(57)【要約】【課題】高い剛性と、拡大された作業領域へのアクセスとを可能にする工作機械を提供すること。【解決手段】本発明は、上側水平リニア・ガイド４、５を備えた寸法的に剛性の側壁２、３を含む機械フレーム１と、リニア・ガイド４、５上を変位可能な複合スライド６、１１であって、その前部で、スピンドル・ヘッド１５を有する機械加工ユニット１４が垂直方向に変位可能に案内される複合スライドと、側壁２、３の間の空間内に配設された被削材取付けユニット２４〜２８とを有する工作機械であって、被削材取付けユニットが、被削材テーブル２８又は被削材チャッキング・デバイスを有し得る工作機械に関する。工作機械の作業領域への拡大されたアクセス域を形成するために、一方の側壁３が他方の側壁２よりも前部で短く、また側壁２、３に取り付けられたリニア・ガイド４、５は、機械フレーム１の垂直中心面に対して鋭角αに整列されている。【選択図】図１ａ
2011148086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側水平リニア・ガイド（４、５）を含む寸法的に固定された側壁（２、３）を有する機械フレーム（１）と、
前記側壁（２、３）の前記リニア・ガイド（４、５）上で移動可能な複合スライド（６、１１）であって、その前部で、スピンドル・ヘッド（１５）を有する機械加工ユニット（１４）が垂直方向に変位可能であるように案内される複合スライド（６、１１）と、
複数の前記側壁（２、３）の間の空間内に配設された被削材取付けユニット（２４〜２８）と
を有する工作機械において、
前記機械フレーム（１）の前記側壁（２、３）上の前記リニア・ガイド（４、５）が、前記機械フレーム（１）の垂直中心面（Ｖ）に対して鋭角αで整列されていること、及び
前記作業領域への拡大されたアクセス域を形成するために、一方の側壁（３）が他方の側壁（２）よりも前部で短いこと
を特徴とする工作機械。
【請求項２】
２つの前記リニア・ガイド（４、５）が、前記機械フレーム（１）の垂直中心面Ｖに平行に、したがってＹ座標軸に平行に延びていること、
前記クロス・スライド（３６）の前面縁部（３７）が、前記機械フレーム（１）の横方向垂直面に対して、したがってＸ座標軸に対して鋭角に斜めに延びていること、及び
前記機械フレーム（１）の前記一方の側壁（３３）が他方の側壁（３２）よりも短く、それによって前記機械の前記被削材テーブル（２８）及び前記作業領域それぞれへの拡大されたアクセス域が形成されること
を特徴とする請求項１の前提部分に記載の工作機械。
【請求項３】
前記機械フレームが、連続するベッド（１８）を有するベッド状のベース（１７）と、両側壁（２、３；３２、３３）及び前記ベース（１７）に固く接続された寸法的に安定な後壁（１６）とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記ベッド状のベース（１７）が、チップ捕集デバイスとしてフロア・トレイを画定していることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項５】
平面図において、前記２つのリニア・ガイド（４、５；３４、３５）上に変位可能に支持された前記クロス・スライド（６、３６）が台形の形状を有し、前記クロス・スライド（６、３６）の短い方の支承側面が短い方の側壁（３、３３）に属し、前記クロス・スライド（６、３６）の長い方の支承側面が長い方の側壁（２、３２）に属することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項６】
前記台形クロス・スライド（６）の面縁部が、前記ガイド・レール（４、５）に直角に、したがって前記機械フレーム（１）の垂直中心面（Ｖ）に対して鋭角αに斜めに延びていることを特徴とする請求項１及び請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項７】
前記クロス・スライド（３６）の面縁部（３７）が、前記ガイド・レール（３４、３５）に対して鋭角βに、したがって前記機械フレーム（１）の垂直中心面（Ｖ）に対して斜めに延びることを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項８】
前記被削材取付けユニット（２４〜２８）が、旋回／回転テーブルとして実現されており、且つ被削材回転テーブル（２８）のための角度付き支持体を形成する旋回コンソール（２５）を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２の前提部分に記載の工作機械。
【請求項９】
前記コンソール（２５）をモータによって第１の回転軸の周りで旋回させることができ、前記コンソール（２５）が一体型の駆動モータを収容しており、前記駆動モータが、第２の回転軸の周りで前記回転テーブル（２８）を回転させることができることを特徴とする請求項８に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記回転テーブル（２８）の前記コンソール（２５）が、前記第１の回転軸の周りで旋回できるように、前記機械フレーム（１）の前記側壁（２）内又は前記側壁（２）上、或いは前記後壁（１６）上で前記コンソール脚部（２４）によって支持されて保持されることを特徴とする請求項８又は請求項９のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記機械フレーム（１）の一方の側壁（２、３）内、又は前記後壁（１６）内に、前記作業領域に向かって開いた凹部（４５）が配設され、前記凹部（４５）内で、前記コンソール（２５）の前記円板形脚部（２４）が、モータによって回転可能であるように軸受構成によって支持されていることを特徴とする請求項１０に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記軸受構成が、中空シリンダに係合する軸受ジャーナル又はラジアル／アキシャル軸受を有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の工作機械。
【請求項１３】
傾斜した底部（４９）を有するキャビティ（４８）が、前記コンソール脚部（５０）を支持するための斜めの支持面として、一方の側壁（２）又は前記後壁（１６）に形成されることを特徴とする請求項１０から請求項１２までのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１４】
前記機械フレーム（１）がベッド状の底部（１８）を有し、前記底部（１８）上に、前記被削材取付けユニット（２４〜２８）の前記コンソール（２５）のための支持体として台座（１９）が提供されることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記台座（１９）が、前記コンソール（２５）の前記回転可能なコンソール脚部（２４）のための支持面を形成する傾斜面（２３）を有することを特徴とする請求項１４に記載の工作機械。
【請求項１６】
前記台座（１９）が、前記機械フレーム（１）の前記底部（１８）及び少なくとも１つの壁（２、３、１６）に固く接続されていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の工作機械。
【請求項１７】
前記台座（１９）が、前記機械フレーム（１）のコーナ領域に配設され、前記支持面（２３）が、前記内部空間前方を向いていることを特徴とする請求項１４から請求項１６までのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１８】
前記被削材取付けユニットが、被削材回転テーブル（２８）の代わりにチャック（６５）を有することを特徴とする請求項１から請求項１７までのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１９】
前記機械加工ユニットが、一体型のモータ・スピンドル（６２）を有する旋回／回転ヘッド（５７）を含み、前記被削材取付けユニットが静止被削材テーブル（５４）であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項２０】
前記旋回／回転ヘッド（５７）がフォーク（５９）を有し、前記フォーク（５９）は垂直軸（５８）の周りで回転することができ、前記ワーク・スピンドル（６２）を担持する回転ヘッド（６０）が、前記フォーク（５９）の２つのアーム間で、モータによって旋回されるように支持されていることを特徴とする請求項１９に記載の工作機械。
【請求項２１】
上側水平リニア・ガイド（４、５）を含む寸法的に固定された側壁（２、３）を有する機械フレーム（１）と、前記側壁（２、３）の前記リニア・ガイド（４、５）上で変位可能な複合スライド（６、１１）であって、その前部で、スピンドル・ヘッド（１５）を有する機械加工ユニット（１４）が垂直方向に変位可能であるように案内される複合スライド（６、１１）と、複数の前記側壁（２、３）の間の空間内に配設された被削材取付けユニット（２４〜２８）とを有する工作機械において、
前記機械フレーム（１）の前記側壁（２、３）上の前記リニア・ガイド（４、５）が、前記機械フレーム（１）の垂直中央面（Ｖ）に対して鋭角αで整列されていること、
前記作業領域への拡大されたアクセス域を形成するために、一方の側壁（３）が他方の側壁（２）よりも前部で短いこと、
前記被削材取付けユニット（２４〜２８）が、旋回／回転テーブルとして実現されており、且つ被削材回転テーブル（２８）のための角度付き支持体を形成する旋回コンソール（２５）を有していること、及び
前記コンソール（２５）をモータによって第１の回転軸の周りで旋回させることができ、前記コンソール（２５）が据付型の駆動モータを収容しており、前記駆動モータが、第２の回転軸の周りで前記回転テーブル（２８）を回転させることができること
を特徴とする工作機械。
【請求項２２】
上側水平リニア・ガイド（４、５）を含む寸法的に固定された側壁（２、３）を有する機械フレーム（１）と、前記側壁（２、３）の前記リニア・ガイド（４、５）上で変位可能な複合スライド（６、１１）であって、その前部で、スピンドル・ヘッド（１５）を有する機械加工ユニット（１４）が垂直方向に変位可能であるように案内される複合スライド（６、１１）と、複数の前記側壁（２、３）の間の空間内に配設された被削材取付けユニット（２４〜２８）とを有する工作機械において、
２つの前記リニア・ガイド（４、５）が、前記機械フレームの垂直中心面Ｖに平行に、したがってＹ座標軸に平行に延びていること、
前記クロス・スライド（３６）の面縁部（３７）が、前記機械フレーム（１）の横方向垂直面に対して、したがってＸ座標軸に対して鋭角に斜めに延びていること、
前記機械フレーム（１）の前記一方の側壁（３３）が他方の側壁（３２）よりも短く、それによって前記機械の前記被削材テーブル（２８）及び前記作業領域それぞれへの拡大されたアクセス域が形成されること、
前記被削材取付けユニット（２４〜２８）が、旋回／回転テーブルとして実現されており、且つ被削材回転テーブル（２８）のための角度付き支持体を形成する旋回コンソール（２５）を有していること、及び
前記コンソール（２５）をモータによって第１の回転軸の周りで旋回させることができ、前記コンソール（２５）が据付型の駆動モータを含み、前記駆動モータが、第２の回転軸の周りで前記回転テーブル（２８）を回転させることができること
を特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上側水平リニア・ガイドを含む寸法的に固定された側壁を有する機械フレームと、側壁のリニア・ガイド上又はリニア・ガイド内で移動することができる複合スライドであって、その前部で、スピンドル・ヘッドを有する機械加工ユニットが垂直方向に変位可能であるように案内される複合スライドと、複数の側壁の間の空間内に配設された被削材取付けユニットとを有する工作機械であって、被削材取付けユニットが、被削材テーブル又は被削材チャッキング・デバイスを有していてもよい工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
寸法的に固定された２つの平行な側壁と、側壁の上側にあるガイド上で変位可能なクロス・スライドと、チッピング工具を装備することができる前部機械加工ユニットとを有するこのタイプの工作機械は、いわゆるガントリー機械と呼ばれている。通常、この機械様式では、２つの側壁上にある平行なガイド・レール上をＹ座標軸に移動するクロス・スライドがクロスヘッドを形成しており、またＸ座標軸に変位可能な長手方向スライドを支持している。機械加工ユニットの担持体としてのＺ座標軸に変位可能な垂直スライドが、長手方向スライド上で案内される。大抵、被削材テーブルは、加工対象の１つ又は複数の被削材のための被削材取付けユニットとして使用され、これは、機械ベッド上で２つの側壁の間の空間内に取り付けられる。
【０００３】
１度のクランピングにより被削材の多軸及び多面機械加工オプションを実現するために、このタイプのより複雑な機械では、被削材テーブルが、回転駆動式の回転テーブルとして実現可能である。寸法的に安定なベッド状の底部が２つの側壁に接続され、それらが、好ましい温度又は熱挙動を有する寸法的に固定された全体構成を形成する。このタイプの従来の機械では、被削材取付けユニットは、大抵は、回転又は旋回テーブル構成の形状でベッド状の底部に取り付けられる。ガントリー構造様式の特定の利点の１つは、機械フレームの剛性が高いことであり、これによって最大限の加工精度、高い静的負荷及び動的負荷、並びにそれに対応して高いチッピング性能が実現される。さらに、機械フレームの対称的な構造が機械全体の温度挙動に好影響をもつ。しかし、この機械タイプの欠点は、被削材を配置するため、及び取り外すための被削材テーブルへのアクセス性が限られていることである。従来のガントリー・タイプ機械における作業領域へのアクセスは、２つの側壁の前部によって制限されており、したがって装着及び脱着は常に前側からまっすぐに行わなければならない。
【０００４】
さらに、互いに固く固定された２つの側壁と底部状のベッドとを含む機械フレームを有する工作機械が、例えばドイツ特許第１０２００６０３４１２３号から知られている。スライド構成及びそこに設けられた機械加工ユニットが、リニア・ガイドによって３つの座標軸で変位可能であるように側壁上に配設される。被削材の５軸機械加工オプションを実現するために、旋回ブリッジ・テーブルが２つの側壁の間に提供され、旋回ブリッジ・テーブルの旋回ブリッジが、機械フレームの側壁にある２つの端面安定支持軸受内に支持され、それによって水平横方向軸の周りで旋回されることができる。旋回運動を行うために、電気的に同期された２つの直接駆動装置、好ましくはトルク・モータが使用される。垂直中心軸の周りで回転することができ、被削材をしっかりと受け取る働きをする回転テーブルが、２つの支持軸受の間のブリッジ部分に配設される。この機械では、旋回ブリッジ・テーブルの旋回ブリッジは、機械フレームの２つの側壁内に直接支持されず、２つのスライドに直接支持され、これらのスライドは、機械フレームの２つの側壁の内面にあるリニア・ガイド上で同期して変位可能である。駆動ユニットとして、電気的に同期された２つのリニア・モータが使用され、リニア・モータの電気能動構成要素がスライドと側壁との間に配設される。Ｙ座標軸の方向に旋回ブリッジを変位可能であることにより、被削材テーブルへのアクセス性が改良されるが、これは、とりわけ旋回ブリッジ構成の直線調節駆動装置により、より技術的な努力を費やさなければ実現されない。それに加えて、電動機用の空間が限られているので、回転テーブルの高出力直接駆動装置を得るために旋回ブリッジの中心ブリッジ部分に高出力電気的直接駆動装置を組み込むことによって問題が生じる。フレームの側壁にある２つの支持軸受に旋回軸を収容することによって、大きな直径の工具テーブルの場合でさえ、十分に高い剛性を実現することができる。しかし、旋回ブリッジに必要な材料投入量が多く、必要な空間が比較的大きいことが欠点である。被削材支持体が９０°位置に回転されるとき、これにより作業領域が制限されることがあり、場合によっては全体構成の剛性が低下する。
【０００５】
ガントリー構造様式での工作機械に加えて、多軸、特に５軸で被削材を機械加工するためのそれぞれ複雑な工作機械及びマシニング・センタが知られており、これらは、直交座標として設けられた３つの直線軸と、２つの回転軸とを有する。機械加工ユニットは、機械フレームの上面にあるモータによって、複合スライドを介して水平面内でＸ軸及びＹ軸に変位させることができ、且つテーブル構成の前部に取り付けられて、垂直スライドを介してＺ軸に変位可能である。ドイツ特許出願公開第１９６４１８３１号から知られているこのタイプの工作機械は、その垂直前壁に円形凹部を有し、そこに支持コンソールの円形脚部が支持され、それにより、適切な軸受構造を使用することによって支持コンソールを水平軸の周りでモータによって回転させることができる。円板形コンソール脚部は、突出する支持コンソールの一部であり、支持コンソールは、その自由端部領域に、回転テーブルを支持するための回転軸に平行に延びる支持面を有する。被削材を固定するためのチャッキング溝を設けられた回転テーブルは、適切な駆動ユニットによって、又は伝動手段を介して直接駆動することができる。動的な補間機械加工のための要件と相容れないことにより、２つの回転軸の交点が、テーブル表面から上に比較的大きく離れている。これは、被削材テーブルが垂直９０°位置に回転されたときに作業領域の比較的大きな部分が失われ、５軸機械加工中にＸＹＺ座標系内で機械加工ユニットの比較的大きな直線運動を行わなければならないことを意味する。それに加えて、水平旋回軸の周りでの回転中に、突出するコンソール部分の曲げがその自重及び被削材の重量により変化することが悪影響を及ぼす場合がある。力が加わる方向が変化するので、異なる変形状態が生じる。
【０００６】
それとは別に、被削材を５軸で機械加工するための工作機械であって、４５°傾いた支持面を有する凹部が連続機械スタンドの前部に形成された工作機械がドイツ特許出願公開第４４４４６１４号から知られている。垂線に対して４５°の角度で傾けられたこの支持面上にコンソールの円形又は円環形脚部が位置し、このコンソールは、コンソール脚部の回転軸に対して４５°に整列された回転軸を含む前向きの支持突出部を有する。垂直軸の周りで回転可能な回転テーブルがこの支持面上に支持され、これは、上面に被削材を固定するためのチャッキング手段を含む。
【０００７】
ドイツ特許出願公開第１０２００４０４９５２５号に、同様に設計された工作機械が記載されており、そこでコンソール脚部は機械スタンドの凹部内又は台座の面上で中央には配設されず、機械スタンドの中心に対して横方向にずらされ、機械スタンドの前部でコーナ領域に位置され、台座の４５°傾いた表面上で枢動式に支持される。この構成は、回転テーブルの過剰傾斜位置を可能にし、すなわち垂直Ｚ軸に対して負の角度を可能にする。この実施例には、被削材テーブルが旋回するときに、対応する凹部を機械ベッドに提供しなければならないという特徴があり、これは、例えば大きな被削材を回転させるために必要とされる直接駆動装置が相応の寸法、特に十分な全高を必要とするときに、高出力直接駆動装置の構成及び選択を阻害する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許第１０２００６０３４１２３号
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１９６４１８３１号
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第４４４４６１４号
【特許文献４】ドイツ特許出願公開第１０２００４０４９５２５号
【特許文献５】欧州特許第８３５７０８号
【特許文献６】ドイツ特許出願公開第１０２５９２１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ガントリー構造様式で高い剛性を有する、プログラム制御される工作機械であって、大きく嵩張る被削材でさえ５軸フライス削り及び旋削加工を可能にするとともに、拡大された、したがって改良された作業領域へのアクセスを可能にする工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、この目的は、機械フレームの側壁上のリニア・ガイドが、機械フレームの垂直中心面に対して鋭角に整列されること、及び加工空間への拡大されたアクセス域を形成するために、機械フレームの一方の側壁が他方の側壁よりも前部で短いことによって実現される。
【００１１】
２つのリニア・ガイドを機械フレームの垂直中心長手方向面に対して鋭角に斜めに位置決めすることによって、リニア・ガイド上で変位可能なクロス・スライドが、機械フレームの垂直中心面及びＹ座標軸それぞれに対して鋭角に斜めに延びる方向に移動することができるようになる。さらに、リニア・ガイド及びガイド・レールそれぞれの傾いたアライメントに加えて、機械フレームの一方の側壁が他方の側壁よりもある量だけ短いとき、機械の作業領域への、すなわち被削材取付けユニットのチャッキング手段へのアクセス開口が、横方向部分によって拡大される。通常、このチャッキング手段は、回転テーブルのチャッキング・プレートからなるが、回転対称の被削材をクランプするためのチャックでもよい。したがって、リニア・ガイドの本発明による傾いた位置決めは、ガントリー・タイプの従来の工作機械における加工対象の被削材への比較的限られたアクセス性の欠点をなくし、同時に、この機械タイプの利点、特に、高い剛性及び加工精度を保つ。
【００１２】
本発明の別の観点によれば、２つのリニア・ガイドが機械フレームの垂直中心面Ｖに平行に、したがってＹ座標軸に平行に延び、クロス・スライドの面縁部が機械フレームの横方向垂直面に対して、したがってＸ座標軸に対して鋭角に斜めに延び、機械フレームの一方の側壁が他方の側壁よりも短く、それにより機械の被削材テーブル及び作業領域それぞれへの拡大されたアクセス域が形成されるという事実によって一般的な工作機械が特徴付けられる。このようにして、ガントリー・タイプの機械でさえ、作業領域への拡大されたアクセス領域という所期の利点が得られ、その一方で、この構成は構造的に単純であり、剛性が高い。前部からの、及び前部からある角度でのより大きなアクセス域により、被削材テーブルに比較的に大きく重い被削材を位置決めするための機械的な装着デバイス、例えば可動又は静止装着ロボット、マニピュレータ、クレーンなどを使用することができるようになる。
【００１３】
本発明の適切な実施例によれば、機械フレームは、上側リニア・ガイドを有する２つの垂直側壁と、ベッド状のベースと、両側壁及びベースに固く接続された寸法的に安定な後壁とを有する。被削材取付けユニットは、機械フレームの２つの側壁の間でベッド状のベース内又はベース上に適切に配設され、好ましくは側壁の一方及び／又は寸法的に安定な後壁に固く接続された台座上に適切に配設される。この設計に基づき、非常に高い剛性が機械フレームに与えられる。これはなぜなら、個々のフレーム部材を、本質的に剛性の一様な成形体として一体化されるように鋳造部品又は溶接構成として実現することができるからである。
【００１４】
本発明による工作機械を高いチップ発生量の非常に粗い機械加工に使用するために、ベッド状のベースの一部としてフロア・トレイを提供することが適しており、このフロア・トレイがチップ捕集デバイスとして働く。このフロア・トレイには、チップ及び液体の処理及び除去用の従来の輸送及び洗浄手段が提供されてもよい。
【００１５】
本発明の別の適切な実施例では、側壁のリニア・ガイド上に変位可能に支持されたクロス・スライドが（平面図で）台形の形状を有し、クロス・スライドの短い方の支持側面が、短い方のリニア・ガイドに属し、クロス・スライドの長い方の支持側面が、長い方のリニア・ガイドに属する。機械フレームの側壁でのリニア・ガイドが長くなることにより、２つのリニア・ガイドの横方向剛性が全体として増加し、したがって高い動作負荷の下での変位運動の場合でさえ高い精度が得られる。この場合、一実施例における台形クロス・スライドの前部は、側壁上の２つのリニア・ガイドに対して直角に延びるべきであり、したがって機械フレームの垂直中心面に対して同じ鋭角で斜めに整列されるべきである。これは、制御の取り組みに対して好ましい効果を有する。
【００１６】
また本発明の目的は、被削材を機械加工するためのプログラム制御された工作機械であって、２つの側壁を含む寸法的に安定なフレームと、側壁上で直線的に変位可能なクロス・スライド、及び機械加工ユニットを支持する垂直スライドを含む水平方向に移動可能な複合スライドと、少なくとも１つの被削材を保持して固定するために２つの側壁の間に配設された被削材取付けユニットとを有する工作機械において、被削材取付けユニットが旋回／回転テーブルとして実現され、被削材回転テーブルのための角度付き支持体を形成する旋回コンソールを有することを特徴とする工作機械である。
【００１７】
そのような工作機械は、ガントリー構造様式と旋回／回転テーブルとの組合せを実現し、これは、被削材の５軸機械加工を可能にし、その一方で、ガントリー構造様式によって実現される高い剛性及び加工精度の利点を保つ。従来のガントリー・タイプの機械と比べて実現される、作業領域への改良されたアクセス性の利点は、本発明によれば、クロス・スライドのリニア・ガイドを傾けて位置決めし、又はＹ座標軸の方向で変位可能なクロス・スライドの面縁部を斜めに整列し、且つ機械フレームの側壁の一方を短くすることによって実現される。
【００１８】
１つの適した実施例では、被削材取付けユニットのコンソール用の支持体として機械フレームのベッド状のベースに台座が提供される場合に、被削材の取付けに関する特に安定した好ましい位置決めオプションが得られる。この台座は、コンソールのコンソール脚部用の支持面として鋭角に傾けられた斜めの表面を有するべきである。
【００１９】
台座がベース及び底部それぞれに固く接続され、且つフレーム壁の少なくとも１つ、すなわち側壁の一方及び／又は後壁に固く接続されることによって、全体構成の特に高い剛性を実現することができる。台座が機械フレームのコーナ領域に配設され、且つ隣接する構成要素と一体形成される場合又はそれらに固く接続される場合に、強度及び寸法安定性に関する特定の利点が得られる。ここで、コンソール脚部用の支持面は内部空間前方に斜めに向くべきである。
【００２０】
さらに、旋回／回転テーブルのコンソールが、そのコンソール脚部を使用することによって機械フレームの側壁又は後壁内、或いは側壁又は後壁上に支持されて保持され、それによりコンソールを水平軸の周りで旋回させることができると有利である。ここで、内部空間に向かって開いた凹部を、機械フレームの一方の側壁又は後壁内に提供することができる。
【００２１】
旋回／回転テーブルとガントリー構造様式の機械フレームとの組合せにより、旋回／回転テーブルを有する機械に典型的な良好なアクセス性と、テーブル運動による良好な動特性とが得られ、さらにまた、それとは別に、ガントリー・タイプの機械に典型的な高い剛性及び精度、より高いテーブル負荷、及び特に被削材に対してフライス削り及び旋削操作を円滑に行うことができる可能性も生み出す。突出量の変わるＺスライドのみを機械の作業領域内で移動させることができることによって、機械剛性の改良が実現される。同じ理由から、動的なフライス削りの精度が改良される。なぜなら、スライドの剛性がより高いので、より高い送り量及びより高い軸補強と共により良い軌道精度が可能になるからである。突出量の変わるスライドの変形によって大きな割合の熱の成長が常に引き起こされるが、これは駆動装置及びガイドによる片側加熱によるものであり、しかし本発明の新規の機械には当てはまらず、又は限られた程度でしか当てはまらず、この事実もまた加工精度及び機械の寸法安定性の改良に寄与する。また、複合的な概念では、回転テーブル用の直接駆動装置を、機械ベッドの設計として機械加工テーブルの下にある高出力トルク・モータの形状で提供することができる可能性がもたらされ、変更されたガイド構成により、望ましくない曲げを生じることなくテーブルを旋回させることができるようになる。
【００２２】
また本発明の目的は、機械フレームが、Ｙ座標軸の方向に延びる２つの側壁及びその上にある２つのリニア・ガイドを有する、ガントリー構造様式での工作機械である。これらのリニア・ガイド上に、クロス・スライドが、モータによってＹ方向に変位可能であるように配設され、そのクロス・スライドの上で長手方向スライドが案内され、この長手方向スライドは、その上で垂直方向に変位可能な機械加工ユニットを含む。クロス・スライドの面縁部は、Ｘ座標軸及び機械フレームの横方向垂直面それぞれに鋭角に斜めに延びている。さらに、機械フレームの一方の側壁は他方の側壁よりも短く、それによって機械の被削材テーブル及び作業領域それぞれへの拡大されたアクセス域が形成される。改良された案内を得るために、クロス・スライドは平面図で台形の形状を有する。そのようにして実現された工作機械であっても、例えば上述した旋回／回転被削材テーブルなど様々な被削材取付けユニットを使用することができる。特に、様々な被削材取付けユニット又は被削材旋回／回転テーブルをガントリー構造様式と組み合わせることによって、本発明に従って上述したように変更されたガントリー概念に従った機械でこれを実現することもできる。
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】本発明による工作機械の第１の実施例の概略斜視図である。
【図１ｂ】本発明による工作機械の第１の実施例の前面図である。
【図１ｃ】本発明による工作機械の第１の実施例の平面図である。
【図２ａ】本発明による工作機械の別の実施例の概略斜視図である。
【図２ｂ】本発明による工作機械の別の実施例の概略平面図である。
【図３】一つの構成例での旋回／回転被削材テーブルを有する本発明による工作機械のさらなる実施例を示す概略斜視図である。
【図４】一つの構成例での旋回／回転被削材テーブルを有する本発明による工作機械のさらなる実施例を示す概略斜視図である。
【図５】一つの構成例での旋回／回転被削材テーブルを有する本発明による工作機械のさらなる実施例を示す概略斜視図である。
【図６】一つの構成例での旋回／回転被削材テーブルを有する本発明による工作機械のさらなる実施例を示す概略斜視図である。
【図７】固定されたコンソール被削材テーブルと、３つの直線軸及び２つの回転軸で移動可能な機械加工ユニットとを有する、本発明による工作機械の別の実施例を示す概略図である。
【図８】この場合には旋回コンソールに一体化された回転駆動式チャックとして実現された、本発明による工作機械の工具取付けユニットのための別の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
様々な視点から図１に示される工作機械は、ガントリー構造様式で実現されており、プログラム制御ユニット（図示せず）、並びに例えば工具交換装置及び他の追加のユニットを有する。所望の高い剛性を実現するために、機械フレーム１は、一体型の構造様式で実現されることが好ましい。２つの側壁２、３がＹ座標軸に平行に延び、それらの上面に、クロス・スライド６用のリニア・ガイドの一部として水平ガイド・レール４、５を担持し、クロス・スライド６は、案内シューズ７、８によってガイド・レール４、５上で変位可能に案内される。スピンドル駆動装置を有する電動機、又は電気リニア・モータが、２つの側壁２、３を架け渡すクロスヘッドを形成するクロス・スライド６の変位運動のための駆動装置として使用される。クロス・スライド６の面上で、スライド１１が、垂直方向に離隔された２つのガイド・レール９、１０内を電動駆動ユニット１２によって案内されて、水平方向、及び２つのガイド・レール４、５に対して横方向に変位可能である。スライド１１の前部で、垂直リニア・ガイド内のモータによって垂直スライド１３を変位させることができ、この垂直スライド１３は、ワーク・スピンドル１５を含む機械加工ユニット１４を担持する。
【００２６】
本発明の１つの特徴によれば、図１ａで紙面手前側を向いた機械フレーム１の側壁３は、向かい合う側壁２よりも短い。さらに、２つの側壁２、３の上面にあるリニア・ガイドの２つのガイド・レール４、５は、図１ｃに示されるように、それぞれ機械フレーム１の垂直長手方向平面Ｖ及びＹ座標軸に対して約１５〜４５°の鋭角αに整列される。
【００２７】
機械フレームのベースは機械ベッド１８によって形成され、機械ベッド１８は、後壁１６と２つの側壁２、３の間の平坦なトレイの形状で、２つの側壁の前端部まで延び、隆起枠１７によって取り囲まれる。このトレイ型のベッド１８は、寸法的に剛性の支持体として働いて、側壁２、３を固く、任意選択で一体に接続するだけでなく、チップ及び作動液体用の貯蔵容器を形成することもある。このトレイ型のベッド１８は、その両側部及び前部を、連続する隆起枠１７によって画定される。側壁及び前部枠は、脚部（図示せず）によって床に支持される。図示される実施例では、台座１９がベッド１８上に配設され、この台座１９は、長い方の側壁２、後壁１６、及びベッド形態の底部１８にも固く接続される。内向きの凹部２１が、長い方の側壁２の厚みのある上側端部２０の下に形成される。
【００２８】
台座１９は、３５〜６０°の角度で機械フレーム１の内部空間内へ前部上方に向いた傾斜面２３を有し、この傾斜面２３は、円環形コンソール脚部２４を支持するための支持面であり、このコンソール脚部２４は、コンソール２５の一部であり、コンソール２５をモータによって回転させることができるようにしている。このコンソール２５の突出する支持アーム２６には、上面に回転テーブル２７が取り付けられ、回転テーブル２７に被削材チャッキング・プレート２８が取り付けられる。支持アーム２６の内部空間内に、また少なくとも一部は回転テーブル２７内に、電気駆動モータ、例えば高出力トルク・モータを設置することができ、このモータは、チャッキング・プレート２８を含む回転テーブル２７、及びその上に取り付けられた被削材を回転させ、また回転テーブル２７を効果的に固定することもできる。そのようなコンソール概念に関して、高出力トルク・モータとして電気駆動モータを実現することができ、そのトルク・モータに十分な全高を容認することができることが特に有利である。したがって、図示されるようなコンソール概念を使用することによって、十分に高いチッピング性能で、同じクランピングで被削材にフライス削り及び旋削操作を行うことができる。
【００２９】
従来の比較機械とは対照的に、ガントリー構造様式での本発明による工作機械の上述した実施例は、かなり拡大されたアクセス可能領域を有し、これは、図１ｃに一点鎖線で示された弓形によって描かれている。図示されるように、このアクセス領域は、側壁２、３の前部で２つの面縁部の間に延びる。本発明によれば、この拡大は、一方の側壁３を他方の側壁２よりも短くし、それと共に、垂線Ｖに対してガイド・レール４、５を斜めに位置決めすることによって実現され、工作機械の高い安定性及び加工精度などのガントリー構造様式の他の利点には影響を及ぼさない。
【００３０】
さらに、図１ｃから見て取ることができるこの実施例の利点は、クロスヘッド形態のクロス・スライド６が平面図で台形であること、及びこの台形のクロス・スライド６の長い方の支持面（図１ｃで左側の面）が、平面図で長方形である従来のスライドよりもかなり大きい案内長さを有することである。したがって、クロス・スライド、したがってまたクロス・スライドに機械的及び機能的に結合される他のスライドの案内安定性及び曲げ剛性の相当な改良が実現される。
【００３１】
ガントリー構造様式で図２ａ、ｂに示される工作機械は、その技術的概念に関して、図１の実施例に対応する。したがって、図２の実施例における同一又は機能的に同様の構成要素は、図１の実施例と同じ参照番号によって示す。
【００３２】
図２ａによれば、機械フレーム１が２つの側壁３２、３３を平行に備え、側壁３２、３３は、側壁３２、３３よりも低い前側部分の隆起枠１７によって、面上の壁ショルダを介して前部で互いに接続される。２つのガイド・レール３４、３５が２つの側壁３２、３３の上面に取り付けられ、この実施例では、それぞれ、垂直中心面Ｖ、したがってＹ座標軸の方向で、側壁の長手方向に平行に延びる。クロス・スライド３６は、これら２つのガイド・レール３４、３５上でＹ座標軸の方向に、モータによって変位可能であるように案内され、クロス・スライド３６の面上には（図１の実施例と同様に）、スライド１１がモータ駆動装置１２によって変位可能に配設され、スライド１１上に、機械加工ユニット１４、１５を含む垂直スライド１３が変位可能に配設される。この実施例では、台座１９がやはり機械フレーム１の底部に配設され、この台座１９は、機械フレーム１の図２ａにおいて後方の側壁３２及び後壁１６と一体形成されるか、又はそれらに固く接続される。図１ａ及び図１ｂを参照して上述したのと同様にこの台座１９の傾斜面に対して旋回／回転被削材テーブルが取り付けられ、図１ａ及び図１ｂに示される構成要素２４〜２８を含む。台座１９のこの傾斜面のスキュー角は、３５〜６０°の範囲内でよい。このスキュー角の決定は、例えば過剰傾斜姿勢で機械加工するために、側壁間の領域内での台座１９の位置及び整列、すなわち中央又は横方向にオフセットした台座１９の位置及び／又は整列に基づく。
【００３３】
特に図２ｂの平面図から見て取ることができるように、この実施例では、クロス・スライド３６はやはり台形であり、ここでは、その長い方の支持面が、対応して離隔されたシューズによって左側ガイド・レールに位置し、その短い方の支持面が右側ガイド・レールに位置する。両方のガイド・レールがＹ座標軸に平行に整列されるので、台形クロス・スライド３６の移動もＹ軸方向に進行する。この実施例でも、右側壁３３は前部で左側壁３２よりも短く、それにより、機械の被削材テーブル及び作業領域それぞれへの拡大されたアクセス領域は、前方右側からある角度で得られ、これは、機械的装着デバイスによってテーブルを装着及び脱着するのを容易にする。この拡大されたアクセス領域の別の要因は、クロス・スライドが台形であることにあり、その面縁部は、機械フレーム１の垂直中心面Ｖに対して、したがってＹ座標軸に対して１５〜４５°の鋭角βに延びている。したがって、２つのガイド・レール９、１０も、クロス・スライド３６の前部で中心面Ｖに対して角度βに整列される。図２ｂに示されるように、クロス・スライド３６の後面縁部３８は、中心面Ｖに対して、したがってＹ座標軸に対して斜めに延びる。クロス・スライド３６の２つの側縁部３９、４０は、Ｙ座標軸の方向に２つのガイド・レール３４、３５に平行に延びている。効果的な案内を実現するために、クロス・スライド３６の長い方の側面３９は、２つ以上の案内シューズによってガイド・レール３４上に支持され、クロス・スライド３６の狭い方の右側面４０の支持は、右側ガイド・レール３５上で１つ又は任意選択で２つのガイド・レールのみによって提供することができる。
【００３４】
図３〜図６に示される本発明による工作機械の実施例は、それらの技術的概念に関して、特に側壁の上面に取り付けられた２つのガイド・レール４、５の傾斜したアライメントに関して、したがってまたクロス・スライド６に関して、図１の実施例に対応しており、しかし図２ａ、２ｂに示される技術的概念をこれらの実施例に適用することもできる。図３〜図６の実施例では、それぞれの機械フレームでの旋回／回転テーブルとしてそれぞれ実現される被削材取付けユニットの位置が図１の実施例とは異なる。
【００３５】
図３の実施例では、機械フレームの２つの側壁２、３が、フレームの垂直面に平行に、したがってまたＹ座標軸に平行に整列され、一方、それらの上面に取り付けられたガイド・レール４、５は、図１に示される角度αに延びる。それに従って、平面図で台形であるクロス・スライド６、及びまたクロス・スライド６に接続されたスピンドル１５を含む機械加工ユニット１３が、ガイド・レール４、５上で移動する。図３のこの実施例では、被削材取付け構成は、図１の実施例のように底面台座の上側傾斜面には支持されず、適切な軸受構成（図示せず）を使用することによって、コンソール２５の円板形脚部２４が、側壁２の内面に提供される凹部４５内に回転可能に支持される。側壁２の内部に、軸方向負荷、半径方向負荷、及び傾斜負荷を収容するための適切な軸受部材、並びに歯車モータや電気的直接駆動装置など適切な駆動ユニットを設置することができる。同じタイプの被削材旋回／回転テーブルの実施例が、とりわけ、欧州特許第８３５７０８号及びドイツ特許出願公開第１０２５９２１５号に記載されている。しかし、これらの既知のテーブル構成は、動作上の理由及び空間的な理由から、ガントリー構造様式の工作機械ではこれまで使用されていない。
【００３６】
図４の実施例は、被削材取付けユニット２４〜２８が、機械フレーム２の垂直な後壁１６に配設されて支持され、モータによって回転可能になされていることのみが、図３の実施例と異なる。機械フレームの後壁１６内の回転可能なコンソール脚部２４の構成は、クリティカル・エリアでのチップ堆積が回避されるので、チッピングに関して特に好ましい。それに加えて、被削材取付けユニットのコンソール２５及びそのコンソール脚部２４それぞれのために、特に高出力駆動システム及び安定な軸受を使用することができる。なぜならこれらのシステムが、機械フレーム２から後部に突出することができるからである。
【００３７】
図５の実施例は、特に、ガイド・レール４、５を含む側壁２、３の構成、及びワーク・スピンドル１５を含むスライド構成６、１１、１３に関して、図３の実施例にできるだけ対応している。この実施例でも、被削材取付けユニット２４〜２８は、機械フレームの側壁２上又は側壁２内に位置決めされる。しかし、この実施例では、内部空間内に向いた側壁２の壁面にキャビティ４８が形成され、このキャビティ４８は、コンソール脚部５０用の支持面として垂線に対して鋭角に傾けられた底面４９を有する。この実施例では、ワーク・スピンドル１５の下の被削材テーブル２８及び作業領域それぞれへの特に大きなアクセス領域が利点である。この被削材取付けユニット２４〜２８及び底面４９を含むキャビティ４８は、機械フレームのコーナ領域、すなわち後壁１６への側壁２の移行領域に配設されることもあり、それにより過剰傾斜機械加工操作を実現することができる。
【００３８】
図６に示される実施例では、図５による被削材取付けユニットが使用されるが、これが、機械フレームの後壁１６の下側部分にある傾斜面５１上に配設される。
【００３９】
図７の実施例も、図１の実施例に対応する機械フレーム１と、関連するスライド構成６〜１３とを備えるガントリー設計の工作機械である。しかし、図７の実施例では、被削材取付けユニットは、フレーム後壁１６に固定されたコンソール５５に配設された静止被削材テーブル５４を含む。垂直スライド５６の下端部には、機械加工ユニットとして旋回／回転ヘッド５７が配設され、この旋回／回転ヘッド５７は、垂直軸５８の周りで回転させることができる。２アーム・フォーク５９を、モータによって垂直軸５８の周りで変位させることができる。ワーク・スピンドル６２を収容する回転ヘッド６０が、フォーク５９の２つのアームの間に支持され、それにより回転ヘッド６０は、水平軸６１の周りで旋回させることができる。この工作機械を使用することによって、機械加工ヘッド６０の回転及び旋回オプションにより、被削材の５軸機械加工も可能になる。ガントリー構造様式、及びまた被削材テーブル５４への拡大されたアクセスの利点も、この機械の特別な特徴である。
【００４０】
図１〜７の実施例では、被削材取付けユニットは、被削材の５軸機械加工の可能性をもたらす旋回／回転テーブルとしてそれぞれ実現される。それぞれの軸受構成の駆動性能及び安定性に依存して、同じクランピングで被削材に対してかなりのチッピング性能をもつ旋削操作を行うこともできる。図８は、４５°の支持面上で回転可能なコンソール２５を備え、円環形支持脚部２４を含む別の被削材取付けユニットを示す。被削材を固定するために上述の実施例で使用されたテーブル・プレート２８の代わりに、図８の実施例はチャック６５を提供し、旋削及び／又はフライス削り加工のために円柱形又は棒状の被削材をチャック６５にクランプすることができる。
【００４１】
本発明は、上述した実施例に限定されない。特に、様々な実施例の個々の特徴を互いに組み合わせることができる。それに加えて、図２ａ、ｂに図示して上述した本発明による工作機械の技術的概念を、図１及び図３〜図７に例示される機械実施例に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  機械フレーム
２、３、３２、３３  側壁
４、５  水平リニア・ガイド
６、３６  クロス・スライド
７、８  案内シューズ
９、１０  ガイド・レール
１１  スライド
１２  電動駆動ユニット
１３、５６  垂直スライド
１４  機械加工ユニット
１５、６２  ワーク・スピンドル
１６  後壁
１７  枠
１８  機械ベッド
１９  台座
２０  上側端部
２１  凹部
２３  傾斜面
２４  コンソール脚部
２５  コンソール
３７  前面縁部
４５  凹部
５４  静止被削材テーブル
５７  旋回／回転ヘッド
５８  垂直軸
５９  ２アーム・フォーク
６０  回転ヘッド
６１  水平軸
６５  チャック
【図１ａ】
2011148086.tif 000003
【図１ｂ】
2011148086.tif 000004
【図１ｃ】
2011148086.tif 000005
【図２ａ】
2011148086.tif 000006
【図２ｂ】
2011148086.tif 000007
【図３】
2011148086.tif 000008
【図４】
2011148086.tif 000009
【図５】
2011148086.tif 000010
【図６】
2011148086.tif 000011
【図７】
2011148086.tif 000012
【図８】
2011148086.tif 000013
【外国語明細書】
2011148086000001.pdf