JPH1080814A

JPH1080814A - 三次元切断装置

Info

Publication number: JPH1080814A
Application number: JP19894797A
Authority: JP
Inventors: Manfred Dipl Ing Geiss; ガイスマンフレッド
Original assignee: GEORG GEISS MAS FAB
Current assignee: GEORG GEISS MAS FAB
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1998-03-31
Also published as: DE19630096C2; DE19630096A1; EP0820841A1

Abstract

(57)【要約】【課題】薄い壁面を形成した部品を三次元的に切断す
ることができる三次元切断装置の提供。【解決手段】薄い壁面を形成した部品を三次元的に切
断する装置において、超音波変換装置（１５）と、超音
波振動子（１７）と、前記超音波振動子（１７）に取り
付けられるとともに軸芯（Ａ）廻りに回転可能かつ制御
可能に設けられる刃（１８）とからなる加工ユニット
（１４）と、機械工具案内システムを、加工ユニット
（１４）を少なくとも２軸方向に沿うように制御可能に
移動し、かつ刃（１８）をその長手方向の軸芯（Ａ）廻
りに制御化で回転させるように構成した三次元切断装置
であって、５−軸機械工具案内システムを工具案内シス
テムとして設けるために、加工ユニット（１４）は、キ
ャリア（１０）において、キャリア（１０）の回転軸芯
（Ｃ）に直交する軸芯（Ｂ）廻りに制御可能に回動自在
に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前文部
分にも記載されているように、薄い壁面を形成した部品
を三次元的に切断する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】紙、シートまたはフィルムなどを、任意
の輪郭に切断するための装置として、所謂フラットベッ
ド式のシステムを使用することが既に知られている。こ
のシステムによれば、超音波振動子を備えた刃により、
より小さな力でより早く切断を行うようにできる。独国
実用新案公報ＤＥ２９５０７０６８Ｕ１号によれ
ば、刃形状の超音波振動子を平面上において自在に案内
し、張設された装飾用素材のカバーの縁部などを整える
ことで、自動車内装部材を切断する技術が知られてい
る。薄い壁面を形成した部品の内、特に合成素材からな
る部品は、主に切断加工されるが、刃を超音波振動子に
より振動させることで三次元的な切断作業をより早急か
つより行い易く制御する必要がある。

【０００３】独国特許公報ＤＥ３４３７９０８Ａ
１号によれば、さらに、平らなストックを超音波手段に
より切断する装置及び方法が開示されているが、これに
よれば請求項１の導入部に規定されているように、反復
運動する切断用刃を備えた自動制御切断装置により、置
かれた状態の弛んだ素材またはバラバラになっている状
態の素材をコンピュータ制御化で切断する技術が開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置によれば上記の切断用刃の回転運動と垂直な反復運動
によりＸ−Ｙ面において平らなウエブを切断する場合の
み有効である。この装置によれば、三次元の切断動作を
行うことができず、かかる必要性が生じる。

【０００５】したがって、本発明は上記の問題点に鑑み
てなされたものであり、薄い壁面を形成した部品を三次
元的に切断することができる三次元切断装置の提供を目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明によれば、６−軸の切断
ヘッドにより三次元方向の全ての切断条件を確実かつ信
頼性を確保して行うものである。そのために、５−軸の
機械ガイドシステムであって、フライス加工用のスピン
ドルに設けられた工具キャリアに対して加工ユニットを
設け、この加工ユニットを横軸の位置決め軸回りに回転
自在に設けている。この加工ユニットは音響変換装置
と、超音波振動子と、この超音波振動子に着脱自在に設
けられた刃と、この刃をその長手方向の軸回りに回転さ
せるための制御可能な回転駆動部とから構成されてお
り、すでにある５軸の位置決め軸を６軸にできるように
したものである。この構成によれば、その移動制御部に
より刃はオプションとして三次元的に案内することがで
きるものである。

【０００７】また、本発明の好適な他の実施形態によれ
ば、音響変換装置の一部を超音波振動子と刃の固定手段
とを回転軸体として構成して、ホルダー形状のハウジン
グ内に設け長手方向の軸回りに回転可能にしても良い。
このようにして、すでにある取付空間を有効利用し上記
加工ユニットを一体構成してコンパクトに構成すること
できる。

【０００８】上記の加工ユニットの構成において、横軸
回りの位置決めを行うために駆動ギアを備える回動ピン
が設けられる対向する外側面の部位をさらに制限するこ
とはより好ましい。

【０００９】また、本発明の好適な他の実施形態によれ
ば、制御可能な刃駆動部は刃に連結されるエンコーダま
たは刃回転軸体（超音波振動子）に夫々連結されてお
り、夫々が電気的に刃回転用の駆動モータに接続される
ことで、刃の回転位置を正確に制御可能になるように構
成されている。

【００１０】制御可能な回転駆動システムは、５−軸案
内システムにより動作する駆動モータを備えることで座
標軸に沿うように正確に駆動でき、三次元の切断軌跡を
実現可能にしている。この駆動モータは一体的に設けら
れたギアと刃回転軸体とともにキャリア内に配設する構
成でもよい。最初に記載される実施形態によれば、駆動
モータは、キャリアの外側に配置されており、また駆動
モータの回転軸は刃回転軸体と平行に延設されるととも
に、歯付きベルトを介して刃回転軸体に回転軸が連結さ
れている。

【００１１】刃の一部に発生する磨耗の影響をなくし
て、一定かつ均一に切断を効率良く行うために重要なこ
とは、超音波振動子に取り付けられる刃の交換を行うこ
とである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施形態に
ついて、添付の図面を参照して述べる。

【００１３】図１は５−軸工具案内システムに切断加工
ユニットを設けた要部破断図であり、また、図２は図１
のII−II破断線に沿う要部破断図である。これらの図に
おいて、説明の簡略化のために長手方向の軸Ｃのみが図
示されているが、この軸Ｃは５−軸工具案内システムの
一部をなし、キャリア１０はこの軸廻りに回転すること
が示されている。このキャリア１０は、回転自在にする
ために部材１２に設けられた軸受１１により保持されて
いるが、この構成は案内システムの一部をなすものであ
るが詳細な構成は省略する。

【００１４】このキャリア１０は図２によく図示される
ように、ヨーク端部の内側領域１３を含む延設ハウジン
グ部が形成されており、従来の５−軸工具案内システム
のように構成されるフライス加工用のスピンドルを受け
入れるようにしている。受入れ領域１３の下方部位には
横位置決め軸Ｂであって、上記の軸Ｃに直交するように
した軸がキャリアに配設されており、加工ユニット１４
がヨーク形状の内側部位１３から回動して突出して、下
方に出るように構成されている。

【００１５】上記の加工ユニット１４は、概略を示した
ように、上方にエンコーダを有する音響変換器１５と、
超音波振動子１７と、刃固定手段１９により超音波振動
子１７の先端部位に固定される交換可能な刃１８とから
構成されている。音響変換器１５の中心部位と、超音波
振動子１７と刃固定手段１９とから刃回転軸体が構成さ
れることになり、この刃回転軸体をキャリアハウジング
２１の取付部位２０において支持している。

【００１６】このハウジング２１は、互いに螺合結合さ
れる三つの要素部材２１ａ、２１ｂ、２１ｃのから構成
されている。駆動モータ２２が同じようにハウジング２
２の実質的に外側となる部位に取り付けられており、こ
のモータ２２の回転軸Ｘが刃回転軸体の軸Ａに対して平
行になるようにしている。モータ回転軸２３にはピニオ
ン２４が固定されており、中空のギア体３１に固定され
た歯付きプーリ２６とこのピニオン２４との間で歯付き
ベルト２５を噛合させ張設している。また、刃回転軸体
はこのギア体の出力側に取付けられている。

【００１７】回動ピン２８は、横方向のハウジング部位
２１ａの外側に配設されており、低摩擦の軸受システム
２７によりキャリア１０に対して回転可能に設けてい
る。図２において、符号２９は、駆動用スプロケットホ
ーイールを示し、案内棒に連結されており、キャリア１
０の上方部位において図中の破線図示のギアチェインを
介して軸Ｂ廻りに上記の加工ユニットを回動するように
構成されている。

【００１８】刃１８の回転駆動及び軸Ｂ廻りの回動運動
並びに残る４−軸の制御は、三次元移動を司る制御プロ
グラムにより制御されて、所定の軌跡をたどるように切
断制御装置（連続ＣＮＣ軌跡制御システム）により行わ
れる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄い壁面を形成した部品を三次元的に切断することがで
きる三次元切断装置を提供することができる。

【００２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】５−軸工具案内システムに切断加工ユニットを
設けた要部破断図である。

【図２】図１のII−II破断線に沿う要部破断図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄い壁面を形成した部品を三次元的に切
断する装置において、超音波変換装置（１５）と、超音
波振動子（１７）と、前記超音波振動子（１７）に取り
付けられるとともに軸芯（Ａ）廻りに回転可能かつ制御
可能に設けられる刃（１８）とからなる加工ユニット
（１４）と、機械工具案内システムを、前記加工ユニット（１４）を
少なくとも２軸方向に沿うように制御可能に移動し、か
つ前記刃（１８）をその長手方向の軸芯（Ａ）廻りに制
御化で回転させるように構成した三次元切断装置であっ
て、５−軸機械工具案内システムを工具案内システムとして
設けるために、前記加工ユニット（１４）は、前記キャリア（１０）に
おいて、前記キャリア（１０）の回転軸芯（Ｃ）に直交
する軸芯（Ｂ）廻りに制御可能に回動自在に設けられる
ことを特徴とする三次元切断装置。
【請求項２】前記刃を制御可能に回転するために、前
記キャリア（１０）の前記回転軸（Ｃ）と前記加工ユニ
ット（１４）の回転軸芯（Ｂ）と関連する回転駆動手段
（２２〜２６）が設けられることを特徴とする請求項１
に記載の三次元切断装置。
【請求項３】前記超音波振動子（１７）の一部と、刃
固定手段（１９）とが刃回転軸体となるように構成さ
れ、キャリアタイプのハウジング（２１）の長手方向の
軸芯（Ａ）廻りに回転するように設けられることを特徴
とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の三次
元切断装置。
【請求項４】前記加工ユニット（１４）は、軸芯
（Ｂ）廻りの横軸方向の位置決めをする駆動ギア（２
９）を有した回動ピン（２８）が設けられる対向するハ
ウジング部位（２１ａ、２１ｂ）により規制されること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
載の三次元切断装置。
【請求項５】前記制御可能な回転駆動手段は、前記刃
回転軸体に連結されるとともに、前記刃（１８）の回転
用の駆動モータ（２２）に対して電気的に接続されるエ
ンコーダ（１６）を具備することを特徴とする請求項３
または請求項４のいずれか１項に記載の三次元切断装
置。
【請求項６】前記制御可能な回転駆動手段は、前記キ
ャリア（１０、１３）の外側に主に配設される駆動モー
タ（２２）を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項
５のいずれか１項に記載の三次元切断装置。
【請求項７】前記駆動モータ（２２）は、前記軸芯
（Ａ）の長手方向に平行に延設される回転軸（２３）を
設けたことを特徴とする請求項６に記載の三次元切断装
置。
【請求項８】前記駆動モータ（２２）は、前記刃回転
軸体に対して張設される歯付きベルト（２５）で動力伝
達することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれ
か１項に記載の三次元切断装置。
【請求項９】前記刃（１８）は、前記超音波振動子に
交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃
至請求項８のいずれか１項に記載の三次元切断装置。