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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Palettenaustauscher, der an
einer Werkzeugmaschine, wie z. B. einem Vertikal-Bearbeitungszentrum
oder dergleichen, vorgesehen ist, um eine Palette, auf der ein bearbeitetes
Werkstück angeordnet ist, gegen eine Palette, auf der ein
unbearbeitetes Werkstück angeordnet ist, auszutauschen.
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Eine
herkömmliche Werkzeugmaschine, wie z. B. ein Vertikal-Bearbeitungszentrum
oder dergleichen, beinhaltet einen Palettenaustauscher, um eine Palette,
auf der ein bearbeitetes Werkstück angeordnet ist (sie
wird nachfolgend als eine "Palette mit einem bearbeiteten Werkstück"
bezeichnet), gegen eine Palette, auf der ein unbearbeitetes Werkstück angeordnet
ist (sie wird nachfolgend als eine "Palette mit einem unbearbeiteten
Werkstück" bezeichnet), auszutauschen. Zum Beispiel offenbart
Patentdokument 1 einen der herkömmlichen Palettenaustauscher.
- Patentdokument 1: Japanische
ungeprüfte Patentveröffentlichung Nummer 2006-305692 .
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Ein
herkömmlicher in Patentdokument 1 beschriebener
Palettenaustauscher wird mit Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Der
Palettenaustauscher 70 aus 4 ist vor
einem Bearbeitungsraum 71 einer Werkzeugmaschine vorgesehen.
Der Palettenaustauscher 70 beinhaltet einen Arm 72,
der drehbar, anhebbar und in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
zu der Werkzeugmaschine verschiebbar ist. Ferner weist der Arm 72 ein
Paar Gabeln 72a und 72a auf, die in entgegengesetzte
Richtungen weisen. Der Palettenaustauscher 70 tauscht durch
Schiebe-, Anheb- und Drehvorgänge des Arms 72 eine
Palette mit einem unbearbeiteten Werkstück P1 gegen eine
Palette mit einem bearbeiteten Werkstück P2 aus. In dem
Palettenaustauscher 70 muss ein Bediener Zugang zu dem
Hauptkörper der Werkzeugmaschine haben, um das Bearbeiten
zu überwachen, um ein an die Hauptspindelvorrichtung angebrachtes
Schneidewerkzeug zu überprüfen, oder ein zu bearbeitendes
Produkt zu messen, wenn ein neues Produkt bearbeitet wird. Um einen
Arbeitsraum S zu erhalten, dreht der Bediener den Arm 72 derart,
so dass die Gabeln 72a und 72a, wie in 4 veranschaulicht,
in die rechte und linke Richtung zeigen. Dann ist der Arbeitsraum
S vor dem Bearbeitungsraum 71 vorgesehen, d. h. vor dem Hauptkörper
der Werkzeugmaschine.
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Ein
gewisser Raum wird zum Betreiben des Palettenaustauschers benötigt,
wenn ein Palettenaustauscher vor dem Bearbeitungsraum vorgesehen ist.
Gemäß dem herkömmlichen Palettenaustauscher 70 wird
der Arbeitsraum S durch das Drehen des Arms 72 bereitgestellt.
Jedoch kann ein ausreichender Arbeitsraum S durch einen Drehvorgang des
Arms 72 nicht bereitgestellt werden, und folglich ist es
wünschenswert, einen größeren Arbeitsraum
S zu erhalten. Um einen größeren Arbeitsraum zu
er halten, muss die Gabel 72a länger vorstehen
und der Arm 72 wird gedreht. Jedoch ist die Länge
der Gabel 72a beschränkt, um eine gewisse Festigkeit
davon beizubehalten, und ferner wird, um den Arm 72 zu drehen,
ein größerer Raum benötigt, wenn die
Gabel 72a weiter verlängert wird, was eine Gesamtgröße des
Palettenaustauschers vergrößert.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Palettenaustauscher
vorzusehen, der in der Lage ist, einen ausreichenden Arbeitsraum
für den Zutritt eines Bedieners vorzusehen, z. B. vor einem
Bearbeitungsraum, ohne die Größe des Austauschers
zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Palettenaustauscher,
der ein Palettenaustauschmittel beinhaltet, das benachbart zu einer Werkzeugmaschine
vorgesehen ist, und das zu einem Bearbeitungsraum durch eine Werkstückeinfahröffnung
vorgeschoben und zurückgezogen und gedreht wird, um eine
Palette, auf der ein Werkstück angeordnet ist, auszutauschen.
Das Palettenaustauschmittel beinhaltet ferner zwei Palettentrageteile, die
radial von einer Mitte einer Drehspindel angeordnet sind, und in
einer Draufsicht in einer Chevron-Form angeordnet sind, wobei sie
zwischen ihnen einen Winkel, der kleiner als 180° ist,
aufweisen. Ferner kann das Palettenaustauschmittel zwischen einer Bereitschaftsposition
an einer Vorderseite der Werkstückeinfahröffnung
und einer Zurückziehposition, die in horizontaler Richtung
durch einen vorgegebenen Abstand von der Bereitschaftsposition getrennt ist,
bewegt werden. Ein Arbeitsraum wird vor der Werkstück einfahröffnung
vorgesehen, wenn sich das Palettenaustauschmittel zu der Seite der
Zurückziehposition bewegt.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Palettenaustauscher
nach dem ersten Aspekt, wobei das Palettenaustauschmittel zu der
Seite der zusätzlichen Vorrichtung als eine Zurückziehpositionsseite
bewegt werden kann, wenn eine zusätzliche Vorrichtung,
wie z. B. ein Werkzeugmagazin, benachbart zu der Werkzeugmaschine
vorgesehen ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist das Palettenaustauschmittel zwischen
einer Bereitschaftsposition vor der Werkstückeinfahröffnung
und einer Zurückziehposition, die in horizontaler Richtung durch
einen vorgegebenen Abstand von der Bereitschaftsposition getrennt
ist, bewegbar und ein Arbeitsraum wird durch das Bewegen des Palettenaustauschmittels
zu der Zurückziehpositionsseite vor der Werkstückeinfahröffnung
vorgesehen. Deswegen kann, wenn es notwendig ist, ein größerer
und ausreichender Bearbeitungsraum für verschiedene Wartungs-
und Nachfolgevorgänge vor einem Bearbeitungsraum vorgesehen
werden, indem das Palettenaustauschmittel zu der Zurückziehposition
bewegt wird.
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Ferner
beinhaltet das Palettenaustauschmittel zwei Palettentrageteile,
die radial von der Mitte der Drehspindel angeordnet sind, und diese
Palettentrageteile sind in einer Draufsicht in einer Chevron-Form angeordnet,
wobei zwischen ihnen ein Winkel liegt, der kleiner als 180° ist.
Deswegen kann die Länge zwischen einer vorgeschobenen Position
und einer zurückgezogenen Position stärker verkürzt
werden als die Länge des Palettenaustauschmittels, das
Gabeln aufweist, die entgegengesetzt voneinander vorstehen. Im Ergebnis
kann der erforderliche Bewegungsabstand für das Palettenaustauschmittel,
um in den Bearbeitungsraum vorgeschoben zu werden, verkürzt
werden, und ein Austauschvorgang kann schnell ausgeführt
werden. Zusätzlich kann ein Raum zum Bewegen des Palettenaustauschmittels, d.
h. ein Einbauraum eines Palettenaustauschers reduziert werden, und
folglich kann der Austauscher kompakter ausgebildet sein.
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Ferner
ist ein Drehwinkel im Zeitpunkt des Austauschens einer Palette kleiner
als 180°, da das Palettenaustauschmittel in einer Draufsicht
eine Chevron-Form aufweist. Deswegen kann die Zeit zum Drehen des
Palettenaustauschmittels stärker verkürzt werden
als beim Palettenaustauschmittel, das Gabeln aufweist, die gegenüberliegend
vorstehen, und folglich kann die Zeit zum Austauschen der Palette
weiter verkürzt werden.
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Zusätzlich
kann gemäß der Erfindung des zweiten Aspekts das
Palettenaustauschmittel zu der Seite der zusätzlichen Vorrichtung,
die als die Zurückziehpositionsseite betrachtet wird, bewegt
werden, wenn eine zusätzliche Vorrichtung, wie z. B. ein Werkzeugmagazin,
benachbart zu der Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Deswegen kann
die vorliegende Erfindung einen Raum effektiv und rationell verwenden.
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1 ist
eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines Palettenaustauschers
und einer Werkzeugmaschine;
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2A bis 2H sind
Zeichnungen zum Veranschaulichen eines Austauschvorgangs einer Palette;
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3 ist
eine Zeichnung zum Veranschaulichen eines Zurückziehvorgangs
des Palettenaustauschers; und
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4 ist
eine Zeichnung zum Veranschaulichen eines herkömmlichen
Palettenaustauschers.
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Ein
Palettenaustauscher gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines Palettenaustauschers
und einer Werkzeugmaschine 1. Bei 1 sollte
erwähnt werden, dass die X-Achsenrichtung einer Horizontalrichtung, die
Y-Achsenrichtung einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
und die Richtung, bei der sich die X-Achse und die Y-Achse vertikal
schneiden, einer Z-Achsenrichtung (die Vertikalrichtung) entspricht. Ferner
ist in 1 eine untere Seite als eine Vorderseite einer
Werkzeugmaschine 1 definiert.
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Eine
Werkzeugmaschine 1, an die ein Palettenaustauscher angebracht
ist, entspricht einem Vertikal-Bearbeitungszentrum, beinhaltend
einen in Y-Achsenrichtung verschobenen Tisch 2, eine Querführung 3,
die über den Tisch 2 abgestuft angebaut ist, einen
in X-Achsenrichtung auf einer Vorderseite der Querführung 3 verschobenen
Schlitten 4, und einen in Z-Achsenrichtung auf einer Vorderseite
des Schlittens 4 verschoben Revolverschlitten 5,
wobei sich diese auf einem Bett 6 befinden. Der Tisch 2 kann
eine Palette, worauf ein Werkstück angeordnet ist, aufweisen,
und der Revolverschlitten 5 beinhaltet einen Hauptspindelkopf,
der zum Montieren von Werkzeugen in der Lage ist. Ferner bedeckt
eine Abdeckung (nicht dargestellt) einen Raum, in dem der Tisch 2,
der Schlitten 4 und der Revolverschlitten 5 vor
die Querführung 3 bewegt werden, und das Bearbeiten
kann innerhalb dieser Abdeckung (d. h. vor der Querführung)
ausgeführt werden.
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Ferner
bearbeitet die Werkzeugmaschine 1 durch Bewegen des Tisches 2 in
der Y-Achsenrichtung, durch Bewegen des Schlittens 4 in
der X-Achsenrichtung und durch Bewegen des Revolverschlittens 5 in
der Z-Achsenrichtung ein Werkstück auf einer Palette, die
auf dem Tisch 2 vorgesehen ist, von verschiedenen Richtungen
im Bearbeitungsraum. Ferner hat bezüglich der Werkzeugmaschine 1 ein Bediener
von vorne auf diese Zugang, um die Bearbeitung zu überwachen
(d. h. vor einem Bearbeitungsraum), und kann Werkzeuge überprüfen,
und ein Werkstück nach dem Bearbeiten eines neuen Produktes
messen (diese Vorgänge werden gemeinsam als ein nachfolgender
Vorgang bezeichnet). Zusätzlich ist ein Werkzeugmagazin 8 als
eine zusätzliche Vorrichtung an einer Seite der Werkzeugmaschine 1 vorgesehen,
und ein Dreharm 8a ist zum Austauschen von Werkzeugen vorgesehen.
Ferner steuert eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt, z. B. eine
NC-Vorrichtung) Vorgänge betreffend die Bearbeitung eines
Werkstücks in der Werkzeugmaschine 1, z. B. das
Bewegen des Tisches 2, des Schlittens 4 und des
Revolverschlittens 5.
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Ein
Palettenaustauscher ist an die Vorderseite der Werkzeugmaschine 1 angebracht
und beinhaltet eine Grundfläche bzw. Basis 11,
einen in X-Achsenrichtung auf der Grundfläche 11 verschobenen Tisch 12,
eine in der Y-Achsenrichtung auf dem Tisch 12 verschobene
sich bewegende Grundfläche bzw. Basis 13, und
einen Arm 14 als Palettenaustauschmittel. Der auf der sich
bewegenden Grundfläche 13 vorgesehene Arm 14 kann
durch eine Antriebsvorrichtung, die nicht dargestellt ist (z. B.
ein Hydraulikzylinder, ein Motor oder ein Geschwindigkeitsabnahmemechanismus)
angehoben werden und um die Z-Achse gedreht werden.
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Der
Arm 14 hat in einer Draufsicht eine Chevron-Form, die zwei
Gabeln (Palettentrageteile) 14a und 14b aufweist,
die radial von einer Drehspindel mit einem Winkel von kleiner als
180° (der Winkel beträgt hier 120°) angeordnet
sind. Ferner weist jede Gabel 14a und 14b ein
Paar von Trageklauen auf, die in einem vorgegebenen Abstand (ungefähr
einer Seitenbreite der Palette) parallel nebeneinander vorgesehen
sind, und die Palette wird durch Einfügen der Trageklauen
in untere Seiten der Aufnahmeteile, die an der rechten und linken
Seite der Palette vorgesehen sind, getragen. Ferner ist der Tisch 12 in
X-Achsenrichtung von der Vorderposition des Bearbeitungsraums zu
der Vorderposition des Werkzeugmagazins 8, das an der Seite
der Werkzeugmaschine 1 vorgesehen ist, verschiebbar. Zusätzlich
ist die sich bewegende Grundfläche 13 in der Y-Achsenrichtung verschiebbar,
um den Arm 14 (d. h., die Gabeln 14a und 14b)
zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Bearbeitungsraums
durch eine in der Abdeckung vorgesehene Werkstückeinfahröffnung
zu bewegen. Ferner ist ein Türelement, das in der Lage
ist, zu öffnen und zu schließen, an der Werkstückeinfahröffnung
vorgesehen, und der Bearbeitungsraum kann während des Bearbeitens
durch Schließen der Werkstückeinfahröffnung
mit dem Türelement abgedichtet werden.
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Die
Steuervorrichtung (nicht dargestellt) steuert die Bewegung und Drehung
des Tisches 12, der sich bewegenden Grundfläche 13 und
des Arms 14 des Palettenaustauschers in jede Richtung.
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Als
nächstes wird ein Austauschvorgang der Palette mit einem
bearbeiteten Werkstück und der Palette mit einem unbearbeiteten
Werkstück mittels des Palettenaustauschers mit Bezugnahme
auf die 2A bis 2H erklärt.
Ferner wird ein Zurückziehvorgang des Palettenaustauschers
im Zeitpunkt des nachfolgen den Vorgangs durch einen Bediener mit
Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Es sollte erwähnt
werden, dass der Tisch 12 und die sich bewegende Grundfläche 13 in
den 2A bis 2H nicht
dargestellt sind.
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Als
erstes wird der Austauschvorgang einer Palette mit einem unbearbeiteten
Werkstück P1 und einer Palette mit einem bearbeiteten Werkstück
P2 erklärt.
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Der
Arm 14 befindet sich in der vor einem Bearbeitungsraum
liegenden Bereitschaftsposition, wobei eine der Gabeln 14b zu
der Vorderseite des Palettenaustauschers gerichtet ist, wenn ein
Werkstück auf einer Palette P2, die auf den Tisch 2 gelegt ist,
bearbeitet wird, wobei sich die Palette P2 in der Bearbeitungsposition
befindet. Während sich der Arm in der Bereitschaftsposition
befindet, wird, wie in 2A gezeigt, ein Austausch-Vorbereitungs-Vorgang
zum Anbringen eines nachfolgenden unbearbeiteten Werkstücks
auf die Palette P1, die durch die Gabel 14b getragen wird,
ausgeführt.
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Der
Schlitten 4 und der Revolverschlitten 5 werden
zu der Position, bei der der Palettenaustauschvorgang nicht gestört
wird, zurückgezogen, und dann wird der Tisch 2 von
einer Bearbeitungsposition zu einer vorgegebenen Austauschposition
in der Werkzeugmaschine 1 vorgeschoben, wenn das einer
Palettenaustauschanweisung nachfolgende Bearbeiten des Werkstücks
beendet ist. Ferner dreht der Palettenaustauscher den Arm 14 in
die Bereitschaftsposition und eine die Palette nicht tragende Gabel 14a weist,
wie in 2B gezeigt, zu einer Rückseite
des Palettenaustauschers, d. h. der Austauschposition.
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Als
nächstes bewegt sich die bewegende Grundfläche 13 rückwärts
und die Gabel 14a trägt, wie in 2C gezeigt,
die Palette P2 mit dem bearbeiteten Werkzeug. Dann hebt der Palettenaustauscher
den Arm 14 an und gibt die Palette mit dem bearbeiteten
Werkstück P2 von dem Tisch 2 frei, und die Werkzeugmaschine 1 bewegt
den Tisch 2 rückwärts, damit dieser zurückgezogen
wird. Andererseits dreht der Palettenaustauscher den Arm 14, nachdem
der Tisch 2 vollständig zurückgezogen
wurde, und die Gabel 14b, die die Palette mit einem unbearbeiteten
Werkstück P1 trägt, wird rückwärts
gerichtet (2D).
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Die
Werkzeugmaschine 1 bewegt den Tisch 2 erneut vorwärts,
um den Tisch 2 in einer Austauschposition zu positionieren,
nachdem ein Drehvorgang des Arms 14 beendet wurde. In dem
Palettenaustauscher wird der Arm 14 abgesenkt, und der Palettenaustauscher
wird, wie in 2E gezeigt, mit der Palette
mit einem unbearbeiteten Werkstück P1 auf dem Tisch 2 festgeklemmt,
nachdem eine Position des Tisches 2 in der Austauschposition
erfaßt wurde.
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Dann
bewegt die Werkzeugmaschine 1 den Tisch 2 rückwärts,
um erneut zurückgezogen zu werden (2F). Der
Palettenaustauscher dreht den Arm 14, und die Gabel 14a,
die die Palette mit dem bearbeiteten Werkstück P2 trägt,
wird zu der Vorderseite gerichtet (2G). Dann
bewegt der Palettenaustauscher die sich bewegende Grundfläche 13 zu der
Vorderseite, um den Arm 14 in der Bereitschaftsposition
zu positionieren, und die Werkzeugmaschine 1 positioniert
den Tisch 2 und dergleichen in der Bearbeitungsposition
(2H), womit ein Palettenaustauschvorgang vollendet
ist.
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Andererseits
zieht der Bediener, wie in 3 dargestellt,
den Tisch 12 zu der Vorderseitenposition des Werkzeugmagazins 8 (die
Zurückziehposition) zurück, wenn als nachfolgender Vorgang
der Bearbeitungszustand oder dergleichen überprüft
werden muss. Dabei kann der Arbeitsraum S vor einem Bearbeitungsraum
S vorgesehen sein, und der Bediener ist in der Lage, dort einen
nachfolgenden Vorgang auszuüben. Zusätzlich ist
der Bediener natürlich in der Lage, den Arm 14 in
die Zurückziehposition zu bewegen, während ein
in 2H dargestellter Zustand gehalten wird, um den
Arbeitsraum S zu erhalten.
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Gemäß dem
Palettenaustauscher der oben erwähnten Ausführungsform
ist der Arm 14 in der X-Achsenrichtung bewegbar und der
Arbeitsraum S kann, wenn es notwendig ist, vor dem Bearbeitungsraum
durch ein Zurückziehen des Arms 14 vorgesehen
werden. Deswegen kann ein größerer und ausreichender
Arbeitsraum S für verschiedene Wartungsvorgänge
vorgesehen werden. Ferner wird der Arm 14 zum Werkzeugmagazin 8 zurückgezogen, und
folglich kann der Palettenaustauscher einen Raum rationell und effektiv
nutzen.
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Ferner
ist der Arm 14 in einer Draufsicht in einer Chevron-Form
angeordnet. Folglich kann die Länge des Arms 14 stärker
verkürzt werden als bei einem Arm, der Gabeln aufweist,
die gegenüberliegend vorstehen (was nachfolgend als ein
entgegengesetzt ausgerichteter Armtyp bezeichnet wird). Deswegen
kann der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsabstand
des Arms 14 im Zeitpunkt eines Palettenaustauschvorgangs
verkürzt werden. In anderen Worten kann der Vorwärts-
und Rückwärtsbewegungsabstand, der zum Ausfahren
und Einfahren des Arms 14 in den Bearbeitungsraum benötigt
wird, stärker verkürzt werden als der bei dem
entgegengesetzt ausgerichteten Armtyp. Deswegen kann ein Austauschvorgang
innerhalb einer kurzen Zeit ausgeführt werden. Zusätzlich
kann ein erforderlicher Raum zum Bewegen des Arms, d. h. eine Einbaufläche
eines Palettenaustauschers reduziert werden und folglich kann der
Austauscher kompakter werden.
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Ferner
wird ein Drehwinkel des Arms im Zeitpunkt des Austauschens einer
Palette mit einem unbearbeiteten Werkstück P1 gegen eine
Palette mit einem bearbeiteten Werkstück P2 kleiner als
180°, wenn der Arm 14 in einer Draufsicht einer
Chevron-Form entspricht. Deswegen kann die Zeitdauer für
einen Drehvorgang des Arms 14 stärker verkürzt werden
als die bei dem entgegengesetzt ausgerichteten Armtyp. Folglich
kann die gesamte Zeitdauer zum Austauschen einer Palette stärker
verkürzt werden.
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Zusätzlich
ist ein Palettenaustauscher gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt. Ein Tisch, eine sich bewegende Grundfläche,
ein Arm und eine Position bezüglich einer Werkzeugmaschine
können innerhalb eines Bereichs geeignet verändert
werden, ohne von der Zielsetzung der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Zum
Beispiel kann, obwohl der Arm in der oben beschriebenen Ausführungsform
einer Chevron-Form mit einem Winkel von 120° entspricht,
der Winkel verändert werden, solange er kleiner als 180° bleibt,
z. B. 90°.
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Ferner
kann eine Schieberichtung eines Arms auch verändert werden,
um einen Arbeitsraum entsprechend der Form einer Werkzeugmaschine und
um eine Position oder das Vorhandensein einer zusätzlichen
Vorrichtung, wie z. B. eines Werkzeugmagazins, zu erhalten.
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Zusätzlich
ist die oben beschriebene Ausführungsform ein Beispiel
eines Palettenaustauschers, der an einem Vertikal-Bear beitungszentrum
oder dergleichen angebracht ist. Jedoch kann der Palettenaustauscher
an einem Horizontal-Bearbeitungszentrum oder einem Fünfachsen-Bearbeitungszentrum angebracht
werden. Ferner können eine Steuervorrichtung für
eine Werkzeugmaschine und eine Steuervorrichtung für einen
Palettenaustauscher getrennt vorgesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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