DE102004034170B4

DE102004034170B4 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102004034170B4
Application number: DE102004034170.2A
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Hiramoto; Akihiro Mochizuki; Shunsuke Nakazawa; Satoshi Matsui
Original assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2024-07-16
Also published as: US7237991B2; JP4268842B2; JP2005034919A; US20050031429A1; DE102004034170A1

Abstract

Werkzeugmaschine, mit:einem Bett (2);einem Sattel (4), angeordnet auf dem Bett (2), um in eine Vorwärts- und Rückwärts-Richtung (Y-Achse) in einer Vorderansicht der Werkzeugmaschine bewegbar zu sein;einem Tisch (5), angeordnet auf dem Sattel (4), um in Rechts- und Links-Richtung (X-Achse) bewegbar zu sein;einer Säule (3), befestigt auf dem Bett (2);einem Spindelkopf (6), angeordnet an einer Vorderseite der Säule (3), um eine Spindel (7) zu lagern und in einer vertikalen Richtung (Z-Achse) bewegbar zu sein;gekennzeichnet durchein Paar rechter und linker Spindelantriebswellen (22) zum Bewegen des Spindelkopfes (6), angeordnet an einer Vorderseite der Säule (3), um symmetrisch zueinander in Bezug auf eine Ebene zu sein, die eine Achse (C) des Spindelkopfes (6) enthält und parallel zu der Y-Achse ist, um hierdurch in einer Nähe eines Schwerpunktes des Spindelkopfes (6) anzutreiben,wobei die Säule (3) eine Form eines Portales aufweist, das einen Bewegungsbereich des Tisches (5) überbrückt und rechte und linke Schenkel (3a) besitzt, und einen Träger (3b), der die Oberseiten des rechten und linken Schenkels (3a) verbindet,wobei eine gerade Linie (C2), die die Achse (C) des Spindelkopfes (6) und die Achsen der rechten und linken Spindelantriebswellen (22) verbindet, parallel zu der X-Achse in einer Draufsicht ist, undwobei der Träger (3b) der Säule (3) gegenüber dem rechten und linken Schenkel (3a) in Richtung einer Rückseite der Werkzeugmaschine verlagert ist und die Achse (C) des Spindelkopfes (6) mit den Schenkeln (3a) in einer Seitenansicht der Werkzeugmaschine übereinstimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, die ein Werkstück bearbeitet, während sie eine vertikal gesetzte Spindel und das Werkstücks relativ zueinander in Richtung der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegt.
BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
Die US 5 263 800 offenbart eine Werkzeugmaschine, deren Tischkonstruktion eine Basis, einen Sattel und eine Arbeitstisch umfasst, wobei der Sattel auf an der Basis angeordneten Führungsschienen geführt und in Vorwärts-/ Rückwärtsrichtung verfahrbar ist, und wobei der Arbeitstisch wiederum auf an dem Sattel angeordneten Führungsschienen geführt und in einer seitlicher Richtung (Rechts-Links) verfahrbar ist. Schließlich ist ein Werkzeugschlitten zum Hoch- und Herunterfahren an vertikalen Schienen verfahrbar geführt, wobei diese vertikalen Schienen an der Vorderseite einer rückseitig am Maschinenbett befestigten Säule angebracht sind.
Die DE 2 005 555 A1 beschreibt eine Portalwerkzeugmaschine, bei der zwei durch einen gemeinsamen Antrieb angetriebene Hubspindeln dazu verwendet werden, um einen horizontalen Querbalken, an dem ein Frässupport gelagert ist, in vertikaler Richtung auf zwei Seitenständern zu bewegen. Zum Ausgleich eines durch eine Supportbelastung hervorgerufenen Fehlers in der Höhenverstellung des Querbalkens ist im Bereich der Balkenenden jeweils eine Nachstelleinrichtung vorgesehen.
Durch die JP 2004 009 176 A ist eine weitere Werkzeugmaschine bekannt, die zwei jeweils von einem Servomotor angetriebene Kugelgewindespindeln zur Führung und zur Bewegung von zwei kleinen Platten in einer vertikalen Richtung umfasst, wobei eine große Platte derart über die zwei kleinen Platten gelegt ist, dass sie jeweils senkrecht zu den beiden Kugelgewindespindeln verläuft und zusammen mit den kleinen Platten in vertikaler Richtung bewegbar ist. Um einen Winkelfehler zwischen den kleinen Platten zu korrigieren, der z.B. als Folge einer Querbewegung eines an der großen Platte angeordneten Spindelkopfes auftreten kann, ist die Werkzeugmaschine mit einer Ausgleichsvorrichtung versehen, um die zwei Servomotoren derart individuell zu kontrollieren, das die senkrechte Ausrichtung der großen Platte in Bezug auf die Kugelgewindespindeln beibehalten werden kann.
Die US 2002 / 0 164 222 A1 betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Tisch, der entlang von Führungsmitteln, die auf der oberen Oberfläche eines Bettes angeordnet sind, in Y- Richtung bewegbar ist, und mit einem Spindelkopf, der so an einer Säule gelagert ist, dass er in Richtung der X-Achse und der Z-Achse bewegbar ist. Weiterhin umfasst die Werkzeugmaschine Abdeckungselemente zum Abdecken der Führungen und der Antriebe des Tisches, wobei bewirkt wird, dass Späne nach unten fallen und durch Schüttrinnen gesammelt werden.
Aus der EP 1 304 188 A2 ist eine Maschine zum Bearbeiten von Komponenten aus Holz oder ähnlichem bekannt, die ein langgestrecktes Maschinenbett aufweist, welches mit einer Vielzahl von quergerichteten Arbeitsflächen versehen ist, wobei diese Arbeitsflächen wiederum eine Vielzahl von Klemmvorrichtungen tragen. Die Maschine weist ferner einen festinstallierten Portalkran auf, der seinerseits zwei Ständer aufweist, die sich von dem Maschinenbett beginnend aufwärts erstrecken und damit verbunden an entsprechenden freien Enden ein Querglied tragen, wobei das Querglied zumindest einen Betriebskopf trägt, der wiederum zumindest eine Werkzeugtragespindel aufweist.
Ein Vertikalbearbeitungszentrum ist im allgemeinen z.B. aufgebaut, wie dies in 5 gezeigt ist, zu enthalten: eine Säule 61, fest auf einem Rückende eines festen Bettes 60 angeordnet, wenn von einer Vorderseite der Maschine her gesehen; einen Sattel 62, um darauf ein Werkstück W anzuordnen, angeordnet an einem vorderen Teil des festen Bettes 60, um in Richtung einer Y-Achse (Vorwärts- und Rückwärts-Richtung) bewegbar zu sein; einen Tisch 63, angeordnet auf dem Sattel 62, um in Richtung der X-Achse bewegbar zu sein (Rechts-Links-Richtung); und einem Spindelkopf 65 mit einer mit diesem verbundenen Spindel 64, angeordnet an einer Vorderseite der Säule 61, um in Richtung der Z-Achse (vertikale Richtung) bewegbar zu sein (siehe z.B. japanische Offenlegungsschrift Nr. 63-62636).
Ein Antriebssystem eines Bearbeitungszentrums dieser Art ist allgemein aufgebaut, wie dies z.B. in den 6 und 7 gezeigt ist, wobei der Spindelkopf 65 bewegbar durch zwei Führungsschienen 67, 67 gelagert ist, und durch eine Kugelspindel 68 angetrieben wird, die zwischen diesen Führungsschienen 67 angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, daß 69 eine Mutter, aufgesetzt auf die Kugelspindel 68, bezeichnet und 70 einen Antriebsmotor bezeichnet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn die Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit dann, wenn die Geschwindigkeit in Richtung der Z-Achse größer wird und eine erforderliche Positioniergenauigkeit höher wird, ist jedoch bei dem oben beschriebenen, herkömmlichen Antriebssystem eine beschränkte Reaktion bezüglich des Antriebs-Übertragungs-Abtriebssystem aufgetreten, welche Bedenken hervorruft, daß es möglicherweise nicht in der Lage ist, den gegenwärtigen Anforderungen für eine noch höhere Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit zu entsprechen. Insbesondere kann infolge eines Biegemomentes, wie durch den Pfeil in 7 dargestellt, wenn der Spindelkopf angeordnet wird, eine Restschwingung möglicherweise auftreten, und eine Verbesserung ist in dieser Hinsicht erforderlich.
Im Hinblick auf die vorbeschriebenen herkömmlichen Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, die Anforderungen für höhere Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit bei verminderter Restschwingung zum Zeitpunkt der Positionierzeit zu entsprechen.
Eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung enthält: ein Bett, einen Sattel, angeordnet auf dem Bett, um in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung (Y-Achse) in einer Vorderansicht der Werkzeugmaschine bewegbar zu sein; einen Tisch, angeordnet auf dem Sattel, um in einer Rechts- und Links-Richtung (X-Achse) bewegbar zu sein; eine Säule, befestigt auf dem Bett; einen Spindelkopf, angeordnet an einer Vorderseite der Säule, um eine Spindel zu lagern und in einer vertikalen Richtung (Z-Achse) bewegbar zu sein; ein Paar rechter und linker Spindelantriebswellen zum Bewegen des Spindelkopfes, angeordnet an einer Vorderseite der Säule, um symmetrisch zueinander in Bezug auf eine Ebene zu sein, die eine Achse des Spindelkopfes enthält und parallel zu der Y-Achse ist, um hierdurch eine Nähe eines Schwerpunktes des Spindelkopfes anzutreiben. Die Säule hat die Form eines Portales, das einen Bewegungsbereich des Tisches überbrückt, und hat rechte und linke Schenkel und einen Träger, der die oberen Enden des rechten und linken Schenkels verbindet und eine gerade Linie, die die Achse des Spindelkopfes und die Achsen der rechten und linken Spindelantriebswellen verbindet, ist parallel zu der X-Achse in einer Draufsicht. Zudem ist der Träger der Säule von dem rechten und linken Schenkel in Richtung einer rückseitigen Seite der Werkzeugmaschine verlagert und die Achse des Spindelkopfes stimmt mit den Schenkeln in einer Seitenansicht der Werkzeugmaschine überein.
Gemäß der Erfindung ist das Paar rechter und linker Spindelantriebswellen zum Antrieb des Spindelkopfes angeordnet, um symmetrisch zueinander in Bezug auf eine Ebene zu sein, die die Achse des Spindelkopfes enthält und parallel zu der Y-Achse ist, um hierdurch die Nähe des Schwerpunktes des Spindelkopfes anzutreiben. Daher kann eine imaginäre Antriebsposition durch die rechte und linke Antriebswelle im wesentlichen mit dem Schwerpunkt des Spindelkopfes übereinstimmen, um einen Schwerpunktsantrieb des Spindelkopfes zu gestatten. Dies kann das Auftreten von Restschwingung vermindern, die durch ein Biegemoment erzeugt wird, wenn der Spindelkopf positioniert wird. Im Ergebnis dessen kann die vorerwähnte Reaktion auf das Antriebs-Übertragungs-Abtriebs-System erhöht werden, so daß es möglich ist, den gegenwärtigen Anforderungen für eine noch höhere Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit zu entsprechen.
Weiter hat die Säule die Form eines Portales, das eine Brücke über den Bewegungsbereich des Tisches bildet und der Spindelkopf, und die rechte und linke Spindelantriebswelle sind an der Vorderseite des Trägers der Säule angeordnet, um entlang der geraden Linie parallel zur X-Achse ausgerichtet zu sein, so daß die imaginäre Antriebsposition der rechten und linken Spindelantriebswelle mit dem Schwerpunkt des Spindelkopfes übereinstimmen kann. Dies kann die Reaktionscharakteristik auf die Anforderung für höhere Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit weiter erhöhen.
Außerdem ist der Träger der Säule gegenüber dem rechten und linken Schenkel in Richtung der rückwärts weisenden Seite der Werkzeugmaschine verlagert und die Achse des Spindelkopfes stimmt mit den Schenkeln überein, so daß es möglich ist, den Überhang des Spindelkopfes von der Säule zu beseitigen. In Übereinstimmung hiermit kann die Lagerungssteifigkeit des Spindelkopfes erhöht werden, was die Reaktionscharakteristik bezüglich höherer Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit verwirklicht.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Träger an einem Mittelabschnitt des Bettes in Einheiten der Y-Achsen-Richtung angeordnet.
In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Träger an dem Mittelabschnitt des Bettes in Einheiten der Richtung der Y-Achse angeordnet, so daß es möglich ist, den Spindelkopf in dem Mittelabschnitt des Bettes zu positionieren, während der Überhang des Spindelkopfes beseitigt wird. Dies kann einen Bearbeitungsbereich vergrößern.
Figurenliste
Der Aufbau, Betriebsweise und Wirkung der vorliegenden Erfindung wird im einzelnen an einem Ausführungsbeispiel auf der Grundlage der nachfolgend beigefügten Zeichnungen erläutert.

1 ist eine Vorderansicht, um ein Vertikalbearbeitungszentrum nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
2 ist eine rechte Seitenansicht des Vertikalbearbeitungszentrums,
3 ist eine Draufsicht des Vertikalbearbeitungszentrums;
4 ist eine rückseitig-perspektivische Ansicht des Vertikalbearbeitungszentrums;
5 ist eine schematische Ansicht eines typischen Vertikalbearbeitungszentrums nach einer herkömmlichen Ausführung;
6 ist eine schematische Draufsicht, die ein typisches Antriebssystem nach der herkömmlichen Ausführung zeigt;
7 ist eine schematische Seitenansicht, die ein herkömmliches Antriebssystem zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELES
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Die 1 bis 4 sind Ansichten, um ein Vertikalbearbeitungszentrum (Werkzeugmaschine) nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
1 und 4 sind eine Vorderansicht, eine rechte Seitenansicht, eine Draufsicht, eine hintere perspektivische Ansicht jeweils des Vertikalbearbeitungszentrums, auf dem ein Werkzeugwechsler, ein Palettenwechsler und eine Späneabführeinrichtung montiert sind.
In den Zeichnungen enthält ein Vertikalbearbeitungszentrum 1: eine portalförmige Säule 3, befestigt auf einem im wesentlichen Mittelabschnitt eines festen Bettes 2 in Einheiten einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung in einer Vorderansicht der Maschine; einen Sattel 4, angeordnet unter der Säule 3, um in Richtung einer Y-Achse (Vorwärts- und Rückwärts-Richtung) bewegbar zu sein; einen Tisch 5, angeordnet auf dem Sattel 4, um in Richtung einer X-Achse (Rechts-Links-Richtung) bewegbar zu sein; und einen Spindelkopf 6, angeordnet an einer Vorderseite der Säule 3, um in Richtung einer Z-Achse (vertikale Richtung) bewegbar zu sein. Eine Spindel 7 ist drehbar zum unteren Ende des Spindelkopfes 6 gelagert und ein Werkzeug T ist lösbar mit der Spindel verbunden.
In dem beschriebenen Vertikalbearbeitungszentrum wird ein Werkstück (nicht gezeigt), angeordnet auf dem Tisch 5, durch das Werkzeug T trennbearbeitet, während das Werkstück und die Spindel 7 relativ zueinander bewegt werden, das Werkstück bewegt sich in Richtung der X-Achse und die Y-Achse und die Spindel 7 bewegt sich in Richtung der Z-Achse.
Ein Werkzeugwechsler 10 zum automatischen Ersetzen eines vorhergehenden Arbeitswerkzeuges T, verbunden mit der Spindel 7, durch ein nachfolgendes Arbeits-Werkzeug T1, verbunden mit einem Werkzeugmagazin 11 durch eine Öffnung A unter der Säule 3 durch einen Wechselarm 26 ist auf einer rückwärtigen Seite der Säule 1 montiert.
Unter der Säule 3 auf einer rückwärts weisenden Seite des festen Bettes 2 ist ein Werkstückwechsler 12 montiert, der eine Drehwelle 37 automatisch eine vorhergehende Prozesspalette P1, auf der ein bearbeitetes Werkstück platziert wird, durch eine nachfolgende Prozesspalette P2 ersetzt, auf der ein nachfolgend bearbeitetes Werkstück angeordnet ist. Außerdem ist ein Späneentferner 13 auf einem Boden des festen Bettes 2 angeordnet. Der Späneentfemer 13 enthält einen Förderer 47 und einen Kühlmitteltank 48, der Förderer 47 sammelt ein Schneidfluid, das einem Werkstückbearbeitungsabschnitt zugeführt wird und entfernt die Späne, die durch die Werkstückbearbeitung erzeugt werden, aus der Maschine.
Das feste Bett 2 enthält rechte und linke vertikale Wände 2a, 2a, Sattelträger 2b, 2b, ausgebildet in einer Stufenform innerhalb der rechten und linken Vertikalwand 2a und eine im wesentlichen flache, mit einem Boden versehene Ausnehmung 2c, die sich stufenförmig von dem rechten und linken Sattelträger 2b nach unten erstreckt. Diese mit einem Boden versehene Ausnehmung 2c ist an einem Mittelabschnitt des Bettes 2 in Einheiten der X-Achs-Richtung angeordnet, wobei eine rückwärts weisende Seite und eine nach oben weisende Seite derselben offen sind. Die rechte und linke Vertikalwand 2a auf der rückwärts weisenden Seite des festen Bettes 2 sind miteinander mit einem Querteil 8 gekoppelt.
Rechte und linke Y-Achsen-Führungsschienen 15, die den Sattel 4 in Richtung der Y-Achse abstützend lagern, erstrecken sich entlang der Innenkanten des rechten und linken Sattelträgers 2b. Jede der Y-Achsen-Führungsschienen 15 enthält eine Schiene 15a, befestigt an dem Sattelträger 2b, und eine Führung 15b, befestigt an einer Bodenseite des Sattels 4, wobei die Schiene 15a und die Führung 15b gleitbar ineinander eingesetzt sind.
Außerdem ist eine rechte und ein linke Y-Achsen-Kugelspindel 16 zum Antrieb des Sattels 4 in Richtung der Y-Achse drehbar an den äußeren Seiten der jeweiligen Y-Achsen-Führungsschienen 15 an dem rechten und linken Sattelträger 2b befestigt und Y-Achsen-Antriebsmotoren 17, 17 zum Antreiben der Rotation der Kugelspindeln 16 sind mit den Vorderenden der jeweiligen Y-Achsen-Kugelspindeln 16 verbunden.
Ein Paar vorderer und hinterer X-Achsen-Führungsschienen 18, 18 zum abstützenden Führen des Tisches 5 in Richtung der X-Achse sind auf einer Oberseite des Sattels 4 angeordnet. Jede der X-Achsen-Führungsschienen 18 enthält eine Schiene 18a, befestigt an dem Sattel 4 und eine Führung 18b, befestigt an einer Bodenseite des Tisches 5, wobei die Schiene 18a und die Führung 18b gleitbar ineinander eingesetzt sind. Zwischen der vorderen und hinteren X-Achsen-Führungsschiene 18 auf der Oberseite des Sattels 4 ist eine X-Achsen-Kugelspindel 19 zum Antreiben der Bewegung des Tisches 5 in Richtung der X-Achse drehbar fixiert und ein X-Achsen-Antriebsmotor 20 zum Antreiben der Rotation der Kugelspindel 19 ist mit einem linken Ende de X-Achsen-Kugelspindel 19 verbunden.
Ein Paar rechter und linker Z-Achsenführungsschienen 21, 21 zum lagernden Führen des Spindelkopfes 6 in Richtung der Z-Achse ist an der Vorderseite der Säule 3 angeordnet. Jede der Z-Achsen-Führungsschienen 21 enthält eine Schiene 21a, befestigt an einer Rückseite des Spindelkopfes 6, und eine Führung 21b, befestigt an der Vorderseite der Säule 3, wobei die Schiene 21a und die Führung 21b gleitbar ineinander eingesetzt sind.
Rechte und linke Z-Achsen-Kugelspindeln 22, 22 zum Antreiben der Bewegung des Spindelkopfes 6 in Richtung der Z-Achse sind drehbar an Außenseiten der jeweiligen Z-Achsen-Führungsschienen 21 an der Vorderseite der Säule 3 befestigt, und Z-Achsen-Antriebsmotoren 23, 23 zum Antreiben der Rotation der Kugelspindel 22 sind mit oberen Enden der jeweiligen Z-Achsen-Kugelspindeln 22 verbunden.
Der Spindelkopf 6 hat Arme 6a, 6a, die sich in rechte und linke Richtung erstrecken und Muttern, 22a, eingesetzt auf die Z-Achsen-Kugelspindeln 22, sind mit dem rechten und linken Arm 6a verbunden. Die Säule 3 ist einstückig durch Gießen geformt und hat eine Form eines Portales, das sich brückenförmig über einen X-Achsen- und Y-Achsen-Bewegungsbereich des Tisches 5 in einer Vorderansicht der Maschine erstreckt, und hat rechte und linke Schenkel 3a, 3a und einen Träger 3b integral, die Oberseiten rechten und linken Schenkels 3a verbindend. Der rechte und linke Schenkel 3a sind auf den oberen Seiten der rechten und linken Vertikalwände 2a des festen Bettes 2 befestigt. In diesem Aufbau ist unter der Säule 3 eine Öffnung A ausgebildet, die in Richtung der Y-Achse geöffnet ist, und deren Breite in Richtung der X-Achse groß ist.
In einer Vorderansicht der Maschine sind der rechte und linke Schenkel 3a geneigt, so daß die oberen Abschnitte 3D der Schenkel 3a näher zu dem Spindelkopf 6 angeordnet sind und eine im wesentlichen dreieckige Form bilden, wobei auf Seiten des Spindelkopfes 6 die größere vertikale Abmessung besteht. Außerdem ist der Träger 3b in einer quadratischen Form ausgebildet, mit einer oberen Kante und einer offenen unteren Kante desselben im wesentlichen parallel zueinander.
In einer Draufsicht ist die Säule 3 in einer im wesentlichen bogenförmigen Gestalt gebildet, so daß der Träger 3b gegenüber dem rechten und linken Schenkel 3a, 3a in Richtung zu der rückwärts weisenden Seite der Maschine verlagert ist und an der Vorderseite des Trägers 3b' des Trägers 3b stimmt im wesentlichen mit einer Schenkel-Mittellinie C1, die durch die Mitten des rechten und linken Schenkels 3a in Einheiten der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung hindurchgeht, überein. Außerdem ist der Träger 3b im wesentlichen in einer Mitte des festen Bettes bezüglich der Richtung der Y-Achse positioniert und der rechte und linke Schenkel 3a sind an einer Vorderseite desselben angeordnet. Eine Aufnahmeausnehmung 3c zur Aufnahme des Spindelkopfes 6 und die rechte und linke Z-Achsen-Kugelspindel 22 sind an der Vorderseite 3b' des Trägers 3b ausgebildet.
Die rechte und linke Z-Achsen-Kugelspindel (Spindelantriebswellen) 22, 22 sind so angeordnet, daß sie zueinander in Bezug auf einer Ebene, die eine Achse C des Spindelkopfes 6 und die parallel zu der Y-Achse ist, symmetrisch sind, um hierdurch in der Nähe des Schwerpunktes des Spindelkopfes 6 anzutreiben.
Der Spindelkopf 6 und die rechte und linke Z-Achsen-Kugelspindel 22, 22 sind entlang einer Linie C2, die sie verbindet, ausgerichtet, und die Verbindungslinie C2 ist parallel zur Mittellinie C1 der Schenkel und leicht in Richtung einer rückwärts weisenden Seite verlagert.
Außerdem ist in einer Seitenansicht eine Achse der X-Achsen-Kugelspindel 19 rechtwinklig zu der Achse C des Spindelkopfes 6 an im wesentlichen der Mitte des Hubes des Tisches 5 in Richtung einer Y-Achse. Außerdem ist in einer Vorderansicht eine imaginäre Antriebsposition Y der Y-Achsen-Kugelspindeln 16, 16 rechtwinklig zu der Spindelachse C und stimmt im wesentlichen mit dem Schwerpunkt des Sattels 4 überein. Mit diesem Aufbau wird jeder Antriebspunkt der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse näher an einen Werkstückbearbeitungspunkt der Spindel 7 herangerückt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Paar von rechten und linken Z-Achsen-Kugelspindeln 22, 22 zum Antrieb des Spindelkopfes 6 angeordnet, symmetrisch zueinander in Bezug auf die Ebene zu sein, die die Achse C des Spindelkopfes 6 enthält, und sind parallel zu der Y-Achse, so daß die imaginäre Antriebsposition der rechten und linken Z-Achsen-Kugelspindeln 22, 22 im wesentlichen mit dem Schwerpunkt des Spindelkopfes 6 übereinstimmen. Es gestattet das Antreiben des Schwerpunktes des Spindelkopfes 6, so daß es möglich ist, das Auftreten von Restschwingungen zu vermindern, das durch ein Biegemoment verursacht wird, wenn der Spindelkopf 6 positioniert wird. Im Ergebnis dessen kann die Antwortcharakteristik auf das Antriebs-Übertragungs-Abtriebs-System erhöht werden, so daß eine Reaktion entsprechend den gegenwärtigen Anforderungen für eine noch höhere Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit entsprochen werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die X-Achsen-Kugelspindel 19 zum Antreiben des Tisches 5 so angeordnet, daß sie rechtwinklig zu der Spindelachse C des Spindelkopfes 6 verläuft und die imaginäre Antriebsposition Y des Paares von Y-Achsen-Kugelspindeln 16, 16 zum Antreiben des Sattels 4 ist rechtwinklig zu der Spindelachse C, so daß es möglich ist, die imaginäre Antriebsposition in jeder der Achsrichtungen auf die Nähe der Bearbeitungsposition der Oberseite des Tisches 5 festzulegen. Dies kann die Antwortcharakteristik des Antriebs-Übertragungs-Abtriebssystem in ähnlicher Weise wie oben erhöhen.
In diesem Ausführungsbeispiel hat die Säule 3 die Form des Portales, das den Bewegungsbereich des Tisches 5 mit dem Träger 3b, der die Oberseiten des rechten und linken Schenkels 3a, 3a verbindet, überbrückt, und der Spindelkopf 6 und die rechte und linke Z-Achsen-Kugelspindeln 22, 22 sind an der Vorderseite 3b' des Trägers 3b angeordnet, so daß sie entlang der geraden Linie C2 parallel zur Richtung der X-Achse ausgerichtet sind, so daß die imaginäre Antriebsposition der rechten und linken Z-Achsen-Kugelspindeln 22, 22 mit dem Schwerpunkt des Spindelkopfes 6 übereinstimmen kann. Das macht es möglich, weiter der Forderung für eine höhere Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit zu entsprechen.
Der Träger 3b der Säule 3 ist gegenüber dem rechten und linken Schenkel 3a in Richtung der Rückseite der Maschine verlagert und die Spindelachse C des Spindelkopfes 6 stimmt mit dem rechten und linken Schenkel 3a überein, so daß der Überhang des Spindelkopfes 6 von der Säule 3 beseitigt sein kann. Entsprechend kann die Lagerungssteifigkeit des Spindelkopfes 6 erhöht werden, was eine Antwortcharakteristik zu höherer Beschleunigungs-/Abbremsgeschwindigkeit erreichen kann.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Träger 3b in dem im wesentlichen Mittenabschnitt des festen Bettes 2 in Einheiten der Y-Achsen-Richtung angeordnet, so daß es möglich ist, den Spindelkopf 6 in den Mittelabschnitt des festen Bettes 2 zu positionieren, was es gestattet, den Bearbeitungsbereich zu vergrößern.

Claims

Werkzeugmaschine, mit: einem Bett (2); einem Sattel (4), angeordnet auf dem Bett (2), um in eine Vorwärts- und Rückwärts-Richtung (Y-Achse) in einer Vorderansicht der Werkzeugmaschine bewegbar zu sein; einem Tisch (5), angeordnet auf dem Sattel (4), um in Rechts- und Links-Richtung (X-Achse) bewegbar zu sein; einer Säule (3), befestigt auf dem Bett (2); einem Spindelkopf (6), angeordnet an einer Vorderseite der Säule (3), um eine Spindel (7) zu lagern und in einer vertikalen Richtung (Z-Achse) bewegbar zu sein; gekennzeichnet durch ein Paar rechter und linker Spindelantriebswellen (22) zum Bewegen des Spindelkopfes (6), angeordnet an einer Vorderseite der Säule (3), um symmetrisch zueinander in Bezug auf eine Ebene zu sein, die eine Achse (C) des Spindelkopfes (6) enthält und parallel zu der Y-Achse ist, um hierdurch in einer Nähe eines Schwerpunktes des Spindelkopfes (6) anzutreiben, wobei die Säule (3) eine Form eines Portales aufweist, das einen Bewegungsbereich des Tisches (5) überbrückt und rechte und linke Schenkel (3a) besitzt, und einen Träger (3b), der die Oberseiten des rechten und linken Schenkels (3a) verbindet, wobei eine gerade Linie (C2), die die Achse (C) des Spindelkopfes (6) und die Achsen der rechten und linken Spindelantriebswellen (22) verbindet, parallel zu der X-Achse in einer Draufsicht ist, und wobei der Träger (3b) der Säule (3) gegenüber dem rechten und linken Schenkel (3a) in Richtung einer Rückseite der Werkzeugmaschine verlagert ist und die Achse (C) des Spindelkopfes (6) mit den Schenkeln (3a) in einer Seitenansicht der Werkzeugmaschine übereinstimmt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei der Träger (3b) an einem Mittelabschnitt des Bettes (2) in Einheiten der Y-Achsen-Richtung positioniert ist.