(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
堅い支持構造(7,86)に固定するための固定要素(3,4,5,6)と、ワークを保持するための保持部分(8,9,11)と振動緩衝器とを有して工作機械の加工域にワーク(15)を正確に位置決めするためのホルダ(10,88)において、
上記振動緩衝器は、上記ホルダ(82,88)と支持構造(86)との間に挟まれた緩衝箔(84,89)であることを特徴とするホルダ。
【請求項２】
請求項１に記載のホルダにおいて、上記振動緩箔は、上記ホルダ(10,88)と上記支持構造との間に配置されたゴムまたはゴム状の材料からなることを特徴とするホルダ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のホルダにおいて、上記緩衝箔の厚さは、この緩衝箔の横方向の寸法よりも小さいことを特徴とするホルダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械、特に放電加工機の加工域にワークを正確に位置決めするためのホルダに関し、このホルダは、堅い支持構造へ固定するための固定要素と、ワークを保持するためのホルダ部分とを有する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークを放電加工する場合、所望の加工精度に悪影響が出ないように、ワークの切断で生じた微細粒子を直接の加工域から完全に除去する必要がある。この微細粒子の除去には、通常は水溶性で加工域のワークに向けられる洗浄液が用いられる。放電加工の切断速度が増すに伴って、除去すべき微細粒子の量も増加し、これを除去するのに、洗浄溶液の圧力を高めざるを得なくなる。
【０００３】
放電加工の過程は、例えば切断電極の形態の放電電極がワークに接触しないので、ワークに外力が加わることなく進行するから、ワークの位置に悪影響が出ることはない。しかし、高圧で通常、正確には一定でない洗浄溶液の圧力が、ワークに作用して、ワークおよびこれを保持するホルダに振動を生じさせ、それによって、ワークの位置精度、ひいてはワーク加工の仕上がり精度が損なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題の解決策として、通常要求される強度以上にホルダの質量(重さ)を増やすことが考えられる。ところが、これによってホルダが取り扱いにくくなったり、加工域が制限されたりする。
【０００５】
ドイツ国特許公開公報DE-A-4139272号では、非金属材料からなる充填物で覆われた支持体をもつ切欠き付きのブロックが知られている。この非金属材料は、音と振動を緩衝する役割を果たす。
【０００６】
本発明の目的は、洗浄溶液の圧力で悪影響を受けず、加工域を制限することのない改善されたホルダを提供することにある。
【０００７】
【本発明の構成、作用、効果】
上記目的を達成するため、本発明は、堅い支持構造に固定するための固定要素と、ワークを保持するための保持部分と振動緩衝器とを有して工作機械の加工域にワークを正確に位置決めするためのホルダにおいて、上記振動緩衝器が、上記ホルダと支持構造との間に挟まれた緩衝箔であることを特徴とする。
上記緩衝箔は、主に動力学的に変動するシェル応力を受ける。緩衝箔の具体的な実施の形態として、高い緩和特性をもつ例えば米国セントポールに在るミネソタ-マイニング-アンド-マニファクチャリング社によって販売されている緩衝箔2552がある。従って、この種の緩衝箔を加工テーブルとクランプチャックの間に特別なワークホルダとして設けることができる。本発明の更なる実施の形態では、ゴムなどの緩衝材を例えば米国特許US-A-5,769,561に記載のように水準ヘッドの上、下板上に加硫することができる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
本発明は、添付の図を参照しつつホルダの一例としての水準ヘッドについて詳細に次に説明される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１の水準ヘッド１は、本発明の実施形態ではない参考例であって、米国特許US-A-5,769,561号に詳細に述べられている。
【００１７】
上記水準ヘッド１は上部２を有し、この上部２は、ｘ−ｙ平面内で互いにずらせて配置された調整ねじ３,４によって、同様にｘ−ｙ平面内で互いにずらせて配置された２つのばねセット５,６によって与えられる予圧縮力に抗して下部７に対してｚ方向に水準が調整できるようになっている。米国特許US-A-4,925,168号に記載の精密万力８が、下部７の前方に位置するように上部２に取り付けられ、上記精密万力の掴み９,１１の間に図１に図示しないワークを挟み込むことができる。精密万力８をもつ上部は、本発明の趣旨からワーク１５(図１１)のためのホルダを成し、上記ワークは、放電加工機１３,１４の放電電極１２による加工のため、加工域１６内でｘ,ｙ,ｚの各方向に正確に位置決めされることができる。
【００１８】
下部７は、図示の参考例では下面にあり溝１８を有し、このあり溝は、反対のプロフィルであるありをもつ堅い、例えば米国特許US-A-4,786,776に記載の支持構造上に、ｘ方向およびこれに直交する放電電極１２と平行なｚ方向に一意的に固定することができる。上記支持構造は、下部７のｙ方向への一意的な位置決めをも可能にするストッパを更に有する。
【００１９】
洗浄溶液と洗浄溶液を加工域１６に対して供給および排出する管とは、図示されていない。ともかく、洗浄溶液は、放電電極１２がワーク１５に対して行なう切断の面１７に沿って高圧でワーク１５を洗浄する。
【００２０】
ホルダ１０は、本発明によって１つまたは複数の振動緩衝器を備える。図２に示された参考例では、ｙ方向に隔てられた２つのねじ穴２０,２２が上部２にｚ方向に設けられる。これら２つのねじ穴２０,２２の夫々に、第１種の振動緩衝器が、図３の参考例または図４の参考例にしたがって設けられる。
【００２１】
図３の参考例では、第１種の振動緩衝器３０は、外周ねじをもち、上面に六角穴３１をもつねじ３２からなり、このねじ３２は、六角穴３１に対向する下面３３から穴を明けて盲穴３４を形成している。盲穴３４内には円筒ボルト３６が挿入され、この円筒ボルトは、下部７の上面に当接するとともに、緩衝材３８を介してねじ３２と連結される。緩衝材３８は、ゴム状の材料からなり、盲穴３４の内面にも円筒ボルト３６の外面にも接着されている。図から判るように、ねじ３２は、全長に亘ってねじ穴２０または２２にねじ込むことができる。振動の際に剪断応力が加わる緩衝材３８は、洗浄溶液によってホルダ１０に与えられる振動エネルギを受けて、緩衝材の弾性で振動エネルギを吸収することができるので、ホルダ１０は振動することがない。
【００２２】
図４の参考例では、第１種の振動緩衝器４０は、頭部４４に外周ねじ４２をもつ形状を有し、頭部４４に比して比較的細くなった軸部４６が短くなっている。軸部４６の自由端面には、ゴム状の材料からなる緩衝材４８が接着されており、この緩衝材は、応力の加わらない状態で軸部４６よりも小さい直径をもつ。緩衝材４８の自由下面には、ピン４９が接着されており、このピン４９は、軸部４６と同じ直径を有し、上部２の下面から突出して下部７の上面に当接しうるような軸方向寸法を有する。緩衝材４８は、緩衝材３８と同じエネルギ吸収特性をもつ。ボルト頭部４４の六角穴は、図示されていない。ボルト４２が図示されている状態よりも更にねじ穴(貫通穴)２０にねじ込まれると、緩衝材４８の断面積はより大きくなり、その結果、ばね定数および緩和(ダンパ)係数が変化する。従って、緩衝材４８の特性は、ボルト４２によって調整できる。この振動緩衝器４０は、上部のみに内周ねじを有し、下方へ向かって内周が平滑な円筒穴部分４１に連なるような貫通穴２０,２２に特に適している。
【００２３】
図５,６に示す参考例では、上部２の上面１９は、第２種の振動緩衝器であるゴム状の振動を吸収する材料からなるマット５０で覆われ、このマットは、接着または加硫によって上部２に堅く接合されている。調整ねじ３,４とばねセット５,６のために、マット５０に切抜き５１,５２,５３,５４が設けられている。マット５０の厚さは、上部２の厚さの略１／３である。しかし、厚さの選択には何ら制限はない。上面１９をゴム状の材料で覆う代わりに、冒頭で述べたＨＤＣＭ合金を上面１９に吹き付けることもきる。
【００２４】
図７は、第２種の振動緩衝器の更なる参考例を示している。水準ヘッド１は、ワーク１５をもつ万力８が固定された上部２と下部７とを有する。第２種の振動緩衝器５８は、上部２の下面および下部７の上面に目的に適って加硫された例えばゴムなどの緩衝材を含む。上記水準ヘッドは、その他の点では図１に示された水準ヘッドに相当している。
【００２５】
第２種の振動緩衝器の更なる参考例が、図８に示されている。先の参考例で一体物として述べた水準ヘッド７０の上部７２は、ｘ-ｙ平面内で目的に適って同じ大きさでねじによって連結される２つの板７４,７６に分割されていて、これらの板の間に緩衝材としてゴムまたは例えば既述のミネソタ-マイニング-アンド-マニファクチャリング社の緩衝箔2552などの緩衝箔７５が挟まれている。ワーク１５を掴んで上部７２に固定された万力８と下部７とは、既述の形状に類似する。
【００２６】
第２種の振動緩衝器の更なる参考例は、図９に示されている。図９では、ホルダ８２の下面にワーク８５が固定され、ワーク８５とホルダ８２の間に既述の緩衝箔８４などの緩衝材が例えば接着によって挟まれている。ワーク８５は、ホルダ８２にねじ止めされる。
図１０は、本発明の実施の形態である加工テーブル８６の概略を示している。この加工テーブル上に、図示しないワークのためのホルダとしての機械チャック８８が緩衝箔８９を介して固定されている。
【００２７】
図１１,図１２は、図１による水準ヘッドのための参考例としての第３種の振動緩衝器を示している。ここでは、２つの振動緩衝器６０,６５が設けられ、振動緩衝器６０は上部２の側面２４に、振動緩衝器６５は上部２の反対の側面２６に、精密万力８の極近傍に夫々位置して設けられている。側面２４には、固定板６１がねじ止めで固定され、この固定板の表面にゴム状の材料からなる板状の緩衝材６２が設けられている。緩衝材６２の表面には、バルクブロック６３が固定されている。これと択一的に、バルクブロック６３は、緩衝材６２の材料中に例えばバルキーな鋼球などを埋め込んで作ることもできる。バルクブロック６３は、上部２に生じる振動に比して低い固有振動数を有するので、上部２の振動エネルギを吸収することができる。上部２の側方に設けられた振動緩衝器６０は、明らかに水準ヘッド１の高さを増さないので、利用できる加工域は狭められない。
【００２８】
振動緩衝器６５も、振動緩衝器６０と同様に作られている。つまり、バルクブロック６７は、上部２の側面２６にねじ止めされている固定板６８の表面に板状の緩衝材６６を介して堅く接合されている。固定板６１,６８を一方で緩衝材６２,６６と上部２との間へ、他方で緩衝材６２,６６とバルクブロック６３,６７との間へ夫々挿入することは、振動緩衝器６０,６５の交換を可能にするので、固有振動数、緩和特性、寸法に関して、振動緩衝器を各適用例に適合させることができる。
【００２９】
場合によっては、両振動緩衝器６０,６５は、例えば精密万力８の掴み９,１１の間などの放電電極１２によって加工されないワーク１５の部分の上下に直接取り付けることができる。
【００３０】
図１３は、ホルダ、つまり上述の適用例では水準ヘッドの上部２のための参考例としての第４種の振動緩衝器９０を究極的に示している。この振動緩衝器９０は、ここでは板９２,９４である同じ大きさの平坦な多くの板をねじ止めや接着で互いに堅牢に接合し、これを上部２の上面にねじ９１,９３,９５で接合した板セットで構成される。この板セットは、上部２の上面と平行に延在するとともに、この上面と略同じ大きさである。この振動緩衝器の振動緩和効果は、上部２が振動する際に剪断応力を受ける板９２,９４相互間の摩擦によって生じる。上記板は、金属またはより硬い合成樹脂製にすることができる。上記振動緩和効果は、上部２に隣接する板９２と上部の上面との間に、高い摩擦係数をもつ薄い板９６を更に挟むことによって増大させることができる。
【００３１】
その他の参考例では、上部２自体を積層板によって分割し、上部２は、板セット９２,９４に相当するサンドイッチ状の積層板セットから作られ、各積層板の向かい合う面は、摩擦係数を高めるために粗くしたり、上記板９６に相当する摩擦板を介して継ぎ合わせたりすることができる。
【００３２】
図１４は、更なる参考例としての機械テーブル100上に載せられた板101を示しており、この板101には、機械万力102が載っている。機械万力102上には、ワーク105を載せたワークホルダ104が取り付けられている。機械万力102とワークホルダ104は、米国特許US-4,855,558号に記載のものにすることができる。この特許の内容にここで言及すると、締付けられた万力側に向いたワークホルダ104の面は、参照番号106,108で示す平坦な面部分を有し、この面部分は、機械万力102から突出するプラグ103,107の自由端面(軸方向の基準面)に締付けの際に当接する。プラグ103,107の各自由端面は、ＨＤＣＭ(高緩衝能)合金で被覆され、この合金は、上記軸方向基準面の共振を防止、あるいは少なくとも本質的に緩和する。上記合金は、目的に適って負圧により２mm以下の厚さに吹付けによって塗布され、続いて基準面を作るため研磨されることができる。より簡素な参考例では、上記研磨を省略することができる。本発明の趣旨から、上記機械万力102はホルダと解される。
【００３３】
図１５も、水準ヘッドの側面図を究極的に示しており、この水準ヘッドは、第２種の振動緩衝器の他の参考例を備えている。下部７に載せられた上部120は、例えば金属の鋳物部材のような開いたセルをもつポーラスな材料からなり、この材料のセルは、緩衝材で概ね完全に充填されている。そのために、完成した鋳物部材は、例えば天然ゴムまたはゴムの溶液中に浸され、この溶液で鋳物部材が飽和した後、溶媒を例えば熱処理で除去して、鋳物部材にゴムが加硫される。上部120の機械的強度は、鋳物部分が受け持ち、振動の緩和は、加硫されたゴム122が受け持つ。これと択一的な実施形態では、上部120を金属の堅い箱で構成することができ、この箱の中空の内部に例えば加硫ゴムやゴム球やゴムパックなどの形態の緩衝材を固定することができる。
【００３４】
上述の説明は、振動緩衝器の４つの根本的な種類を示している。図２〜図４に示した参考例としての第１種の振動緩衝器は、この例ではねじ３２と円筒ボルト３６あるいはねじ頭部４４とピン４９である２つの部材の間に嵌装されたゴムまたはゴム状の材料を備え、上記２つの部材は、この例では上部２に固定されたワーク１５に作用する洗浄溶液の圧力によって、一方３２,４４が他方３６,４９に対して相対振動する。そして、緩衝材３８,４８の緩衝能およびばね定数は、ワークおよびワークの半径方向と軸方向の寸法を、緩衝材３８,４８、上部２、ワーク１５からなる系の固有振動数が、洗浄溶液によって起こされる振動の固有振動数から遠く離れるように選択することによって調整可能なもの(緩衝能およびばね定数)にできる。
【００３５】
第２種の振動緩衝器は、図１０に示された本発明の緩衝箔および図５〜図９の参考例に示され、この振動緩衝器では、ホルダ１０の動力学的特性は、例えば中実のバルクのような堅い材料の動力学的特性と考えることができる。それ故、この振動緩衝器では２つの部材間の相対振動はない。従って、内的緩衝能をもつ堅い材料からなる例えばゴムなどの緩衝材を、ホルダ１０の外面に被覆するだけで十分対応できる。
【００３６】
図１１と図１２による参考例としての第３種の振動緩衝器では、緩衝材６２,６６がバルク(バルクブロック６３,６７)に固定されていて、バルクは、常に同じゴム状の材料を用いたままで、各適用例、例えば種々の洗浄溶液の圧力に緩衝特性を容易に適合させることができる。さらに、振動緩衝器６０,６５は、振動が起こる箇所に可能な限り近い所に設け得るような寸法にすることができる。特に図１１に明瞭に示されるように、放電電極１３,１４における特にｚ方向などの空間的関係は、極めて制限される。この場合、振動緩衝器６０,６５の寸法的に自由な形態は、振動緩衝器を用いる際にホルダ１０のｚ方向の空間必要性を増さないという限りにおいて、特に有利である。
【００３７】
図１３による参考例としての第４種の振動緩衝器では、接合された複数の板または積層板相互間の摩擦力が、究極的に振動エネルギの吸収に利用し尽くされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  水準ヘッドの斜視図である。
【図２】  振動緩衝器をもつ図１の水準ヘッドの平面図である。
【図３】  第１種の振動緩衝器の第１の参考例をもつ図２の水準ヘッドの部分詳細図である。
【図４】  第１種の振動緩衝器の第２の参考例をもつ図２の水準ヘッドの部分詳細図である。
【図５】  第２種の振動緩衝器をもつ水準ヘッドの更なる参考例の側面図である。
【図６】  図５の水準ヘッドの平面図である。
【図７】  第２種の振動緩衝器をもつ水準ヘッドの更なる参考例の側面図である。
【図８】  他の第２種の振動緩衝器をもつ水準ヘッドの側面図である。
【図９】  ワークと第２種の振動緩衝器とをもつホルダの側面図である。
【図１０】  本発明の実施形態である第２種の振動緩衝器をもって加工テーブル上に固定された機械チャックの側面図である。
【図１１】  破線で示された放電加工機の基本部分と第３種の振動緩衝器とをもつ水準ヘッドの側面図である。
【図１２】  放電加工機をもたない図１１の水準ヘッドの平面図である。
【図１３】  択一的参考例による水準ヘッドの側面図である。
【図１４】  第２種の振動緩衝器と工具ホルダとをもつ機械チャックを示す図である。
【図１５】  第２種の振動緩衝器をもつ水準ヘッドの側面図である。
【符号の説明】
１,７０  水準ヘッド
２,７２,120  上部
３,４  調整ねじ
５,６  ばねセット
７  下部
８,102  精密万力
９,１１  掴み
１０,８２,104  ホルダ
１２  放電電極
１３,１４  放電加工機
１５,８５,105  ワーク
１６  加工域
１７  切断面
１８  あり溝
２０,２２  ねじ穴
２４,２６  側面
３０,４０,５８,６０,６５,９０  振動緩衝器
３１  六角穴
３２,９１,９３,９５  ねじ
３３  下面
３４  盲穴
３６  円筒ボルト
３８,４８,６２,６６,109,110,122  緩衝材
４１  円筒穴部分
４２  ボルト
４４  頭部
４６  軸部
４９  ピン
５０  マット
５１,５２,５３,５４  切抜き
６１,６８  固定板
６３,６７  バルクブロック
７４,７６,９２,９４,９６,101  板
７５,122  ゴム
８４,８９  緩衝箔
８６  加工テーブル
８８  チャック
100  機械テーブル
103,107  プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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