(57)【要約】【課題】　本発明は、ツールを軸線に沿って動かしてワークに係合させるような工作機械の位置合わせに関する。【解決手段】　基台（３２）と、該基台（３２）に取付けられた、ツールを支持しかつ該ツールを軸線に沿って並進させるためのスライド組立体（３６）と、基台（３２）に取付けられたワーク保持台（４０）とを含む工作機械が、提供される。スライド組立体（３６）及びワーク保持台（４０）の少なくとも１つが、軸線に対して横方向に移動可能になっている。スライド組立体（３６）及びワーク保持台（４０）を所望の横方向関係で位置合わせするための手段が設けられている。更に、工作機械を位置合わせする方法が、提供される。【選択図】　　　図２
2004114290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台（３２）と、
　前記基台（３２）から垂直方向に延びた支持体（３４）と、
　前記支持体（３４）に取付けられた、ツールを支持しかつ該ツールを軸線に沿って並進させるためのスライド組立体（３６）と、
　前記基台（３２）に取付けられたワーク保持台（４０）と、を含み、
　前記スライド組立体（３６）及び前記ワーク保持台（４０）の少なくとも１つが、前記軸線に対して横方向に移動可能であり、
　前記スライド組立体（３６）及び前記ワーク保持台（４０）を所望の横方向関係で位置合わせするための手段が設けられている、
ことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記位置合わせ手段が、前記スライド組立体（３６）に形成された第１の位置合わせ構造（６６）と、前記ワーク保持台（４０）に形成された相補的関係にある第２の位置合わせ構造（７４）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
工作機械の位置合わせする方法であって、
　基台（３２）を設ける段階と、
　前記基台（３２）に取付けられかつ第１の位置合わせ構造（６６）を含む、ツールを支持しかつ該ツールを軸線に沿って並進させるためのスライド組立体（３６）を設ける段階と、
　ワーク保持台（４０）を、前記スライド組立体（３６）及び該ワーク保持台（４０）の少なくとも１つが前記軸線に対して横方向に移動可能なように、設ける段階と、
　前記スライド組立体（３６）及び前記ワーク保持台（４０）を所望の横方向関係で位置合わせする段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
前記スライド組立体（３６）及び前記ワーク保持台（４０）を所望の横方向関係で位置合わせする前記段階が、
　第２の位置合わせ構造（７４）を備えるワーク保持台（４０）を、前記基台（３２）に取付ける段階と、
　前記スライド組立体（３６）及び前記ワーク保持台（４０）の少なくとも１つを、前記第１の位置合わせ構造（６６）が前記第２の位置合わせ構造（７４）と係合状態になるように横方向に移動させる段階と、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載の工作機械を位置合わせする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、一般的に工作機械に関し、より具体的には、ツールを軸線に沿って動かしてワークに係合させるような工作機械の位置合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
　多くの工作機械、例えばボール盤、立てフライス盤、ブローチ盤等は、ツールを軸線に沿って動かしてワークに係合させることによって加工する。
【０００３】
　このタイプの工作機械の１つは、放電加工（「ＥＤＭ」）装置であり、この装置は、電極を保持するクランプを支持する直線スライドを備える。直線スライドは、セラミック管のような絶縁体によって基台に取付けられる。交換可能な部品保持台が、基台に取付けられる。所望の加工精度を保証するために、部品保持台は、直線スライドに対して横方向に正確に位置決めされなければならない。これは、一般的に基台をカスタム加工することを必要とし、費用と時間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　従って、工作機械を位置合わせする単純で正確なシステムに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　上記の必要性は、基台と、該基台に取付けられた、ツールを支持しかつ該ツールを軸線に沿って並進させるためのスライド組立体と、基台に取付けられたワーク保持台とを含む工作機械を提供する本発明によって満たされる。スライド組立体及びワーク保持台の少なくとも１つが、軸線に対して横方向に移動可能になっている。スライド組立体及びワーク保持台を所望の横方向関係で位置合わせするための手段が設けられている。更に、工作機械を位置合わせする方法が、提供される。
【０００６】
　本発明及び従来技術に優るその利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を読むと明らかになるであろう。
【０００７】
　発明と見なされる主題は、明細書と同時に提出する特許請求の範囲に具体的に指摘し、明確に請求している。しかしながら、本発明は、添付図面の図と併せてなされる以下の説明を参照することによって最も良く理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
　図面において、多くの図にわたって、同一の参照番号は同じ要素を示しているが、その図面を参照すると、図１は、工作機械の典型的な例である従来技術の放電加工（「ＥＤＭ」）固定装置１０のステーションを示しており、該工作機械は、軸線に沿って動かされてワークに係合するツールを支持する。本発明の工作機械と同様に、従来技術のＥＤＭ固定装置１０は、図１に示した、相互に垂直なＸ、Ｙ及びＺ方向の三軸座標系を参照して、本明細書で説明されることに注目されたい。Ｚ方向は、スライドの主軸線に沿ったツールの動きに平行であり、Ｙ方向は、ＥＤＭ固定装置１０の正面から見たとき、「内方」及び「外方」への動きを表し、Ｘ方向は、ＥＤＭ固定装置１０の正面から見たとき、「左方」及び「右方」への動きを表している。本明細書では、「垂直方向」という用語は、Ｚ軸に平行な移動を意味するのに用い、他方、「横方向」という用語は、Ｘ−Ｙ平面に平行な移動を意味する。
【０００９】
　ＥＤＭ固定装置１０の主要な構成部品は、基台１２と、位置決めプレート１４と、１つ又はそれ以上のセラミック絶縁管１５と、スライド組立体支持プレート１６と、固定部材２０及びスライド２２を含むスライド組立体１８と、電極ホルダ２４と、部品保持台２６とである。スライド組立体１８は、ひとたび正しく位置決めされると、非常に精密な動きをする（即ち、横方向の動きを殆ど示さない）。しかしながら、電極ホルダ２４を取付けられたスライド組立体１８は、初期設定時に、部品保持台２６に対して正確に位置決めされて、正しい位置決めを保証しなければならない。
【００１０】
　電極ホルダ２４を位置合わせするのに使用されている従来技術は、最初に固定装置１０を部分的に組み立てることである。そのように組み立てる際、スライド組立体１８が、スライド組立体支持プレート１６によって、基準横方向位置において絶縁管１５に取付けられる。本明細書では、「基準位置」という用語は、個々の構成部品の実寸法におけるばらつきを考慮しない場合の所定の位置を意味するのに使用される。次いでスライド２２の位置を、例えば座標測定機械を使用して、測定する。次いで、スライド組立体１８のあらゆる位置的誤差を排除するために、キー溝１３が位置決めプレート１４内にカスタム加工される。位置決めプレート１４は、セラミック絶縁管１５に対して部品保持台を精密に位置決めする。複数の作業ステーションが使用される場合、この工程は各ステーションに対して繰り返される。この位置合わせ工程は、正確な設定をもたらすが、個々のステーションごとに位置決めプレート１４を測定し加工する必要があるために、費用がかさみ時間がかかる。
【００１１】
　本発明によって構成された工作機械３０の例示的実施形態を、図２に示している。工作機械３０の主要構成部品は、基台３２と、１つ又はそれ以上の垂直方向に延びた支持体３４と、スライド組立体３６と、ツールホルダ３８と、ワーク保持台４０とである。図示した実施例では、工作機械３０は、放電加工（「ＥＤＭ」）装置として示されている。しかしながら、本発明の位置合わせシステムは、軸線に沿って動かされてワークに接触するツールを支持するような他のタイプの工作機械、例えばボール盤、立てフライス盤、ブローチ盤等にも同様に適用することができる。
【００１２】
　スライド組立体３６は、固定部材４２とスライド４４とを含む。スライド４４は、横方向の移動を防止するために緊密に拘束されるが、固定部材４２に対してはＺ方向に自由に移動することができる。通常の市販ユニットでは、スライド４４の横方向の移動は約０．０１３ｍｍ（０．００５インチ）に制限されている。公知のタイプの適切なスライド組立体（多くの場合、直線スライド又はボールスライドと呼ばれる）は、ミシガン州４８１７０のプリマスにあるＺｅｒｏ　Ｇａｇｅ　Ｃｏｍｐａｎｙから販売されている。スライド組立体３６は、この特定のタイプのスライド組立体に限定されない。軸線に沿ってツールを自由に動かすことができかつ該軸線に対する横方向の移動を拘束するような、公知のあらゆるタイプの構造を使用することができる。図示したスライド組立体３６は、アーチ４６を含み、該アーチ４６は、加工作業時に制御された状態でスライド４４をＺ方向に縦送りするための、油圧プレス、微動送り装置、リニアモータ、又はその他の公知の手段に接触している。ばね４８は、加工作業の終了時に、スライド４４を初期位置に戻す。
【００１３】
　垂直方向に延びた支持体３４が、基台３２及びスライド組立体３６に取付けられ、該スライド組立体３６を基台３２から所望の距離に位置決めする働きをする。図示した実施例では、垂直方向に延びた支持体３４は、セラミック管であり、該セラミック管は、ＥＤＭ用途で要求されるように、スライド組立体３６を基台３２から電気絶縁する。他の用途には、金属管又はバーのような他の公知のタイプの支持体を使用することができる。
【００１４】
　次に図３を参照すると、基台３２に対してスライド組立体３６が横方向に移動するのを可能にするように、スライド組立体３６及び垂直支持体３４を基台３２に取付けることによって、工作機械３０は組み立てられる。図示した実施例においては、これは、基台３２のクリアランスホール５２を貫通し、垂直方向に延びた支持体３４を上方に貫通し、固定部材４２にねじ込まれたクランプボルト５０によって行われる。例えばセラミック材料の絶縁ワッシャ５４が、クランプボルト５０の頭部５６の下に設けられ、スライド組立体３６が基台３２から絶縁された状態を維持することを保証する。クランプボルト５０が締付けられると、スライド組立体３６は、横方向に固定された状態に固定される。
【００１５】
　ツールホルダ３８は、ツールをワークに係合するように保持することが可能ないずれかの構造とすることができる。図示した実施例では、ツールホルダ３８は、ＥＤＭ電極クランプ組立体である。ツールホルダ３８はスライド４４に取付けられ、スライド４４と共に移動する。図示したツールホルダ３８は、その両側に電極クランプ６２が取付けられた中央フレーム６０を含む。明瞭に示すために、図３では電極クランプ６２の一方が示されていない。各電極クランプ６２は、バー型ＥＤＭ電極６４を受ける。ツールホルダ３８は、第１の位置合わせ構造６６を含む。この実施例では、第１の位置合わせ構造６６は、フレーム６０の下端縁を貫いて形成されたスロット６８を含む。電極クランプ６２がフレーム６０の各側面に取付けられると、該電極クランプ６２がスロット６８の解放した側面を閉じるので、矩形側面をもつ開口が形成される。
【００１６】
　ワーク保持台４０は、ワークを固定位置に位置決めし、拘束する第１の部分７０を有する。例えば、「ネスト」構造、ばねクランプ構造、可動ジョー付きクランプ、又はその他の同様な装置のような、加工工程中にワークを固定保持するためのあらゆるタイプの公知のツール類を使用することができる。ワーク保持台４０は更に、ワーク保持台４０を基台３２に取付けるのに使用される、図示したフランジのような第２の部分７２を有する。ワーク保持台４０には、第１の位置合わせ構造６６の形状及び寸法と相補的関係にある形状及び寸法を有する第２の位置合わせ構造７４が組み込まれている。図示した実施例では、第２の位置合わせ構造７４は、ツールホルダ３８の閉じスロット６８とほぼ同一寸法の矩形断面を有する垂直方向に延びたタブ７６である。
【００１７】
　加工作業するように工作機械３０を設定するために、ワーク保持台４０は、Ｘ及びＹ方向の基準位置において基台３２に取付けられる。ワーク保持台４０は、基台３２の孔とワーク保持台４０の相補形状の孔とを貫通するドエルピン（図示せず）のような位置決め手段によって、この位置に拘束される。次いでスライド４４を下降させ、スライド組立体３６の第１の位置合わせ構造６６がワーク保持台４０の第２の位置合わせ構造７４と係合状態になるまで、スライド組立体３６が横方向に移動される。次いでスライド組立体３６は、例えばクランプボルト５０を締付けることによって、該スライド組立体３６が横方向に移動することができないように、位置合わせ位置に固定される。電極クランプ６２及びワーク保持台４０は、こうして所望の横方向の関係で位置合わせされることが保証される。次に、ワーク（図示せず）をワーク保持台４０に配置し、電極６４がワークに係合するようにスライド４４を前進させ、スライド４４を後退させ、ワークを取り出すことによって、加工作業が実行される。
【００１８】
　本発明の別の可能な実施形態が、図４に示されている。工作機械１３０は、図２に示した工作機械３０の主要構成部品に類似した主要構成部品を有しており、それら主要構成部品には、基台１３２と、１つ又はそれ以上の垂直方向に延びた支持体１３４と、固定部材１４２及びスライド１４４を含むスライド組立体１３６と、ツールホルダ１３８と、ワーク保持台１４０とが含まれる。
【００１９】
　基台１３２に対してスライド組立体１３６が横方向に移動するのを可能にするように、スライド組立体１３６及び垂直支持体１３４を基台１３２に取付けることによって、工作機械１３０は組み立てられる。図示した実施例では、これは、固定部材１４２のクリアランスホール（図示せず）を貫通し、垂直方向に延びた支持体１３４を下方に貫通し、基台１３２にねじ込まれたクランプボルト１５０によって行われる。例えばセラミック材料の絶縁ワッシャ１５４が、クランプボルト１５０の頭部１５６の下に設けられ、スライド組立体１３６が基台１３２から電気絶縁された状態を維持することを保証する。
【００２０】
　この実施例で図示したツールホルダ１３８は、それから突き出たドエルピンのような１対の電極位置決めピン１６２を有する本体１６０を含む電極クランプである。電極位置決めピン１６２は、電極１６４の孔に嵌り、電極をＺ及びＸ方向に位置決めする。電極クランプが閉じられると、クランプジョー１６５が電極１６４を押圧して、該電極１６４を本体１６０に対して保持し、Ｙ方向に該電極１６４を拘束する。電極位置決めピン１６２は更に、ツールホルダ１３８の本体１６０と協働して、第１の位置合わせ構造１６６を形成する。
【００２１】
　この構成においては、スライド組立体１３６を基台１３２に位置合わせする目的で、別個の位置合わせ装置１８０（図５を参照）が設けられる。位置合わせ装置１８０は、図６及び図７により詳細に示されているように、全体が細長い本体１８２を有する。本体１８２は、下端１８４及び上端１８６を有している。下端１８４は、位置合わせ装置１８０を工作機械１３０の基台１３２に対して選択された横方向位置に位置決めするための手段を含む。上端１８６は、ツールホルダ１３８の第１の位置合わせ構造１６６と相補的関係にある第２の位置合わせ構造１７４を含む。図示した実施例では、第２の位置合わせ構造１７４は、位置合わせ装置１８０の本体１８２に取付けられた第１及び第２のプレート１８８及び１９０を含む。両プレート間の距離ｔは、ツールホルダ１３８の本体１６０の厚さにほぼ等しくなるように選択される。第１のプレート１８８は、その上縁から垂直方向上向きに延びた１対のタブ１９２を含む。
【００２２】
　工作機械１３０を位置合わせするために、位置合わせ装置１８０は、基準位置において基台１３２に固定される。例えば、ドエルピン（図示せず）を、基台１３２の孔と対応する位置合わせ装置の孔に配置することができる。位置合わせ装置１８０が基台１３２に固定されると、次にスライド１４４を下降させ、第１の位置合わせ構造１６６が第２の位置合わせ構造１７４と係合状態になるまで、スライド組立体１３６が横方向に移動される。図示した実施例では、ツールホルダ１３８の本体１６０は、第１及び第２のプレート１８８及び１９０の間でＹ方向に拘束されると同時に、電極位置決めピン１６２の１つが、位置合わせ装置１８０のタブ１９２の間に受けられて、本体１６０をＸ方向に拘束する。次いでスライド組立体１３６が、例えばクランプボルト１５０を締付けることによって、垂直支持体１３４に固定される。その後、位置合わせ装置１８０が取り除かれ、ワーク保持台１４０が組付けられる（図４を参照）。ワーク保持台１４０は、該ワーク保持台１４０が位置合わせ手順の間に位置合わせ装置１８０が取付けられていたのと同一位置において基台１３２に取付けられたとき、ワークが適切な位置に保持されることになるように、設計される。ツールホルダ１３８とワーク保持台１４０との間の位置合わせは、このようにして保証される。次いで加工作業が上述のように実行される。
【００２３】
　直線スライドを横方向に移動させることよって直線スライドをワーク保持台と位置合わせすることに関して、本発明を説明してきたが、この方法を逆にすることも可能である。すなわち、第１の位置合わせ構造を有する直線スライドを、基準位置において工作機械の垂直支持体に対して取付け、ワーク保持台の横方向の移動を可能にするような手段を設けることも可能である。また、直線スライド及びワーク保持台の両方が、横方向に移動できるようにすることも可能である。更に、本発明は、電極又は他のツールを底部に取付け、その部分を動かしてワークに係合させるような工作機械に実装することもできる。本明細書では、ツールホルダをワーク保持台に横方向に位置合わせする特定の第１及び第２の位置合わせ構造を説明してきたが、２つの構成部品が横方向の相対固定位置に保持されることができるようにする、あらゆる公知の位置合わせ手段を使用することができる。例えば、ドエルピンと相補形状の孔、多角形タブと相補形状のスロット、楔と相補形状のスロット、又はその他の類似構造の組合せを使用することができる。更に、スライド組立体及び基台のばらつきを排除するような方法で第１の位置合わせ構造がワーク固定装置の第２の位置合わせ構造に係合できるように位置決めされる限り、第１の位置合わせ構造は、スライド組立体上の様々な位置に形成することができる。
【００２４】
　以上は、基台と、該基台に取付けられた、ツールを支持しかつ該ツールを軸線に沿って並進させるためのスライド組立体と、基台に取付けられたワーク保持台とを含む工作機械を説明してきた。スライド組立体及びワーク保持台の少なくとも１つが、軸線に対して横方向に移動可能になっている。スライド組立体及びワーク保持台を所望の横方向関係で位置合わせするための手段が設けられている。
【００２５】
本発明の特定の実施形態を説明してきたが、特定の実施形態に対して様々な変更を行うことが可能であることは、当業者には明らかであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術の工作機械の一部を分解した概略斜視図。
【図２】本発明によって構成された例示的工作機械の概略斜視図。
【図３】図２に示す工作機械の一部の拡大側面図。
【図４】本発明の別の実施形態によって構成された工作機械の概略斜視図。
【図５】その中に位置合わせ装置が組み込まれた、図４の工作機械を示す図。
【図６】図４の位置合わせ装置の正面図。
【図７】図６の位置合わせ装置の側面図。
【符号の説明】
【００２７】
　３０　工作機械
　３２　基台
　３４　垂直支持体
　３６　スライド組立体
　３８　ツールホルダ
　４０　ワーク保持台
　４２　固定部材
　４４　スライド
　４６　アーチ
　４８　ばね
　６２　電極クランプ
【図１】
2004114290.tif 000003
【図２】
2004114290.tif 000004
【図３】
2004114290.tif 000005
【図４】
2004114290.tif 000006
【図５】
2004114290.tif 000007
【図６】
2004114290.tif 000008
【図７】
2004114290.tif 000009