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Die vorliegende Erfindung betrifft Spindelstöcke, die an Werkzeugmaschinen montiert sind, wie Kombinationsbearbeitungsdrehbänken und die eine Drehspindel aufweisen, die einen Spindelkopf mit einem daran befestigten Werkzeug um eine Drehachse drehen können, und einen Bremsmechanismus, welcher eine Drehung der Drehspindel verlangsamt oder stoppt.
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Werkzeugmaschinen wie Multifunktionswerkzeugmaschinen haben einen Spindelstock (so genannter Fräs-Spindelstock), welcher eine Hauptspindel mit einem daran befestigten Werkzeug aufweist, und eine Drehspindel, welche die Hauptspindel um eine Drehachse (rechtwinklig zur Hauptspindelachse) herum drehen und einstellen kann. So ein Fräs-Spindelstock wird in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2010-23148 (
JP 2010-23148 A ) vorgeschlagen. Der vorgeschlagene Fräs-Spindelstock weist ein Hülsenelement mit einer geneigten Oberfläche auf, die an ihrem äußeren Umfang einer Oberflächenbehandlung (z. B. einer Diamantbeschichtung) unterzogen wurde, um ihren Reibungswiderstand zu erhöhen, und die in axialer Richtung der Drehspindel vor und zurück bewegbar ist. Ferner weist bei dem vorgeschlagenen Fräs-Spindelstock ein Lagerelement, das die Drehspindel drehbar hält, eine geneigte Oberfläche auf, die der geneigten Oberfläche des Hülsenelements gegenüberliegt. Die Drehspindel wird gebremst durch Anpressen der geneigten Oberfläche des Hülsenelements an die geneigte Oberfläche des Lagerelements durch Verwendung von Hydrauliköldruck.
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Es gibt auch einen Fräs-Spindelstock welcher eine flache plattenförmige Bremsplatte (drehende Bremsplatte) am äußeren Umfang einer Drehspindel aufweist und eine Bremsplatte (befestigte Bremsplatte) am inneren Umfang einer Einsatzöffnung eines Lagerelements mit einer darin eingelegten Drehspindel, so dass diese Bremsplatten einander gegenüber liegen. Bei diesem Fräs-Spindelstock wird ein Kolben durch die Verwendung von Hydrauliköldruck entlang der Drehspindel vor- und zurückbewegt, die drehende Bremsplatte wird zwischen einem Kolbenkopf und der befestigten Bremsplatte gehalten und die Drehspindel so gebremst.
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Beim Fräs-Spindelstock von
JP 2010-23148 A kann ein bremsender Mechanismus (Bremsmechanismus) für die Drehspindel schnell drehen und die Hauptspindel an einer genauen Position einstellen. Jedoch ist es schwer das Hülsenelement etc. als Komponente des Bremsmechanismus herzustellen. Der Fräs-Spindelstock kann daher nicht kostengünstig hergestellt werden. Sobald die geneigte Oberfläche des Hülsenelements verschlissen ist, muss das gesamte Hülsenelement ersetzt werden, was die Instandhaltung teuer und aufwändig macht.
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Beim Fräs-Spindelstock, bei welchem die Drehspindel durch Festhalten der drehenden Bremsplatte zwischen dem Kolbenkopf und der befestigten Bremsplatte durch die Verwendung von Öldruck gebremst wird, wird die Hydraulikkraft in eine Richtung aufgebracht (z. B. die Richtung zum oberen Ende der Drehspindel) wenn die Drehspindel gebremst wird. Daher tendiert die Drehspindel dazu, versetzt (verlagert) zu werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen praktischen Spindelstock einer Werkzeugmaschine zur Verfügung zu stellen, welcher die vorbeschriebenen Nachteile von Spindelstöcken (Fräs-Spindelstöcken) von herkömmlichen Werkzeugmaschinen beseitigt, der einen Bremsmechanismus für eine Drehspindel vorsieht, der ein schnelles Drehen und Einstellen der Hauptspindel in eine genaue Position ermöglicht sowie kostengünstig herstellbar ist, dessen Instandhaltung einfach ist, und in welchem die Drehspindel weniger leicht versetzbar (verlagerbar) ist.
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Diese Aufgabe wird mittels einem Spindelstock gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Verbesserungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Spindelstock einer Werkzeugmaschine eine Hauptspindel auf, die mit einem daran befestigten Werkzeug drehbar ist, eine Drehspindel, mit welcher die Hauptspindel um eine zur Hauptspindel senkrechte Drehachse herum einstellbar ist, ein Lagerelement, welches die Drehspindel drehbar hält, und einen Bremsmechanismus, der ein Drehen der Drehspindel hemmt. Im Spindelstock hemmt der Bremsmechanismus ein Drehen der Spindel durch Pressen eines an dem Lagerelement befestigten Kolbens gegen eine Bremsplatte, welche fest an der Drehspindel befestigt ist, durch die Verwendung von Hydrauliköldruck. Bei der Betätigung des Bremsmechanismus wird eine Hydraulikkraft auf ein Bremselement der Drehspindel ausgeübt, in einer entgegengesetzten Richtung zu einer Richtung, in welcher der Kolben gegen die Bremsplatte gepresst wird, so dass das Bremselement gegen eine Referenzfläche gepresst wird, die im Lagerelement vorgesehen ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist bei der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt das Lagerelement, das die Drehspindel drehbar hält, eine Einlasskammer auf, welche mit Hydrauliköl zu füllen ist, um den Kolben zu betätigen. Eine Öldruckbeaufschlagungsfläche ist in der Einlasskammer vorgesehen, um einer Bodenfläche des Kolbens gegenüber zu liegen.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei der Erfindung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt, weist der Spindelstock der Werkzeugmaschine ferner zusätzlich zum Bremsmechanismus einen zweiten Bremsmechanismus auf. Der zweite Bremsmechanismus hemmt die Drehung der Drehspindel dadurch, dass ein erstes Kupplungselement, das am Lagerelement befestigt ist, unter Verwendung von Hydrauliköldruck dazu veranlasst wird, in ein zweites Kupplungselement, das fest an der Drehspindel befestigt ist, einzugreifen. Entweder der Bremsmechanismus oder der zweite Bremsmechanismus wird in Abhängigkeit von einem Einstellwinkel verwendet. Im Spindelstock wird, wenn der zweite Bremsmechanismus betätigt wird, das zweite Kupplungselement, das mit dem ersten Kupplungselement im Eingriff ist, durch den Öldruck gegen die Referenzfläche gepresst, die im Lagerelement vorgesehen ist.
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Im Spindelstock der Werkzeugmaschine gemäß dem ersten Aspekt kann die Hauptspindel schnell gedreht und an einer genauen Position eingestellt werden. Ferner kann der bremsende Mechanismus (Bremsmechanismus) für die Drehspindel kostengünstig hergestellt werden, und die Instandhaltung ist einfach. Darüber hinaus wird beim Bremsen der Drehspindel Hydraulikkraft in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung aufgebracht, in welche der Kolben gegen die Bremsplatte gepresst wird und dadurch wird die Drehspindel weniger leicht versetzt (verlagert).
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Im Spindelstock der Werkzeugmaschine gemäß dem zweiten Aspekt wird der Hydrauliköldruck, der den Kolben presst, auf die Öldruckbeaufschlagungsfläche aufgebracht, wenn die Drehspindel gebremst wird. Entsprechend kann die Hydraulikkraft effizient in die entgegengesetzte Richtung zu der Richtung aufgebracht werden, in welche der Kolben gegen die Bremsplatte gepresst wird. Dies kann ein Versetzen der Drehspindel genauer verhindern.
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Im Spindelstock der Werkzeugmaschine gemäß einem dritten Aspekt wird die Drehspindel gebremst entweder durch die Verwendung des Bremsmechanismus oder des zweiten Bremsmechanismus, in Abhängigkeit von dem Einstellwinkel. Entsprechend kann die Drehspindel in kurzer Zeit gebremst werden und ein Spindelstock kann auf eine sehr genaue Position eingestellt werden. Darüber hinaus, unbeachtlich ob eine Einstellung durchgeführt wird durch die Verwendung des Bremsentyp-Bremsmechanismus oder des Kupplungstyp-Bremsmechanismus, wird die gleiche Referenzfläche durch die Verwendung des Hydrauliköldrucks gepresst. Damit wird ein Versetzen (Verlagern) der Drehspindel entlang der Drehachse vermindert.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist eine Teilschnittansicht eines Spindelstocks (Fräs-Spindelstocks), der an einer Kombinationsbearbeitungsdrehbank montiert ist.
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2A und 2B sind Darstellungen, die den Betriebszustand eines Bremsmechanismus für den Spindelstock zeigen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(1) Aufbau des Spindelstocks
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Eine Ausführungsform eines Spindelstocks einer Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Detail unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Teilschnittansicht eines Spindelstocks (Fräs-Spindelstocks), der an einer Kombinationsbearbeitungsdrehbank montiert ist. 1 zeigt auch einen Hydraulikkreis, welcher einen Bremsmechanismus für den Spindelstock betätigt. Ein Spindelstock 1 wird von einem Spindelkopf 2 (Hauptspindel A) gebildet, an welchem ein Werkzeug befestigt werden kann, ein Lagerelement 3, etc. Der Spindelkopf 2 wird um eine zentrale Achse (Drehachse B) einer zylindrischen Drehspindel 21 gedreht und an einer vorbestimmten Position eingestellt von einem Drehantriebsmechanismus 4, der im Lagerelement 3 verbaut ist.
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Das Lagerelement 3 weist eine im wesentlichen zylindrische Gestalt auf und hat eine Schafteinsatzöffnung 5 im Zentrum, durch welche die Drehspindel 21 des Spindelkopfs 2 eingesetzt ist. Das Lagerelement 3 hat einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum 6 nahe eines oberen Endes des Lagerelements 3, und der Hohlraum 6 ist außerhalb der Schafteinsatzöffnung 5 angeordnet (ein innerer Lagerabschnitt 7 ist ein Abschnitt, der nahe am oberen Ende des Lagerelements 3 und so außerhalb des Schafteinsatzöffnung 5 angeordnet ist, dass er an die Schafteinsatzöffnung 5 angrenzt, und ein äußerer Lagerabschnitt 8 ist ein Abschnitt, der so außerhalb des Hohlraums 6 angeordnet ist, dass er an den Hohlraum 6 angrenzt). Das Lagerelement 3 weist eine Referenzfläche 19 an der unteren Innenseite (untere Seite in 1) des Hohlraums 6 auf. Die Referenzfläche 19 erstreckt sich rechtwinklig zur Drehachse B.
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Ein flacher zylindrischer Bremskopf 9 ist an einem oberen Ende des inneren Lagerabschnitts 7 befestigt. Eine flache ringförmige Bremsplatte 10 ist fest an der Innenseite (untere Seite) des Bremskopfs 9 befestigt, um zwischen den flachen ringförmigen Befestigungselementen 11, die aus Gummi hergestellt sind, gehalten zu werden. Ein Kolbenführungselement 12, ein Lagerelement 13 und ein Kupplungsführungselement 14 sind fest an der Innenseite (untere Endseite) der Bremsplatte 10 befestigt.
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Das Kolbenführungselement 12 hat einen Flanschabschnitt an seinem oberen Ende. Das Kolbenführungselement 12 hat daher einen größeren Durchmesser (größere äußerer Durchmesser) im Flanschabschnitt als im verbleibenden Abschnitt. Das Kupplungsführungselement 14 hat einen größeren Durchmesser an der unteren Endseite als an seiner oberen Endseite. Das Lagerelement 13 hat einen größeren Durchmesser als das Kolbenführungselement 12 und das Kupplungsführungselement 14.
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Ein flacher ringförmiger Kolben 20 ist an der oberen Endseite des Lagerelements 13 vorgesehen. Dieser Kolben 20 hat einen Bremsvorsprung 71 auf seiner oberen Endfläche und hat an seinem unteren Ende einen Eingriffsflansch, der sich nach innen erstreckt. Eine innere Umfangsfläche des Kolbens 20 steht über Lager 15 in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des Kolbenführungselements 12. Der Kolben 20 bewegt sich vor und zurück entlang der Drehachse B (so kann der Kolben 20 mit einer oberen Endseite des Lagerelements 13 in Kontakt gebracht und von dieser getrennt werden) durch die Verwendung eines Hydrauliköldrucks wie weiter unten beschrieben. Eine ringförmige Ausnehmung 72 und eine Einlassöffnung (nicht gezeigt), welche das Einströmen von Hydrauliköl ermöglicht sind in der oberen Endfläche des Lagerelements 13 vorgesehen.
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Ein erstes Kupplungselement 16, dessen äußere Gestalt im wesentlichen stumpfförmig ist, ist auf der unteren Endseite des Lagerelements 13 vorgesehen. Ein sich nach innen erstreckender Eingriffsflansch ist an dem ersten Kupplungselement 16 nahe dessen oberen Ende vorgesehen und eine Kupplungsplatte 17 ist auf einer unteren Endseite des ersten Kupplungselements 16 vorgesehen. Eine innere Umfangsfläche des ersten Kupplungselements 16 steht über Lager 18 in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des Kupplungsführungselements 14. Das erste Kupplungselement 16 bewegt sich entlang der Drehachse B vor und zurück (damit das erste Kupplungselement 16 von der unteren Endfläche des Lagerelements 13 getrennt werden und in Kontakt mit dieser gebracht werden kann) durch die Verwendung von Hydrauliköldruck wie unten beschrieben. Die Kupplungsplatte 17 ist ein ringförmiges Verbindungselement und steht mit einer Kupplungsplatte 62 eines zweiten Kupplungselements 61 in Eingriff, das unten beschrieben ist.
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Ein Flanschabschnitt 22 ist an einem oberen Ende der zylindrischen Drehspindel 21 vorgesehen (zwischen der Drehspindel 21 und dem Spindelkopf 2). Ein im wesentlichen zylindrisches Bremselement 23 ist fest an einer unteren Oberfläche des Flanschabschnitts 22 befestigt. Das Bremselement 23 ist im Hohlraum 6 eingepasst, der zwischen dem inneren Lagerabschnitt 7 und dem äußeren Lagerabschnitt 8 des Lagerelements 3 ausgebildet ist.
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Ein Lager 24 ist zwischen einer äußeren Oberfläche in der Nähe eines oberen Endes des Bremselements 23 und einer inneren Oberfläche des äußeren Lagerabschnitts 8 des Lagerelements 3 angeordnet, so dass die Drehspindel 21 vom Lagerelement 3 gelagert werden kann und laufruhig um die Drehachse B drehen kann. Das Bremselement 23 hat eine Kontaktfläche 25 in der Nähe seines oberen Endes. Die Kontaktfläche 25 ist ringförmig mit konstanter Weite und erstreckt sich senkrecht zur Drehachse B. Eine flache ringförmige Bremsplatte 26 ist an der Kontaktfläche 25 befestigt durch eine Vielzahl von Bolzen in regelmäßigen Abständen (in gleichen Winkeln um die Drehachse). Ein innerer Umfangsrandabschnitt der Bremsplatte 26 ist in einem vorbestimmten Abstand zwischen äußeren Umfangsrandabschnitten des Bremskopfs 9 und der Bremsplatte 10 eingefügt, welche am oberen Ende des inneren Lagerabschnitts 7 des Lagerelements 3 vorgesehen sind. Der Haltevorsprung 71 des Kolbens 20 ist auf der unteren Endseite des überlappenden Bereichs von Bremskopf 9, Bremsplatte 26 und Bremsplatte 10 angeordnet.
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Ein zentraler Bereich des Bremselements 23 ragt wie ein Flansch zur axialen Mitte hin. Dieser flanschähnliche Abschnitt des Bremselements 23 weist eine Öldruckbeaufschlagungsfläche 30 an seinem oberen Ende auf. Die Öldruckbeaufschlagungsfläche 30 weist eine ringförmige Gestalt mit einer konstanten Weite auf und erstreckt sich senkrecht zur Rotationsachse B. Die Öldruckbeaufschlagungsfläche 30 liegt gegenüber einer unteren Oberfläche des Kolbens 20 in einem vorbestimmten Abstand.
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Das zweite Kupplungselement 61 ist an einem unteren Ende des Bremselements 23 vorgesehen, so dass es über das Bremselement 23 hinaus zur axialen Mitte hin ragt. Die Kupplungsplatte 62, welche mit der Kupplungsplatte 17 des ersten Kupplungselements 16 in Eingriff steht, ist fest an einer äußeren Oberfläche an der oberen Endseite des zweiten Kupplungselements 61 befestigt. Eine innere Umfangsfläche des Bremselements 23 liegt gegenüber einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens 20 mit einem dazwischen angeordneten Lager 27, und liegt gegenüber einer äußeren Umfangsfläche des Lagerelements 13 mit einem dazwischen angeordneten Lager 28, und liegt gegenüber einer äußeren Oberfläche des ersten Kupplungselements 16 mit einem dazwischen angeordneten Lager 29.
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Eine erste Einlasskammer 31, welche Hydrauliköl aufnehmen kann, ist zwischen der inneren Umfangsfläche des Kolbens 20 und der äußeren Umfangsfläche des Kolbenführungselements 12 vorgesehen. Eine zweite Einlasskammer 32, die Hydrauliköl aufnehmen kann, ist unter dem Kolben 20 vorgesehen. Die zweite Einlasskammer 32 ist umgeben und verschlossen durch die untere Oberfläche des Kolbens 20, die innere Umfangsfläche des Bremselements 23, die Öldruckbeaufschlagungsfläche 30, die äußere Umfangsfläche des Lagerelements 13, und die äußere obere Endfläche des Lagerelements 13. Eine dritte Einlasskammer 33, die Hydrauliköl aufnehmen kann, ist zwischen einer unteren Oberfläche des Lagerelements 13 und einer oberen Oberfläche des ersten Kupplungselements 16 vorgesehen. Ferner ist eine vierte Einlasskammer 34, welche Hydrauliköl aufnehmen kann, zwischen der inneren Umfangsfläche des ersten Kupplungselements 16 und einer äußeren Umfangsfläche des Kupplungsführungselements 14 vorgesehen.
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Wie in 1 gezeigt, ist die erste Einlasskammer 31 mit einer externen Pumpe P verbunden durch einen zweiten Ölkanal 52 mittels eines elektromagnetischen Ventils 41, und die zweite Einlasskammer 32 ist mit einem externen Tank T verbunden über einen ersten Ölkanal 51 über das elektromagnetische Ventil 41.
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Die dritte Einlasskammer 33 ist mit der Pumpe P über einen dritten Ölkanal 53 verbunden über ein Wegeventil 42 und ein entsperrbares Rückschlagventil 43. Die vierte Einlasskammer 34 ist mit dem Tank T über einen vierten Ölkanal 54 verbunden über das Wegeventil 42. Die Pumpe P ist von einer Steuereinrichtung antriebsgesteuert, die nicht gezeigt ist.
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Ein erster Bremsmechanismus (Bremstyp-Bremsmechanismus) der Drehspindel 21 wird vom Bremskopf 9, der Bremsplatte 10, der Bremsplatte 26 des Bremselements 23, dem Kolben 20, der ersten Einlasskammer 31, der zweiten Einlasskammer 32, dem ersten Ölkanal 51, dem zweiten Ölkanal 52, dem elektromagnetischen Ventil 41, der Pumpe P, dem Tank T, der Steuereinrichtung (nicht gezeigt) für die Pumpe P, usw. gebildet. Ein zweiter Bremsmechanismus (Kupplungstyp-Bremsmechanismus) der Drehspindel 21 wird vom ersten Kupplungselement 16, der Kupplungsplatte 17, dem zweiten Kupplungselement 61, der Kupplungsplatte 62, der dritten Einlasskammer 33, der vierten Einlasskammer 34, dem dritten Ölkanal 53, dem vierten Ölkanal 54, dem Wegeventil 42, dem entsperrbaren Rückschlagventil 43, der Pumpe P, dem Tank T, der Steuereinrichtung (nicht gezeigt) für die Pumpe P, usw. gebildet.
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(2) Betrieb des Spindelstocks
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Im Spindelstock 1, der den obigen Aufbau aufweist, wird der zweite Bremsmechanismus (Kupplungstyp-Bremsmechanismus) zum Einstellen um große Maßeinheiten (Winkel, etwa 15° und mehr) verwendet, und der erste Bremsmechanismus (Bremstyp-Bremsmechanismus) wird zum Einstellen um kleine Winkel (kleiner als etwa 30°) verwendet, welche nicht vom zweiten Bremsmechanismus gehandhabt werden können. Das heißt, zum Einstellen um große Maßeinheiten wird die dritte Einlasskammer 33 mit einem Hydrauliköl gefüllt, um das erste Kupplungselement 16 zurück zum unteren Ende zu führen (Bewegen des ersten Kupplungselements 16 in 1 nach unten), so dass die Kupplungsplatte 17 mit der Kupplungsplatte 62 des zweiten Kupplungselements 61 in Eingriff steht, welches fest am Bremselement 23 befestigt ist. Eine Oberfläche an der unteren Endseite (untere Seite in 1) des zweiten Kupplungselements 61 wird so gegen die Referenzfläche 19 gepresst, um eine Drehung des Bremselements 23 in Bezug auf den inneren Lagerabschnitt 7 zu hemmen.
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Die 2A und 2B zeigen die Funktion zum Einstellen der Hauptspindel 2 um einen kleinen Winkel im Spindelstock 1. Wie in 2A gezeigt, wird die Pumpe P betätigt, um die erste Einlasskammer 31 mit Hydrauliköl zu füllen, um den Kolben 20 zurückzubewegen (Bewegen des Kolbens 20 in 2 nach unten), wenn die Hauptspindel 2 einzustellen ist. In einem Zustand, in welchem der Bremskopf 9, die Bremsplatte 26 des Bremselements 23, und die Bremsplatte 10 des inneren Lagerabschnitts 7 voneinander getrennt sind, wird der Drehantriebsmechanismus 4 betätigt, um die Drehspindel 21 um die Rotationsachse B zu drehen. Der Drehantriebsmechanismus 4 ist von einer Steuereinrichtung antriebsgesteuert, die nicht gezeigt ist.
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Wenn die Drehspindel 21 um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird, wird der Bremsmechanismus betätigt, um die Drehung der Hauptspindel 2 zu hemmen, so wie in 2B gezeigt ist. Das heißt, das Hydrauliköl in der ersten Einlasskammer 31 wird zwangsausgstoßen und die zweite Einlasskammer 32 wird mit Hydrauliköl gefüllt, um den Kolben 20 (Bewegen des Kolbens 20 nach oben) durch die Verwendung von Öldruck (der Druckwert ist P1) vorwärts zu bewegen. Die Bremsplatte 26 des Bremselements 23 wird so zwischen dem Bremskopf 9 und der Bremsplatte 10 des inneren Lagerabschnitts 7 gehalten, und dabei die Drehung des Bremselements 23 in Bezug auf den inneren Lagerabschnitt 7 gehemmt.
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Wie oben beschrieben wird das Hydrauliköl in der ersten Einlasskammer 31 zwangsweise ausgestoßen und die zweite Einlasskammer 32 wird mit Hydrauliköl gefüllt, um den Kolben 20 vorwärts zu bewegen, wodurch die Bremsplatte 26 des Bremselements 23 zwischen dem Bremskopf 9 und der Bremsplatte 10 des inneren Lagerabschnitts 7 gehalten wird. In diesem Fall wird die Reaktionskraft aufgrund der Biegung der Bremsplatte 26, welche zwischen dem Bremskopf 9 und der Bremsplatte 10 des inneren Lagerabschnitts 7 gehalten ist (Rückstellkraft in deren ursprüngliche flache plattenförmige Gestalt auf Basis des Bereichs, der gegen den Bremskopf 9 gepresst wird) auf das Bremselement 23 übertragen. Eine Kraft α in Richtung zum oberen Ende wird daher auf die Drehspindel 21 des Spindelkopfs 2 aufgebracht.
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Gleichzeitig wird der Öldruck P1 des Hydrauliköls in der zweiten Einlasskammer 32 auf die Öldruckbeaufschlagungsfläche 30, welche im inneren Umfang des Bremselements 23 ausgebildet ist, aufgebracht. Entsprechend presst die Oberfläche an der unteren Endseite (untere Seite in 1) des zweiten Kupplungselements 61, welches fest am Bremselement 23 befestigt ist, die Referenzfläche 19 auf das untere Ende zu (nach unten in 1). Die Kraft β in Richtung zum unteren Ende wird daher auf die Drehspindel 21 aufgebracht. Diese Kraft β in Richtung auf das untere Ende wird bestimmt durch den Öldruck P1 und die Flächengröße der Öldruckbeaufschlagungsfläche 30 und ist so eingestellt, dass sie größer ist als die Kraft α in Richtung auf das obere Ende. Da die Kraft β größer als die Kraft α auf die Drehspindel 21 in Richtung zum unteren Ende aufgebracht wird, wird „Kraft β – Kraft α” auf die Drehspindel 21 in Richtung auf das untere Ende hin aufgebracht. Entsprechend wird im Spindelstock 1 die Drehspindel 21 nicht in Richtung auf das obere Ende hin versetzt (verlagert) während der Bremsenbetätigung wie bei dem Bremsmechanismus, in welchem der Kolben 20 lediglich nach vorne bewegt wird (nach oben bewegt in den 2A und 2B), um die Bremsplatte 26 des Bremselements 23 zwischen dem Bremskopf 9 und der Bremsplatte 10 des inneren Lagerabschnitts 7 zu halten.
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(3) Vorteile des Spindelstocks
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Wie oben beschrieben wird im Spindelstock 1 die Drehung der Drehspindel 21 gehemmt durch den Bremsmechanismus, der durch die Verwendung von Öldruck den Kolben 20 gegen die Bremsplatte 26 presst, welche fest an der Rotationsspindel 21 befestigt ist. Wenn der Bremsmechanismus betätigt wird, wird eine Hydraulikkraft in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung, in welcher der Kolben 20 gegen die Bremsplatte 26 gepresst wird, auf das Bremselement 23 der Drehspindel 21 aufgebracht, um das Bremselement 23 gegen die Referenzfläche 19 des Lagerelements 3 zu pressen. Entsprechend kann im Spindelstock die Hauptspindel (Spindelkopf 2) schnell gedreht und an einer genauen Position eingestellt werden, der bremsende Mechanismus (Bremsmechanismus) für die Drehspindel 21 kann kostengünstig hergestellt werden, und die Instandhaltung ist einfach. Darüber hinaus ist es weniger wahrscheinlich, dass die Drehspindel 21 verlagert (versetzt) wird, wenn die Drehspindel 21 gebremst wird.
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Wie oben beschrieben hat im Spindelstock 1 das Lagerelement 3, welches die Drehspindel 21 drehbar hält, die zweite Einlasskammer 32, welche mit Hydrauliköl gefüllt werden muss, um versorgt zu sein, um den Kolben 20 zu betätigen. Darüber hinaus wird die Öldruckbeaufschlagungsfläche 30 in der zweiten Einlasskammer 31 so vorgesehen, dass sie der unteren Endseite des Kolbens 20 gegenüberliegt, und der Druck des Hydrauliköls, welche den Kolben 20 presst, wird auf die Öldruckbeaufschlagungsfläche 30 aufgebracht, wenn die Drehspindel 21 gebremst wird. Entsprechend kann die Hydraulikkraft effizient in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung, in welche der Kolben 20 gegen die Bremsplatte 26 gepresst wird, aufgebracht werden. Dies kann noch genauer ein Versetzen der Drehspindel 21 verhindern.
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Wie oben beschrieben wird im Spindelstock 1 die Drehspindel 21 gebremst durch die Verwendung entweder des ersten Bremsmechanismus (Bremstyp-Bremsmechanismus) oder des zweiten Bremsmechanismus (Kupplungstyp-Bremsmechanismus) entsprechend dem Einstellwinkel. Demgemäß kann im Spindelstock 1 die Drehspindel 21 in kurzer Zeit gebremst werden und der Spindelkopf 2 kann auf eine sehr genaue Position eingestellt werden. Darüber hinaus, unbeachtlich, ob eine Einstellung durchgeführt wird durch den ersten Bremsmechanismus oder den zweiten Bremsmechanismus, ist die Oberfläche auf der unteren Endseite (untere Seite in 1) des zweiten Kupplungselements 61 gegen die Referenzfläche 19 gepresst (nach unten gepresst in 1). Deshalb wird ein Versetzen (Verlagern) der Drehspindel 21 entlang der Drehachse B reduziert.
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(4) Abwandlungen des Spindelstocks
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Der Aufbau des Spindelstocks der Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Der Aufbau des Spindelkopfs (Hauptspindel), des Lagerelements, des Drehantriebsmechanismus, der Drehspindel, des Kolbens, der Bremsplatten, der Einlasskammern, etc. kann in geeigneter Weise abgeändert werden, ohne vom Geist und vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus ist die Werkzeugmaschine, welche einen Spindelkopf gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, nicht begrenzt auf solche Kombinationsbearbeitungsdrehbänke wie in der vorliegenden Ausführungsform und kann angepasst werden für verschiedene Werkzeugmaschinen.
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Zum Beispiel ist der Bremsmechanismus des Spindelstocks nicht begrenzt auf den Aufbau, welcher die Drehspindel dadurch bremst, dass eine feststehende Bremsplatte von einem Kolben gepresst wird und dadurch die drehende Bremsplatte zwischen der unteren Endfläche des Bremskopfs und der fixierten Bremsplatte gehalten wird wie in der obigen Ausführungsform. Der Bremsmechanismus des Spindelstocks kann in einen Aufbau geändert werden, in welchem die fixierte Bremsplatte in Kontakt mit der unteren Endfläche des Bremskopfes der Drehspindel steht, und die Drehspindel gebremst wird durch Anpressen der rotierenden Bremsplatte durch den Kolben und Halten der rotierenden Bremsplatte zwischen der oberen Endfläche des Kolbens und der fixierten Bremsplatte.
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Der Spindelstock ist nicht begrenzt auf den Aufbau, welcher den bremsenden Mechanismus (erster bremsender Mechanismus) aufweist, welcher durch den Kolben, die rotierende Bremsplatte, die feststehende Bremsplatte, etc. gebildet ist und den bremsenden Mechanismus (zweiter bremsender Mechanismus), der durch das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement gebildet wird, wie bei der obigen Ausführungsform. Der Spindelstock kann nur den Bremsmechanismus aufweisen, welcher vom Kolben, der drehenden Bremsplatte, der befestigten Bremsplatte, usw. gebildet wird oder kann auch diesen bremsenden Mechanismus und einen bremsenden Mechanismus aufweisen, der ein anderer ist, als der Kupplungstyp-Bremsmechanismus.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass alle Merkmale, welche in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbart sind, dafür bestimmt sind, einzeln und unabhängig voneinander offenbart zu sein, für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung, sowie auch für den Zweck, die beanspruchte Erfindung zu beschränken, unabhängig von der Zusammensetzung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Objekten jeden möglichen dazwischenliegenden Wert oder eine dazwischenliegende Objekte für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung angeben sowie für den Zweck, die beanspruchte Erfindung zu beschränken, insbesondere als Grenzen von Wertebereichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-23148 A [0002, 0004]