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工作機械 - チロン ヴェルケ ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー
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発明の名称 工作機械
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−315096
公開日 平成10年(1998)12月2日
出願番号 特願平10−66111
出願日 平成10年(1998)3月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】田辺 徹
発明者 ルドルフ ハニンガー / アントン シュヴァイツァー
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 機械基部(11)と、被加工工作物(12)用固定面(14)を有して機械基部(11)上に配置される工作物テーブル(13)と、工作物(12)を加工するための工具(18)を受容する主軸(17)を具備し且つ工作物テーブル(13)の上方の作業空間(15)内で移動可能となった主軸頭(16)用の、機械基部(11)上に配置される摺動機構(19)と、少なくとも作業空間(15)を外部に対して閉鎖する外装(31)とを有し、汚れた空気(62)を作業空間(15)から吸引する吸引装置(33)が設けられている工作機械において、摺動機構(19)が固定面(14)の上方、好ましくは作業空間(15)の上方、に配置されており、汚れた空気(62)を吸引装置(33)が機械基部(11)を通して吸引し、好ましくは吸引装置自体が機械基部(11)内に配置されていることを特徴とする工作機械。
【請求項2】 互いに直角に移動可能な3つの送り台(21、25、28)が摺動機構(19)内に設けられており、そのうち第2送り台(25)が移動可能に第1送り台(21)で支承され、第3送り台(28)が移動可能に第2送り台(25)で支承されており、主軸頭(16)が第3送り台(28)に結合されており、第1送り台(21)が作業空間(15)の後方、固定面(14)の上方に、好ましくは作業空間(15)の上方に、配置されていることを特徴とする、請求項1記載の工作機械。
【請求項3】 第1送り台(21)に両側で各1つのブラインド式覆い(39、52)が配置されており、第1送り台(21)の移動時にこのブラインド式覆いが巻き取られ若しくは繰り出されて、そのブラインド面で作業空間(15)を覆うことを特徴とする、請求項2記載の工作機械。
【請求項4】 作業空間(15)の上端にまで達する各1つの側壁(37、51)が第1送り台(21)の両側に配置されており、付属のブラインド式覆い(39、52)の自由端がそれぞれこの側壁に固着されており、作業空間(15)の外側にそれぞれ配置されるロール(53)にブラインド式覆い(39、52)がそれぞれ巻き取られることを特徴とする、請求項3記載の工作機械。
【請求項5】 工作物テーブル(13)の領域内に作業空間(15)用内側外装が配置されており、この内側外装に下向きの穴(61)が設けられており、この穴を通して吸引装置(33)が汚れた空気(62)を吸引することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の工作機械。
【請求項6】 工作物テーブル(13)の領域に切屑シュート(36)が設けられており、発生する切屑をこの切屑シュートが好ましくは内側外装の穴(61)を通して排出することを特徴とする、請求項5記載の工作機械。
【請求項7】 吸引装置(33)がラビリンスシール(63;63a、63b)を有し、汚れた空気(62)がこのラビリンスシールを通して吸引されることを特徴とする、請求項5又は6記載の工作機械。
【請求項8】 固定面(14)に対してほぼ平行な平面で吸引装置(33)が作動することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項記載の工作機械。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械基部と、被加工工作物用固定面を有して機械基部上に配置される工作物テーブルと、工作物を加工するための工具を受容する主軸を具備し且つ工作物テーブルの上方の作業空間内で移動可能となった主軸頭用の、機械基部上に配置される摺動機構と、少なくとも作業空間を外部に対して閉鎖する外装とを有し、汚れた空気を作業空間から吸引する吸引装置が設けられている工作機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】このような工作機械は先行技術により公知である。
【0003】公知の工作機械では、主軸頭が工作物テーブルの上方の作業空間内で、互いに直角な3つの座標方向に、つまりx方向、y方向及びz方向に移動可能である。
【0004】このために設けられる摺動機構がx送り台を含み、この送り台は工作物テーブルの固定面の領域内に、好ましくは固定面の下方に、配置されている。このx送り台を横切って移動可能なy送り台が第2送り台としてx送り台上に配置されており、x送り台とy送り台は固定面に対して平行な平面を固定する。
【0005】y送り台上に配置されるコラムが作業空間の高さ全体にわたって延びて、その上端で第3送り台、つまりz送り台、を担持している。このz送り台に主軸頭が固着されており、従ってこの主軸頭は上から作業空間内に進入する。換言するなら、コラムは操作員側から見て作業空間の後壁付近を延びている。
【0006】作業空間の高さに応じてコラムが比較的大きな質量を有し、主軸頭がx方向又はy方向に移動するとき、達成可能な最高加速には運動学的限界がある。コラムの加速と減速は任意の短い時間内には実現することができない。
【0007】公知の工作機械は更に外装を有し、この外装は一方で工作機械を外部に対して覆い、他方で切屑、切削油剤及び冷却油から摺動機構を保護するために作業空間の内張りをもたらす。送り台と案内レールとコラムは、いわゆる長さ可変式覆いを形成する伸縮式覆いによって保護されており、外装の溝孔を通して切屑、冷却水、切削油剤が摺動機構内に達することがあるが、摺動機構から作業空間内に突出する工作機械部分はこれらの溝孔に通す必要がない。
【0008】伸縮式覆いは重なり合って摺動可能なU形薄板部品を含み、これらの薄板部品は例えばx送り台の両側に配置され、この送り台用ガイドに被さって、汚れから保護する。
【0009】公知の工作機械では全体として大きな面が密封されねばならず、長さ可変伸縮式覆いがそのために設けられている。
【0010】工作機械の上側後部領域にしばしば吸引装置が配置されており、つまりこの吸引装置はいわば主軸頭の背後に取付けられている。公知の工作機械ではこの領域に特別の密封問題が想定されておらず、吸引装置は例えばノズルが工作機械の内部空間内に突出している。このノズルは、浮遊する切屑が吸引装置に進入することのない程度に上部に取付けることができる。
【0011】吸引装置のこの配置では、欠点として、一方で吸引装置に接近するのがきわめて困難であり、例えばフィルタを交換しなければならないとき整備措置が梯子等の準備を必要とする。
【0012】ところで、この吸引装置は汚れた空気を吸引するのに役立つだけではなく、しばしば空気が事前になお浄化され、蒸気の形で空気中に存在する冷却剤が再び分離されて、長いホースを介して下方に冷却剤槽内に戻される。ホース又は吸引装置に漏れを生じると、汚れた空気から濾過され若しくは分離されて未制御に進出する冷却剤によって絶えず汚れることになる。
【0013】前記理由から吸引装置を配置することは不利で望ましくないのではあるが、それにもかかわらず、大きな機械的問題を生じることなく工作機械の他の箇所に吸引装置を設けることはできない。例えば、伸縮式覆いの領域に吸引装置を設けることは考えられない。というのも、施蓋されたガイドが引き続き保護されていなければならないことから、汚れた空気を長さ可変式覆いに通すことは大きな設計支出でのみ可能であるからである。
【0014】伸縮式覆いの場合、一方でその大きな質量が不利であり、この大きな質量は設計に起因しているだけでなく、被密封面が大きいことにも起因しており、既に先に触れた加速問題に伸縮式覆いも寄与している。更に欠点として、薄板部品は畳み込むとき及び離反するとき特に移動速度が速い場合に互いに衝突する。これらの衝突は迷惑な騒音であるだけでなく、それに伴う振動の故に公知の工作機械の加工精度をも損なうことになる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】この点を背景に、本発明の課題は、単純な設計構造で特に摺動機構に対して作業空間の良好な密封を達成して吸引装置の易接近性が可能となるように、発明の属する技術分野に指摘された工作機械を改良することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の好適な解決手段は、各請求項に記載の工作機械である。
【0017】
【発明の実施の形態】発明の属する技術分野に指摘された工作機械において、前述の課題は、摺動機構が固定面の上方、好ましくは作業空間の上方、に配置されており、汚れた空気を吸引装置が機械基部を通して吸引し、好ましくは吸引装置自体が機械基部内に配置されていることによって解決される。
【0018】本発明の根底にある課題が、例えば、次のように完全に解決される。つまり、摺動機構が高く設けられることによって、先行技術におけるよりも明らかに低い高さをコラムが有しなければならない全体として緻密な配置を達成することができることに、本願の発明者達は気づいた。そしてコラムの高さが低くなるのに伴って質量も著しく小さくなり、新規な工作機械では大きな加速が可能となる。
【0019】このまったく新規な構造の利点は摺動機構と作業空間との間が仕切られることにある。摺動機構全体を作業空間の上方及び後方に取付けることができ、主軸はx送り台の前及び下方で作業空間内に上から進入することができる。そしてこの構造では、作業空間の大部分を固定式覆いによって密封することが可能となり、作業空間のうち実質的に上側領域のみが長さ可変式覆いを介してなお保護しなければならない。そしてこれは移動すべき覆いの質量も著しく小さくなることを意味しており、そのことから更に、この新規な工作機械では主軸頭の移動時にかなり大きな加速/速度で作業することができることになる。
【0020】摺動機構を高い位置に設けたこの新規な構造では、いまや、工作物テーブルの領域に長さ可変式覆いがもはや必要でなく、そこにはいまや例えば適宜な穴を設け、この穴を通して吸引装置によって汚れた空気を吸引し、次にこの空気を浄化して外部に放出することができる。その限りで、機械基部を通して吸引するこの可能性は想定されたことではなく、場合によってそこに切屑が集積するので一連の偏見に直面していた。しかし、望ましくないことに一緒に吸引される切屑によって吸引装置の機能が損なわれることなく機械基部を通して汚れた空気を吸引することが可能であることを、本発明の発明者は気づいた。
【0021】この場合好ましくは、互いに直角に移動可能な3つの送り台が摺動機構内に設けられており、そのうち第2送り台が移動可能に第1送り台で支承され、第3送り台が移動可能に第2送り台で支承されており、主軸頭が第3送り台に結合されており、第1送り台が作業空間の後方、固定面の上方に、好ましくは作業空間の上方に、配置されている。
【0022】この措置では設計上の利点として、互いに直角な3つの送り台ガイドを有するそれ自体公知の摺動機構の構成は、いまや高い位置に設けられたx送り台を有する新たな構造に適合することが可能となる。
【0023】この場合1展開において好ましくは、第1送り台に両側で各1つのブラインド式覆いが配置されており、第1送り台の移動時にこのブラインド式覆いが巻き取られ若しくは繰り出されて、そのブラインド面で作業空間を覆う。
【0024】この場合利点として、きわめて簡単な構造においてごく軽量な長さ可変式覆いが使用され、これにより、移動すべき質量が一層低減し、そのことが主軸頭の加速挙動に有利に作用する。公知の工作機械では長さ可変式覆いが固定面の領域に、つまりまさに工作物の加工が行われ、従って大量の切屑が発生する箇所に、配置されねばならなかった。これらの切屑は一部は大きな速度及び運動エネルギーで工作物若しくは工具から投げ飛ばされる。こうした負荷に耐えるために、公知の覆いは機械的にきわめて安定していなければならない。
【0025】作業空間の覆いがなお実質的に上方でのみ必要となるこの新規な構造では、長さ可変式覆いの機械的強度に要求される条件が著しく小さくなる。というのも、作業空間のこの領域に達する切屑の数も速度も、固定面の領域よりも著しく減少しているからである。
【0026】つまり、x送り台が高い位置に設けられ、その上に次に当然にy送り台も取付けられているこの新規な構造は、かなり軽量且つ単純な長さ可変式覆い、例えばブラインド式覆い、の使用を可能とする。この措置は新規な工作機械の経費を削減するだけでなく、先行技術に比較して重量がきわめて軽いので一層迅速な主軸頭の移動も可能とする。
【0027】この場合1展開において、好ましくは、作業空間の上端にまで達する各1つの側壁が第1送り台の両側に配置されており、付属のブラインド式覆いの自由端がそれぞれこの側壁に固着されており、作業空間の外側にそれぞれ配置されるロールにブラインド式覆いがそれぞれ巻き取られる。
【0028】この措置では利点として、ブラインド軌道だけが移動するように、ロール自体は位置を固定しておくことができる。そのことから、主軸頭の移動時に運動すべき質量が一層低減することになる。
【0029】1展開において、好ましくは、工作物テーブルの領域内に作業空間用内側外装が配置されており、この内側外装に下向きの穴が設けられており、この穴を通して吸引装置が汚れた空気を吸引する。
【0030】この措置では設計上の利点として、切屑等から工作機械自体を保護するために、作業空間の下側領域に例えば単に薄板外装を設けることができる。ここには可動部品がないので、剛性外装で間に合い、次にこれに好ましくは下方に通じる穴を設けて、汚れた空気をこの穴を通して吸引することができる。
【0031】好ましくは更に、工作物テーブルの領域に切屑シュートが設けられており、発生する切屑をこの切屑シュートが好ましくは内側外装の穴を通して排出する。
【0032】この場合利点として、汚れた空気も発生する切屑もいわば同じ穴を通して排出され、そのことから内側外装の極端に単純な構造が可能となる。
【0033】この場合好ましくは更に、吸引装置がラビリンスシールを有し、汚れた空気がこのラビリンスシールを通して吸引される。
【0034】この場合利点として、やはり穴内に送られる切屑がラビリンスシールによって引き留められ、吸引装置内に達することはない。これにより、送風機及びフィルタ/油分離器の破損が防止される。汚れた空気も切屑も事実上同じ穴を通して作業空間から排出することができ、切屑による吸引装置の破損を防止するのに単純なラビリンスシールで十分であることが、この新規な工作機械の構造においてはじめて認識された限りで、これらの利点は意外なことであった。つまり従来は、切屑が下方に排出される一方、吸引装置は上方で作動しなければならないと、常に考えられてきた。
【0035】この場合好ましくは更に、固定面に対してほぼ平行な平面で吸引装置が作動する。
【0036】この場合利点として、進入する切屑から吸引装置が引き続き保護され、汚れた空気はいまや確かに下方に機械基部内に吸い込まれるのではあるが、しかし次に後方又は側方に吸引装置を通して搬出される一方、いまや切屑はいわば吸引装置の脇を下方に、そこに設けられる切屑槽内に落下することができる。吸引装置の吸込ノズルのごく間近を落下する切屑だけがなお吸引装置内に達して、かなりの損害を生じることがあろう。しかしそこには、こうした残留切屑を”補集”するラビリンスシールが設けられている。
【0037】その他の利点は明細書及び添付図面から明らかとなる。
【0038】前記特徴及び以下になお説明する特徴はその都度記載した組合せにおいてだけでなく、本発明の枠から逸脱することなく他の組合せや単独の形でも勿論適用可能である。
【0039】
【実施例】本発明の1実施例が添付図面に示してあり、以下に詳しく説明される。
【0040】図1に符号10とされた工作機械が機械基部11を有する。この工作機械10が工作物12の加工に役立ち、機械基部11上に配置される工作物テーブル13に工作物が固定され、このために工作物テーブルが固定面14を有する。
【0041】工作物12の加工は作業空間15内で行われ、この作業空間内で主軸頭16は3つの座標方向に移動可能である。主軸頭16が主軸17を有し、この主軸が略示された工具18を担持しており、この工具で工作物12が加工される。
【0042】主軸頭16を移動させるために摺動機構19が機械基部11上に設けられており、この摺動機構は作業空間15の完全に外側に配置されている。
【0043】摺動機構19が第1送り台21を含み、この送り台は符号22に示唆したx座標の方向にガイド23上を移動可能である。これらのガイドは作業空間15の後方、固定面14のかなり上方に配置されている。主軸17の工具18がいわば第1送り台21の前及び下方で作動する程度に、ガイド23は通常の作業空間15の上方にある。
【0044】第2送り台25用ガイド24が第1送り台21上に設けられており、第2送り台は符号26に示唆したy座標に沿って、x座標22を横切って移動可能である。
【0045】第2送り台25上にコラム27が配置されており、第3送り台28が符号29に示唆したz座標の方向にこのコラムを摺動可能である。第3送り台28に主軸頭16が固着されている。
【0046】従って主軸頭16は作業空間15内で摺動機構19を介して互いに直角な3つの座標x、y、z上を移動することができる。
【0047】この工作機械10は符号31に概略示唆した外装を有し、この外装が工作機械を外部に対して閉鎖し、作業空間15内を浮遊する切屑は、若しくは冷却剤で汚れてそこに存在する空気は、外に進出することができない。
【0048】外装31の後方に、つまり図1で左側に、配電を行う配電盤32が設けられている。配電盤32及び摺動機構19の下方に、つまり機械基部11内に、吸引装置33が設けられており、汚れた空気はこの吸引装置によって作業空間15から、なお詳しく説明する仕方で吸引される。吸引装置33の下方に冷却剤槽34があり、吸引装置33内で分離された冷却剤をこの冷却剤槽が受容する。
【0049】更になお切屑槽35を認めることができ、作業空間15から切屑シュート36を介してこの切屑槽に切屑が供給される。
【0050】図1に示す工作機械10では、すべての可動部品及びガイドが固定面14の上方にあって、浮遊する切屑等によって損傷したり又は支障のある仕方で汚されたりすることがないので、作業空間15の下方を密封することは特に重要視されない。
【0051】他方、作業空間15の上側領域には長さ可変式覆いが配置されており、作業空間15内への主軸頭16の”沈降”と3つの直交座標x、y、z方向での移動がこれらの覆いを介して可能となる。
【0052】この目的のために第1送り台21に2つの側壁が配置されているが、図1には左側壁37のみを見ることができる。側壁37は、図1において送り台21から出発して斜め右上に延びる薄板側面部品である。
【0053】薄板から作製される箱38が側壁の間に配置されて、第2送り台25に固着されており、この箱の運動はy座標26の方向で起きる。
【0054】側壁37に側部ブラインド式覆い39が設けられているが、図1には側壁37に固着された領域のみを見ることができる。他方の側壁に当該ブラインド式覆いが設けられており、図2にそれを見ることができる。
【0055】側部ブラインド式覆いの間になお設けられている上部ブラインド式覆い42が側壁37の上端43にロール44を有する。上部ブラインド式覆い42はその自由下端45が掻取レール46に固着されている。この掻取レールはなお説明する仕方で垂直溝47を介して箱38で支承されている。掻取レール46は更に側壁37でも支承されており、箱38が側壁37に対して移動するとき掻取レールは一方で箱38の脇を上方若しくは下方に移動し、他方で側壁37に沿って移動する。その際、上部ブラインド式覆い42は矢印49に沿って進出若しくは進入するが、しかしその傾きに変化はない。
【0056】箱38から下方に管50が進出して、主軸17と図1には図示しない工具交換器とを保護する。これらの工具交換器は主軸17の周りに配置されている。
【0057】図1において工作機械10の作業空間15を右から見た図2の平面図に個々のブラインド式覆いの配置を一層良好に認めることができる。
【0058】図2にまず認められるように、箱38の右側に他の側壁51が配置されて、この側壁に他の側部ブラインド式覆い52が固着されており、このブラインド式覆いは符号53に示唆したロールに巻取可能若しくはこれから繰出し可能である。
【0059】見易くする理由から、左側部ブラインド式覆い39用に設けられるロールが図2には示されていない。
【0060】図2から更にわかるように、上部ブラインド式覆い42のロール44は側壁37、51の両方の上端43、43’の間で回転可能に支承されている。ブラインド式覆い42は、箱38だけでなく、いわばそれが当接してもいる側壁37、51をも少なくとも部分的に一緒に覆うようにその幅が選定されている。
【0061】側壁37若しくは51と箱38との間に更になお掻取レール55、56が設けられており、ブラインド式覆い42によって保護されていない領域においてこれらの掻取レールは側壁37、51と箱38との間を良好に密封する。
【0062】図1と図2を比較してわかるように、箱38は両方の側壁37、51の間を往復動し、箱38と両方の側壁37、51との間の上側隙間は上部ブラインド式覆い42によって閉鎖される。側壁37、51の両側で側部ブラインド式覆い39若しくは52は図1で斜め左上で作業空間15を密封する。
【0063】両方の側壁37、51の間で下側領域に他の隙間があり、この隙間を閉鎖する薄板57が箱38を下から密閉し、後方に第1送り台21の下を延びている。この覆い板57に穴が設けられており、この穴は丁度管50が進入進出することができる大きさである。
【0064】機械機構に対して作業空間15を更に密封するために下側領域に内側外装が設けられており、そのうち図1には後壁60のみが図示されている。この内側外装に下向きの穴61が設けられ、後壁60と工作物テーブル13との間に配置されている。この穴61を通していまや切屑は切屑シュート36を介して切屑槽35内に達する。他方、符号62に示唆した汚れた空気は作業空間15から穴61を通して吸引され、次に、固定面14に対して平行な平面で作動する吸引装置33に衝突する。つまり、吸引された空気は実質的に後方又は側方に引き続き送られる。
【0065】汚れた空気はこの吸引のとき、上から覆う薄板63aと下から上を向く転向板63bとを有するラビリンスシール63にまず衝突する。穴61を通して落下した切屑が吸引装置33内に達することは、このラビリンスシール63によって防止される。
【0066】吸引装置33自体は機械基部11の空間64内に配置されており、吸引器65と、冷却剤等で汚れた空気を濾過するエアフィルタ66とを含む。その際に分離される冷却剤は符号67に示唆した短い帰還管を通して冷却剤槽34内に戻される。




 

 


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