-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelwellenfräsmaschine und insbesondere eine Kurbelwellenfräsmaschine mit mindestens einer Werkstückstütze zum Greifen eines zu bearbeitenden Werkstücks.
-
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
-
Eine Kurbelwellenfräsmaschine findet weitgehend Einsatz als Vorrichtung zum Fräsen des Hauptlagerzapfens und der Kurbelzapfen von Kurbelwellen (siehe Patentdokument 1). Die Kurbelwellenfräsmaschine umfasst ein Paar von Arbeitsköpfen, die auf einem Bett angeordnet sind, ein Paar von Fräsern, die zwischen den beiden Arbeitsköpfen angeordnet sind, und eine Werkstückstütze zum Greifen von Werkstücken während der Bearbeitung, die entsprechend den Fräsern vorgesehen ist. Die Arbeitsköpfe, die Fräser und die Werkstückstütze können sich in einer Richtung entlang einer Hauptachse (Längsrichtung des Betts) bewegen.
-
Eine Gruppe aus einem Fräser und einer Werkstückstütze ist auf einem Sattel befestigt, und der Sattel kann sich auf einer Basis bewegen. Insbesondere können sich der Fräser und die Werkstückstütze einhergehend mit der Bewegung des Sattels entlang der Hauptachse auf der Basis bewegen.
-
Der Fräser und die Werkstückstütze bei der Kurbelwellenfräsmaschine, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, werden beide durch den Sattel gestützt und haben ein festes Positionsverhältnis zueinander. Die Bearbeitung ist eingeschränkt, wenn die relativen Positionen des Fräsers und der Werkstückstütze in dieser Weise festgelegt sind.
-
Um diese Einschränkung bei der Bearbeitung aufzuheben, beschreibt Patentdokument 2 eine Kurbelwellenfräsmaschine, bei der der Abstand zwischen dem Fräser und der Werkstückstütze geändert werden kann. Bei der in Patentdokument 2 beschriebenen Kurbelwellenfräsmaschine sind der Fräser und die Werkstückstütze jeweils an separaten Schiebern befestigt, und jeder Schieber wird mit einem individuellen Antriebsmittel bewegt, um eine Änderung des Abstands zwischen dem Fräser und der Werkstückstütze zu ermöglichen.
-
Ferner ist in Patentdokument 3 eine Kurbelwellenfräsmaschine beschrieben, bei der anstelle der gesamten Werkstückstütze ein Klemmenpaar bewegt wird. Die Werkstückstütze dieser Kurbelwellenfräsmaschine ist mit einem Körperrahmen, dem Klemmenpaar und einem Klemmenbewegungsmechanismus konfiguriert. Das Klemmenpaar ist durch den Körperrahmen gehalten, so dass es sich öffnen und schließen kann, und kann durch den Klemmenbewegungsmechanismus relativ zu dem Körperrahmen entlang der Hauptachse bewegt werden.
-
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
-
- Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegung Nr. H6-320319
- Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegung Nr. H10-71518
- Patentdokument 3: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2005-219131
-
ÜBERSICHT
-
TECHNISCHES PROBLEM
-
Bei der Kurbelwellenfräsmaschine, die in Patentdokument 3 beschrieben ist, lässt sich der Abstand zwischen dem Fräser und der Werkstückstütze ohne Weiteres ändern, indem anstelle der gesamten Werkstückstütze lediglich die Klemmen bewegt werden.
-
Der Klemmenbewegungsmechanismus in Patentdokument 3 ist auf einer Seite angeordnet, die die Hauptfläche einer Werkstückstütze bildet und die der anderen Werkstückstütze gegenüber liegt. Der Mechanismus ist derart vorgesehen, dass er von dem Körperrahmen in Richtung auf die andere Werkstückstütze vorspringt.
-
Insofern können sich die Werkstückstützen des Werkstückstützenpaares nicht aufeinander zubewegen, um zu vermeiden, dass ein vorspringender Bereich des Klemmenbewegungsmechanismus und die Werkstückstütze einander stören, da bei der Kurbelwellenfräsmaschine von Patentdokument 3 der Klemmenbewegungsmechanismus einer Werkstückstütze derart angeordnet ist, dass er in Richtung auf die andere Werkstückstütze vorspringt. Die Folge ist, dass ein Werkstück wegen des Bearbeitungsortes nur mit einer Werkstückstütze aufgespannt werden kann, weshalb die Orientierung des Werkstücks während der Bearbeitung möglicherweise instabil ist.
-
Ferner kann sich der Fräser auf der anderen Seite wegen des vorspringenden Klemmenbewegungsmechanismus nicht an die Werkstückstütze heran bewegen, wenn die Konfiguration von Patentdokument 3 auf eine Kurbelwellenfräsmaschine angewendet wird, die nur auf einer Seite mit einer Werkstückstütze versehen ist. Das hierdurch entstehende Problem ist eine Zunahme der Bearbeitungsstufen.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zu ermöglichen, dass bei einer Kurbelwellenfräsmaschine mit Werkstückstützen, bei denen nur eine Klemme bewegbar ist, die andere Werkstückstütze oder der andere Bearbeitungsbereich, der den anderen Fräser enthält, auf die eine Werkstückstütze zubewegen kann.
-
LÖSUNG DES PROBLEMS
-
Eine Kurbelwellenfräsmaschine gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen ersten und einen zweiten Werkstückstützbereich, einen ersten Bearbeitungsbereich und eine erste Werkstückstütze. Der erste und der zweite Werkstückstützbereich stützen beide Längsrichtungsenden eines Werkstücks entlang einer Hauptachse. Der erste Bearbeitungsbereich ist entlang der Hauptachse bewegbar zwischen den beiden Werkstückstützbereichen angeordnet und bearbeitet ein Werkstück. Die erste Werkstückstütze ist unter Zwischenschaltung des ersten Bearbeitungsbereichs auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Werkstückstützbereichs angeordnet und spannt ein Werkstück auf. Die erste Werkstückstütze umfasst einen Körperrahmen, der innerhalb des ersten Bearbeitungsbereichs bewegbar ist, ein Klemmenpaar (kann auch als Paar von Klemmen bezeichnet werden) und einen ersten Klemmenbewegungsmechanismus. Das Klemmenpaar ist an einer dem ersten Bearbeitungsbereich gegenüberliegenden Seitenfläche des Körperrahmens vorgesehen. Ein Ende jeder Klemme des Klemmenpaares ist durch den Rahmen schwenkbar gehalten (oder gestützt), und ihr anderes Ende lässt sich öffnen und schließen. Der erste Klemmenbewegungsmechanismus ist näher an dem ersten Bearbeitungsbereich angeordnet als das Klemmenpaar und bewegt das Klemmenpaar relativ zu dem Körperrahmen entlang der Hauptachse.
-
Beide Enden eines Werkstücks in dieser Vorrichtung werden durch den ersten Werkstückstützbereich und den zweiten Werkstückstützbereich gehalten. Ein Werkstück, das durch beide der Werkstückstützbereiche gehalten wird, wird durch das Klemmenpaar der ersten Werkstückstütze eingespannt und durch den ersten Bearbeitungsbereich bearbeitet. Das Klemmenpaar wird durch den ersten Klemmenbewegungsmechanismus entlang der Hauptachse bewegt, um die Position zum Festspannen des Werkstücks nach Wunsch zu ändern. Dabei bewegt sich das Klemmenpaar relativ zu dem Körperrahmen der ersten Werkstückstütze. Das heißt, es bewegt sich lediglich das Klemmenpaar.
-
Der erste Klemmenbewegungsmechanismus ist näher an dem ersten Bearbeitungsbereich angeordnet als das Klemmenpaar. Das heißt, der erste Klemmenbewegungsmechanismus springt nicht weiter in Richtung auf die andere Seite vor als die Klemmen. Dadurch besteht keine Gefahr, dass der erste Klemmenbewegungsmechanismus und die Werkstückstütze oder der Bearbeitungsbereich auf der anderen Seite einander stören, und im Vergleich zum Stand der Technik kann sich der erste Klemmenbewegungsmechanismus näher an die erste Werkstückstütze heran bewegen als an die Werkstückstütze oder den Bearbeitungsbereich auf der anderen Seite. Aus diesem Grund kann das Werkstück fest und sicher gehalten werden, und Einschränkungen hinsichtlich der Bearbeitung werden reduziert.
-
Die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei der erste Klemmenbewegungsmechanismus einen vorspringenden Bereich hat, der von dem Körperrahmen in Richtung auf den ersten Bearbeitungsbereich vorspringt, und wobei der erste Bearbeitungsbereich eine Frästrommel umfasst, durch welche das Werkstück hindurchtritt, und die um eine zur Hauptachse parallele Schwenkachse schwenkbar und in einer zur Schwenkachse orthogonalen Richtung bewegbar ist. Der vorspringende Bereich des ersten Klemmenbewegungsmechanismus ist außerhalb eines Bewegungsbereichs des ersten Bearbeitungsbereichs angeordnet.
-
Der erste Bearbeitungsbereich bewegt sich in der Kurbelwellenfräsmaschine und wird dabei geschwenkt. Insbesondere hat der erste Bearbeitungsbereich einen Bewegungsbereich in einem bestimmten Ausmaß. Aus diesem Grund besteht die Gefahr, dass der vorspringende Bereich und der sich bewegende erste Bearbeitungsbereich gegenseitig stören, wenn der erste Klemmenbewegungsmechanismus in Richtung auf den ersten Bearbeitungsbereich vorspringt.
-
Deshalb ist der vorspringende Bereich des ersten Klemmenbewegungsmechanismus gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung außerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Bearbeitungsbereichs angeordnet. Dadurch lässt sich vermeiden, dass der erste Klemmenbewegungsmechanismus und der erste Bearbeitungsbereich einander stören.
-
Die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei der erste Klemmenbewegungsmechanismus einen bewegbaren Block umfasst, der derart gehalten (oder gestützt) ist, dass er eine Bewegung relativ zu dem Körperrahmen entlang der Hauptachse erlaubt, einen Führungsbereich, der die Bewegung des bewegbaren Blocks führt, und einen Antriebsbereich, der den bewegbaren Block bewegt. Das Klemmenpaar wird durch den bewegbaren Block gestützt.
-
Das Klemmenpaar wird durch den bewegbaren Block gestützt, und der bewegbare Block bewegt sich und wird dabei durch den Führungsbereich geführt. Dadurch bewegt sich das Klemmenpaar stabil und problemlos entlang der Hauptachse.
-
Die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, wobei der Führungsbereich eine erste Führungseinheit und eine zweite Führungseinheit umfasst, die unter Zwischenschaltung eines Drehstützbereichs des Klemmenpaares übereinander angeordnet sind, und eine dritte Führungseinheit, die seitlich zu dem Drehstützbereich zwischen der ersten Führungseinheit und der zweiten Führungseinheit angeordnet ist.
-
Der bewegbare Block wird durch die Führungseinheiten geführt, die in drei seitlichen Positionen oben, unten und dazwischen vorgesehen sind. Dies ermöglicht eine sanftere Bewegung.
-
Die Kurbelwellenfräsmaschine nach einem fünften Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung, wobei ein Antriebsbereich des ersten Klemmenbewegungsmechanismus einen Kolben, der mit einem seiner Enden an einem Teil des bewegbaren Blocks befestigt ist, und einen Zylinder für den Antrieb des einen Kolbens aufweist.
-
Der bewegbare Block bewegt sich, indem der durch die Führungseinheiten an den drei beschriebenen Orten geführt wird. Einen Antriebsbereich für jede Führungseinheit vorzusehen, kann in Erwägung gezogen werden. Wenn jedoch eine Mehrzahl von Antriebsbereichen vorgesehen wird, erfordern die Antriebsbereiche eine Synchronisierung ihres Betriebs. Eine gleichmäßige Bewegung ist also nicht möglich, wenn sich eine Synchronisierung nicht erzielen lässt.
-
Da jedoch der bewegliche Block bei vorliegender Erfindung durch einen Kolben angetrieben wird, erübrigt sich die Synchronisationssteuerung, und die Klemmen lassen sich ohne weiteres gleichmäßig bewegen.
-
Eine Kurbelwellenfräsmaschine gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und umfasst ferner einen zweiten Bearbeitungsbereich und eine zweite Werkstückstütze. Der zweite Bearbeitungsbereich ist dem ersten Bearbeitungsbereich zwischen den beiden Werkstückstützbereichen gegenüberliegend angeordnet, kann sich entlang der Hauptachse bewegen und bearbeitet ein Werkstück. Die zweite Werkstückstütze ist unter Zwischenschaltung des zweiten Bearbeitungsbereichs auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Werkstückstützbereichs angeordnet und spannt ein Werkstück auf. Die zweite Werkstückstütze umfasst einen Körperrahmen, der sich mit dem zweiten Bearbeitungsbereich bewegen kann, ein Klemmenpaar (oder Paar von Klemmen) und einen zweiten Klemmenbewegungsmechanismus. Das Klemmenpaar ist an einer Seitenfläche des Körperrahmens gegenüber dem zweiten Bearbeitungsbereich vorgesehen. Ein Ende jeder Klemme des Klemmenpaares ist durch den Körperrahmen schwenkbar gehalten (oder gestützt), und ihr anderes Ende lässt sich öffnen und schließen. Der zweite Klemmenbewegungsmechanismus ist näher an dem zweiten Bearbeitungsbereich angeordnet als das Klemmenpaar und bewegt das Klemmenpaar relativ zu dem Körperrahmen entlang der Hauptachse.
-
Zusätzlich zu dem ersten Bearbeitungsbereich und der ersten Werkstückstütze sind ein zweiter Bearbeitungsbereich und eine zweite Werkstückstütze vorgesehen. Der zweite Bearbeitungsbereich und die zweite Werkstückstütze haben eine Konfiguration wie jene gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Deshalb besteht ebenso wenig die Gefahr, dass der erste und der zweite Klemmenbewegungsmechanismus und die Werkstückstütze auf der anderen Seite einander stören, und die erste und die zweite Werkstückstütze können sich näher an die Werkstückstütze auf der anderen Seite heran bewegen, als dies beim Stand der Technik möglich ist. Dadurch kann das Werkstück fest und sicher gehalten werden.
-
Die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Kurbelwellenfräsmaschine gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung, wobei der zweite Klemmenbewegungsmechanismus einen vorspringenden Bereich umfasst, der von dem Körperrahmen in Richtung auf den ersten Bearbeitungsbereich vorspringt, und der zweite Bearbeitungsbereich umfasst eine Frästrommel, durch welche sich das Werkstück hindurch erstreckt, und ist um eine zur Hauptachse parallele Schwenkwelle schwenkbar und in einer zur Schwenkwelle orthogonalen Richtung bewegbar. Der vorspringende Bereich des zweiten Klemmenbewegungsmechanismus ist außerhalb eines Bewegungsbereichs des zweiten Bearbeitungsbereichs angeordnet.
-
Da die vorspringenden Bereiche des ersten und des zweiten Klemmenbewegungsmechanismus gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung ebenso wie unter dem zweiten Aspekt der Erfindung außerhalb der Bewegungsbereiche der Bearbeitungsbereiche angeordnet sind, lässt sich eine gegenseitige Beeinträchtigung der beiden vorspringenden Bereiche vermeiden.
-
WIRKUNG DER ERFINDUNG
-
Wie vorstehend beschrieben, kann bei vorliegender Erfindung die andere Werkstückstütze oder der den anderen Fräser enthaltende Bearbeitungsbereich an die eine Werkstückstütze heran bewegt werden. Einschränkungen hinsichtlich der Bearbeitung werden dadurch reduziert, so dass ein Werkstück effizient bearbeitet werden kann.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Außenansicht einer Kurbelwellenfräsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine Außenansicht einer Werkstückstütze bei Betrachtung von der anderen Werkstückstütze;
-
3 ist ein Teil eines Querschnitts III-III in 2;
-
4 ist eine Teilvergrößerung von 2;
-
5 ist eine perspektivische Schrägansicht einer Werkstückstütze;
-
6 ist ein Teil eines Querschnitts VI-VI in 2;
-
7 zeigt ein Positionsverhältnis zwischen einem Bewegungsbereich eines Schwenkkopfs und eines vorspringenden Bereichs eines Klemmenbewegungsmechanismus.
-
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Gesamtkonfiguration
-
1 ist eine schematische Außenansicht einer Kurbelwellenbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Kurbelwellenfräsmaschine 1 umfasst ein Bett 2, einen ersten und einen zweiten Arbeitskopf (Werkstückstützbereiche) 3a, 3b, die einander gegenüberliegend auf dem Bett 2 angeordnet sind, und eine erste Bearbeitungseinheit 4a und zweite Bearbeitungseinheit 4b, die zwischen den Arbeitsköpfen 3a, 3b angeordnet sind.
-
Arbeitsköpfe
-
Der erste und der zweite Arbeitskopf 3a, 3b stützen beide Enden einer Kurbelwelle, die ein Werkstück bildet. Ein Spannfutter (nicht gezeigt) zum Festspannen der Kurbelwelle ist an jeder Endfläche (einander gegenüberliegende Flächen) der Arbeitsköpfe 3a, 3b vorgesehen.
-
Ein Spannfutter kann an einem Arbeitskopf 3a vorgesehen und ein Reitstock zum Halten einer zentralen Öffnung an einem Ende der Kurbelwelle an dem anderen Arbeitskopf 3b vorgesehen sein.
-
Bearbeitungseinheit
-
Die erste und die zweite Bearbeitungseinheit 4a, 4b umfassen jeweils Sättel 10a, 10b und Schieber 11a, 11b, die auf dem jeweiligen Sattel 10a, 10b vorgesehen sind. Die erste und die zweite Bearbeitungseinheit 4a, 4b umfassen jeweils einen ersten und einen zweiten Schwenkkopf (Bearbeitungsbereiche) 12a, 12b und eine erste und eine zweite Werkstückstütze 13a, 13b, die auf den jeweiligen Schiebern 11a, 11b vorgesehen sind.
-
Sattel
-
Die beiden Sättel 10a, 10b sind gleich konfiguriert und können sich aufgrund eines Z-Achsen-Vorschubmechanismus in einer Längsrichtung (Richtung entlang der Hauptachse = Z-Achsenrichtung) des Betts 2 bewegen. Der Z-Achsen-Vorschubmechanismus ist ein bekannter Mechanismus und umfasst ein Mutternelement, das an den Sätteln 10a, 10b befestigt ist, und eine Kugelgewindespindel, die sich entlang der Z-Achse erstreckt und sich mit dem Mutternelement im Gewindeeingriff befindet, und einen Z-Achsen-Vorschubmotor, der mit der Kugelgewindespindel verbunden ist. Die Sättel 10a, 10b können sich aufgrund des Z-Achsen-Vorschubmotors, der die Kugelgewindespindel in der positiven und in der negativen Richtung dreht, in der Z-Achsenrichtung bewegen.
-
Schieber
-
Die beiden Schieber 11a, 11b sind gleich konfiguriert und können sich aufgrund eines Y-Achsen-Vorschubmechanismus in der zur Z-Achsenrichtung orthogonalen Y-Achsenrichtung (Tiefenrichtung des Betts 2) bewegen. Die Schieber 11a, 11b umfassen jeweils eine vertikale Stützwand 111, die sich entlang der Y-Achse erstreckt. Eine Schwenkwelle 15 ist an einem Ende der Stützwand 111 vorgesehen, und ein quadratisches Rohrgehäuse 112, das sich in der vertikalen Richtung erstreckt, ist an dem anderen Ende der Stützwand 111 vorgesehen. Der Y-Achsen-Vorschubmechanismus ist ein bekannter Mechanismus und umfasst ein Mutternelement, das an den Schiebern 11a, 11b befestigt ist, eine Kugelgewindespindel, die sich entlang der Y-Achse erstreckt und sich mit dem Mutternelement im Gewindeeingriff befindet, und einen Y-Achsen-Vorschubmotor, der mit der Kugelgewindespindel verbunden ist. Die Schieber 11a, 11b können sich aufgrund des Y-Achsen-Vorschubmotors, der die Kugelgewindespindel in der positiven und in der negativen Richtung dreht, entlang der Y-Achsenrichtung bewegen.
-
Schwenkkopf (Bearbeitungsbereich)
-
Der erste und der zweite Schwenkkopf 12a, 12 haben die gleiche Konfiguration und sind auf den beiden entsprechenden Schiebern 11a, 11b montiert. Ein Ende jedes Schwenkkopfs 12a, 12b ist durch die Schwenkwelle 15 gehalten, und das andere Ende ist durch ein Führungselement 16 in dem Gehäuse 112 derart gehalten, dass es in der Y-Achsenrichtung gleiten kann.
-
Das Führungselement 16 kann sich in dem Gehäuse 112 vertikal bewegen. Insbesondere ist das Führungselement 16 an einem Mutternelement 17 befestigt. Das Mutternelement 17 befindet sich im Gewindeeingriff mit einer Kugelgelenkspindel 18, die sich entlang der X-Achse erstreckt und die in der vertikalen Richtung in dem Gehäuse 112 angeordnet ist. Die Kugelgelenkspindel 18 ist mit einem X-Achsen-Schwenkmotor (AC-Servomotor) 19 verbunden, der an der in Z-Achsenrichtung liegenden Seitenfläche des Gehäuses 112 montiert ist.
-
Gemäß vorstehender Konfiguration wird die Kugelgelenkspindel 18 durch den X-Achsen-Schwenkmotor 19 in der positiven und negativen Richtung gedreht, so dass die Schwenkköpfe 12a, 12b in der vertikalen Richtung (X-Achsenrichtung) um die Schwenkwelle 15 schwenken.
-
In jedem Schwenkkopf 12a, 12b ist eine Frästrommel 20 drehbar gelagert. In der Seite der Bearbeitungsplattform der Frästrommel 20 ist ein Öffnungsbereich gebildet, in dem ein Fräser (nicht gezeigt) montiert ist.
-
Werkstückstütze
-
Bei der Bearbeitung eines Zapfenlagers der Kurbelwelle wird zunächst der Hauptlagerzapfen angrenzend an seinen zu bearbeitenden Bereich durch die erste und die zweite Werkstückstütze 13a, 13b festgespannt und die Kurbelwelle derart gehalten, dass Vibrationen während der Bearbeitung vermieden werden. Die Werkstückstützen 13a, 13b sind in einem Zustand angeordnet, in dem eine festgelegte relative Position mit dem entsprechenden ersten und zweiten Schwenkkopf 12a, 12b auf den Sätteln 10a, 10b der ersten und der zweiten Bearbeitungseinheit 4a, 4b beibehalten wird, wie in 1 dargestellt. Dadurch bewegt sich die Werkstückstütze 13a mit dem Schwenkkopf 12a auf der einen Seite, oder es bewegt sich die Werkstückstütze 13b mit dem Schwenkkopf 12b auf der anderen Seite einhergehend mit der Bewegung des jeweiligen Sattels 10a, 10b.
-
Da die erste und die zweite Werkstückstütze 13a, 13b gleich konfiguriert sind, wird im Folgenden die erste Werkstückstütze 13a beschrieben, wobei auf die 2 bis 5 Bezug genommen wird. 2 zeigt eine Perspektive der ersten Werkstückstütze 13a von der zweiten Werkstückstütze 13b aus betrachtet. 3 zeigt einen Querschnittbereich III-III von 2. 4 ist eine Teilvergrößerung von 2. 5 ist eine perspektivische Schrägansicht der ersten Werkstückstütze 13a bei Betrachtung von der anderen Seite in 2.
-
Die erste Werkstückstütze 13a umfasst einen Körperrahmen 24, ein Klemmenpaar 25, einen Klemmenbewegungsmechanismus 26 und einen Klemmenverriegelungsmechanismus 27.
-
Körperrahmen
-
Der Körperrahmen 24 ist bei Betrachtung entlang der Hauptachsenrichtung im Wesentlichen rechteckförmig. Der Körperrahmen 24 ist an dem Sattel 10a befestigt und kann sich aufgrund eines Z-Achsen-Vorschubmechanismus mit dem Sattel 10a entlang der Hauptachse in Z-Achsenrichtung bewegen.
-
Ein kreisförmiger Öffnungsbereich 24a ist in der Mitte des Körperrahmens 24 vorgesehen, wobei die Kurbelwelle durch den Öffnungsbereich 24a hindurchtreten kann. Ein eingekerbter Bereich 24b, der sich außen öffnet, ist an einem Seitenbereich des Körperrahmens 24 gebildet.
-
Klemme
-
Das Klemmenpaar 25 ist unter Zwischenschaltung des Körperrahmens 24 auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Schwenkkopfs 12a angeordnet und durch einen bewegbaren Block 30, der in dem eingekerbten Bereich 24b des Körperrahmens 24 vorgesehen ist, derart gehalten, dass sich das Klemmenpaar 25 frei öffnen und schließen kann. In dem bewegbaren Block 30 ist ein Spindelpaar 31 vorgesehen. Ein Ende des Klemmenpaares 25 ist durch die Spindeln 30 bewegbar gehalten, während sich das andere Ende des Klemmenpaares 25 frei öffnet und schließt. 2 zeigt anhand einer Volllinie einen geschlossenen Zustand der Klemmen 25 und anhand einer breiten Strichpunktlinie einen offenen Zustand der Klemmen 25. Eine halbkreisförmige Kerbe 25a ist in dem zentralen Bereich jeder Klemme 25 gebildet und liegt der anderen Klemme gegenüber. Ein Stützkissen 25b zum Halten eines Werkstücks ist in der Kerbe 25a vorgesehen.
-
Wie in 3 dargestellt ist, ist in dem jeweiligen Drehbereich jeder Klemme 25 ein sich um die Spindel 31 drehendes Zahnrad 32 angeordnet. Die Zahnräder 32, die an der jeweiligen Klemme 25 befestigt sind, kämmen miteinander. Wie 4 zeigt, ist in einer der Klemmen 25 (in der oberen) eine Verlängerung 25b gebildet, die sich weiter zur Außenseite erstreckt als der Drehbereich. Die Verlängerung 25b ist über ein Verbindungselement 33a mit der Kolbenstange eines hydraulischen Öffnungs-/Schließzylinders 33 verbunden. Zwischen der Verlängerung 25b und dem Verbindungselement 33a ist eine Hülse (nicht gezeigt) vorgesehen. Der obere Endbereich des hydraulischen Öffnungs-/Schließzylinders 33 ist an dem Körperrahmen 24 montiert.
-
Gemäß vorstehender Konfiguration öffnet und schließt die obere Klemme 25 infolge des Ausfahrens und Einziehens der Kolbenstange des hydraulischen Öffnungs-/Schließzylinders 33, und die untere Klemme 25 öffnet und schließt aufgrund des Zahnradpaares 32 in Synchronisation mit der oberen Klemme 25. Der hydraulische Öffnungs-/Schließzylinder 33 ist an dem Körperrahmen 24 befestigt, und die Klemme 25, die mit der Kolbenstange des hydraulischen Öffnungs-/Schließzylinders 33 verbunden ist, bewegt sich etwa 20 mm in Z-Achsenrichtung, wie nachstehend erläutert wird. Wie vorstehend beschrieben, ist die Hülse also zwischen dem mit der Kolbenstange verbundenen Verbindungselement 33 und der Verlängerung 25b der Klemme 25 angeordnet, und die Bewegung der Klemme 25 wird durch die elastische Verformung der Hülse gedämpft.
-
Klemmenbewegungsmechanismus
-
Der Klemmenbewegungsmechanismus 26 ist ein Mechanismus zum Bewegen des Klemmenpaares 25 relativ zu dem Körperrahmen 24 in Z-Achsenrichtung und umfasst den vorstehend genannten bewegbaren Block 30, den Führungsbereich 35 und einen hydraulischen Bewegungszylinder 36. 6 zeigt einen Querschnittbereich VI-VI von 2.
-
Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, ist der bewegbare Block 30 rechteckförmig und ist in dem eingekerbten Bereich 24b vorgesehen, wobei oben und unten Spalten vorhanden sind, die eine Bewegung in Z-Achsenrichtung ermöglichen.
-
Der Führungsbereich 35 führt die Bewegung des bewegbaren Blocks 30 und ist durch drei Linearbewegungsführungen 38 gebildet, die oberhalb und unterhalb des bewegbaren Blocks 30 und außerhalb der Seite der Klemmen 25, auf der die Spindeln 31 liegen, angeordnet sind. Die Linearbewegungsführungen 38 bestehen jeweils aus einem Block 38a und einer Schiene 38b. Die Blöcke 38a sind an dem Körperrahmen 24 vorgesehen, und die Schienen 38b sind an dem bewegbaren Block 30 befestigt. Der Block 38b der seitlichen Linearbewegungsführung 38 ist an einem Befestigungsblock 39 fixiert, der an dem Körperrahmen 24 festgelegt ist.
-
Der hydraulische Bewegungszylinder 36 ist in der Nähe der unteren Linearbewegungsführung 38 angeordnet und ist an dem Befestigungsblock 39 vorgesehen. Wie in 6, die der Querschnitt VI-VI von 2 ist, dargestellt ist, ist das distale Ende einer Kolbenstange 36a des hydraulischen Bewegungszylinders 36 mit einem Element 38c verbunden, das an der Schiene 38b der Linearbewegungsführung 38 festgelegt ist.
-
Gemäß dieser Konfiguration werden der bewegbare Block 30 und das daran befestigte Klemmenpaar 25 durch die drei Linearbewegungsführungen 38 derart geführt, dass sie sich in Z-Achsenrichtung bewegen, wenn die Kolbenstange 36a des hydraulischen Bewegungszylinders 36 aus- und einfährt.
-
Klemmenverriegelungsmechanismus
-
Der Klemmenverriegelungsmechanismus 27 ist ein Mechanismus zum Halten des geschlossenen Zustands der Klemmen 25 und ist an der Öffnungsendseite des Klemmenpaares 25 vorgesehen. Der Klemmenverriegelungsmechanismus 27 umfasst ein Führungsschienenpaar 43, eine Klemmbacke 44 und einen Klemmzylinder 54, wie in 2 dargestellt.
-
Das Führungsschienenpaar 43 erstreckt sich in horizontaler Richtung, und die Führungsschienen des Paares sind parallel zueinander und übereinander angeordnet. Die Klemmenbacke 44 wird durch das Führungsschienenpaar 43 derart geführt, dass sie sich an die Mitte des Werkstücks heran oder von der Mitte des Werkstücks weg bewegen kann. Der Klemmenzylinder 45 ist in einer quadratischen Öffnung angeordnet, die in dem Mittelbereich der Klemmenbacke 44 gebildet ist, und ist an dem Körperrahmen 24 festgelegt. Das distale Ende des Kolbens des Klemmenzylinders 45 ist an der Klemmbacke 44 befestigt. Die Schenkelbereiche eines Schenkelbereichpaares 44a sind übereinander an dem Ende der Klemmenbacke 44 gebildet, das näher an den Klemmen 45 liegt, und an der Innenseite der Schenkelbereiche 44a sind Druckkissen 46 befestigt. Ferner sind Druckkissen 47 jeweils an der Außenseite der Öffnungsendseite der Klemmen 25 befestigt.
-
Durch das Ausfahren und Einziehen des Klemmenzylinders 45 in dem Klemmenverriegelungsmechanismus 27 bewegt sich die Klemmenbacke 44 in Richtung auf die Werkstückmitte vor oder zieht sich zurück. Die Klemmenkissen 47 der Klemmen 25 werden in deren geschlossenem Zustand durch die Druckkissen 46 der Klemmenbacke 44 beaufschlagt, um die Klemmen 25 in dem geschlossenen Zustand zu halten.
-
Relation zwischen dem Klemmenbewegungsmechanismus und dem Schwenkkopf
-
Der Klemmenbewegungsmechanismus 26 der ersten Werkstückstütze 13a hat einen Bereich P (im Folgenden als ”vorspringender Bereich” bezeichnet), der von dem Körperrahmen 24 nach hinten in Richtung auf den ersten Schwenkkopf 12a vorspringt, hat jedoch keinen Bereich, der von dem Körperrahmen 24 in Richtung auf die zweite Werkstückstütze 13b vorspringt, wie in den 3 und 6 zu erkennen ist. Insbesondere sind der bewegbare Block 30, die Linearführungselemente 38 des Führungsbereichs 35, der die Kolbenstange 36a aufweisende hydraulische Bewegungszylinder 36 und der Befestigungsblock 39 derart angeordnet, dass sie von einer Fläche S der Klemmen 25, die auf der Seite der zweiten Werkstückstütze 13b liegt, in Richtung auf den ersten Schwenkkopf 12a vorspringen. Die vorgenannten Elemente springen nicht von der Fläche S der Klemmen 25, die auf der Seite der zweiten Werkstückstütze 13b liegt, in Richtung auf die zweite Werkstückstütze 13b vor.
-
Umgekehrt ist der vorspringende Bereich P des Klemmenbewegungsmechanismus 26 so angeordnet, dass er außerhalb des Bewegungsbereichs M des ersten Schwenkkopfs 12a liegt, wie in 7 dargestellt. Insbesondere ist der Bereich M, der durch die Strichpunktlinie in 7 angegeben ist, ein Bereich, in dem sich der Schwenkkopf 12a während der Bearbeitung bewegt. Die vorspringenden Bereiche der Linearbewegungsführungen 38, der hydraulische Bewegungszylinder 36 und der Befestigungsblock 39 sind außerhalb des Bewegungsbereichs M angeordnet. 7 zeigt den Bewegungsbereich des ersten Schwenkkopfs 12a von der Seite des ersten Arbeitskopfs 3a aus betrachtet (gegenüberliegende Seite der ersten Werkstückstütze 13a).
-
Vorstehend wurde die Beziehung zwischen dem Klemmenbewegungsmechanismus 26 der ersten Werkstückstütze 13a und dem ersten Schwenkkopf 12a beschrieben. Die Beziehung zwischen dem Klemmenbewegungsmechanismus 26 der zweiten Werkstückstütze 13b und dem zweiten Schwenkkopf 12b ist die gleiche.
-
Betriebsweise
-
Die Abläufe der Kurbelwellenbearbeitung sind ähnlich wie die Abläufe in der üblichen Kurbelwellenbearbeitungsmaschine. Insbesondere erfolgt das Aufspannen und Abspannen der Kurbelwelle durch die erste und die zweite Werkstückstütze 13a, 13b gesteuert. Darüber hinaus werden die Bearbeitungspositionen des ersten und des zweiten Schwenkkopfs 12a, 12b gesteuert, und es wird eine Mehrzahl von Hauptzapfenlagern und Kurbelwellenzapfen gefräst. Es kann eine Bearbeitung an der äußeren Umfangsfläche eines Gegengewichts erfolgen. Die Bearbeitungspositionen des ersten und des zweiten Schwenkkopfs 12a, 12b werden durch den Z-Achsenvorschubmechanismus gesteuert, der die Sättel 10a, 10b bewegt. Die Bearbeitung der Achszapfen erfolgt, indem die Schieber 11a, 11b durch den Y-Vorschubmechanismus in Y-Achsenrichtung bewegt und der erste und der zweite Schwenkkopf 12a, 12b durch den X-Achsenvorschubmechanismus geschwenkt werden.
-
Durch die Bewegung des Klemmenpaares 25 mit den Klemmenbewegungsmechanismen 26 unabhängig voneinander relativ zu den Schwenkköpfen 12a, 12b bei der vorgenannten Bearbeitung, wird die Bearbeitung von verschiedenen Kurbelwellentypen ermöglicht.
-
Merkmale
-
- (1) Da die Klemmenbewegungsmechanismen 26 nicht in Richtung auf den anderen der Schwenkköpfe vorspringen, können die beiden Werkstückstützen 13a, 13b näher aufeinander zubewegt werden als beim Stand der Technik. Aus diesem Grund können zum Beispiel die beiden Hauptlagerzapfen, die an das Zapfenlager angrenzen, das bearbeitet wird, durch die beiden Werkstückstützen 13a, 13b festgespannt werden, während das Zapfenlager bearbeitet wird, und die Kurbelwelle kann während dieser Bearbeitung fest und sicher gehalten werden.
- (2) Während der vorspringende Bereich P des Klemmenbewegungsmechanismus 26 jeder Werkstückstütze 13a, 13b in Richtung auf den entsprechenden Schwenkkopf 12a, 12b vorspringt, ist der vorspringende Bereich P außerhalb des Bewegungsbereichs M der Schwenkköpfe 12a, 12b angeordnet. Dadurch können sich die Schwenkköpfe 12a, 12b der entsprechenden Werkstückstütze 13a, 13b in der gleichen Weise annähern wie beim Stand der Technik, und es ergeben sich keine Einschränkungen während der Bearbeitung.
- (3) Das Klemmenpaar 25 wird durch den bewegbaren Block 30 gestützt, und der bewegbare Block 30 bewegt sich und wird dabei durch die drei Linearbewegungsführungen 38 geführt. Dadurch lässt sich das Klemmenpaar 25 in Z-Achsenrichtung problemlos bewegen.
- (4) Der bewegbare Block 30 wird durch die Linearbewegungsführungen 38 geführt, die an drei seitlichen Stellen oben, unten und dazwischen angeordnet sind. Dies führt zu einer gleichmäßigen Bewegung der durch den bewegbaren Block 30 gestützten Klemmen 25.
- (5) Der bewegbare Block 30 wird durch einen hydraulischen Bewegungszylinder 36 bewegt. Dadurch erübrigt sich eine Synchronisationssteuerung, die beim Antrieb mit Hilfe einer Mehrzahl von Hydraulikzylindern notwendig ist, und die Klemmen 25 lassen sich leicht und problemlos bewegen.
-
Weitere Ausführungsformen
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen sind möglich, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.
- (a) Die vorliegende Erfindung wird bei einer Kurbelwellenfräsmaschine angewendet, die in der vorstehenden Ausführungsform mit dem ersten und dem zweiten Schwenkkopf und mit der ersten und der zweiten Werkstückstütze versehen ist. Ebenso kann vorliegende Erfindung bei einer Kurbelwellenfräsmaschine mit nur einem Schwenkkopf und nur einer Werkstückstütze angewendet werden.
- (b) Die spezielle Konfiguration des Klemmenbewegungsmechanismus ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt. Es ist jede Konfiguration möglich, solange ein Mechanismus vorgesehen ist, der die Klemmen in Z-Achsenrichtung bewegt.
-
ANWENDUNGSGEBIET
-
Bei der Kurbelwellenfräsmaschine kann sich die andere Werkstückstütze oder der den anderen Fräser enthaltende Bearbeitungsbereich an die eine Werkstückstütze heran bewegen, weshalb Einschränkungen bei der Bearbeitung reduziert werden und ein Werkstück effizient bearbeitet werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kurbelwellenfräsmaschine
- 3a, 3b
- erster und zweiter Arbeitskopf (Werkzeugstützbereiche)
- 4a, 4b
- erste und zweite Bearbeitungseinheit
- 12a, 12b
- erster und zweiter Schwenkkopf (Bearbeitungsbereiche)
- 13a, 13b
- erste und zweite Werkstückstütze
- 20
- Frästrommel
- 24
- Körperrahmen
- 25
- Klemme
- 26
- Klemmenbewegungsmechanismus
- 30
- Bewegbarer Block
- 35
- Führungsbereich
- 36
- hydraulischer Bewegungszylinder
- 38
- Linearbewegungsführung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 6-320319 [0007]
- JP 10-71518 [0007]
- JP 2005-219131 [0007]
