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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klemmvorrichtung für Werkzeugmaschinen,
in der ein verfahrbarer Wagen, der linear verfahrbar auf einem festen
Bett montiert ist, an einer vorgegebenen Position positioniert und
befestigt ist.
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In
einer Drehbank ist beispielsweise ein Spindelkasten mit einer Spindel,
die darin eingepasst ist, auf einer Seite eines festen Bettes befestigt,
während
ein Reitstock linear verfahrbar auf der anderen Seite vorgesehen
ist, und ein Werkstück
wird durch den Reitstock und ein Einspannfutter des Spindelkastens
drehbar gehalten, in dessen Status das Werkstück dem Bearbeitungsvorgang
unterworfen wird. In diesem Fall, um das Hin- und Herbewegen des
Werkstückes
zu verhindern, wird es praktiziert, dass der Reitstock an dem festen
Bett mit einer Klemmvorrichtung positioniert und befestigt wird.
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Als
solch eine Klemmvorrichtung ist hier herkömmlicherweise eine Klemmvorrichtung
vorgeschlagen worden, in der ein hinterschnittener Abschnitt, der
sich entlang der Bewegungsrichtung des Reitstockes erstreckt, in
dem festen Bett ausgebildet ist, und in der eine Zugkraft auf rechte
und linke Innenwände
des hinterschnittenen Abschnittes durch eine Vielzahl von Kolben
abgelegt wird, die auf dem Reitstock angeordnet sind, so dass eine
verfahrbare Zahnstange, die an den Kolben befestigt ist, mit einer stationären Zahnstange
in Eingriff steht, die an einer Innenwand des hinterschnittenen
Abschnittes befestigt ist, wobei dadurch der Reitstock positioniert
und befestigt wird (siehe Japanische offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 2000-263358).
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Mit
der Annahme der oben genannten Struktur nach dem Stand der Technik,
dass eine Zugkraft an die rechten und linken Innenwände des
hinterschnittenen Abschnittes durch die Kolben angelegt wird, um
den Reitstock zu befestigen, gibt es keinen Bedarf für die Steigerung
der Anzahl von Kolben, um die Befestigungskraft zu gewährleisten,
wobei es Probleme aufwirft, dass die Vorrichtung als ein Ganzes
proportional größer werden
würde und
dass die Anzahl von Teilen ansteigen würde.
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Aus
dem Dokument US-A-6 021 560 ist ein Bearbeitungsverfahren für eine Werkzeugmaschinentisch-Bearbeitungsvorrichtung
und eine Klemmvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 bekannt. Solch eine Tischbearbeitungsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine
ist ein Tisch, auf dem ein Werkstück montiert ist, und ein Tischhebemittel,
um den Tisch zu stützen
und den Tisch vertikale zu bewegen. Die Tischbearbeitungsvorrichtung
hat ein sich vertikal erstreckendes Klemmelement, das unterhalb
des Tisches an geordnet ist, eine erste Referenzebene, die auf einer
Seite des Klemmelementes vorgesehen ist, um den Tisch in einer ersten
Richtung auf einer horizontalen Ebene zu positionieren; eine zweite
Referenzebene, die auf einer Seite des Klemmelementes vorgesehen
ist, um den Tisch in einer zweiten Richtung auf der horizontalen
Ebene zu positionieren; ein erstes Presselement, um das Klemmelement
an die erste Referenzebene zu pressen, und ein zweites Presselement,
um das Klemmelement an die zweite Referenzebene zu pressen.
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Das
Dokument
EP 1 034 877
A2 beschreibt eine Klemmvorrichtung für Werkzeugmaschinen, die ausgestaltet
ist, um das Auftreten von Abdrücken
zu vermeiden. In einer Klemmvorrichtung für Werkzeugmaschinen ist ein
Reitstock (verfahrbarer Wagen) an einer oberen Fläche eines
festen Bettes vorgesehen, und der Reitstock ist bezüglich des
festen Bettes positioniert und befestigt. Der Reitstock ist durch
Linearhublager (Führungen)
gestützt,
die zwischen dem Reitstock und dem festen Bett angeordnet sind.
Blöcke
sind mit Schienen verschiebbar in Eingriff gebracht, die sich in
der Bewegungsrichtung mit dazwischen gesetzten Rollen erstrecken.
Ferner ist ein hinterschnittener Abschnitt, der sich in der Bewegungsrichtung
erstreckt, in der oberen Oberfläche
des festen Bettes ausgebildet. Ein Zylindermechanismus ist derart
angeordnet, dass rechte und linke Innenwände in dem hinterschnittenen
Abschnitt durch ein Kolbenpaar gepresst werden, die auf der unteren
Oberfläche
des Spindelkasten vorgesehen sind.
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Die
vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich dieser Umstände ausgebildet,
wobei es ein Ziel der Erfindung ist, eine Klemmvorrichtung für Werkzeugmaschinen
vorzusehen, welche ausgestaltet ist, um die Befestigungskraft für den Reitstock
zu gewährleisten,
während
die Vorrichtung als ein kompaktes Ganzes erhalten bleibt und darüber hinaus
in der Lage ist, die Anzahl der enthaltenen Teile zu reduzieren.
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Um
das obige Ziel gemäß der vorliegenden Erfindung
zu erreichen, ist hier eine Klemmvorrichtung, wie in Anspruch 1
definiert, vorgesehen.
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Auch
ist wünschenswerter
Weise in dem festen Bett ein hinterschnittener Abschnitt ausgebildet, in
dem eine Kugelschraube zum Bewegen des verfahrbaren Wagens untergebracht
und angeordnet ist, und worin die stationäre Zahnstange auf einem stufenförmigen Abschnitt
befestigt ist, der an einem Eckenabschnitt der Öffnung des hinterschnittenen Abschnitts
ausgeschnitten und ausgebildet ist.
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Gemäß der Klemmvorrichtung
der vorliegenden Erfindung, wobei die keilförmigen Passoberflächen an
wechselseitigen Abschnitten der Öffnung des
stationär-seitigen
Passteiles ausgebildet sind, die auf das feste Bett befestigt ist,
und das Passteil auf der verfahrbaren Seite, das auf dem verfahrbaren Wagen
angeordnet ist, und die Passoberflächen der zwei Passteile sind
durch das Vorwärts-
und Rückwärtsbewegen des
Passteiles der verfahrbaren Seite aneinander eingepasst. Daher kann
der verfahrbare Wagen zuverlässig
an das feste Bett befestigt werden, ohne die notwendige Kraft d.h.,
die Klemmkraft, so zu erhöhen,
um das Passteil auf der verfahrbaren Seite in Richtung der Passrichtung
zu bewegen.
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Auch,
da die keilförmigen
Passoberflächen des
stationärseitigen
Passteiles und des Passteiles auf der verfahrbaren Seite aneinander
eingepasst sind, muss die Angriffsstruktur nur einfach sein, sodass
das Passteil auf der verfahrbaren Seite in Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen angetrieben wird. Als
ein Ergebnis kann die Vorrichtung als ein Ganzes kompakt hergestellt
werden und die Anzahl von eingebauten Teilen kann reduziert werden.
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Auch
in dem Fall, wo die Zähne,
die in den Passoberflächen
der stationären
Zahnstange ausgebildet sind, und die verfahrbare Zahnstange miteinander
in Eingriff gebracht sind, wird eine Befestigungskraft durch die
Verbindung der beiden Zähne zu
der Befestigungskraft durch das Befestigen der keilförmigen Passoberflächen aneinander
hinzugefügt.
Folglich kann der verfahrbare Wagen ferner zuverlässig befestigt
werden.
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Auch
weiter in dem Fall, wo ein hinterschnittener Abschnitt an einem
Eckenabschnitt der Öffnung des
hinterschnittenen Abschnitts des festen Bettes ausgeschnitten und
ausgebildet ist, in dem die Kugelschraube untergebracht und angeordnet
ist, und wo die stationäre
Zahnstange auf einem stufenförmigen Abschnitt
eingepasst und befestigt ist, kann die stationäre Zahnstange durch die effektive
Verwendung eines freien Raumes angeordnet werden, während sie
von der Behinderung durch die Kugelschraube befreit ist. Demnach
kann die Vorrichtung als ein Ganzes noch kompakter hergestellt werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer kombinierten Maschinendrehbank,
in der eine Klemmvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen ist;
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2 ist
eine Seitenschnittansicht der Klemmvorrichtung;
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3 ist
eine Draufsicht der Klemmvorrichtung; und
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4 ist
eine Schnittansicht des Hauptteiles (die entlang der Linien IV-IV
von 3 gemacht wurde) der Klemmvorrichtung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hierin
wird im Folgenden eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 bis 4 sind
Ansichten, um eine Klemmvorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zu erläutern, wo 1 eine
perspektivische Ansicht einer kombinierten Maschinendrehbank ist, 2 eine
Seitenschnittansicht der Klemmvorrichtung ist, 3 eine Draufsicht
der Klemmvorrichtung ist, und 4 eine Schnittansicht
des Hauptteils (die entlang der Linien IV-IV von 3 gemacht
wurde) der Klemmvorrichtung ist.
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Bezug
nehmend auf die Figuren bezeichnet die Bezugsnummer 1 eine
kombinierte Maschinendrehbank 1, welche ein festes Bett 2 aufweist,
welches in einer Dreiecks-prismaförmigen Struktur ausgebildet
ist, die eine nach vorne gekippte Neigungsoberfläche 2a und eine nach
hinten geneigte Neigungsoberfläche 2b aufweist,
wie es in einer Seitenansicht ersichtlich ist. Wie von der Maschinenvorderseite
betrachtet, ist ein Spindelkasten 3 an einem linksseitigen
in Längsrichtung
verlaufenden Endabschnitt der nach vorne gekippten Neigungsoberfläche 2a des
festen Bettes 2 angeordnet, ein Reitstock 4 ist
an dem rechtsseitigen Endabschnitt angeordnet, und ferner ist ein
unterer Werkzeugruhepunkt 5 an der nach vorne gekippten
Neigungsoberfläche 2a zwischen
dem Spindelkasten 3 und dem Reitstock 4 angeordnet,
während
ein oberer Werkzeugruhepunkt 6 an der nach hinten gekippten
Neigungsoberfläche 2b angeordnet
ist.
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Der
Spindelkasten 3 ist aus einem Spindelabschnitt 3a,
um eine Spindel 21 drehbar zu lagern, an dem ein Einspannfutter 20 eingepasst
ist, um ein Werkzeug zu greifen, und einem Basisabschnitt 3b zusammengesetzt,
der sich nach unten in Fortsetzung an den Spindelabschnitt 3a erstreckt,
wo der Basisabschnitt 3b an das feste Bett 2 befestigt
ist.
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Zwei
Führungsschienen 8, 8 sind
parallel zueinander an der nach hinten gekippten Neigungsoberfläche 2b des
festen Bettes 2 festgelegt, und eine Säule 7 ist bewegbar
in der Z-Achsenrichtung durch die Führungsschienen 8 gelagert.
Der obere Werkzeugruhepunkt 6 ist bewegbar auf der Säule 7 in
der X-Achsenrichtung montiert. Dieser obere Werkzeugruhepunkt 6 ist
mit einer Lagerbasis 25, die durch die Säule 7 gelagert
ist, um in der X-Achsenrichtung bewegbar zu sein, und einem Werkzeugruhepunktkörper 27 ausgestattet,
der durch die Lagerbasis 25 gelagert ist, um drehbar wendbar
und klemmbar um die gewendete Position um einen Drehpunkt A durch eine
Drehindexeinheit 26 zu sein. An diesen Werkzeugruhepunktkör per 27 ist
ein Werkzeug T1 entfernbar eingesetzt und durch eine eingebaute
Drehantriebseinheit (nicht gezeigt) angetrieben.
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Die
zwei Führungsschienen 9, 9 sind
parallel zueinander an der nach vorne gekippten Neigungsoberfläche 2a des
festen Bettes 2 liegend festgesetzt, und eine Anschlussklemme 15 ist
durch die Führungsschienen 9 gelagert,
um in Z-Achsenrichtung bewegbar zu sein. An dieser Anschlussklemme 15 ist der
untere Werkzeugruhepunkt 5 montiert, um in der X-Achsenrichtung
bewegbar zu sein. Dieser untere Werkzeugruhepunkt 5 ist
mit einem Werkzeugruhepunktkörper 16,
der durch die Anschlussklemme 15 gelagert ist, um in der
X-Achsenrichtung bewegbar zu sein, und einem Drehkreuz 17 ausgestattet,
das an der rechtsseitigen Oberfläche
des Werkzeugruhepunktkörpers 16 montiert
ist. Dieses Drehkreuz 17 ist so hergestellt, dass ein Drehkreuzkopf 18 mit
einer Vielzahl von Werkzeugen T, die entfernbar an seinem äußeren Umfang
montiert sind, durch eine Drehindexbasis 19 gelagert ist,
um drehbar wendbar zu sein, und das Drehkreuz 17 wendet
rational und positioniert ein benötigtes Werkzeug T in eine vorgegebene
Maschinenposition und klemmt es an die Maschinenposition.
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An
den Führungsschienen 9 ist
eine Reitstockbasis 10 vorgesehen, um in der Z-Achsenrichtung
bewegbar zu sein, wo die untere Oberfläche der Reitstockbasis 10 im
Allgemeinen parallel zu der nach vorne gekippten Neigungsoberfläche 2a ist.
Der Reitstock 4, der an diese Reitstockbasis 10 montiert ist,
weist eine Struktur auf, wobei ein Reitstockabschnitt 4a,
durch den eine Reitstockspindel 11 gelagert ist, um vorwärts und
rückwärts bewegbar
zu sein, an einem Basisabschnitt 4b ausgebildet ist, der vertikal
an die Reitstockbasis 10 befestigt ist. Die Achsenlinie
dieser Reitstockspindel 11 fällt mit der Achsenlinie der
Spindel 21 zusammen.
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Ein
hinterschnittener Abschnitt 2c, der sich in der in Längsrichtung
verlaufenden Richtung erstreckt, ist zwischen den Führungsschienen 9 der nach
vorne gekippten Neigungsoberfläche 2a des festen
Bettes 2 ausgebildet, und eine Kugelschraube 30 ist
drehbar an der Bodenwand des hinterschnittenen Abschnittes 2c angeordnet.
An diese Kugelschraube 30 ist ein Nutabschnitt (nicht gezeigt)
eingepasst, der an die Reitstockbasis 10 derart befestigt ist,
dass die Kugelschraube drehbar angetrieben wird, die den Reitstock 4 veranlasst,
sich hin- und herbewegend und linear zu bewegen.
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Eine
Klemmvorrichtung 35 umfasst eine stationäre Prismenzahnstange
(stationär-seitiges
Passteil) 36, das an dem festen Bett 2 entlang
der Bewegungsrichtung des Reitstockes 4 vorgesehen ist, eine
verfahrbare Prismenzahnstange (Passteil auf der verfahrbaren Seite) 37,
das zwischen dem festen Bett 2 und dem Reitstock 4 vorgesehen
ist, um bewegbar zu sein, und ein Zylindermechanismus (Vorwärts- und
Rück wärtsantriebsmittel) 38,
um die verfahrbare Zahnstange 37 in Vorwärts- und
Rückwärtsbewegungen
zwischen einer Klemmposition und einer freigegebenen Position anzutreiben.
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Die
stationäre
Zahnstange 36 ist durch einen Bolzen an einen stufenförmigen Abschnitt 2d angezogen
und befestigt, der in einem rückwärtigen Eckenabschnitt
der Öffnung
des hinterschnittenen Abschnittes 2c eingepasst ist, durch
den die stationäre
Zahnstange 36 gesperrt ist, um sich nach hinten in X-Achsenrichtung
zu bewegen. Eine vordere Seitenfläche dieser stationären Zahnstange 36 in
der X-Achsenrichtung ist nach oben ausgebildet, d.h., in einer keilförmigen schrägen Neigung
hinsichtlich der später
beschriebenen Vorwärts-
und Rückwärtsbewegungsrichtung
der verfahrbaren Zahnstange 37, und Zähne 36a sind in der
Neigungsoberfläche
(Passoberfläche)
ausgebildet.
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Ein
Press- und Lagerabschnitt 10c ist hervorstehend und einheitlich
in der unteren Oberfläche
der Reitstockbasis 10 ausgebildet. In diesem Press- und Lagerabschnitt 10c ist
eine Press- und Lageroberfläche 10d ausgebildet,
die der stationären
Zahnstange 36 mit einer vorgegebenen Lücke dazwischen gegenüber steht,
wo die verfahrbare Zahnstange 37 in verschiebbaren Kontakt
mit der Press- und Lageroberfläche 10d ist.
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Die
verfahrbare Zahnstange 37 ist zwischen der stationären Zahnstange 36 und
dem Press- und Lagerabschnitt 10c angeordnet. Die hintere
Seitenfläche
der verfahrbaren Zahnstange 37 in der X-Achsenrichtung
ist in einer nach unten gekippten Keilform ausgebildet, um parallel
zu der Neigungsoberfläche
der stationären
Zahnstange 36 zu sein. In dieser Neigungsoberfläche (Passoberfläche) sind
Zähne 37a ausgebildet,
die mit den Zähnen 36a in
Eingriff stehen. Die vordere Seitenfläche der verfahrbaren Zahnstange 37 in
der X-Achsenrichtung ist in verschiebbarem Kontakt mit der Press-
und Lageroberfläche 10d,
so dass die verfahrbare Zahnstange 37 gesperrt ist, um
sich nach vorne in der X-Achsenrichtung zu bewegen, d.h., in einer
weiteren Austrittsrichtung von der stationären Zahnstange 36.
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Der
Zylindermechanismus 38 ist ausgestaltet, um die verfahrbare
Zahnstange 37 in Eingriff mit der stationären Zahnstange 36 zu
bringen, und um vorwärts
und rückwärts zwischen
einer Klemmposition, wo eine Zugkraft zwischen der stationären Zahnstange 36 und
dem Press- und Lagerabschnitt 10c durch die verfahrbare
Zahnstange 37 ausgeübt
wird, und einer freigegebenen Position angetrieben wird, wo das
Klemmen freigegeben ist. Der Zylindermechanismus 38 hat
eine wie unten beschriebene Struktur.
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In
der Reitstockbasis 10 sind ein Paar von rechten und linken
Zylinderlöchern 10a genau
so wie ein Führungsloch
mit kleinerem Durchmesser 10b direkt daneben Ausgebildet.
Innerhalb jedes der Zylinderlöcher 10a und
des Führungsloches 10b sind
Kolbenabschnitte 40b und ein Stangenabschnitt 40a einer
Kolbenstange 40 entsprechend eingebracht, um verschiebbar
zu sein.
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Ein
unterer Endabschnitt 40a' dieses
Stangenabschnittes 40a steht von der unteren Oberfläche der
Reitstockbasis 10 hervor, um in den hinterschnittenen Abschnitt 2c platziert
zu werden, und die verfahrbare Zahnstange 37 ist an dem
unteren Endabschnitt 40a eingepasst und durch ein Sperrelement 43 befestigt,
um ein Loslösen
und Fallen zu verhindern.
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Ferner
sind Dichtungselemente 41 in verschiebbarem Kontakt mit
den inneren umlaufenden Oberflächen
der Zylinderlöcher 10a an
die Kolbenabschnitte 40b der Kolbenstange 40 eingepasst
und Federn 42, um die Kolbenstange 40 in Richtung
der freigegebenen Richtung vorzuspannen, sind zwischen dem Kolbenabschnitt 40b und
den Bodenabschnitten der Zylinderlöcher 10a vorgesehen.
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Auch
ist ein Öldruckvorschubabschnitt 45, um
die verfahrbare Zahnstange 37 in die Klemmposition zu bewegen,
mit den Zylinderlöchern 10a verbunden.
Ein Öldruck,
der an den Öldruckvorschubabschnitt 45 zugeführt wird,
veranlasst die Kolbenstange 40, nach unten zu gehen, so
dass die verfahrbare Zahnstange 37 folgemäßig nach
unten geht, um mit der stationären
Zahnstange 36 in Eingriff zu stehen, um eine Zugkraft in
der X-Achsenrichtung auszuüben,
die zwischen der stationären
Zahnstange 36 und dem Press- und Lagerabschnitt 10c wirkt.
Als ein Ergebnis davon ist der Reitstock 4 an das feste
Bett 2 positioniert und befestigt. Mit dem abgebauten Öldruck bringen
die Federn 42 die Kolbenstange 40 dazu, nach oben
zu gehen, wobei das Klemmen freigegeben wird und die verfahrbare
Zahnstange 37 veranlasst wird, sich nach oben in die freigegebene
Position zu bewegen.
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Gemäß der Klemmvorrichtung
dieser Ausführungsform
ist die stationäre
Zahnstange 36 an das feste Bett 2 befestigt, der
Press- und Lagerabschnitt 10c ist hervorstehend an der
Reitstockbasis 10 ausgebildet, um der stationären Zahnstange 36 gegenüber zu stehen,
und die keilförmige
verfahrbare Zahnstange 37 ist vorwärts und rückwärts bewegbar zwischen dem Press-
und Lagerabschnitt 10c und der stationären Zahnstange 36 angeordnet,
wo die keilförmige
Passoberfläche
der verfahrbaren Zahnstange 37 an die Passoberfläche der
stationären
Zahnstange 36 eingepasst ist, während die keilförmigen Zähne 36a, 37a miteinander
in Eingriff stehen. Folglich kann eine Zugkraft aufgebaut werden,
um zwischen der stationären
Zahnstange 36 und dem Press- und Lagerabschnitt 10c mittels
der verfahrbaren Zahnstange 37 zu wirken, so dass der Reitstock 4 zuverlässig mit
zweifacher Kraft der Erfasskraft zwischen den Zähnen 36a, 37a und
der zuvor genannten Zugkraft (Passkraft) positioniert und befestigt werden
kann.
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Auch
in dieser Ausführungsform
ist die keilförmig
verfahrbare Zahnstange 37 zwischen der stationaren Zahnstange 36 und
dem Press- und Lagerabschnitt 10c erfasst. Folglich braucht
die Antriebsstruktur nur solch eine einfache sein, dass die verfahrbare
Zahnstange 37 in Vorwärts-
und Rückwärtsbewegungen
durch den Zylindermechanismus 38 angetrieben wird. Als
ein Ergebnis, kann die Vorrichtung als ein Ganzes kompakt hergestellt
werden und die Anzahl von eingebauten Teilen kann reduziert werden.
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Auch
in dieser Ausführungsform
ist der stufenförmige
Abschnitt 2d an einem Eckenabschnitt der Öffnung des
hinterschnittenen Abschnitts 2c des festen Bettes 2 ausgeschnitten
und ausgebildet, wo die Kugelschraube 30 untergebracht
und angeordnet ist, und die stationäre Zahnstange 36 ist
an einem stufenförmigen
Abschnitt 2d eingepasst und daran befestigt. Folglich kann
die stationäre
Zahnstange 36 durch die effektive Verwendung eines freien
Raumes angeordnet werden, während
sie von der Beeinträchtigung
durch die Kugelschraube 30 befreit ist. Als ein Ergebnis
kann die Vorrichtung als ein Ganzes darüber hinaus kompakt hergestellt
werden.
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Obwohl
die obige Ausführungsform
in einem Fall beschrieben worden ist, wo der Reitstock einer kombinierten
Maschinendrehbank geklemmt ist, ist die Klemmvorrichtung der vorliegenden
Erfindung nicht auf dies begrenzt, sondern auch für das Klemmen
des Spindelkastens, des verfahrbaren Tisches, der Werkstückpalettenwechslers
oder anderen verfahrbaren Wagen anwendbar ist.