HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klemmvorrichtung für
Werkzeugmaschinen, bei der ein beweglicher Schlitten, der linear beweglich auf einem
unbeweglichen Bett angebracht ist, positioniert und befestigt wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einer Drehbank beispielsweise, die über einen Spindelkasten, der auf einem
unbeweglichen Bett befestigt ist, und einen beweglichen Reitstock verfügt, wird ein
Werkstück durch eine Spindel des Reitstockes und ein Spannfutter gehalten. Somit
wird der spanabhebende Vorgang durch Drehen des Werkstückes ausgeführt. Um
in diesem Fall eine unerwünschte Bewegung des Werkstücks zu vermeiden, muß
der Reitstock sicher positioniert und am unbeweglichen Bett durch eine
Klemmvorrichtung befestigt werden.
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Eine herkömmliche Klemmvorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt. Bei dieser
Klemmvorrichtung ist ein Reitstock 50 auf einem unbeweglichen Bett 51 aufgesetzt, wobei
deren Gleitflächen 51a, 50a in Gleitkontakt miteinander stehen. Ein Kolbenelement
53b ist in einer Hydraulikkammer 53a angeordnet, die in einer Klemmplatte 53 des
Reitstockes 50 ausgebildet ist. Eine Klemmkraft F wirkt derart auf die
Hydraulikkammer 53a, daß ein Deckenabschnitt 51b des unbeweglichen Bettes 51
zwischen dem Kolbenelement 53b und dem Reitstock 50 geklemmt wird.
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Die japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift No. 2570872 beschreibt eine
Klemmvorrichtung, bei der ein Vorsprung, der auf der Unterseite eines beweglichen
Tisches ausgebildet ist, durch zwei piezoelektrische Elemente geklemmt wird, die
auf einer festen Grundplatte angebracht sind.
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Es ist ein Aufbau vorstellbar, bei dem der Reitstock 50 von Linearbewegungslagern
55 beweglich getragen wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, anstelle des Aufbaus, bei
dem der Reitstock 50 auf dem unbeweglichen Bett 51 gleitet. Diese
Linearbewegungslager 55 sind im allgemeinen derart aufgebaut, daß Schienen 56,
die am unbeweglichen Bett 51 angebracht sind, und Blöcke 57, die am Reitstock
50 angebracht sind, über Rollen (nicht gezeigt) die zwischen ihnen angeordnet
sind, miteinander in Eingriff stehen. Auf diese Weise kann der Reibungswiderstand
verringert werden.
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Wenn jedoch diese Art von Linearbewegungslager bei der zuvor erwähnten
herkömmlichen Klemmvorrichtung Verwendung findet, besteht die Möglichkeit, daß die
Schienen 56 und Blöcke 57 Druckstellen bekommen. Dies geschieht infolge der
Rollen, die eine Reaktionskraft f äquivalent zur Klemmkraft F erzeugen, die direkt
auf die Linearbewegungslager 55 wirkt. Darüber hinaus ist bei Verwendung der
Linearbewegungslager die Klemmkraft geringer im Vergleich zur Abnahme des
Reibungskoeffizienten, was weitere Probleme verursacht.
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Beim Aufbau der zuvor erwähnten Veröffentlichung wird der Tisch zwischen
piezoelektrischen Elementen, die sich auf der Grundplatte befinden, festgeklemmt, wobei
der Tisch einen längeren Bewegungsweg hat. Daher ist es erforderlich, mehrere
piezoelektrische Elemente in einer Zahl entsprechend dem Bewegungsweg
anzuordnen, was nachteilig die Zahl der Bauteile beeinflußt.
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In der Druckschrift DE-A-33 47 221 ist eine Klemmvorrichtung beschrieben, die
enthält:
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Einen beweglichen Schlitten auf einem unbeweglichen Bett; eine (streifenförmige)
Platte, die auf dem unbeweglichen Bett angeordnet ist und sich in einer
Bewegungsrichtung des beweglichen Schlittens erstreckt; und
zwei Kolben des Zylindermechanismus, die gegenüberliegend zueinander
angeordnet sind und auf die Platte wirken, die zwischen ihnen angeordnet ist.
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In der Druckschrift US-A-4681506 ist eine Klemmvorrichtung für
Werkzeugmaschinen beschrieben, die enthält:
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einen beweglichen Schlitten, der auf einer Oberseite eines unbeweglichen Bettes
derart angebracht ist, daß der bewegliche Schlitten auf dem unbeweglichen Bett
positioniert und auf dem unbeweglichen Bett befestigt werden kann; eine Führung,
die zwischen dem beweglichen Schlitten und dem unbeweglichen Bett angeordnet
ist, wobei sich die Führung in einer Richtung erstreckt, in der sich der bewegliche
Schlitten bewegt, so daß der bewegliche Schlitten durch die Führung gehalten wird;
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eine Ausnehmung, die in der Oberseite des unbeweglichen Bettes ausgebildet ist
und sich in der Bewegungsrichtung des beweglichen Schlittens erstreckt; und
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einen Zylindermechanismus, der sich auf dem beweglichen Schlitten befindet,
wobei der Zylindermechanismus über wenigstens zwei Kolben verfügt, die in
entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind, so daß sie jeweils einer linken und
rechten Innenwand der Ausnehmung gegenüberliegen und so die Innenwände von
den Kolben gedrückt werden, wenn die Kolben ausgefahren werden.
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Bei der Klemmvorrichtung der zuletzt erwähnten Druckschrift gibt es keinen
Ausgleich für die Kraft, die auf den beweglichen Schlitten wirkt; gleichzeitig ist sie
platzraubend, da die Kolben nicht auf die gegenüberliegenden Wände der
Ausnehmung des Bettes wirken.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klemmvorrichtung wie in der zuletzt
erwähnten Druckschrift ohne deren Unzulänglichkeiten anzugeben.
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Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß der Zylindermechanismus an einer
Unterseite des beweglichen Schlittens angeordnet ist und gekennzeichnet ist durch:
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eine bewegliche Zahnstange, die an wenigstens einem der Kolben befestigt ist, der
entweder der linken oder der rechten Innenwand gegenüberliegt; und
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eine unbewegliche Zahnstange, die an einer der Innenwände angebracht ist, wobei
die unbewegliche Zahnstange der beweglichen Zahnstange gegenüberliegt und in
diese eingreifen kann. Vorzugsweise enthält die Klemmvorrichtung mehrere
Zylindermechanismen, die auf der Unterseite des beweglichen Schlittens
angeordnet sind,
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein Problem darstellt, das mit der
vorliegenden Erfindung behoben wird;
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Fig. 2 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine herkömmliche
Klemmvorrichtung zeigt;
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Fig. 3 ist eine rechte Seitenansicht einer Klemmvorrichtung einer Drehbank
mit geneigtem Bett gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 4 ist eine Seitenschnittansicht, die einen geöffneten Zustand der
Klemmvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 5 ist eine Schnittaufsicht, die einen Klemmzustand der
Klemmvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 6 ist eine Schnittansicht von Linearbewegungslagern in der
Ausführungsform gemäß der Erfindung;
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Fig. 7 ist eine schematische Perspektivansicht der Drehbank; und
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Fig. 8 ist eine rechte Seitenansicht, die eine Klemmvorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden detaillierter unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 3 bis 7 sind Ansichten, die der Erläuterung einer Klemmvorrichtung für eine
Drehbank mit geneigtem Bett (Werkzeugmaschine) gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dienen. In diesen Zeichnungen sind identische oder sich
entsprechende Elemente mit ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 7 hat eine Drehbank mit geneigtem Bett im
allgemeinen einen derartigen Aufbau, daß ein Reitstock 3 nach rechts und links
bewegbar auf der rechten Seite des geneigten Bettes 2 angebracht ist, ein
Spindelkasten 4 auf der linken Seite des Bettes 2 angebracht ist und ein Support 5
vorwärts und rückwärts sowie nach rechts und links bewegbar hinter der Mittenlinie
zwischen dem Spindelkasten 4 und dem Reitstock 3 angebracht ist.
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Ein Spannfutter 6 zum greifen des Werkstücks ist am Spindelkasten 4 angebracht,
und eine Reitstockspindel 7 zum Halten den Werkstückes zwischen sich und dem
Spannfutter 6 ist in den Reitstock 3 eingepaßt. In diesem Reitstock 3 ist ein
Reitstockkörper 3b auf einer Grundplatte 3a angebracht, und die Reitstockspindel 7 ist
nach hinten und nach vorne bewegbar am Reitstockkörper 3b angebracht.
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Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ist ein Revolverkopf 8 zum Halten mehrerer Werkzeuge
K drehbar am Support 5 angebracht. Eine Revolver-Weiterschalteinheit (nicht
gezeigt) zum Weiterschalten des Revolverkopfes 8, um ein benötigtes Werkzeug
wahlweise zur Verwendung zu bringen, ist im Revolverkopf 8 und dem Support 5
angebracht.
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Der Reitstock 3 wird durch zwei Linearbewegungslager 10 derart geführt und
gehalten, daß er in Richtung der Spindel beweglich ist. Diese
Linearbewegungslager 10, die auf der Oberseite 2a des unbeweglichen Bettes 2 angeordnet sind,
enthalten jeweils eine Schiene 11, die parallel zur Bewegungsrichtung verläuft, und
zwei Blöcke 12, die auf der Unterseite des Reitstockes 3 angebracht sind und
gleitend an der Schiene 11 angebracht sind.
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Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, hat jede Schiene eine Stange mit einem rechteckigen
Querschnitt und ist fest an das unbewegliche Bett 2 mit einer Schraube 15
geschraubt, die durch den zentralen Teil der Schiene 11 verläuft. Zudem hat jeder
Block 12 einen im wesentlichen umgekehrten U-förmigen Querschnitt und steht mit
der Schiene 11 über eine große Zahl von Rollen 13, die zwischen beiden
angeordnet sind, in Rollkontakt. Jeder Block 12 ist an vier Ecken der Unterseite der
Grundplatte 3a des Reitstocks 3 mit Schrauben 16 fest verschraubt. Darüber hinaus
können die Rollen 13 durch Kugeln ersetzt werden.
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Wie es in Fig. 3 und 5 gezeigt ist, ist eine Klemmvorrichtung 20 zwischen dem
Reitstock 3 und dem unbeweglichen Bett 2 angebracht. Diese Klemmvorrichtung 20
enthält einen oder mehrere Zylindermechanismen 24, die in einer Ausnehmung 21
angeordnet sind, die zwischen den beiden Schienen 11 des festen Bettes 2
ausgebildet ist. Bei diesem Beispiel gibt es zwei Zylindermechanismen 24. Die
Klemmvorrichtung 20 enthält zudem einen Zahnstangenmechanismus 45 der durch
den Zylindermechanismus 24 in Eingriff gebracht und gelöst wird. Die Ausnehmung
21 enthält eine linke und rechte Innenwand 21a und 21b sowie eine Bodenwand
21c, wie es von der rechten Seite der Drehbank 1 zu erkennen ist, und ist über die
rechte und linke Gesamtlänge des festen Bettes 2 ausgebildet.
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Die Zylindermechanismen 24 haben einen derartigen Aufbau, daß ein erster und
zweiter Kolben 22, 23 in Zylinderbohrungen 27b, 27b untergebracht sind, die in
einem Zylinderelement 27 derart ausgebildet sind, daß der erste und zweite Kolben
22, 23 abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen hervorgeschoben und
zurückgezogen werden können. Stangenteile 28a des ersten und zweiten Kolbens
22, 23 stehen nach außen jeweils aus den Zylinderbohrungen hervor. In jedem der
Zylinderelemente 27 ist die Zylinderbohrung 27b durch einen rechteckigen, mit
parallelen Leitungen versehenen Zylinderkörper 27a gebohrt. Verschlußplatten 29,
30 sind an beiden Stirnflächen des Zylinderkörpers 27a jeweils mit mehreren
Schrauben 31 festgezogen. Der Stangenteil 28a steht von einer Öffnung 29a in
einer Seite der Verschlußplatte 29 hervor. Das Zylinderelement 27 ist an der
Unterseite der Grundplatte 3a des Reitstocks 3 mit mehreren Schrauben 25 fest
angebracht. Weiterhin sind Öldichtungen 32 an der Innenumfangsfläche und
beiden Stirnseiten der Zylinderbohrung 27b bzw. an der Innenumfangsfläche der
Öffnung 29a der Verschlußplatte 29 angebracht.
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Die Zylinderbohrung 27b ist im Inneren in eine erste und eine zweite
Hydraulikkammer 34, 35 durch den ersten bzw. zweiten Kolben 22, 23 unterteilt. Der erste
und der zweite Kolben 22, 23 werden durch einen Öldruck vorgeschoben, der in die
erste Hydraulikkammer 34 eingeleitet wird, und durch einen Öldruck
zurückgezogen, der in die zweite Hydraulikkammer 35 eingeleitet wird. Der erste und der
zweite Kolben 22, 23 sind so angebracht, daß sie entlang einer Richtung parallel
zur Oberseite 2a des festen Bettes 2 und senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Reitstocks 3 nach vorwärts und zurück bewegbar sind.
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Der erste Kolben 22 liegt der rechten Innenwand 21b innerhalb der Ausnehmung 21
gegenüber, und der zweite Kolben 23 liegt der linken Innenwand 21a auf der
gegenüberliegenden Seite gegenüber. Somit stehen der erste Kolben und der
zweite Kolben 22, 23 mit der linken und rechten Innenwand 21a, 21b in
wechselseitigem Druckkontakt. Auf diese Weise werden das Zylinderelement 27 und der
Reitstock 3 an einer bestimmten Stelle positioniert und befestigt.
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Eine bewegliche Zahnstange 36 ist derart angebracht, daß sie sich zum Stangenteil
28a des ersten Kolbens 22 erstreckt und mit Schrauben 37 sicher befestigt ist.
Zudem ist eine unbewegliche Zahnstange 38 mit einer Länge, die dem
Bewegungsweg des Reitstocks 3 entspricht, auf der rechten Innenwand 21b der
Ausnehmung angebracht. Diese unbewegliche Zahnstange 38 ist sicher mit
Schrauben 39 an eine Konsole 38a geschraubt, die fest an die Innenwand 21b
geschraubt ist. Weiterhin liegt die bewegliche Zahnstange 38 der unbeweglichen
Zahnstange 38 gegenüber und kann mit dieser in Eingriff gebracht werden.
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Nun wird der Betrieb und die Auswirkungen dieser Ausführungsform beschrieben.
Bein der Drehbank 1 dieser Ausführungsform ist der Reitstock positioniert und
befestigt. Das Werkstück wird durch das Spannfutter 6 des Spindelkastens 4 und
die Reitstockspindel 7 des Reitstocks 3 gehalten. Auf diese Weise werden spezielle
spanabhebende Vorgänge mit dem Werkzeug ausgeführt, während sich das
Werkstück dreht.
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Um den Reitstock 3 zu positionieren und zu befestigen, wird die
Befestigungsposition des Reitstocks 3 ermittelt und anschließend der erste und der zweite Kolben
22, 23 vorgeschoben. Die bewegliche Zahnstange 36, die am ersten Kolben 22
angebracht ist, wird mit der unbeweglichen Zahnstange 38 in Eingriff gebracht,
während der zweite Kolben 23 gegen die linke Innenwand 21a der Ausnehmung 21
drückt. Somit werden das Zylinderelement 27 und der Reitstock 3 positioniert und
befestigt.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird das Zylinderlement
27 an der Unterseite des Reitstocks 3 befestigt, und anschließend wird der
Reitstock 3 durch Drücken gegen die linke und rechte Innenwand 21a, 21b der
Ausnehmung 21 des unbeweglichen Bettes 2 mit Hilfe des ersten und zweiten
Kolbens 21a, 21b, die sich im Zylinderelement 27 befinden, positioniert und
befestigt. Die resultierende Klemmkraft wirkt lediglich auf die linke und rechte
Innenwand 21a, 21b des unbeweglichen Bettes 2 und niemals auf die
Linearbewegungslager 10. Demzufolge wird das Auftreten von Druckstellen auf den Schienen
11, 11 und den Blöcken 12 verhindert, wobei die Klemmkraft nicht verringert wird.
Dies macht die Linearbewegungslager 10 insbesondere praktikabel, wobei der
Reibungswiderstand verringert werden kann.
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Da weiterhin das Zylinderelement 27 zum Halten des ersten und des zweiten
Kolbens 22, 23 am Reitstock 3 befestigt ist, ist es lediglich notwendig, eine geringe
Anzahl von Kolben anzuordnen, ohne Rücksichtnahme auf die Bewegungsdistanz
des Reitstocks 3. Auf diese Weise kann die Zahl der Kolben und somit die Kosten
für die Bauteile im Vergleich zur Verwendung von piezoelektrischen Elementen
verringert werden, die auf der Seite der Grundplatte angeordnet sind.
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Da bei dieser Ausführungsform die bewegliche Zahnstange 36 am ersten Kolben 22
angebracht ist und die unbewegliche Zahnstange 38 an der rechten Innenwand 21b
der Ausnehmung 21 befestigt ist, kann die Klemmkraft des Reitstocks 3 mit einem
einfachen Aufbau verbessert und eine Abnutzung des Werkstücks mit höherer
Zuverlässigkeit verhindert werden. Da weiterhin der erste und der zweite Kolben 22,
23 parallel zueinander und alternierend in entgegengesetzte Richtungen
angeordnet sind, kann die Druckkraft auf das unbewegliche Bett 2 mit einem guten
Ausgleich einwirken. Zudem kann ein Anordnungsraum innerhalb der Ausnehmung
21 auf einfache Art sichergestellt werden.
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Fig. 8 ist eine Ansicht für die Veranschaulichung einer Klemmvorrichtung gemäß
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung
kennzeichnen dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 3 ähnliche oder äquivalente
Bauteile.
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Bei der Klemmvorrichtung 40 dieser Ausführungsform ist eine streifenförmige Platte
41 mit einer Länge entsprechend der Bewegungslänge des Reitstocks 3 in der
Ausnehmung 21 des unbeweglichen Bettes 2 vorgesehen und mit einer Schraube
41a befestigt. Weiterhin ist ein Gehäuse 43 an der Unterseite des Reitstocks 3
befestigt Zwei Klemmflächen 42, 42 sind einander gegenüberliegend im Gehäuse
43 angeordnet, wobei sich die Platte 41 zwischen beiden befindet. Weiterhin
befinden sich Kolben 44 zum Drücken der einzelnen Klemmflächen 42 unter
Verwendung eines Öldrucks im Gehäuse 43. Die Klemmflächen 42 kehren, wenn
der Druck gelöst wird, durch Rückholfedern (nicht gezeigt) in ihre Ausgangsposition
zurück.
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Da gemäß dieser Ausführungsform die Platte 41, die am unbeweglichen Bett 2
befestigt ist, durch zwei Kolben 44, die sich auf der Unterseite des Reitstocks
befinden, geklemmt wird, wirkt die Klemmkraft lediglich auf die Platte 41 und nie auf
die Linearbewegungslager 10. Somit können in diesem Fall ebenfalls Wirkungen
erzielt werden, die jenen der vorangehenden Ausführungsform gleichen. Für die
Klemmvorrichtung 40 ist es ebenfalls möglich, aus Kostengründen im Handel
erhältliche Scheibenbremsenteile für Kraftfahrzeuge zu verwenden.
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Wenngleich die obigen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf einen Fall
beschrieben wurden, bei dem der Reitstock der Drehbank festgeklemmt wird, ist die
Klemmvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die
Erfindung ist ebenfalls zum Klemmen eines Setzstockes, beweglicher Tische,
Paletten und dergleichen anwendbar.
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Auch wenn zudem der Reitstock bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
durch Linearbewegungslager geführt und gehalten wird, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls
beispielsweise auf Gleitführungen anwendbar, die ausgeführt sind, indem die
Gleitflächen des unbeweglichen Bettes und des Reitstocks in Gleitkontakt gebracht
werden. Auch in diesem Fall wirkt die Klemmkraft nicht auf Gleitführungsfläche,
wodurch ebenfalls keine Vertiefungen auf der Führung verursacht werden.