及びプログラムでのデータセット［ＤＳ］の（再）使用が保証される。従って、例えば、単にモデル化されたアウトレット・ノズル２５１の描写が、ユーザが妥当性確認を行うことができるように表示画面に示され得る。例えば、表示画面は、コンピュータ１５０、及び／又は工作機械１００に接続され得る。
【００６１】
「データセット」という用語が以下では用いられる。データセット［ＤＳ］は、数値制御された製造機械２００で所望のアウトレット・ノズル２５１を（例えば、ブランクＲＨ１，ＲＨ２から始めて）機械加工するために、又は所望のアウトレット・ノズル２５１を完全に製造するために必要である対応する諸元を含む。すなわち、データセット［ＤＳ］は、ステップｂが行われるコンピュータ１５０又は工作機械１００から、ステップｄが行われる機械２００への形状転写の媒体として実質的に用いられる。
【００６２】
すべての実施形態において、データセット［ＤＳ］は、モデル化されたアウトレット・ノズル２５１の少なくとも形状情報を備える。また、すべての実施形態において、データセット［ＤＳ］は、材料情報、及び／又は色情報の追加項目を備え得る。
【００６３】
すべての実施形態において、データセット［ＤＳ］は、（追加製造工程とも記載される）材料構成法の誤差のない方法で層ごとに製造され得る閉鎖されたボディとしてアウトレット・ノズル２５１を好適に定める。
【００６４】
すべての実施形態において、データセット［ＤＳ］は、閉鎖された包絡線によって示される３次元物体としてアウトレット・ノズル２５１を好適に定める。この閉鎖された包絡線は、例えば、指向性のある（三角形の）面で構成される。従って、例えば、曲面は多面体によって近似される。アウトレット・ノズル２５１のボディはすべての面から構成される。このとき、すべての面は、隙間なく、また重複なく組み合わさる。すべての細部は、ボディとして完全にモデル化され、隣接した面と結合される必要がある。
【００６５】
［ステップｃ］
ステップｃは、製造されるアウトレット・ノズル２５１の３次元形状を示すデータセット［ＤＳ］の提供に関する。すべての実施形態において、提供は、例えば、機械２００によって（バッファ）メモリから（後で）読み込まれるように、ステップｂの終了時にデータセット［ＤＳ］を（バッファ）メモリに保存することで行われ得る。
【００６６】
すべての実施形態において、提供は、例えば、データセットの生データＤＳを適切なデータフォーマット［ＤＳ］に変換することで行われ得る。
【００６７】
すべての実施形態において、提供は、例えば、生データＤＳ、及び／又はデータセット［ＤＳ］を追加工程又は追加のソフトウェアへ移すことで行われ得る。
【００６８】
図４は、データセット［ＤＳ］が、材料堆積機２００で使用するために、コンピュータ１５０により通信接続Ｋ１を介して提供されることを概略的に示す。
【００６９】
［ステップｄ］
ステップｄは、数値制御された製造方法によってアウトレット・ノズル２５１を製造するためのデータセット［ＤＳ］の使用に関する。
【００７０】
すべての実施形態において、材料堆積法は、数値制御された製造方法として好適に用いられる。３次元プリント法は特に好ましい。図３では、材料堆積機２００のシンボルが示される。例えば、そのような機械２００は、少なくとも１つの（プリント）ヘッド２０１、（プリント）ヘッド２０１を動かす手段２０２、及び部品を製造する領域２０３を備え得る。さらに、インターフェース２０４が、（例えば、通信接続Ｋ１を介して）データセット［ＤＳ］を受け取るために設けられ得る。
【００７１】
複数の個別の物体がかみ合っているとしても、材料堆積機２００としての３次元プリンタの使用は、３次元プリンタが複数の個別の物体を同時に製造し得るという利点を有する。さらに、３次元プリントは、複雑な型成形及び型交換が省かれるという利点を有する。従って、３次元プリント法は、（多くの場面で）手動での介入なく自動的に作動され得る。さらに、３次元プリンタは、例えば、従来のフライス盤を用いて製造できない複雑な３次元型を製造し得るという利点を有する。
【００７２】
３次元プリンタは、さらに正確になり、複数の色又は材料を用いて造形し得る。一般的なデータセット（例えば、光造形法のフォーマットであるＳＴＬ）は、異なる材料及び色を示すことができない。従って、すべての実施形態において、機械２００が、異なる材料と色を加工し得る製造に用いられるとき、色と材料の情報の項目も含むデータセット［ＤＳ］が用いられる。このため、すべての実施形態において、例えば、付加製造ファイルフォーマット（ＡＭＦ）又は３ＭＦフォーマットが用いられ得る。
【００７３】
本発明の範囲で使用され得る、すべての実施形態の材料は、プラスチック、人工樹脂、セラミック、及び金属、さらにこれらの材料の２つ以上の組み合わせである。
【００７４】
造形手順、粉末槽からの除去、粉化、及び浸透に耐えるために、モデルは対応してロバストな設計がされる必要がある。すべての実施形態において、非耐力要素の最小厚みは、３次元プリンタを用いて製造されるために好ましくは１ｍｍである。軽い荷重を有する要素は、厚みがおよそ２倍である。アウトレット・ノズル２５１は、液圧をかけられ、内部に液の流れを有するため、アウトレット・ノズル２５１のボディの主要な構造の最小厚みはより厚くなる必要がある。
【００７５】
図５Ａ及び図５Ｂでは、従来のアウトレット・ノズル５０（図５Ａ参照）が本発明のアウトレット・ノズル２５０と比較される。これらのノズル５０，２５０は、どちらも、それぞれ同じ用途で組み立てられた、又は個別に製造された。
【００７６】
以下、図５Ａについて参照される。従来のアウトレット・ノズル５０は、結合位置５２（例えば、結合位置５２は、リング・ライン５３に連結するように設計される。）から始まり、例えば以下の要素を備え得る。
外ねじ６２を有する導管部品５４。
ユニオンナット６１によって導管部品５４にねじ締めされるニー要素５６。
ニー要素５６に接続される追加の導管部品５７。
ねじ接続５８によって導管部品５７と共にねじ締めされるノズルヘッド６０。
【００７７】
以下、図５Ｂについて参照される。本発明のアウトレット・ノズル２５０は、結合位置２５２から始まり（例えば、結合位置２５２は、リング・ライン２５３に連結するように設計される。）、例えば以下の要素を備え得る。
外ねじ２６２を有する導管部２５４。
導管部２５４に合わさるニー部２５６。
ニー部５６に合わさる追加の導管部２５７。
導管部２５７の端部に形成されるノズルヘッド２６０。
【００７８】
図６Ａ及び図６Ｂでは、先行技術（図６Ａ参照）の２つのアウトレット・ノズル５１を有する従来の液剤供給装置５０が、本発明の特別に製造されるアウトレット・ノズル２５１を有する液剤供給装置２５０と比較される。アウトレット・ノズル２５１は、所望の本来の目的で、本発明のステップに従ってそれぞれ製造された。図６Ａ及び図６Ｂの２つのリング・ライン５３及び２５３はそれぞれ同じである。
【００７９】
本発明の個別に製造されるアウトレット・ノズル２５１は好適に識別される。本発明では、これらのアウトレット・ノズル２５１は統合される。すなわち、すべての実施形態において、本発明のアウトレット・ノズル２５１は１つの部品だけから構成される。一方、（方法に応じて）この１つの部品は異なる材料から製造され得る。
【００８０】
また、すべての実施形態において、本発明のアウトレット・ノズル２５１はブランク（例えば、ＲＨ１又はＲＨ２）を備える。例えば、ブランクは、（図７に示す）ステップｂの部分的なステップで選択された。
【００８１】
すべての実施形態において、ブランク（例えば、ＲＨ１又はＲＨ２）は、例えば（標準化された）要素（例えば、内ねじ若しくは外ねじ、又はプラグ連結若しくはねじ連結２５９）を備える。この要素は、リング・ライン２５３又はもう１つの導管にアウトレット・ノズル２５１を接続（連結）するように設計される。この場面では、ブランク（例えば、ＲＨ１又はＲＨ２）は、ステップｄの数値制御された製造方法によって（例えば、ＣＮＣ制御されるフライス削りによって）修正される。又は、ブランク（例えば、ＲＨ１又はＲＨ２）は、材料堆積機２００に取り込まれ、（図７に示す）追加の材料が設けられる。
【００８２】
図７に基づいて、本発明のさらなる詳細が説明される。図７は、好ましい実施形態のフローチャート式の図である。ソフトウェアＳＷは、通信接続Ｋ４を介して（例えば、コンピュータ１５０又は工作機械１００のコンピュータ内部の通信を介して）ステップａからの情報を受け取り得る。ブランクＲＨ１及びＲＨ２はメモリ１５１から選択され得る。ソフトウェアＳＷは、（ステップａの情報を考慮して）自動的に選択を行う。又は、ユーザが、（例えば、様々なブランクＲＨ１，ＲＨ２の備蓄を考慮して）適切な選択を行い得る。
【００８３】
図７に示される実施形態において、長さが異なるだけの２つのブランクＲＨ１及びＲＨ２が選択される。従って、ブランクＲＨ１が短いアウトレット・ノズル２５１に選択される。また、ブランクＲＨ２が長いアウトレット・ノズル２５１に選択される。
【００８４】
具体的に構成されたアウトレット・ノズル２５１の３次元形状及び位置がコンピュータ支援によりステップｂで定められる。図７に示されるように、これはソフトウェアＳＷによって行われ得る。ソフトウェアＳＷは、材料堆積機２００で使用するために、適切なデータセット［ＤＳ］を通信接続Ｋ１を介して与える。
【００８５】
図７では、ブランク（図７では、ＲＨ１が選択された。）が領域２０３で機械２００に配置されることが、さらに概略的に示される。このとき、ブランクＲＨ１は材料堆積加工を受ける。図７の例として、アウトレット・ノズル２５１が、機械２００の下方で単に概略的な形態で示される。ブランクＲＨ１が導管部２５７の内部に向けて少し伸びることが示され得る。図７では、導管部２５７はニー部２５６に合わさる。このニー部２５６はノズルヘッド２６０に向けて開口している。
【００８６】
図８では、アウトレット・ノズル２５１の別の実施形態が概略的に示される。図８では、アウトレット・ノズル２５１が、（すなわち、ノズルスロット２６３が見えるように）下方から示される。このアウトレット・ノズル２５１は、結合位置２５２の領域でプラグ連結２５９を備える。ノズルヘッド２６０は楕円形のノズルスロット２６３を備える。このノズルスロット２６３は、流出する液体ジェットを拡げるように設計される。
【００８７】
液剤供給装置２５０は、工作機械１００の機械加工領域ＢＺで使用するために特に設計されている。この液剤供給装置２５０を提供する方法は、
ａ．ワークピース３０と、工作機械１００の機械加工領域ＢＺでワークピース３０を機械加工するために使用される工具２０とを考慮して、機械加工領域ＢＺの３次元形状をコンピュータの支援を得て画定するステップ、
ｂ．ステップａで定められた情報を組み入れて、具体的に構成された液剤供給装置２５０の少なくとも１つのアウトレット・ノズル２５１の位置における３次元形状をコンピュータの支援を得て画定するステップ、
ｃ．アウトレット・ノズル２５１の３次元形状を記載するデータセット（Ｄｓ又は［ＤＳ］）を提供するステップ、
ｄ．（例えば、材料堆積機２００、及び／又は材料除去機３００での）数値制御された製造方法によってこのアウトレット・ノズル２５１を製造するために、データセット（Ｄｓ又は［ＤＳ］）を使用するステップを好適に備える。
【００８８】
特に、図９に示されるように、すべての実施形態において、本発明の方法は、以下の部分的なステップ又は工程を備え得る。
【００８９】
ユーザは、対応する（ソフトウェア）アプリケーションのコンピュータ１５０又は機械１００での開始（ステップＳ１）の後で、例えば、情報を入力すること、又は情報を選択すること（ステップＳ２）を要求され得る。代わりに、このステップＳ２も自動的に行われ得る。（例えば、この情報は、ステップＳ２において他の方法によって機械１００で利用できる。）
【００９０】
その後、機械加工領域ＢＺの実際の画定が続く（ステップＳ３）。ステップＳ３は自動的に好適に行われる。このとき、（実施形態に応じて）静的、及び／又は動的な衝突情報が考慮され得る。
【００９１】
得られたデータＤＡがステップＳ４で（一時的に）任意で記録される。得られたデータＤＡは第６のステップ（ステップＳ５）に与えられる。
【００９２】
製造されるアウトレット・ノズル２５１の形状及び位置の両方が第６のステップの範囲で形成される。（コンピュータによって確認される。）ステップＳ５で与えられた情報が、第６のステップの範囲で特に考慮される。アウトレット・ノズル２５１がリング・ライン２５３に留められるとき、この位置は、例えば、ポート番号（例えば、Ｐ１からＰ１２まで）及び角度の諸元を備え得る。図６Ｂの例では、この位置は、例えば、Ｐ１２：３５５のように画定される。Ｐ１２はリング・ライン２５３の１２番目のポートを示す。また、３５５という数字は、（０°が１２時の位置に、１８０°が６時の位置に、３６０°が１２時の位置に再び相当するとして、時計回りに測定された）３５５°を示す。すべての実施形態において、この位置は、例えばデータセットＤＡ１として与えられ得る（ステップＳ７）。
【００９３】
上述のように、アウトレット・ノズル２５１の３次元形状は、例えば閉曲面のボディによって定められ得る。この閉曲面のボディは多数の面から構成される。最終的に、３次元形状の画定は、例えばデータセットＤＳを与え得る（ステップＳ８）。
【００９４】
確認された３次元形状が、データセットＤＳにコード化される、又はデータセットＤＳによって定められる。ステップＳ８はデータセットＤＳを与えるステップに相当する。データセットＤＳは、さらなる使用のためにこの形態で与えられ得る、又は、例えばもう１つのフォーマット［ＤＳ］に変換され得る（ステップＳ９）。ステップＳ９は選択可能である。
【００９５】
ステップＳ１０は、データセットＤＳ又は［ＤＳ］の提供を示す。数値制御された製造方法２００、及び／又は３００が、図９のフローチャートのこの位置で始まる。
【００９６】
好ましくは、すべての実施形態において、（例えば、データセットＤＡ１の形態での）所定の位置も、対応する情報をアウトレット・ノズル２５１に特に与えるように９番目のステップで使用される。図５Ｂでは、この情報は以下のような例によって示される。例えば、文字Ｐ１２を有する矢印１５３がアウトレット・ノズル２５１のボディに付与される。（これは、例えば、３次元プリントの範囲で、又はフライス削りによって行われる。）図５Ｂに示すように、１から１２までのポート番号、及び追加の矢印１５４がリング・ライン２５３のそれぞれのポートで設けられ得る。本発明のユーザは、特に製造されたアウトレット・ノズル２５１を確認することで、アウトレット・ノズル２５１がリング・ライン２５３のポートＰ１２に連結されることを認め得る。また、２つの矢印１５３及び１５４は、リング・ライン２５３に対するアウトレット・ノズル２５１の調整のときに互いに位置合わせされる必要がある。従って、アウトレット・ノズル２５１は、正しい位置及び正しい方向で、問題なく、確実に留められ得る。
【００９７】
従って、この例では、データセットＤＳ又は［ＤＳ］は、アウトレット・ノズル２５１の形状についてのデータを備えるだけではなく、むしろ、アウトレット・ノズル２５１の文字又は識別の諸元も備える。
【符号の説明】
【００９８】
２０：工具
２１：工具のスピンドル
３０：機械加工されるワークピース又は部品
５０：液剤供給装置
５１：アウトレット・ノズル
５２：結合位置
５３：リング・ライン
５４：導管部品
５５：ねじ接続
５６：ニー要素
５７：導管部品
５８：ねじ接続
５９：プラグ連結又はねじ連結
６０：ノズルヘッド
６１：ユニオンナット
６２：外ねじ
１００：工作機械
１０１：工具運搬器
１０２：マシンベッド
１０３：ワークピースのスピンドル
１５０：コンピュータ
１５１：メモリ
１５２：メモリアクセス又はバス
１５３：矢印
２００：材料堆積機
２０１：（プリント）ヘッド
２０２：（プリント）ヘッドを動かす手段
２０３：領域
２０４：インターフェース
２５１：アウトレット・ノズル
２５２：結合位置
２５４：導管部
２５６：ニー部
２５７：導管部
２５９：プラグ連結又はねじ連結
２６０：ノズルヘッド
２６２：外ねじ
２６３：ノズルスロット
ＢＺ：機械加工領域
Ｃ：回転軸
ＣＮＣ：コンピュータ数値制御
ＤＡ，ＤＡ１：データ
ＤＳ：生データ
［ＤＳ］：データセット
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４：通信接続
Ｐ１からＰ１２：ポート番号
Ｒ１：工具軸
Ｒ２：ワークピース軸
Ｒ３：水平軸
ＲＨ１，ＲＨ２：ブランク
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３など：方法のステップ
Ｓａ：ステップａ
Ｓｂ：ステップｂ
Ｓｃ：ステップｃ
Ｓｄ：ステップｄ
ＳＷ：ソフトウェア（モジュール）
Ｘ：直線軸
Ｙ：直線軸
Ｚ：直線軸
ω１：工具の回転移動
ω２：ワークピースの回転移動
【図１】
2019511963.tif 000003
【図２Ａ】
2019511963.tif 000004
【図２Ｂ】
2019511963.tif 000005
【図３】
2019511963.tif 000006
【図４】
2019511963.tif 000007
【図５Ａ】
2019511963.tif 000008
【図５Ｂ】
2019511963.tif 000009
【図６Ａ】
2019511963.tif 000010
【図６Ｂ】
2019511963.tif 000011
【図７】
2019511963.tif 000012
【図８】
2019511963.tif 000013
【図９】
2019511963.tif 000014
【国際調査報告】
2019511963.tif 000015
2019511963.tif 000016
2019511963.tif 000017
2019511963.tif 000018
2019511963.tif 000019
2019511963.tif 000020