Us 7147595 Patents axis CNC

8/13/2019 Us 7147595 Patents axis CNC

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1 2 )U n i t e d S t a t e s P a t e n tC h e n

U S 0 0 7 1 4 7 5 9 5 B 1

U S 7 , 1 4 7 , 5 9 5B1D e c . 1 2 , 2 0 0 6

1 0 )P a ten t N 0 . :4 5 )D a t e o f P a t e n t :

5 4 )

7 6 )

2 1 )

2 2 )

5 1 )

5 2 )

5 8 )

5 6 )

CNC MACHINE TOOL

I n v e n t o r : H si -K u an C h e n , N o . 2 7 , T u n g - H a iS t .

Tu n g - H a iT s u n ,L u n g - C h i n gH s i a n g ,Ta i c h u n g H s i e n T W )

N o t i c e : S u b j e c tt o a n y d i s c l a i m e r , t h e t e r m o f h i sp a t e n t i s e x t e n d e do r a d j u s t e d u n d e r 3 5U . S . C . 1 5 4 b ) b y 0 d a y s .

A p p l . N o . : 1 1 / 3 0 1 , 9 5 4

F i l e d : D e c . 1 3 , 2005

I n t . C l .

B2 3 Q 3 / 1 5 7 2 0 0 6 . 0 1 )B2 3 Q 1 / 5 6 2 0 0 6 . 0 1 )B2 3 Q 1 1 / 0 0 2 0 0 6 . 0 1 )B 2 3 C 1 / 0 6 2 0 0 6 . 0 1 )US. Cl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 483/14 ; 483 /31 ; 483 /36 ;

4 8 3 / 3 9 ; 4 8 3 / 4 1 ;4 0 9 / 2 3 7 ; 4 0 9 / 2 3 5 ; 4 0 9 / 1 5 9 ;4 0 8 / 2 3 5 ; 2 9 / 3 3P

F i e l d o f C l a s s i ? c a t i o n S e a r c h . . . . . . . . . . . . . . . .. . 4 8 3 / 4 ,

4 8 3 / 3 0 i 3 l , 3 6 ,3 9 4 4 1 ; 4 0 9 / 2 3 7 ,2 3 5 ,1 5 9 ,4 0 9 / 1 7 2 , 2 3 8 ; 4 0 8 / 2 3 5 , 2 3 4 ;2 9 / 3 3 P

S e e a p p l i c a t i o n ? l e f o rc o m p l e t es e a r c h h i s t o r y .

References Ci ted

U . S . PATENT DOCUMENTS

4 , 1 8 1 , 2 11 A 1 / 1 9 8 0 Nishimura t a 1 . . . . . . . 198/3461

RE31,288 E * 6 / 1 9 8 3 M a t s u z a k i e t a 1 . . . . . . . . .. . 2 9 / 2 7 C

5 , 2 6 1 , 1 4 7 A 1 1 / 1 9 9 3 Wood, 1 1 . . . . . . . . .. .

6 , 3 6 4 , 8 1 8 B1 4 / 2 0 0 2 Chen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 4 8 3 / 3 0

6 , 4 3 9 , 8 1 3 B1 8 / 2 0 0 2 R e p o s s i n i . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 4 0 9 / 2 3 5

6 , 5 1 9 , 8 2 3 B 1 2 / 2 0 0 3 S u g a t ae t a 1 . 2 9 / 2 6 A6 530 300 B1 3/2003 Nakai et a 1 . . . . . . . . . ... 82/117

6,551,038 B1 4 / 2 0 0 3 S u g a t a e t a 1 . . . . . . . .. . 4 0 9 / 1 3 46 , 6 4 7 , 6 0 5 B 1 1 1 / 2 0 0 3 Hiramoto e t a 1 . 2 9 / 3 3 P6 , 6 5 2 , 2 0 4 B1 1 1 / 2 0 0 3 S t e n g e l e e t a 1 . . . . . . . 4 0 9 / 2 3 5

6 ,811 ,361 B1 11 /2004 Suga ta e t a 1 . . . . . . . .. . 4 0 9 / 1 3 46 , 8 4 3 , 6 2 4 B 1 1 / 2 0 0 5 S u g a t ae t a 1 . 4 0 9 / 2 3 57 , 0 1 3 , 5 4 4 B1 3 / 2 0 0 6 Yasuda t a 1 . . . . . . . . . . . . .. . 2 9 / 2 7 C

FOREIGN PATENT DOCUMENTS

JP 2 0 0 1 - 9 6 5 2 A * 1/2001JP 2 0 0 1 - 3 1 5 0 4 0 A * 11/2001JP 2 0 0 2 - 2 0 5 2 4 1 A * 7 / 2 0 0 2

* c i t e d by e x a mi n e r

P r i m a r yE x a m i n e r i E r i c aC a d u g a n7 4 ) A t t o r n e y , A g e n t , o r F i r m 4 C u r a t o l oS i d o t iC o . L PA ;

J o s e p h G . C u r a t o l o

5 7 ) ABSTRACT

A CNC ach ine t o o l i n c l u d e s a W o r k t a b l e s u p p o r t i n g tWoworkp ieces a n d r o t a t a b l e o n a b a se s o a s t o exchange t h ep o s i t i o n s o f t h e w o r k p i e c e s .A o s t m e m b e r s ?xed on t h eb a s e . A r s t h o r i z o n t a l r a i lu n i t i s mo v ab le v e r t i c a l l y on t h ep o s t memb er. A econd h o r i z o n t a l r a i lu n i t i s mo v ab le on t h e? r s t h o r i z o n t a l r a i lu n i t a l o n g a ? r s t h o r i z o n t a l d i r e c t i o n . As p i n d l e head u n i t i s mo v ab le on t h e s e c o n dh o r i z o n t a l r a i lu n i t a l o n g a s e c o n dh o r i z o n t a l d i r e c t i o n p e r p e n d i c u l a rt o t h e? r s t h o r i z o n t a l d i r e c t i o n .

5 C l a i m s , 1 1 Drawing S h e e t s


2/15

U . S . P a t e n t D e c . 1 2 ,2 0 0 6 S h e e t 1 0 f 1 1 US , 1 4 7 , 5 9 5B 1

1 1

F I G . 1P R I O R A R T


3/15


2 2 22 2


4/15


l ...

i v .JIQEv

2

F I G . 3


5/15


m m

w;2

0000000

m m

E mm


6/15


F I G . 5


7/15


F I G . 6


8/15


F I G . 7


9/15


F I G . 8


10/15


F I G . 9


11/15

U . S . P a t e n t D e c . 1 2 ,2 0 0 6 S h e e t 1 0 0 f 1 1 US , 1 4 7 , 5 9 5B 1

7 0

c non0

H30

F I G . 1 0


12/15


F I G . 1 1


13/15

U S 7 , 1 4 7 , 5 9 5B11

CNC MACHINE TOOL

BACKGROUND OF THE INVENTION

1 . F i e l d o f t h e I n v e n t i o nT h i s i n v e n t i o n r e l a t e s t o a m a c h i n e t o o l , a n d m o r e p a r

t i c u l a r l y t o a CNC C o m p u t e r - N u m e r i c a l - C o n t r o l l e d )mach in e t o o l .

2 . D e s c r i p t i o no f t h e R e l a t e d A r tR e f e r r i n g t o F I G . 1 , a c o n v e n t i o n a lCNC achine t o o l 1 0

i n c l u d e s a b a se 1 1 , a s l i d i n g s e a t 12 m o v a b l e on a f r o n tp o r t i o n o f t h e b a s e 1 1 a l o n g a ? r s t h o r i z o n t a l d i r e c t i o n Y ) ,a m a i n Worktable 13 m o v a b l e on t h e s l i d i n g s e a t 12 a long as e c o n d h o r i z o n t a l d i r e c t i o n Q i ) p e r p e n d i c u l a rt o t h e ? r s th o r i z o n t a l d i r e c t i o n Y ) , a p o s t 14 ? x e d o n a r e a r p o r t i o n oft h e b a s e 1 1 , and a s p i n d l e s e a t 15 mo v ab le on t h e p o s t 14a l o n g a v e r t i c a la x i s Z ) .The s p i n d l e s e a t1 5 i s p r o v i d e d W i t ha s p i n d l e 1 5 1 f o r m o u n t i n ga c u t t e r n o t s h o W n ) .A r s tW o r k p i e c e n o t s h o W n )i s h e l d o n t h e m a i n Wo r k t a b l e1 3 f o rm a c h i n i n g .A n u x i l i a r yWo r k t a b l e 1 6i s d i s p o s e dm o v a b l yon t h e b a s e 1 1 f o r s u p p o r t i n g a s e c o n d W o r k p i e c e n o ts h o W n ) .A f t e r t h e m a c h i n i n go f t h e ? r s t W o r k p i e c eon t h e

m a i n Wo r k t a b l e1 3 i s c o m p l e t e d ,t h e a u x i l i a r y Wo r k t a b l e1 6i s m o v e d t o a b u t a g a i n s t t h e m a i n Worktable 1 3 s o a s t oa l l o W f o r e x c h a n g eo f t h e p o s i t i o n s o f t h e ? r s t a n d s e c o n dWo r k p i e c e s , t h e r e b y p r e p a r i n gf o rm a c h i n i n go f t h es e c o n dWo r k p i e c e . S u b s e q u e n t l y , t h e a u x i l i a r yWo r k t a b l e 1 6i sm o v e d a Wa y from t h e m a i n W o r k t a b l e1 3 . T h i s a l l o W s f o rr e m o v a l o ft h e ? r s t W o r k p i e c efrom t h e CNC achine o o l .A rawback o f t h e CNC ach in e t o o l 1 0 0 i s t h a t ,W h e n t h em a i n a n d a u x i l i a r y W o r k t a b l e s1 3 , 1 6 a r e s p a c e da p a r t f r o me a c ho t h e r ,m a c h i n i n gc h i p s o r o t h e r o b j e c t sm a y j u mp o r ? yi n t o a s p a c e b e tWeen t h e m a i n an d a u x i l i a r y W o r k t a b l e s1 3 ,1 6 . A s a r e s u l t ,t h e m a i n an d a u x i l i a r y W o r k t a b l e s1 3 , 1 5 m a ybe u n a b l e t o a b u t a g a i n s t e a c h o t h e r . I f t h i so c c u r s , i t i s n o tp o s s i b l e t o m o v e t h e s e c o n d Workpiece a c c u r a t e l y t o ap r e d e t e r m i n e dp o s i t i o nf o r m a c h i n i n g ,t h e r e b yr e d u c i n g

m a c h i n i n gp r e c i s i o n .R e f e r r i n g t o F I G . 2 , a n o t h e r c o n v e n t i o n a lCNC achinet o o l 2 0 i n c l u d e s a b a s e 2 1 , a r o t a t a b l e W o r k t a b l e2 2 d i s p o s e don a f r o n t p o r t i o n o f t h e b a s e 2 1 , a s l i d i n g r a i l u n i t 2 3d i s p o s e d? x e d l y on a r e a r p o r t i o n o f t h e b a s e 2 1 , a s l i d i n gs e a t 2 4 mo v ab le o n t h e s l i d i n g r a i l u n i t 2 3 a l o n g a ? r s th o r i z o n t a l d i r e c t i o n Q ) , a mo v ab le p o s t 2 5 mo v ab le on t h es l i d i n g s e a t 2 4 a l o n g a s e c o n d h o r i z o n t a l d i r e c t i o n Y )p e r p e n d i c u l a rt o t h e ? r s t h o r i z o n t a l d i r e c t i o n X ) , a s p i n d l es e a t 2 6 mo v ab le on t h e p o s t 2 5 a l o n ga v e r t i c a l a x i s Z ) , a n da c u t t e r - s t o r i n g b i n 2 7 d i s p o s e don t h e s p i n d l e s e a t 2 6 . T h es l i d i n g s e a t 2 4 i s d r i v e n by a n X - a x i s t h r e a d e d r o d2 3 1 an da n X -ax i s servomotor 2 3 2 t o move n h e s l i d i n g r a i lu n i t 2 3 .T h e p o s t 2 5 i s d r i v e n by a Y- a x i s t h r e a d e d r o d 241 and aY- a x i s servomotor 2 4 2 t o move on t h e s l i n g s e a t 2 4 . T h es p i n d l e s e a t 2 6 i s d r i v e n by a Z - a x i s t h r e a d e dr o d 2 5 1 a n da Z - a x i s servomotor 2 5 2 t o mov o n h e p o s t 2 5 . T h e s p i n d l es e a t 2 6 h a s a loWer end t h a t i s p r o v i d e d W i t ha s p i n d l e 261f o r m o u n t i n ga c u t t e r n o t s h o W n ) .The r o t a t a b l e Wo r k t a b l e2 2 i n c l u d e s a v e r t i c a l r o t a t i n g s h a f t 221 joumal l ed on t h eb a s e 2 1 , a n d a h o r i z o n t a l s u p p o r tp l a t e2 2 2 d i s p o s e d? x e d l yon a n u p p e ren d o f t h e r o t a t i n g s h a f t 2 2 1 . The s u p p o r t p l a t e2 2 2h a s f r o n ta n d r e a rm o u n t i n gp o r t i o n s I , I I )e a c ha d a p t e df o rm o u n t i n ga W o r k p i e c e n o ts h o W n )t h e r e o n . T h e c u t t e rc a n m a c h i n et h e W o r k p i e c eon t h e ? r s tm o u n t i n gp o r t i o n I ) .A f t e r t h e m a c h i n i n g o ft h e W o r k p i e c ei s c o m p l e t e d ,t h eW o r k t a b l e22 i s r o t a t e d 180 d e g r e e s s o a s t o exchange t h ep o s i t i o n s o f t h e tWo W o r k p i e c e sr e l a t i v e t o t h e b a s e 2 1 , t h u sa l l o W i n gf o rd i s c h a r g eo f t h e m a c h i n e dW o r k p i e c ef r o m t h eW o r k t a b l e2 2 . The X - a x i s , Y- a x i s, a n d Z - a x i s s e r v o m o t o r s

2 0

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

22 3 2 , 2 4 2 ,2 5 2 n eed t o p r o v i d ea l a r g e poWer o u t p u t t o m o v et h e s l i d i n gs e a t2 4 ,t h e p o s t 2 5 ,t h e s p i n d l e s e a t2 6 ,a n d t h ec u t t e r - s t o r i n g b i n 2 7 . Such h e a v y l o a d s r e s u l ti n Wa s t e o fe n e r g y, a n d r e d u c e st h e s e r v i c e l i f eo f t h e X - a x i s ,Y- a x i s , a n dZ - a x i s s e r v o m o t o r s2 3 2 , 2 4 2 , 2 5 2 .F u r t h e r m o r e ,i t i s d i ? i c u l tt o m o v e t h e s e l o a d s a c c u r a t e l yt o a p r e d e t e r m i n e dp o s i t i o n .

Aga in r e f e r r i n g t o F I G . 1 , t h e m a c h i n et o o l 1 0 f u r t h e ri n c l u d e s a c o u n t e r We i g h t 17 a n d a c h a i n u n i t 1 8 . T h ec o u n t e r We i g h t1 7 i s c o n n e c t e d t o t h e s p i n d l e s e a t1 5 b ym e a n s o f t h e c h a i n u n i t 18 s u c h t h a t t h e s p i n d l e s e a t 1 5 a n dt h e c o u n t e r We i g h t1 7 m o v e e r t i c a l l yi n o p p o s i t e d i r e c t i o n s .T h e u s e of s u c h a c o n ? g u r a t i o n ,hoWever, t o c o n t r o l v e r t i c a lp o s i t i o n i n g o f t h e s p i n d l e s e a t 1 5 m a y r e s u l ti n d i f ? c u l t i e sW i t h r e s p e c t t o s t o p p i n g t h e s p i n d l e s e a t 1 5 i n a p r e d e t e rm i n e dp o s i t i o n , p a r t i c u l a r l ys i n c e t h e i n e r t i ao f t h e s p i n d l es e a t 1 5 m a k e s p o s i t i o n i n g c o n t r o l d i f ? c u l t W i t h t h i ss t r u ct u r e .

SUMMARY OF THE INVENTION

T h e o b j e c t o f h i si n v e n t i o n i s t o p r o v i d ea CNC ach in et o o l t h a t can o v e rc o me t h e a b o v e - m e n t i o n e d d r aWbacks

a s s o c i a t e d W i t h t h e p r i o r a r t .Accord ing t o t h i s i n v e n t i o n , a mach ine t o o l i n c l u d e s a

b a s e having a f r o n t p o r t i o n a n d a r e a r p o r t i o n , a n d a r o t a t a b l eW o r k t a b l ei n c l u d i n g a v e r t i c a l r o t a t i n g s h a f t j o u m a l l e dont h e f r o n t p o r t i o n o f t h e b a s e , a n d a h o r i z o n t a l s u p p o r tp l a t ed i s p o s e d? x e d l y on a n u p p e ren d o f t h e r o t a t i n g s h a f t .Thes u p p o r tp l a t eh a s o p p o s i t e f r o n ta n d r e a rm o u n t i n gp o r t i o n se a c h a d a p t e df o r m o u n t i n ga W o r k p i e c et h e r e o n . The r o t a ti n g s h a f t i s r o t a t a b l e s o a s t o exchange p o s i t i o n s o f t h ew o r k p i e c e sr e l a t i v e t ot h e b a s e . A u p p o r t p o s tu n i t i n c l u d e sa p o s t m e m b e r d i s p o s e d? x e d l y on t h e r e a r p o r t i o n o f t h eb a s e , t W ov e r t i c a lZ - a x i s s l i d i n gr a i l sd i s p o s e d? x e d l yon h ep o s t m e m b e r and p a r a l l e l t o e a c h o t h e r , a v e r t i c a l ? r s tt h r e a d e d r o d j o u r n a l l e d i n a m i d d l e p o r t i o n o f t h e p o s tmember, a n d a ? r s t d r i v i n g m e m be r f o r d r i v i n g t h e ? r s t

t h r e a d e dr o d t o r o t a t e i n t h e p o s t memb er. A r s t h o r i z o n t a lr a i l u n i t i n c l u d e s a ? r s t s l i d i n g s e a t d r i v e n by t h e ? r s tt h r e a d e d r o d t o m o v e a l o n g t h e Z - a x i s s l i d i n g r a i l s ,tWoh o r i z o n t a l X - a x i s s l i d i n g r a i l sd i s p o s e d? x e d l y o n t h e ? r s ts l i d i n g s e a t an d p a r a l l e l t o e a c h o t h e r ,a s e c o n dt h r e a d e dr o dj o u m a l l e don a m i d d l ep o r t i o n o f t h e ? r s t s l i d i n g s e a t ,a n da s e c o n d d r i v i n g m e m b e r f o r d r i v i n g t h e s e c o n d t h r e a d e drod t o r o t a t e on t h e ? r s t s l i d i n g s e a t .A econd h o r i z o n t a l r a i lu n i t i n c l u d e s a s e c o n d s l i d i n g s e a t d r i v e n by t h e s e c o n dt h r e a d e d r o d t o m o v e a l o n g t h e X - a x i s s l i d i n g r a i l s ,tWoh o r i z o n t a lY- a x i s s l i d i n gr a i l sd i s p o s e d? x e d l yon t h e s e c o n ds l i d i n g s e a t an d p a r a l l e l t o e a c h o t h e r ,a t h i r d t h r e a d e dr o dj o u m a l l e don a m i d d l ep o r t i o n o f t h e s e c o n ds l i d i n g s e a t ,a n da t h i r d d r i v i n g m e m b e r f o r d r i v i n g t h e t h i r d t h r e a d e dr o d t or o t a t e on t h e second s l i d i n g s e a t .Th e Y- a x i s s l i d i n g r a i l sa r ep e r p e n d i c u l a rt o t h e X - a x i s s l i d i n gr a i l s .A p i n d l eh e a du n i ti n c l u d e s a s p i n d l e s e a t d r i v e n by t h e t h i r d t h r e a d e d r o dt om o v e a l o n g t h e Y- a x i s s l i d i n g r a i l s ,a n d a d r i v i n g motord i s p o s e don a n upper e n d o f t h e s p i n d l e s e a t .S i n c e t h e p o s tm e m b e r s ? x e d o n t h e b a s e , i t i s n o t n e c e s s a r yt o m o v e t h ep o s t m e m b e r e l a t i v e t o t h e b a s e . T h e r e f o r e , t h e t o t a ll o a d o ft h e ? r s t ,s e c o n d , a n d t h i r dd r i v i n g members i s r e d u c e d .

P r e f e r a b l y , t h e s u p p o r tp o s t u n i t f u r t h e r i n c l u d e s a m o u n ti n g m e m b e r d i s p o s e d? x e d l y on a s i d e o f t h e p o s t m e m b e rand formed W i t h a v e r t i c a l s l i d e s l o t ,a n d a c u t t e r - s t o r i n g b i nd i s p o s e don t h e m o u n t i n gmember. The ? r s t s l i d i n g s e a th a sa n end e c e i v e ds l i d a b l yW i t h i nt h e s l i d e s l o ti n t h e m o u n t i n gmember. S i n c e t h e c u t t e r - s t o r i n g b i n i s a t t a c h e d t o t h e p o s tmemb er, t i s a l s o u n n e c e s s a r yt o m o v e t h e c u t t e r - s t o r i n g b i nr e l a t i v e t o t h e b a s e . T h e s u p p o r t p o s t u n i t f u r t h e r i n c l u d e s a


14/15

U S 7 , 1 4 7 , 5 9 5B13

c o u n t e r w e i g h t . T h e ? r s t t h r e a d e d r o d h a s a l e f t - h a n dt h r e a d e dp o r t i o n a n d a r i g h t - h a n dt h r e a d e dp o r t i o n . The ? r s ts l i d i n g s e a t i s m o u n t e d t h r e a d a b l yon one of t h e l e f t - h a n da n d r i g h t - h a n d t h r e a d e dp o r t i o n s o f t h e ? r s tt h r e a d e dr o d .T h e c o u n t e r w e i g h ti s m o u n t e d t h r e a d a b l y on t h e o t h e r oneo f t h e l e f t - h a n d a n d r i g h t - h a n dt h r e a d e dp o r t i o n s o f t h e ? r s tt h r e a d e d r o d s o t h a t t h e ? r s t s l i d i n g s e a t a n d t h e c o u n t e rWe i g h tm o v e i n o p p o s i t e d i r e c t i o n s W h en t h e ? r s t t h r e a d e dr o d r o t a t e s on t h e p o s t memb er. A s s u c h , t h e ? r s t s l i d i n g s e a tc a n be m o v e d a c c u r a t e l y t o a p r e d e t e r m i n e dp o s i t i o n .

B R I E F DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

T h e s eand o t h e r f e a t u r e s a n d a d v a n t a g e so f h i si n v e n t i o nW i l lbecome a p p a r e n t i n t h e f o l l o W i n gd e t a i l e d d e s c r i p t i o no f a p r e f e r r e d embodiment o f h i si n v e n t i o n , W i t h r e f e r e n c et o t h e a c c o m p a n y i n gd r a W i n g s ,i n W h i c h :

FIG. 1 i s a p e r s p e c t i v e v ieW of a c o n v e n t i o n a l CNCm a c h i n et o o l ;

F I G . 2 i s a p e r s p e c t i v ev ieW o f a n o t h e r c o n v e n t i o n a lCNCm a c h i n et o o l ;

F I G . 3 i s a n a s s e m b l e dp e r s p e c t i v ev ieW o f t h e p r e f e r r e de m b o d i m e n t o f a CNC mach ine t o o l a c c o r d i n g t o t h i s

i n v e n t i o n ;F I G . 4 i s a p a r t l y e x p l o d e dp e r s p e c t i v e v i e W o f t h e

p r e f e r r e de m b o d i m e n t ;F I G . 5 i s a f r o n t v ieW o f t h e p r e f e r r e d emb o d imen t ;F I G . 6 i s a s i d e v ieW o f t h e p r e f e r r e d emb o d imen t ;F I G . 7i s a f r a g m e n t a r ys c h e m a t i cp e r s p e c t i v evieW o f t h e

p r e f e r r e d e m b o d i m e n t ,i l l u s t r a t i n ghoW a s p i n d l e h e a d u n i ti s m o v e d b y a t h i r d d r i v i n g m e m b e r t o move o n a secondh o r i z o n t a l r a i lu n i t ;

F I G . 8 i s a f r a g m e n t a r ys c h e m a t i cp e r s p e c t i v evieW o f t h ep r e f e r r e de m b o d i m e n t ,i l l u s t r a t i n ghoW t h e s e c o n dh o r i z o nt a l r a i lu n i t i s d r i v e n by a second d r i v i n g m e m b e r t o m o v eo n a ? r s t h o r i z o n t a l r a i l u n i t ;

F I G . 9 i s a f r a g m e n t a r ys c h e m a t i cp e r s p e c t i v evieW o f t h ep r e f e r r e de m b o d i m e n t ,i l l u s t r a t i n ghoW t h e ? r s th o r i z o n t a lr a i l u n i t i s d r i v e n b y a ? r s t d r i v i n g m e m b e r t o move on as u p p o r t p o s tu n i t ;

F I G . 1 0 i s a f r o n t s i d e v ieW o f t h e p r e f e r r e d embodiment,i l l u s t r a t i n g h o W a ? r s t s l i d i n g s e a t a n d a c o u n t e r We i g h ta r emounted r e s p e c t i v e l ya n d t h r e a d a b l yo n l e f t - h a n d a n d r i g h th a n d t h r e a d e dp o r t i o n s o f t h e ? r s t t h r e a d e dr o d ; a n d

F I G . 1 1 i s a f r o n t s i d e v ieW o f t h e p r e f e r r e dembodiment,i l l u s t r a t i n gt h e ? r s t s l i d i n g s e a t a n d t h e c o u n t e r We i g h ti n as t a t em o v e d o W a r de a c h o t h e r from t h e p o s i t i o n s o f F I G . 1 0 .

DETAILED DESCRIPTION OF THEPREFERRED EMBODIMENT

R e f e r r i n g t o F I G S .3 t o 6 , t h e p r e f e r r e d embodiment o f aCNC ach ine t o o l a c c o r d i n g t o t h i s i n v e n t i o n i n c l u d e s ab a s e 3 0 , a r o t a t a b l e W o r k t a b l e4 0 , a s u p p o r t p o s t u n i t 5 0 , a? r s t h o r i z o n t a l r a i lu n i t 6 0 , a s e c o n dh o r i z o n t a l r a i lu n i t 7 0 ,a n d a s p i n d l e head u n i t 8 0 .

The b a s e 3 0 h a s a g e n e r a l l y r e c t a n g u l a r t o ps u r f a c e 3 1 .The W o r k t a b l e4 0 i n c l u d e s a ?xed s e a t 4 1 d i s p o s e d? x e d l y

on a f r o n t p o r t i o n of h e b a s e 3 0 , a v e r t i c a l r o t a t i n g s h a f t 42j o u m a l l e don t h e ?xed s e a t 4 1 , a n d a g e n e r a l l y r e c t a n g u l a rh o r i z o n t a l s u p p o r tp l a t e 4 3 d i s p o s e d? x e d l yon a n u p p e rendo f t h e r o t a t i n g s h a f t 4 2 .T h e s u p p o r t p l a t e4 3 h a s o p p o s i t ef r o n ta n d r e a r m o u n t i n gp o r t i o n s 4 3 2 , 4 3 1 e a c h a d a p t e df o rm o u n t i n ga Wo r k p i e c e n o ts h o W n )t h e r e o n .T h e r o t a t i n gs h a f t 42 i s r o t a t a b l e s o a s t o exchange t h e p o s i t i o n s o f t h eW o r k p i e c e sr e l a t i v e t o t h e b a s e 3 0 .

2 0

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

4The s u p p o r t p o s t u n i t 5 0 i n c l u d e s a p o s t m e m b e r 5 1 , tWo

v e r t i c a l Z - a x i s s l i d i n g r a i l s5 2 , a ? r s t t h r e a d e dr o d 5 3 , a ? r s td r i v i n g m e m be r 5 4 , a m o u n t i n gm e m be r 5 5 , a c u t t e r - s t o r i n gb i n 5 6 , a n d a c o u n t e r We i g h t5 7 . The p o s t m e m b e r 5 1 i sr e c t a n g u l a r , a n d s d i s p o s e d? x e d l y on a r e a r p o r t i o n o f t h eb a s e 3 0 . The Z - a x i s s l i d i n g r a i l s5 2 a r e d i s p o s e dr e s p e c t i v e l y

an d ? x e d l y on l e f tan d r i g h t s i d e s o f a f r o n t en d o f t h e p o s tm e m b e r 5 1 , a n d a r e p a r a l l e l t o e a c h o t h e r . The ? r s t t h r e a d e dr o d 5 3 i s j o u r n a l l e di n a m i d d l ep o r t i o n o f t h e p o s t m e m b e r5 1 , a n d h a s a l e f t - h a n d t h r e a d e dp o r t i o n 5 3 1 a n d a r i g h t - h a n dt h r e a d e d p o r t i o n5 3 2 . The ? r s t d r i v i n g m e m b e r 5 4 i s con?gured a s a s e r v o m o t o r ,a n d i s d i s p o s e don an upper e n d oft h e p o s t m e m b e r 5 1 f o r r o t a t i n g t h e ? r s t t h r e a d e dr o d 5 3 i nt h e p o s t m e m be r 5 1 . The m o u n t i n gm e m be r 5 5 i s d i s p o s e d? x e d l y on a s i d e o f t h e p o s t m e m b e r 5 1 , an d s formed W i t ha v e r t i c a l s l i d es l o t5 5 1 . The c u t t e r - s t o r i n g b i n 5 6 i s d i s p o s e don t h e mo u n t in g m e m b e r 5 5 , an d i n c l u d e s a c u t t e r - r e c e i v i n gWheel 5 6 1 , a c l a m p i n gu n i t ,and a c u t t e r - c h a n g i n garm 5 6 3 .T h e c o u n t e r We i g h t57 i s p r o v i d e d W i t ha ?xed n u t 5 7 1e n g a g i n gt h er i g h t - h a n d t h r e a d e dp o r t i o n 5 3 2 .

T h e ? r s t h o r i z o n t a l r a i lu n i t 60 i n c l u d e sa ? r s t s l i d i n g s e a t

6 1 , tWo h o r i z o n t a l X - a x i s s l i d i n g r a i l s6 2 , a s e c o n dt h r e a d e dr o d 6 3 , a n d a s e c o n dd r i v i n g m e m b e r 6 4 . The ? r s t s l i d i n gs e a t6 1 b r i d g e s t h e Z - a x i s s l i d i n gr a i l s5 2 ,a n d i s p r o v i d e dW i t ha ?xed n u t 6 1 1 e n g a g i n gt h e l e f t - h a n d t h r e a d e dp o r t i o n5 3 1 o f t h e ? r s t t h r e a d e dr o d 5 3 . A s s u c h , t h e ? r s t s l i d i n g s e a t61 can be d r i v e n by t h e ? r s t t h r e a d e drod 53 t o m o v e on t h eZ - a x i s s l i d i n g r a i l s5 2 a l o n g a v e r t i c a ld i r e c t i o n Z ) .S i n c et h e ? r s t s l i d i n g s e a t 6 1 a n d t h e c o u n t e r We i g h t57 a r em o u n t e d r e s p e c t i v e l y a n d t h r e a d a b l yon t h e l e f t - h a n d a n dr i g h t - ha n d t h r e a d e dp o r t i o n s 5 3 1 , 5 3 2 o f t h e ? r s tt h r e a d e dr o d 5 3 , t h e y m o v e i n o p p o s i t e d i r e c t i o n s W h e n t h e ? r s tt h r e a d e dr o d 5 3 r o t a t e s . An nd o f t h e ? r s t s l i d i n g s e a t 6 1 i sr e c e i v e ds l i d a b l y W i t h i n t h e s l i d es l o t5 5 1 i n t h e m o u n t i n gm e m be r 5 5 o f t h e s u p p o r tp o s t u n i t 5 0 . The X - a x i s s l i d i n gr a i l s6 2 a r e d i s p o s e d? x e d l y on t h e ? r s t s l i d i n g s e a t 6 1 , an da r e p a r a l l e l t o each o t h e r . T h e second t h r e a d e d r o d 6 3 i sj o u m a l l e don a m i d d l ep o r t i o n o f t h e ? r s t s l i d i n g s e a t 6 1 .T h e second d r i v i n g m e m b e r 64 i s con?gured a s a servomot o r ,and i s d i s p o s e don an end o f t h e ? r s t s l i d i n g s e a t 6 1 f o rr o t a t i n g t h e s e c o n dt h r e a d e dr o d 6 3 on t h e ? r s t s l i d i n g s e a t6 1 .

T h e second h o r i z o n t a l r a i l u n i t 70 i n c l u d e s a seconds l i d i n g s e a t 7 1 d r i v e nby t h e s e c o n dt h r e a d e dr o d 6 3 t o m o v eon t h e X - a x i s s l i d i n g r a i l s6 2 a l o n g a ? r s t h o r i z o n t a l d i r e ct i o n Q i ) ,t W o h o r i z o n t a l Y- a x i s s l i d i n gr a i l s7 2 d i s p o s e d? x e d l y on t h e s e c o n d s l i d i n g s e a t 7 1 and p a r a l l e l t o e a c ho t h e r , a t h i r d t h r e a d e dr o d 73 j o u r n a l l e d on a mi d d l e p o r t i o no f t h e s e c o n ds l i d i n g s e a t 7 1 , a n d a t h i r d d r i v i n g m e m b e r 7 4f o r d r i v i n g t h e t h i r d t h r e a d e d r o d73 t o r o t a t e on t h e seconds l i d i n g s e a t 7 1 . The - a x i s s l i d i n g r a i l s7 2 a r e p e r p e n d i c u l a rt o t h e X - a x i s s l i d i n g r a i l s6 2 . I n h i se m b o d i m e n t ,t h e s e c o n ds l i d i n gs e a t7 1 i s g e n e r a l l y L - s h a p e d ,a n d h a s a b a s e p l a t ep o r t i o n 7 1 1 b r i d g i n g a n d movable o n t h e X - a x i ss l i d i n g r a i l s6 2 o f t h e ? r s t h o r i z o n t a l r a i l u n i t 6 0 , an d a s l i d i n g r a i lp o r t i o n 7 1 2 e x t e n d i n gp e r p e n d i c u l a r l yf r o m a n e n d o f t h eb a s e p l a t ep o r t i o n 7 11 . T h eY- a x i s s l i d i n gr a i l s7 2 ,t h e t h i r dt h r e a d e d r o d 7 3 , a n d t h e t h i r d d r i v i n g m e m b e r 7 4 a r ed i s p o s e do n t h e s l i d i n gr a i lp o r t i o n 7 1 2 . The t h i r dd r i v i n gmember 4 i s con?gu r ed a s a s e r v o m o t o r .

T h e s p i n d l e head u n i t 80 i n c l u d e s a s p i n d l e s e a t 8 1a d a p t e df o rm o u n t i n ga c u t t e r n o ts h o W n )a n d d r i v e nb y t h et h r e a d e drod 73 t o m o v e on t h e Y- a x i s s l i d i n g r a i l s72 a l o n ga s e c o n dh o r i z o n t a l d i r e c t i o n Y ) p e r p e n d i c u l a rt o t h e ? r s th o r i z o n t a l d i r e c t i o n X ) , an d a d r i v i n g motor 82 d i s p o s e dona n upper e n d of t h e s p i n d l e s e a t 8 1 .


15/15

U S 7 , 1 4 7 , 5 9 5B15

With a d d i t i o n a l r e f e r e n c e t o F I G . 7 , W h e n t h e t h i r dd r i v i n g memb er 7 4 i s d r i v e n ,o n l y t h e s p i n d l e h e a du n i t8 0m o v e s on t h e second h o r i z o n t a l r a i lu n i t 70 a l o n g t h e secondh o r i z o n t a l d i r e c t i o n Y ) .

With a d d i t i o n a l r e f e r e n c e t o F I G . 8 , W h e n t h e s e c o n dd r i v i n gmemb er 6 4 i s d r i v e n ,o n l y t h e s e c o n dh o r i Z o n t a lr a i lu n i t 70 m o v e s on t h e ? r s t h o r i Z o n t a l r a i lu n i t 60 a l o n g t h e? r s th o r i Z o n t a l d i r e c t i o n X ) .

With a d d i t i o n a l r e f e r e n c e t o F I G . 9 , W h en t h e ? r s t d r i v i n gm e m b e r 5 4 i s d r i v e n , o n l y t h e ? r s t h o r i Z o n t a lu n i t 6 0 m o v e son t h e s u p p o r tp o s t u n i t 5 0 a l o n g t h e v e r t i c a ld i r e c t i o n Z ) .

S i n c e i t i s n o t n e c e s s a r yt o m o v e t h e p o s t m e m b e r 51 a n dt h e c u t t e r - s t o r i n gb i n 5 6 d u r i n g o p e r a t i o n , t h e t o t a lp o W e ro u t p u t o f t h e ? r s t ,s e c o n d ,a n d t h i r dd r i v i n gmembers 4 , 6 4 ,74 c a n b e r e d u c e ds i g n i ? c a n t l y . T h i s i n c r e a s e s t h e s e r v i c el i f eo f t h e machine t o o l .

R e f e r r i n g t o F I G . 1 0 , W h e n h e ? r s t h o r i Z o n t a lr a i lu n i t 6 0i s d i s p o s e di n i t s u p p e r l i m i t p o s i t i o n ,t h e c o u n t e r We i g h t5 7i s d i s p o s e di n i t s l o W e rl i m i tpos i t ion . I n t h i ss t a t e ,W he n t h e? r s t t h r e a d e d rod 53 r o t a t e s i n a d i r e c t i o n , such a s t h a ti n d i c a t e d i n F I G . 1 0 , t h e ? r s t h o r i Z o n t a lr a i lu n i t 6 0 an d t h ec o u n t e r We i g h t57 m o v e toWard e a c h o t h e r , a s shoWn i n F I G .

1 1 .S i n c e t h e ? r s t t h r e a d e dr o d 5 3 i s r i g i d an d i s c o n n e c t e dt h r e a d a b l yt o t h e ? r s t s l i d i n g s e a t 6 1 , t h e ? r s t h o r i Z o n t a lr a i lu n i t 6 0 c a n be m o v e d s m o o t h l ya n d a c c u r a t e l y t o a p r e d et e r m i n e dp o s i t i o n s o a s t o i m p r o v e m a c h i n in gp r e c i s i o n .

W i t h t h i s i n v e n t i o n t h u s e x p l a i n e d , i t i s a p p a r e n t t h a tn u m e r o u s m o d i ? c a t i o n s a n d a r i a t i o n s c a n b e m a d e Withoutd e p a r t i n g f r o m t h e s c o p e a n d s p i r i to f t h i si n v e n t i o n . I t i st h e r e f o r e i n t e n d e d t h a t t h i s i n v e n t i o n be l i m i t e d o n l y a si n d i c a t e d b y t h ea p p e n d e dc l a i m s .

I c l a i m :1 . A achine t o o l i n c l u d i n g :a b a s e having a f r o n t p o r t i o n a n d a r e a r p o r t i o n ;a W o r k t a b l eu n i t on s a i d f r o n t p o r t i o n o f s a i d b a s e a d a p t e d

f o rm o u n t i n ga W o r k p i e c et h e r e o n ;a s u p p o r t p o s t u n i t i n c l u d i n g a p o s t m e m b e r d i s p o s e d

? x e d l y on s a i d r e a r p o r t i o n o f s a i d b a s e , tWo v e r t i c a lZ - a x i s s l i d i n g r a i l sd i s p o s e d? x e d l yon s a i d p o s t memb e r an d p a r a l l e l t o e a c h o t h e r , a v e r t i c a l ? r s t t h r e a d e dr o d j o u r n a l l e d i n a m i d d l ep o r t i o n o f s a i d p o s t m e m b e r ,a ? r s t d r i v i n g m e m b e r f o r d r i v i n g s a i d ? r s t t h r e a d e dr o dt o r o t a t e i n s a i d p o s t member, an d a c o u n t e r w e i g h t , s a i d? r s t t h r e a d e d r o d h a v i n g a ? r s t t h r e a d e d p o r t i o n o f a? r s t h a n d t h r e a d a n d a second t h r e a d e d p o r t i o n of a no p p o s i t eh a n d t h r e a d ;

a ? r s t h o r i Z o n t a l r a i l u n i t i n c l u d i n g a ? r s t s l i d i n g s e a td r i v e n by s a i d ? r s t t h r e a d e d r o d t o m o v e a l o n g s a i dZ - a x i s s l i d i n gr a i l s ,t W o h o r i Z o n t a lX - a x i s s l i d i n gr a i l sd i s p o s e d? x e d l yon s a i d ? r s t s l i d i n gs e a ta n d p a r a l l e l t oeach o t h e r , a second t h r e a d e d rod j o u r n a l l e d on am i d d l ep o r t i o n o f s a i d ? r s t s l i d i n g s e a t ,a n d a s e c o n d

2 0

25

30

35

40

45

50

6d r i v i n gm e m b e r f o r d r i v i n g s a i d s e c o n dt h r e a d e dr o d t or o t a t e on s a i d ? r s t s l i d i n g s e a t ;

a s e c o n dh o r i Z o n t a l r a i l u n i t i n c l u d i n g a s e c o n d s l i d i n gs e a t d r i v e n by s a i d s e c o n dt h r e a d e d r o dt o m o v e a l o n gs a i dX - a x i s s l i d i n gr a i l s ,t W o h o r i Z o n t a lY- a x i s s l i d i n gr a i l sd i s p o s e d? x e d l y o n s a i d s e c o n d s l i d i n g s e t a n dp a r a l l e l t o e a c h o t h e r , a t h i r d t h r e a d e d r o dj o u m a l l e dona midd le p o r t i o n o f s a i d s e c o n ds l i d i n g s e a t ,an d a t h i r dd r i v i n g m e m be r f o r d r i v i n g s a i d t h i r d t h r e a d e dr o d t or o t a t e on s a i d s e c o n d s l i d i n g s e a t ,s a i d Y- a x i s s l i d i n gr a i l sb e i n g p e r p e n d i c u l a rt o s a i dX - a x i s s l i d i n gr a i l s ;an d

a s p i n d l e h e a d u n i t i n c l u d i n ga s p i n d l e s e a t d r i v e nby s a i dt h i r d t h r e a d e d r o d t o m o v e a l o n g s a i d Y- a x i s s l i d i n gr a i l s ,a n d a d r i v i n g motor d i s p o s e don an upper end ofs a i d s p i n d l es e a t ;

a n d W h e r e i ns a i d ? r s t s l i d i n g s e a ti s m o u n t e d t h r e a d e d l yon one o f s a i d ? r s t a n d second t h r e a d e d p o r t i o n s , a n dWherein s a i d c o u n t e r We i g h ti s m o u n t e d on t h e o t h e r o fs a i d ? r s ta n d s e c o n dt h r e a d e dp o r t i o n s .

2 . T h e mach in e t o o l a s c l a i m e di n c l a i m 1 , Wherein s a i ds u p p o r t p o s tu n i t f u r t h e r i n c l u d e s :

a mo u n t in g m e m b e r i s p o s e d? x e d l yon a s i d e o f s a i d p o s tm e m b e r a n d formed W i t ha v e r t i c a l s l i d e s l o t ,s a i d ? r s ts l i d i n g s e a th a v i n ga n e n d r e c e i v e ds l i d a b l y W i t h i n s a i ds l i d es l o ti n s a i d m o u n t i n gm e m b e r ;a n d

a c u t t e r - s t o r i n g b i n d i s p o s e don s a i d mounting member.3 . Th e mach in e t o o l a s c l a i m e di n c l a i m 1 , Wherein s a i d

? r s t t h r e a d e dp o r t i o n i s a l e f t - h a n d t h r e a d e dp o r t i o n and s a i ds e c o n d t h r e a d e d p o r t i o n i s a r i g h t - h a n d t h r e a d e d p o r t i o n ,a n d W h e r e i nt h e a r r a n g e m e n to f t h e ? r s t s l i d i n g s e a t a n d t h ec o u n t e r w e i g h ton t h e ? r s t and s e c o n dt h r e a d e dp o r t i o n s a r es u c h t h a t s a i d ? r s t s l i d i n g s e a t an d s a i d c o u n t e r We i g h tm o v ei n o p p o s i t e d i r e c t i o n s W h e n s a i d ? r s t t h r e a d e drod o t a t e s ons a i d p o s t member.

4 . T h e mach in e t o o l a s c l a i m e di n c l a i m 1 , Wherein s a i ds e c o n d s l i d i n g s e a ti s g e n e r a l l y L - s h a p e d , a n d h a s a b a s e

p l a t ep o r t i o n b r i d g i n ga n d m o v a b l eo n s a i d X - a x i s s l i d i n gr a i l so f s a i d ? r s t h o r i Z o n t a lr a i lu n i t ,a n d a s l i d i n g r a i lp o r t i o ne x t e n d i n g p e r p e n d i c u l a r l yf r o m a n e n d o f s a i d b a s e p l a t ep o r t i o n ,s a i dY- a x i s s l i d i n gr a i l sb e i n g d i s p os e d ? x e d l yo ns a i d s l i d i n gr a i lp o r t i o n o f s a i d s e c o n ds l i d i n gs e a t .

5 . Th e mach in e t o o l a s c l a i m e di n c l a i m 1 , Wherein s a i dW o r k t a b l eu n i t i n c l u d e s a v e r t i c a l r o t a t i n g s h a f t j o u r n a l l e don s a i d f r o n t p o r t i o n o f s a i d b a s e , a n d a h o r i Z o n t a l s u p p o r tp l a t e d i s p o s e d? x e d l yon a n u p p e re n d o f s a i d r o t a t i n g s h a f t ,s a i ds u p p o r tp l a t eh a v i n g o p p o s i t e f r o n ta n d r e a rm o u n t i n gp o r t i o n se a c h a d a p t e df o rm o u n t i n ga Wo r k p i e c et h e r e o n ,s a i d r o t a t i n g s h a f t b e i n g r o t a t a b l e s o a s t o e x c h a n g ep o s it i o n s o f t h e W o r k p i e c e sr e l a t i v e t o s a i d b a s e .

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