DE202018100332U1

DE202018100332U1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE202018100332U1
Application number: DE202018100332.1U
Authority: DE
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2018-03-19
Anticipated expiration: 2028-01-23
Also published as: JP6774343B2; US20180207732A1; JP2018118328A; US10239129B2

Abstract

Wir beanspruchen:

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine bzw. ein Maschinenwerkzeug.
Beschreibung der verwandten Technik
In JP 2012-166292 A ist eine Mehrspindel-Bohrmaschine offenbart, um einen Prozess zur Herstellung einer Vielzahl von Löchern effizient auszuführen. Die Mehrspindel-Bohrmaschine enthält eine Vielzahl von an einer Vielzahl von Hauptspindeln angebrachten Werkzeugen. Generell führt die Mehrspindel-Bohrmaschine den Prozess zur Herstellung einer Vielzahl von Löchern mittels einer Vielzahl von Hauptspindeln zur selben Zeit aus.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Werkzeugmaschine bereit, die imstande ist, einen Lochherstellungsprozess in einer Vielzahl von Richtungen pro einer Einstelloperation des Werkstücks in einer einzigen Werkzeugmaschine ohne Ändern einer Ausrichtung des Werkstücks auszuführen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Werkzeugmaschine bereit, welche imstande ist, ein Loch in einer Vielzahl von Richtungen herzustellen, nachdem das Werkstück eingerichtet ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Werkzeugmaschine bereit. Die Werkzeugmaschine enthält: ein Bett, einen an dem Bett vorgesehenen Arbeitstisch; eine an dem Bett vorgesehene Verschiebevorrichtung; einen an der Verschiebevorrichtung vorgesehenen Spindelkopf; eine an dem Spindelkopf vorgesehene vertikale Hauptspindel, wobei die vertikale Hauptspindel in der vertikalen Richtung verläuft, und eine an dem Spindelkopf vorgesehene horizontale Hauptspindel, wobei die horizontale Hauptspindel in der horizontalen Richtung verläuft.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Werkzeugmaschine bereit. Die Werkzeugmaschine ist imstande, an dem Werkstück pro eine Einstelloperation des Werkstücks unter Verwendung der vertikalen Hauptspindel und einer horizontalen Hauptspindel eine Bearbeitung in zwei Richtungen vorzunehmen.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht von Hauptteilen eines Spindelkopfs bei Betrachtung aus einer Richtung II in 1.
3 ist eine Schnittansicht längs einer Linie III-III in 2.
4 ist eine Schnittansicht längs einer Linie IV-IV in 3.
5 ist eine Teil-Explosionsansicht des Spindelkopfes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
6 ist eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, um mit Werkzeugen einen Bohrungsprozess an einem Werkstück zu veranschaulichen, welches eine maximale Größe für die Werkzeugmaschine aufweist.
7 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Ansicht von Hauptteilen eines Spindelkopfes bei Betrachtung aus einer Richtung VIII in 7.
9 ist eine Schnittansicht längs einer Linie IX-IX in 8.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Unten werden erste und zweite nicht beschränkende Ausführungsbeispiele beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf 1 wird unten ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Werkzeugmaschine 1 enthält ein Bett 11, einen Arbeitstisch 12, einen Spindelkopf 23 und eine Verschiebevorrichtung 10 zum Verschieben des Spindelkopfes 23 relativ zu dem Arbeitstisch 12. Der Spindelkopf 23 enthält zumindest eine (vier bei dem ersten Ausführungsbeispiel) vertikale Hauptspindeln 25 und zumindest eine (vier bei dem ersten Ausführungsbeispiel) horizontale Hauptspindel 333.
Der Arbeitstisch 12 ist in einem vorderen Bereich des Bettes 11 vorgesehen. An dem Arbeitstisch 12 kann zumindest ein Werkstück 4 befestigt (eingerichtet bzw. festgelegt) werden. Vorzugsweise ist eine Vielzahl (vier bei dem ersten Ausführungsbeispiel) der Werkstücke 4 an dem Arbeitstisch 12 befestigt (festgelegt). Wenn eine Vielzahl der Werkstücke 4 festgelegt ist, sind die Werkstücke 4 in Linie in einer Links-Rechts-Richtung angeordnet, die eine bestimmte Anordnungsrichtung mit gleichen Intervallen 35 ist.
Die bestimmte Anordnungsrichtung verläuft orthogonal zu Achsen der vertikalen Hauptspindel 25 und der horizontalen Hauptspindel 333 und ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel als die Links-Rechts-Richtung festgelegt.
Vorzugsweise ist um eine Rotationsachse 3 ein Sockel 121 drehbar vorgesehen. Der Arbeitstisch 12 enthält einen Antriebsmotor 122, der als Servomotor verwendet wird. Eine gezahnte Riemenscheibe 123A auf einer Antriebsseite ist an einer Welle des Antriebsmotors 122 befestigt. Der Sockel 121 wird von dem Arbeitstisch 12 um eine Achse drehbar getragen. Eine gezahnte Riemenscheibe 123B auf einer Nebenseite ist an dem Sockel 121 befestigt. Ein endloser Zahnriemen 123C ist um zwei Typen der gezahnten Riemenscheiben 123A, 123B herumgewickelt. Eine Antriebskraft des Antriebsmotors 122 wird durch den endlosen Zahnriemen 123C und die gezahnten Riemenscheiben 123A, 123B auf den Sockel 121 übertragen. Im Hinblick auf den Kraftübertragungsmechanismus ist anstelle des Riemenübertragungsmechanismus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein (nicht dargestellter) Zahnrad- bzw. Getriebe-Antriebskraft-Übertragungsmechanismus nutzbar.
Der Sockel 121 enthält eine Klemmvorrichtung 128, wie eine nach unten gespannte Spanneinrichtung oder drei Spannklauen, um das Werkstück 4 zu halten. Die Werkstücke 4 werden an den Sockeln 121 mittels der Klemmvorrichtungen 128 festgelegt.
An dem Arbeitstisch 12 kann ein Hydraulikdruckzylinder 124 installiert sein, um für einen Antrieb in einer Richtung parallel zu der Rotationsachse 3 zu sorgen. In diesem Fall ist an dem Hydraulikdruckzylinder 124 ein in einer Richtung rechtwinklig zu der Rotationsachse 3 ausfahrbarer Klemmarm 126 installiert. Ferner ist an einer Spitze des Klemmarms 126 ein um die Rotationsachse 3 drehbarer Klemmkörper 127 installiert. Wenn der Hydraulikdruckzylinder 124 ausfährt, löst der Klemmkörper 127 das Werkstück 4. Wenn der Hydraulikdruckzylinder 124 verkürzt wird, klemmt der Klemmkörper 127 das Werkstück 4. Der Klemmkörper 127 dreht sich zusammen mit dem Werkstück 4 und dem Sockel 121 um die Rotationsachse 3. Als Klemmvorrichtung 128 gibt es verschiedene Klemmvorrichtungen. Beispielsweise ist die in JP 2015-182149 A offenbarte Vorrichtung brauchbar. Der Arbeitstisch 12 kann eine (nicht dargestellte) Klemme aufweisen, die ausgelegt ist, um den Sockel 121 zu klemmen. Der Arbeitstisch 12 kann Klemmen für jeden Sockel 121 aufweisen.
In 1 ist die Rotationsachse 3 so festgelegt, dass sie in der vertikalen Richtung verläuft. Die Rotationsachse 3 kann jedoch in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung festgelegt sein. Der Arbeitstisch 12 kann auf einem Drehtisch installiert sein, der um eine Achse in der vertikalen Richtung an dem Bett 11 drehbar vorgesehen ist. Ferner kann der Arbeitstisch 12 einen Tischwechselmechanismus enthalten, der den Arbeitstisch 12 gegen einen anderen Arbeitstisch wechselt.
Wenn das Werkstück 4 an dem Sockel 121 hinreichend gesichert werden kann, können der Klemmarm 126 und der Hydraulikdruckzylinder 124 weggelassen werden.
Nachstehend können hier die Vorwärts-Rückwärts-Richtung und eine Richtung in der Tiefe als Z-Achse bezeichnet werden, eine gerade Richtung der Links-Rechts-Richtung wird als X-Achse bezeichnet, und die Aufwärts-Abwärts-Richtung kann als Y-Achse bezeichnet werden.
Die Verschiebevorrichtung 10 enthält eine X-Achsen-Verschiebevorrichtung 10A, eine Z-Achsen-Verschiebevorrichtung 10B, eine Verschiebesäule 20 und eine Y-Achsen-Verschiebevorrichtung 10C.
Die X-Achsen-Verschiebevorrichtung 10A enthält Führungen 15 in der Links-Rechts-Richtung, Führungsblöcke 15a, einen Verschiebesattel 18 in der Links-Rechts-Richtung und eine Antriebsvorrichtung 13 in der Links-Rechts-Richtung.
Zwei lineare Führungen 15 sind parallel zueinander an einer oberen Seite des Bettes 11 auf einer Rückseite des Bettes 11 angeordnet. Der Verschiebesattel 18 ist mittels der Führungsblöcke 15a auf den Führungen 15 platziert, um in der Links-Rechts-Richtung verschiebbar zu sein. Die Antriebsvorrichtung 13 für den Antrieb des Verschiebesattels 18 ist an dem Bett angeordnet.
Die Z-Achsen-Verschiebevorrichtung 10B enthält lineare Führungen 19 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, Führungsblöcke 19a und eine Antriebsvorrichtung 17 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung. Zwei der linearen Führungen 19 sind an der Oberseite des Verschiebesattels 18 parallel in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung angeordnet. Die Verschiebesäule 20 ist auf den linearen Führungen 19 mittels der Führungsblöcke 19a platziert, um in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung verschiebbar zu sein. Die Antriebsvorrichtung 17 für den Antrieb der Verschiebesäule 20 ist an der Oberseite des Verschiebesattels 18 angeordnet.
Die Verschiebesäule 20 trägt auf ihrer einen Vorderseite die Y-Achse-Verschiebevorrichtung 10C. Die Y-Achsen-Verschiebevorrichtung 10C enthält lineare Führungen 21 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, Führungsblöcke 21a (siehe 4) und eine Antriebsvorrichtung 22 für die Aufwärts-Abwärts-Richtung. Zwei lineare Führungen 21 sind an der Vorderseite der Verschiebesäule 20 befestigt. Die linearen Führungen 21 tragen den Spindelkopf 23 durch die Führungsblöcke 21a (siehe 4). Die Antriebsvorrichtung 22 ist an der Vorderseite der Verschiebesäule 20 angebracht, um den Spindelkopf 23 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung anzutreiben.
Die Antriebsvorrichtung 13, die Antriebsvorrichtung 17 und die Antriebsvorrichtung 22 können einen Servomotor-Kugelspindelmechanismus oder einen Linearmotor-Mechanismus verwenden. Wie in 3 dargestellt, enthält die Antriebsvorrichtung 22 einen Servomotor 22a, der als Antriebskraftquelle dient, eine mit dem Servomotor 22a gekoppelte Kugelspindel 22b und eine mit der Kugelspindel 22b verschraubte Kugelmutter 22c. Die Kugelmutter 22c ist an einer Rückseite des Spindelkopfes 23 befestigt. Beschreibungen der Antriebsvorrichtung 13 und der Antriebsvorrichtung 17 sind weggelassen, da diese dieselben Strukturen aufweisen wie die Antriebsvorrichtung 22.
Der Spindelkopf 23 kann sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, der Links-Rechts-Richtung und der Aufwärts-Abwärts-Richtung relativ zu dem Arbeitstisch 12 verschieben bzw. bewegen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel enthält die Werkzeugmaschine 1 den an dem Bett 11 befestigten Arbeitstisch 12 und den in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, der Links-Rechts- bzw. Links-Rückwärts-Richtung und der Aufwärts-Abwärts-Richtung verschiebbaren Spindelkopf 23. Diese Konfiguration der Achsen wird für den Fall bevorzugt, in welchem der Arbeitstisch 12 auf einem Drehtisch platziert ist.
Die Werkzeugmaschine 1 enthält eine Verschiebesäule 20 und den Spindelkopf 23, der in der Aufwärts-Abwärts-Richtung verschiebbar ist und der an der Verschiebesäule 20 installiert ist. Somit weist die Werkzeugmaschine 1 eine geringe Größe und eine geringe Breite auf.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist auf diese Konfiguration jedoch nicht beschränkt. So kann diese Konfiguration beispielsweise modifiziert werden. Der Arbeitstisch 12 ist an einem vorderen Bereich des Bettes 11 vorgesehen, um Bewegungen bzw. Verschiebungen in der Z-Achsen-Richtung und der X-Achsen-Richtung aufzuweisen. Ferner kann die Verschiebesäule 20 an einem hinteren Bereich des Bettes 11 befestigt sein, und der Spindelkopf 23 kann vorgesehen sein, um auf der Verschiebesäule eine Verschiebung in der Y-Achsen-Richtung aufzuweisen. Die Achsenkonfiguration kann entsprechend einer Größe des Spindelkopfs 23 und dem Anordnungsverfahren des Arbeitstisches 12 ausgewählt sein.
Der Spindelkopf 23 wird unten unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. 2 zeigt den Spindelkopf 23 bei Betrachtung aus einer Richtung II in 1, in der ein Teil von detaillierten Konfigurationen der Spindelantriebsvorrichtung, wie des Spindelmotors dargestellt ist.
Der Spindelkopf 23 enthält eine in der vertikalen Richtung verlaufende vertikale Platte 231 und eine horizontale Platte 232. Die horizontale Platte 232 verläuft von einem oberen Teil der vertikalen Platte 231 horizontal von der vertikalen Platte 231 zu dem Arbeitstisch 12. Demgemäß weist der Spindelkopf 23 in der Seitenansicht eine umgekehrte L-Form auf. Die horizontale Platte 232 und die vertikale Platte 231 weisen rechteckförmige Quaderformen auf. An einem unteren Endteil der vertikalen Platte 231 sind in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung (Z-Achse) verlaufende Hauptspindelkörper 33 installiert. Gehäuse 233, die eine zylindrische Form aufweisen und die sich in der vertikalen Richtung erstrecken, sind an einem vorderen Endteil der horizontalen Platte 232 installiert. Die vertikale Hauptspindel 25 ist innerhalb des Gehäuses 233 um eine Achse in der vertikalen Richtung (Y-Achse) drehbar installiert.
Die vertikalen Hauptspindeln 25 können in Linie zu der Links-Rechts-Richtung angeordnet sein, welche die Anordnungsrichtung darstellt. Es wird bevorzugt, dass die Anzahl und das Intervall 35 der vertikalen Hauptspindeln 25 dieselben sind wie jene der Arbeitsstücke 4 (siehe 1).
Die vertikale Hauptspindel 25 ist so ausgelegt, um ein Werkzeug 5 einzuspannen. Die vertikale Hauptspindel 25 weist eine (nicht dargestellte) Werkzeugklemmvorrichtung (das sind eine Spanneinrichtung und ein Werkzeughalter) auf.
Unten wird hier ein Fall beschrieben, bei dem vier vertikale Hauptspindeln 25 angeordnet sind. Die vertikale Hauptspindel 25 wird von Spindellagern 251 getragen, welche in dem Gehäuse 233 installiert sind. Das Werkzeug 5, bei dem es sich um ein rotierendes Werkzeug handelt, ist an einem Spitzenbereich (an einer Unterseite in der vertikalen Richtung) der vertikalen Hauptspindel 25 angebracht. Zwei Riemenscheiben 31A, 31B sind an einem Bodenende der vertikalen Hauptspindel 25 installiert. Ein Motorbett 235, welches eine Tischform aufweist, ist an einem hinteren Teil der horizontalen Platte 232 befestigt. Ein Hauptspindelmotor 27 ist an einer Oberseite des Motorbetts 235 befestigt und erstreckt sich in der vertikalen Richtung. Eine Antriebsriemenscheibe 29A und eine Antriebsriemenscheibe 29B sind in der vertikalen Richtung als obere Antriebsriemenscheibe bzw. als untere Antriebsriemenscheibe angeordnet und an einer Abtriebswelle des Motors 27 befestigt. Ein endloser Riemen 30A ist um die Riemenscheibe 29A und die Riemenscheiben 31A herum gewickelt. Ein endloser Riemen 30B ist um die Riemenscheibe 29B und die Riemenscheiben 31B herum gewickelt.
Wie in 4 dargestellt, kann die Spannung in den Riemen 30A, 30B durch Spann-Riemenscheiben 32A bzw. 32B reguliert werden. Die von der linken Seite der 2 her angeordneten ersten und dritten vertikalen Hauptspindeln 25 sind mittels eines unteren endlosen Riemens 30B mit der Riemenscheibe 29B gekoppelt. Die zweiten und vierten vertikalen Hauptspindeln 25, die in 2 von der linken Seite der Zeichnung her angeordnet sind, sind mittels des Riemens 30A mit der Riemenscheibe 30A gekoppelt.
In der vertikalen Hauptspindel 25 kann ein eingebauter Motor untergebracht sein. Ferner kann die Antriebskraft des Motors 27 durch einen Getriebemechanismus anstelle des Riemenübertragungsmechanismus übertragen werden.
Der Hauptspindelkörper 33 wird unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Der Hauptspindelkörper 33 enthält ein Gehäuse 331, einen Motor 332 und die horizontale Hauptspindel 333. Das Gehäuse 331 weist eine kreisförmige hohlzylindrische Form auf. Der Motor 332 ist innerhalb des Gehäuses 331 an einem rückwärtigen Ende des Gehäuses 331 installiert. Die horizontale Hauptspindel 333, die mit einem Rotor des Motors 332 gekoppelt ist, wird in dem Gehäuse 331 drehbar getragen.
Die vertikale Platte 231 weist horizontale Hauptspindel-Anbringungslöcher 234 auf, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung an einem unteren Endteil der betreffenden Platte erstrecken. Das Anbringungsloch 234 ist so gebildet, dass es zu dem Hauptspindelkörper 33 passt. Der Hauptspindelkörper 33 ist in das Anbringungsloch 234 eingesetzt und in bzw. an diesem befestigt.
In 2 sind die horizontalen Hauptspindeln 333 vorzugsweise in einer Anordnungsrichtung (Links-Rechts-Richtung in 2) in Linie angeordnet. Die horizontalen Hauptspindeln 333 sind im selben Intervall 35 angeordnet wie das Intervall, in welchem die Werkstücke 4 angeordnet sind. Die horizontale Hauptspindel 333 ist ausgelegt, um ein Werkzeug 6 einzuspannen. Die horizontale Hauptspindel 25 weist die (nicht dargestellte) WerkzeugKlemmvorrichtung auf.
Ferner sind die vertikalen Hauptspindeln 25 und die horizontalen Hauptspindeln 333 in Vorderansicht vorzugsweise abwechselnd angeordnet. Ein Intervall 37 zwischen der am weitesten links vorgesehenen vertikalen Hauptspindel 25 und der am weitesten links vorgesehene horizontalen Hauptspindel 333 beträgt eine Hälfte des Intervalls 35.
Ferner ist eine Größe des Werkstücks 4 auf eine solche Größe beschränkt, dass ein Werkzeug 6 während der Bearbeitung einer Kante des Werkstücks 4 durch das Werkzeug 5 nicht behindert ist. 6 zeigt einen Zustand, in welchem das Werkzeug 5 das Werkstück 4 bearbeitet, welches in Vorderansicht eine maximale Größe aufweist. Bezugnehmend auf 6 kann Gleichung (1) gegeben sein, um das Intervall 35 zu bestimmen. $R < (P - D 1 - D 2) / 4$
Hierin bedeutet R einen maximalen Rotationsradius des Werkstücks 4, P bedeutet das Intervall 35, D1 bedeutet einen Durchmesser des Werkzeugs 5 und D2 bedeutet einen Durchmesser des Werkzeugs 6.
Wenn Gleichung (1) erfüllt ist, ist das Werkzeug 6 mit dem Werkstück 4 oder dem Sockel 121 nicht behindert. Wenn das Werkzeug 6 das Werkstück 4 bearbeitet, ist das Werkzeug 5 in entsprechender Weise mit dem Sockel 121 nicht behindert.
Als Werkzeug 5 und Werkzeug 6 sind Bohrer, Reibahlen, Gewindebohrer, Fräser und andere rotierende Werkzeuge nutzbar.
Ein Aufbau der vertikalen Hauptspindel 25 und der horizontale Hauptspindel 333 kann geändert sein. So kann beispielsweise ein angebauter Motor in der vertikalen Hauptspindel 25 ähnlich der horizontalen Hauptspindel 333 verwendet sein.
In den Zeichnungen hält jede der vertikalen Hauptspindeln 25 und der horizontalen Hauptspindel 133 ein einzelnes rotierendes Werkzeug fest. An jeder der vertikalen Hauptspindeln 25 und der horizontalen Hauptspindeln 333 kann jedoch ein Mehrspindelkopf angebracht sein.
Bezugnehmend auf 1 werden unten hauptsächlich Arbeitsweisen der Werkzeugmaschine 1 beschrieben. Da die Werkzeugmaschine 1 die vertikale Hauptspindel 25 und die horizontale Hauptspindel 333 enthält, kann eine Bearbeitung in zwei Richtungen ausgeführt werden, nachdem das Werkstück 4 an dem Arbeitstisch 12 befestigt ist, das heißt in horizontaler Richtung und in den vertikalen Richtungen.
Der Spindelkopf 23 kann in der vertikalen Richtung, der Links-Rechts-Richtung und der Vorwärts-Rückwärts-Richtung verschoben werden. Die Werkzeugmaschine 1 kann das Werkzeug 4 an einer beliebigen Stelle bearbeiten.
Gemäß einer Werkzeugmaschine (nicht dargestellt), welche eine in einer Richtung sich erstreckende Spindel und einen Schwenktisch enthält, erfolgt folgendes, wenn die Bearbeitung in zwei Richtungen erfolgt.
Das Werkstück wird in einer Richtung positioniert. Nachdem der Spindelkopf an das Werkzeug angenähert bzw. herumgefahren ist und der Spindelkopf in der Z-Achsen-Richtung einmal freigegeben ist, erfolgt anschließend die Bearbeitung. Nachdem der Arbeitstisch 12 durch die Schwenkvorrichtung um 90 Grad geneigt ist, wird der Hauptkopf an das Werkzeug herangefahren und führt wieder die Bearbeitung aus. Der Prozess wird abgeschlossen, nachdem der Spindelkopf in der Z-Achsen-Richtung gelöst ist.
Gemäß der Werkzeugmaschine 1 kann die Bearbeitung andererseits in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung sukzessiv vorgenommen werden, während der Spindelkopf 23 nahe des Werkzeugs 4 gehalten wird, ohne dass die Position oder die Ausrichtung des Werkzeugs 4 geändert wird. Demgemäß kann eine Nichtbearbeitungszeit stark verkürzt werden.
Der Spindelkopf 23 enthält die in der vertikalen Richtung verlaufende vertikale Platte 231 und die horizontale Platte 232. Die horizontale Platte 232 ist an der vertikalen Platte 231 vorgesehen und verläuft zu dem Arbeitstisch 12 hin. Ferner sind die vertikalen Hauptspindeln 25 an einem Endteil der horizontalen Platte 232 angeordnet. Die horizontalen Hauptspindeln 333 sind an einem unteren Endteil der vertikalen Platte 231 angeordnet. Infolgedessen sind die Werkzeuge 5 und die Werkzeuge 6 die Werkstücke 4 in Seitenansicht umgebend angeordnet. Wenn das Werkstück 4 in den vertikalen und horizontalen Richtungen durch Verschiebung in der Links-Rechts-Richtung, der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, bearbeitet wird, kann demgemäß ein Bewegungshub des Spindelkopfes 23 in der Vorwärts-Rückwärts- und Aufwärts- und Abwärts-Richtung verringert werden. Die lineare Führung 19 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, die Antriebsvorrichtung 17 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, die lineare Führung 21 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung und die Führung 15 in der Links-Rechts-Richtung sind in der Länge entsprechend den Hüben so festgelegt, dass die Werkzeugmaschine 1 in einer geringen Größe ausgebildet sein kann.
Die Werkzeugmaschine 1 enthält die in der vertikalen Richtung angeordnete vertikale Hauptspindel 25 und die in der horizontalen Richtung angeordnete horizontale Hauptspindel 333.
Die Hauptspindeln sind in den zwei Richtungen angeordnet, welche die horizontale Richtung bzw. die vertikale Richtung sind, die eine orthogonale Beziehung aufweisen, so dass die Werkzeugmaschine 1 leicht bedient werden kann.
Die Werkzeugmaschine 1 enthält eine Vielzahl der vertikalen Hauptspindeln 25, die in der Anordnungsrichtung (horizontale Richtung) in dem Intervall 35 (siehe 2) angeordnet sind, und die horizontalen Hauptspindeln 333, deren Anzahl dieselbe ist wie die Anzahl der vertikalen Hauptspindeln 25. Ferner kann der Arbeitstisch 12 die Werkzeuge 4 klemmen, deren Anzahl dieselbe ist wie die der vertikalen Hauptspindeln 25, und zwar in dem Intervall 35 in der Anordnungsrichtung. Demgemäß können dieselben Bearbeitungsprozesse für eine Vielzahl der Werkstücke 4 gleichzeitig ausgeführt werden.
Wenn die Werkzeugmaschine 1 eine Vielzahl der vertikalen Hauptspindeln 25 und eine Vielzahl der horizontalen Hauptspindeln 333 und eine Vielzahl der Werkstücke 4 enthält, deren Anzahl dieselbe ist, sind die vertikalen Hauptspindeln 25 und die horizontalen Hauptspindeln 333 in der horizontalen Richtung abwechselnd angeordnet. Wenn ein Bearbeitungsprozess in der vertikalen Richtung ausgeführt wird, läuft das Werkzeug 6 in einen Zwischenraum zwischen benachbarten Werkstücken 4. Wenn das Werkstück 4 mit dem Werkzeug 5 bearbeitet wird, welches sich in der vertikalen Richtung erstreckt, behindert das in der horizontalen Richtung verlaufende Werkzeug 6 sich nicht mit dem Werkstück 4. Demgemäß werden das Werkzeug 6 und das Werkstück 4 nicht beschädigt. Wenn das in der horizontalen Richtung sich erstreckende Werkzeug 6 das Werkstück 4 bearbeitet, gelangt das Werkzeug 5 durch den Zwischenraum zwischen benachbarten Werkstücken 4. Infolgedessen behindert sich das Werkzeug 5 nicht mit dem Werkstück 4.
Der Arbeitstisch 12 enthält den Sockel 121, welcher auf dem Bett 11 um die Rotationsachse 3 drehbar angeordnet ist, die in der vertikalen Richtung oder Vorwärts-Rückwärts-Richtung verläuft, und den Motor 122 zum Drehen des Sockels 121. Nachdem das Werkstück 4 auf dem Sockel 121 aufgesetzt ist, kann die Werkzeugmaschine 1 demgemäß das Werkstück 4 in einer Richtung längs der Rotationsachse 3 und irgendeiner Richtung rechtwinklig zu der Rotationsachse 3 bearbeiten.
Die horizontale Hauptspindel 333 ist zusammen mit dem Motor 332 in dem Hauptspindelkörper 33 untergebracht. Der Hauptspindelkörper 33 ist an dem Spindelkopf 23 zusammenhängend mit der horizontalen Hauptspindel 333 und dem Motor 332 derart angebracht, dass die horizontale Hauptspindel 333 und der Motor 332 durch neue Teile leicht ausgetauscht werden kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf 7 wird unten eine Werkzeugmaschine 500 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Werkzeugmaschine 500 unterscheidet sich von der Werkzeugmaschine 1 darin, dass zwei Reihen der horizontalen Hauptspindeln 333, 333A an einem Spindelkopf 53 in vertikaler Richtung angeordnet sind. Andere Konfigurationen der Werkzeugmaschine 500 sind dieselben wie jene in der Werkzeugmaschine 1.
Hier ist unten dieselbe Konfiguration wie die der Werkzeugmaschine 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Der Spindelkopf 53 enthält eine vertikale Platte 531 und die horizontale Platte 232. Die vertikale Platte 531 enthält vier Anbringungslöcher 234 für horizontale Hauptspindeln und vier Anbringungslöcher 234A für horizontale Hauptspindeln in zwei Reihen (obere und untere) (siehe 8).
In 8 ist ein Spindelkopfkörper 33A in dem Anbringungsloch 234A für die horizontale Hauptspindel in einer unteren Reihe befestigt (siehe 9) und in dieses eingesetzt. Die vertikalen Hauptspindeln 25 und die horizontalen Hauptspindeln 333 sind abwechselnd in der Links-Recht-Richtung angebracht. Ferner sind die horizontalen Hauptspindeln 333, 333A der zwei Reihen, der oberen und unteren Reihen, in einem regelmäßigen Intervall, wie in einem Gitternetz angeordnet. Die vertikalen Hauptspindeln 25, die horizontalen Hauptspindeln 333, 333A sind in der Anordnungsrichtung (Links-Rechts-Richtung) in Linie in dem Intervall 35 angeordnet. Zwischen den vertikalen Hauptspindeln 25 und den horizontalen Hauptspindeln 333, 333A gibt es ein Intervall 37, welches eine Hälfte des Intervalls 35 beträgt. Zwischen zwei Reihen der horizontalen Hauptspindeln 333, 333A ist das Intervall 34 vorhanden.
Vorzugsweise genügt das Intervall 34 der unteren Gleichung: $H + H 2 < L$
hier bedeutet L das Intervall 34, H bedeutet eine Höhe des Werkstücks 4 und H2 bedeutet eine Höhe einer Oberseite des Klemmarms 126 von dem Werkstück 4.
In 9 ist der Hauptspindelkörper 33 in der oberen Reihe in dem Anbringungsloch 234 für die horizontale Hauptspindel befestigt und in dieses eingesetzt. Die horizontale Hauptspindel 333 der oberen Reihe ist so angeordnet, um von der horizontalen Hauptspindel 333A in Vorwärtsrichtung vorzustehen. Ein Werkzeug 7, welches ein rotierendes Werkzeug ist, ist an der horizontalen Hauptspindel 333A angebracht.
Das rotierende Werkzeug 6, welches in der oberen Reihe an der horizontalen Hauptspindel 333 angebracht ist, steht um ein Intervall 39 von dem rotierenden Werkzeug 7 vor, welches in der Vorwärtsrichtung an der horizontalen Hauptspindel 333A angebracht ist. Vorzugsweise genügt das Intervall 39 der unteren Gleichung: $(R 2 - R) <L2$
Hier bedeutet L2 das Intervall 39, R2 ist ein maximaler Rotationsradius des Sockels 121, und das Intervall 39 ist so festgelegt, dass R < R2 gilt.
Wenn die horizontalen Hauptspindeln 333, 333A so angeordnet sind, dass der Gleichung (3) genügt ist, behindern sich das rotierende Werkzeug 7 und das an der horizontalen Hauptspindel 333A der unteren Reihe angebrachte Sockel 121 nicht, wenn das in der unteren Reihe der horizontalen Hauptspindel 333A angebrachte rotierende Werkzeug 6 das Werkstück 4 bearbeitet.
Die Werkzeugmaschine 500, welche wie oben erwähnt ausgelegt ist, arbeitet wie folgt:
Die horizontalen Hauptspindeln 333, 333A sind in der Links-Rechts-Richtung in einem regelmäßigen Intervall angeordnet, welches dem Anordnungsintervall der Werkstücke 4 äquivalent ist. Ferner sind die horizontalen Hauptspindeln 333, 333A und die vertikalen Hauptspindeln 25 abwechselnd angeordnet. Wenn ein Bearbeitungsprozess in der vertikalen Richtung erfolgt, laufen demgemäß die Werkzeuge 6, 7 in den Zwischenraum zwischen benachbarten Werkstücken 4. Demgemäß werden die Werkzeuge 6, 7 und die Werkstücke 4 nicht beschädigt. Wenn das Werkzeug 6 oder das Werkzeug 7 das Werkstück 4 bearbeitet, läuft das Werkzeug 5 für den vertikalen Prozess in den Zwischenraum zwischen den benachbarten Werkstücken 4, und das Werkzeug 5 ist durch das Werkstück 4 nicht behindert.
Vorzugsweise sind die obere Reihe der horizontalen Hauptspindeln 333 und die untere Reihe der horizontalen Hauptspindeln 333A in der Aufwärts-Abwärts-Richtung in einem Intervall angeordnet, welches größer ist als eine Summe der Höhen des Werkstücks 4 und des Klemmarms 126. Bei dieser Konfiguration wird die untere Reihe der horizontalen Hauptspindeln 333A durch das Werkstück 4 nicht behindert, während sich die obere Reihe der horizontalen Hauptspindel 333 das Werkstück 4 bearbeitet. In entsprechender Weise wird die obere Reihe der horizontalen Hauptspindel 333 mit dem Werkstück 4 und dem Klemmarm 126 nicht behindert, während die untere Reihe der horizontalen Hauptspindel 333A das Werkstück 4 bearbeitet.
Die horizontale Hauptspindel 333 in der oberen Reihe ragt von der horizontalen Hauptspindel 333A der unteren Reihe in der vorderen Richtung vor, und das Werkzeug 7 der unteren Reihe erreicht nicht das Werkstück 4 und den Arbeitstisch 12. Demgemäß wird das Werkzeug 7 der unteren Reihe zur Bearbeitung in der horizontalen Richtung durch das Werkstück 4 und den Sockel 121 nicht behindert.
Da die Werkzeugmaschine 500 zwei Reihen, die oberen und unteren Reihen der horizontalen Hauptspindel 333, 333A enthält, können zwei Arten der Werkzeuge 6, 7 für den Bearbeitungsprozess in horizontaler Richtung angebracht werden. Demgemäß können zwei Arten des Bearbeitungsprozesses in der horizontalen Richtung in einer Werkzeugmaschine zusätzlich zu dem Bearbeitungsprozess in vertikaler Richtung realisiert sein.
Als Werkzeuge 6, 7 kann ein sich drehendes Werkzeug (beispielsweise ein Bohrer) zusammen mit dem Sockel 121 verwendet sein, welcher zusätzlich zu dem rotierenden Werkzeug drehbar ist.
Anstelle der zwei Reihen der horizontalen Hauptspindeln 333, 333A können zwei Reihen der vertikalen Hauptspindeln 25 installiert sein.
Die vorliegende Erfindung ist entsprechend den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Der Durchschnittsfachmann kann jedoch die bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen beschriebene Werkzeugmaschine 1, 500 modifizieren oder verbessern. Die vorliegende Erfindung ist auf die Beschreibungen der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. So kann die Anzahl der vertikalen Hauptspindeln 25, der horizontalen Hauptspindeln 333 und der Werkstücke 4 beliebig festgelegt sein. Die Position der Hauptspindeln kann entsprechend der erforderlichen Bearbeitungsstelle und des erforderlichen Bearbeitungsprozesses für das Werkstück 4 geändert sein.
Ferner kann die horizontale Hauptspindel 333 so ausgelegt sein, um relativ zu dem Spindelkopf 23 längs einer Achse der horizontalen Hauptspindel 333 verschiebbar zu sein. Da die horizontale Hauptspindel 333 verschoben werden kann, nehmen in diesem Fall die Freiheitsgrade hinsichtlich des Designs des Spindelkopfes 23, des Arbeitstisches 12 und der horizontalen Hauptspindel 333 zu. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass das Werkzeug 6 für den Bearbeitungsprozess in horizontaler Richtung in der oberen Reihe von der unteren Reihe des Werkzeugs 7 für den horizontalen Bearbeitungsprozess in der unteren Reihe vorsteht.
In entsprechender Weise kann die vertikale Hauptspindel 25 so ausgelegt sein, um längs der Achse der vertikalen Hauptspindel 25 für den Spindelkopf 23 verschiebbar zu sein.
Ferner können die Werkzeugmaschinen 1, 500 so ausgelegt sein, um eine der vertikalen Hauptspindeln 25 und der horizontalen Hauptspindeln 333, 333A zu umfassen. In diesem Fall können die vertikale Hauptspindeln 25 und die horizontalen Hauptspindeln 333 stufenweise angeordnet sein.
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 2012166292 A [0002]
JP 2015182149 A [0014]

Claims

Wir beanspruchen:
Eine Werkzeugmaschine, umfassend: ein Bett (11), einen an dem Bett (11) vorgesehenen Arbeitstisch (12), eine an dem Bett (11) vorgesehene Verschiebevorrichtung (13, 15, 17, 19, 21, 22), einen an der Verschiebevorrichtung (13, 15, 17, 19, 21, 22) vorgesehenen Spindelkopf, eine an dem Spindelkopf (23) vorgesehene Hauptspindel (25), wobei die vertikale Hauptspindel (25) sich in der vertikalen Richtung (Y) erstreckt und wobei die vertikale Hauptspindel (25) festgelegt ist, um ein erstes Werkzeug (5) festzulegen bzw. einzustellen, und eine an dem Spindelkopf (23) vorgesehene horizontale Hauptspindel (333), wobei die horizontale Hauptspindel (333) sich in der horizontalen Richtung (Z) erstreckt und wobei die horizontale Hauptspindel (333) ausgelegt ist, um ein zweites Werkzeug (6) festzulegen bzw. einzustellen.
Die Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, worin bzw. wobei die Verschiebevorrichtung (13, 15, 17, 19, 21, 22) ausgelegt ist, um den Spindelkopf (23) in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung, einer Links-Rechts-Richtung und einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung zu verschieben.
Die Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, worin bzw. wobei der Spindelkopf enthält: eine in der vertikalen Richtung (Y) sich erstreckende vertikale Platte (231), eine von einem oberen Teil der vertikalen Platte (231) in einer horizontalen Richtung (Y) sich erstreckende horizontale Platte (232), worin bzw. wobei die vertikale Hauptspindel (25) an der horizontalen Platte (232) vorgesehen ist und wobei die horizontale Spindel (232) an der vertikalen Platte (231) vorgesehen ist.
Die Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin bzw. wobei die vertikale Hauptspindel (25) eine Vielzahl von vertikalen Hauptspindeln (25) aufweist, die in einem bestimmten Intervall (35) in einer Anordnungsrichtung (X) rechtwinklig zu der vertikalen Hauptspindel (25) und der horizontalen Hauptspindel in Abstand vorgesehen sind, wobei die horizontale Hauptspindel eine Vielzahl von horizontalen Hauptspindeln (333) aufweist, die in einem Intervall in Abstand vorgesehen sind, welches gleich dem bestimmten Intervall (35) in der Anordnungsrichtung ist, und wobei der Arbeitstisch (12) eine Vielzahl von Haltesockeln (121) enthält, die in dem Intervall (35) in der Anordnungsrichtung (X) in Abstand vorgesehen sind, wobei die Haltesockel ausgelegt sind, um ein Werkstück (4) festzuhalten.
Die Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, worin bzw. wobei eine Vielzahl der vertikalen Hauptspindeln (25) und eine Vielzahl der horizontalen Hauptspindeln (333) in der Anordnungsrichtung (X) abwechselnd angeordnet sind.
Die Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin bzw. wobei der Arbeitstisch (12) einen Haltesockel (121) enthält, welcher ausgelegt ist, um ein Werkstück (4) festzuhalten, wobei der Haltesockel um eine Rotationsachse drehbar getragen ist, die sich in der vertikalen Richtung (Y) oder der horizontalen Richtung (X, Z) erstreckt, und wobei ein Antriebsmotor (122) ausgelegt ist, um den Haltesockel (121) zu drehen.