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Querverweis auf eine in Bezug
stehende Anmeldung
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Diese
Anmeldung bezieht sich auf die
japanische
Patentanmeldung Nr. 2007-332458 , die am 25. Dezember 2007
eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen
ist, und beansprucht die Priorität von dieser.
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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 Bearbeitungsmaschine,
die mit einer Hauptspindelvorrichtung für Arbeitswerkzeuge
(oder Fertigungswerkzeuge) und einer Werkzeughalteeinrichtung ausgerüstet
ist. Die Werkzeughalteeinrichtung klemmt ein Fertigungswerkzeug
zum Bearbeiten eines Zielwerkstücks fest. Die Hauptspindelvorrichtung klemmt
lösbar die Werkzeughalteeinrichtung fest und rotiert die
Werkzeughalteeinrichtung, während die Werkzeughalteeinrichtung
festgeklemmt ist.
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2. Beschreibung des in Beziehung
stehenden Standes der Technik
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Es
gibt eine herkömmliche Hauptspindelvorrichtung als eine
der Bearbeitungsmaschinen. Zum Beispiel ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr.
JP 2007-307689 eine
solche herkömmliche Hauptspindelvorrichtung offenbart.
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Die
herkömmliche Hauptspindelvorrichtung bearbeitet ein Zielwerkstück,
während ein Ölnebel als Kühlschmiermittel
dem Arbeitswerkzeug zugeführt wird. Das Kühlschmiermittel
kühlt und schmiert gleichzeitig das Arbeitswerkszeug, wie
z. B. ein Schneidwerkzeug.
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Bei
der herkömmlichen Hauptspindelvorrichtung, die in der
JP 2007-307689 offenbart
ist, ist eine Werkstückhalteeinrichtung, die ein Arbeitswerkzeug festklemmt,
in das vordere Ende der Hauptspindelvorrichtung eingeführt.
In der Hauptspindelvorrichtung stützt ein Tragelement drehbar
ein Ölnebelzuführrohr an einem Hauptspindelement.
Der Ölnebel wird dem Arbeitswerkzeug durch das Ölnebelzuführrohr
zugeführt.
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Beim
Bearbeiten des Zielwerkstücks mit einer vorbestimmten Prozedur
steuert die Hauptspindelvorrichtung das Ölnebelzuführrohr,
um seine Rotationsgeschwindigkeit statt der der Hauptspindel zu verringern.
Diese Rotationssteuerung verhindert die Adhäsion des Ölnebels
an der inneren Umfangsfläche des Ölnebelzuführrohrs.
Das Ölnebelzuführrohr ist in einem Durchgangsloch
angeordnet, das in dem Hauptspindelement ausgebildet ist. Ferner
führt diese Rotationssteuerung eine adäquate Menge
des Ölnebels einer Innenhülse und dem Arbeitswerkzeug ohne
eine Verringerung einer nötigen Menge des Ölnebels
zu, während eine Vibration und eine Ablenkung, die im Ölnebelzuführrohr
erzeugt wird, unterdrückt wird, wodurch das Brechen des
Innerohres, eines Zugstabes und anderer Komponenten verhindert wird.
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Darüber
hinaus gibt es einen anderen Typ von Hauptspindelvorrichtung und
Werkzeughalteeinrichtung für Arbeitswerkzeuge (der als
der sog. „HSK-Typ" bezeichnet wird). Bei diesem Typ von Hauptspindelmaschine
wird das vordere Ende des Ölnebelzuführrohr in
ein Axialloch eingeführt, das in der Werkzeughalteeinrichtung
ausgebildet ist und durch das Ölnebel zugeführt
wird. Ein solcher Typ von Hauptspindelvorrichtung und Halteeinrichtung stellt
die Anforderung, um ein Anbringen und eine Entfernen der Werkzeughalteeinrichtung
zu gestatten, eines angemessenen Zwischenraumes zwischen der äußeren
Umfangsfläche des Teils am vorderen Ende des Ölnebelzuführrohr
und der inneren Umfangsfläche des Axialloches der Werkzeughalteeinrichtung.
Jedoch leckt der Ölnebel, der vom vorderen Ende des Ölnebelzuführrohres
zugeführt wird, aus der Bearbeitungsmaschine durch den
Zwischenraum zwischen dem Ölnebelzuführrohr und
der Werkzeughalteeinrichtung. Dieses gestaltet es schwierig, eine
angemessene Menge an Ölnebel dem Werkzeug zuzuführen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsmaschine
vorzusehen, die mit einer Hauptspindelvorrichtung und einer Werkzeughalteeinrichtung,
die ein Arbeitswerkzeug (oder ein Fertigungswerkzeug) festklemmt,
ausgerüstet ist, die in der Lage ist, eine angemessene
Menge an Kühlschmiermittel, wie z. B. Ölnebel,
dem Arbeitswerkzeug zuzuführen.
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Zu
den vorstehend genannten Zwecken sieht die vorliegende Erfindung
eine Bearbeitungsmaschine mit einer Hauptspindelvorrichtung und
einer Werkzeughalteeinrichtung vor. Die Hauptspindelvorrichtung
stützt lösbar die Werkzeughalteeinrichtung und
klemmt diese luftdicht fest. Die Hauptspindelvorrichtung dreht sich,
während diese die Werkzeughalteeinrichtung mit einem Arbeitswerkzeug festklemmt.
Die Hauptspindelvorrichtung hat einen Hauptspindelteil, ein Schmiermittelzuführrohr
und ein Stützelement. Der Hauptspindelteil wird angetrieben, um
sich zu drehen, und hat einen Durchgangslochteil, der entlang der
Rotationsachse des Hauptspindelteils ausgebildet ist. Das Schmiermittelzuführrohr befindet
sich in dem Durchgangslochteil. Durch das Schmiermittelzuführrohr
wird ein Kühlschmiermittel zum Arbeitswerkzeug transportiert.
Das Stützelement dreht sich zusammen mit dem Hauptspindelteil und
stützt einen Teil der Werkzeughalteeinrichtung und klemmt
diesen luftdicht fest. Die Werkzeughalteeinrichtung klemmt das Arbeitswerkzeug
fest, das ein Werkstück bearbeitet. Die Werkzeughalteeinrichtung hat
ein verriegeltes Element, einen Halteeinrichtungshauptteil und ein
Axialloch. Das verriegelte Element ist an einem Endabschnitt der
Werkzeughalteeinrichtung ausgebildet und wird durch das Stützelement
luftdicht festgeklemmt. Der Halteeinrichtungshauptteil ist an dem
anderen Endabschnitt der Werkzeughalteeinrichtung ausgebildet und
klemmt das Arbeitswerkzeug fest. Das Axialloch transportiert das Kühlschmiermittel
zum Arbeitswerkzeug. Das Axialloch ist von einem Endabschnitt zum
anderen Endabschnitt der Werkzeughalteeinrichtung entlang der Rotationsachse
des Halteeinrichtungshauptteils ausgebildet. Ein vorderer Endteil
des Axialloches ist in das Innere der Hauptspindelvorrichtung eingeführt und
in dieses gepasst, wenn die Hauptspindelvorrichtung die Werkzeughalteeinrichtung
festklemmt. In der Bearbeitungsmaschine ist eine Leckage Verhinderungseinrichtung
mit einer Ringform, die in der Lage ist, die Leckage des Kühlschmiermittels
zu verhindern, zumindest an einem Ort zwi schen dem Stützelement
und dem Schmiermittelzuführrohr und zwischen dem Axialloch
der Werkzeughalteeinrichtung und dem Schmiermittelzuführrohr
angeordnet.
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Unter
dem Gesichtspunkt, dass die Werkzeughalteeinrichtung an der Hauptspindelvorrichtung lösbar
befestigt ist, ist es erforderlich, dass ein Zwischenraum zwischen
der äußeren Umfangsfläche des vorderen
Endteils des Schmiermittelzuführrohrs und der inneren Umfangsfläche
des Axialloches der Werkzeughalteeinrichtung vorgesehen ist. Das
Ausbilden des Zwischenraumes zwischen der äußeren Umfangsfläche
des Schmiermittelzuführrohres und der inneren Umfangsfläche
des Axialloches der Werkzeughalteeinrichtung eröffnet die
Möglichkeit, dass das Kühlschmiermittel, wie z.
B. ein Ölnebel, durch diesen Zwischenraum leckt. Um ein
solches Problem zu verhindern ist die Struktur der Bearbeitungsmaschine
entsprechend der vorliegenden Erfindung mit zumindest einem Leckageverhinderungselement
ausgerüstet. Die Verwendung des Leckageverhinderungselements
verhindert eine jegliche Leckage des Kühlschmiermittels
durch den Zwischenraum und sieht eine angemessene Menge des Kühlschmiermittels
beim Arbeitswerkzeug vor, um dieses zu kühlen und zu schmieren.
D. h., wenn das Leckageverhinderungselement mit Ringform zwischen dem
Axialloch und dem Schmiermittelzuführrohr angeordnet ist,
kann das Leckageverhinderungselement jegliche Leckage des Kühlschmiermittels
durch den Zwischenraum verhindern, und ist es daher möglich,
eine angemessene Menge des Kühlschmiermittels dem Arbeitswerkzeug
zuzuführen.
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Andererseits
besteht, wenn das Leckageverhinderungselement zwischen dem Stützelement
und dem Schmiermittelzuführrohr angeordnet ist, eine Möglichkeit,
dass das Kühlschmiermittel durch den Zwischenraum leckt.
Jedoch kann durch die Wirkung des Stützelements zum luftdichten
Stützen eines Teils der Werkzeughalteeinrichtung und durch
das Vorhandensein des Leckageverhinderungselements zwischen dem
Stützelement und dem Kühlschmiermittelzuführrohr
eine Steuerung der Menge der Kühlschmiermittelleckage vorgenommen
werden, selbst dann, wenn das Schmiermittel durch den Zwischenraum
leckt. Damit kann das Vorsehen einer angemessenen Menge des Kühlschmiermittels
am Arbeitswerkzeug garantiert werden.
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Bei
der Bearbeitungsmaschine bei einem anderen Aspekt der Erfindung
hat das Leckageverhinderungselement mit Ringform einen Öffnungsteil
und wird dieses verformt, um den Durchmesser des Öffnungsteils
(auf den sich ebenfalls als „Öffnungsdurchmesser"
bezogen wird) entsprechend einer Erhöhung der Menge des
Kühlschmiermittels, genauer gesagt einer Schubkraft, die
durch das Kühlschmiermittel aufgebracht wird, zu verringern.
Der Öffnungsdurchmesser des Leckageverhinderungselements verringert
sich entsprechend der Erhöhung der Menge des Leckage Schmiermittels.
Dieses Merkmal des Leckageverhinderungselements verbessert die Leckage-Verhinderungswirkung.
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Bei
der Bearbeitungsmaschine entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung hat das Leckageverhinderungselement einen unterteilten
Teil, der zumindest zwei unterteilte Unterbauteile aufweißt.
Das Leckageverhinderungselement ist so angeordnet, dass die unterteilten
Unterbauteile zur Zuführrichtung des Kühlschmiermittels weisen
und das zumindest ein unterteiltes Unterbauteil zur Zuführrichtung
des Kühlschmiermittels geneigt ist. Diese Struktur des
Leckageverhinderungselementes verringert seinen Öffnungsdurchmesser entsprechend
der Erhöhung der Menge des Leckageschmiermittels.
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Bei
der Bearbeitungsmaschine entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung setzt sich das Leckageverhinderungselement aus einem O-Ring
zusammen. Dieser kann ebenfalls die Leckage des Kühlschmiermittels
verhindern und eine angemessene Menge des Kühlschmiermittels dem
Arbeitswerkzeug zuführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
bevorzugtes, nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein
schematischer Teilschnitt einer Bearbeitungsmaschine entsprechend
einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist,
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2 eine
vergrößerte Schnittansicht einer Dichtung als
ein Leckageverhinderungselement und ihres Umfangsteils in der Bearbeitungsmaschine
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist,
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3 eine
Draufsicht der Dichtung ist, die in die Bearbeitungsmaschine entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
eingebaut werden soll,
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4 eine
Schnittansicht der Dichtung, die in die Bearbeitungsmaschine entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel eingebaut werden soll, entlang
der IV-Linie in 3 ist,
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5 eine
vergrößerte, typische Schnittansicht der Dichtung
und ihrer Umfangsteile in der Bearbeitungsmaschine entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist und
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6 eine
vergrößerte Schnittansicht einer anderen Konfiguration
des Dichtung und ihrer Umfangsteile in der Verarbeitungsmaschine
entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
werden zahlreiche Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung der zahlreichen Ausführungsbeispiele
bezeichnen ähnliche Bezugszeichen oder Nummern ähnliche
oder äquivalente Bestandteile in den zahlreichen Darstellungen.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Eine
Beschreibung der Bearbeitungsmaschine, die mit der Hauptspindelvorrichtung
und der Werkzeughalteeinrichtung ausgerüstet ist, entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 vorgenommen.
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1 ist
eine schematische Teilschnittansicht der Bearbeitungsmaschine entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt einen
schematischen Querschnitt eines vorderen Endteils bzw. eines Teils
am vorderen Ende der Hauptspindelvorrichtung 30, die in
einer Ebene entlang einer Rotationswelle der Hauptspindel geschnitten
ist. Die Hauptspindelvorrichtung 30 klemmt die Werkzeughalteeinrichtung 10 fest.
Die Werkzeughalteeinrichtung 10 klemmt ebenfalls ein Arbeitswerkzeug 20 fest
(oder ein Fertigungswerkzeug, wie z. B. ein Schneidwerkzeug).
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht einer Dichtung 54 als
ein Leckageverhinderungselement und ihres Umfangsteil in der Bearbeitungsmaschine
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung. 3 ist eine Draufsicht der Dichtung 54,
die in die Bearbeitungsmaschine entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung angebaut werden soll. 4 ist
eine Schnittansicht der Dichtung 54, die in die Bearbeitungsmaschine
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel eingebaut werden
soll, entlang der IV-IV-Linie in 3.
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Die
Bearbeitungsmaschine entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
klemmt die Werkzeughalteeinrichtung 10 lösbar
fest. Die Werkzeughalteeinrichtung 10 klemmt ebenfalls
das Arbeitswerkzeug 20 (oder ein Fertigungswerkzeug) zum Schneiden
eines Werkstücks lösbar fest. Die Hauptspindelvorrichtung 30 rotiert
zusammen mit der Werkzeughalteeinrichtung 10, die mit dem
Arbeitswerkzeug 20 ausgerüstet ist, um das Werkstück
zu bearbeiten.
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D.
h., dass der Hauptspindelteil 41 in der Hauptspindelvorrichtung 30,
die in 1 gezeigt ist, die Werkzeughalteeinrichtung 10 lösbar
und luftdicht festklemmt. Der Hauptspindelteil 41 wird
durch ein Gehäuse (nicht gezeigt) mit einer zylindrischen
Hohlform drehbar gelagert. Das Hauptspindelteil 41 wird durch
einen Motor (nicht gezeigt) zur Rotation angetrieben. Die Rotationswelle
des Hauptspindelteils 41 wird ungefähr parallel
gehalten. Ein Durchgangsloch 42 ist entlang der Rotationswelle
in dem Hauptspindelteil 41 ausgebildet.
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Ein
Halteeinrichtungsklemmloch 44 ist an einem Halteeinrichtungsmontageteil 43 ausgebildet, das
an einem vorderen Endteil des Durchgangslochs 42 des Hauptspindelteils 41 angeordnet
ist. Die Werkzeughalteeinrichtung 10 wird in dem Halteinrichtungsklemmloch 44 der
Hauptspindelvorrichtung 30 festgeklemmt.
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Die
innere Umfangsfläche 46 des Halteinrichtungsklemmlochs 44 hat
eine konische Form, deren Durchmesser sich allmählich in
Richtung des vorderen Endes hin (zur linken Seite in 1)
des Hauptspindelteils 41 erhöht.
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Eine
ringförmige Stirn- bzw. Endfläche 45, die
zur Rotationswelle senkrecht verläuft, ist an der Außenseite
des Halteinrichtungsklemmlochs 44 ausgebildet.
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Ein
Stützelement befindet sich im Durchgangsloch 42.
Das Stützelement dreht sich zusammen mit dem Hauptspindelteil 41 und
stützt einen Teil der Werkzeughalteeinrichtung 10,
während der Schmiermittelkanal in der Bearbeitungsmaschine luftdicht
gehalten wird.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, weist das Stützelement
hauptsächlich eine zylindrische Hülse 51, die
Klemmelemente 56, eine schraubenförmige Zugfeder 48 und
einen Zugstab 59 auf.
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Eine
Bedienperson betätigt den Zugstab 59 um die Installation
der Werkzeughalteeinrichtung 10 in dem Halteinrichtungsklemmloch 44 und
das Entfernen von diesem aus dem Halteinrichtungsklemmloch 44 zu
gestatten. Der Zugstab 59 befindet sich entlang der Rotationswelle
der Hauptspindelvorrichtung 30.
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Der
Zugstab 59 wird zur hinteren Seite des Hauptspindelteils 41 durch
die Federaufbringkraft (oder die Federenergie) der schraubenförmigen
Zugfeder 58 gedrückt. Der Zugstab 59 hat
ein Durchgangsloch, in das ein Schmiermittelzuführrohr 61 eingebracht
und eingepasst ist. Das Durchgangsloch ist entlang der Rotationswelle
in den Zugstab 59 ausgebildet.
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Die
Zylinderhülse 51 ist an dem vorderen Endteils
bzw. vorderen Endabschnitts des Zugstabes 59 befestigt.
Eine Ringdichtung 53, die aus Gummi hergestellt ist, ist
an der äußeren Umfangsfläche der Zylinderhülse 51 angeordnet.
Der Zwischenraum zwischen dem vorderen Endteil der Hülse 51 und
einem Kühlmittelschlauch 19 der Werk zeughalteeinrichtung 10 ist
lösbar mit der Ringdichtung 53 abgedichtet. Der
Kühlmittelschlauch 19 wird detailliert erläutert.
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Das
Stützelement trägt lösbar einen Teil
(wie z. B. einen Kühlmittelschlauch 19) der Werkzeughalteeinrichtung 10 unter
Verwendung der Ringdichtung 53, um die Installation und
das Entfernen der Werkzeughalteeinrichtung 10 unter stark
luftdichten Bedingungen zu gestatten.
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Eine
Vielzahl von Klemmelementen 56 befindet sich gleitfähig
am äußeren Umfang der Zylinderhülse 51,
um zur äußeren Umfangsfläche der Zylinderhülse 51 zu
weisen. Ein Verriegelungselement 57 ist am vorderen Ende
von jedem Klemmelement 56 ausgebildet. Das Verriegelungselement 57 steht
zum äußeren Umfang des Klemmelements 56 vor.
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Die
Klemmelemente 56 gleiten auf der äußeren
Umfangsfläche der Zylinderhülse 51. Der
Verriegelungsteil 57 von jedem Klemmelement 56 läuft
auf einen Stufenteil 52 auf. Auch wird ein verriegeltes Element 16 der
Werkzeughalteeinrichtung 10 durch den Verriegelungsteil 57 gestoppt,
wobei das verriegelte Element 16 nachstehend erläutert
wird.
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Andererseits
werden der Zugstab 59 und die Zylinderhülse 51 zum
vorderen Endabschnitt des Hauptspindelteils 41 entgegen
der Federaufbringkraft der schraubenförmigen Zugfeder 58 bewegt
und das Verriegelungsteil 57 von jedem Festklemmelement 56 läuft
auf den Stufenabschnitt 52 und bewegt sich dann zur Rotationswellenseite
hin, während ein Gleiten auf der äußeren
Umfangsfläche der Zylinderhülse 51 stattfindet.
Dadurch wird das verriegelte Element 16 der Werkzeughalteeinrichtung 10 von
dem verriegelten Teil 57 freigegeben.
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Das
Schmiermittelzuführrohr 61 wird in das Durchgangsloch 62 des
Zugstabs 59 eingeführt, durch das Ölnebel
als ein Kühlschmiermittel zum Arbeitswerkzeug (als Fertigungswerkzeug)
transportiert wird. Das Schmiermittelzuführrohr 61 ist
an einem nicht rotierenden Teil (nicht gezeigt) der Hauptspindelvorrichtung 30 beispielsweise über
einen O-Ring und ähnliches befestigt.
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Das
Schmiermittelzuführrohr 61 wird durch die Zylinderhülse 51 über
ein ölloses Lager (nicht gezeigt) drehbar gelagert. Es
ist ebenfalls möglich, eine Struktur vorzusehen, bei der
das Schmiermittelzuführrohr 61 durch den nicht
rotierenden Teil (nicht gezeigt) der Hauptspindelvorrichtung 30 über
ein Lager drehbar gelagert wird.
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Der Ölnebel
wird von der hinteren Seite des Hauptspindelteils 41 in
das Schmiermittelzuführrohr 61 transportiert und
strömt dann zum Teil des vorderen Endes des Schmiermittelzuführrohrs 61 (genauer gesagt
wird zum Arbeitswerkzeug transportiert).
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Ein
Dichtungsbefestigungsteil 55 ist im Zugstab 59 ausgebildet.
Die Dichtung 54 ist im Dichtungsbefestigungsteil 55 angeordnet
und in dieses eingepasst. Diese Dichtung 54 ist ein Leckageverhinderungselement
mit einer Zylinderform als eines der wichtigen Merkmale der vorliegenden
Erfindung. Der Dichtungsbefestigungsteil 55 ist ein Leckageverhinderungselement-Befestigungsteil.
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D.
h., dass die Dichtung 54 zwischen den Zugstab 59 (der
das Stützelement bildet) und dem Schmiermittelzuführrohr 61 angeordnet,
um die Leckage des Ölnebels als das Kühlschmiermittel
zu verhindern. Es ist zu bevorzugen, dass der Teil am vorderen Ende
des Schmiermittelzuführrohrs 61 eine konische
Form hat. Dieses ermöglicht es, den Teil am vorderen Ende
des Schmiermittelzuführrohrs 61 in eine Öffnung
der Dichtung 54 in einfacher Weise einzuführen.
Die Dichtung 54 wird später detailliert erläutert.
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Die
Werkzeughalteeinrichtung 10 ist vom Typ mit Befestigung
von beiden Flächen (beispielsweise vom HSK-Schaft-Typ,
vom HSK-Typ) der sowohl die innere Umfangsfläche 46 als
auch die Stirnfläche 45 des Halteeinrichtungsklemmlochs 44 kontaktiert,
wenn ein Einbau in das Hauptspindelteil 41 vorliegt. Die
Werkzeughalteeinrichtung 10 hat einen Halteeinrichtungshauptteil 11 und
ein Axialdurchgangsloch 12. Das Axialloch ist ein Durchgangsloch, das
entlang der Rotationsachse des Halteeinrichtungshauptteils 11 ausgebildet
ist. Der Ölnebel strömt vom Schmiermittelzuführrohr 61 des
Hauptspindelteils 41 in das Axialdurchgangsloch 12 der Werkzeughalteeinrichtung 10.
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Ein
konischer Teil 15 ist an einem Ende des Halteeinrichtungshauptteils 11 der
Werkzeughalteeinrichtung 10 ausgebildet, an dem die Werkzeughalteeinrichtung 10 am
Hauptspindelteil 41 montiert ist.
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Der
konische Teil 15 hat eine zylindrische Hohlform, die so
ausgebildet ist, dass diese vom Halteeinrichtungshauptteil 11 vorsteht.
Eine konische Fläche 15a ist am Außenumfang
des konischen Teils 15 ausgebildet und hat einen Durchmesser
der nahezu gleich im Durchmesser dem Halteeinrichtungshauptteil 11 der
Werkzeughalteeinrichtung 10 ist.
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Wenn
die Werkzeughalteeinrichtung 10 in das Halteeinrichtungsklemmloch 44 des
Hauptspindelteils 41 in der Hauptspindelvorrichtung 30 eingeführt
ist, steht die konische Fläche 15a mit der inneren
Umfangsfläche 46 des Halteeinrichtungsklemmlochs 44 in
Kontakt und ist sie in diese eingepasst.
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Das
verriegelte Element 16 ist am vorderen Endteil des konischen
Teils 15 ausgebildet. Das verriegelte Element 16 steht
zum Innenumfang der Werkzeughalteeinrichtung 10 hin und
einem teilweise dickeren Teil hin vor. Das verriegelte Element 16 hat eine
Ringform, mit der das verriegelte Teil 57 von jedem Klemmelement 56 verriegelt
ist.
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Der
Kühlmittelschlauch 19 ist im hohlen Teil des Innenumfangs
des konischen Teils 15 ausgebildet. Der Kühlmittelschlauch 19 hat
eine Zylinderform, die von der Bodenfläche 18 zur
Stirnseite des konischen Teils 15 hin vorsteht (zur Seite
des Hauptspindelteils 41) hin.
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Das
axiale Durchgangsloch 12 ist im Innenumfang des Kühlmittelschlauches 19 ausgebildet. Wenn
die Werkzeughalteeinrichtung 10 in den Hauptspindelteil 41 eingebaut
wird, wird der Kühlmittelschlauch 19 in die Zylinderhülse 51 eingeführt
und eingepasst (durch die Dichtung 53) und das vordere Ende
der Schmiermittelzuführleitung 61 wird ebenfalls
in das axiale Durchgangsloch 12 des Kühlmittelschlauchs 19 eingeführt.
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Das
Halteeinrichtungshauptteil 11 hat ein Flanschteil 14,
dessen Durchmesser größer als der des konischen
Teils 15 ist. Das Flanschteil 14 ist in der Position
benachbart zum konischen Teil 15 in der Werkzeughalteeinrichtung 10 vorgesehen.
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Eine
ringförmige Stirnfläche 17 benachbart zum
konischen Teil 15a im Flanschteil 14 der Werkzeughalteeinrichtung 10 ist
ausgebildet, um nahezu senkrecht zur Rotationsachse der Hauptspindelvorrichtung 30 zu
verlaufen.
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Wenn
die Werkzeughalteeinrichtung 10 in das Halteeinrichtungsklemmloch 44 des
Hauptspindelteils 41 eingeführt wird, steht die
Stirnfläche 17 des Flanschteils 14 mit
der Stirnfläche 45 des Hauptspindelteils 41 der
Hauptspindelvorrichtung 30 in Berührung.
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Ein
Arbeitswerkzeughalteteil 13 ist a Teil des anderen Endes
(an der linken Seite in 1) des Halteeinrichtungshauptteils 11 der
Werkzeughalteeinrichtung 10 ausgebildet. Das Arbeitswerkzeughalteteil 13 hält
das Arbeitswerkzeug 20. Das Arbeitswerkzeug 20 bearbeitet
ein Werkstück als ein zu bearbeitendes Ziel.
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Ein
Axialloch 22 ist in einem Werkzeughauptteil 21 des
Arbeitswerkzeugs 20 ausgebildet. Das Axialloch 22 ist
vom Teil am hinteren Ende zum Teil am vorderen Ende des Arbeitswerkzeugs 20 ausgebildet.
Wenn das Arbeitswerkzeug 20 durch das Arbeitswerkzeughalteteil 13 der
Werkzeughalteeinrichtung 10 festgeklemmt wird, sind das
Axialloch 22, das im Arbeitswerkzeug 20 ausgebildet
ist, und das Axialloch 12, das in der Werkzeughalteeinrichtung 10 ausgebildet
ist, in einer koaxialen Linie verbunden, um miteinander in Verbindung
zu stehen.
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Der Ölnebel
strömt vom Schmiermittelzuführrohr 61 der
Hauptspindelvorrichtung 30 zum Axialloch 12 der
Werkzeughalteeinrichtung 10 und wird durch das Axialloch 22 zur
Seite des vorderen Endes des Arbeitswerkzeugs 20 geführt.
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Als
nächstes wird eine Beschreibung des Betriebes der Werkzeughalteeinrichtung 10 und
der Hauptspindelvorrichtung 30 in der Bearbeitungsmaschine
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung vorgenommen.
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Wenn
die Bearbeitungsmaschine ein Werkstück bearbeitet, rotieren
der Hauptspindelteil 41 und die Werkzeughalteeinrichtung 10,
die das Arbeitswerkzeug 20 festklemmt, jedoch rotiert das
Schmiermittelzuführrohr 61 aufgrund der Befestigung
am nicht rotierenden Teil (nicht gezeigt) der Hauptspindelvorrichtung 30 nicht.
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Der Ölnebel,
der vom Teil am hinteren Ende des Schmiermittelzuführrohrs 61 zugeführt
wird, strömt in den Teil am vorderen Ende von diesem (genauer
gesagt zur Seite des Arbeitswerkzeugs 20) ohne jegliche
Wirkung von Zentrifugalkraft.
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Der Ölnebel,
der vom Teil am vorderen Ende des Schmiermittelzuführrohrs 61 strömt,
wird zum Teil am vorderen Ende des Arbeitswerkzeugs 20 durch
das Axialloch 12 der Werkzeughalteeinrichtung 10 und
das Axialloch 22 des Arbeitswerkzeugs 20 transportiert.
Der Ölnebel als Kühlschmiermittel schmiert und
kühlt das Arbeitswerkzeug 20. In der Bearbeitungsmaschine
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird der Ölnebel, der vom Teil am hinteren Ende
des Schmiermittelzuführrohrs 61 eingeführt
wird, zum Arbeitswerkzeug 20 ohne jegliche Wirkung von
Zentrifugalkraft transportiert. Dieses ermöglicht es, eine angemessene
Menge an Ölnebel zum Teil am vorderen Ende des Arbeitswerkzeugs 20 in
der Bearbeitungseinrichtung zu führen.
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Nun
wird eine Beschreibung der Dichtung 54 als das Leckarge-Verhinderungselement
mit einer Zylinderform als ein wesentliches Merkmal der vorliegenden
Erfindung vorgenommen.
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Die
Werkzeughalteeinrichtung 10 ist ein lösbares Element
bei der Hauptspindelvorrichtung 30. D. h., dass die Werkzeughalteeinrichtung 10 durch eine
andere Werkzeughalteeinrichtung entsprechend dem zu bearbeitenden
Werkstück und dem Typ an Arbeitswerkzeugen ersetzt wird.
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Anders
ausgedrückt entspricht die Werkzeughalteeinrichtung 10,
die an der Bearbeitungsmaschine entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung montiert und festgeklemmt ist, der Werkzeughalteeinrichtung
aufgrund des HSK-Standards. Wenn die Werkzeughalteeinrichtung 10 an
der Hauptspindelvorrich tung 30 montiert ist, befindet sich
ein Teil (der Teil am vorderen Ende) der Schmiermittelzuführleitung 61 im
Inneren des Kühlmittelschlauchs 19 der Werkzeughalteeinrichtung 10.
Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist,
ist bei dieser Struktur immer der Zwischenraum 190 zwischen
der inneren Umfangsfläche des Kühlmittelschlauchs 19 und
der äußeren Umfangsfläche des Schmiermittelzuführrohrs 61 erforderlich.
Jedoch hat diese Struktur von Bearbeitungsmaschinen den Nachteil
eine Leckage des Ölnebels durch den Zwischenraum, der zwischen
der Innenumfangsfläche des Kühlmittelschlauchs 19 und
der Außenumfangsfläche des Schmiermittelzuführrohrs 61 ausgebildet ist.
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Gewöhnlich
strömt der Ölnebel zur Richtung hin, die durch
den Volllinienpfeil, der in 2 gezeigt ist,
bezeichnet ist. Wenn der Durchmesser des Ölnebelzuführloches
am vorderen Endabschnitt des Arbeitswerkzeugs 20 (genauer
gesagt der Durchmesser des Auslasses des Ölnebels) angemessen
kleiner als der des Schmiermittelzuführrohrs 61 ist,
besteht die Möglichkeit dass der Ölnebel zur Richtung hin,
die durch den gestrichelten Pfeil, der in 2 gezeigt
ist, bezeichnet ist, leckt, da sich der Innendruck der Schmiermittelzuführleitung 61 und
der Axiallöcher 12 und 22 erhöht.
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Bei
der Bearbeitungsmaschine entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die Dichtung 54 verwendet, um
zu verhindern, dass der Ölnebel durch den Zwischenraum
zwischen dem Zugstab 59 (der das Stützelement
bildet) und dem Schmiermittelzuführrohr 61 leckt.
Diese Dichtung 54 dient als das Schmiermittelleckage-Verhinderungselement.
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Wie
es in den 3 und 4 gezeigt
ist, ist die Dichtung 54 in einer solchen Weise gestaltet, dass
sich mit wachsender Spannung, die durch den leckenden Ölnebel,
der aus dem Zwischenraum 190 leckt (zur Richtung entgegengesetzt
zur Ölnebelzuführrichtung), der Öffnungsdurchmesser
der Dichtung 54 (der Durchmesser eines Öffnungsteils 540) stärker
verformt, um sich zu verringern. Genauer gesagt ist die Dichtung 54 ein
elastisches Element mit Ringform, das den Öffnungsteil 540 hat,
durch den das Schmiermittelzuführrohr 61 eingeführt
wird.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, hat jeder Endabschnitt des Querschnitts
der Dichtung 54 die Form des Buchstabens „Y".
D. h., dass jeder Endabschnitt des Querschnitts der Dichtung 54 eine erste
Seite 541 (als einen unterteilten Teil), eine zweite Seite 542 (als
einen unterteilten Teil) und eine Nut 543 hat. Die erste
und zweite Seite 541 und 542 (als die unterteilten
Teile) werden durch die Nut 543 unterteilt. Die Dichtung 54 wird
im Dichtungsbefestigungsteil 55 des Zugstabes 59 angeordnet,
sodass die unterteilten Teile (die sich aus dem Nutteil 543, der
ersten Seite 541 und der zweiten Seite 542 zusammensetzen)
in die Ölnebelzuführrichtung weisen.
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Die
erste Seite 541 ist so angeordnet, dass diese zur Ölnebelzuführrichtung
zwischen dem Zugstab 59 und dem Schmiermittelzuführrohr 61 geneigt ist.
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Unglücklicherweise
berührt, selbst wenn das Kühlschmiermittel, wie
z. B. Ölnebel, durch den Zwischenraum 190 leckt,
der leckende Ölnebel die erste Seite 541 der Dichtung 54 und
dehnt dieser die erste Seite 541 (als einen unterteilten
Teil) aus. Diese erste Seite 541 (als ein unterteilter
Teil) dehnt sich aufgrund ihrer eigenen Elastizität durch
Hydraulikenergie des leckenden Ölnebels (genauer gesagt
des Drucks des leckenden Ölnebels) aus. Die Ausdehnung
der ersten Seite 541 erhöht die Adhäsion
zwischen der Dichtung 54 und dem Schmiermittelzuführrohr 61.
D. h., dass die Dichtung 54 immer am Schmiermittelzuführrohr 61 unter
den Normalbedingungen haftet, wo kein Ölnebel durch den
Zwischenraum 190 leckt. Je mehr der Ölnebel als
das Kühlschmiermittel durch den Zwischenraum 190 leckt,
je stärker erhöht sich die Adhäsion zwischen
der Dichtung 54 und dem Schmiermittelzuführrohr 61 und
je stärker verringert sich der Durchmesser der Öffnung der
Dichtung 54. Dieses verbessert die Leckage-Verhinderungsfähigkeit
der Bearbeitungsmaschine entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Andererseits
wird der Kühlmittelschlauch 19 durch die Zylinderhülse 51 (die
als die Komponente dient, die das Stützelement bildet) über
die Dichtung 54 luftdicht gestützt. Selbst wenn
der Ölnebel durch den Zwischenraum 190 leckt,
setzt sich die Leckage des Ölnebels fort, bis der Raum 200 mit
dem Leckage-Ölnebel gefüllt ist, wobei jedoch
nach dem Füllen mit dem Leckage-Ölnebel keine
Leckage des Ölnebels auftritt. Es ist daher möglich,
die Gesamtmenge des Leckage-Ölnebels zu steuern. Dadurch
kann eine an gemessene Menge des Ölnebels zum Arbeitswerkzeug 20 geführt
oder transportiert werden.
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Ferner
dreht sich die Dichtung 54 zusammen mit der Hauptspindelvorrichtung 30,
wobei sich jedoch das Schmiermittelzuführrohr 61 nicht
zusammen mit der Hauptspindelvorrichtung 30 dreht. Es gibt
eine Möglichkeit der Verringerung der Lebensdauer der Dichtung 54,
wenn die Dichtung 54 immer am Schmiermittelzuführrohr 61 haftet.
Selbst wenn die geringe Menge des Ölnebels durch den Zwischenraum 190 leckt,
hat der leckende Ölnebel nur einen schwachen Druck um die
erste Seite 541 auszudehnen, und dieses ermöglicht
es, dass der Ölnebel in einfacher Weise in den Zwischenraum 190 zwischen
der Dichtung 54 und dem Schmiermittelzuführrohr 61 strömt.
Eine geringe Menge des geleckten Ölnebels, die im Zwischenraum 190 zwischen
der Dichtung 54 und dem Schmiermittelzuführrohr 61 vorliegt, kann
die Lebensdauer der Dichtung 54 verlängern, da
solch eine geringe Menge des geleckten bzw. Leckage-Ölnebels,
die zwischen dem Zwischenraum 190 vorliegt, als Kühlschmiermittel
wirkt.
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Es
gibt keine Begrenzung bei der Position der Dichtung 54 solange
diese zwischen dem Kühlmittelzuführrohr 61 und
dem Zugstab 59 vorhanden ist (der das Stützelement
bildet). Es ist vorzuziehen, aufgrund der Verringerung des Raumbereiches 200 (insbesondere
zur Verringerung der Menge des Leckage-Ölnebels) die Dichtung 54 nahe
dem Kühlmittelschlauch 19 zwischen dem Schmiermittelzuführrohr 61 und
dem Zugstab 59 (der das Stützelement bildet) anzuordnen.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Eine
Beschreibung der Bearbeitungsmaschine entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 vorgenommen.
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5 ist
eine vergrößerte typische Schnittansicht der Dichtung 54 und
ihrer umgebenden Teile in der Bearbeitungsmaschine entsprechend
dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 6 ist
eine vergrößerte Schnittansicht einer weiteren
Konfiguration der Dichtung 54 und ihrer Umfangsteile in
der Bearbeitungsmaschine entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Da
die Bearbeitungsmaschine entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel
nahezu gleich in Bezug auf die Struktur zu der des ersten Ausführungsbeispiels
ist, wird das sich unterscheidende Merkmal zwischen dem ersten und
zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 5 und 6 erläutert.
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Das
sich unterscheidende Merkmal zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel besteht
in der Position der Dichtung 54 (als das Leckageverhinderungselement).
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In
der Bearbeitungsmaschine entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel
befindet sich die Dichtung 54 in einer beliebigen Position
zwischen dem Axialloch 12 und dem Schmiermittelzuführrohr 61.
D. h., dass der Dichtungsbefestigungsteil 55' in der Innenumfangsfläche
des Kühlmittelschlauches 19 ausgebildet ist und
die Dichtung 54 in den Dichtungsbefestigungsteil 55' eingepasst
ist. Diese Struktur verhindert die Leckage des Ölnebels
durch den Zwischenraum 190.
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Die
Werkzeughalteeinrichtung 10 ist an der Hauptspindelvorrichtung 30 zur
entgegengesetzten Richtung (zur Richtung von links nach rechts in 5)
zur Ölnebeltransportrichtung hin montiert. Es ist daher
zu bevorzugen, dass der Teil am vorderen Ende des Schmiermittelzuführrohrs 61 einen
konischen Teil hat. Diese Struktur ermöglicht es, die Werkzeughalteeinrichtung 10 an
der Hauptspindelvorrichtung 30 in einfacher Weise anzubringen.
Mit dem konischen Teil am vorderen Ende des Kühlmittelschlauches 19 wird
ein einfaches Einführen des Kühlmittelschlauches 19 in
die Hülse 51 ermöglicht.
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Andererseits
ermöglicht das Vorsehen des konischen Teils am vorderen
Ende des Kühlmittelzuführschlauches 61 das
einfache Einführen des Schmiermittelzuführrohrs 61 in
das Axialloch 12 der Werkzeughalteeinrichtung 10.
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Wie
es in 6 gezeigt ist, ist es möglich, die zusätzliche
Dichtung 54 in dem Dichtungsbefestigungsteil 55' zwischen
dem Kühlmittelschlauch 19 und dem Schmiermittelzuführrohr 61 zusätzlich
dazu anzuordnen, dass die Dichtung 54 im Dichtungsbefestigungsteil 55 zwischen
dem Zugstab 59 (der das Stützelement bildet) und
dem Schmiermittelzuführrohr 61 angeordnet ist.
Das Paar der Dichtung 54 dient als Schmiermittelleckage-Verhinderungselement.
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Die
Struktur der Bearbeitungsmaschine sowohl entsprechend dem ersten
als auch entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet die
Dichtung 54 mit der Form im Querschnitt mit dem Buchstaben „Y".
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht auf diese Struktur
beschränkt. Es ist hinreichend, ein beliebiges Element
zu verwenden, das in der Lage ist, die Leckage des Ölnebels
zu verhindern, wie z. B. einen O-Ring.
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Während
spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
detailliert beschrieben wurden, wird durch den Fachmann eingeschätzt, dass
zahlreiche Abwandlungen und Alternativen zu diesen Einzelheiten
im Hinblick auf die Gesamtlehre der Offenbarung entwickelt werden
können. Dementsprechend sind die speziellen Anordnungen,
die offenbart sind, nur als illustrierend und nicht als den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung beschränkend anzusehen, der
durch die volle Breite der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente
gegeben ist.
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Eine
Bearbeitungsmaschine hat eine Hauptspindelvorrichtung und eine Werkzeughalteeinrichtung,
die ein Arbeitswerkzeug festklemmt. Die Hauptspindelvorrichtung
stützt lösbar die Werkzeughalteeinrichtung und
rotiert diese. Ein Ölnebel wird zum Arbeitswerkzeug durch
ein Schmiermittelzuführrohr in der Hauptspindelvorrichtung
transportiert. Ein Kühlmittelschlauch ist in der Werkzeughalteeinrichtung
ausgebildet. Ein Stützelement setzt sich hauptsächlich
aus einer Hülse und einem Zugstab zusammen. Das Stützelement
stützt luftdicht den Kühlmittelschlauch der Kühlmittelhalteeinrichtung.
Eine ringförmige Dichtung ist zwischen dem Kühlmittelzuführschlauch
und dem Stützelement angeordnet, um jegliche Leckage des Ölnebels
zu verhindern. Der Umfang der Dichtung hat zwei unterteilte, untergeordnete
Teile in der Form des Buchstabens „Y". Der Leckageölnebel
dehnt einen untergeordneten Teil der Dichtung aus, um luftdicht den
Zwischenraum, der zwischen dem Schmiermittelzuführrohr
und dem Zugstab ausgebildet ist, abzudichten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-332458 [0001]
- - JP 2007-307689 [0003, 0005]