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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine für
die Durchführung eines halbtrockenen Bearbeitungsprozesses,
um einen Nebel aus einem aus Wasser und Öl gemischten Strömungsmittel
und komprimierter bzw. unter Druck stehender Luft zu erzeugen, und
um ein Werkstück mit einem auf einer Hauptspindel montierten
Werkzeug zu bearbeiten, während der Nebel aus dem Werkzeug
ausgestoßen wird.
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Stand der Technik
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Werkzeugmaschinen
wie beispielsweise Bearbeitungszentren umfassen Werkzeugmaschinen für
die Durchführung eines halbtrockenen Bearbeitungsprozesses,
um einen Nebel aus einem aus Wasser und Öl (Schneidöl)
gemischten Strömungsmittel (SchneidStrömungsmittel
oder Kühlmittel) und komprimierter bzw. unter Druck stehender
Luft zu erzeugen, und um ein Werkstück mit einem auf einer Hauptspindel
montierten Werkzeug zu bearbeiten, während der Nebel aus
dem Werkzeug ausgestoßen wird.
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Die
offengelegte
japanische Patentoffenlegung
Nr. 2005-186180 offenbart beispielsweise eine Werkzeugmaschine
zur Durchführung eines halbtrockenen Beaarbeitungsprozesses
und eines halbtrockenen Bearbeitungsverfahrens.
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Die
japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr.
3130735 offenbart eine Vorrichtung zum Sammeln von Spänen,
die Späne sammelt, die in einem Bearbeitungsprozess entstanden
sind, der durch eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Kunstharz ausgeführt
wird. Wenn die Vorrichtung zum Sammeln von Spänen Späne
sammelt, wird sie in einem Kreislauf zur Luftzirkulation betrieben,
der dazu dient, Luft für die Wiederverwendung zirkulieren
zu lassen.
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Die
in der veröffentlichten
japanischen
Patentoffenlegung Nr. 2005-186180 offenbarte Werkzeugmaschine
weist eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Nebel auf, die einen
Nebel aus einem auf einer Hauptspindel angebrachten Bearbeitungswerkzeug
bereitstellt. Der zu dem Werkzeug geleitete Nebel wird vom äußersten
Ende des Werkzeugs in Richtung eines Bearbeitungspunktes ausgestoßen. Die
offenbarte Werkzeugmaschine lässt den verwendeten Nebel
(Schneidströmungsmittel, Kühlmittel) und die ausgestoßene
Luft jedoch nicht zur Wiederverwendung zirkulieren.
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Die
Vorrichtung zum Sammeln von Spänen, die in der
japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr.
3130735 offenbart ist, ist mit der Vorrichtung zur Bearbeitung
von Kunstharz kombiniert, nicht mit einer Werkzeugmaschine zum Ausführen
eines halbtrockenen Bearbeitungsprozesses. Obwohl die offenbarte
Vorrichtung zum Sammeln von Spänen Luft zur Wiederverwendung
zirkulieren lässt, verwendet sie kein gemischtes Strömungsmittel
(SchneidStrömungsmittel, Kühlmittel) aus Wasser
und Öl, weil die Vorrichtung zum Bearbeiten von Kunstharz
Werkstücke aus Kunstharz bearbeitet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen,
die ein SchneidStrömungsmittel, d. h. ein aus Wasser und Öl gemischtes
Strömungsmittel und freigesetzte Luft für einen
halb-trockenen Bearbeitungsprozess wiederverwendet, um einen Anstieg
der Temperatur eines Arbeitsraums zu verringern, und die Späne
aus dem Arbeitsraum entfernt, sodass sich keine Späne in dem
Arbeitsraum ansammeln, und die Belastungen für die Umwelt
reduziert.
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Um
das oben genannte Ziel zu erreichen, wird gemäß der
vorliegenden Erfindung eine Werkzeugmaschine für die Durchführung
eines halbtrockenen Bearbeitungsprozesses bereitgestellt, um einen
Nebel aus einem aus Wasser und Öl gemischten Strömungsmittel
mit komprimierter Luft zu erzeugen, und um ein Werkstück
mit einem an einer Hauptspindel angebrachten Werkzeug zu bearbeiten,
während der Nebel durch das Werkzeug ausgestoßen
wird, wobei die Werkzeugmaschine dadurch gekennzeichnet ist, dass
sie folgendes aufweist:
eine Absaug- und Trennvorrichtung (suction
separator), um das gemischte Strömungsmittel, die freigesetzte
bzw. ausgeleitete Luft und Späne aus einem Arbeitsraum
einzusaugen, und um die Späne abzuscheiden;
eine Zirkulations-
bzw. Rückleitungsstrecke für die freigesetzte
bzw. ausgeleitete Luft, um die aus der Absaug- und Trennvorrichtung
(suction separator) freigesetzte komprimierte freigesetzte Luft
zu zirkulieren und um die freigesetzte komprimierte Luft dadurch
in den Arbeitsraum zu leiten, um die Späne von dem Arbeitsraum
zu einem Auslassanschluss bzw. einer Auslassöffnung unter
dem Arbeitsraum zu befördern; und
eine Zirkulations-
bzw. Rückleitungsstrecke für das gemischte Strömungsmittel,
um das aus der Absaug- und Trennvorrichtung freigesetzte gemischte
Strömungsmittel zu zirkulieren und um das gemischte Strömungsmittel
zu dem Arbeitsraum zu leiten, um dadurch die Späne von
dem Arbeitsraum zu einem Auslassanschluss bzw. einer Auslassöffnung
unter dem Arbeitsraum zu bewegen.
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Vorzugsweise
weist die Zirkulations- bzw. Rückleitungsstrecke für
die freigesetzte Luft folgendes auf:
ein Ausstoßgebläse,
um die freigesetzte Luft als die komprimierte freigesetzte Luft
aus der Absaug- und Trennvorrichtung auszustoßen; und
Mittel
zum Ausleiten der freigesetzten Luft, um die freigesetzte komprimierte
Luft in einen vorgeschriebenen Bereich in dem Arbeitsraum auszuleiten,
um die Späne zu verdrängen.
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Vorzugsweise
weist die Zirkulations- bzw. Rückleitungsstrecke für
das gemischte Strömungsmittel folgendes auf:
eine
Ausleitungspumpe, um das gemischte Strömungsmittel aus
der Absaug- und Trennvorrichtung auszuleiten; und
Mittel zum
Ausleiten des gemischten Strömungsmittels, um das gemischte
Strömungsmittel und die komprimierte Luft in einen weiteren
vorgeschriebenen Bereich in dem Arbeitsraum auszuleiten, um die Späne
zu verdrängen. Vorzugsweise weist die Zirkulations- bzw.
Rückleitungsstrecke für das gemischte Strömungsmittel
folgendes auf:
einen Tank für gemischtes Strömungsmittel,
der das durch die Ausstoßpumpe ausgestoßene gemischte Strömungsmittel
zeitweise aufnimmt; und
einen Durchlass für die Versorgung
mit komprimierter Luft, um die komprimierte Luft zu den Mitteln
zum Ausleiten des gemischten Strömungsmittels zu leiten.
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Vorzugsweise
umfasst die Werkzeugmaschine ein Horizontal-Bearbeitungszentrum;
wobei
die Mittel zum Ausstoßen der freigesetzten Luft ein Paar
Auslassdüsen zum Ausstoßen der freigesetzten komprimierten
Luft in Richtung eines Paars jeweils darunter liegender Wandoberflächen auf
sich gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsraumes umfassen;
und
die Mittel zum Ausstoßen des gemischten Strömungsmittels
umfassen;
eine zentrale Düse für das gemischte
Strömungsmittel, um das gemischte Strömungsmittel
und die komprimierte Luft auszustoßen, die jeweils aus
dem Tank für gemischtes Strömungsmittel und dem
Durchlass für komprimierte Luft zugeführt werden,
und zwar in Richtung des Werkstücks, einer Spannpalette
und einer Spannvorrichtung mittels derer das Werkstück auf
der Spannpalette gehalten wird; und
ein Paar Düsen
für das gemischte Strömungsmittel, um das gemischte
Strömungsmittel und die komprimierte Luft auszustoßen,
die jeweils aus dem Tank für gemischtes Strömungsmittel
und dem Durchlass für komprimierte Luft zugeführt
werden, und zwar in Richtung eines Paars oberer Wandoberflächen
auf sich gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsraumes.
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Die
wie oben beschrieben gemäß der vorliegenden Erfindung
konstruierte Werkzeugmaschine ist in der Lage, ein Schneidströmungsmittel,
d. h. ein gemischtes Strömungsmittel aus Wasser und Öl
sowie freigesetzte Luft für einen halbtrockenen Bearbeitungsprozess
wieder zu verwenden, und ist in der Lage, Späne aus dem
Arbeitsraum zu entfernen, sodass sich die Späne nicht im
Arbeitsbereich ansammeln. Die Werkzeugmaschine kann zudem Belastungen
für die Umwelt verringern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Werkzeugmaschine zur Durchführung
eines halbtrockenen Verarbeitungsprozesses gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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2 ist
eine schematische Frontansicht der in 1 gezeigten
Werkzeugmaschine.
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Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
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Eine
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in der Lage, einen halbtrockenen Bearbeitungsprozess durchzuführen,
um einen Nebel eines aus Wasser und Öl gemischten Strömungsmittels
mit komprimierter Luft zu erzeugen, und um ein Werkstück
mit einem auf einer Hauptspindel befestigten Werkzeug zu bearbeiten,
während der Nebel aus dem Werkzeug ausgestoßen
wird.
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Die
Werkzeugmaschine weist eine Absaug- und Trennvorrichtung, eine Zirkulations-
bzw. Rückleitungsstrecke für die freigesetzte
Luft und eine Zirkulations- bzw. Rückleitungsstrecke für
das gemischte Strömungsmittel auf. Die Absaug- und Trennvorrichtung
saugt das gemischte Strömungsmittel, die freigesetzte Luft
und die Späne aus einem Arbeitsraum, und trennt die Späne
ab. Die Zirkulations- bzw. Rückleitungsstrecke für
die freigesetzte Luft lässt die aus der Absaug- und Trennvorrichtung
freigesetzte komprimierte freigesetzte Luft zirkulieren und führt die
freigesetzte komprimierte Luft dem Arbeitsraum zu, um so die Späne
aus dem Arbeitsraum in eine Auslassöffnung unterhalb des
Arbeitsraumes zu verdrängen. Die Zirkulations- bzw. Rückleitungsstrecke für
das gemischte Strömungsmittel lässt das aus der Absaug-
und Trennvorrichtung freigesetzte komprimierte gemischte Strömungsmittel
zirkulieren und führt das gemischte Strömungsmittel
dem Arbeitsraum zu, um so die Späne aus dem Arbeitsraum
in die Auslassöffnung zu verdrängen.
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Das
gemischte Strömungsmittel und die freigesetzte Luft, die
in dem halbtrockenen Bearbeitungsprozess verwendet werden, werden
wiederverwendet, um zu verhindern, dass die Temperatur des Arbeitsbereichs
in unerwünschtem Maß ansteigt. Die Späne
werden aus dem Arbeitsraum entfernt, ohne sich darin anzusammeln.
Da das gemischte Strömungsmittel und die freigesetzte Luft
wiederverwendet werden, verringert die Werkzeugmaschine Belastungen
für die Umwelt.
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Die
Werkzeugmaschine ist in einem unten beschriebenen Ausführungsbeispiel
als horizontales Bearbeitungszentrum dargestellt. Die Werkzeugmaschine
kann jedoch ein vertikales Bearbeitungszentrum, ein Mehrachsdrehzentrum,
eine Drehmaschine oder eine Schleifmaschine sein. Die Werkzeugmaschine
gemäß dem unten beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist in der Lage, sowohl einen halb-trockenen Bearbeitungsprozess
als auch einen normalen Bearbeitungsprozess auszuführen.
Die Werkzeugmaschine kann jedoch eine für einen halb-trockenen
Bearbeitungsprozess bestimmte Werkzeugmaschine sein.
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Die
Werkzeugmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert mit Bezug
auf 1 und 2 beschrieben werden. 1 zeigt
in einer schematischen Seitenansicht die Werkzeugmaschine zum Ausführen
eines halb-trockenen Bearbeitungsprozesses gemäß dem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt,
in einer schematischen Frontansicht, die in 1 gezeigte
Werkzeugmaschine. Ähnliche bzw. sich entsprechende Bauteile
sind in den Ansichten durch gleiche oder einander entsprechende
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, umfasst die Werkzeugmaschine 1 ein
horizontales Bearbeitungszentrum, das in der Lage ist, sowohl einen
halb trockenen als auch einen herkömmlichen Bearbeitungsprozess
auszuführen. Die Werkzeugmaschine 1 weist eine
Hauptspindel 2 auf, an der ein Werkzeug 3 demontierbar
bzw. abnehmbar angebracht ist. Die Werkzeugmaschine 1 weist
auch eine Spannpalette 4 auf, auf der ein Werkstück
W durch eine Spannvorrichtung 5 abnehmbar festgehalten
wird.
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Wenn
die Werkzeugmaschine 1 den halb-trockenen Bearbeitungsprozess
durchführt, fräst sie das Werkstück W
mittels des Werkzeugs 3 innerhalb eines Arbeitsraumes S.
Bei dem halb-trockenen Bearbeitungsprozess erzeugt die Werkzeugmaschine 1 einen
Nebel aus einem gemischten Strömungsmittel (Schneidströmungsmittel,
Kühlmittel) 12 aus Wasser 10 und Öl
(Schneidöl) 11 mit komprimierter Luft 13,
und bearbeitet das Werkstück W mit dem Werkzeug 3,
während der Nebel aus dem Werkzeug 3 ausgestoßen
wird.
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Die
Werkzeugmaschine 1 weist einen Mischer 20 auf,
der mit dem Wasser 10 aus einem Tank 21, dem Öl 11 aus
einem Öltank 22 und der komprimierten Luft 13 aus
einer Quelle 23 komprimierter Luft wie beispielsweise einem
Luftkompressor versorgt wird.
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Der
Mischer 20 mischt das Wasser 10 und das Öl 11 zu
dem gemischten Strömungsmittel 12. Der Mischer 20 zwingt
dann das gemischte Strömungsmittel 12 und die
komprimierte Luft 13 durch einen Spindelströmungsdurchlass 24,
der in der Hauptspindel 2 ausgebildet ist, und durch einen Werkzeugströmungsdurchlass 25,
der in dem Werkzeug 3 ausgebildet ist. Das gemischte Strömungsmittel 12 und
die komprimierte Luft 13 werden dann als Nebel aus dem
vorderen Ende des Werkzeugs 3 ausgestoßen.
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Die
Werkzeugmaschine 1 weist eine Absaug- und Trennvorrichtung 14,
eine Zirkulations- bzw. Rückleitungsstrecke 15 für
die freigesetzte Luft und eine Zirkulations- bzw. Rückleitungsstrecke 16 für
das gemischte Strömungsmittel auf.
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Die
Absaug- und Trennvorrichtung 14 weist die Funktion auf,
das gemischte Strömungsmittel 12, die freigesetzte
Luft und Späne 17 aus dem Arbeitsraum S abzusaugen,
und die Späne 17 von dem gemischten Strömungsmittel 12 und
der freigesetzten Luft zu trennen. Die Absaug- und Trennvorrichtung 14 wird
fortlaufend betrieben, während die Werkzeugmaschine 1 in
Betrieb ist. Die Zirkulationsstrecke 15 für die
freigesetzte Luft leitet die aus der Absaug- und Trennvorrichtung 14 freigesetzte
komprimierte Luft 18 zurück und führt
die freigesetzte komprimierte Luft 18 dem Arbeitsraum S
zu. Die freigesetzte komprimierte Luft 18, die dem Arbeitsraum
S zugeführt wird, verdrängt die Späne 17 im
Arbeitsraum S in Richtung einer Auslassöffnung 19,
die sich unterhalb des Arbeitsraums S befindet.
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Die
Zirkulationsstrecke 16 für das gemischte Strömungsmittel
leitet das aus der Absaug- und Trennvorrichtung 14 freigesetzte
gemischte Strömungsmittel 12 zurück und
führt das freigesetzte gemischte Strömungsmittel 12 dem
Arbeitsraum S zu. Das freigesetzte gemischte Strömungsmittel 12,
das dem Arbeitsraum S zugeführt wird, verdrängt
die Späne 17 im Arbeitsraum S in Richtung der
Auslassöffnung 19.
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Wenn
die Werkzeugmaschine 1 den halb-trockenen Bearbeitungsprozess
durchführt, werden somit das gemischte Strömungsmittel 12 sowie
die freigesetzte Luft (die freigesetzte komprimierte Luft 18)
wieder verwendet und dem Arbeitsraum S zugeführt. Dementsprechend
wird verhindert, dass die Temperatur des Arbeitsraums S in unerwünschtem
Maß ansteigt, und die Späne 17 werden
aus dem Arbeitsraum S entfernt, ohne sich darin anzusammeln. Weiterhin
verringert die Werkzeugmaschine 1 Belastungen der Umwelt,
da die Menge an gemischtem Strömungsmittel 12 und
freigesetzter Luft, die aus dem gesamten Kreislauf der Werkzeugmaschine 1 freigesetzt
werden, verringert wird, d. h. sie ist umweltfreundlich.
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Die
Zirkulationsstrecke 15 für die freigesetzte Luft
ist ständig in Betrieb, während das Werkstück W
durch das Werkzeug 3 in dem halb-trockenen Bearbeitungsprozess
bearbeitet wird. Die freigesetzte komprimierte Luft 18 wird
stän dig zirkuliert und wird dem Arbeitsraum S zugeführt,
und drängt dadurch die Späne 17 in Richtung
der Auslassöffnung 19. Alternativ kann die Zirkulationsstrecke 15 für
die freigesetzte Luft gesteuert werden, um nur dann in Betrieb zu
sein, wenn es notwendig ist, sodass sie mit Unterbrechungen in Betrieb
ist.
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Das
gemischte Strömungsmittel 12 in Form eines Nebels,
das in dem halbtrockenen Bearbeitungsprozess für das Bearbeiten
des Werkstücks W mit dem Werkzeug 3 verwendet
wird, wird im Allgemeinen mit einer geringen Geschwindigkeit zirkuliert, d.
h. 100 ccm/h. Während das Werkstück W durch das
Werkzeug 3 in dem halb-trockenen Bearbeitungsprozess bearbeitet
wird, wird daher eine mit der Absaug- und Trennvorrichtung 14 verbundene
Austragpumpe P1 am einlassseitigen Ende der Zirkulationsstrecke 16 für
das gemischte Strömungsmittel deaktiviert. Nachdem der
halb-trockene Bearbeitungsprozess beendet ist, wird die Austragpumpe
P1 am einlassseitigen Ende der Zirkulationsstrecke 16 für
das gemischte Strömungsmittel betätigt, um das gemischte
Strömungsmittel 12 aus der Absaug- und Trennvorrichtung 14 in
die Zirkulationsstrecke 16 für das gemischte Strömungsmittel
auszuleiten.
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Wie
oben beschreiben, wird die Zirkulationsstrecke 16 für
das gemischte Strömungsmittel und damit die Austragpumpe
P1 mit Unterbrechungen betrieben. Wenn jedoch das gemischte Strömungsmittel 12 in
Form eines Nebels, das in dem halb-trockenen Bearbeitungsprozess
verwendet wird, mit einer höheren Geschwindigkeit zirkuliert,
kann die Austragpumpe P1 fortlaufend betrieben werden.
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Die
Zirkulationsstrecke 15 für die freigesetzte Luft
weist ein mit der Absaug- und Trennvorrichtung 14 verbundenes
Austragsgebläse 30 an ihrem Einlass auf, um die
aus der Absaug- und Trennvorrichtung 14 freigesetzte Luft
als freigesetzte komprimierte Luft 18 in die Zirkulationsstrecke 15 für
die freigesetzte Luft auszuleiten. Die Zirkulationsstrecke 15 für
die freigesetzte Luft weist eine Luftejektorpumpe 31 (air
ejector) für die freigesetzte Luft am auslassseitigen Ende
der Zirkulationsstrecke 15 für die freigesetzte
Luft auf, welcher sich im Arbeitsraum S befindet. Die Luftejektorpumpe 31 für
die freige setzte Luft stößt die freigesetzte komprimierte
Luft 18 in vorgeschriebene Bereiche des Arbeitsraums S
aus, um die Späne 17 aus dem Arbeitsraum S zu
verdrängen.
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Das
Austragsgebläse 30 wird kontinuierlich betrieben,
um die freigesetzte komprimierte Luft 18 in die Zirkulationsstrecke 15 für
die freigesetzte Luft zu fördern, und somit die freigesetzte
komprimierte Luft 18 ununterbrochen in den Arbeitsraum
S zu fördern. Obwohl das Austragsgebläse 30 derart
dargestellt ist, dass es sich in der Absaug- und Trennvorrichtung 14 befindet,
kann das Austragsgebläse 30 an jeder Stelle der
Zirkulationsstrecke 15 für die freigesetzte Luft
angebracht sein.
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Die
Zirkulationsstrecke 15 für die freigesetzte Luft
bewirkt eine Senkung der Temperatur des Arbeitsraumes S, weil die
Temperatur der freigesetzten komprimierten Luft 18 verringert
wird, während die freigesetzte komprimierte Luft 18 durch
die Zirkulationsstrecke 15 für die freigesetzte
Luft zirkuliert und die freigesetzte komprimierte Luft 18 mit
der geringeren Temperatur aus der Zirkulationsstrecke 15 für
die freigesetzte Luft in den Arbeitsraum S ausgestoßen wird.
Die freigesetzte komprimierte Luft 18, die aus der Zirkulationsstrecke 15 für
die freigesetzte Luft in den Arbeitsraum S ausgestoßen
wird, bewirkt auch, dass die Späne 17 aus dem
Arbeitsraum S entfernt werden, sodass sich die Späne 17 nicht
im Arbeitsraum S ansammeln.
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Die
freigesetzte Luft, die aus dem Arbeitsraum strömt, wird
als freigesetzte komprimierte Luft 18 wiederverwendet.
Folglich wird die freigesetzte Luft, die verunreinigt ist, nicht
aus dem Kreislauf der Werkzeugmaschine 1 ausgeleitet und
verunreinigt nicht das Umfeld der Werkzeugmaschine 1. Daher verringert
die Werkzeugmaschine 1 Belastungen für die Umwelt,
d. h. sie ist umweltfreundlich.
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Die
Zirkulationsstrecke 16 für das gemischte Strömungsmittel
weist die Austragspumpe P1 auf, um das gemischte Strömungsmittel 12 aus
der Absaug- und Trennvorrichtung 14 auszuleiten, sowie eine
Ejektorpumpe 32 für ge mischtes Strömungsmittel
an seinem auslassseitigen Ende, welches sich im Arbeitsraum S befindet.
Die Ejektorpumpe 32 für gemischtes Strömungsmittel
stößt das gemischte Strömungsmittel 12 und
die komprimierte Luft 13 aus der Quelle 23 für
komprimierte Luft in andere vorgeschriebene Bereiche des Arbeitsraums
S aus, um die Späne aus dem Arbeitsraum S zu verdrängen.
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Während
des halb-trockenen Bearbeitungsprozesses ist die Austragspumpe P1
nicht in Betrieb. Nachdem der halb-trockene Bearbeitungsprozess beendet
ist, wird die Austragspumpe P1 betätigt. Obwohl die Austragspumpe
P1 derart dargestellt ist, dass sie sich in der Absaug- und Trennvorrichtung 14 befindet,
kann die Austragspumpe P1 an jeder Stelle der Zirkulationsstrecke 16 für
gemischtes Strömungsmittel angebracht sein, in der das
gemischte Strömungsmittel 12 strömt.
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Die
Werkzeugmaschine 1 weist die Zirkulationsstrecke 16 für
gemischtes Strömungsmittel auf. Weil die Temperatur des
gemischten Strömungsmittels 12 verringert wird,
während es durch die Zirkulationsstrecke 16 für
gemischtes Strömungsmittel strömt, und das gemischte
Strömungsmittel 12 mit der verringerten Temperatur
wiederverwendet und in den Arbeitsraum S ausgestoßen wird,
wird verhindert, dass die Temperatur des Arbeitsraums S in unerwünschtem
Maß ansteigt. Wenn das gemischte Strömungsmittel 12 in
den Arbeitsraum S ausgestoßen wird, werden die Späne 17 aus
dem Arbeitsraum S entfernt, ohne sich darin anzusammeln.
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Weiterhin
wird, weil das gemischte Strömungsmittel 12 zirkuliert
und wiederverwendet wird, das gemischte Strömungsmittel 12 nicht
aus dem gesamten Kreislauf der Werkzeugmaschine 1 ausgeleitet.
Das gemischte Strömungsmittel 12 wird die Umgebung
um die Werkzeugmaschine 1 nicht verunreinigen. Daher verringert
die Werkzeugmaschine 1 Belastungen für die Umwelt,
d. h. sie ist umweltfreundlich.
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Die
Zirkulationsstrecke 16 für gemischtes Strömungsmittel
weist auch einen Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel
auf, um das durch die Austragspum pe P1 ausgeleitete gemischte Strömungsmittel 12 zeitweise
zu speichern. Die Zirkulationsstrecke 16 für gemischtes
Strömungsmittel weist einen Zuleitungsdurchlass 45 für
komprimierte Luft auf, um die komprimierte Luft 13 aus
der Quelle 23 für komprimierte Luft der Ejektorpumpe 32 für
gemischtes Strömungsmittel zuzuleiten. Die Zirkulationsstrecke 16 für
gemischtes Strömungsmittel weist zudem eine Zuleitungspumpe
P2 auf, um das gemischte Strömungsmittel 12 aus
dem Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel
der Ejektorpumpe 32 für gemischtes Strömungsmittel
zuzuleiten. Auf die Zuleitungspumpe P1 kann jedoch auch verzichtet
werden.
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Nachdem
der halb-trockene Bearbeitungsprozess beendet ist, wird die Austragspumpe
P1 betätigt, um das gemischte Strömungsmittel 12 aus
der Absaug- und Trennvorrichtung 14 auszuleiten, und um
das ausgeleitete gemischte Strömungsmittel 12 dem
Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel
zuzuführen.
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Die
Zirkulationsstrecke 16 für gemischtes Strömungsmittel
weist den Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel
auf. Weil der Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel
vorgesehen ist, um das durch die Austragspumpe P1 ausgeleitete gemischte
Strömungsmittel 12 zeitweise zu speichern, kann
die Ejektorpumpe 32 für gemischtes Strömungsmittel
mit dem gemischten Strömungsmittel 12 aus dem
Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel
mit einer geringen Geschwindigkeit versorgt werden, oder selbst dann,
wenn das gemischte Strömungsmittel 12 nicht von
der Absaug- und Trennvorrichtung 14 bereitgestellt wird.
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Der
Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel ist
auch aus Gründen der Sicherheit wünschenswert, weil
das in dem Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel
gespeicherte Strömungsmittel 12 im Notfall verwendet
werden kann, um einen Unglücksfall zu verhindern.
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Da
die Werkzeugmaschine 1 ein horizontales Bearbeitungszentrum
ist, weist sie, bei Betrachtung der Frontansicht (siehe 2),
linke und rechte obere Wandoberflächen 40, 41 auf
den gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsraums S auf. Die
Werkzeugmaschine 1 weist auch leicht geneigte linke und rechte
untere Wandoberflächen 42, 43 auf, die
an die linken und rechten oberen Wandoberflächen 40, 41 angrenzen,
und unterhalb dieser angeordnet sind.
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Die
Ejektorpumpe 31 (air ejector) für freigesetzte
Luft 31 weist eine linke Auslassdüse 50 und eine
rechte Auslassdüse 51 auf, die jeweils nahe der linken
und rechten oberen Wandoberflächen 40, 41 angeordnet
sind. Die Auslassdüsen 50, 51 dienen dazu,
die freigesetzte komprimierte Luft 18 auf die vorgeschriebenen
Bereiche des Arbeitsraums S auszustoßen, d. h. die linken
und rechten unteren Wandoberflächen 42, 43.
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Die
freigesetzte komprimierte Luft 18, die aus den Auslassdüsen 50, 51 ausgestoßen
wird, bewirkt, dass die Späne 17, die an den linken
und rechten unteren Wandoberflächen 42, 43 anhaften,
in Richtung der Auslassöffnung 19 verdrängt
werden. Die Späne 17 und die freigesetzte komprimierte
Luft 18 werden dann durch die Absaug- und Trennvorrichtung 14 aus
der Auslassöffnung 19 gesaugt.
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Die
Ejektorpumpe 32 für gemischtes Strömungsmittel
weist eine zentrale Düse 52 für gemischtes
Strömungsmittel auf. Die Düse 52 stößt
das gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte Luft 13 in
Richtung des Werkstücks W der Spannpalette 4 und
der Spannvorrichtung 5, durch die das Werkstück
W auf der Spannpalette 4 gehalten wird. Das gemischte Strömungsmittel 12 wird
aus dem Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel
durch die Zuleitungspumpe P2 der zentralen Düse 52 für
gemischtes Strömungsmittel zugeführt. Die komprimierte
Luft 13 wird der zentralen Düse 52 für
gemischtes Strömungsmittel durch den Zuleitungsdurchlass 45 für
komprimierte Luft aus der Quelle 23 für komprimierte
Luft zugeführt.
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Die
Ejektorpumpe 32 für gemischtes Strömungsmittel
weist auch eine linke Düse 53 für gemischtes
Strömungsmittel und eine rechte Düse 54 für
ge mischtes Strömungsmittel auf, um das gemischte Strömungsmittel 12 und
die komprimierte Luft 13 in Richtung der, aus der Frontansicht
betrachteten, linken und rechten oberen Wandoberflächen 40, 41 auf
sich gegenüber liegenden Seiten des Arbeitsraumes S auszustoßen.
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Das
gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte
Luft 13 werden aus der zentralen Düse 52 für
gemischtes Strömungsmittel, der linken Düse 53 für
gemischtes Strömungsmittel und der rechten. Düse 54 für
gemischtes Strömungsmittel ausgestoßen. Das gemischte
Strömungsmittel 12 und die komprimierte Luft 13 bewirken
dabei, dass die Späne 17, die an dem Werkstück
W, der Spannpalette 4, der Spannvorrichtung 5,
und den linken und rechten oberen Wandoberflächen 40, 41 anhaften,
in Richtung der Auslassöffnung 19 verdrängt
werden. Die Späne 17, das gemischte Strömungsmittel 12 und
die komprimierte Luft 13 werden dann aus der Auslassöffnung 19 durch
die Absaug- und Trennvorrichtung 14 abgesaugt.
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Die
linke Düse 53 für gemischtes Strömungsmittel
und die rechte Düse 54 für gemischtes
Strömungsmittel können derart ausgerichtet sein,
dass sie das gemischte Strömungsmittel 12 und
die komprimierte Luft 13 in sich kreuzende Richtungen ausstoßen.
Genauer kann die linke Düse 53 für gemischtes
Strömungsmittel derart ausgerichtet sein, dass sie das
gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte
Luft 13 in Richtung der rechten oberen Wandoberfläche 41 ausstößt,
und kann die rechte Düse 54 für gemischtes
Strömungsmittel derart ausgerichtet sein, dass sie das
gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte
Luft 13 in Richtung der linken oberen Wandoberfläche 40 ausstößt.
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Der
Betrieb der Werkzeugmaschine 1 wird im Folgenden beschrieben
werden. Wenn die Werkzeugmaschine 1 eingeschaltet wird,
dreht sich die Hauptspindel 2 um ihre Achse, um das Werkzeug 3 zu
drehen. Das Werkzeug 3 und das Werkstück W auf
der Spannpalette 4 werden in drei zueinander quer verlaufende
Achsrichtungen relativ zueinander bewegt, um das Werkstück
W mit dem Werkzeug 3 zu bearbeiten.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird dem Mischer 20 Wasser 10 aus
dem Wassertank 10 sowie Öl aus dem Öltank 22 und
komprimierte Luft 13 aus der Quelle 23 komprimierter
Luft zugeführt. Der Mischer vermischt Wasser 10 und Öl 11 zu
dem gemischten Strömungsmittel 12, und zwingt
dann das gemischte Strömungsmittel 12 und die
komprimierte Luft 13, durch den Spindelströmungsdurchlass 24 und
den Werkzeugströmungsdurchlass 25 zu strömen.
Das gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte Luft 13 werden
dann als Nebel aus der Spitze des Werkzeugs 3 ausgestoßen,
und das Werkstück W wird in dem halb-trockenen Bearbeitungsprozess
bearbeitet.
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Der
Arbeitsraum S wird mit dem aus dem Werkzeug ausgestoßenen
Nebel gefüllt und enthält Späne 17,
die von dem Werkstück W durch das Werkzeug 3 abgetrennt
werden, und die im Arbeitsraum S verstreut sind. Das gemischte Strömungsmittel 12 und
die Späne 17 fallen (strömen) im Arbeitsraum
S herunter und werden, zusammen mit der ausgeleiteten Luft im Arbeitsraum
S aus der Auslassöffnung 19 fortlaufend in die
Absaug- und Trennvorrichtung 14 gesaugt.
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Die
Absaug- und Trennvorrichtung 14 leitet die Späne 17 in
einen Spänetank bzw. -behälter 55. Die
aus dem Arbeitsraum S in die Absaug- und Trennvorrichtung abgesaugte
ausgeleitete Luft wird durch das Austraggebläse 30 unter
Druck gesetzt und als die ausgeleitete komprimierte Luft 18 in
die Zirkulationsstrecke 15 für ausgeleitete Luft
geleitet. Die ausgeleitete komprimierte Luft 18 wird fortlaufend
durch die Zirkulationsstrecke 15 für ausgeleitete Luft
den Auslassdüsen 50, 51 zugeführt.
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Wenn
die ausgeleitete komprimierte Luft 18 aus der linken Auslassdüse 50 in
den Arbeitsraum S ausgeleitet wird, trifft die ausgeleitete komprimierte Luft 18 auf
die linke untere Wandoberfläche 42 und verdrängt
dadurch die Späne 17, die an der linken unteren Wandoberfläche 42 hängen,
abwärts. Wenn die ausgeleitete komprimierte Luft 18 aus
der rechten Auslassdüse 51 in den Arbeitsraum
S ausgeleitet wird, trifft die ausgeleitete komprimierte Luft 18 auf die
rechte untere Wandoberfläche 43 und verdrängt dadurch
die Späne 17, die an der linken unteren Wandoberfläche 42 (rechten
unteren Wandoberfläche 43, Anm.d. Übersetzers)
hängen, abwärts.
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Weil
die Späne 17 elektrostatisch geladen sind, neigen
sie dazu, an den unteren Wandoberflächen 42, 43 anzuhaften.
Wenn die ausgeleitete komprimierte Luft 18 jedoch kontinuierlich
aus den Auslassdüsen 50, 51 ausgestoßen
wird, werden die Späne 17 von den unteren Wandoberflächen 42, 43 gelöst
und abwärts entlang der unteren Wandoberflächen 42, 43 verdrängt.
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Nachdem
der halb-trockene Bearbeitungsprozess beendet ist, wird das in die
Absaug- und Trennvorrichtung 14 gesaugte gemischte Strömungsmittel 12 durch
die Austragpumpe P1 in die Zirkulationsstrecke 16 für
gemischtes Strömungsmittel ausgeleitet. Das gemischte Strömungsmittel 12, das
in dem Tank 44 für gemischtes Strömungsmittel gespeichert
ist, wird durch die Zuleitungspumpe P2 mit Druck beaufschlagt, die
während des halb-trockenen Bearbeitungsprozesses fortwährend
in Betrieb ist, oder die nach dem halbtrockenen Bearbeitungsprozess
betätigt wird. Das gemischte Strömungsmittel 12 wird
dann, zusammen mit der unter Druck stehenden Luft 13, den
Düsen 52, 53, 54 für
gemischtes Strömungsmittel zugeführt. Wie oben
beschrieben, kann auf die Zuleitungspumpe P2 verzichtet werden, und
das gemischte Strömungsmittel 12 würde
nicht mit Druck beaufschlagt. Das gemischte Strömungsmittel 12 und
die komprimierte Luft 13, die durch die zentrale Düse 52 für
gemischtes Strömungsmittel ausgestoßen werden,
schwemmen die Späne 17 fort, die an der Spannpalette 4,
dem Werkstück W und der Spannvorrichtung 5 hängen.
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Das
gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte
Luft 13, die aus der linken Düse 53 für gemischtes
Strömungsmittel ausgestoßen werden, schwemmen
die Späne 17 fort, die an der linken oberen Wandoberfläche 40 im
Arbeitsraum S hängen. In ähnlicher Weise schwemmen
das gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte
Luft 13, die aus der rechten Düse 54 für
gemischtes Strömungsmittel ausgestoßen werden,
die Späne 17 fort, die an der rechten oberen Wandoberfläche 41 im
Arbeitsraum S hängen.
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Die
Späne 17, die in dem Arbeitsraum S verteilt sind,
sind elektrostatisch geladen. Weil die linken und rechten oberen
Wandoberflächen 40, 41 jedoch durch das
gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte
Luft 13, welche aus den Düsen 53, 54 für
gemischtes Strömungsmittel ausgestoßen werden,
befeuchtet sind, werden die Späne 17 daran gehindert,
an den linken und rechten oberen Wandoberflächen 40, 41 anzuhaften.
Daher werden die Späne 17 abwärts entlang
der linker und rechten oberen Wandoberflächen 40, 41 verdrängt.
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Gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel stoßen die Düsen 53, 54 für
gemischtes Strömungsmittel das gemischte Strömungsmittel 12 und die
komprimierte Luft 13 aus, um auf die oberen Wandoberflächen 40, 41 aufzutreffen,
während die Werkzeugmaschine 1 in dem halb-trockenen
Bearbeitungsprozess betrieben wird. Die zentrale Düse 52 für
gemischtes Strömungsmittel stößt das
gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte Luft 13 aus,
um auf die Spannpalette 4, die Spannvorrichtung 5 und
das Werkstück W aufzutreffen.
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Wie
oben beschrieben, neigen die Späne 17 dazu, an
den linken und rechten oberen Wandoberflächen 40, 41 anzuhaften,
weil sie elektrostatisch geladen sind. Daher sollte das gemischte
Strömungsmittel 12 und die komprimierte Luft 13 während
des halb-trockenen Bearbeitungsprozesses vorzugsweise aus den Düsen 53, 54 für
gemischtes Strömungsmittel ausgestoßen werden.
Die zentrale Düse 52 für gemischtes Strömungsmittel
kann zu diesem Zeitpunkt jedoch das Ausstoßen des gemischten
Strömungsmittels 12 und der komprimierten Luft 13 einstellen.
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Umgekehrt
kann die zentrale Düse 52 für gemischtes
Strömungsmittel während des halb-trockenen Bearbeitungsprozesses
das gemischte Strömungsmittel 12 und die komprimierte
Luft 13 ausstoßen, und die Düsen 53, 54 für
gemischtes Strömungsmittel könne das Ausstoßen
des gemischten Strömungsmittels 12 und der komprimierten
Luft 13 einstellen.
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Auf
diese Art werden das gemischte Strömungsmittel 12,
die Späne 17 und die ausgeleitete Luft in die
Auslassöffnung 19 unterhalb des Arbeitsraums S
ausgestoßen, und werden dann in die Absaug- und Trennvorrichtung 14 gesaugt.
Danach werden das gemischte Strömungsmittel 12 und
die ausgeleitete Luft zurückgeführt und wiederverwendet,
wie oben beschrieben.
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Die
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
ist nicht nur auf ein horizontales Bearbeitungszentrum anwendbar,
das in der Lage ist, einen halb-trockenen Bearbeitungsprozess durchzuführen,
sondern auf verschiedene Werkzeugmaschinen einschließlich
eines vertikalen Bearbeitungszentrum, ein Mehrachsdrehzentrum, eine Drehmaschine,
eine Schleifmaschine etc.
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Obwohl
ein bestimmtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurde, ist es offensichtlich,
dass unterschiedliche Änderungen und Modifikationen an
diesem vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten
Ansprüche abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-186180 [0003, 0005]
- - JP 3130735 [0004, 0006]