(57)【要約】切削機械／ミリング機械（２）に接続される型の切削／ミリングヘッド装置（１）であって、動作時に、中央軸（8a）に関して切削先端／ミル（76）の角度を変えることができ、同時に、同じ軸（8a）周りに該切削先端／ミル（76）を回転させることのできるように設計されており、例えば、軸方向に可動な棒（８）が少なくとも２つのはめば歯車（66）と嵌合するたな受け（68）を備えており、少なくとも２本のシャフト（62）を介して回転スリーブ（10）に回転可能に取り付けられている該はめば歯車（66）は相互に平行な下方エルボレバー（60a）と上方エルボレバー（60b）とにそれぞれ接続され、該エルボレバー（60a、60b）はその反対側の部分で平行レバー（72）に蝶番で接続されており、該平行レバー（72）の下方端部が切削先端部ホルダー（75）に蝶番で接続されており、前記平行レバー（72）の短軸ヒンジ継手は前記エルボレバー（60a、60b）と平行な軸を有する切削先端部ホルダー（75）とに取り付けられている。第一ディスク／はめば歯車（74）がシャフト（70a）を介して下方エルボレバー（60a）に固定され、これによって前記シャフト（70a）が前記平行レバー（72）に取り付けられる短軸ヒンジ継手を形成し、第二ディスク／はめば歯車（78）が平行レバー（72）の下方部分に固定され、また、切削先端部ホルダー（75）が前記短軸ヒンジ継手において平行レバー（72）の下方部分に固定され、２つのディスク／はめば歯車がベルト／鎖（80）手段によって相互接続され、このようにして、切削先端部の切削方向が常に旋回支点（82）の方を向いているように切削ヘッド（１）が設計される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削機械／ミリング機械（２）に接続される型の切削／ミリングヘッド装置（１）であって、動作時に、中央軸（8a）に関して切削先端／ミル（76）の角度を変えることができ、同時に、同じ軸（8a）周りに該切削先端／ミル（76）を回転させることのできるように設計されている切削／ミリングヘッド（１）において、回転スリーブ（10）に回転可能に取り付けられている少なくとも２つのシャフト（62）が相互に平行な下方エルボレバー（60a）と上方エルボレバー（60b）とにそれぞれ接続され、該エルボレバー（60a、60b）はその反対側の部分で平行レバー（72）に蝶番で接続されており、該平行レバー（72）の下方端部が切削先端部ホルダー（75）に蝶番で接続されており、この蝶番は前記平行レバー（72）を前記エルボレバー（60a、60b）と平行な軸を有する切削先端部ホルダー（75）を結びつけており、第一ディスク／はめば歯車（74）がシャフト（70a）を介して下方エルボレバー（60a）に固定され、これによって前記シャフト（70a）が前記平行レバー（72）に接続される短軸ヒンジ継手を形成し、第二ディスク／はめば歯車（78）が平行レバー（72）の下方部分に固定され、また、切削先端部ホルダー（75）が前記短軸ヒンジ継手において平行レバー（72）の下方部分に固定され、２つのディスク／はめば歯車がベルト／鎖（80）手段によって相互接続され、このようにして、切削先端部の切削方向が常に旋回支点（82）の方を向いているように切削ヘッド（１）が設計された切削／ミリングヘッド装置（１）。
【請求項２】
回転スリーブ（10）に回転可能に取り付けられている少なくとも２つのシャフト（62）が相互に平行な下方エルボレバー（60a）と上方エルボレバー（60b）とにそれぞれ接続され、該エルボレバー（60a、60b）はその反対側の部分で平行レバー（72）に蝶番で接続されており、該平行レバー（72）の下方端部が切削先端部ホルダー（75）に蝶番で接続されており、この蝶番は前記平行レバー（72）を前記エルボレバー（60a、60b）と平行な軸を有する切削先端部ホルダー（75）を結びつけており、第一レバー（84）がシャフト（70a）を介して前記下方エルボレバー（60a）に固定されており、これによって前記シャフト（70a）が前記平行レバー（72）に接続される短軸ヒンジ継手を形成し、第二レバー（86）が平行レバー（72）の下方部分に固定され、これら２つのレバーの対向する端部がロッド（86）によって関節接続の様式で相互接続されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
軸方向に可動な軸（８）が、少なくとも２つのはめば歯車（66）と嵌合している少なくとも１つのたな受け（68）を備え、該はめば歯車（66）がそれぞれのシャフト（62）に固定されていることを特徴とする、先行する請求項の１つ又はそれ以上に記載の装置。
【請求項４】
前記エルボレバー（60a、60b）の前記シャフト（62）用の筐体を形成する回転スリーブ（10）が、前記切削ヘッド（１）の外箱（６）に接続された棒（８）の軸（8a）周りを回転可能であることを特徴とする、先行する請求項の１つ又はそれ以上に記載の装置。
【請求項５】
前記棒（８）が変位ディスク（22）に接続されてそれを支持し、該変位ディスク（22）は、前記棒（８）に平行な少なくとも１組のナット／ボルト接続具（24）のナット部品（24a）に接続され、該ナット／ボルト接続具（24）のボルト部品（24b）は前記切削ヘッド（１）の前記外箱（６）中に回転可能に支持されることを特徴とする、先行する請求項の１つ又はそれ以上に記載の装置。
【請求項６】
前記棒（８）が、回転ディスク（36）の孔（38）における長い窪み（40）に対応する、少なくとも１本の長い凹部（34）を備え、玉（42）が、部分的に前記棒（８）の凹部（34）に、部分的に前記回転ディスク（36）の窪み（40）に配されていることを特徴とする、先行する請求項の１つ又はそれ以上に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削／ミリング先端の方位角を操作中に変化しなくてはならない多軸切削機械又はミリング機械に通常使用される型の切削／ミリングヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
多軸切削機械は多目的に使用することができる。この文脈において、「多軸」とは、３以上の案内軸によって機械が動作するということを意味している。代表的な使用例としては、シート状及び管状金属、又は布若しくはシート状の複合材料の切削を挙げることができる。
【０００３】
この型の機械において使用することのできる切削媒体としては、例えば、切削される材料に応じて、アセチレン／酸素ガス、プラズマ、レーザー又は水を挙げることができる。
【０００４】
例えば、側端部の全部又は一部分に沿って溶接溝を有する所望の形状に鋼鉄板を切削するときには、切削媒体に適応させた一定の速度で切削先端部を前進させることができるのが重要である。また、板の角部では切削の方向が瞬時に変えられることが大切である。
【０００５】
被加工物の仕上げ縁に関して正しい切削角度を維持するためには、切削先端部は、切削縁部に関してその方向を維持するように回転することができなければならない。
【０００６】
10 mm厚の鋼鉄板を切断する切削媒体としてプラズマを使用するときには、毎分約３ｍの送り速度を採用するのが普通である。したがって、切削先端部が角部に達すると、一定の切削速度を維持するためには、切削先端部の方向を非常に短時間で切り替える必要がある。角部で切削端部を90゜回転させるのに0.25秒かかるとすると、角部半径は、最も小さい場合で、約８mmである。
【０００７】
従来技術による切削ヘッドでは、ここに記載するようには速く回転することができない。それ故に、良好な結果を得るために一定の切削速度を必要とする切削媒体を使用する場合には、従来の切削ヘッドは尖った角部を切削するのには適さない。したがって、従来技術による切削ヘッドを使用する場合には、尖った角部を作ることが要求される地点に切削先端部が達したときに、切削を停止しなくてはならない。そして、切削ヘッドを回転して、新しい方向に切削を開始する。
【０００８】
従来技術による切削ヘッドは、金属スプレー及び切削操作中に発生する他の汚染に敏感であることもわかっている。
【０００９】
操作としては、先に記載したのと同じ条件がミリング機械のミルにも適用される。例えば、従来技術によると、穴を斜めに開けるためには、回転するミルが穴の縁に沿って動くときに、相補的に傾斜面を形成する形状を有するミルを使用する必要がある。本発明による装置を使用すると、例えば、円筒状のミルによって縁を斜めに形成することができる。
【発明の開示】
【００１０】
本発明の目的は、従来技術の欠点を改めることである。
【００１１】
この目的は、以下の記載及び添付の請求項に示されている特徴を有する発明によって達成することができる。
【００１２】
それ自体公知である型の切削機械は、非常に短時間で先端部の方向を変えることができるように設計された切削ヘッドを備えている。切削ヘッドの先端部は、先端部の方向を変えている間に制御されて、切削ヘッドの軸の固定点から一定の距離に先端部を保つことができるようになっている。
【００１３】
この切削ヘッドの構造と操作とについては、添付の図面を参照して、明細書の具体的記述の欄でより詳細に説明する。
【００１４】
以下において、添付の図面に示される、本発明を制限しない好ましい態様の例を記述する。
【００１５】
図において、参照番号１は、切削機械２に接続される切削ヘッドを意味し、被加工物４が切削ヘッド１の下に配置される。
【００１６】
切削ヘッド１は、好ましくは貫通孔を備えた外箱６と、軸方向に可動で回転可能に支持された棒８と、該棒８の下方端部12を包含し、前記外箱６の下端部に回転可能に支持されると共に２つのボール軸受14によって箱体16を担う回転スリーブ10とを有している。カバー6aは外箱６の垂直方向側面の内の３つを覆っている。棒８は貫通孔8bを備えており、その中上部では円柱形の外部断面を有している。一方、棒８の下方端部12は長方形の断面を有している（図２参照）。ボール軸受による部分以外は、回転スリーブは正方形の断面を有している。
【００１７】
棒８の中低部は、変位ディスク22に２つのスラスト軸受20を介して回転可能に接続されている、固定された突出環18を備えている。棒８の中心軸8aに平行な長手方向の軸を有する少なくとも２セットのナット／ボルトユニット24が、中心軸8aを取り囲むピッチ円に沿って対称に分配されている。好ましくはボールねじ型であるナット／ボルトユニット24は、ナット24aとボルト／スピンドル24bとを有する。ナット24aは変位ディスク22に固定されており、一方、ねじボルトは外箱６の支持板26a及び26b中に回転可能に支持されている。
【００１８】
ボルト24bの上端部は、それぞれディスク／はめば歯車28に固定されており、該ディスク／はめば歯車28は伝達要素（図示せず）とベルト／鎖32とを介して揚上モータ30によって駆動される。
【００１９】
棒８の中上部の周囲には、好ましくは同じピッチで、半円形の断面形状を有する軸方向に長い溝／窪み34を多数備えている。回転可能なディスク36が、外箱６の支持板26cと26dとの間に回転可能に配置されている。回転可能なディスク36の孔38は、前記棒８の溝34に対応する半円形の断面形状を有して長手方向に延在する溝／窪み40を備えている。少なくとも１つの玉42が溝34、40の各組に配されている。回転可能なディスク36は、それを取り囲むはめば歯車44を外側に備えており、必要な伝達要素（図示せず）、ベルト／鎖46、少なくとも１つの棒50を備えたディスク／はめば歯車48、及びはめば歯車52を介して回転モータ（図示せず）によって駆動される。棒50は外箱６の支持板26c及び26dに回転可能に支持されている。
【００２０】
回転スリーブ10の２つの対向する側の各々の近傍に、下方エルボレバー60aと、棒８の中心軸8aに平行で該下方エルボレバー60aの垂直上方に間隔を置いた位置に上方エルボレバー60bとが備えられている。エルボレバー60a、60bの下方端部はシャフト62を備えており、このシャフト62は、回転スリーブ10の対応する貫通孔64中に回転可能に支持されると共に回転スリーブ10の内側ではめば歯車66をそれぞれ有している。はめば歯車66は、棒８の下方端部12の対応する側に固定されたたな受け68と嵌合する（図２参照）。
【００２１】
回転スリーブ10の前記対向する側のいずれにも、シャフト70aが平行レバー72の中央部に回転可能に支持され、下方エルボレバー60aの上端部に固定されている。上方ディスク／はめば歯車74がロッドの外側に配されており、シャフト70aに該シャフト70aと同心に固定されている。シャフト70bは前記平行レバー72の上方部に、そこを通り抜けるように回転可能に支持され、上方エルボレバー60bの上方端部に固定されている。
【００２２】
平行レバー72は切削ヘッド１から下方に突出している。その下方端部で平行レバー72は切削先端部ホルダー75に回転可能に接続されており、切削先端部ホルダー75には切削ヘッド１の切削先端部76が留め付けられている。切削先端部ホルダー75は、平行レバー72の外側に切削先端部ホルダー75の回転軸と同心に配された下方ディスク／はめば歯車78を備えている。上方ディスク／はめば歯車74と下方ディスク／はめば歯車78との間にはベルト／鎖80が走行している。ディスク／はめば歯車72、78は同一の半径及び歯数を有している。
【００２３】
図３において、垂直位置にある切削先端部76が示されている。エルボレバー60a及び60bも垂直位置に配されている。垂直軸8aに関する切削先端部76の角度が変化すると、揚上モータ30が第一の回転方向に回転し始め、ベルト／鎖32、ディスク／はめば歯車28、ナット／ボルトユニット24、変位ディスク22及びスラスト軸受20によって棒８が上方に変位する。こうして、棒８の下方部12に固定されたたな受け68が上方に変位し、該たな受け68と咬合するはめば歯車66が自身の軸周りに回転する。シャフト62を介してそれぞれのはめば歯車66に固定されたエルボレバー60a、60bが、はめば歯車68の回転動に従って動く。これらの協働的な回転を介して、下方エルボレバー60aと上方エルボレバー60bとは、平行レバー72に回転可能に接続されると共に該二種のレバーが固定されているシャフト70a、70bによって、平行レバー72を新しい位置へと平行変位させる（図４参照）。
【００２４】
シャフト70aに固定されている上方ディスク／はめば歯車74は、エルボレバー60aの回転を通して、それ自身の中心軸周りに対応する角方向回転が与えられる。この角方向回転は、ベルト／鎖80と下方ディスク／はめば歯車78とを介して、平行レバー72に回転可能に接続されている切削先端部ホルダー75に伝達される。このようにして、切削先端部76はエルボレバー60a、60bと同じ角方向回転を与えられる。
【００２５】
切削ヘッド１の幾何学的な構造によって切削先端部76の角度を変化させることができる。この変化は、切削先端部の中央線と棒８の中央線8aとの間の交差点／旋回支点82の周りで、切削先端部ホルダー75の横方向の変位と回転とを同時に行うことによってなされる。角度の変化中に、切削先端部76は旋回支点82からの距離が常に一定の位置にある。
【００２６】
旋回支点82に関して被加工物４を適切な高さに配置することによって、切削先端部76の切削線を被加工物４の表面などの予め定められた位置から横方向に変位させることなく、切削先端部76の角度を変化させることができる。このように、切削先端部76の角度を変えなければならない場合であっても、かなりの重量を有する場合がある被加工物４を、切削の方向に関して横方向に動かす必要がない。図５においては、軸8bに関する切削先端部76の角度が図４に示されている角度よりも更に大きくなっている。
【００２７】
棒８、そして切削先端部76は、動作を開始した回転モータ（図示しない）によって棒の軸8a周りに回転させられ、ベルト／鎖46、ディスク／はめば歯車48、棒50、はめば歯車52、包含はめば歯車44、玉42、回転ディスク36を経て回転し、所望の回転角度になる。
【００２８】
垂直軸8a周りの回転中にも、該垂直軸8aに関して垂直な平面において角度が変化している最中にも、切削先端部76の方向は、常に、旋回支点82の方を向いている。
【００２９】
別の態様（図６参照）においては、ディスク74、78とベルト／鎖80とは、蝶番によってロッド88に取り付けられた第一レバー84と第二レバー86とによって置換されている。レバー84、86とロッド88との作用は、先に記載したベルト／鎖80の作用と同じである。
【００３０】
ウォームねじと対応するウォーム歯車などの他の伝達要素を使用することによって、シャフト62をひねることもできる。
【００３１】
本発明による切削ヘッド１を使用すると、大きな慣性力を働かせることなく、水平面及び垂直面の両方における切削角度を非常に短時間で急速に変化させることができる。一例として、これによって、高い送り速度で切削方向を比較的速く変化させている間にも、被加工物に関して切削角度を一定に保つことができる。角度の変化は予めプログラムされたコンピュータによって行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、切削ヘッドの部分断面側面図である
【図２】図２は、図１におけるＩ−Ｉ線で切断した断面図である。
【図３】図３は、図１に関して90゜に切削ヘッドの棒が回転した状態を示す側面図であって、切削先端部は垂直位置に示されている。
【図４】図４は図３と同じであるが、切削先端部は、切削ヘッドの垂直軸に関して角度を有している。
【図５】図５は図３と同じであるが、切削先端部は、切削ヘッドの垂直軸に関してより大きな角度を有している。
【図６】図６は、ベルト／鎖接続部がクロスヘッド案内部材によって置き換えられた他の態様を示している。
【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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【国際公開パンフレット】
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2004530569.tif 000012
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【国際調査報告】
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