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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Bereich
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, zum
Beispiel eine Schleifmaschine, ein Bearbeitungszentrum oder eine
Drehbank und ein Bett von ihr, wie es zum Beispiel aus dem Dokument
US-A-3783741 bekannt ist.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Eine
Bearbeitungsmaschine, zum Beispiel eine Schleifmaschine, ein Bearbeitungszentrum
oder eine Drehmaschine, die einen Arbeitsschlitten, einen Werkzeugkasten
und ein Bett besitzt, ist wohl bekannt. Der Arbeitsschlitten trägt ein Werkstück. Der Werkzeugkasten
trägt ein
oder mehrere Bearbeitungswerkzeuge. Das Bett besteht aus einer Arbeitsschlittenbasis,
um den Arbeitsschlitten zu stützen, und
einer Werkzeugkastenbasis, um den Werkzeugkasten zu stützen. Solch
ein Bett bildet die Basis der Werkzeugmaschine und wird in horizontaler
Richtung durch geeignete Stützelemente
wie beispielsweise Hebevorrichtungen oder Nivellierblocks gestützt, wenn
das Bett fixiert ist.
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Im
Allgemeinen ist, wie es in der 1 gezeigt
ist, das Bett der Werkzeugmaschine aus dem Stand der Technik hohl
und aus einem geeigneten Material wie zum Beispiel einem Gussmaterial
gemacht. In dem kastenartigen Bett 10 sind mehrere Verstärkungsrippen 101 geeignet
so angeordnet, dass das Bett im Hinblick auf das Gewicht der auf
ihm installierten Vorrichtung eine höhere Steifigkeit verliehen
bekommt. Eine Schleifmaschine ist im Folgenden als ein Beispiel
der bekannten Werkzeugmaschine erklärt. Die Schleifmaschine besitzt
den Werkzeugkasten eines Radkopfs und den Arbeitsschlitten, die
in der 1 nicht gezeigt sind. Der Radkopf fährt an der
Werkzeugkastenbasis 12 aus und ein. Der Arbeitsschlitten
quert die Richtung des Radkopfes, in der die Arbeitsschlittenbasis 11 ausfährt und
einfährt an
der Arbeitsschlittenbasis 11 und trägt einen Spindelstock und einen
Endstock, die ein Werkstück
zwischen sich fest spannen. Die Punkte A1, A2 und A3 zeigen jeweils
die Schwerpunkte des Radkopfs, des Spindelstocks und des Endstocks
und bewegen sich entlang der Pfeile, die in 1 gezeigt
sind.
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Eine
nicht gezeigt Decke ist an dem Bett 10 der Schleifmaschine
fixiert. Um den Radkopf und den Arbeitsschlitten mit dem Spindelstock
und dem Endstock an der Decke des Betts 10 zu befestigen,
ist das hohle Bett durch eine Vielzahl von Verstärkungsrippen 101,
die in zwei Richtungen angeordnet sind, die sich in einem rechten
Winkel schneiden, im Inneren vergittert. Dann sind an Stützstellen
des Betts 10 Stützelemente
unter einem Boden 102 des Betts 10 angeordnet.
Die Stützelemente
nivellieren das Bett 10 und stellen eine statische Verschiebung
(Verzerrung) des Betts 10 ein und stellen des Weiteren
eine dynamische Verschiebung der Schleifmaschine ein, die während des
Schleifens erzeugt werden wird. Im Stand der Technik gibt es zum
Beispiel dreizehn Stützelemente.
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Bei
der vorstehend genannten Werkzeugmaschine tritt allerdings, da die
Stützelemente
die Last der Werkzeugmaschine aufnehmen, die Reaktionskraft gegen
die Last von jedem der Stützpunkte
des Betts 10 auf. Daher ist die Biegung des Betts 10 um jeden
der Stützpunkte
herum am größten und
wird allmählich
kleiner, wenn man sich von dem Stützpunkt entfernt. Andererseits
wird, wenn man sich von den Stützpunkten
entfernt, die Verzerrung des Betts 10 größer. Um
die Stützpunkte
herum ist nämlich
der Anstieg der Krümmung
groß aber
der Betrag der Verzerrung klein. Im Gegensatz dazu ist, wenn man
sich von den Stützpunkten
entfernt, der Anstieg der Verzerrung kleiner aber Betrag der Verzerrung
wird größer. Die
Verzerrung der Decke, einem oberen Teil des Betts 10, muss
dem Toleranzbereich der Verzerrung genügen, wenn die Werkzeugmaschine
fixiert ist, wodurch das Bett 10 unter dem Boden 102 durch eine
Vielzahl der Stützelemente
so gestützt
wird, dass die Verzerrung kleiner wird. Um das Bett 10 der Werkzeugmaschine
aus dem Stand der Technik durch eine Vielzahl von Stützelementen
zu stützen, muss
die Höhe
jedes der Stützelemente
jeweils eingestellt werden, wenn das Bett 10 an dem Boden
fixiert wird. Somit ist das Fixieren des Betts 10 kompliziert
und benötigt
viel Zeit.
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Zudem
können
im Stand der Technik, obwohl das Bett 10 durch die Vielzahl
von Verstärkungsrippen 101 in
sich vergittert ist, solche Rippen 101 keine ausreichende
Steifigkeit gewährleisten,
so dass auch dann viele Stützelementen
benötigt
werden, wenn das Bett 10 fixiert ist. Insbesondere in dem
Fall, dass sich ein Stützpunkt
nicht direkt unter den Verstärkungsrippen 101 befindet, tritt
bei dem Stützelement daraufhin
eine große
Verzerrung des Betts 10 auf. Obwohl sich das Stützelement
genau unterhalb der Verstärkungsrippe 101 befindet,
tritt in dem Fall, dass die Verstärkungsrippe 101 nur
für die
Steifigkeit des Betts 10 gedacht ist und die Decke nicht
stützt,
bei dem Stützelement
daraufhin auch so eine große
Verzerrung des Betts 10 auf. Niemand berücksichtigt
das vorstehend genannte Problem, dass viele Stützelemente verwendet werden,
um die Verzerrung des Betts 10 kleiner zu machen und seinem
Toleranzbereich zu genügen.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, ist das Bett 10 gemäß dem Stand
der Technik durch eine Vielzahl von Stützelementen gestützt und
nivelliert, die jeweils eingestellt werden, wodurch das Nivellieren
des Betts 10 große
Geschicklichkeit erfordert und Zeit braucht. Des Weiteren braucht
es eine regelmäßige Wartung,
so dass das Bett 10 nivelliert wird, um die Verschlechterung
im Laufe der Zeit zu kompensieren. Zudem bildet bei einer Betrachtung
und Lagerung des Gewichtes des Radkopfs, des Spindelstocks und des
Endstocks, das Bett 10 die Form eines T's mit einem kastenartigen Äußeren aus,
und bildet eine Vielzahl von Verstärkungsrippen 101 in sich
aus, wodurch die Form des Betts 10 und seiner Gussform
für das
Formen kompliziert sind. Wegen der Komplexität ist die Verzerrung des gesamten Betts 10 auch
kompliziert. Daher kann das Bett 10 teuer herzustellen
sein und kann hinsichtlich seiner Arbeitsgenauigkeit nicht zufrieden
stellend sein.
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Nun
ist bekannt, dass Dinge nivelliert werden können, wenn sie durch drei Stützpunkte
gestützt sind.
So kann in Betracht gezogen werden, dass das Bett 10 der
Werkzeugmaschine auch durch drei Stützpunkte gestützt wird,
so dass die Anzahl der Stützpunkte
reduziert wird, wodurch erwartet wird, dass das Fixieren des Betts 10 vereinfacht
wird und die dafür
beanspruchte Zeit verkürzt
wird. Allerdings ist das Bett 10 mit Hilfe einer einfachen
Stützung
an drei Punkten instabil gestützt,
da sich der Schwerpunkt der Werkzeugmaschine gemäß dem auf ihr befindlichen
beweglichen Werkzeugkasten oder/und Arbeitsschlitten bewegt. Bei
solch einer Werkzeugmaschine bewegen sich der Werkzeugkasten und der
Arbeitsschlitten relativ an dem Bett 10, um das Werkstück zu bearbeiten,
so dass der Schwerpunkt der gesamten Werkzeugmaschine aus dem Dreieck herausgehen
kann, das durch die drei Stützpunkte gebildet
wird, und die Werkzeugmaschine wird instabil. Dies passiert insbesondere
der Werkzeugmaschine, deren Schwerpunkt durch die Bewegung der Vorrichtungen,
des Werkzeugkastens oder/und des Arbeitsschlittens an dem Bett 10 stark
bewegt wird, insbesondere den Vorrichtungen, die schwer sind, zum Beispiel
dem Werkzeugkasten/dem Arbeitsschlitten mit einem Motor daran oder
mehreren Werkzeugkästen/Arbeitsschlitten.
Das ist der Grund, warum das Bett 10, das durch drei Punkte
gestützt
ist, nicht für die 1 gezeigte
Werkzeugmaschine gemäß dem Stand
der Technik verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der vorstehend genannten Umstände ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine und ein Bett für sie vorzusehen,
das stabil nivelliert und durch drei Stützpunkte gestützt werden
kann.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Werkzeugmaschine
und ihr Bett so vorzusehen, dass die Verzerrung des Betts, dessen Aufbau
vereinfacht ist, verringert wird.
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Es
ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Werkzeugmaschine
und ihr Bett so vorzusehen, dass die Anzahl der Stützpunkte
des Betts so verringert wird, dass das Fixieren des Betts vereinfacht
und die dafür
benötigte
Zeit verkürzt
wird.
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Um
die vorstehenden und weiteren Aufgaben der vorliegenden Erfindung
zu lösen,
sieht die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine vor, wie sie
durch die Merkmale des Anspruchs 9 definiert ist, mit einem Bett,
das die Merkmale des Anspruchs 1 besitzt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zahlreiche
weitere Aufgaben, Merkmale und viele der damit einhergehenden Vorteile
der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen verständlich,
in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Betts einer Werkzeugmaschine gemäß dem Stand der
Technik ist;
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2 eine
Ansicht von oben auf eine Werkzeugmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Betts der Werkzeugmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Betts einer Werkzeugmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
Ansicht von oben auf ein Bett einer Werkzeugmaschine gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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6 eine
Ansicht von oben auf eine Werkzeugmaschine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
Ansicht von oben auf ein Bett der Werkzeugmaschine gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
ist;
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8 eine
Ansicht von oben auf das Bett einer Werkzeugmaschine gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
ist; und,
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9 eine
Ansicht von oben auf ein Bett einer Werkzeugmaschine gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
ist.
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10(a), 10(b) sind
jeweils eine Ansicht von oben und eine Seitenansicht eines Beispiels
eines Stützelements
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer
Werkzeugmaschine und ihres Betts gemäß der vorliegenden Erfindung
ist unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Wie dies in den 2 und 3 gezeigt
ist, besitzt eine Werkzeugmaschine 100 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
einen Arbeitsschlitten 20, der Werkstück W stützt, einen Werkzeugkasten 30,
der ein Bearbeitungswerkzeug T stützt, und ein Bett 10 als
eine Basis der Werkzeugmaschine 10. Bei den ersten Ausführungsbeispielen
ist die Werkzeugmaschine 100 eine zylindrische Schleifmaschine,
deren Arbeitsschlitten 20 das Werkstück W stützt und dreht und deren Werkzeugkasten 30 ein
Bearbeitungswerkzeug von der Art eines Schleifrads T trägt und dreht.
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Das
Bett 10 hat die Form eines T's und ist durch eine Decke 18 abgedeckt,
die identisch dazu ausgebildet ist. Das Bett 10 der Werkzeugmaschine 100 ist
aus einer Arbeitsschlittenbasis 11, die den Arbeitsschlitten 20 stützt, und
einer Werkzeugkistenbasis 12 gemacht, die die Werkzeugkiste
eines Radkopfs 30 stützt.
An der Decke 18 gibt es ein paar von Gleitwegen 17, 17 entlang
der Z-Achse in der
Arbeitsschlittenbasis 11 und ein weiteres Paar von Gleitwegen 16, 16 gibt
es entlang der X-Achse in der Werkzeugkistenbasis 12. Der
Arbeitsschlitten 20 ist an den Gleitwegen 17, 17 angeordnet
und bewegt sich entlang der Z-Achse durch eine Antriebsvorrichtung
mit einer Kugelumlaufspindel 24 und einem Servomotor 25.
Der Arbeitsschlitten 20 trägt einen Arbeitstisch 21.
Der Werkzeugkasten eines Radkopfs 30 ist an den Gleitwegen 16, 16 angeordnet
und bewegt sich entlang der X-Achse durch eine Antriebsvorrichtung
mit einer Kugelumlaufspindel 38 und einem Servomotor 39.
Der Radkopf 30 trägt
einen Radschlitten 37, der mit einer Radspindel 36 auf
sich ausgerüstet
ist.
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An
dem Arbeitsschlitten 20 ist der Arbeitstisch 21 angeordnet,
an dem ein Spindelstock 22 an einer Seite fixiert ist und
an dem ein Endstock 23 an der anderen Seite beweglich befestigt
ist. Der Spindelstock 22 besitzt eine Arbeitsspindel, einen
Motor, der an einem Ende der Arbeitsspindel befestigt ist, und ein
Spannfutter, das an dem anderen Ende der Arbeitsspindel befestigt
ist. Dadurch ist das Werkstück
W zwischen dem Spannfutter des Spindelstocks 22 und dem
Endstock 23 gestützt
und dreht sich um die Mitte der Arbeitsspindel des Spindelstocks 22.
Der Radkopf 30 trägt
den Radschlitten 37 auf sich und bewegt sich entlang der
X-Achse, und zwar
zu dem Werkstück
W hin. Die Arbeitsspindel 36 ist drehbar an dem Radschlitten 37 befestigt
und fixiert das Schleifrad T an seinem Ende.
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Im
Allgemeinen lasten bei der Schleifmaschine 100 der Radkopf 30,
der Spindelstock 22 und der Endstock 23 im Wesentlichen
auf dem Bett 10. Daher ist es eine Aufgabe des Ausführungsbeispiels,
das Bett 10 vorzusehen, dessen Verzerrung gegenüber dem
Schwerpunkt des Radkopfs 30, dem Spindelstock 22 und
dem Endstock 23 verringert ist.
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Das
Bett 10 der Werkzeugmaschine 100 ist aus Gusseisen
oder Stahlplatten gemacht, die aneinander geschweißt sind.
Wie es in der 3 gezeigt ist, besitzt das Bett 10 einen
Boden 102 drei hohle prismaartige Streben 71, 72 und 73,
die geeignet an dem Boden 102 ausgebildet sind, drei diagonalartige Streben 61, 62 und 63,
die in den hohlen prismaartigen Streben 71 bis 73 ausgebildet
sind, und die Decke 18 (siehe 2), die
auf die Streben 61 bis 63, 71 bis 73 gesetzt
ist. An dem Bett 10 ist die Decke 18 an drei Bereichen
durch die Streben 61 bis 63 und 71 bis 73 gestützt. Verstärkungsrippen 45 sind
geeignet um die Streben 61 bis 63, 71 bis 73 herum
nach Bedarf so ausgebildet, dass das Bett 10 durch die
Streben 61 bis 63, 71 bis 73 und
die Verstärkungsrippen 45 verstärkt ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind prismaartige
Streben 71 bis 73 hohle hexagonale Prismas, in
denen die diagonalartigen Streben 61 bis 63 vorhanden
sind, wodurch die Streben 61 bis 63, 71 bis 73 Bienenwaben
bilden, die alle 60° unterteilt
sind.
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Die
Mittelpunkte der Streben C1, C2 und C3 sind wie im Folgenden erklärt festgelegt.
- (A) Der Schwerpunkt der gesamten Werkzeugmaschine 100 befindet
sich im Inneren des Dreiecks, das die drei Mittelpunkte der Streben
C1, C2 und C3 unter Berücksichtigung
der Bewegung des Radschlittens 37 an den Radkopf 30 und
des Arbeitstischs 21 an dem Arbeitsschlitten 20 verbinden.
- (B) Es wird angenommen, dass die Arbeitsschlittenbasis 11 entlang
der Z-Achse einen Strahl darstellt, dessen Länge L ist und an dem eine gleich verteilte
Last wirkt. Die Mittelpunkte der Streben C2, C3 als die Stützpunkte
für den
Arbeitstisch 21 sind dort angeordnet, wo die Verzerrung
des Strahls minimal ist. Es gibt einen Längenunterschied A, der ein
Viertel von L beträgt,
zwischen jedem Ende der Arbeitsschlittenbasis 11 als dem Strahl
und jedem Mittelpunkt C2, C3. Es befindet sich nämlich jeder der Mittelpunkte
der Streben C2, C3 dort, wo jede der Längen A um den Wert 0,25 L von
jedem der Enden der Arbeitsschlittenbasis 11 entfernt ist,
deren Länge
L ist.
- (C) Die Mittelpunkte der Streben C2, C3 für den Arbeitsschlitten 20 sind
so angeordnet, dass sie den beweglichen Arbeitsschlitten 20 stützen und den
Arbeitsschlitten 20 nicht schräg stellen.
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An
den beiden entgegengesetzten Seiten der prismaartigen Streben 71 bis 73 in
den Richtungen der Bewegung des Radkopfs 30 und des Arbeitsschlittens 20 gibt
es Verstärkungsrippen 45.
Jede der Verstärkungsrippen 45 bildet
ein umgekehrtes Trapez und stützt
die Decke 18 mit den Streben 61 bis 63, 71 bis 73.
An der Werkzeugkastenbasis 12 sind die umgekehrten trapezartigen
Verstärkungsrippen 45 nämlich gemeinsam
mit den hohlen prismaartigen Streben 71 in der Richtung
der Bewegung des Radkopfs 30 entlang der X-Achse ausgebildet.
Auch an der Arbeitsschlittenbasis 11 sind die umgekehrten trapezartigen
Verstärkungsrippen 45 gemeinsam
mit den hohlen prismaartigen Streben 72 und 73 in
der Richtung der Bewegung des Arbeitstischschlittens 20 entlang
der Z-Achse ausgebildet.
So stützen
die Streben 61 bis 63, 71 bis 73 und
die Verstärkungsrippen 45 an
dem Boden 102 die Decke 18. Zusätzlich dazu ist
an der Werkzeugkastenbasis 12 eine weitere Verstärkungsrippe 45 an
einer Spitze der prismaartigen Strebe 71 an dem Ende des
Betts 10 in der Richtung der Bewegung des Radkopfs 30 entlang
der X-Achse ausgebildet.
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Gemäß den umgekehrten
trapezartigen Verstärkungsrippen 45,
an denen sich zumindest eine Vorrichtung an den Bett 10 (zum
Beispiel der Werkzeugkasten 30 oder der Arbeitsschlitten 20)
bewegt, kann ihr Gewicht durch die Streben 61 bis 63, 71 bis 73 gestützt werden.
Die Streben 61,71 stützen nämlich den sich bewegenden Radkopf 30 und
die Streben 62, 72 und 63, 73 stützen den
sich bewegenden Arbeitsschlitten 20 in verteilter Weise.
Die Form der umgekehrten trapezartigen Verstärkungsrippen 45, ihre
Länge der
Unterseite/Oberseite und ihre Dicke ist durch das Gewicht der Dinge,
die auf die Decke 18 gesetzt sind, und die Verzerrung der
Streben 61 bis 63, 71 bis 73 definiert.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
bilden die prismaartigen Streben 71 bis 73 und
die Verstärkungsrippen 45 die
Bienenwaben, die aus einer Vielzahl von Dreiecken gebildet sind,
die in der Ansicht von oben der 5 miteinander
kombiniert sind. Die Bienenwaben können auch so erklärt werden,
dass zahlreiche Sechsecke, die aus sechs Dreiecken gemacht sind,
geeignet angeordnet sind. Das Bett 10 des dritten Ausführungsbeispiels
besitz die Decke 18, den Boden 102, die Streben 61 bis 63, 71 bis 73 und
die Verstärkungsrippen 45 wobei
die Decke 18 über
dem Boden 102 durch die Streben 61 bis 73, 71 bis 73 und die
Verstärkungsrippe 45 gestützt ist.
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In
dem Fall, dass die Werkzeugmaschine 100 an dem erforderlichen
Platz fixiert ist, ist das Bett 10 durch die Stützelemente
geeignet gestützt
und nivelliert. Bei dem Ausführungsbeispiel
werden nur drei Stützelemente
verwendet, um das Bett 10 unter den Boden 102 zu
stützen
und zu nivellieren. Jedes der Stützelemente
ist unter den prismaartigen Streben 71 bis 73 und
den diagonalartigen Streben 61 bis 63 angeordnet
und stützt
das Bett 10 von jedem der Mittelpunkte der Streben C1,
C2 und C3. Gemäß solchen
Stützpunkten
ist jedes der Biegemomente des Betts 10 um jede der Mitten
C1 bis C3 so verringert, dass die Krümmung und/oder die Verzerrung
der Decke 18 verringert ist.
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Das
Bett 10 ist an den Stellen durch die drei Stützelemente
gestützt
und nivelliert, an denen die Werkzeugmaschine 100 fixiert
ist. Die Stützpunkte der
Stützelemente
entsprechen jeweils den Mittelpunkten der Streben C1 bis C3, insbesondere
den Mittelachsen der prismaartigen Streben 71 bis 73 und der
diagonalartigen Streben 61 bis 63. Mit anderen Worten
sind dort, wo die Werkzeugmaschine 100 fixiert ist, die
drei Stützelemente
jeweils unter den Streben 61 bis 63, 71 bis 73 angeordnet
und stützen das
Bett 10.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, ist die Werkzeugmaschine 100 durch
die drei Stützelemente
gestützt,
obwohl der Stand der Technik mehr Stützelemente benötigt, zum
Beispiel dreizehn, so dass die Anzahl der Stützelemente verringert ist.
Zudem ist das Bett 10 aus dem Boden 102, den Streben 61 bis 63, 71 bis 73,
den Verstärkungsrippen 45 und
der Decke 18 gemacht, wodurch es kastenartig ausgebildet
ist. Die Streben 61 bis 63, 71 bis 73 mit
den Verstärkungsrippen 45 sind
an den T-förmigen Boden 102 unter
Berücksichtigung
der Bewegung des Werkzeugkastens 30 und/oder des Arbeitsschlittens 20 angeordnet
und stützen
die Werkzeugmaschine 100 an diesen drei Bereichen. Mittels
dieser Stützung
ist die Verzerrung des Betts 10 im Vergleich mit dem Stand
der Technik verringert. Und das Gewicht des Betts 10 ist
verringert, da in dem Bett 10 ein großer Raum ausgebildet ist.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
ist unter Bezugnahme auf die 4 erklärt. Dieselben
Bezugszeichen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen
demselben Aufbau wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, bis auf einen Teil, so dass auf die Erklärung dieser
Bezugszeichen verzichtet wird.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
sieht das Bett vor, dessen Verzerrung in einer Richtung nach oben
und nach unten weiter reduziert ist. Dafür ist es vorzuziehen, dass
die vordere Öffnung
und der mittlere Raum des Betts 10 wie in der 4 gezeigt
verstärkt
werden. Um die vordere Öffnung
des Betts 10 zu verstärken,
sind Einlageabschnitte 46 an der Verbindung zwischen dem
Boden 102 und den umgekehrten trapezartigen Verstärkungsrippen 45 in
der Nähe
der vorderen Öffnung
ausgebildet. Die Einlageabschnitte 46 können auch in den anderen Verstärkungsrippen 45 aufgenommen
sein. Um den mittleren Raum des Betts 10 zu verstärken, sind
weitere Verstärkungsrippen 45 geeignet
so ausgebildet, dass sie die Spitzen der prismaartigen Streben 71 bis 73 miteinander
in dem mittleren Raum an dem Boden 102 verbinden.
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Da
die Verstärkungsrippen 45 mit
den prismaartigen Streben 71 bis 73 und dem Boden 102 in dem
mittleren Raum verbunden sind, wird das Bett 10 weiter
verstärkt,
so dass seine Verzerrung verringert wird. Zudem sind die Verstärkungsrippen 45 Platten,
so dass ihre Gewichtszunahme gering ist.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
ist unter Bezugnahme auf die 5 erklärt. Dieselben
Bezugszeichen bei dem dritten Ausführungsbeispiel bei dem ersten
und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezeichnen dieselben Anordnungen bis
auf einen Teil, so dass auf die Erklärung dieser gleichen Bezugszeichen
verzichtet wird. Das dritte Ausführungsbeispiel
ist dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnlich,
die Einlageabschnitte 46 und eine Verstärkungsrippe 45 fehlen
aber im Vergleich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Ein
viertes Ausführungsbeispiel
ist unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erklärt. Eine Werkzeugmaschine 100 besitzt
einen Arbeitsschlitten 20, um ein Werkstück W zu
stützen,
ein Paar von Werkzeugkästen
der Radköpfe 30, 30 mit
einem Paar von Bearbeitungswerkzeugen der Schleifräder T, T
und ein Bett 10 als eine Basis der Werkzeugmaschine 100.
Bei dem vierten Ausführungsbeispielen stellt
die Werkzeugmaschine 100 eine Schleifmaschine zum Schleifen
von Kurbelzapfen einer Kurbelwelle als dem Werkstück W dar,
wobei der Arbeitsschlitten 20 das Werkstück W stützt und
dreht. Jeder der Radköpfe 30, 30 stützt und
dreht jedes der Schleifräder
T, T.
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Der
Arbeitsschlitten 20 besitzt einen Arbeitstisch 21,
der an dem Bett 10 fixiert ist, einen Spindelstock 22,
der an einem Ende des Arbeitstisches 21 fixiert ist und
eine Endstock 23, der an dem anderen Ende des Arbeitstisches 21 beweglich
angeordnet ist. Der Spindelstock 22 und der Endstock 23 stützen das
Werkstück
W zwischen sich. Der Spindelstock 22 besitzt eine Arbeitsspindel,
einen Motor, der an einem Ende der Arbeitsspindel befestigt ist,
und ein Sapnnfutter, das an dem anderen Ende der Arbeitsspindel
befestigt ist. Dadurch dreht sich das durch den Arbeitsschlitten 20 gestützte Werkzeug
W um den Mittelpunkt der Arbeitsspindel des Spindelstocks 22.
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Ein
Paar von Radköpfen 30, 30 besitzt
jeweils ein Paar von ersten Schlitten 31, 31,
die beweglich an dem Bett 10 in einer Richtung der Drehachse des
Werkstücks
W entlang der Z-Achse angeordnet sind, ein Paar von zweiten Schlitten 32, 32,
die an den ersten Schlitten 31, 31 zu dem Werkstück W hin entlang
der X-Achse beweglich angeordnet sind, und ein Paar von Radspindeln 36, 36,
die ein Paar von Schleifrädern
T, T stützen
und drehen. Jeder der ersten Schlitten 31, 31 wird
durch eine Kugelumlaufspindel 14 und einen Servomotor 15 an
einem Paar von Gleitwegen 13, 13 bewegt, die an
einer Werkzeugkastenbasis 11 des Betts 10 entlang
der Z-Achse ausgebildet sind. Jeder der zweiten Schlitten 32, 32 wird durch
eine Kugelumlaufsspindel 34 und einen Servomotor 35 an
einem Paar von Gleitwegen 33, 33 bewegt, die an
dem ersten Schlitten 31 entlang der X-Achse ausgebildet
sind.
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Das
Bett 10 besitzt eine Arbeitsschlittenbasis 11 so,
dass der Arbeitsschlitten 20 gestützt ist, und eine Werkzeugkastenbasis 12 so,
dass die zwei Radköpfe 30, 30 gestützt sind,
die entlang der Z-Achse ausgerichtet sind. In den Ansichten von
oben der 6 und 7 ist die
Arbeitsschlittenbasis 11 in einer nach unten zeigenden
Richtung und die Werkzeugkastenbasis 12 in einer nach oben
zeigenden Richtung angeordnet.
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Das
Bett 10 der Werkzeugmaschine 100 ist aus Gusseisen
oder Stahlplatten gemacht, die aneinander geschweißt sind,
und bildet geeignete Rippen 40, so dass eine ausreichende
Festigkeit bereitgestellt wird, wie es in der 7 gezeigt
ist. Die Rippen 40 besitzen erste Rippen 41, die
das Bett 100 umgrenzen, zweite Rippen 42, die
parallel zu der Z-Achse mit geeigneten Abständen angeordnet sind, und dritte
Rippen 43 und vierte Rippen 44, die um etwa plus/minus
60° zu den
zweiten Rippen 42 mit geeigneten Abständen angeordnet sind, wobei
die Rippen 40 Bienenwaben ausbilden. Die Bienenwaben sind aus
einer Vielzahl von Dreiecken gemacht, die aus den zweiten, den dritten
und den vierten Rippen 42, 43 und 44 gemacht
sind, wie es durch das Bezugszeichen H1 in der 7 veranschaulicht
ist. In einer anderen Ansicht des Betts 10 sind die Bienenwaben aus
einer Vielzahl von Sechsecken gemacht, die aus den Rippen 40 gemacht
sind, da jedes der Sechsecke aus sechs Dreiecken gemacht ist, wie
dies durch das Bezugszeichen H2 in der 7 veranschaulicht ist.
Das Bett 10 besitzt zudem eine Decke 18 als die Oberseite
des Betts 10 und einen Boden 102 als die Unterseite
des Betts 10, wobei die Decke 18 über dem Boden 102 durch
die Rippen 40 gestützt
ist. Die Rippen 40 stehen nämlich auf ganzer Höhe zwischen dem
Boden 102 und der Decke 18 und stützen die Decke 18.
Die Rippen 40 können
an dem Boden 102 oder an der Decke 18 so ausgebildet
sein, dass sie den Boden 102 oder die Decke 18 verstärken. Oder der
Boden 102 wird weggelassen und die Unterseite der Rippen 40 dient
als der Boden des Betts 10. Bei einer weiteren Betrachtung
des Betts 10 sind eine Vielzahl von prismaartigen Streben 70 durch
die ersten, die zweiten und die dritten Rippen 41, 42 und 43 ausgebildet
und eine Vielzahl von diagonalartigen Streben 60 sind durch
die zweiten, die dritten und die vierten Rippen 42, 43 und 44 ausgebildet.
Somit stützen
die Streben 60 und 70 die Decke 18.
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In
dem Fall, dass die Werkzeugmaschine 100 fixiert ist, ist
das Bett 10 durch drei der Hauptstützelemente gestützt und
nivelliert. Die Hauptstützelemente
befinden sich jeweils an den Stützpunkten
S1 unter den Mittelpunkten der Streben 60, 70 und
stützen
das Bett 10. Da die zwei Radköpfe 30, 30 mit
den Radspindeln 36, 36 mehr Gewicht auf die Werkzeugkastenbasis 12 laden,
als dies der Arbeitsschlitten 20 mit der Arbeitsschlittenbasis 11 macht,
befindet sich der Schwerpunkt der gesamten Werkzeugmaschine 100 in
der Arbeitskistenbasis 12 in der horizontalen Ebene. Zudem
bewegt sich während
des Schleifens des Werkstücks
W jeder der Radköpfe 30, 30 in
großem
Maße entlang
der Z-Achse. Daher befindet sich eines der Hauptstützelemente
an dem Hauptstützpunkt
S1 unter dem Mittelpunkt der Arbeitsschlittenbasis 11 und
jedes der anderen Hauptstützelemente befindet
sich an jedem der Hauptstützpunkte
S1 unter jeder Seite der Arbeitskastenbasis 12. Dann wird das
Bett 10 durch die Hauptstützelemente gestützt und
nivelliert.
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Zusätzlich dazu
können
sich Nebenstützelemente
unter dem Bett 10 befinden, um die Verzerrung des Betts 10 zu
kompensieren oder um zu verhindern, dass das Bett 10 während des
Schleifens klappert, obwohl das Bett 10 durch die drei
Hauptstützelemente
nivelliert ist. Insbesondere stützen
drei Nebenstützelemente
das Bett 10 an den drei Nebenstützpunkten S2 unter dem Bett 10.
Einer der Nebenstützpunkten
S2 befindet sich an dem Schwerpunkt der gesamten Werkzeugmaschine 100 in
der horizontalen Ebene und jeder der anderen Punkte S2 befindet
sich an jeder Seite der Arbeitsschlittenbasis 11. Die Nebenstützelemente
befinden sich auch jeweils an den Nebenstützpunkten S2 unter den Mittelpunkten
der Streben 60, 70 und stützen das Bett 10.
Die Nebenstützelemente
sind zusätzlicher
Art, so dass die Belastungsfähigkeit
der Nebenstützelemente kleiner
als die der Hauptstützelemente
sein kann.
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Bei
dem vierten Ausführungsbeispiel
befinden sich die Haupt- oder die Nebenstützelemente, insbesondere die
Haupt- oder die Nebenstützpunkte S1
oder S2, unter den Mittelpunkten der Streben 60, 70 und
stützen
das Bett 10. Daher kann das Biegemoment um die Mittelpunkte
der Streben 60, 70 des Betts herum so verringert
werden, dass die Verzerrung der Decke 18 verringert wird.
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Ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
ist unter Bezugnahme auf die 8 erklärt. Dieselben
Bezugszeichen bei dem fünften
Ausführungsbeispiel
wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezeichnen denselben Aufbau bis auf einen
Teil, so dass auf die Erklärung
dieser Bezugszeichen verzichtet wird. Das Bett 10 des fünften Ausführungsbeispiels
besitzt erste Rippen 41, die das Bett 10 umgeben,
und diagonalartige Streben 60, die geeignet an dem Boden 102 angeordnet
sind. Die Decke 18 wird durch die diagonalartige Streben 60 so gestützt, dass
sie das gesamte Bett 10 verstärken. Zudem ist das Bett 10 jeweils
durch drei Stützelemente
an drei Stützpunkten
S unter den Mitten der Streben 60 gestützt.
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Ein
sechstes Ausführungsbeispiel
ist unter Bezugnahme auf die 9 erklärt. Dieselben
Bezugszeichen bei dem sechsten Ausführungsbeispiel wie bei dem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezeichnen denselben Aufbau bis auf einen
Teil, so dass auf die Erklärung
dieser Bezugszeichen verzichtet wird. Das Bett 10 des sechsten
Ausführungsbeispiels
besitzt erste Rippen 41, die das Bett 10 umgeben,
und prismaartige Streben 70, die geeignet an dem Boden 102 angeordnet
sind. Die Decke 18 ist durch die prismaartigen Streben 70 so gestützt, dass
sie das gesamte Bett 10 verstärken. Zudem ist das Bett 10 jeweils
durch die drei Stützelemente
an drei Stützpunkten
S unter den Mittelpunkten der Streben 70 gestützt.
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Im
Folgenden ist unter Bezugnahme auf die 10(a) und 10(b) ein Stützelement 50 für das erste
bis sechste Ausführungsbeispiel
erklärt.
Das Stützelement 50 besitzt
eine Basis 51, eine Einstellschraube 54, einen
Griff 55, einen unteren Block 54 und ein oberen
Block 53. Die Form der Basis 51 ist kastenartig.
Die Einstellschraube 54 durchdringt die kastenartige Basis 51 in
horizontaler Richtung und ist mit einem Griff 55 außerhalb
der Basis 51 verbunden. Der Griff 55 ist in der
Lage, die Einstellschraube 54 zu schrauben, die in einen
unteren Block 52 geschraubt ist, der in der Basis 51 angeordnet
ist. Die obere Oberfläche
des unteren Blocks 52 ist geneigt und wird horizontal durch
die Einstellschraube 54 in der Basis 51 bewegt.
Die Bodenfläche
des oberen Blocks 53 ist geneigt und ist auf den unteren
Block 52 gesetzt. Die Basis 51 besitzt vertikale
Schlitze 51a, in die vertikale Vorsprünge des oberen Blocks 53a eingesetzt
sind, so dass sich der obere Block 53 nicht in horizontaler
Richtung bewegen kann. Entsprechend der geneigten Oberfläche der
beiden Blocks 52 und 53 bewegt die horizontale
Bewegung des unteren Blocks 52 den oberen Block 53 vertikal.
Das Stützelement 50 wird
im Allgemeinen "Nivellierblock" genannt, wobei das
Drehen der Einstellschraube 54 den unteren Block 52 horizontal
bewegt, indem der Griff 55 so betätigt wird, dass der obere Block 53 vertikal
bewegt wird.
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Solch
ein Stützelement 50 ist
dazu in der Lage, die Höhe
präzise
einzustellen, wodurch da Bett 10 präzise nivelliert wird, wenn
die Stützelemente 50 in
den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen verwendet
werden. Wenn das Stützelement 50 als das
Haupt- und das Nebenstützelement
des vierten Ausführungsbeispiels
verwendet wird, wird die Verzerrung oder das Klappern des Betts 10 geeignet
verringert. Für
das Stützelement 50 kann
nicht nur der Nivellierblock verwendet werden, der vorstehend beschrieben
ist, sondern auch zum Beispiel eine Hebervorrichtung. Bei den Ausführungsbeispielen
werden drei oder sechs Stützelemente
zum Fixieren des Betts 10 so verwendet, dass die Anzahl
der Stützelemente
gegenüber
dem Stand der Technik verringert ist, bei dem zum Beispiel 16 Stützelemente
verwendet werden.
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Gemäß den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
kann, obwohl alle Stützelemente unter
den diagonalartigen Streben 60 oder den prismaartigen Streben 70 angeordnet
sind, mindestens ein Stützelement
dort angeordnet sein und die anderen Stützelemente stützen die
anderen Orte. Das Bett 10 kann nicht nur für eine Schleifmaschine, sondern
auch für
andere Werkzeugmaschinenarten wie zum Beispiel ein Bearbeitungszentrum,
eine Fräsmaschine,
eine Drehbank oder eine Bohrmaschine verwendet werden.
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Während die
Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
erklärt
ist, ist es dem Fachmann klar, dass die Erfindung nicht auf die
vorliegenden Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist, und dass die Erfindung in zahlreichen anderen Arten innerhalb
des Umfangs der Ansprüche
angewendet werden kann. Beispielhaft sind hier gezeigt:
- (1) Die drei Streben, die die Decke stützen, können voneinander verschieden
sein. Zum Beispiel, kann eine Gruppe von diagonalartigen Streben und
prismaartigen Streben an einem Bereich ausgebildet sein, und es
sind zwei diagonalartige Streben oder prismaartige Streben an anderen Bereichen
ausgebildet.
- (2) Obwohl die diagonalartige Strebe der vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele
aus drei Platten gemacht ist, kann die Kombination der Platten verändert werden.
Zum Beispiel kann die Anzahl der Platten oder der Ausdehnung der Platten
verändert
werden. Für
die Kombination der Platten der diagonalartigen Strebe können sich
die Platten nicht nur in einer Achse, sondern in mehreren Achsen
schneiden, zum Beispiel können
einige der Achsen geneigt sein. In diesem Fall sind einige Platten
gegen die vertikale Ebene geneigt.
- (3) Der Querschnitt der prismaartigen Streben kann zu einem
anderen Polygon oder einer Schlaufe gewechselt werden, zum Beispiel
einem Dreieck, einem Viereck, einem Kreis oder einer Ellipse. Oder
es kann seine Ausdehnung geändert
werden, so dass die prismaartige Strebe aus einer Pyramide oder
einem Kegel ausgebildet sein kann.
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Zudem
können
die technischen Bauteile die in dieser Beschreibung erklärt und in
den Zeichnungen veranschaulicht sind, ihre technische Nützlichkeit
unabhängig
durch zahlreiche andere Kombinationen zeigen, die nicht auf die
in den Ansprüchen
gezeigten Kombinationen begrenzt sind, die zum Zeitpunkt der Anmeldung
erstellt wurden. Zudem kann die in dieser Beschreibung beschriebene
und in den Zeichnungen veranschaulichte Technik zahlreiche Aufgaben
erfüllen
und ist durch die Realisierung einer dieser Aufgaben technologisch
wertvoll.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bett einer Werkzeugmaschine
vorzusehen, das durch drei Stützpunkte
stabil nivelliert und gestützt
werden kann und die Verzerrung des Betts verringern kann, dessen
Aufbau vereinfacht ist.
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Das
Bett 10 der Werkzeugmaschine 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt drei Streben 60, 61 bis 63, 70, 71 bis 73 und
eine Decke 18. Die Streben 60, 61 bis 63, 70, 71 bis 73 sind
als ein Dreieck angeordnet. Die Decke 18 ist auf die Streben 60, 61 bis 63, 70, 71 bis 73 gesetzt
und stützt
mindestens eine Werkzeugkiste 30 und einen Arbeitsschlitten 20. In
dem Dreieck liegt in Bezug auf die horizontale Ebene der Schwerpunkt
der gesamten Werkzeugmaschine 100.