DE102004060252B4

DE102004060252B4 - Werkzeugmaschine und Verwendung eines Bohrstangenmagazins

Info

Publication number: DE102004060252B4
Application number: DE102004060252A
Authority: DE
Inventors: Toshio Yamatokoriyama Ueda
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: DE102004060252A1; US20050137069A1; US7137939B2; JP4632344B2; JP2005177917A

Abstract

Werkzeugmaschine mit einem Bohrstangenmagazin, umfassend:
eine Basis (6) der Werkzeugmaschine (1);
eine Hauptspindel (7) mit einer Achse (CL1), die im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung zu einer Bodenfläche (16) orientiert ist, wobei die Hauptspindel (7) mit einem Spannfutter (17) an einem Spitzenende versehen ist;
einen Spindelkasten (8), der auf einer Seite bezüglich der Rechts- und Linksrichtung der Werkzeugmaschine (1) angeordnet und an der Basis (6) vorgesehen ist, um die Hauptspindel (7) drehbar zu lagern;
einen Werkzeugträger (9), der an der Basis (6) vorgesehen ist und zumindest die Bohrstange (2) abstützen kann und in mindestens zwei Richtungen, d. h. in einer ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung) parallel zur Achse (CL1) der Hauptspindel (7) und in einer zweiten Richtung (X-Achsen-Richtung) senkrecht zur ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung), beweglich ist; und
ein Bohrstangenmagazin (10), das auf der anderen Seite bezüglich der Rechts- und Linksrichtung der Werkzeugmaschine (1) angeordnet und an der Basis...

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Bohrstangenmagazin nach Anspruch 1 und eine Verwendung eines Bohrstangenmagazins nach Anspruch 7.
Bohrstangen werden hinsichtlich der Arten in reguläre Bohrstangen, deren Länge 4- bis 5-mal länger ist als ihr Durchmesser, und in lange Bohrstangen mit einer Länge, die länger ist als die Länge der regulären Bohrstangen, kategorisiert. Eine Technologie bezüglich einer Werkzeugmaschine, in der eine Bohrstange an einem Werkzeugträger montiert wird, um ein Werkstück zu drehen, ist aus JP 2003-80408-A und aus JP 64-2839-A bekannt.
Die aus JP 2003-80408-A bekannte Werkzeugmaschine ist so strukturiert, dass der Werkzeugträger in beliebige Richtungen der Achsen X, Y und Z bewegt werden kann. Bei dieser Werkzeugmaschine sind auch zwei Vorrichtungen zum Transportieren der Bohrstange, bei denen Bohrstangen jeweils auf ihre Tische gelegt sind, in der Y-Achsen-Richtung nebeneinander angeordnet.
Die Vorrichtungen zum Transportieren der Bohrstange werden jedoch nicht in der Y-Achsen-Richtung bewegt. Aus diesem Grund muss der Werkzeugträger auch in der Y-Achsen-Richtung zusätzlich zur X-Achsen- und Z-Achsen- Richtung bewegt werden. Folglich besteht ein Problem, dass die Werkzeugmaschine aufgrund der Notwendigkeit eines Mittels zum Bewegen des Werkzeugträgers in der Y-Achsen-Richtung als Ganzes kompliziert ist.
Da die Vorrichtungen zum Transportieren der Bohrstange in der Y-Achsen-Richtung nebeneinander angeordnet sind, besteht auch ein Problem, dass es unmöglich ist, die Anzahl der Bohrstangen, die darin aufgenommen werden können, zu erhöhen.
JP 64-2839-A offenbart eine Drehmaschine mit einer Werkzeuglagervorrichtung (Bohrstangenmagazin), die mehrere Werkzeuge (Bohrstangen) lagern kann. Diese Werkzeuglagervorrichtung ist dazu ausgelegt, die Vielzahl von Werkzeugen zu lagern und eine Schwenkbewegung durchzuführen, und ist an einem Spindelkasten montiert.
Eine Wärmeerzeugungsquelle wie z. B. ein Motor befindet sich jedoch im Spindelkasten. Aus diesem Grund besteht die Gefahr, dass sich die im Spindelkasten erzeugte Wärme zur Werkzeuglagervorrichtung ausbreitet, so dass die in der Werkzeuglagervorrichtung gelagerten Werkzeuge thermisch verformt werden könnten. Wenn die Werkzeuglagervorrichtung während der maschinellen Bearbeitung mit der Drehmaschine bedient wird, besteht zudem die Gefahr, dass sich eine Schwingung der Werkzeuglagervorrichtung zum Spindelkasten ausbreitet, so dass eine nachteilige Auswirkung wie z. B. eine Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit auftreten kann.
Da die Werkzeuglagervorrichtung am Spindelkasten angeordnet ist, würden ferner ein Motor, eine Riemenscheibe, eine Unterteilungsplatte und dergleichen des Spindelkastens behindern. Folglich könnte eine Bedienperson die Bedienungsarbeit oder die Wartungsarbeit durch Ausstrecken ihrer Hände von einer Vorderseite der Drehmaschine nicht durchführen. Die der Bedienperson auferlegte Belastung ist hoch.
Bei einer weiteren bekannten Werkzeugmaschine wird ein Spann- und Ausspannmechanismus zum Festspannen eines Werkzeughalters einer Bohrstange am Werkzeugträger verwendet. Bei diesem herkömmlichen Spann- und Ausspannmechanismus wird ein Spannteil mit einer vorbestimmten Form, wie z. B. einer T-Form, eingefügt und der Spannteil wird durch einen Kolben oder dergleichen gezogen. Somit wird der Werkzeughalter indirekt durch den Spannteil gezogen und festgespannt.
Gemäß diesem Stand der Technik wird jedoch, da der Spannteil erforder lich ist, eine Abmessung von einer Mitte des Werkzeugträgers zu einer Mittellinie des Werkzeughalters verlängert. Wenn ein Werkstück mit der Bohrstange gedreht wird, wird folglich ein Moment aufgrund einer auf eine Bearbeitungsposition aufgebrachten Kraft erhöht. Folglich besteht ein Problem, dass eine große Beanspruchung auf die Position benachbart zum Spann- und Ausspannmechanismus aufgebracht wird. Es besteht auch eine Tendenz, dass die Steifigkeit des Werkzeugträgers und des Werkzeughalters insgesamt verringert werden.
Um die vorstehend angegebenen Nachteile zu beseitigen, zielt die vorliegende Erfindung folglich darauf ab, eine Werkzeugmaschine mit einem Bohrstangenmagazin zu schaffen, bei der nur, wenn ein Werkzeugträger zumindest in zwei Richtungen beweglich ist, es möglich ist, Bohrstangen zwischen einem Werkzeugträger und dem Bohrstangenmagazin auszutauschen, es auch möglich ist, eine nachteilige Auswirkung, wie z. B. Wärme und Schwingung zwischen dem Bohrstangenmagazin und dem Spindelkasten, zu unterbrechen, und es leicht ist, die Bedienung am Bohrstangenmagazin und eine Wartungsarbeit durchzuführen, und das in der Werkzeugmaschine zu verwendende Bohrstangenmagazin zu schaffen.
Aus EP 900 627 A2 und US 5 289 622 A ist jeweils eine Werkzeugmaschine mit einem Bohrstangenmagazin nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine sowie eine Verwendung für ein Bohrstangenmagazin zu schaffen, die eine verbesserte Handhabung aufweisen.
Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.
Hierdurch wird eine Werkzeugmaschine mit einem Bohrstangenmagazin geschaffen, die umfasst: eine Basis der Werkzeugmaschine; eine Hauptspindel mit einer Achse, die im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung zu einer Bodenfläche gerichtet ist, und wobei die Hauptspindel mit einem Spannfutter an einem Spitzenende versehen ist; einen Spindelkasten, der auf einer Seite der rechten und der linken Richtung der Werkzeugmaschine angeordnet ist und an der Basis vorgesehen ist, um die Hauptspindel drehbar zu lagern; einen Werkzeugträger, der an der Basis vorgesehen ist und der in der Lage ist, zumindest die Bohrstange abzustützen, und in mindestens zwei Richtungen umfassend eine erste Richtung parallel zur Achse der Hauptspindel und eine zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung beweglich ist; und ein Bohrstangenmagazin, das auf der anderen Seite der rechten und der linken Richtung der Werkzeugmaschine angeordnet ist und an der Basis vorgesehen ist, welches eine einzelne oder eine Vielzahl von Bohrstangen lagert und Schwenk- und Schaltvorgänge durchführt, wobei die Bohrstange des Werkzeugträgers in den mindestens zwei Richtungen relativ zu dem vom Spannfutter ergriffenen Werkstück bewegt wird, um dadurch das Werkstück zu drehen, und der Werkzeugträger bewegt wird, um die Bohrstangen zwischen dem Werkzeugträger und dem Magazin in einer Schaltposition auszuwechseln. Ein Werkzeughalter der Bohrstange ist an einem Bohrstangen-Montageteil montiert, der am Werkzeugträger vorgesehen ist und durch einen Spann- und Ausspannmechanismus festgespannt und ausgespannt wird, wobei der Spann- und Ausspannmechanismus folgendes umfasst: verjüngte Halterseitenflächen und ebene Halterseiten-Stirnflächen, die mit den verjüngten Halterseitenflächen durchgehend sind und die am Werkzeughalter ausgebildet sind und sich jeweils in einer zu einer Mittellinie des Werkzeughalters parallelen Richtung erstrecken; verjüngte Werkzeugträger-Seitenflächen und ebene Werkzeugträgerseiten-Stirnflächen, die mit den verjüngten Werkzeugträger-Seitenflächen durchgehend sind und die am Bohrstangen-Montageteil des Werkzeugträgers ausgebildet sind und sich jeweils in einer zu einer Mittellinie des Werkzeugträgers parallelen Richtung erstrecken; und Zylinderteile, die im Bohrstangen-Montageteil vorgesehen sind und gesteuert werden, wobei der Werkzeughalter durch Kolben der Zylinderteile direkt herabgedrückt wird, wodurch die ebenen Halterseiten-Stirnflächen und die verjüngten Halterseitenflächen gegen die ebenen Werkzeugträgerseiten-Stirnflächen bzw. die verjüngten Werkzeugträger-Seitenflächen herabgedrückt werden, um dadurch den Werkzeughalter am Werkzeugträger fest zu spannen. Der Werkzeugträger wird so gesteuert, dass die Mittellinie des Werkzeugträgers in eine zu einer Mittellinie eines Magazinkörperteils parallele Richtung gerichtet ist, wenn die Bohrstangen zwischen dem Werkzeugträger und dem Magazin gegeneinander ausgetauscht werden, und zu diesem Zeitpunkt liegen die Mittellinie des Magazinkörperteils, die Schaltposition, der Bohrstangen-Montageteil und die Mittellinie des Werkzeugträgers auf derselben Achsenlinie.
Vorzugsweise ist ein Bohrstangen-Eingriffsloch, in das ein Bohrstangenwerkzeug von einer Seite des Bohrstangen-Eingriffslochs um eine beliebige gewünschte erste Einsetztiefenabmessung eingesetzt wird und mit diesem in Eingriff gebracht wird, durch den Werkzeughalter hindurch in einer Längsrichtung ausge bildet, das in das Bohrstangen-Eingriffsloch eingesetzte Bohrstangenwerkzeug wird durch Befestigungselemente, die am Werkzeughalter vorgesehen sind, positioniert und fixiert, ein Deckelelement, das in seinem Inneren einen Schneidfluid-Zuführungsweg aufweist, und zum Bedecken des Bohrstangen-Eingriffslochs ist auf der anderen Seite des Werkzeughalters angebracht, ein vorstehendes Element, in dem ein Düseneingriffsloch in Verbindung mit dem Schneidfluid-Zuführungsweg ausgebildet ist, ist am Deckelelement angebracht, und eine Düse, die in das Düseneingriffsloch um eine beliebige gewünschte zweite Einsetztiefenabmessung eingesetzt wird und mit diesem in Eingriff gebracht wird, ist an einem Endteil des Bohrstangenwerkzeugs angebracht, wodurch Schneidfluid vom Schneidfluid-Zuführungsweg des Deckelelements durch das Düseneingriffsloch des vorstehenden Elements, die Düse und einen inneren Durchflussweg des Bohrstangenwerkzeugs in dieser Reihenfolge fließt und aus der Bohrstange ausspritzt.
Vorzugsweise ist die Bohrstange dazu ausgelegt, mindestens eine Abmessung der ersten Einsetztiefenabmessung des in das Bohrstangen-Eingriffsloch eingesetzten Bohrstangenwerkzeugs, der zweiten Einsetztiefenabemessung der in das Düseneingriffsloch eingesetzten Düse bzw. der Längenabmessung des vorstehenden Elements zu ändern, wodurch es möglich ist, die Längenabmessung des Bohrstangenwerkzeugs, das sich vom Werkzeughalter nach außen erstreckt, einzustellen, während der Durchflussweg, durch den das Schneidfluid fließt, beibehalten wird.
Vorzugsweise ist das Magazin dazu ausgelegt, sich in der ersten Richtung zwischen einer Bohrstangen-Wechselposition und einer zurückgezogenen Position zu bewegen.
Vorzugsweise ist die Werkzeugmaschine ein mehrachsiges Drehzentrum, wobei ein anderes Drehwerkzeug als die Bohrstange an dem Werkzeugträger montiert wird, und der Werkzeugträger auch in einer dritten Richtung beweglich ist, die zur ersten Richtung bzw. zur zweiten Richtung senkrecht ist, und um eine Achse der dritten Richtung schwenkt.
Ferner wird eine Verwendung eines Bohrstangenmagazins in der Werkzeugmaschine geschaffen.
Vorzugsweise wird das Magazin so verwendet, dass es in einer Position angeordnet ist, die vom Spindelkasten weit entfernt ist.
Vorzugsweise wird ein Bohrstangenmagazin verwendet, dessen Magazinkörperteil drei Aufnahmeteile und einen ebenen Oberflächenteil aufweist, um von der Seite gesehen eine im Wesentlichen rechteckige Form zu bilden, die Bohrstangen werden in den drei Aufnahmeteilen jeweils aufgenommen und ein Abdeckelement-Aufnahmeteil zum Aufnehmen eines Werkzeugträger-Abdeckelements ist am ebenen Oberflächenteil befestigt.
Bei der Werkzeugmaschine und dem Bohrstangenmagazin gemäß der vorliegenden Erfindung mit der vorstehend beschriebenen Struktur ist es nur, wenn ein Werkzeugträger in mindestens zwei Richtungen beweglich ist, möglich, Bohrstangen zwischen dem Werkzeugträger und dem Bohrstangenmagazin auszuwechseln. Es ist auch möglich, eine nachteilige Auswirkung, wie z. B. Wärme und Schwingung zwischen dem Bohrstangenmagazin und dem Spindelkasten, zu unterbrechen, und es ist leicht, die Bedienung am Bohrstangenmagazin und die Wartungsarbeit durchzuführen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine.
2 ist eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine.
3 ist eine rechte Seitenaufriss-Querschnittsansicht der Werkzeugmaschine.
4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht von 3.
5 ist eine linke Seitenansicht eines Bohrstangenmagazins.
6 ist eine perspektivische Ansicht des Bohrstangenmagazins.
7 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht von 6.
8 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht von 7.
9 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Bohrstangenmagazins von unten gesehen.
10 ist eine Querschnittsansicht des Bohrstangenmagazins.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkzeugträgers.
12 ist eine perspektivische Ansicht des Werkzeugträgers.
13 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht von 11.
14 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht von 12.
15 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Zustan des, in dem eine Bohrstange entfernt wurde.
16 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Zustandes, in dem die Bohrstange entfernt wurde.
17 ist eine Querschnittsansicht eines Spann- und Ausspannmechanismus und zeigt einen ausgespannten Zustand.
18 ist eine Querschnittsansicht des Spann- und Ausspannmechanismus und zeigt einen gespannten Zustand.
19 ist eine Querschnittsansicht der Bohrstange.
20 ist eine Querschnittsansicht der Bohrstange.
21 ist eine Querschnittsansicht der Bohrstange, die von 20 um 90 Grad verschieden ist.
22 ist eine Querschnittsansicht der Bohrstange.
Eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist mit einem Spindelkasten zum drehbaren Lagern einer Hauptspindel, die mit einem Spannfutter versehen ist, einem Werkzeugträger und einem Bohrstangenmagazin versehen. Der Werkzeugträger kann in mindestens zwei Richtungen bewegt werden, während er mindestens eine Bohrstange halten kann. Das Bohrstangenmagazin kann ein oder mehrere Bohrstangen lagern und kann die Schwenk- und Schaltvorgänge durchführen. Dann ist der Spindelkasten auf einer Seite der rechten und linken Richtung der Werkzeugmaschine angeordnet. Das Bohrstangenmagazin ist auf der anderen Seite der rechten und linken Richtung der Werkzeugmaschine angeordnet.
Die Werkzeugmaschine dreht ein Werkstück durch Bewegen der Bohrstange des Werkzeugträgers in mindestens zwei Richtungen relativ zu dem durch das Spannfutter ergriffenen Werkstück. Durch Bewegen des Werkzeugträgers werden auch die Bohrstangen zwischen dem Werkzeugträger und dem Bohrstangenmagazin in einer Schaltposition gegeneinander ausgewechselt.
Somit ist das Bohrstangenmagazin in einer vom Spindelkasten entfernten Position angeordnet. Eine Auswirkung aufgrund von Wärme und Schwingung wird folglich zwischen dem Bohrstangenmagazin und dem Spindelkasten unterbrochen und die Bedienung am Bohrstangenmagazin und die Wartungsarbeit werden erleichtert.
Folglich ist ein mehrachsiges Drehzentrum als Beispiel einer solchen Werkzeugmaschine gezeigt. Es ist möglich, als diese Werkzeugmaschine eine reguläre Drehmaschine oder ein Drehzentrum zu verwenden, die bzw. in der Lage ist, den Werkzeugträger in nur zwei Richtungen einer im Wesentlichen hori zontalen Richtung (Z-Achsen-Richtung) und einer Auf- und Abrichtung (X-Achsen-Richtung) zu bewegen. In dem Fall, in dem der Werkzeugträger nur in den zwei Richtungen (Z-Achsen-Richtung und X-Achsen-Richtung) bewegt werden kann, ist es möglich, die Struktur der Werkzeugmaschine als Ganzes zu vereinfachen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf 1 bis 22 beschrieben.
Die 1 bis 22 sind Ansichten, die die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen. 1, 2 und 3 sind eine schematische perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht bzw. eine rechte Seitenquerschnittsansicht einer Werkzeugmaschine. 4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht von 3. 5 und 6 sind eine linke Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Bohrstangenmagazins. 7 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht von 6. 8 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht von 7. 9 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Bohrstangenmagazins von unten gesehen. 10 ist eine Querschnittsansicht des Bohrstangenmagazins.
11 bzw. 12 sind perspektivische Ansichten eines Werkzeugträgers. 13 und 14 sind teilweise vergrößerte perspektivische Ansichten von 11 bzw. 12. 15 bzw. 16 sind eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Zustandes, in dem eine Bohrstange entfernt wurde. 17 und 18 sind Querschnittsansichten eines Spann- und Ausspannmechanismus. 17 zeigt einen ausgespannten Zustand und 18 zeigt einen gespannten Zustand.
Die in 1 bis 4 dargestellte Werkzeugmaschine 1 ist ein mehrachsiges Drehzentrum mit einem Bohrstangenmagazin 10 (nachstehend als Magazin 10 bezeichnet).
Die Werkzeugmaschine 1 hat eine Funktion einer Bohrmaschine zum Bohren eines Werkstücks 3 mit einer Bohrstange 2. Die Werkzeugmaschine 1 hat auch eine Funktion (Funktionen einer normalen Drehmaschine und eines Bearbeitungszentrums) zum Durchführen von verschiedenen Arten einer anderen Bearbeitung als dem Bohren am Werkstück 3 mit einem anderen Werkzeug als der Bohrstange 2. In diesem Ausführungsbeispiel wird nun die Funktion zum Bohren mit der Werkzeugmaschine 1 beschrieben.
Die Bohrstange 2 ist eine normale Bohrstange oder eine lange Bohrstange. Das Werkstück 3 ist beispielsweise ein stabförmiges Werkstück. Die ”ver schiedenen Arten von anderer Bearbeitung als das Bohren (boring)” bedeuten das Drehen wie z. B. Außendurchmesserbearbeitung, Bohren (drilling), Innendurchmesserbearbeitung, Innendurchmesser-Gewindeschneiden oder dergleichen oder bedeutet Fräsen mit einem Drehwerkzeug wie z. B. Außendurchmesserfräsen, Außendurchmesserbohren, Kugelkopffräsen, schräges Bohren oder dergleichen.
Die Werkzeugmaschine 1 ist mit einer Basis 6 der Werkzeugmaschine 1, einem Spindelkasten 8 zum Lagern einer Hauptspindel 7, einem Werkzeugträger 9, der die Bohrstangen 2 halten kann, einem Magazin 10, das die Bohrstangen 2 lagern kann, einem Werkzeugmagazin (nicht dargestellt) zum Lagern von anderen Werkzeugen als den Bohrstangen 2 und einem automatischen Werkzeugwechsler (nicht dargestellt) zum Wechseln dieser Werkzeuge versehen. Die Werkzeugmaschine 1 wird durch eine Steuereinheit 18 mit einer NC-Einheit (Einheit zur numerischen Steuerung) und einer PLC (programmierbare Logiksteuereinheit) gesteuert.
Ein Untergestell 15 der Werkzeugmaschine 1 bildet die Basis 6 und ist auf einer Bodenfläche 16 montiert. Die Hauptspindel 7 weist eine Achse CL1 auf, die im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung zur Bodenfläche 16 gerichtet ist. Ein Spannfutter 17 ist an einem Spitzenende der Hauptspindel 7 vorgesehen.
Der Spindelkasten 8 ist an der Basis 6 vorgesehen und ist auf einer Seite (in diesem Fall linke Seite) der rechten und der linken Richtung der Werkzeugmaschine 1 angeordnet und lagert die Hauptspindel 7 so, dass sie drehbar ist. Eine Richtung parallel zur Achse CL1 der Hauptspindel 7 wird als Z-Achsen-Richtung (erste Richtung und in diesem Fall die rechte und linke Richtung) betrachtet. Im übrigen ist der Fall, in dem die Achse CL1 der Hauptspindel 7 in einem vorbestimmten Winkel von der horizontalen Richtung schräg ist, auch von dem ”Fall, in dem die Hauptspindelachse im Wesentlichen in der horizontalen Richtung gerichtet ist”, mit umfaßt.
Der Werkzeugträger 9 ist an der Basis 6 so vorgesehen, dass er in der Lage ist, zumindest die Bohrstange 2 abzustützen. Der Werkzeugträger 9 ist in mindestens zwei Richtungen der Z-Achsen-Richtung und einer X-Achsen-Richtung (einer zweiten Richtung und einer schrägen vertikalen Richtung in diesem Fall) senkrecht zur Z-Achsen-Richtung beweglich.
Ein Reitstock 11 ist am Untergestell 15 vorgesehen, der in der Lage ist, sich in der Z-Achsen-Richtung zu bewegen. Im übrigen kann ein weiterer Spindelkasten, der dem Spindelkasten 8 zugewandt ist, anstelle des Reitstocks 11 in der Position, in der sich der Reitstock 11 befindet, vorgesehen sein.
Das Magazin 10 ist auf der anderen Seite (rechten Seite in diesem Fall) der rechten und der linken Richtung der Werkzeugmaschine 1 angeordnet und ist an der Basis 6 vorgesehen. Das Magazin 10 kann eine Bohrstange 2 oder eine Vielzahl von Bohrstangen 2 lagern und kann die Schwenk- und Schaltvorgänge durchführen.
Das Magazin 10 führt den Schwenkvorgang um eine Mittellinie CL2 durch, wie durch einen Pfeil E angegeben. Somit kann das Magazin 10 die Bohrstange 2 (oder eine unbesetzte Position zum Lagern der Bohrstange 2) in eine Schaltposition P1 schalten.
Die Werkzeugmaschine 1 kann die Bohrstange 2 des Werkzeugträgers 9 in mindestens zwei Richtungen (Z-Achsen-Richtung und X-Achsen-Richtung) relativ zum vom Spannfutter 17 ergriffenen Werkstück 3 bewegen, um dadurch das Werkstück 3 zu drehen.
Das Magazin 10 führt die Schwenk- und Schaltvorgänge durch. Folglich wird der Werkzeugträger 9 in der Schaltposition P1 positioniert, indem der Werkzeugträger 9 so bewegt wird, dass die Bohrstangen 2 zwischen dem Werkzeugträger 9 und dem Magazin 10 ausgewechselt werden können.
Das Magazin 10 ist in einer rechten Seitenposition angeordnet, die vom Spindelkasten 8 weit entfernt ist. Folglich ist es möglich, die nachteilige Auswirkung, wie z. B. Wärme und Schwingung zwischen dem Magazin 10 und dem Spindelkasten 8, zu unterbrechen. Selbst wenn der Spindelkasten 8 aufgrund einer Wärmerzeugungsquelle wie z. B. eines im Spindelkasten 8 montierten Motors Wärme erzeugt, besteht keine Befürchtung, dass das Magazin 10 und die Bohrstange 2 thermisch verformt werden würden. Da der Motor, eine Riemenscheibe, Riemen oder dergleichen den Vorgang der Montage des Magazins 10 nicht behindern, ist es leicht, das Magazin 10 zu konstruieren und zu montieren. Da das Magazin 10 direkt am Untergestell 15 montiert werden kann, ist die Steifigkeit des Magazins 10 verstärkt.
Während das vom Spannfutter 17 ergriffene Werkstück 3 mit der Bohrstange 2 oder einem anderen Werkzeug bearbeitet wird, ist es möglich, das Magazin 10 zu betätigen. Selbst in diesem Fall würde sich die Schwingung des Magazins 10 nicht zum Spindelkasten 8 ausbreiten und es besteht keine Befürchtung, dass die Bearbeitungsgenauigkeit verschlechtert werden würde.
Das Magazin 10 ist an einer Stelle angeordnet, an der die Bedienungsfä higkeit für eine Bedienperson gut ist. Folglich kann die Bedienperson leicht die Bedienungsarbeit oder die Wartungsarbeit am Magazin 10 durchführen.
Da die Werkzeugmaschine 1 hier ein mehrachsiges Drehzentrum ist, führt die Werkzeugmaschine 1 verschiedene Arten von Bearbeitung durch. Da die Bohrstange 2 aus dem Werkzeugträger 9 entfernt wird und im Magazin 10 gelagert wird, wenn die Werkzeugmaschine 1 die Bearbeitung mit einem anderen Werkzeug als der Bohrstange 2 durchführt, besteht keine Befürchtung, dass die Bohrstange 2 den Bearbeitungsvorgang behindern würde.
Das Magazin 10 ist dazu ausgelegt, sich in der Z-Achsen-Richtung (erste Richtung) zwischen einer Bohrstangen-Wechselposition P2 und einer zurückgezogenen Position P3, wie durch einen Pfeil G angegeben, zu bewegen.
Wenn die Bohrstangen 2 zwischen dem Werkzeugträger 9 und dem Magazin 10 ausgewechselt werden, wird das Magazin 10 in der Bohrstangen-Wechselposition P2 angeordnet. Da der Bewegungsabstand, über den der Werkzeugträger 9 in der Z-Achsen-Richtung zum Auswechseln der Bohrstangen 2 bewegt wird, verkürzt ist, ist es somit möglich, einen Zeitraum zum Auswechseln der Bohrstangen 2 zu verringern.
Im anderen Fall als dem Fall, in dem die Bohrstangen 2 gegeneinander ausgetauscht werden, wird das Magazin 10 in die zurückgezogene Position P3 zurückgezogen. Da das Magazin 10 während der Bearbeitung des Werkstücks 3 nicht behindert, ist es aus diesem Grund möglich, einen Bewegungshub des Werkzeugträgers 9 in der Z-Achsen-Richtung zu vergrößern.
Ohne auf die Beendung der Bearbeitung des Werkstücks 3 zu warten, kann die Bedienperson eine Einrichtungsarbeit des Magazins 10 in der zurückgezogenen Position P3 während der Bearbeitung mit dem Werkzeugträger 9 durchführen, so dass die Bearbeitungseffizienz verbessert werden kann.
Da die Werkzeugmaschine 1 das mehrachsige Drehzentrum ist, ist es möglich, ein anderes Drehwerkzeug als die Bohrstange 2 am Werkzeugträger 9 zu montieren. Der Werkzeugträger 9 ist auch in der Y-Achsen-Richtung (einer dritten Richtung und einer schrägen Hin- und Herrichtung in diesem Fall), die zur Z-Achsen-Richtung und zur X-Achsen-Richtung senkrecht ist, beweglich.
Folglich kann der Werkzeugträger 9 in drei zueinander quer liegenden Achsenrichtungen (X-Achsen-Richtung, Y-Achsen-Richtung und Z-Achsen-Richtung) bewegt werden. Da der Werkzeugträger 9 um die Achse CL3 der Y-Achsen-Richtung geschwenkt werden kann, wie durch einen Pfeil B angegeben, weist die Werkzeugmaschine 1 ferner eine B-Achse auf.
Folglich wird das Drehwerkzeug am Werkzeugträger 9 montiert und wird gedreht und das vom Spannfutter 17 ergriffene Werkstück 3 kann in einem nichtgedrehten Zustand gehalten werden. Folglich ist es möglich, das Schneiden am Werkstück 3 in derselben Weise wie ein Bearbeitungszentrum durchzuführen. Da der Werkzeugträger 9 die B-Achse aufweist und geschwenkt werden kann, ist es möglich, ein schräges Bohren am Werkstück 3 durchzuführen.
Somit hat die Werkzeugmaschine 1 eine Funktion eines Bearbeitungszentrums und eine Funktion einer regulären Drehmaschine zusätzlich zu einer Funktion der Bohrmaschine. Folglich ist es möglich, dass die Werkzeugmaschine 1 die verschiedenen Arten der Bearbeitung durchführt, unter der Bedingung, dass das Werkstück 3 vom Spannfutter 17 ergriffen wird, und eine Reihe einer Bearbeitung vom Materialwerkstück bis zum Endprodukt durchführt.
Eine Steuereinheit 18 ist an einer vorderen rechten Seite der Basis 6 angeordnet. Ein Bearbeitungsbereich 25 der Werkzeugmaschine 1 ist von einem Spritzschutz 26, einer Öffnungs- und Schließabdeckung 27 und dergleichen bedeckt, um zu verhindern, dass Späne oder Schneidfluid zur Außenseite des Bearbeitungsbereichs 25 spritzen.
Ein Teil oder ein ganzer Teil des Magazins 10 befindet sich im Bearbeitungsbereich 25 in der Bohrstangen-Wechselposition P2 und das Magazin 10 befindet sich außerhalb des Bearbeitungsbereichs 25 in der zurückgezogenen Position P3.
Die Basis 6 ist durch das Untergestell 15, einen Sattel 24, eine Säule 28 und dergleichen gebildet. Der Sattel 24, der in der Z-Achsen-Richtung beweglich ist, wird durch das Untergestell 15 abgestützt. Die Säule 28 wird durch den Sattel 24 so abgestützt, dass sie in einer Ya-Achsen-Richtung (senkrecht zur Z-Achsen-Richtung, horizontal und Hin- und Herrichtung) beweglich ist. Die Säule 28 stützt den Werkzeugträger 9 so ab, dass er in der X-Achsen-Richtung beweglich ist. Ein beweglicher Körper 29, der in der Z-Achsen-Richtung beweglich ist, ist durch den Sattel 24, die Säule 28, den Werkzeugträger 9 und dergleichen gebildet.
Ein Paar von parallelen Z-Achsen-Führungsschienen 34 ist in der Z-Achsen-Richtung am Untergestell 15 vorgesehen. Ein Gleitkörper ist am Sattel 24 befestigt. Die Z-Achsen-Führungsschienen 34 und der Gleitkörper bilden eine Rollführung für eine geradlinige Bewegung. Der Sattel 24 ist so angeordnet, dass er in der Z-Achsen-Richtung entlang der Z-Achsen-Führungsschienen 34 beweg lich ist.
Eine Schneckenwelle einer Z-Achsen-Kugelumlaufspindel ist parallel zu den Z-Achsen-Führungsschienen 34 zwischen den zwei Z-Achsen-Führungsschienen 34 angeordnet. Eine Kugelmutter, die am Sattel 24 befestigt ist, ist auf die Schneckenwelle geschraubt. Ein Z-Achsen-Servomotor ist an der Basis 6 montiert. Der Z-Achsen-Servomotor ist dazu ausgelegt, die Schneckenwelle vorwärts oder rückwärts antreibend zu drehen.
Wenn die Schneckenwelle durch den Z-Achsen-Servomotor angetrieben und gedreht wird, wird der Sattel 24, an dem die Kugelmutter befestigt ist, in der Z-Achsen-Richtung hin- und herbewegt, während der Sattel 24 durch das Paar von Z-Achsen-Führungsschienen 34 geführt und abgestützt wird. Die Antriebsbewegung des beweglichen Körpers 29, einschließlich des Sattels 24, der Säule 28 und des Werkzeugträgers 9, wird zur Bewegung des Werkzeugträgers 9 in der Z-Achsen-Richtung relativ zum Werkstück 3 und zum Magazin 10.
Ein Paar von parallelen Ya-Achsen-Führungsschienen ist in der Ya-Achsen-Richtung am Sattel 24 vorgesehen. Ein Gleitkörper ist an der Säule 28 befestigt. Die Ya-Achsen-Führungsschienen und der Gleitkörper bilden eine Rollführung für eine geradlinige Bewegung. Die Säule 28 ist so angeordnet, dass sie in der Ya-Achsen-Richtung entlang der Ya-Achsen-Führungsschienen beweglich ist.
Eine Schneckenwelle einer Ya-Achsen-Kugelumlaufspindel ist parallel zu den Ya-Achsen-Führungsschienen zwischen den zwei Ya-Achsen-Führungsschienen angeordnet. Eine Kugelmutter, die an der Säule 28 befestigt ist, ist auf die Schneckenwelle geschraubt. Ein Ya-Achsen-Servomotor ist an der Basis 6 montiert. Der Ya-Achsen-Servomotor ist dazu ausgelegt, die Schneckenwelle vorwärts oder rückwärts antreibend zu drehen.
Wenn die Schneckenwelle durch den Ya-Achsen-Servomotor angetrieben und gedreht wird, wird die Säule 28, an der die Kugelmutter befestigt ist, in der Ya-Achsen-Richtung hin- und herbewegt, während die Säule 28 durch das Paar von Ya-Achsen-Führungsschienen geführt und abgestützt wird.
Eine Vorderfläche 30 der Säule 28 ist schräg. Der Werkzeugträger 9 ist an der Säulenvorderfläche 30 so abgestützt, dass er in der X-Achsen-Richtung beweglich ist. Ein Paar von parallelen X-Achsen-Führungsschienen ist in der X-Achsen-Richtung an der Säulenvorderfläche 30 vorgesehen.
Ein Gleitkörper ist am Werkzeugträger 9 befestigt. Ein Kastenweg ist durch die X-Achsen-Führungsschienen und den Gleitkörper gebildet. Der Werk zeugträger 9 ist in der X-Achsen-Richtung entlang der X-Achsen-Führungsschienen angeordnet.
Eine Schneckenwelle einer X-Achsen-Kugelumlaufspindel ist parallel zu den X-Achsen-Führungsschienen zwischen den zwei X-Achsen-Führungsschienen angeordnet. Diese Schneckenwelle bildet einen X-Achsen-Vorschubmechanismus zum Bewegen des Werkzeugträgers 9 in der X-Achsen-Richtung. Eine Kugelmutter, die am Werkzeugträger 9 befestigt ist, ist auf die Schneckenwelle geschraubt.
Ein X-Achsen-Servomotor ist an einem oberen Teil der Säule 28 montiert. Der X-Achsen-Servomotor dreht die Schneckenwelle antreibend vorwärts oder rückwärts. Wenn die Schneckenwelle durch den X-Achsen-Servomotor angetrieben und gedreht wird, wird der Werkzeugträger 9, an dem die Kugelmutter befestigt ist, in der X-Achsen-Richtung hin- und herbewegt, während der Werkzeugträger 9 durch das Paar von X-Achsen-Führungsschienen geführt und abgestützt wird. Die Antriebsbewegung des Werkzeugträgers 9 wird zur Bewegung des Werkzeugträgers 9 in der X-Achsen-Richtung relativ zum Werkstück 3 und zum Magazin 10.
Der Werkzeugträger 9 weist einen Schlitten 31, der an der Säule 28 abgestützt ist, und einen Werkzeugspindelkopf 32, der am Schlitten 31 abgestützt ist, auf. Das Werkzeug wie z. B. die Bohrstange 2 und das Drehwerkzeug können am Werkzeugspindelkopf 32 montiert werden. Der Werkzeugspindelkopf 32 ist auch am Schlitten 31 abgestützt, um dadurch die Schwenk- und Schaltvorgänge um die Mittellinie CL3, wie durch den Pfeil B angegeben, durchzuführen.
Der Schlitten 31 ist mit einem Servomotor und einem Schneckenradmechanismus zum Durchführen der Schwenk- und Schaltvorgänge des Werkzeugspindelkopfs 32 versehen. Der Werkzeugspindelkopf 32 ist mit einem Antriebsmotor 33 zum antreibenden Drehen eines am Werkzeugspindelkopf 32 montierten Drehwerkzeugs versehen.
Ein Antrieb der Bewegung der Säule 28 in der Ya-Achsen-Richtung am Sattel 24 und ein Antrieb der Bewegung des Werkzeugträgers 9 in der X-Achsen-Richtung relativ zur Säule 28 werden zusammengesetzt. Folglich kann sich der Werkzeugträger 9 auch in der Y-Achsen-Richtung bewegen.
Bei der Wechselbewegung der Bohrstangen 2 oder der Drehbewegung durch die Bohrstange 2 ist die Antriebsbewegung des Werkzeugträgers 9 in der Y-Achsen-Richtung nicht unbedingt erforderlich. Wenn jedoch das Schneiden durch geführt wird, während ein Werkzeug wie z. B. das Drehwerkzeug am Werkzeugspindelkopf 32 montiert ist, ist es erforderlich, dieses Werkzeug in den drei zueinander quer liegenden Achsenrichtungen zu bewegen. Beim Schneiden mit diesem Werkzeug gibt es aus diesem Grund einige Fälle, in denen der Werkzeugträger 9 auch in der Y-Achsen-Richtung bewegt wird.
Ein Spannzylinder ist am Spindelkasten 8 zum Antreiben einer Vielzahl (beispielsweise drei) von Spannbacken 17a des Spannfutters 17 vorgesehen. Die Spannbacken 17a des Spannfutters 17 werden durch den Spannzylinder angetrieben, um die Öffnungs- und Schließbewegungen durchzuführen und um dadurch das Werkstück 3 zu ergreifen und zu lösen.
Ein Spindelmotor ist im Spindelkasten 8 vorgesehen. Die Hauptspindel 7, die drehbar am Spindelkasten 8 gelagert ist, wird vom Spindelmotor antreibend gedreht, während das Spannfutter 17 das Werkstück 3 ergreift.
Beim Bohren mit der Bohrstange 2 wird das vom Spannfutter 17 ergriffene Werkstück 3 mit vorbestimmten Drehzahlen durch die Hauptspindel 7 im Bearbeitungsbereich 25 gedreht. Dann wird die am Werkzeugspindelkopf 32 des Werkzeugträgers 9 montierte Bohrstange 2 in der Z-Achsen-Richtung und in der X-Achsen-Richtung relativ bewegt, um dadurch das Werkstück 3 zu drehen.
Wie in 1 bis 18 gezeigt, ist das Magazin 10 durch eine Stützbasis 40, die am Untergestell 15 befestigt ist und die Basis 6 bildet, abgestützt und ist an einem oberen Teil der Stützbasis 40 angeordnet. Das Magazin 10 weist eine Basis 41, die am oberen Teil der Stützbasis 40 angeordnet ist, und einen Magazinkörperteil 42, der an der Basis 41 abgestützt ist und sich in der Z-Achsen-Richtung erstreckt, auf. Eine Vielzahl (maximal drei) von Bohrstangen 2 können um den Magazinkörperteil 42 gelagert werden.
Ein Paar von parallelen Magazinführungsschienen 43 ist in der Z-Achsen-Richtung an der oberen Oberfläche der Stützbasis 40 vorgesehen. Gleitkörper 44 sind an der Basis 41 befestigt. Die Magazinführungsschiene 43 und der Gleitkörper 44 bilden eine Rollführung für eine geradlinige Bewegung. Die Basis 41 ist so angeordnet, dass sie in der Z-Achsen-Richtung entlang der Magazinführungsschienen 43 beweglich ist.
Eine Schneckenwelle 45 einer Kugelumlaufspindel ist parallel zu den Magazinführungsschienen 43 zwischen den zwei Magazinführungsschienen 43 angeordnet. Die Schneckenwelle 45 bildet einen Magazinvorschubmechanismus zum Bewegen des Magazins 10 in der Z-Achsen-Richtung. Eine Kugelmutter 46, die an der Basis 41 befestigt ist, ist auf die Schneckenwelle 45 geschraubt.
Ein Magazinvorschub-Servomotor 47 ist an der Stützbasis 40 montiert. Der Magazinvorschub-Servomotor 47 treibt die Schneckenwelle 45 vorwärts oder rückwärts über einen Kopplungsmechanismus 48 an und dreht sie, welcher eine Riemenscheibe, Riemen und dergleichen zum Koppeln einer Abtriebswelle des Servomotors 47 mit der Schneckenwelle 45 aufweist.
Wenn die Schneckenwelle 45 durch den Magazinvorschub-Servomotor 47 angetrieben und gedreht wird, wird das Magazin 10, an dem die Kugelmutter 46 befestigt ist, so geführt und abgestützt, dass es in der Z-Achsen-Richtung durch die Magazinführungsschienen 43 hin- und herbewegt wird. Somit wird das Magazin 10 in der Z-Achsen-Richtung zwischen der Bohrstangen-Wechselposition P2 und der zurückgezogenen Position P3, die aus der Position P2 in der rechten Richtung zurückgezogen ist, wie durch den Pfeil G angegeben, bewegt.
Der Magazinkörperteil 42 wird durch einen Magazinschwenkmotor 49, der an der Basis 41 abgestützt ist, angetrieben, so dass er um die Mittellinie CL2 schwenkt, wie durch einen Pfeil E angegeben, und dadurch die Schaltbewegung durchführt.
Eine als nächstes zu verwendende Bohrstange 2 wird in die Schaltposition P1 geschaltet. In einem anderen Fall wird ein unbesetzter Teil (ein unbesetzter Aufnahmeteil 56 oder ein Abdeckelement-Aufnahmeteil 57) zum Aufnehmen der verwendeten Bohrstange 2 (oder eines Werkzeugträger-Abdeckelements 54) vom Werkzeugträger 9 in die Schaltposition P1 geschaltet.
Ein Bohrstangen-Montageteil 55 (nachstehend als Montageteil 55 bezeichnet) zum lösbaren Montieren der Bohrstange 2 ist am Werkzeugträger 9 vorgesehen. Dieser Montageteil 55 ist so ausgebildet, dass er parallel zur Mittellinie CL4 des Werkzeugträgers 9 ausgedehnt ist.
Der Montageteil 55 weist eine Schwalbenschwanz-Nut 53 auf, von welcher sich ein innerer Teil allmählich aufweitet. Die Nut 53 ist im Werkzeugspindelkopf 32 ausgebildet. Die Nut 53 erstreckt sich parallel zur Mittellinie (Mittellinie des Werkzeugspindelkopfs 32 in diesem Fall) CL4 des Werkzeugträgers 9.
Die Bohrstange 2 wird vielmehr durch den Werkzeugspindelkopf 32 als den Schlitten 31 gehalten. Die Mittellinie CL6 (d. h. die Mittellinie der Bohrstange 2) eines Werkzeughalters 2b, der am Montageteil 55 des Werkzeugspindelkopfs 32 montiert ist, und die Mittellinie CL4 des Werkzeugspindelkopfs 32 liegen auf denselben Koordinaten bezüglich der Y-Achsen-Richtung.
Eine ursprüngliche Position des Y-Achsen-Richtungs-Koordinatensystems der Bohrstange 2 wird nämlich mit einer ursprünglichen Position des Y-Achsen-Richtungs-Koordinatensystems des anderen Werkzeugs (Werkzeug, das am Werkzeugmontageteil des Werkzeugspindelkopfs 32 montiert ist) als der Bohrstange 2 gleichgesetzt.
Wenn das Drehen mit der Bohrstange 2 durchgeführt wird, muss folglich die ursprüngliche Position des Y-Achsen-Richtungs-Koordinatensystems in diesem Fall nicht auf die ursprüngliche Position des Y-Achsen-Richtungs-Koordinatensystems in dem Fall korrigiert werden, in dem die Bearbeitung mit dem anderen Werkzeug als der Bohrstange 2 durchgeführt wird. Folglich ist es leicht, den Bewegungsvorgang des Werkzeugträgers 9 zu steuern. Ein Programm zum Steuern des Bearbeitungsvorgangs durch die Bohrstange 2 kann vereinfacht werden.
Wenn die Bohrstangen 2 zwischen dem Werkzeugträger 9 und dem Magazin 10 gegeneinander ausgetauscht werden, wird der Werkzeugträger 9 so gesteuert, dass die Mittellinie CL4 des Werkzeugträgers 9 in der Richtung (d. h. in der Z-Achsen-Richtung) parallel zur Mittellinie CL2 des Magazinkörperteils 42 gerichtet ist. Zu diesem Zeitpunkt liegen die Mittellinie CL2 des Magazinkörperteils 42, die Schaltposition P1, der Montageteil 55 und die Mittellinie CL4 des Werkzeugträgers 9 auf derselben Achsenlinie CL5.
Selbst wenn der Werkzeugträger 9 nicht in der Y-Achsen-Richtung bewegt wird, ist es folglich möglich, die Bohrstangen 2 zwischen dem Werkzeugträger 9 und dem Magazin 10 auszuwechseln. Folglich ist die Steuerung in der Y-Achsen-Richtung für den Auswechselvorgang der Bohrstangen 2 nicht erforderlich und das Programm zum Steuern des Auswechselvorgangs wird vereinfacht.
Die Bohrstange 2 weist ein Bohrstangenwerkzeug 2a, das sich in der axialen Richtung erstreckt, mit einem Werkzeugspitzenteil 2c an ihrem Spitzenende, den Werkzeughalter 2b zum Halten des Bohrstangenwerkzeugs 2a und dergleichen auf. Das Bohrstangenwerkzeug 2a wird am Werkzeughalter 2b durch ein Befestigungsmittel wie z. B. eine Vielzahl von Schrauben 2d lösbar befestigt und fixiert. Das Bohrstangenwerkzeug 2a wird mit einem Bohrstangen-Eingriffsloch 2e innerhalb des Werkzeughalters 2b in Eingriff gebracht und wird durch die Vielzahl von Schrauben 2d am Werkzeughalter 2b befestigt und fixiert.
Der Werkzeughalter 2b ist zu einer vorbestimmten Hülsenform ausgebildet, die sich in der axialen Richtung der Bohrstange 2 erstreckt. Der Werkzeughalter 2b wird am Magazinkörperteil 42 lösbar abgestützt und an diesem aufge nommen.
Der Magazinkörperteil 42 weist drei Aufnahmeteile 56 und einen einzelnen ebenen Oberflächenteil 56a auf und bildet von der Seite gesehen eine im Wesentlichen rechteckige Form. Die Bohrstangen 2 können jeweils in den drei Aufnahmeteilen 56 aufgenommen werden. Ein Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 zum Aufnehmen eines Attrappenwerkzeugträger-Abdeckelements 54 ist am ebenen Oberflächenteil 56a befestigt.
4 bis 9 zeigen einen Fall, in dem das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 im Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 aufgenommen ist. Das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 wird dazu verwendet, am Montageteil 55 montiert zu werden und den Montageteil 55 abzudecken, während das Drehen mit der Bohrstange 2 nicht durchgeführt werden soll.
Im übrigen kann der Aufnahmeteil 56 anstelle des Abdeckelement-Aufnahmeteils 57 am ebenen Oberflächenteil 56a ausgebildet sein, an dem der Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 montiert ist, so dass die Bohrstange 2 in diesem Aufnahmeteil 56 aufgenommen werden kann. Somit ist es möglich, die insgesamt vier Bohrstangen 2 am Magazinkörperteil 42 aufzunehmen.
Der Magazinkörperteil 42 kann schwenken. Wenn der Durchmesser des Magazinkörperteils 42 vergrößert wird, ist es folglich möglich, eine größere Anzahl der Bohrstangen 2 im Magazin 10 zu lagern.
Jeweils zwei (insgesamt acht) Druckelemente 58 sind an den vier Eckenteilen des Magazinkörperteils 42 vorgesehen. Die Druckelemente 58 weisen von der Seite gesehen im Wesentlichen eine T-Form auf und sind radial um die Mittellinie CL2 angeordnet und sind am Magazinkörperteil 42 befestigt.
Eingriffsteile 59 sind in Positionen entsprechend den Druckelementen 58 im Werkzeughalter 2b ausgebildet. Die vier (insgesamt) Eingriffsteile 59 sind nämlich am einzelnen Werkzeughalter 2b ausgebildet. In derselben Weise sind die Eingriffsteile 59 in den vier Positionen auch im Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 ausgebildet. Die Eingriffsteile 59 werden durch die Druckelemente 58 so testgehalten, dass jeder Werkzeughalter 2b von beiden Seiten durch die Druckelemente 58 festgehalten wird.
Jeder Werkzeughalter 2b steht mit dem Magazinkörperteil 42 an einem ersten Seitenflächenteil 2f in Eingriff, an dem die Eingriffsteile 59 und die Schrauben 2d angeordnet sind. Ein zweiter Seitenflächenteil 2g, der in 180 Grad entgegengesetzt zum ersten Seitenflächenteil 2f angeordnet ist, soll am Montageteil 55 des Werkzeugträgers 9 montiert werden.
Ein abgestufter Teil 69 ist an jedem Aufnahmeteil 56 des Magazinkörperteils 42 ausgebildet. Der Werkzeughalter 2b wird in den abgestuften Teil 69 eingesetzt und wird dann in der Z-Achsen-Richtung positioniert. Ein Z-Achsen-Richtungssensor zum Erfassen des Einsetzens des Werkzeughalters 2b in der Z-Achsen-Richtung ist auch am Aufnahmeteil 56 vorgesehen.
Wenn der Werkzeughalter 2b in der Z-Achsen-Richtung mit dem abgestuften Teil 69 des Aufnahmeteils 56 in Kontakt gesetzt wird, wird der Bewegungsvorgang des beweglichen Körpers 29, einschließlich des Werkzeugträgers 9, in der Z-Achsen-Richtung gemäß einem vom Z-Achsen-Richtungssensor ausgegebenen Signal gestoppt.
Der Magazinkörperteil 42 weist einen Festhalte- und Lösemechanismus 60 (nachstehend als Festhaltemechanismus 60 bezeichnet) zum Festhalten und Lösen des Werkzeughalters 2b bzw. des Werkzeugträger-Abdeckelements 54 auf. Der Festhaltemechanismus 60 kann die Werkzeughalter 2b, die in den drei Aufnahmeteilen 56 des Magazinkörperteils 42 aufgenommen sind, unabhängig voneinander festhalten und lösen. Der Festhaltemechanismus 60 kann auch das Werkzeugträger-Abdeckelement 54, das im Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 des Magazinkörperteils 42 aufgenommen ist, unabhängig festhalten oder lösen.
Der Festhaltemechanismus 60 weist vier Wellen 61, die im Inneren des Magazinkörperteils 42 vorgesehen sind und in der axialen Richtung hin- und herbewegbar sind, und vier bewegliche Elemente 70, die in einer zur Bewegungsrichtung der Wellen 61 senkrechten Richtung beweglich sind, auf.
Ein Wellenantriebsteil 67 zum Bewegen und Betätigen der vier Wellen 61 unabhängig voneinander ist im Magazinkörperteil 42 vorgesehen. Wenn der Wellenantriebsteil 67 angetrieben wird, ist es möglich, jede Welle 61 zu bewegen, wie durch einen Pfeil H1 angegeben. Somit wird das bewegliche Element 70 durch einen Steuerkurvenmechanismus 62 bewegt, wie durch einen Pfeil H2 angegeben.
Eine Vielzahl (vier in diesem Fall) von Druckelementen 63 und ein einzelner vorstehender Teil 64 sind am beweglichen Element 70 vorgesehen. Der vorstehende Teil 64 ist einteilig mit einem Spitzenendteil des beweglichen Elements 70 ausgebildet. Die Druckelemente 63 sind mit dem beweglichen Element 70 gekoppelt.
Wenn das bewegliche Element 70 bewegt wird, werden die Druckele mente 63 und der vorstehende Teil 64 auch zusammen bewegt. Das Druckelement 63 wird nach außen bewegt, um es möglich zu machen, den Werkzeughalter 2b oder das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 zu drücken.
Das bewegliche Element 70, die Druckelemente 63 und der vorstehende Teil 64 sind für jeden der drei Aufnahmeteile 56 und den einzelnen Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 des Magazinkörperteils 42 vorgesehen. Die Druckelemente 63 und der vorstehende Teil 64 werden zusammen hin- und herbewegt, um den Vorgang der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen (Rückzugsbewegungen) vom Aufnahmeteil 56 und vom Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 durchzuführen.
Der erste Seitenflächenteil 2f des Werkzeughalters 2b ist mit einer Vielzahl (vier in diesem Fall) von gedrückten Teilen 65, die mit den Druckelementen 63 in Kontakt gedrückt werden sollen, und einem einzelnen Aussparungsteil 66, der mit dem vorstehenden Teil 64 in Eingriff gebracht und von diesem gelöst werden kann, versehen.
Die gedrückten Teile 65 sind neben den Eingriffsteilen 59 angeordnet und der Aussparungsteil 66 ist auch benachbart zu den gedrückten Teilen 65 ausgebildet. Dieselbe Struktur der gedrückten Teile 65 und des Aussparungsteils 66 ist auf das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 angewendet. Die Eingriffsteile 59a sind auch am Werkzeugträger-Abdeckelement 54 ausgebildet. Die Eingriffsteile 59a werden so festgehalten, dass sie mit Festhalteteilen 71, die am Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 ausgebildet sind, in Eingriff gebracht und von diesen gelöst werden.
Der Festhaltemechanismus 60 ist durch den Wellenantriebsteil 67, die Welle 61 und den Steuerkurvenmechanismus 62, das bewegliche Element 70, die Druckelemente 63, den vorstehenden Teil 64 und die Druckelemente 58, die am Magazinkörperteil 42 vorgesehen sind, und die gedrückten Teile 65, den Aussparungsteil 66 und die Eingriffsteile 59, die am Werkzeughalter 2b vorgesehen sind, und dergleichen gebildet.
Unter der Bedingung, dass das Druckelement 58 und der Eingriffsteil 59 miteinander in Eingriff stehen, drückt das Druckelement 63 den gedrückten Teil 65 so herab, dass der Eingriffsteil 59 stark gegen das Druckelement 58 herabgedrückt wird und dort fest gehalten wird. Unter dieser Bedingung wird der vorstehende Teil 64 mit dem Aussparungsteil 66 in Eingriff gebracht und verhindert, dass sie auseinander gezogen werden. Daher wird der Werkzeughalter 2b positioniert und gehalten, ohne dass er vom Magazinkörperteil 42 weggezogen wird. Somit wird die Bohrstange 2 am Magazinkörperteil 42 gehalten.
Im Fall des Werkzeugträger-Abdeckelements 54 drückt das Druckelement 63 unter der Bedingung, dass der Festhalteteil 71 und der Eingriffsteil 59a miteinander in Eingriff stehen, den gedrückten Teil 65 herab. Somit wird der Eingriffsteil 59a stark gegen den Festhalteteil 71 herabgedrückt und wird dort festgehalten. Unter dieser Bedingung wird der vorstehende Teil 64 mit dem Aussparungsteil 66 in Eingriff gebracht und verhindert, dass sie auseinander gezogen werden. Daher wird das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 am Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 positioniert und gehalten, ohne vom Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 weggezogen zu werden.
In dem so konstruierten Festhaltemechanismus 60 wird der Wellenantriebsteil 67 so angetrieben, dass die Welle 61 in der rechten Richtung (zum Wellenantriebsteil 67 hin) gezogen wird. Dann werden die Druckelemente 63 und der vorstehende Teil 64 durch den Steuerkurvenmechanismus 62 nach hinten zurückgezogen und werden unter der Bedingung gehalten, dass sie nicht vom Aufnahmeteil 56 vorstehen.
Unter dieser Bedingung wird der Werkzeugträger 9 in der rechten Richtung bewegt und der Werkzeughalter 2b wird zu einem Aufnahmeteil 56 bewegt. Der Werkzeughalter 2b wird in den abgestuften Teil 69 in der Z-Achsen-Richtung eingesetzt und dort positioniert. Der Wellenantriebsteil 67 wird gemäß einem aus dem Z-Achsen-Richtungssensor 68 ausgegebenen Signal angetrieben.
Die Welle 61 für diesen Aufnahmeteil 56 wird in der linken Richtung (entgegengesetzt zum Wellenantriebsteil 67) bewegt. Dann stehen die Druckelemente 63 und der vorstehende Teil 64 vom Aufnahmeteil 56 durch den Steuerkurvenmechanismus 62 und das bewegliche Element 70 vor.
Da die Druckelemente 63 die gedrückten Teile 65 des Werkzeughalters 2b herabdrücken, werden die Eingriffsteile 59 folglich gegen die Druckelemente 58 herabgedrückt. Der vorstehende Teil 64, der vom Aufnahmeteil 56 zusammen mit den Druckelementen 63 vorsteht, tritt in den Aussparungsteil 66 des Werkzeughalters 2b ein und wird mit diesem in Eingriff gebracht. Um das Festhalten des Werkzeughalters 2b vom Aufnahmeteil 56 zu lösen, wird im übrigen der Wellenantriebsteil 67 angetrieben, um die Welle 61 in der rechten Richtung zu ziehen. Dann wird der zum vorstehend beschriebenen Vorgang entgegengesetzte Vorgang durchgeführt, so dass der Werkzeughalter 2b vom Magazinkörperteil 42 gelöst werden kann.
Somit werden die gedrückten Teile 65 des Werkzeughalters 2b durch die Druckelemente 63 des Festhaltemechanismus 60 herabgedrückt. Die Eingriffsteile 59 des Werkzeughalters 2b werden auch gegen die Druckelemente 58 am Magazinkörperteil 42 herabgedrückt. Folglich wird der Werkzeughalter 2b am Aufnahmeteil 56 gehalten.
Somit verwendet der Festhaltemechanismus 60 die Druckkraft. Folglich kann die Struktur vereinfacht werden und es ist möglich, eine größere Festhaltekraft im Vergleich zur herkömmlichen Struktur zum Halten des Werkzeughalters durch die Spannkraft zu erhalten.
Der obige Festhaltemechanismus 60 ist eine Struktur, in der die Druckelemente 63 mit dem beweglichen Element 70 gekoppelt sind, um sich zusammen zu bewegen. Im übrigen ist es möglich, eine Modifikation zu verwenden, bei der die Druckelemente 63 am Magazinkörperteil 42 bzw. am Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 befestigt sind und nur das bewegliche Element 70 bewegt wird.
Im Fall dieser Modifikation weisen das Druckelement 63, das am Magazinkörperteil 42 befestigt ist, und der gedrückte Teil 65 des Werkzeughalters 2b die Funktion des Führungsmittels zur Positionierung auf, wenn der Werkzeughalter 2b mit dem Magazinkörperteil 42 in Eingriff gebracht wird. In derselben Weise weisen die Druckelemente 63, die am Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 befestigt sind, und die gedrückten Teile 65 des Werkzeugträger-Abdeckelements 54 die Funktion des Führungsmittels zur Positionierung auf, wenn das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 mit dem Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 in Eingriff gebracht wird.
Dann wird der vorstehende Teil 64 des beweglichen Elements 70 mit dem Aussparungsteil 66 des Werkzeughalters 2b in Eingriff gebracht, um den Werkzeughalter 2b herabzudrücken. Unter der Bedingung, dass die Druckelemente 58 und der Eingriffsteil 59 miteinander in Eingriff stehen, wenn das bewegliche Element 70 den Werkzeughalter 2b herabdrückt, werden die Eingriffsteile 59 stark gegen die Druckelemente 58 herabgedrückt und werden dort festgehalten. Folglich wird der Werkzeughalter 2b am Magazinkörperteil 42 positioniert und testgehalten. Somit wird die Bohrstange 2 am Magazinkörperteil 42 festgehalten.
Im Fall des Werkzeugträger-Abdeckelements 54 wird andererseits der vorstehende Teil 64 des beweglichen Elements 70 mit dem Aussparungsteil 66 des Werkzeugträger-Abdeckelements 54 in Eingriff gebracht und drückt das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 herab. Unter der Bedingung, dass die Festhalteteile 71 und die Eingriffsteile 59a miteinander in Eingriff stehen, wenn das bewegliche Element 70 das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 herabdrückt, werden die Eingriffsteile 59a stark zu den Festhalteteilen 71 herabgedrückt und an diesen festgehalten. Folglich wird das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 am Abdeckelement-Aufnahmeteil 57 positioniert und festgehalten. Auch bei dieser Modifikation kann somit derselbe Effekt wie jener des vorliegenden Ausführungsbeispiels sichergestellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Werkzeughalter 2b der Bohrstange 2 am Montageteil 55 montiert, der am Werkzeugträger 9 vorgesehen ist, und kann durch den Spann- und Ausspannmechanismus 80 (nachstehend als Spannmechanismus 80 bezeichnet) festgespannt und ausgespannt werden. 17 zeigt einen Zustand, in dem der Werkzeughalter 2b vom Werkzeugträger 9 ausgespannt ist. 18 zeigt einen Zustand, in dem der Werkzeughalter 2b durch den Spannmechanismus 80 festgespannt ist.
Der Spannmechanismus 80 weist verjüngte Halterseitenflächen 81 und ebene Halterseiten-Stirnflächen 82 auf, die mit den verjüngten Halterseitenflächen 81 durchgehend sind. Die verjüngten Halterseitenflächen 81 und die ebenen Halterseiten-Stirnflächen 82 sind am Werkzeughalter 2b ausgebildet und erstrecken sich jeweils in einer Richtung parallel zur Mittellinie CL6 des Werkzeughalters 2b.
Der Spannmechanismus 80 weist auch verjüngte Werkzeugträger-Seitenflächen 83 und ebene Werkzeugträgerseiten-Stirnflächen 84 auf, die mit den verjüngten Werkzeugträger-Seitenflächen 83 durchgehend sind. Die verjüngten Werkzeugträger-Seitenfläche 83 und die ebene Werkzeugträgerseiten-Stirnfläche 84 sind am Montageteil 55 des Werkzeugträgers 9 ausgebildet und erstrecken sich jeweils in einer Richtung parallel zur Mittellinie CL4 des Werkzeugträgers 9.
Ferner weist der Spannmechanismus 80 Zylinderteile 85 auf, die im Montageteil 55 vorgesehen sind und gesteuert werden. Die Zylinderteile 85 sind in einer Position angeordnet, die dem zweiten Seitenflächenteil 2g des Werkzeughalters 2b zugewandt ist. Um insgesamt eine große Spannkraft zu erhalten, sind eine Vielzahl (acht in diesem Fall) von Zylinderteilen 85 im Montageteil 55 vorgesehen.
Der Spannmechanismus 80 ist dazu ausgelegt, den Werkzeughalter 2b direkt durch Kolben 86 der Zylinderteile 85 herabzudrücken. Somit werden die ebenen Halterseiten-Stirnflächen 82 und die verjüngten Halterseitenflächen 81 gegen die ebenen Werkzeugträgerseiten-Stirnflächen 84 bzw. die verjüngten Werkzeugträger-Seitenflächen 83 herabgedrückt, so dass der Werkzeughalter 2b am Werkzeugträger 9 festgespannt wird.
Im übrigen wird im vorstehend beschriebenen herkömmlichen Spann- und Ausspannmechanismus der Werkzeughalter durch einen Spannteil indirekt festgespannt. Im Gegensatz dazu wird im Spannmechanismus 80 in diesem Ausführungsbeispiel der Spannteil, der üblicherweise verwendet wurde, nicht verwendet und die Druckkraft wird anstelle der Spannkraft direkt verwendet.
Da die Kolben 86 verwendet werden, um den Werkzeughalter 2b direkt herabzudrücken, wird insbesondere eine Abmessung L zwischen der Mittellinie CL4 des Werkzeugträgers 9 und der Mittellinie CL6 des Werkzeughalters 2b verkürzt. Wenn das Drehen mit der Bohrstange 2 durchgeführt wird, wird folglich ein Moment durch eine auf die Bearbeitungsposition aufgebrachte Kraft klein. Folglich wird die auf die Position benachbart zum Montageteil 55 aufzubringende Beanspruchung klein und die Steifigkeit des Werkzeughalters 2b und des Werkzeugträgers 9 insgesamt ist hoch. Da auf Teile wie z. B. den Spannteil verzichtet werden kann, wird die Struktur des Spannmechanismus 80 vereinfacht.
Im Spannmechanismus 80 werden die Kolben 86 normalerweise auf die Seite der zurückgezogenen Position durch die Federkraft der Druckfedern 87 vorgespannt, wie in 17 gezeigt. Wenn die Kolben 86 in die zurückgezogene Position zurückgezogen sind, bewegt sich der Werkzeughalter 2b ohne Störung durch die Kolben 86 innerhalb der Nut 53 des Montageteils 55, so dass der Werkzeughalter 2b montiert und entfernt werden kann.
Druckfluid (beispielsweise Drucköl oder Druckluft) wird zur Zylinderkammer 88 des Zylinderteils 85 geliefert. Wie durch einen Pfeil K in 18 angegeben, werden die Kolben 86 folglich in Richtung des Werkzeughalters 2b von der zurückgezogenen Position gegen die Federkraft der Druckfeder 87 vorgeschoben, um dadurch den zweiten Seitenflächenteil 2g herabzudrücken.
Somit drückt die ebene Halterseiten-Stirnfläche 82 die ebene Werkzeugträgerseiten-Stirnfläche 84 herab. Die verjüngte Halterseitenfläche 81 drückt auch die verjüngte Werkzeugträger-Seitenfläche 83 herab. Folglich wird der Werkzeughalter 2b mit hoher Genauigkeit positioniert und am Werkzeugträger 9 festgespannt, da der Werkzeughalter 2b an zwei Oberflächen durch einen ebenen Stirnflächenteil und einen verjüngten Teil begrenzt wird.
11 bis 14 zeigen einen Zustand, in dem der Werkzeughalter 2b der Bohrstange 2 am Montageteil 55 des Werkzeugträgers 9 montiert ist.
Das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 als Attrappe kann am Montageteil 55 montiert werden. Daher zeigen 15 und 16 einen Zustand, in dem das Werkzeugträger-Abdeckelement 54 am Montageteil 55 montiert ist. Folglich ist der Montageteil 55 vom Werkzeugträger-Abdeckelement 54 bedeckt. Folglich besteht keine Gefahr, dass Späne und Schneidfluid in das Innere des Montageteils 55 gelangen würden.
19 ist eine Querschnittsansicht der Bohrstange 2. 20 ist eine Querschnittsansicht der Bohrstange 2, bei der das Bohrstangenwerkzeug 2a tief eingesetzt ist und ein kurzes vorstehendes Element 98 verwendet wird. 21 ist eine Querschnittsansicht der Bohrstange 2, die in einer anderen Richtung in 90 Grad von 20 gezeigt ist. 22 ist eine Querschnittsansicht der Bohrstange 2, in der das kurze vorstehende Element 98 verwendet wird und das Bohrstangenwerkzeug 2a flach eingesetzt ist.
Wie in 19 bis 22 gezeigt, ist ein Bohrstangen-Eingriffsloch 2e durch den Werkzeughalter 2b in der Längsrichtung ausgebildet. Das Bohrstangenwerkzeug 2a wird in das Eingriffsloch 2e von einer Seite (in diesem Fall der linken Seite) des Eingriffslochs 2e um eine beliebige gewünschte erste Einsetztiefenabmessung L1 eingesetzt und sie werden miteinander in Eingriff gebracht. Das in das Bohrstangen-Eingriffsloch 2e eingesetzte Bohrstangenwerkzeug 2a wird durch eine Vielzahl von Schrauben (Befestigungselementen) 2d, die am Werkzeughalter 2b vorgesehen sind, positioniert und fixiert.
Ein Deckelelement 96, das in seinem Inneren einen Schneidfluid-Zuführungsweg (nachstehend als Durchflussweg 95 bezeichnet) aufweist und das das Bohrstangen-Eingriffsloch 2e bedeckt, ist lösbar auf der anderen Seite (in diesem Fall der rechten Seite) des Werkzeughalters 2b angebracht. Das vorstehende Element 98, das in das Innere des Bohrstangen-Eingriffslochs 2e vorsteht, ist am Deckelelement 96 angebracht. Ein Düseneingriffsloch 97 in Verbindung mit dem Durchflussweg 95 ist im vorstehenden Element 98 ausgebildet.
Eine Düse 100 ist an einen Endteil (in diesem Fall rechter Seitenendteil) 99 des Bohrstangenwerkzeugs 2a geschraubt und an diesem angebracht. Die Düse 100 wird in das Düseneingriffsloch 97 um eine beliebige gewünschte zweite Einsetztiefenabmessung L2 eingesetzt und sie werden miteinander in Eingriff gebracht.
Das Schneidfluid 101 fließt vom Durchflussweg 95 des Deckelelements 96 durch das Düseneingriffsloch 97 des vorstehenden Elements 98, die Düse 100 und einen inneren Durchflussweg 102 des Bohrstangenwerkzeugs 2a in dieser Reihenfolge und spritzt dann nach außen aus der Bohrstange 2 aus.
Da der Werkzeughalter 2b in den Positionen, in denen die Schrauben 2d montiert sind, unterteilt ist, ist das Innere des Bohrstangen-Eingriffslochs 2e kein hermetischer Raum. Aus diesem Grund ist es unmöglich, das Schneidfluid 101 direkt in das Bohrstangen-Eingriffsloch 2e einzuspeisen. Wie bei diesem Ausführungsbeispiel ist es daher möglich, den Durchflussweg, durch den das Schneidfluid 101 fließt, unter Verwendung des Deckelelements 96, des vorstehenden Elements 98 und der Düse 100 beizubehalten.
Bei der Bohrstange 2 ist es möglich, mindestens eine Abmessung der ersten Einsetztiefenabmessung L1 des in das Bohrstangen-Eingriffsloch 2e eingesetzten Bohrstangenwerkzeugs 2a, der zweiten Einsetztiefenabmessung L2 der in das Düseneingriffsloch 97 eingesetzten Düse 100 bzw. der Längenabmessung L3 des vorstehenden Elements 98 zu verändern.
Aus diesem Grund gibt es einen Fall, in dem das vorstehende Element 98 gegen ein anderes vorstehendes Element 98 mit einer anderen Längenabmessung L3 ausgetauscht wird, einen Fall, in dem eine Düse 100 gegen eine andere Düse 100 mit einer anderen Längenabmessung ausgetauscht wird, einen Fall, in dem die erste Einsetztiefenabmessung L1 und die zweite Einsetztiefenlänge 12 geändert werden, ohne das vorstehende Element 98 und die Düsen 100 zu wechseln, und dergleichen.
Es ist folglich möglich, die Längenabmessung L4 des Bohrstangenwerkzeugs 2a, die sich aus dem Werkzeughalter 2b nach außen erstreckt, einzustellen, während der Durchflussweg, durch den das Schneidfluid 101 fließt, beibehalten wird.
In 20 und 21 ist das vorstehende Element 98 beispielsweise gegen ein vorstehendes Element 98 mit einer kurzen Längenabmessung L3 ausgetauscht und das Bohrstangenwerkzeug 2a ist tief in den Werkzeughalter 2b eingesetzt. Somit kann die Einsetztiefenabmessung L1 erhöht werden.
Im Gegensatz dazu ist in 22 das vorstehende Element 98 mit derselben Längenabmessung L3 wie jener des in 20 und 21 gezeigten vorstehenden Elements 98 und das Bohrstangenwerkzeug 2a ist flach in den Werkzeughalter 2b eingesetzt. Somit wird die erste Einsetztiefenabmessung L1 verringert.
Folglich ist es möglich, die vorstehende Längenabmessung L4 des Bohrstangenwerkzeugs 2a auf eine beliebige gewünschte unter Verwendung des übli chen Bohrstangenwerkzeugs 2a und des Werkzeughalters 2b einzustellen. Selbst wenn eine andere Art Bohrstangenwerkzeug 2a, bei dem die Länge des Bohrstangenwerkzeugs 2a anders ist, verwendet wird, ist es auch möglich, den üblichen Werkzeughalter 2b zu verwenden. Im Fall der Lagerung von teuren Bohrstangenwerkzeugen 2a und Werkzeughaltern 2b ist es folglich möglich, die Anzahl der Lagerteile und die Anzahl von Arten der Lagerteile zu verringern.
Der Betrieb der Werkzeugmaschine 1 und die Schritte zum Auswechseln der Bohrstangen 2 werden nun beschrieben.
Im Fall des Rohrens wird die am Montageteil 55 montierte Bohrstange 2 zu der zur Z-Achsen-Richtung parallelen Richtung hin positioniert. Unter der Bedingung, dass das Werkstück 3 vom Spannfutter 17 ergriffen ist, wird die Hauptspindel 7 mit vorbestimmten Drehzahlen gedreht.
Dann wird der Werkzeugträger 9 in der Z-Achsen-Richtung und in der X-Achsen-Richtung bewegt und es ist möglich, das Werkstück 3 mit der Bohrstange 2 zu drehen. Da das Magazin 10 zu diesem Zeitpunkt in die zurückgezogene Position P3 zurückgezogen ist, behindert das Magazin 10 den Vorgang nicht.
Im Fall des Auswechselns der Bohrstangen 2 wird der Magazinvorschub-Servomotor 47 angetrieben. Dann wird das Magazin 10 von der zurückgezogenen Position P3 in der linken Richtung zur Bohrstangen-Wechselposition P2 bewegt. Der Magazinschwenkmotor 49 wird angetrieben, so dass der Magazinkörperteil 42 geschwenkt wird und der unbesetzte Aufnahmeteil 56 in die Schaltposition P1 geschaltet wird.
Der Werkzeugträger 9 wird in der X-Achsen-Richtung bewegt, so dass das Zentrum der Bohrstange 2, die vom Werkzeugträger 9 gehalten wird, zum Zentrum der Schaltposition P1 auf derselben Achse identisch ist.
Nachdem das Magazin 10 in der Bohrstangen-Wechselposition P2 angeordnet ist, wird der bewegliche Körper 29 mit dem Werkzeugträger 9 in der rechten Richtung in der Z-Achsen-Richtung bewegt. Dann wird der Werkzeughalter 2b mit dem abgestuften Teil 69 des Magazinkörperteils 42 in Kontakt gebracht. Dann bestätigt der Z-Achsen-Richtungssensor das Einsetzen des Werkzeughalters 2b in der Z-Achsen-Richtung und gibt ein Signal aus. Folglich wird die Antriebsbewegung des beweglichen Körpers 29 in der Z-Achsen-Richtung gestoppt. Unter dieser Bedingung wird die Position der Eingriffsteile 59 des Werkzeughalters 2b mit der Position der Druckelemente 58 des Magazinkörperteils 42 gleichgesetzt.
Anschließend wird der Wellenantriebsteil 67 angetrieben und der Festhaltemechanismus 60 wird betätigt. Dann drücken die Druckelemente 63 die gedrückten Teile 65 des Werkzeughalters 2b herab und gleichzeitig kommt der vorstehende Teil 64 mit den Aussparungsteilen 66 in Eingriff.
Die Eingriffsteile 59 des Werkzeughalters 2b werden gegen die Druckelemente 58 herabgedrückt. Dann wird die Bohrstange 2 im Aufnahmeteil 56 positioniert und gehalten. Der vorstehende Teil 64 kommt auch mit dem Aussparungsteil 66 in Eingriff und verhindert, dass der Werkzeughalter 2b herausfällt.
Nachdem der Werkzeughalter 2b am Magazinkörperteil 42 gehalten wurde, wird folglich der Spannmechanismus 80 des Werkzeugträgers 9 betätigt. Die Zuführung des Druckfluids in die Zylinderkammer 88 wird nämlich gestoppt und die Zylinderkammer 88 wird auf einen Atmosphärendruck entspannt. Da die Kolben 86 vom Werkzeughalter 2b durch die Federkraft der Druckfeder 87 getrennt werden, wird dann der Halter, der bisher festgespannt wurde, in den ausgespannten Zustand gebracht.
Anschließend wird der bewegliche Körper 29 in der Z-Achsen-Richtung in der linken Richtung bewegt und der Montageteil 55 wird vom Werkzeughalter 2b getrennt.
Anschließend wird der Magazinschwenkmotor 49 angetrieben, um den Magazinkörperteil 42 zu schwenken und die als nächstes zu verwendende Bohrstange 2 wird in die Schaltposition P1 geschaltet. Der bewegliche Körper 29 wird in der rechten Richtung bewegt und ein Werkzeughalter 2b, der geschaltet wird, wird am Montageteil 55 montiert.
Anschließend wird das Druckfluid in die Zylinderkammer 88 eingespeist, um dadurch den Werkzeughalter 2b durch die Kolben 86 herabzudrücken. Folglich werden die ebenen Halterseiten-Stirnflächen 82 und die verjüngten Halterseitenflächen 81 auf die ebenen Werkzeugträgerseiten-Stirnflächen 84 bzw. die verjüngten Werkzeugträger-Seitenflächen 83 herabgedrückt. Folglich wird der Werkzeughalter 2b am Werkzeugträger 9 festgespannt.
Anschließend wird der Wellenantriebsteil 67 angetrieben und der Festhaltemechanismus 60 wird betätigt, um dadurch die Druckelemente 63 und den vorstehenden Teil 64 zurückzuziehen. Somit wird der Werkzeughalter 2b aus dem Festhalten des Aufnahmeteils 56 gelöst, um dadurch den Wechsel der Bohrstangen 2 zu vollenden.
Wenn das bewegliche Element 29 in der linken Richtung bewegt wird und die am Werkzeugträger 9 gehaltene Bohrstange 2 vom Magazin 10 getrennt wird, ist es möglich, zum nächsten Drehen mit der Bohrstange 2 weiterzugehen. Nach dem Wechsel der Bohrstangen 2 wird das Magazin 10 bewegt und von der Bohrstangen-Wechselposition P2 in die zurückgezogene Position P3 zurückgezogen.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Drehmaschine zum Drehen eines Werkstücks mit einer Bohrstange, ein Drehzentrum oder dergleichen zusätzlich zum mehrachsigen Drehzentrum angewendet werden.

Claims

Werkzeugmaschine mit einem Bohrstangenmagazin, umfassend: eine Basis (6) der Werkzeugmaschine (1); eine Hauptspindel (7) mit einer Achse (CL1), die im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung zu einer Bodenfläche (16) orientiert ist, wobei die Hauptspindel (7) mit einem Spannfutter (17) an einem Spitzenende versehen ist; einen Spindelkasten (8), der auf einer Seite bezüglich der Rechts- und Linksrichtung der Werkzeugmaschine (1) angeordnet und an der Basis (6) vorgesehen ist, um die Hauptspindel (7) drehbar zu lagern; einen Werkzeugträger (9), der an der Basis (6) vorgesehen ist und zumindest die Bohrstange (2) abstützen kann und in mindestens zwei Richtungen, d. h. in einer ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung) parallel zur Achse (CL1) der Hauptspindel (7) und in einer zweiten Richtung (X-Achsen-Richtung) senkrecht zur ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung), beweglich ist; und ein Bohrstangenmagazin (10), das auf der anderen Seite bezüglich der Rechts- und Linksrichtung der Werkzeugmaschine (1) angeordnet und an der Basis (6) vorgesehen ist, eine oder mehrere Bohrstangen (2) lagern und Schwenk- und Schaltvorgänge durchführen kann, wobei die Bohrstange (2) des Werkzeugträgers (9) in den mindestens zwei Richtungen relativ zu dem vom Spannfutter (17) ergriffenen Werkstück (3) bewegbar ist, um dadurch das Werkstück (3) zu drehen, und der Werkzeugträger (9) bewegbar ist, um die Bohrstangen (2) zwischen dem Werkzeugträger (9) und dem Magazin (10) in einer Schaltposition (P1) auszuwechseln, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeughalter (2b) der Bohrstange (2) an einem Bohrstangen-Montageteil (55) montiert ist, der am Werkzeugträger (9) vorgesehen ist, und durch einen Spann- und Ausspannmechanismus (80) fest- und ausspannbar ist, und der Spann- und Ausspannmechanismus (80) folgendes umfasst: verjüngte Halterseitenflächen (81) und ebene Halterseiten-Stirnflächen (82), die sich an die verjüngten Halterseitenflächen (81) anschließen, welche am Werkzeughalter (2b) ausgebildet sind und sich jeweils in einer zu einer Mittellinie (CL6) des Werkzeughalters (2b) parallelen Richtung erstrecken; verjüngte Werkzeugträger-Seitenflächen (83) und ebene Werkzeugträger seiten-Stirnflächen (84), die sich an die verjüngten Werkzeugträger-Seitenflächen (83) anschließen, welche am Bohrstangen-Montageteil (55) des Werkzeugträgers (9) ausgebildet sind und sich jeweils in einer zu einer Mittellinie (CL4) des Werkzeugträgers (9) parallelen Richtung erstrecken; und Zylinderteile (85), die in dem Bohrstangen-Montageteil (55) vorgesehen sind und steuerbar sind, wobei der Werkzeughalter (2b) durch Kolben (86) der Zylinderteile (85) direkt herabdrückbar ist, wodurch die ebenen Halterseiten-Stirnflächen (82) gegen die ebenen Werkzeugträgerseiten-Stirnflächen (84) und die verjüngten Halterseitenflächen (81) gegen die verjüngten Werkzeugträger-Seitenflächen (83) herabdrückbar sind, um dadurch den Werkzeughalter (2b) am Werkzeugträger (9) fest zu spannen, wobei der Werkzeugträger (9) so steuerbar ist, dass die Mittellinie (CL4) des Werkzeugträgers (9) in einer Richtung (Z-Achsen-Richtung) parallel zu einer Mittellinie (CL2) eines Magazinkörperteils (42) gerichtet wird, wenn die Bohrstangen (2) zwischen dem Werkzeugträger (9) und dem Magazin (10) gegeneinander ausgewechselt werden, und zu diesem Zeitpunkt die Mittellinie (CL2) des Magazinkörperteils (42), die Schaltposition (P1), der Bohrstangen-Montageteil (55) und die Mittellinie (CL4) des Werkzeugträgers (9) auf derselben Achsenlinie (CL5) liegen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohrstangen-Eingriffsloch (2e), in das ein Bohrstangenwerkzeug (2a) von einer Seite des Bohrstangen-Eingriffslochs (2e) um eine beliebige gewünschte erste Einsetztiefenabmessung (L1) eingesetzt und mit diesem in Eingriff gebracht ist, durch den Werkzeughalter (2b) hindurch in einer Längsrichtung ausgebildet ist, das in das Bohrstangen-Eingriffsloch (2e) eingesetzte Bohrstangenwerkzeug (2a) durch Befestigungselemente (2d), die am Werkzeughalter (2b) vorgesehen sind, positioniert und fixiert ist, ein Deckelelement (96), das in seinem Inneren einen Schneidfluid-Zuführungsweg (95) aufweist, zum Bedecken des Bohrstangen-Eingriffslochs (2e) auf der anderen Seite des Werkzeughalters (2b) angebracht ist, ein vorstehendes Element (98), in dem ein Düseneingriffsloch (97) in Verbindung mit dem Schneidfluid-Zuführungsweg (95) ausgebildet ist, am Deckelelement (96) angebracht ist, eine Düse (100), die in das Düseneingriffsloch (97) um eine beliebige ge wünschte zweite Einsetztiefenabmessung (L2) eingesetzt und mit diesem in Eingriff gebracht ist, an einem Endteil (99) des Bohrstangenwerkzeugs (2a) angebracht ist, und Schneidfluid (101) vom Schneidfluid-Zuführungsweg (95) des Deckelelements (96) durch das Düseneingriffsloch (97) des vorstehenden Elements (98), die Düse (100) und einen inneren Durchflussweg (102) des Bohrstangenwerkzeugs (2a) in dieser Reihenfolge fließen und aus der Bohrstange (2) ausspritzen kann.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrstange (2) dazu ausgelegt ist, mindestens eine Abmessung der ersten Einsetztiefenabmessung (L1) des in das Bohrstangen-Eingriffsloch (2e) eingesetzten Bohrstangenwerkzeugs (2a), der zweiten Einsetztiefenabmessung (L2) der in das Düseneingriffsloch (97) eingesetzten Düse (100) bzw. der Längenabmessung (L3) des vorstehenden Elements (98) zu verändern, wodurch es möglich ist, die Längenabmessung (L4) des Bohrstangenwerkzeugs (2a), die sich aus dem Werkzeughalter (2b) nach außen erstreckt, einzustellen, während der Durchflussweg, durch den das Schneidfluid (101) fließt, beibehalten wird.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (10) dazu ausgelegt ist, sich in der ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung) zwischen einer Bohrstangen-Wechselposition (P2) und einer zurückgezogenen Position (P3) zu bewegen.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) ein mehrachsiges Drehzentrum ist, ein anderes Drehwerkzeug als die Bohrstange (2) am Werkzeugträger (9) montiert ist, und der Werkzeugträger (9) auch in einer dritten Richtung (Y-Achsen-Richtung), die zur ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung) bzw. zur zweiten Richtung (X-Achsen-Richtung) senkrecht ist, beweglich und um eine Achse (CL3) der dritten Richtung (Y-Achsen-Richtung) schwenkbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine eine Drehmaschine ist, in der der Werkzeugträger (9) in mindestens zwei Richtungen bewegbar ist.
Verwendung eines Bohrstangenmagazins (10) in der Werkzeugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verwendung eines Bohrstangenmagazins (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (10) in einer Position angeordnet ist, die vom Spindelkasten (8) weit entfernt ist.
Verwendung eines Bohrstangenmagazins (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magazinkörperteil (42) drei Aufnahmeteile (56) und einen ebenen Oberflächenteil (56a) aufweist, um von der Seite gesehen eine im Wesentlichen rechteckige Form zu bilden, die Bohrstangen (2) jeweils in den drei Aufnahmeteilen (56) aufgenommen werden, und ein Abdeckelement-Aufnahmeteil (57) zum Aufnehmen eines Werkzeugträger-Abdeckelements (54) am ebenen Oberflächenteil (56a) befestigt ist.