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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, in
der ein Schlitten wechselseitig verschiebbar auf einem festen Bett
angeordnet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung die Struktur
des Schlittens.
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2. Besprechung des Standes
der Technik
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Unter
den herkömmlichen
Werkzeugmaschinen gibt es beispielsweise eine zusammengesetzte Drehbank,
worin ein Stahlhalter (Werkzeughalter) sowohl für das Wenden der Drehbank wie
für das
Bearbeiten mit Drehwerkzeug benutzt wird. In dieser zusammengesetzten
Drehbank, wie sie in 4 gezeigt ist,
ist oben auf einem festen Bett 200 ein Schlitten 201 angeordnet,
so dass er in der Richtung der z-Achse (die senkrechte Richtung
bezüglich
der Zeichnungsebene) durch zwei lineare Führungen 202 verfahrbar
ist. Oben auf dem Schlitten 201 ist ein Ständer (Säule) 204 so
angeordnet, dass er durch zwei lineare Führungen 203 in einer
Richtung verschieblich ist, die senkrecht zur z-Achse ist, und in welcher
die Höhe
bei abnehmender Distanz von vorn (die durch den Pfeil „a" angedeutet ist)
zunimmt.
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Des
weiteren ist auf einer vorderen geneigten Fläche 204a des Ständers 204 ein
Stahlhalter 205 so angeordnet, dass dieser in der Richtung x-Achse
bewegbar ist und bei Drehung zu einem spezifizierten Winkel angezeigt
werden kann. Zusätzlich ist
ein Spindelkasten 206 am festen Bett 200 befestigt,
und ein automatischer Werkzeugwechsler 207 sitzt auf einer
Seitenwand des Ständers 204.
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Der
Schlitten 201 ist zu einer rechtwinkligen Gestalt geformt,
wie in einer Seitenansicht zu sehen ist, mit einem Höhenmaß (Plattendicke)
t, dass von vorn nach hinten ungeändert ist, so dass eine Linie
B, welche die linearen Führungen 202 für den Schlitten verbindet,
und eine Achsenlinie C der linearen Führungen 203 für den Ständer, parallel
zueinander verlaufen. Da auch schwere Gegenstände, wie der Ständer 204,
der Stahlhalter 205 und der automatische Werkzeugwechsler 207 auf
dem Schlitten 201 montiert sind, ist es übliche Praxis
die Plattendicke t möglichst
dick zu nehmen, um die Tragfähigkeit
zu erhöhen.
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Jedoch
verursacht ein Vergrößern der
Plattendicke t des Schlittens 201, wie das in der herkömmlichen
Werkzeugmaschine der Fall ist, auch das Vergrößern der Höhenposition des Stahlhalters 205.
Daraus ergibt sich, dass die Höhe
h der Achse des Spindelkastens 206 größer werden würde, was die
Bearbeitungsmöglichkeit
und -Präzision
verschlechtern könnte.
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In
Anbetracht der vorstehenden Probleme von Werkzeugmaschinen, ist
es ein Ziel der Erfindung eine solche Werkzeugmaschine zu schaffen, die
imstande ist die Tragfestigkeit für den Schlitten zu verbessern,
ohne dabei die Höhe
der Achse des Spindelkastens zu vergrößern.
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Um
das obige Ziel und andere Aufgaben zu erfüllen, schafft die vorliegende
Erfindung eine Werkzeugmaschine, die aufweist: Ein festes Bett,
einen auf dem festen Bett angeordneten Schlitten, einen oben auf
dem festen Bett angeordneten beweglichen Schlitten, einen am Schlitten
angeordneten Ständer, und
einen am Ständer
angeordneten Stahlhalter (Werkzeughalter), wobei der Stahlhalter
relativ zum Spindelkasten beweglich ist. Der Schlitten weist einen
dichter am Spindelkasten angeordneten Abschnitt auf, sowie einen
weiter ab vom Spindelstock als der erste Abschnitt angeordneten
zweiten Abschnitt, wobei diese so dimensioniert sind, dass eine Höhe des zweiten
Abschnitts größer als
eine Höhe des
ersten Abschnitts ist. Ein Werkzeugmagazin mit mehreren daran montierten
Werkzeugen ist an dem Abschnitt des Schlittens montiert, der zur
Rückseite des
Werkzeugs hin sitzt.
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Was
die Werkzeugmaschine dieser Erfindung angeht, hat der Schlitten,
weil die Schlittenmaße
so gesetzt sind, dass sein rückwärtiges Höhenmaß größer als
sein vorderseitiges Höhenmaß ist, eine
erhöhte
Festigkeit zum Tragen derart schwerer Gegenstände, wie des Ständers und
des Stahlhalters, ohne das Höhenmaß des ganzen
Schlittens zu vergrößern. Deswegen
brauchen die Höhe
der Achse des Stahlhalters und die Höhe der Achse des Spindelstocks
nicht vergrößert werden.
Damit läßt sich
eine Verschlechterung der Bearbeitungsmöglichkeit und der -Genauigkeit
verhüten.
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Auch
kann im Verhältnis
zum Betrag, um den das Höhenmaß des hinteren
Abschnitts des Schlittens angehoben wird, das Gebiet der hinteren
Seitenwand vergrößert werden,
was es ermöglicht
beispielsweise einen automatischen Werkzeugwechsler an der rückwärtigen Schlittenwand
anzubringen, bei hoher Festigkeit. In einem solchen Fall kann die
Gewichtsbelastung des Ständers,
der den Stahlhalter trägt,
herabgesetzt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die l ist eine rechtsseitige Ansicht einer zusammengesetzten
Werkzeugmaschine, gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine vergrößerte rechtsseitige
Ansicht der zusammengesetzten Werkzeugmaschine.
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3 ist eine Seitenansicht,
die eine Abänderung
des im ersten Ausführungsbeispiel
gezeigten Schlittens zeigt; und
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4 ist eine schematische Seitenansicht eines
herkömmlichen
Schlittenaufbaus.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen erläutert.
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Die 1 und 2 zeigen Ansichten zum Erklären einer
zusammengesetzten Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung; beide Abbildungen
geben die rechtsseitigen Ansichten der zusammengesetzten Werkzeugmaschine
wieder.
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Unter
Bezugnahme auf die Abbildungen ist eine zusammengesetzte Werkzeugmaschine
(Drehbank) 1 imstande ein Wenden der Maschine und ein Bearbeiten
mit Drehwerkzeug auszuführen.
In vereinfachter Bezugnahme auf die Konstruktion dieser zusammengesetzten
Werkzeugmaschine 1, ist ein Schlitten 4 oben auf
einem festen Bett 2 so angeordnet, dass er in der z-Achse
durch zwei lineare Führungen 15 verfahrbar
ist. Ein Ständer
(Säule) 5 ist oben
auf dem Schlitten 4 so angeordnet, dass er in einer horizontalen
Richtung senkrecht zur z-Achse mittels zweier linearer Führungen
verschiebbar ist. Des weiteren sitzt ein Stahlhalter 6 (Werkzeughalter) auf
dem Ständer 5 und
ist in der x-Achsen-Richtung beweglich.
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Ein
Spindelstock 7 ist an einem linksseitigen Endabschnitt
des festen Bettes 2 angeordnet und festgemacht, wie von
vorn betrachtet. Eine Hauptspindel (nicht dargestellt), die mit
einer Klemmvorrichtung 8 zum Ergreifen eines Werkstücks ausgestattet
ist, sitzt am Spindelkasten 7, und ein Spindelmotor 13 treibt
drehend diese Hauptspindel an. Zusätzlich ist eine Tür 1a,
die öffnet
und schließt,
in einem Deckel gebildet – ist
nicht dargestellt.
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Der
Stahlhalter 6 weist eine Tragbasis 9 auf, die
an einer vorwärts
abfallenden, geneigten Fläche Sa
des Ständers 5 so
angebracht ist, dass sie in Richtung der x-Achse verschieblich ist,
und ein Stahlhalterkörper 11 wird
von der Tragbasis 9 so gestützt, dass er mittels einer
drehenden Anzeigevorrichtung 10 drehbar ist. Der Winkel
der vorwärts
geneigten Fläche 5a ist
vorzugsweise 60 Grad.
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Der
Stahlhalterkörper 11 verfügt über eine Werkzeugspindel 14,
in der ein Werkzeug T2 herausnehmbar an seinem Vorderteil befestigt
ist, einen Werkzeugspindelkopf 12 zum drehbaren Tragen
der Werkzeugspindel 14, und einen Spindelmotor 13,
der innerhalb des Werkzeugspindelkopfes 12 angebracht ist,
und der die Werkzeugspindel drehend antreibt.
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Die
drehende Anzeigevorrichtung 10 zum Positionieren und Festhalten
des Stahlhalterkörpers 11 in
einer spezifizierten anzeigenden Winkelstellung, führt das
Wenden der Werkzeugmaschine, sowie das Bohren diagonaler Löcher oder ähnlicher Funktionen
in einem Klemmzustand in der Winkelstellung durch. Die zusammengesetzte
Werkzeugmaschine 1 besitzt einen automatischen Werkzeugwechsler 20,
an dem Werkzeuge T abnehmbar festgemacht sind, und der ein longitudinal
längeres,
elliptisches Werkzeugmagazin 22 zum Anzeigen und Positionieren
eines Werkzeugs T1 für
den nächsten Vorgang
zu einer Abgabestellung P1 aufweist. Der automatische Werkzeugwechsler 20 weist
ferner einen Transfermechanismus 25 auf, mit einem Transfer-Arm 23 und
einem Antriebszylinder 24. Der Transfer-Arm 23 befördert das
Werkzeug T1 des nächsten
Vorgangs, das zur Abgabestellung P1 indiziert wurde, in eine Werkzeugwechselstellung
P2. Der Antriebszylinder 24 treibt den Transfer-Arm 23 in einen
horizontalen Ausschlag innerhalb einer Ebene, die senkrecht zum
Spindelstock 7 liegt. Des weiteren weist der Werkzeugwechsler 20 einen
Werkzeugwechselmechanismus (nicht gezeigt) auf, mit einem Wechselarm
und einem Wechselschaft zum Austauschen eines Werkzeugs T2 eines
abgeschlossenen Vorgangs, das an der Werkzeugspindel angebracht ist,
gegen das Werkzeug T1 des nächsten
Vorgangs, das in der Werkzeugwechselstellung P2 platziert ist.
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Das
Werkzeugmagazin 22 sitzt drehbar auf einem Magazinträger 26,
und der Magazinträger 26 ist
fest an einer rückwärtigen Wand 4a des
Schlittens 4a angeschraubt. Wenn sich dieser Schlitten 4 in
der z-Achsen-Richtung bewegt, bewegt sich auch das Werkzeugmagazin 22.
Damit wird ein Werkzeugaustausch, egal wo der Schlitten 4 in
der z-Achsen-Richtung positioniert ist, bewirkt.
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Das
feste Bett 2 ist in eine im allgemeinen dreieckige Gestalt
geformt, wie in der Seitenansicht zu sehen ist. In dem vorderen
geneigten Abschnitt des festen Bettes 2 sind Spindelstock
tragende Sitze 2b gebildet, und diese sind parallel zur
Neigungsfläche 5a des
Ständers 5.
Tragsitze 2c für
die linearen Führungen
liegen innerhalb zwischen den zwei Tragsitzen 2b, und ein
ausgeschnittener Abschnitt 2d hat seinen Ausschnitt zwischen
den zwei Tragsitzen 2c. Eine Kugelschraube 30 zum
Ausfüllen
ist innerhalb des ausgeschnittenen Abschnitts 2d angeordnet.
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Weiterhin
sind ein vorderseitiger Tragsitz 2e für die linearen Führungen
und ein rückseitiger
Tragsitz 2f für
die linearen Führungen,
letzterer ist an einem Platz positioniert, der tiefer als der Tragsitz 2e liegt,
am hinteren geneigten Abschnitt des festen Bettes 2 in
einem abgelegten Zustand gebildet. Eine Kugelschraube 31 zum
Ausfüllen
ist zwischen diesen zwei Tragsitzen 2e und 2f angeordnet.
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Schienen 15a der
linearen Führungen 15 sind
an den Tragsitzen 2e bzw. 2f der linearen Führungen
gehaltert, wo ein Block 15b mit im Inneren vorhandenen
Rollen an jede der Schienen 15a aufgesetzt ist, um in der
z-Achsen-Richtung gleitbar zu sein.
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Der
Schlitten 4 hat im allgemeinen eine Hakenform, wie von
der Seitenansicht betrachtet, mit einem Ständertragsitz 4b für die obere
Fläche,
die horizontal einer unteren Fläche 5b des
Ständers 5 geformt
ist, und vorderen und hinteren Betttragesitzen 4c, 4d unterer
Fläche,
die gegenüber
den vorderseitigen und hinterseitigen Tragsitzen 2e bzw. 2f der
linearen Führungen
des festen Bettes 2 gebildet sind. Die Blocks 15b der
linearen Führungen 15 sind
an den Betttragsitzen 4c bzw. 4d befestigt. Auch
sind die Blocks 16b, die innere Rollen der linearen Führungen 16 enthalten,
am Ständertragsitz 4b befestigt,
und eine Schiene 16a ist an der unteren Fläche 5b des Ständers 5 beweglich
an den Blocks 16b angebracht.
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Der
Schlitten 4 ist so geformt, dass die Plattendicke (Höhenmaß) t2 eines
rückseitigen
Abschnitts in der Rückwärts-und-Vorwärts-Richtung, wie
von vorn betrachtet, größer als
die Plattendicke (Höhenmaß) t1 eines
vorderseitigen Abschnitts wird. In einem bevorzugteren Ausführungsbeispiel
ist die rückseitige
Plattendicke t2 ungefährt
doppelt so groß wie
die vorderseitige Plattendicke t1 . Auf diese Weise sind eine Achsenlinie
C. der linearen Führungen 16,
die auf dem Ständertragsitz 4b des
Schlittens 4 gesetzt ist, und eine Linie B, welche die
vorderen-und-hinteren linearen Führungen 15 verbindet, die
auf den Betttragsitzen 4c, 4d angeordnet sind, zueinander
nicht parallel, um vor dem Schlitten 4 sich zu überschneiden.
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Der
Betrieb und die Wirkungen der Erfindung werden nachstehend angegeben.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
kann, weil die hintere Plattendicke t2 des Schlittens 4 größer als
die vordere Plattendicke t1 des Schlittens 4 ist, die Festigkeit
des Schlittens 4 als Ganzes zum Tragen der schweren Gegenstände des
Ständers 5 und
des Stahlhalters 6 erhöht
werden. Zusätzlich
läßt sich
die Bearbeitungs-Präzision
verbessern, wobei die Höhe
der Achse des Stahlhalters 6, wie auch die Höhe h der
Achse des Spindelkörpers 7,
im allgemeinen die gleichen wie bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen
bleiben.
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Da
auch die hintere Plattendicke t2 des Schlittens 4 größer als
ihr vorderes Gegenstück
ist, läßt sich
die Festigkeit des hinteren Abschnitts besonders verstärken, so
dass das Werkzeugmagazin 22 mit einer Vielzahl von darauf
montierten Werkzeugen an der rückwärtigen Seitenwand 4a angebracht werden
kann. Daraus ergibt sich; dass der Ständer 5 nur mit genug
Gewicht beladen wird, um den Stahlhalter 6 zu stützen, wodurch
die für
den Ständer 5 notwendige
Festigkeit vermindert wird.
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Im
obigen Ausführungsbeispiel
besitzt der Schlitten 4 eine Hakenform, so dass die hintere
Plattendicke t2 größer als
die vordere Plattendicke t1 ist. Jedoch ist der Schlitten der vorliegenden
Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Beispielsweise ist es
auch möglich
eine Dicke t3 einer Zwischenplatte zwischen die vordere Plattendicke
t1 und die hintere Plattendicke t2 zu setzen, so dass t1 < t3 < t2 ist, wie in 3 gezeigt ist. Weiterhin
kann die untere Fläche
des Schlittens so geneigt werden, dass sie parallel zur Linie B
ist, welche die vorderen-und-hinteren linearen Führungen 15 zwischenverbindet.
In einem derartigen Fall kann die Festigkeit des Mittenabschnitts
des Schlittens 4 verstärkt
werden, so dass die Stützung
des Schlittens im ganzen weiter verstärkt werden kann.
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Es
versteht sich, dass obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich
deren bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben worden ist, verschiedene andere Ausführungsbeispiele und Varianten,
die im Umfang der Erfindung liegen, wie sie in den nachfolgenden
Patentansprüchen
definiert ist, für
die Fachleute auftreten können.