(57)【要約】  本発明は、工作物（３００）、特に金属シートを加工箇所において加工するための工作機械（４００）、加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドに着装されるように構成された固定デバイスであり、工作物（３００）が加工面（３１０）から加工される、固定デバイス（１００）であって、  −  固定デバイス（１００）を加工ヘッド（２００）に着装するように適合されている着装デバイス（１２０）と、  −  工作物（３００）をその加工面（３１０）上で、かつ加工箇所の隣接位置で解放可能に局所的に固定するように適合されている固定ヘッド（１１０）と、  −  工作物（３００）に対する固定ヘッド（１１０）の固定および解放を制御するように構成されている制御装置と、を備えることを特徴とする、固定デバイス、に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（３００）、特に金属シートを加工箇所において機械加工するための工作機械（４００）、加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドに着装されるように構成された固定デバイス（１００）であり、前記工作物（３００）が加工面（３１０）から加工される固定デバイス（１００）であって、
−  前記固定デバイス（１００）を前記加工ヘッド（２００）に着装するように適合されている着装デバイス（１２０）と、
−  前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）上で、かつ前記加工箇所の隣接位置で解放可能に局所的に固定するように適合されている固定ヘッド（１１０）と、
−  工作物（３００）に対する前記固定ヘッド（１１０）の前記固定および解放を制御するように構成されている制御装置と、を備えることを特徴とする固定デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に引力を及ぼして、前記工作物（３００）をその加工面（３１０）が前記固定ヘッド（１１０）のところにくるよう固定するように適合されていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に真空保持力を生むように構成されている、少なくとも１つの制御可能な真空式ホルダ（１３０）を有することを特徴とする固定デバイス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に磁気保持力を生むように適合されている、少なくとも１つの制御可能な磁石を有することを特徴とする固定デバイス。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、きょう雑物および／または加工中に生じるかす用の吸着および／または排除デバイスが設けられていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の固定デバイス（１００）であって、前記吸着および／または排除デバイスは、加工中心軸（Ａ）の周囲を循環する気流を生成するための、前記加工中心軸（Ａ）の周囲に分布している複数の圧縮空気入口（１４０）と、少なくとも１つの空気出口（１５０）と、を備えることを特徴とする固定デバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、潤滑剤および／または冷却剤用の少なくとも１つの注入ノズル（１８０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、工具（２１０）の存在を検出するおよび／または前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）の位置を検出するためのセンサ（１７０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記制御装置は、前記機械加工の開始および／または終了を示す入力信号に基づいて前記固定ヘッド（１１０）を制御するように構成されていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）には、移動デバイス（１９２）によって、前記工作物（３００）の１つの縁部で前記工作物（３００）から離れる方に面する前記加工面（３１０）と接触した状態で移動可能である、調節可能な対抗担持部（１９０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項１１】
工作物（３００）を機械加工するための工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドであって、前記工作物（３００）は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）が前記加工ヘッド（２００）に着装されている状態で加工面（３１０）から加工されることを特徴とする加工ヘッド。
【請求項１２】
工作物（３００）を機械加工するための工作機械（４００）であって、前記工作物（３００）は請求項１１に記載の加工ヘッド（２００）を用いて加工面（３１０）から加工されることを特徴とする工作機械。
【請求項１３】
工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドによる加工中に工作物（３００）を固定するための方法であって、前記工作物（３００）は加工面（３１０）から加工箇所において加工される、方法において、
−  制御コマンドが与えられたときに、前記工作物（３００）を、固定デバイス（１００）、特に請求項１から９のいずれか１項に記載の固定デバイスによって、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）上で、かつ前記加工箇所の隣接位置で前記加工ヘッド（２００）に対して固定するステップ（５００）と、
−  前記工作物（３００）を前記加工ヘッド（２００）によって前記加工箇所において加工するステップ（５１０）と、
−  制御コマンドが与えられたときに前記工作物（３００）を前記固定デバイス（１００）から解放するステップ（５２０）と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記固定デバイス（１００）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に引力を及ぼして、前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）が前記固定ヘッド（１１０）のところにくるよう固定するように適合されていることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の方法であって、少なくとも前記固定デバイス（１００）の作動および前記工作物（３００）の固定の前に、前記工作物（３００）の上に存在するあらゆるきょう雑物が排除されるかまたは吹き払われることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか１項に記載の方法であって、少なくとも加工中に、加工中に生じるかすが排除される、ならびに／または、潤滑剤および／もしくは冷却剤が注入されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３から１６のいずれか１項に記載の方法であって、工具の存在がセンサ（１７０）によって検出されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定デバイス、加工ヘッド、工作物、特に金属シートおよび例えば管材などの薄肉の工作物を機械加工するための工作機械、ならびに工作物を固定するための方法に関する。特に、本発明は、請求項１に記載の固定デバイス、請求項１１に記載の加工ヘッド、請求項１２に記載の工作物を機械加工するための工作機械、および請求項１３に記載の工作物を固定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作物、他にもあるが特に薄い工作物の機械加工において、工作物の固定および削り屑などの切りかすの除去の両方が重要である。
【０００３】
複合加工機または打抜機では多くの場合、後退可能なマトリクスが工作物の下に構成されて使用される。このシステムによって、工作物を既知の安定した位置に保持することが可能になる。しかしながら、このシステムは時間の消費が大きい。工作物を工作物の下に位置付けられた対抗担持器に上から押し付けることも知られている。この変形例もやはり多くの時間を消費する。
【０００４】
例えば削り屑などの切りかすを排出するための最も一般的な解決法は、冷却／潤滑システムである。削り屑は液体によって容器内へと運ばれ、そこでフィルタまたは他の手法で液体から分離される。さらに、テーブルの位置が変わるときに、切り屑をブラシで除去することができる。この解決法では、表面に掻き傷ができるリスクが存在する。この解決法はしたがって、表面掻き傷が問題にならない厚い鋼板に対してのみ適している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の欠点を回避すること、および工作物を機械加工するときの品質を改善することである。代替の目的としては、改善された固定デバイス、改善された加工ヘッド、改善された工作機械、または工作物を機械加工するための改善された方法が挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の固定デバイス、請求項１１に記載の加工ヘッド、請求項１２に記載の工作物を機械加工するための工作機械、および請求項１３に記載の工作物を固定するための方法によって達成される。
【０００７】
工作物、特に金属シートを加工箇所において機械加工するための工作機械、加工ヘッド、特にドリルヘッドに着装されるように構成されており、工作物は加工面から加工される、本発明に係る固定デバイスであって、
−  固定デバイスを加工ヘッドに着装するように適合されている着装デバイスと、
−  工作物をその加工面上で、かつ加工箇所の隣接位置で解放可能に局所的に固定するように適合されている固定ヘッドと、
−  工作物に対する固定ヘッドの固定および解放を制御するように構成されている制御装置と、を備えることを特徴とする、固定デバイス。
【０００８】
本発明に係る固定デバイスは、工作物の加工面から、すなわち固定デバイスまたは加工ヘッドに面した面から固定が行われることを提案する。このようにすると、工作物の下面の加工エリアに固定デバイスのない状態を維持でき、この結果、良好な工作物の固定を依然として達成しながら、他の保持要素に邪魔されることなく加工を実行できる。
【０００９】
工作物は、工作物の下面の支持に関係なく、固定デバイスによって固定される。固定デバイスまたは固定ヘッドが工作物に対して、加工ヘッドまたは固定デバイスの方向に作用する保持力を及ぼすことが実現され得る。言い換えれば、この保持力は、工作機械の加工向きに対抗して作用し得る。加工エリアにおける工作物の加工面の固定が保持ヘッドのみによって行われることが実現され得る。
【００１０】
加工箇所の隣接位置で固定することによって、加工部位の隣接位置またはその近傍で工作物の変形が生じるのを防止できる。隣接位置または近傍に配置されるとは、ここでは、加工箇所を中心とした半径方向０．５センチメートルから１０センチメートルの範囲または距離を意味するものと理解される。加工箇所または加工部位とは、工作物の加工面上の加工の箇所、または言い換えれば、加工軸と工作物が交わる場所である。半径方向の領域のサイズは、材料または工作物の固有の剛性に応じて様々であり得る。材料が薄いほど半径方向のエリアは小さくなり、材料が厚くまたは剛直になるほど、半径方向のエリアは大きくなる。
【００１１】
工作物はここでは一般に、金属シート、および例えば管材などの、薄肉の工作物であると見なされる。
【００１２】
本発明に係る固定デバイスは、薄い工作物の場合であってさえ、加工中に作用する力への自動的な対抗保持力（ｃｏｕｎｔｅｒ−ｈｏｌｄ）が工作物の方向に生じる、という利点を有する。この対抗点は局所的に、すなわち、加工の場所の周囲に生じる。加工部位のエリアにおける加工中の局所的な変形は、有利には、工作物を加工部位の隣接位置で固定する固定デバイスによって相殺される。全体として、工作物は工作機械の支持構造によって支持される。本発明によって、例えばドリルなどの工具に対する、工作物の安定した位置決めが実現される。言い換えれば、工作物がＺ方向に逃れようとする動きを防止できる。このことにより、より正確な加工が可能になり、工具の損耗が低減される。
【００１３】
好ましい実施形態では、固定ヘッドは、工作物の加工面に引力を及ぼして、工作物をその加工面が固定ヘッドのところにくるよう固定するように適合されている。そのような引力、例えば真空または磁力は、工作物を固定ヘッドに引き寄せる。引力は、加工ヘッドの加工の力の方向とは反対の方向を有する。固定デバイスは引力固定ヘッドと呼称してもよい。
【００１４】
固定ヘッドが、工作物の加工面に真空保持力を生成するように構成されている、少なくとも１つの制御可能な真空式ホルダ（ｖａｃｕｕｍ  ｈｏｌｄｅｒ）を有することが、実現され得る。真空式ホルダは迅速かつ確実に動作し、さらに、非金属工作物が固定および保持可能である。有利には、真空式ホルダは加工部位を少なくとも部分的に包囲することができるか、または別法として、放射方向の周に沿って加工部位ともしくは加工工具と隣接して配置される複数の真空式ホルダを設けることができる。工作物の縁部を加工するとき、縁部から離れた部分に面する個々の真空式ホルダ、すなわち工作物と重なっている真空式ホルダだけが作動されることが実現され得る。
【００１５】
固定ヘッドが、工作物の加工面に磁気保持力を生成するように構成されている少なくとも１つの制御可能な磁石を有することが、さらに実現され得る。電磁石は高い保持力を展開できる。工作物の縁部を加工するとき、縁部から離れた部分に面する個々の電磁石、すなわち工作物と重なっている電磁石だけが作動されることが、実現され得る。
【００１６】
きょう雑物（ｄｉｒｔ）および／または加工中に生じるかす用の吸着および／または排除デバイスが設けられることが、実現され得る。加工処理中に生成される真空削り屑（ｖａｃｕｕｍ  ｓｈａｖｉｎｇｓ）を直接排除することができる。この場合、削り屑は密閉された空間に入れられ排除される。任意選択的に、工具を包囲し、閉じられたまたは少なくともほとんど閉じられた加工空間を生み出す、可動の、例えば入れ子式のカラーを設けることができる。直接的に排除することによって、表面上のまたは保管中の２つの表面の間の、削り屑の移動による掻き傷のリスクが排除される。排除デバイスは圧縮空気によって、および／または真空によって動作し得る。
【００１７】
排除デバイスが、加工中心軸の周囲を循環する気流を生成するための、加工中心軸の周囲に分布させた複数の圧縮空気入口と、少なくとも１つの空気出口と、を有することが、さらに実現され得る。好ましくは、循環する気流の回転の方向は、ドリルの回転の方向と一致している。そのような循環する気流が、削り屑の良好な除去を可能にする。
【００１８】
潤滑剤および／または冷却剤用の少なくとも１つの注入ノズルが設けられることが、実現され得る。加工の品質および速さを向上させることができる。注入ノズルは、工具または工作物上の加工場所と位置合わせすることができる。
【００１９】
工具の存在を検出するためのおよび／または工作物の加工面の位置を検出するためのセンサが設けられることが、さらに実現され得る。例えば、工具の存在をモニタするための光バリアセンサを組み込むことができる。センサがＺ軸に結合される場合、工具の長さを測定することができ、したがってこの工具の長さをモニタすることができる。このセンサまたは別のセンサはまた、工作物の頂部を判定することができ、これを加工の制御に使用することができる。頂点の位置を知ることによって、穿孔、皿もみ、およびタップ加工などの処理に関して、Ｚ軸の正確度の向上が得られる。
【００２０】
制御装置が、加工の開始および／または終了を示す入力信号に基づいて固定ヘッドを制御するように構成されることが、実現され得る。加工サイクルにおける固定ヘッドの自動制御によって、効率性を高めることができる。
【００２１】
固定ヘッド上に、移動デバイスによって、工作物の加工面から離れる方に面する面を押圧して担持するように工作物の縁部で移動可能な、調節可能な対抗担持部が設けられることもまた、実現され得る。通常は、工作物の下に、これを加工用の所定位置に保持するための、ローラなどの支持要素が位置付けられる。このとき縁部に隣接位置で加工、例えば穿孔を行うと、このことによりローラが損傷または破損する可能性がある。調節可能な対抗保持器を、少なくとも加工エリア内で支持要素を取り外した後で工作物の縁部の下に移動させて、この工作物を縁部の下方からおよび側方において保持し、対抗保持器を局所的に提供することができる。このことは、真空式ホルダが全く作動していないときに、加工動作を工作物の縁部上で直接実行できることを意味する。
【００２２】
本発明に係る、工作物を機械加工するための工作機械の加工ヘッド、特にドリルヘッドであって、工作物は加工面から加工され、加工ヘッドは、上記したような加工ヘッドに着装される固定デバイスを含む。上記したものと同じ利点および変形が当てはまる。
【００２３】
本発明に係る工作物を機械加工するための工作機械であって、工作物が加工面から加工される工作機械は、上記したような加工ヘッドを備える。上記したものと同じ利点および変形が当てはまる。
【００２４】
本発明に係る、工作機械の加工ヘッド、特にドリルヘッドによる加工中に工作物を固定するための方法であって、工作物は加工面から加工箇所において加工される方法は、
−  制御コマンドが与えられたときに、工作物を、固定デバイス、特に上記したような固定デバイスによって、工作物の加工面上で、かつ加工箇所の隣接位置で加工ヘッドに対して固定するステップと、
−  工作物を加工ヘッドによって加工箇所において加工するステップと、
−  制御コマンドが与えられたときに工作物を解放するステップと、を含む。
【００２５】
方法は、既に記載した工作機械、加工ヘッド、および／または固定デバイスにおいて実行することができる。それ以外には、上記したものと同じ利点および変形が当てはまる。
【００２６】
固定デバイスが、工作物の加工面に引力を及ぼして、工作物をその加工面が固定ヘッドのところにくるよう固定することが、実現され得る。そのような引力、例えば真空または磁力は、工作物を固定デバイスに引き寄せる。引力は、加工ヘッドの加工の力の方向とは反対の方向を有する。固定デバイスは引力固定デバイスと呼称してもよい。
【００２７】
少なくとも固定デバイスの作動および工作物の固定の前に、その上に存在するあらゆるきょう雑物が排除されるかまたは吹き払われることが、実現され得る。このことは、良好な接着が保証されるように固定デバイスの表面が清浄になるという利点を有する。
【００２８】
少なくとも加工中に生じる加工かすが排除される、ならびに／または、潤滑剤および／もしくは冷却剤が注入されることが実現され得る。加工の品質および速さを向上させることができる。注入ノズルは、工具または工作物上の加工場所と位置合わせすることができる。
【００２９】
工具の存在がセンサによって検出されることもまた実現され得る。例えば、工具の存在を制御するための光バリアセンサを組み込むことができる。センサがＺ軸に結合される場合、工具の長さを測定することができ、したがってこの工具の長さをモニタすることができる。さらに、センサ信号を使用して、固定プロセスを開始することができる。
【００３０】
本発明の更なる好ましい実施形態が、従属請求項で述べる残りの特徴から明らかになるであろう。
【００３１】
個々の事例においてそうではないと明記しない限りは、本願において述べる本発明の様々な実施形態は、互いに、有利に組み合わせることができる。
本発明を、添付の図面を参照して例示的な実施形態として以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】加工ヘッドおよび固定デバイスの一部を破断した概略側面図である。
【図２】固定デバイスの一部切開した概略底面図である。
【図３】加工ヘッドおよび固定デバイスの一部を破断した更なる概略側面図である。
【図４】工作機械の概略斜視図である。
【図５】工作物を固定するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、ここでは金属シートの形態の工作物３００を機械加工するための加工ヘッド２００に着装されている固定デバイス１００の、一部を破断した概略側面図を示す。
【００３４】
加工ヘッド２００はここでは、ドリル２１０を有するドリルヘッドとして設計されている。ドリル２１０は、Ｚ軸に沿ってすなわち垂直に移動可能なスピンドル２２０に締結されている。加工ヘッド２００はここでは工作物３００の上方に配置されている。したがって、ドリル２１０は工作物３００を、この例では工作物３００の上面に相当する加工面３１０側から加工することができる。
【００３５】
固定デバイス１００は、着装デバイス１２０によって加工ヘッド２００に着装される固定ヘッド１１０を備える。固定ヘッド１１０は、工作物３００の加工面３１０上での、工作物３００の解放可能な局所的固定のために使用される。
【００３６】
固定は保持力Ｈによって達成され、保持力Ｈはここでは上向きに、すなわち固定デバイス１００および加工ヘッドに２００に向けられている。この場合、固定は工作物３００のその他の支持とは独立したものであり得る。この結果、押圧摩擦力をなくすことができる。より詳しくは、真空または磁石などの引力が使用される。
【００３７】
工作物３００を固定するために、固定デバイス１００は、ここでは吸引カップの形態で設計されているか、または複数の吸引カップを備える真空吸着デバイス１３０を備える。ここでは図示していない制御装置は、真空式ホルダ１３０の対応した作動により、固定ヘッド１１０の固定および解放を制御する。真空式ホルダ１３０は、工作物３００を加工ヘッド２００の加工軸Ａの領域内に局所的に固定するために使用される。工作物の厚さに応じて、このエリアは、加工軸Ａが工作物３００と交わる場所にある加工箇所を中心に、０．５から１０センチメートルの半径を有する。ここではドリル２１０の形態である工具によって工作物３００の加工面３１０に加えられる力が、この固定によって相殺される。
【００３８】
固定という主たる機能に加えて、固定デバイス１００または固定ヘッド１１０は更なる機能を含み得る。例えば、吸着および／または排除デバイスには、工作物３００の加工面３１０から、きょう雑物および／または機械加工の結果生じる、例えば削り屑などのかすを除去するための少なくとも１つの圧縮空気入口１４０を設けることができる。空気と共に運ばれた削り屑は、空気出口１５０を介して除去される。さらに、加工空間およびドリル２１０の周囲を遮蔽するカラー１６０を設けることができ、この結果、空気および削り屑が、空気出口１５０だけを通って運び去られるようになる。スピンドル２２０のＺ方向の移動に対応できるように、カラー１６０は可撓性を有し得るか、または入れ子式に可動であり得る。
【００３９】
さらに、工具の存在を検出するためのセンサ１７０が提供され得る。このセンサはこの例では光電バリアとして設計されている。この場合とりわけ、Ｚ軸に沿った既知の位置を用いて、工具、ここではドリル２１０の、長さを判定することができる。例えば、損耗を判定することができるか、または位置決め正確度を高めることができる。
【００４０】
さらに、固定ヘッド１１０上に、移動デバイス１９２によって、工作物３００の加工面３１０から離れる方に面する面を担持するように工作物３００の縁部上で移動させることができる、調節可能または移動可能な対抗担持器１９０を設けることができる。対抗担持器１９０は、金属製形材またはアングル材を含み得る。移動デバイス１９２はシリンダ１９４を含むことができ、これによって対抗担持器１９０がＺ方向に移動可能となる。この場合、ガイド１９６内の対抗担持器１９０は、図１に示すように移動可能、例えば上昇可能であり得る。対抗担持器１９０は不使用時には、固定ヘッド１１０のまたは加工ヘッド２００の最大の移動自由度が保証されるように、ガイド１９６内に格納される。
【００４１】
対抗担持器１９０および移動デバイス１９２は単に概略的に示されている。いずれの要素も固定ヘッド１１０上に配置され、したがってこれと一緒に、または加工ヘッド２００と一緒に移動する。
【００４２】
任意選択的に、移動デバイス１９２は枢動ユニット（図示せず）を含むことができ、これにより対抗担持器１９０は、工作物３００を加工面３１０の下、すなわち反対側で、少なくとも部分的に移動または枢動させることができる。下からの更なる支持がない場合、対抗担持器１９０は、このエリアにおいて対抗担持の役割を果たし、少なくとも１つの真空式ホルダ１３０による固定を支援する。工作物３００は、少なくとも一部が対抗担持器１９０の脚部上に定置される。
【００４３】
図２は、固定ヘッド１１０を有する固定デバイス１００を、下方から見た部分断面図で示している。この実施形態では、ここでは吸引カップの形態である複数の真空式ホルダ１３０が、加工軸Ａの周囲に分布されて配置されていることが見て取れる。
【００４４】
加工中心軸の周囲には、複数の圧縮空気入口１４０が分布している。これらの圧縮空気入口１４０は、加工中心軸Ａの周囲を空気出口１５０の方向に循環する気流Ｌを生成するように構成されている。さらに、圧縮空気入口１４０は漏斗形状となるように形成でき、この場合漏斗の開口角度は、生成されるべき気流Ｌの方向においてより大きい。理想的には、気流Ｌは工具の回転移動の方向に循環する。圧縮空気入口１４０は、圧縮空気の供給に介在する空気チャネル１４２を介して互いに接続される。
【００４５】
センサ１７０は、ここでは加工中心軸Ａに関して直径方向において互いに対向配置される光バリアとして設計されている。このことにより、工作物３００の加工面３１０に接近中の工具の、確実な検出が保証される。
【００４６】
さらに、固定ヘッド１１０または固定デバイス１００は、加工中心軸Ａの方向に工具用の潤滑剤および／または冷却剤を注入できる注入ノズル１８０を備える。このようにしてとりわけ、工具の損耗を最小限にでき、加工の品質を向上させることができる。
【００４７】
図３は、工作物３００を加工するための加工ヘッド２００に着装される固定ヘッド１１０を有する固定デバイス１００の、一部を破断した更なる概略側面図を示す。明晰さの理由から、固定デバイス１００を加工ヘッド２００に着装するための着装デバイスはここでは図示していない。
【００４８】
２つの真空式ホルダ１３０が作動され、これらによって加工面３１０が加工ヘッド２００に対する所定位置に相応に固定される。２つの真空式ホルダ１３０と連通している真空接続部１３２を介して、２つの真空式ホルダ１３０内に真空が形成される。
【００４９】
圧縮空気入口１４０は、空気チャネル１４２を介して圧縮空気接続部１４４と接続されている。真空ポート１３２および圧縮空気ポート１４４の両方を、加工ヘッド２００の対応するポートに接続することができる。空気出口１５０もまた、例えば対応するホースを介して、１００に接続することができる。このようにして、固定ヘッド１１０は加工ヘッド２００に固止されるだけでなく、それによって完全な電力供給も受ける。同様に、固定ヘッド１１０への電力供給は、加工ヘッド２００を起点とすることができる。電源は例えば、センサ１７０への供給、注入ノズル１８０、真空および／または圧縮空気用に設けられ得る弁の動作のために、ならびに制御装置のために、設けることができる。このことによって、固定デバイス１００を加工ヘッド２００と一体に形成することが可能になる。これにより、固定デバイス１００を加工ヘッド２００と一緒に容易に移動させることができる。
【００５０】
図４は、工作物３００を加工するための加工ヘッド２００を有する工作機械４００の概略斜視図を示す。固定デバイス１００は加工ヘッド２００に配置される。加工ヘッド２００は、Ｘ方向およびＹ方向に移動させることのできる、ブリッジ４２０上に配置される。これにより、固定デバイス１００は加工ヘッド２００と一緒に移動する。
【００５１】
工作物３００は、移動可能なテーブル４１０などの構造に装着される。テーブル４１０による工作物３００の支持は、選択的または部分的なものに過ぎない。加工軸のエリアにおいて、固定デバイスは、下方からの支持がなくても、工作物の加工面を局所的に所定位置に保持または固定する。このことにより、加工の品質が改善され、工具の損耗が低減される。
【００５２】
図５は、工作機械の加工ヘッド、特にドリルヘッドによる加工中に工作物を固定するための方法のフローチャートを示しており、この場合工作物は、加工面から加工箇所において加工される。
【００５３】
第１のステップ５００において、制御コマンドが与えられると、工作物は、固定デバイス、特に上記したような固定デバイスによって、工作物の加工面上で、かつ加工箇所の隣接位置で加工ヘッドに対して固定または付着される。固定は真空式ホルダを作動させることによって行われる。制御コマンドは工作機械の制御装置によって、または工具の降下を検出するセンサによって与えることができる。この場合、Ｚ方向の既知の位置を用いて工具の長さを検出することもできる。この情報は例えば工具の保守状態に関して、例えば工具の交換時期を判定するために使用され得る。少なくとも固定デバイスの作動および工作物の固定前に、存在し得るあらゆるきょう雑物を、吸着および／または排除デバイスを使用して排除するかまたは吹き払うことができる。
【００５４】
第２のステップ５１０において、工作物が加工ヘッドによって加工箇所において加工される。加工中に、削り屑などのあらゆるかすを排除することができる。さらに、加工の場所に潤滑剤および／または冷却剤を注入することができる。
【００５５】
第３のステップ５２０において、工作物は制御コマンドが与えられると再び解放される。制御コマンドは工作機械の制御装置によって、または工具の上昇を検出するセンサによって与えることができる。
【００５６】
これらのステップを工作物に対する更なる加工ステップに関して繰り返すことができる。その場合加工ヘッドおよび／または工作物の移動は、これらのステップの間に行われる。方法プロセスの間、加工中に生じるかすのために、排除デバイスを作動させたままとすることができる。
【００５７】
ここで提示されている固定デバイスは、下方からの支持がない状態で、工作物の加工面を加工軸の領域内に局所的に保持する。このことにより、加工の品質が改善され、工具の損耗が低減される。
【図１】
2021531183.tif 000003
【図２】
2021531183.tif 000004
【図３】
2021531183.tif 000005
【図４】
2021531183.tif 000006
【図５】
2021531183.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月9日(2020.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（３００）、特に金属シートを加工箇所において機械加工するための工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドに着装されるように構成された固定デバイス（１００）であり、前記工作物（３００）が加工面（３１０）から加工可能である固定デバイス（１００）であって、
前記固定デバイス（１００）は、前記固定デバイス（１００）を前記加工ヘッド（２００）に着装するように適合されている着装デバイス（１２０）を備え、さらに、
−  前記固定デバイス（１００）と前記加工ヘッド（２００）とに向けられる保持力（Ｈ）を及ぼすことによって、前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）上で、かつ前記加工箇所の隣接位置で解放可能に局所的に固定するように適合されている固定ヘッド（１１０）と、
−  前記工作物（３００）に対する前記固定ヘッド（１１０）の前記固定および解放を制御するように構成されている制御装置と、
を備えることを特徴とする固定デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に引力を及ぼして、前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）が前記固定ヘッド（１１０）のところにくるよう固定するように適合されていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に真空保持力を生むように構成されている、少なくとも１つの制御可能な真空式ホルダ（１３０）を有することを特徴とする固定デバイス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に磁気保持力を生むように適合されている、少なくとも１つの制御可能な磁石を有することを特徴とする固定デバイス。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、きょう雑物および／または加工中に生じるかす用の吸着および／または排除デバイスが設けられていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の固定デバイス（１００）であって、前記吸着および／または排除デバイスは、加工中心軸（Ａ）の周囲を循環する気流を生成するための、前記加工中心軸（Ａ）の周囲に分布している複数の圧縮空気入口（１４０）と、少なくとも１つの空気出口（１５０）と、を備えることを特徴とする固定デバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、潤滑剤および／または冷却剤用の少なくとも１つの注入ノズル（１８０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、工具（２１０）の存在を検出するおよび／または前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）の位置を検出するためのセンサ（１７０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記制御装置は、前記機械加工の開始および／または終了を示す入力信号に基づいて前記固定ヘッド（１１０）を制御するように構成されていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）には、移動デバイス（１９２）によって、前記工作物（３００）の１つの縁部で前記工作物（３００）から離れる方に面する前記加工面（３１０）と接触した状態で移動可能である、調節可能な対抗担持部（１９０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
【請求項１１】
工作物（３００）を機械加工するための工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドであって、前記工作物（３００）は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）が前記加工ヘッド（２００）に着装されている状態で前記加工面（３１０）から加工され得ることを特徴とする加工ヘッド。
【請求項１２】
工作物（３００）を機械加工するための工作機械（４００）であって、前記工作物（３００）は請求項１１に記載の加工ヘッド（２００）を用いて加工面（３１０）から加工され得ることを特徴とする工作機械。
【請求項１３】
工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドによる加工中に工作物（３００）を固定するための方法であって、前記工作物（３００）が加工面（３１０）から加工箇所において加工される、方法において、
−  制御コマンドが与えられたときに、前記工作物（３００）を、固定デバイス（１００）、特に請求項１から１０のいずれか１項に記載の固定デバイスによって、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）上で、かつ前記加工箇所の隣接位置で前記加工ヘッド（２００）に対して固定するステップ（５００）であって、前記固定デバイス（１００）と前記加工ヘッド（２００）とに向けられる保持力（Ｈ）を及ぼすことによって実現される固定するステップ（５００）と、
−  前記工作物（３００）を前記加工ヘッド（２００）によって前記加工箇所において加工するステップ（５１０）と、
−  制御コマンドが与えられたときに前記工作物（３００）を前記固定デバイス（１００）から解放するステップ（５２０）と、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記固定デバイス（１００）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に引力を及ぼして、前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）が前記固定ヘッド（１１０）のところにくるよう固定するように適合されていることを特徴とする、方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の方法であって、少なくとも前記固定デバイス（１００）の作動および前記工作物（３００）の固定の前に、前記工作物（３００）の上に存在するあらゆるきょう雑物が排除されるかまたは吹き払われることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか１項に記載の方法であって、少なくとも加工中に、加工中に生じるかすが排除される、ならびに／または、潤滑剤および／もしくは冷却剤が注入されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３から１６のいずれか１項に記載の方法であって、工具の存在がセンサ（１７０）によって検出されることを特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
例えば削り屑などの加工かすを排出するための最も一般的な解決法は、冷却／潤滑システムである。削り屑は液体によって容器内へと運ばれ、そこでフィルタまたは他の手法で液体から分離される。さらに、テーブルの位置が変わるときに、切り屑をブラシで除去することができる。この解決法では、表面に掻き傷ができるリスクが存在する。この解決法はしたがって、表面掻き傷が問題にならない厚い鋼板に対してのみ適している。
米国特許第５３３２３４１号および米国特許第５０８７１５６号には、スピンドル上に支持され穿孔動作時にプリント回路基板を押圧する圧力フットを含む、プリント回路基板穿孔装置が開示されている。圧力フットは、アルミニウムで製作された支持プレートを真空で引き付けるように適合されている端部ブッシュを含む。支持プレートはバリの発生を防止するために設けられており、プリント回路基板上に冷却流体が残留するのを防止するのに寄与する。
独国実用新案第２０２００８０１４４８８号には、押圧デバイスと、機械台上に装着された、工作物を受け入れるための工作物受け入れ表面と、を含む加工機が開示されている。工作物受け入れ表面は、負圧によって工作物を拾い上げ、必要であれば拾い上げた工作物を保持するための、吸着デバイスを含む。このようにして、工作物と工作物装着表面の間の接着力に追加して作用する保持力を生むことができ、これにより工作物が、押圧デバイスによる滑りに抗して所定位置に保持される。
米国特許出願公開第２００２／１０４２０７号には、機械的アセンブリを挟持するべくスピンドルおよびドリルと一緒に前方に移動される圧力フット部分を含む、皿もみおよびリベットシェービング用の装置が開示されている。工作物は圧力フット部分によって補助パッドに押し付けられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る固定デバイスは、工作物、特に金属シートを加工箇所において機械加工するための工作機械の加工ヘッド、特にドリルヘッドに着装されるように構成されており、工作物は加工面から加工され、
−  固定デバイスを加工ヘッドに着装するように適合されている着装デバイスと、
−  固定デバイスと加工ヘッドとに向けられる保持力を及ぼすことによって、工作物をその前記加工面上で、かつ加工箇所の隣接位置で解放可能に局所的に固定するように適合されている固定ヘッドと、
−  工作物に対する固定ヘッドの固定および解放を制御するように構成されている制御装置と、を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明に係る、工作物を機械加工するための工作機械の加工ヘッド、特にドリルヘッドであって、工作物は加工面から加工され得、加工ヘッドは、上記したような加工ヘッドに着装される固定デバイスを含む。上記したものと同じ利点および変形が当てはまる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明に係る工作物を機械加工するための工作機械であって、工作物が加工面から加工され得る工作機械は、上記したような加工ヘッドを備える。上記したものと同じ利点および変形が当てはまる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明に係る、工作機械の加工ヘッド、特にドリルヘッドによる加工中に工作物を固定するための方法であって、工作物は加工面から加工箇所において加工される、方法は、
−  制御コマンドが与えられたときに、工作物を、固定デバイス、特に上記したような固定デバイスによって、工作物の加工面上で、かつ加工箇所の隣接位置で加工ヘッドに対して固定するステップであって、固定デバイスと加工ヘッドとに向けられる保持力を及ぼすことによって実現される固定するステップと、
−  工作物を加工ヘッドによって加工箇所において加工するステップと、
−  制御コマンドが与えられたときに工作物を解放するステップと、を含む。
【手続補正書】
【提出日】令和3年6月11日(2021.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドによる加工中に工作物（３００）、特に金属シートを固定するための方法であって、前記工作物（３００）が加工面（３１０）から加工箇所において加工される、方法において、
−  制御装置から制御コマンドが与えられたときに、前記工作物（３００）を、着装デバイス（１２０）によって前記加工ヘッド（２００）に着装された固定デバイス（１００）の固定ヘッド（１１０）によって、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）上で、かつ前記加工箇所の隣接位置で局所的に前記加工ヘッド（２００）に対して固定するステップ（５００）であって、前記固定デバイス（１００）と前記加工ヘッド（２００）とに向けられる保持力（Ｈ）を及ぼすことによって実現される固定するステップ（５００）と、
−  前記工作物（３００）を前記加工ヘッド（２００）によって前記加工箇所において加工するステップ（５１０）と、
−  前記制御装置から制御コマンドが与えられたときに前記工作物（３００）を前記固定ヘッド（１１０）から解放するステップ（５２０）と、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記固定デバイス（１００）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に引力を及ぼして、前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）が前記固定ヘッド（１１０）のところにくるよう固定するように適合されていることを特徴とする、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、少なくとも前記固定デバイス（１００）の作動および前記工作物（３００）の固定の前に、前記工作物（３００）の上に存在するあらゆるきょう雑物が排除されるかまたは吹き払われることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、少なくとも加工中に、加工中に生じるかすが排除される、ならびに／または、潤滑剤および／もしくは冷却剤が注入されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、工具の存在がセンサ（１７０）によって検出されることを特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
ここで提示されている固定デバイスは、下方からの支持がない状態で、工作物の加工面を加工軸の領域内に局所的に保持する。このことにより、加工の品質が改善され、工具の損耗が低減される。
＜付記＞
［１］
工作物（３００）、特に金属シートを加工箇所において機械加工するための工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドに着装されるように構成された固定デバイス（１００）であり、前記工作物（３００）が加工面（３１０）から加工可能である固定デバイス（１００）であって、
前記固定デバイス（１００）は、前記固定デバイス（１００）を前記加工ヘッド（２００）に着装するように適合されている着装デバイス（１２０）を備え、さらに、
−  前記固定デバイス（１００）と前記加工ヘッド（２００）とに向けられる保持力（Ｈ）を及ぼすことによって、前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）上で、かつ前記加工箇所の隣接位置で解放可能に局所的に固定するように適合されている固定ヘッド（１１０）と、
−  前記工作物（３００）に対する前記固定ヘッド（１１０）の前記固定および解放を制御するように構成されている制御装置と、
を備えることを特徴とする固定デバイス。
［２］
上記［１］に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に引力を及ぼして、前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）が前記固定ヘッド（１１０）のところにくるよう固定するように適合されていることを特徴とする固定デバイス。
［３］
上記［１］または［２］に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に真空保持力を生むように構成されている、少なくとも１つの制御可能な真空式ホルダ（１３０）を有することを特徴とする固定デバイス。
［４］
上記［１］から［３］のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に磁気保持力を生むように適合されている、少なくとも１つの制御可能な磁石を有することを特徴とする固定デバイス。
［５］
上記［１］から［４］のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、きょう雑物および／または加工中に生じるかす用の吸着および／または排除デバイスが設けられていることを特徴とする固定デバイス。
［６］
上記［５］に記載の固定デバイス（１００）であって、前記吸着および／または排除デバイスは、加工中心軸（Ａ）の周囲を循環する気流を生成するための、前記加工中心軸（Ａ）の周囲に分布している複数の圧縮空気入口（１４０）と、少なくとも１つの空気出口（１５０）と、を備えることを特徴とする固定デバイス。
［７］
上記［１］から［６］のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、潤滑剤および／または冷却剤用の少なくとも１つの注入ノズル（１８０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
［８］
上記［１］から［７］のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、工具（２１０）の存在を検出するおよび／または前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）の位置を検出するためのセンサ（１７０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
［９］
上記［１］から［８］のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記制御装置は、前記機械加工の開始および／または終了を示す入力信号に基づいて前記固定ヘッド（１１０）を制御するように構成されていることを特徴とする固定デバイス。
［１０］
上記［１］から［９］のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）であって、前記固定ヘッド（１１０）には、移動デバイス（１９２）によって、前記工作物（３００）の１つの縁部で前記工作物（３００）の加工面（３１０）から離れる方に面する面と接触した状態で移動可能である、調節可能な対抗担持部（１９０）が設けられていることを特徴とする固定デバイス。
［１１］
工作物（３００）を機械加工するための工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドであって、前記工作物（３００）は、上記［１］から［１０］のいずれか１項に記載の固定デバイス（１００）が前記加工ヘッド（２００）に着装されている状態で前記加工面（３１０）から加工され得ることを特徴とする加工ヘッド。
［１２］
工作物（３００）を機械加工するための工作機械（４００）であって、前記工作物（３００）は上記［１１］に記載の加工ヘッド（２００）を用いて加工面（３１０）から加工され得ることを特徴とする工作機械。
［１３］
工作機械（４００）の加工ヘッド（２００）、特にドリルヘッドによる加工中に工作物（３００）を固定するための方法であって、前記工作物（３００）が加工面（３１０）から加工箇所において加工される、方法において、
−  制御コマンドが与えられたときに、前記工作物（３００）を、固定デバイス（１００）、特に上記［１］から［１０］のいずれか１項に記載の固定デバイスによって、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）上で、かつ前記加工箇所の隣接位置で前記加工ヘッド（２００）に対して固定するステップ（５００）であって、前記固定デバイス（１００）と前記加工ヘッド（２００）とに向けられる保持力（Ｈ）を及ぼすことによって実現される固定するステップ（５００）と、
−  前記工作物（３００）を前記加工ヘッド（２００）によって前記加工箇所において加工するステップ（５１０）と、
−  制御コマンドが与えられたときに前記工作物（３００）を前記固定デバイス（１００）から解放するステップ（５２０）と、
を含むことを特徴とする、方法。
［１４］
上記［１３］に記載の方法であって、前記固定デバイス（１００）は、前記工作物（３００）の前記加工面（３１０）に引力を及ぼして、前記工作物（３００）を前記加工面（３１０）が前記固定ヘッド（１１０）のところにくるよう固定するように適合されていることを特徴とする、方法。
［１５］
上記［１３］または［１４］に記載の方法であって、少なくとも前記固定デバイス（１００）の作動および前記工作物（３００）の固定の前に、前記工作物（３００）の上に存在するあらゆるきょう雑物が排除されるかまたは吹き払われることを特徴とする方法。
［１６］
上記［１３］から［１５］のいずれか１項に記載の方法であって、少なくとも加工中に、加工中に生じるかすが排除される、ならびに／または、潤滑剤および／もしくは冷却剤が注入されることを特徴とする方法。
［１７］
上記［１３］から［１６］のいずれか１項に記載の方法であって、工具の存在がセンサ（１７０）によって検出されることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2021531183.tif 000008
2021531183.tif 000009