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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine horizontale Werkzeugmaschine.
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BISHERIGER STAND DER TECHNIK
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Als horizontale Werkzeugmaschine weist die Werkzeugmaschine folgendes auf: ein Bett mit einer Werkstückauflagefläche zur Aufnahme eines Werkstückes, die an einem vorderen Teil seiner Oberseite gebildet ist; eine an einem hinteren Teil der Oberseite des Bettes montierte Säule, die in einer vorne-hinten Richtung (Z-Achsen Richtung) und in einer links-rechts Richtung (X-Achsen Richtung) verschiebbar ist; und eine an der Säule montierte Spindelvorrichtung, die in einer oben-unten Richtung (Y-Achsen Richtung) verschiebbar ist (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Gemäß dieser horizontalen Werkzeugmaschine wird ein Werkzeug an einer Spindel der Spindelvorrichtung befestigt, und anschließend kann ein Werkstück gemäß einer Bewegung der Spindelvorrichtung in drei Axialrichtungen in Bezug auf das Werkstück, das auf der Werkstückauflagefläche des Bettes platziert ist, bearbeitet werden.
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DOKUMENT AUS DEM BISHERIGEN STAND DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENT
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- Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2005-342816
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Der gesamte Aufbau ist groß, da die oben erwähnte herkömmliche horizontale Werkzeugmaschine mit dem Parallelverschiebemechanismus der Säule an dem hinteren Teil der Oberseite des Bettes versehen ist, so dass die Oberseite des Bettes in der vorne-hinten Richtung groß ist.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das oben genannte Problem zu lösen und eine horizontale Werkzeugmaschine bereitzustellen, die es ermöglicht, die Größe des gesamten Aufbaus zu reduzieren.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Um das Problem zu lösen, wird mit der vorliegenden Erfindung eine horizontale Werkzeugmaschine bereitgestellt, die folgendes aufweist: einen Grundrahmen mit einem Basisteil und einem Schlitten-Trägerteil (Schlitten-Support-Teil), der vertikal auf dem Basisteil steht; einen X-Achse-Schlitten, der auf einem Rückseitenteil des Schlitten-Trägerteils montiert ist und in einer links-rechts Richtung mittels eines X-Achse-Parallelverschiebemechanismus verschiebbar ist; einen Y-Achse-Schlitten, der auf dem X-Achse-Schlitten montiert ist und in einer oben-unten Richtung über einen Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus verschiebbar ist; und eine Spindelvorrichtung, die auf dem Y-Achse-Schlitten montiert ist und in einer vorne-hinten Richtung mittels eines Z-Achse-Parallelverschiebemechanismus verschiebbar ist, wobei ein Werkstückauflageteil zur Aufnahme eines Werkstücks an dem Basisteil vor dem Schlitten-Trägerteil montiert werden kann.
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In dieser Anordnung kann das Oberseitenteil des Grundrahmens in der vorne-hinten Richtung verkürzt werden, weil die Parallelverschiebemechanismen für die Spindelvorrichtung auf dem Rückseitenteil des Schlitten-Trägerteils des Grundrahmens vorgesehen sind. Und der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus zum Verschieben des X-Achse-Schlittens in der links-rechts Richtung ist auf dem Rückseitenteil des Schlitten-Trägerteils montiert, so dass der Grundrahmen nicht weit nach oben vorstehen muss. Deshalb kann der Grundrahmen in der oben-unten Richtung verkürzt werden. Demgemäß kann der Grundrahmen bei der horizontalen Werkzeugmaschine der vorliegenden Erfindung sehr klein ausfallen, so dass der gesamte Aufbau in Größe und Gewicht reduziert werden kann.
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Außerdem kann die Konstruktionsfreiheit für das Werkstückauflageteil verbessert werden, indem man den Raum vor dem Schlitten-Trägerteil nutzt. Deshalb können verschiedene Werkstückauflageteile, wie beispielsweise ein Kippmechanismus, ein automatischer Palettenwechsler oder ein Indexiermechanismus gemäß den Aufgaben einer Bearbeitung bereitgestellt werden.
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Weiterhin kann der gesamte Aufbau in der Größe reduziert werden, indem man die Parallelverschiebemechanismen für die Spindelvorrichtung und das Werkstückauflageteil an der Vorder- oder Rückseite des Schlitten-Trägerteils entsprechend ausgewogen anordnet.
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Außerdem kann, wenn das Werkstück-Halteelement in der Nähe der Vorderseite des Schlitten-Trägerteils angeordnet wird, ein Abstand von dem Werkstückauflageteil zu den Parallelverschiebemechanismen verkürzt werden, so dass eine Größenänderung, die aufgrund einer Wärmeausdehnung des Grundrahmens zwischen dem Werkstückauflageteil und der Spindelvorrichtung verursacht wird, gering ist. Deshalb ist es möglich, die Bearbeitungsgenauigkeit eines Werkstücks zu verbessern.
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Die oben genannte horizontale Werkzeugmaschine kann so ausgebildet sein, dass der X-Achse-Schlitten eine Öffnung besitzt, die so konfiguriert ist, dass sie in der vorne-hinten Richtung dort hindurchreicht, der Y-Achse-Schlitten mittels des Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus an einem Rückseitenteil des X-Achse-Schlittens montiert ist, die Spindelvorrichtung mittels des Z-Achse-Parallelverschiebemechanismus an einem Oberseitenteil des Y-Achse-Schlittens montiert und so konfiguriert ist, dass sie durch die Öffnung des X-Achse-Schlittens hindurchpasst, um ein Hervorstehen nach vorne gegenüber einer Position des X-Achse-Schlittens zu ermöglichen.
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In dieser Anordnung können der X-Achse-Schlitten, der Y-Achse-Schlitten und die Spindelvorrichtung kompakt angeordnet werden, um die Größe des gesamten Aufbaus zu reduzieren, weil die Spindelvorrichtung durch die Öffnung des X-Achse-Schlittens hindurchpasst und sich in der Öffnung in den oben-unten und vorne-hinten Richtungen bewegt.
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Die oben genannte horizontale Werkzeugmaschine kann so gebaut sein, dass der X-Achse-Schlitten einen Hauptteil und zwei vorstehende Teile aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie von dem Hauptteil nach oben vorstehen, wobei jeder der beiden vorstehenden Teile mit einem Zwischenraum in der links-rechts Richtung angeordnet ist, die Öffnung zwischen den beiden vorstehenden Teilen angeordnet ist, und der Hauptteil auf dem Rückseitenteil des Schlitten-Trägerteils mittels des X-Achse-Parallelverschiebemechanismus montiert ist.
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In dieser Anordnung kann ein Gewichtsschwerpunkt der horizontalen Werkzeugmaschine abgesenkt werden, um die Stabilität der horizontalen Werkzeugmaschine zu verbessern, weil der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus an dem Hauptteil unter der Öffnung angeordnet ist, und der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus unter der Spindelvorrichtung angeordnet ist. Und der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus kann kompakt ausgebildet sein.
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Außerdem ist, da der obere Teil der Öffnung geöffnet ist, der X-Achse-Schlitten leichter gemacht, und eine Bewegungsstrecke der Spindelvorrichtung in der oben-unten Richtung (Y-Achsen Richtung) kann vergrößert werden.
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In dem Fall, wo der Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus entlang von dem Hauptteil zu jedem der vorstehenden Teile auf dem Rückseitenteil des X-Achse-Schlittens vorgesehen ist, kann der Y-Achse-Schlitten entlang von dem oberen Endteil zu dem unteren Endteil des X-Achse-Schlittens bewegt werden. Deshalb kann eine Bewegungsstrecke der Spindelvorrichtung in der oben-unten Richtung (Y-Achsen Richtung) vergrößert werden.
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Die oben genannte horizontale Werkzeugmaschine kann so gebaut sein, dass Anbauteile sowohl an der linken als auch an der rechten Seite einer Oberseite des Schlitten-Trägerteils ausgebildet sind, um mittels eines Tragrahmens ein Werkzeugmagazin zum Aufbewahren der Werkzeuge an den Anbauteilen anzubringen, wodurch das Werkzeugmagazin auch auf einer vorgegebenen Höhe gehalten werden kann.
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In dieser Anordnung kann das Werkzeugmagazin über dem Grundrahmen kompakt aufgenommen werden, so dass die Größe des gesamten Aufbaus reduziert werden kann. Und ein Abstand in der vorne-hinten Richtung zwischen der Spitze der Spindelvorrichtung und dem Werkzeugmagazin lässt sich durch Anordnung des Werkzeugmagazins über dem Schlitten-Trägerteil verkürzen. Deshalb kann eine Länge des nach vorne Vorstehens der Spindelvorrichtung reduziert werden.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Durch die horizontale Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung kann ihr Grundrahmen in der Größe reduziert werden, so dass der gesamte Aufbau der horizontalen Werkzeugmaschine in Größe und Gewicht reduziert werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer horizontalen Werkzeugmaschine der Ausführungsform von vorne gesehen;
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2 ist eine perspektivische Ansicht der horizontalen Werkzeugmaschine der Ausführungsform von hinten gesehen;
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3 ist eine Seitenansicht, die die horizontale Werkzeugmaschine der Ausführungsform zeigt;
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4 ist eine Rückansicht, die die horizontale Werkzeugmaschine der Ausführungsform zeigt; und
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5 ist eine Seitenansicht, die die horizontale Werkzeugmaschine der Ausführungsform unter Verwendung eines automatischen Palettenwechslers zeigt.
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WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Eine Ausführungsart der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
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(Gesamtaufbau einer horizontalen Werkzeugmaschine)
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Eine horizontale Werkzeugmaschine 1 der Ausführungsart weist folgendes auf: einen Grundrahmen 10 mit Basisteilen 11, 11 und einem vertikal auf den Basisteilen 11, 11 stehenden Schlitten-Trägerteil 12, einen auf dem Schlitten-Trägerteil 12 montierten X-Achse-Schlitten 20, der in eine links-rechts Richtung verschiebbar ist, einen auf dem X-Achse-Schlitten 20 montierten Y-Achse-Schlitten 30, der in einer oben-unten Richtung verschiebbar ist, und eine auf dem Y-Achse-Schlitten 30 montierte Spindelvorrichtung 40, die in eine vorne-hinten Richtung verschiebbar ist, wie in den 1 und 2 gezeigt ist. Und ein Werkstückauflageteil 80 mit einem Kippmechanismus 81 zum Halten eines nicht gezeigten Werkstückes ist an einer Oberseite eines vorderen Teils der Basisteile 11, 11 des Grundrahmens 10 montiert, wobei sich der vordere Teil vor dem Schlitten-Trägerteil 12 befindet, wie in 3 zu sehen ist.
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Verschiedene Werkzeuge können jeweils an einem Teil des vorderen Endes einer Spindel 41 der Spindelvorrichtung 40 der horizontalen Werkzeugmaschine 1 befestigt oder von ihm entfernt werden und die horizontale Werkzeugmaschine 1 dient der Bearbeitung eines Werkstückes durch ein sich drehendes Werkzeug mit der Spindel 41, während sich die Spindelvorrichtung 40 in drei Axialrichtungen, die links-rechts Richtung (Richtung X-Achse), die oben-unten Richtung (Richtung Y-Achse) und die vorne-hinten Richtung (Richtung Z-Achse) bewegt.
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(Aufbau des Grundrahmens)
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Der Grundrahmen 10 weist ein Paar der oben genannten Basisteile 11, 11 auf, die in der links-rechts Richtung in einem vorgegebenen Abstand voneinander entfernt angeordnet sind, wobei das oben genannte Schlitten-Trägerteil 12 die beiden Basisteile 11, 11 wie eine Platte verbindet.
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Die beiden Basisteile 11, 11, die auf den Boden gelegt werden, tragen die gesamte horizontale Werkzeugmaschine 1. Jeder der Basisteile 11, 11 erstreckt sich in der vorne-hinten Richtung, so dass die Stabilität der horizontalen Werkzeugmaschine 1 verbessert ist.
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Der Schlitten-Trägerteil 12 ist an Oberseiten der Basisteile 11, 11 ungefähr an einer mittleren Position jedes Basisteils in der vorne-hinten Richtung angebracht. Der Grundrahmen 10 besitzt aufgrund des Aufbaus, dass der plattenähnliche Schlitten-Trägerteil 12 vertikal an den Oberseiten der verlängerten Basisteile 11, 11 in der vorne-hinten Richtung angebracht ist, in einer Seitenansicht die Form eines umgekehrten Tau. Außerdem ist ein Verbindungsteil 11a zum Verbinden der Basisteile 11, 11 zwischen Abschnitten des vorderen Endes der Basisteile 11, 11 vorgesehen.
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Die Anbauteile 12a, 12a sind an der linken und rechten Seite der Oberseite des Schlitten-Trägerteils 12 gebildet, um ein Werkzeugmagazin M (siehe 3), zur Aufbewahrung von Werkzeugen T darin, zu befestigen. Das in 3 gezeigte Werkzeugmagazin M weist einen kreisförmigen plattenähnlichen Werkzeughalter M1 zum Halten verschiedener Werkzeuge T und einen Tragrahmen M2 zum Halten des Werkzeughalters M1 auf, um den Werkzeughalter auf einer vorgegebenen Höhe zu halten. Jeder der Teile des unteren Endes des Tragrahmens M2 ist an einem der Anbauteile 12a, 12a des Schlitten-Trägerteils 12 befestigt.
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Das Werkzeugmagazin M kann gemäß den Aufgaben für ein zu bearbeitendes Werkstück verschiedene Werkzeuge T einem Teil des vorderen Endes der Spindel 41 der Spindelvorrichtung 40 zuführen, indem es den Werkzeughalter M1 mittels eines nicht gezeigten Drehantriebsmechanismus dreht.
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Die Anbauteile 11b, 11b sind an den Oberseiten der Basisteile 11, 11 (siehe 1) gebildet, um das Werkstückauflageteil 80 vor dem Schlitten-Trägerteil 12 daran zu befestigen. Das Werkstückauflageteil 80 weist einen Sockel 82 auf, der an jedem der Anbauteile 11b, 11b befestigt wird, und einen Kippmechanismus 81, der an einer Oberseite des Sockels 82 montiert ist. Der Sockel 82 ist mit Schrauben oder dergleichen an den Anbauteilen 11b, 11b angebracht, so dass er an den Anbauteilen 11b, 11b befestigt und von ihnen entfernt werden kann.
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Bei dem Kippmechanismus 81 handelt es sich um eine bekannte Spannvorrichtung, um ein Werkstück drehend in der oben-unten Richtung (vertikalen Richtung) zu halten, indem jede Welle um jede Achse gedreht wird, während das Werkstück zwischen Teilen des vorderen Endes der beiden (nicht gezeigten) Wellen eingeschoben ist.
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(Aufbau des X-Achse-Schlitten)
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Der X-Achse-Schlitten 20 ist ein plattenähnliches Element, das hinter dem Schlitten-Trägerteil 12 des Grundrahmens 10 angeordnet ist, wie in 4 gezeigt. Er ist an einem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 mittels eines X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 montiert. Eine Öffnung 22, die in der vorne-hinten Richtung hindurchfährt, ist in einem oberen Teil des X-Achse-Schlittens 20 gebildet, um eine solch konkave Form zu bilden, dass zwei vorstehende Teile 21, 22 nach oben voneinander beabstandet vorstehen, und zwar in einem vorgegebenen Abstand in der links-rechts Richtung. Die Öffnung 22 ist in einer solchen Größe gebildet, dass die Spindelvorrichtung 40 hindurchverlaufen kann.
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Der X-Achse-Schlitten 20 wird in näheren Einzelheiten beschrieben. Der X-Achse-Schlitten 20 weist einen Hauptteil 23 auf, der in einer Vorderansicht rechteckig ist, und die vorstehenden Teile 21, 21, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, und von dem linken oder rechten Ende einer Oberseite 23a des Hauptteils 23 nach oben vorstehen. Die Öffnung 22 hat einen oberen Teil, der nach oben geöffnet ist, und zwischen jedem der vorstehenden Teile 21, 21 gebildet ist, die in einem Abstand in der links-rechts Richtung zueinander beabstandet sind (siehe 1 und 2). Das Gewicht eines oberen Teils des X-Achse-Schlittens 20 ist reduziert, indem die Öffnung 22 an dem oberen Teil des X-Achse-Schlittens 20 gebildet ist.
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(Aufbau des X-Achse-Parallelverschiebemechanismus)
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Der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 ist ein Mechanismus zum Montieren des X-Achse-Schlittens 20 auf dem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 und der X-Achse-Schlitten kann mittels des Mechanismus 50 in die links-rechts Richtung verschoben werden. Außerdem weist der Mechanismus 50 einen X-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus 51 und einen X-Achse-Zufuhrmechanismus 52 auf.
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Der X-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus 51 weist zwei X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a auf, die an dem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 montiert sind, und eine Vielzahl von X-Achse-Schiebern 51b, die jeweils in eine der X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a verschiebbar eingreifen, wie in den 3 und 4 gezeigt. Dies ist ein bekannter Linearverschiebemechanismus, bei dem sich jeder X-Achse-Schieber 51b in der links-rechts Richtung von einem Basisteil 11 zu dem anderen Basisteil 11 des Grundrahmens 10 auf den X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a bewegt.
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Jeder X-Achse-Schieber 51b ist an einem Vorderseitenteil 20a des X-Achse-Schlittens 20 befestigt und der X-Achse-Schlitten 20 kann sich in der links-rechts Richtung auf den X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a verschieben.
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Der X-Achse-Zufuhrmechanismus 52 ist ein bekannter Zufuhrmechanismus mit einer Kugelumlaufspindel und weist folgendes auf: einen an dem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 montierten X-Achse-Antriebsmotor 52a, eine mit dem X-Achse-Antriebsmotor 52a verbundene X-Achse-Kugelumlaufspindel 52b, die zwischen den oberen und unteren X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a angeordnet ist, und eine Mutter 52c, die in die X-Achse-Kugelumlaufspindel 52b eingreift. Die Mutter 52c ist an dem X-Achse-Schlitten 20 befestigt, so dass sich der X-Achse-Schlitten 20 auf den X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a in der links-rechts Richtung bewegt, indem er die X-Achse-Kugelumlaufspindel 52b dreht.
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Der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 wird in näheren Einzelheiten beschrieben. Jeder X-Achse-Schieber 51b des X-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus 51 und des X-Achse-Zufuhrmechanismus 52 ist an dem Vorderseitenteil 20a des X-Achse-Schlittens 20 angeordnet, und zwar an einem Vorderseitenteil des Hauptteils 23. Der Vorderseitenteil des Hauptteils 23 des X-Achse-Schlittens 20 ist nämlich an dem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 mittels des X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 montiert. Und der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 ist unter der Öffnung 22 angeordnet.
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(Aufbau des Y-Achse-Schlittens)
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Der Y-Achse-Schlitten 30 ist an dem Rückseitenteil 20b des X-Achse-Schlittens 20 über einen Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus 60 montiert, wie in 3 gezeigt ist.
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Ein plattenähnliches Halteteil 31 ist an dem unteren Teil des Y-Achse-Schlittens 30 gebildet und ein verlängerter Teil 32, der in der vorne-hinten Richtung von dem Halteteil 31 aus verlängert ist, ist an dessen oberem Teil gebildet. Ein Teil des vorderen Endes des verlängerten Teils 32 des Y-Achse-Schlittens 30 ist in die Öffnung 22 des X-Achse-Schlittens 20 eingeschoben.
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(Aufbau des Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus)
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Der Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus 60 ist ein Mechanismus zur Montage des Y-Achse-Schlittens 30 auf dem Rückseitenteil 20b des X-Achse-Schlittens 20 und der Y-Achse-Schlitten kann mittels des Mechanismus 60 in der oben-unten Richtung von oben nach unten verschoben werden. Außerdem weist der Mechanismus 60 einen Y-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus 61 und einen Y-Achse-Zufuhrmechanismus 62 auf, wie in 4 gezeigt ist.
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Der Y-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus 61 weist zwei Y-Achse-Führungsschienen 61a, 61a auf, die an dem Rückseitenteil 20b des X-Achse-Schlittens 20 montiert sind, und eine Vielzahl von Y-Achse-Schiebern 61b, die jeweils in eine der Y-Achse-Führungsschienen 61a, 61a verschiebbar eingreifen. Dies ist ein bekannter Linearverschiebemechanismus, bei dem sich jeder Y-Achse-Schieber 61b in der oben-unten Richtung von einem Teil des oberen Endes zu einem Teil des unteren Endes des X-Achse-Schlittens 20 auf den Y-Achse-Führungsschienen 61a, 61a bewegt.
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Jeder Y-Achse-Schieber 61b ist an einem Vorderseitenteil 31a des Halteteils 31 des Y-Achse-Schlittens 30 befestigt und der Y-Achse-Schlitten 30 kann sich in oben-unten Richtung auf den Y-Achse-Führungsschienen 61, 61a verschieben.
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Im Detail ist jede der Y-Achse-Führungsschienen 61a, 61a des Y-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus 61 auf dem Rückseitenteil 20b des X-Achse-Schlittens 20 von einem Teil des unteren Endes des Hauptteils 23 entlang bis zu einem Teil des oberen Endes jedes der vorstehenden Teile 21, 21 angeordnet. Dadurch kann sich der Y-Achse-Schlitten 30 in der oben-unten Richtung von dem Teil des oberen Endes zu dem Teil des unteren Endes des X-Achse-Schlittens 20 bewegen.
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Der Y-Achse-Zufuhrmechanismus 62 ist ein bekannter Zufuhrmechanismus mit einer Kugelumlaufspindel und weist folgendes auf: einen an einer Oberseite eines vorstehenden Teils 21 des X-Achse-Schlittens 20 montierten Y-Achse-Antriebsmotor 62a, eine mit dem Y-Achse-Antriebsmotor 62a verbundene Y-Achse-Kugelumlaufspindel 62b, und eine Mutter 62c, die in die Y-Achse-Kugelumlaufspindel 62b eingreift. Die Mutter 62c ist an dem Y-Achse-Schlitten 30 befestigt, so dass sich der Y-Achse-Schlitten 30 in den Y-Achse-Führungsschienen 61, 61a in der oben-unten Richtung bewegt, indem er die Y-Achse-Kugelumlaufspindel 62b dreht.
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(Aufbau der Spindelvorrichtung)
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Die Spindelvorrichtung 40 weist die Spindel 41 auf, die innerhalb eines Spindelgehäuses 40a angeordnet ist, und dessen eine Achse parallel zu der vorne-hinten Richtung verläuft, und einen Spindelantriebsmotor 42, wie in 3 gezeigt ist. Ein Teil des hinteren Endes der Spindel 41 ist mit einem Ausgangsteil des Spindelantriebsmotors 42 verbunden, und jedes der verschiedenen (nicht gezeigten) Werkzeuge kann jeweils an einem Teil des vorderen Endes der Spindel 41 befestigt und von ihm entfernt werden. Die Spindelvorrichtung 40 ist an einem Oberseitenteil 32a des verlängerten Teils 32 des Y-Achse-Schlittens 30 mittels eines Z-Achse-Parallelverschiebemechanismus 70 montiert.
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(Aufbau des Z-Achse-Parallelverschiebemechanismus)
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Der Z-Achse-Parallelverschiebemechanismus 70 ist ein Mechanismus zur Montage der Spindelvorrichtung 40 an dem Oberseitenteil 32a des verlängerten Teils 32 des Y-Achse-Schlittens 30 und die Spindelvorrichtung kann über den Mechanismus 70 in der vorne-hinten Richtung verschoben werden, wie in 3 gezeigt ist. Außerdem weist der Mechanismus 70 einen Z-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus 71 und einen Z-Achse-Zufuhrmechanismus 72 auf.
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Der Z-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus 71 weist zwei Z-Achse-Führungsschienen 71a, 71a auf, die an dem Oberseitenteil 32a des verlängerten Teils 32 des Y-Achse-Schlittens 30 montiert sind, und eine Vielzahl von Z-Achse-Schiebern 71b, die jeweils in eine der Z-Achse-Führungsschienen 71a, 71a verschiebbar eingreifen. Dies ist ein bekannter Linearverschiebemechanismus, bei dem sich jeder Z-Achse-Schieber 71b in der vorne-hinten Richtung von einem Teil des vorderen Endes zu einem Teil des hinteren Endes des verlängerten Teils 32 auf den Y-Achse-Führungsschienen 71a, 71a bewegt (siehe 2).
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Jeder Z-Achse-Schieber 71b ist an einer Unterseite des Spindelantriebsmotors 42 befestigt und die Spindelvorrichtung 40 kann sich in der vorne-hinten Richtung auf den Z-Achse-Führungsschienen 71a, 71a verschieben.
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Der Z-Achse-Zufuhrmechanismus 72 ist ein bekannter Zufuhrmechanismus mit einer Kugelumlaufspindel und weist folgendes auf: einen an einem Teil des hinteren Endes des verlängerten Teils 32 des Y-Achse-Schlittens 30 montierten Z-Achse-Antriebsmotor 72a, eine mit dem Z-Achse-Antriebsmotor 72a verbundene Z-Achse-Kugelumlaufspindel 72b (siehe 2), und eine Mutter 72c, die in die Z-Achse-Kugelumlaufspindel 72b eingreift. Die Mutter 72c ist an der Spindelvorrichtung 40 befestigt, so dass sich die Spindelvorrichtung 40 durch Drehen der Z-Achse-Kugelumlaufspindel 72b in der vorne-hinten Richtung auf den Z-Achse-Führungsschienen 71a, 71a bewegt.
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(Funktionsweise und Wirkung der horizontalen Werkzeugmaschine)
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Die wie oben erwähnt gebaute horizontale Werkzeugmaschine 1 arbeitet wie folgt, so dass sie die Funktionsweise und Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt.
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Bei der horizontalen Werkzeugmaschine 1 der Ausführungsart ist der X-Achse-Schlitten 20 auf dem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 des Grundrahmens 10 montiert, der Y-Achse-Schlitten 30 ist auf dem Rückseitenteil 20b des X-Achse-Schlittens 20 montiert, und die Spindelvorrichtung 40 ist auf dem Oberseitenteil 32a des verlängerten Teils 32 des Y-Achse-Schlittens 30 montiert, wie in den 1 und 2 gezeigt ist.
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Deshalb kann die Spindelvorrichtung 40 bei der horizontalen Werkzeugmaschine 1 der Ausführungsform in der links-rechts Richtung (X-Achse-Richtung) in Bezug auf (ein nicht gezeigtes) Werkstück, das von dem Kippmechanismus 81 des Werkstückauflageteils 80 gehalten wird (siehe 3), bewegt werden, indem man den X-Achse-Schlitten 20 in der links-rechts Richtung in Bezug auf den Grundrahmen 10 bewegt. Und die Spindelvorrichtung 40 kann in der oben-unten Richtung (Y-Achse-Richtung) in Bezug auf das Werkstück bewegt werden, indem man den Y-Achse-Schlitten 30 in der oben-unten Richtung in Bezug auf den X-Achse-Schlitten 20 bewegt. Außerdem kann die Spindelvorrichtung 40 in der vorne-hinten Richtung (Z-Achse-Richtung) in Bezug auf das Werkstück bewegt werden, indem man die Spindelvorrichtung 40 in der vorne-hinten Richtung in Bezug auf den Y-Achse-Schlitten 30 bewegt.
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Der Grundrahmen 10 kann in der vorne-hinten Richtung verkürzt werden, indem man bei der horizontalen Werkzeugmaschine 1 der Ausführungsart jeden der Verschiebemechanismen 50, 60 und 70 für die Spindelvorrichtung 40 an dem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 des Grundrahmens 10 anordnet. Und der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 zum Verschieben des X-Achse-Schlittens 20 in der links-rechts Richtung ist an dem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 des Grundrahmens 10 montiert. Demzufolge muss der Schlitten-Trägerteil 12 des Grundrahmens 10 nicht weit nach oben vorstehen, so dass der Grundrahmen 10 in der Richtung von oben nach unten verkürzt werden kann. Deshalb kann die Größe des Grundrahmens 10 der horizontalen Werkzeugmaschine 1 reduziert und die gesamte horizontale Werkzeugmaschine 1 kann verkürzt und leichter werden.
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Außerdem kann die gesamte horizontale Werkzeugmaschine 1 kleiner gemacht werden, indem man jeden der Verschiebemechanismen 50, 60 und 70 für die Spindelvorrichtung 40 und das Werkstückauflageteil 80 ausgewogen vorne oder hinten an dem Schlitten-Trägerteil 12 anordnet, wie dies in 3 der horizontalen Werkzeugmaschine 1 der Ausführungsart gezeigt ist.
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Außerdem können die Abstände von dem Werkstückauflageteil 80 zu jedem der Verschiebemechanismen 50, 60 und 70 verkürzt werden, indem man das Werkstückauflageteil 80 (siehe 3) in der Nähe der Vorderseite des Schlitten-Trägerteils 12 anordnet, so dass eine Abmessungsänderung, die aufgrund einer Wärmeausdehnung des Grundrahmens zwischen dem Werkstückauflageteil 80 und der Spindelvorrichtung 40 verursacht wird, gering ist. Deshalb kann die Bearbeitungsgenauigkeit eines Werkstücks verbessert werden.
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Außerdem verläuft die Spindelvorrichtung 40 durch die Öffnung 22 des X-Achse-Schlittens 20, wie in 1 gezeigt, und bewegt sich in der Öffnung 22 in den oben-unten und vorne-hinten Richtungen, so dass der X-Achse-Schlitten 20, der Y-Achse-Schlitten 30 und die Spindelvorrichtung 40 kompakt angeordnet werden können, um die gesamte Größe der horizontalen Werkzeugmaschine 1 zu reduzieren.
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Außerdem ist der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 an dem Hauptteil 23 unter der Öffnung 22 in dem X-Achse-Schlitten 20 angeordnet, wie in 4 gezeigt ist. D. h., der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 ist unter der Spindelvorrichtung 40 angeordnet, die sich in der Öffnung 22 bewegt, so dass der Gewichtsschwerpunkt der horizontalen Werkzeugmaschine 1 gesenkt werden kann, um die Stabilität der horizontalen Werkzeugmaschine 1 zu verbessern.
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Außerdem wird der X-Achse-Schlitten 20 leichter, da der Oberteil der Öffnung 22 des X-Achse-Schlittens 20 geöffnet ist, und ein Bewegungsabstand der Spindelvorrichtung 40 in oben-unten Richtung (Y-Achse-Richtung) in der Öffnung 22 kann vergrößert werden.
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Außerdem ist der Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus 60 von dem Teil des unteren Endes des Hauptteils 23 bis zu dem Teil des oberen Endes jedes der vorstehenden Teile 21, 21 auf dem Rückseitenteil 20b des X-Achse-Schlittens 20 angeordnet. Deshalb kann der Y-Achse-Schlitten 30 von dem Teil des oberen Endes bis zu dem Teil des unteren Endes des X-Achse-Schlittens 20 bewegt werden, so dass ein Bewegungsabstand der Spindelvorrichtung 40 in der oben-unten Richtung (Y-Achse-Richtung) vergrößert werden kann.
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Außerdem ist der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 nur unter der Öffnung 22 angeordnet, so dass ein Abstand zwischen den oberen und unteren X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a gering ist. Deshalb kann der X-Achse-Schlitten 20 auf den X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a problemlos bewegt werden, indem eine X-Achse-Kugelumlaufspindel 52b verwendet wird, die zwischen jeder der X-Achse-Führungsschienen 51a, 51a angeordnet ist. Auf diese Weise kann der X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50 in kompakter Form gebaut werden.
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Außerdem kann das Werkzeugmagazin M über dem Grundrahmen 10 kompakt untergebracht werden, indem man das Werkzeugmagazin M an einer Oberseite des Schlitten-Trägerteils 12 montiert, wie in 3 gezeigt ist, so dass die Größe des gesamten Aufbaus reduziert werden kann.
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Außerdem kann ein Abstand zwischen der Spitze der Spindel 41 und dem Werkzeugmagazin M in der Richtung von vorne nach hinten verkürzt werden, indem die Spindelvorrichtung 40 jeweils mittels der Verschiebemechanismen 50, 60 und 70 an dem Rückseitenteil 12b des Schlitten-Trägerteils 12 befestigt wird, und das Werkzeugmagazin M über dem Schlitten-Trägerteil 12 angeordnet wird, so dass die Länge des nach vorne vorstehenden Teils der Spindel 41 reduziert werden kann.
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Außerdem kann der Grundrahmen 10 im Vergleich zu einem Bett, wie es bei der horizontalen Werkzeugmaschine im Stand der Technik verwendet wird, im Gewicht erheblich reduziert werden, indem in der horizontalen Werkzeugmaschine 1 der Ausführungsart ein Zwischenraum zwischen einem Paar der linken und rechten Basisteile 11, 11 gebildet wird, wie in 1 gezeigt ist. Und es kann auch ein Chip-Prozessor in dem Zwischenraum zwischen diesen beiden Basisteilen 11, 11 untergebracht werden.
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Außerdem kann die Konstruktionsfreiheit für das Werkstückauflageteil 80 verbessert werden, indem man einen Raum vor dem Schlitten-Trägerteil 12 nutzt, wie in 3 gezeigt ist. Da das Werkstückauflageteil 80 außerdem an beiden Basisteilen 11, 11 des Grundrahmens 10 angebracht und von beiden entfernt werden kann, kann es gemäß den Bearbeitungsaufgaben gegen verschiedene Werkstückauflageteil ausgetauscht werden.
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Beispielsweise ist ein automatischer Palettenwechsler 83 (APC) zum automatischen Austausch einer nicht gezeigten Palette gegen ein Werkstück an einer Oberseite eines Sockels 84 montiert, wie in 5 gezeigt; auf diese Weise kann ein Werkstückauflageteil 80A verwendet werden. In einer anderen Ausführungsart wird ein Indexiermechanismus an einer Oberseite eines Sockels bereitgestellt; auf diese Weise kann auch ein nicht gezeigtes Werkstückauflageteil verwendet werden. In dieser Ausführungsart besitzt der Indexiermechanismus einen Tisch, der von einem senkrechten Wellenelement gehalten wird, und er ermöglicht die Drehung eines an dem Tisch montierten Werkstückes in Querrichtung (horizontaler Richtung) durch Drehen des Wellenelementes um seine Achse.
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Die Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wurde oben beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann innerhalb des Erfindungsgedankens und Schutzbereichs der Erfindung entsprechend modifiziert werden.
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So ist beispielsweise in der in 4 gezeigten Ausführungsart eine bekannte Kugelumlaufspindel bei dem X-Achse-Parallelverschiebemechanismus 50, dem Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus 60 und dem Z-Achse-Parallelverschiebemechanismus 70 verwendet, wie in 4 gezeigt ist. Doch die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und es kann ein linearer Verschiebemechanismus (ein linearer Zufuhrmechanismus mit Motor) verwendet werden, um einen Schieber entlang einer Führungsschiene zu bewegen.
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Bei der vorliegenden Erfindung werden der X-Achse-Schlitten 20, der Y-Achse-Schlitten 30 und die Spindelvorrichtung 40 jeweils durch einen X-Achse-Zufuhrmechanismus 52, einen Y-Achse-Zufuhrmechanismus 62 und einen Z-Achse-Zufuhrmechanismus 72 bewegt. Sie können jedoch durch eine Vielzahl von X-Achse-Zufuhrmechanismen 52, eine Vielzahl von Y-Achse-Zufuhrmechanismen 62 und eine Vielzahl von Z-Achse-Zufuhrmechanismen 72 bewegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- horizontale Werkzeugmaschine
- 10
- Grundrahmen
- 11
- Basisteil
- 12
- Schlitten-Trägerteil
- 20
- X-Achse-Schlitten
- 21
- vorstehendes Teil
- 22
- Öffnung
- 23
- Hauptteil
- 30
- Y-Achse-Schlitten
- 32
- verlängertes Teil
- 40
- Spindelvorrichtung
- 41
- Spindel
- 42
- Spindelantriebsmotor
- 50
- X-Achse-Parallelverschiebemechanismus
- 51
- X-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus
- 51a
- X-Achse-Führungsschiene
- 51b
- X-Achse-Schieber
- 52
- X-Achse-Zufuhrmechanismus
- 52a
- X-Achse-Antriebsmotor
- 60
- Y-Achse-Parallelverschiebemechanismus
- 61
- Y-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus
- 61a
- Y-Achse-Führungsschiene
- 61b
- Y-Achse-Schieber
- 62
- Y-Achse-Zufuhrmechanismus
- 62a
- Y-Achse-Antriebsmotor
- 70
- Z-Achse-Parallelverschiebemechanismus
- 71
- Z-Achse-Parallelverschiebeführungsmechanismus
- 71a
- Z-Achse-Führungsschiene
- 71b
- Z-Achse-Schieber
- 72
- Z-Achse-Zufuhrmechanismus
- 72a
- Z-Achse-Antriebsmotor
- 80
- Werkstückauflageteil
- 81
- Kippmechanismus
- 83
- Automatischer Palettenwechsler
- M
- Werkzeugmagazin
- T
- Werkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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