DE102012223247A1

DE102012223247A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102012223247A1
Application number: DE102012223247A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yamane
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2013-06-27
Also published as: JP2013126700A; US20130168118A1; US9327375B2; JP5854811B2

Abstract

Es wird eine Werkzeugmaschine angegeben, mit der sowohl ein Werkstück, für das eine kleine Antriebskraft erforderlich ist, weil es zum Beispiel eine gute Verarbeitungsfähigkeit aufweist, als auch ein Werkstück, für das eine große Antriebskraft erforderlich ist, weil es zum Beispiel eine schlechte Verarbeitungsfähigkeit aufweist, bearbeitet werden können. Die Werkzeugmaschine umfasst einen Kopplungsmechanismus, der einen ersten Werkzeughalter (einen ersten Werkzeugantriebsmechanismus) mit einem zweiten Werkzeughalter (einen zweiten Werkzeugantriebsmechanismus) koppelt, sodass eine Antriebskraft des zweiten Werkzeughalters zu einer Antriebskraft des ersten Werkzeughalters hinzugefügt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine einschließlich eines Werkstückhaltemechanismus und einer Vielzahl von Werkzeugantriebsmechanismen.
Eine Werkzeugmaschine, die einen Satz von zwei Spindelstöcken (Werkstückhaltemechanismen) und einen Satz von zwei Werkzeughaltern (Werkzeugantriebsmechanismen) enthält und an den Spindelstöcken gehaltene Werkstücke unter Verwendung von an den Werkzeughaltern geladenen Werkzeugen bearbeitet, wird zum Beispiel in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-30029 offenbart.
In der oben genannten Werkzeugmaschine sind die Werkzeughalter derart aufgebaut, dass sie eine Antriebskraft zum Bearbeiten eines Werkstücks erzeugen können. Wenn die Maschine eine normale Bearbeitung eines Werkstücks mit einer guten Verarbeitungsfähigkeit durchführt, wird ein Motor oder ähnliches verwendet, der die für die Bearbeitung des Werkstücks mit einer guten Verarbeitungsfähigkeit erforderliche Antriebskraft erzeugen kann. Wenn jedoch versucht wird, ein Werkstück mit einer schlechten Verarbeitungsfähigkeit durch dieselbe Maschine zu bearbeiten, reicht die Antriebskraft nicht aus und wird die Verarbeitungsgeschwindigkeit vermindert. Wenn die Maschine umgekehrt über eine ausreichende Antriebskraft zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einer schlechten Verarbeitungsfähigkeit verfügt, ist die Antriebskraft zu hoch für die normale Bearbeitung.
Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist eine Werkzeugmaschine, in der eine Vielzahl von Motoren vorgesehen sind, wobei die verwendete Anzahl von Motoren in Übereinstimmung mit der erforderlichen Antriebskraft variiert wird.
Bei der oben genannten Werkzeugmaschine ist die während der normalen Bearbeitung erzeugte Antriebskraft nicht zu hoch, weil die Anzahl von Antriebsmotoren reduziert ist. Weil die Antriebskraft des anderen Antriebsmotors verfügbar gemacht wird, aber während der normalen Bearbeitung nicht genutzt wird, ergibt sich das Problem, dass die Werkzeugmaschine eine schlechte Kosteneffizienz aufweist.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf die oben beschriebenen Umstände aus dem Stand der Technik Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Werkzeugmaschine vorzusehen, mit der sowohl ein Werkstück, für das eine kleine Antriebskraft erforderlich ist, weil es zum Beispiel eine gute Verarbeitungsfähigkeit aufweist, als auch ein Werkstück, für das eine große Antriebskraft erforderlich ist, weil es zum Beispiel eine schlechte Verarbeitungsfähigkeit aufweist, bearbeitet werden kann.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Werkzeugmaschine an, die umfasst: einen ersten Werkstückhaltemechanismus, der ein Werkstück hält; einen ersten Werkzeugantriebsmechanismus, der relativ zu dem ersten Werkstückhaltemechanismus bewegt werden kann und ein Werkzeug drehend antreibt; und einen zweiten Werkzeugantriebsmechanismus, der relativ zu dem ersten Werkstückhaltemechanismus und dem ersten Werkzeugantriebsmechanismus bewegt werden kann und ein Werkzeug drehend antreibt; wobei die Werkzeugmaschine einen Kopplungsmechanismus enthält, der den ersten Werkzeugantriebsmechanismus mit dem zweiten Werkzeugantriebsmechanismus koppelt, sodass eine Antriebskraft des zweiten Werkzeugantriebsmechanismus zu einer Antriebskraft des ersten Werkzeugantriebsmechanismus hinzugefügt wird.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die für das Bearbeiten von Werkstücken erforderliche Antriebskraft kleiner als die Antriebskraft der einzelnen Werkzeugantriebsmechanismen ist, werden die Werkstücke unabhängig durch die Werkzeugantriebsmechanismen verarbeitet. Wenn die erforderliche Antriebskraft dagegen größer als die Arbeitskraft der einzelnen Werkzeugantriebsmechanismen ist, koppelt der Kopplungsmechanismus den zweiten Werkzeugantriebsmechanismus mit dem ersten Werkzeugantriebsmechanismus und werden die eine große Antriebskraft erfordernden Werkstücke durch den ersten Werkzeugantriebsmechanismus verarbeitet.
Wie oben beschrieben kann in der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit der erforderlichen Antriebskraft ein Werkstück unabhängig durch einen einzelnen Werkzeugantriebsmechanismus oder aber durch die gekoppelten Werkzeugantriebsmechanismen verarbeitet werden. Auf diese Weise kann die Verarbeitung eines Werkstücks, für das eine große Antriebskraft erforderlich ist, bewerkstelligt werden, obwohl die Antriebskraft der einzelnen Werkzeugantriebsmechanismen klein ist.
1 ist eine Draufsicht auf eine Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ebenenschnittansicht, die einen Kopplungsmechanismus der Werkzeugmaschine zeigt.
3 ist eine Ebenenansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Ebenenschnittansicht, die einen Kopplungsmechanismus der Werkzeugmaschine zeigt.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 und 2 sind erläuternde Ansichten einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In den Zeichnungen gibt das Bezugszeichen 1 eine Revolverdrehbank (Werkzeugmaschine) an. Die Revolverdrehbank 1 umfasst: ein geneigtes Bett (nicht gezeigt); einen ersten Spindelstock (ersten Werkstückhaltemechanismus) 3, der an einem linken Teil des Betts angeordnet ist, um ein Werkstück zu halten; einen zweiten Spindelstock 4, der an einem rechten Teil des Betts angeordnet ist, um ein Werkstück zu halten; einen ersten Werkzeughalter (ersten Werkzeugantriebsmechanismus) 5, der an einer hohen Position auf einer fernen Seite von der Vorderseite der Maschine aus gesehen angeordnet ist; und einen zweiten Werkzeughalter (zweiten Werkzeugantriebsmechanismus) 6, der an einer tiefen Position auf einer nahen Seite angeordnet ist.
Eine erste Bearbeitungseinheit 7 wird durch den ersten Spindelstock 3 und den ersten Werkzeughalter 5 gebildet, und eine zweite Bearbeitungseinheit 8 wird durch den zweiten Spindelstock 4 und den zweiten Werkzeughalter 6 gebildet.
Der erste Spindelstock 3 umfasst: einen Spindelstock-Hauptkörper 3a, der fix an dem Bett angeordnet ist; eine Spindel 3b, die drehbar an dem Spindelstock-Hauptkörper 3a gehalten wird und durch einen Spindelmotor (nicht gezeigt) drehend angetrieben wird; und ein Futter 3c, das an einem Endteil der Spindel 3b montiert ist. Ein Werkstück W wird durch das Futter 3c gehalten. Entsprechend weist der zweite Spindelstock 4 einen Spindelstock-Hauptkörper 4a, eine Spindel 4b und ein Futter 4c auf und ist derart angeordnet, dass er in einer Z-Achsenrichtung bewegt werden kann. Die erste Spindel 3b und die zweite Spindel 4b sind koaxial angeordnet, sodass sich ihre Achsenmitten „a” in einer horizontalen Richtung erstrecken und eine gemeinsame gerade Linie bilden. In dieser Ausführungsform wird ein Werkstück während der Bearbeitung nicht durch das Futter 4c des zweiten Spindelstocks 4 gehalten.
Der erste Werkzeughalter 5 umfasst: einen Werkzeughalter-Hauptkörper 5a, der auf dem Bett derart angeordnet ist, dass er in der Z-Achsenrichtung sowie weiterhin in einer X-Achsenrichtung und in einer Y-Achsenrichtung, die senkrecht zu der Z-Achsenrichtung sind und sich nach vorne und nach hinten jeweils in einer vertikalen Richtung erstrecken, bewegt werden kann; einen Revolver 5b, der durch den Werkzeughalter-Hauptkörper 5a derart gehalten wird, dass er um eine Indizierungsachse b gedreht werden kann; eine Vielzahl von Werkzeughaltegehäusen 5d, die an einem Außenumfangsteil des Revolvers 5b an vorbestimmten Winkelintervallen angeordnet sind; und Werkzeugwellen 5e, die drehbar durch die Werkzeughaltegehäuse 5d gehalten werden.
Ein Indizierungsmechanismus (nicht gezeigt), der den Revolver 5b an einer vorbestimmten Winkelposition indiziert, ist in dem Werkzeughalter-Hauptkörper 5a aufgenommen. Weiterhin ist eine Antriebseinheit, die die Werkzeugwellen 5e drehend antreibt, in dem Revolver 5b aufgenommen. Diese Antriebseinheit umfasst: einen Antriebsmotor (nicht gezeigt), der in einem mittleren Teil des Revolvers 5b angeordnet ist; eine Antriebswelle 5g, die durch den Antriebsmotor drehend angetrieben wird; und einen Kegelradgetriebemechanismus 5h, der die Drehung der Antriebswelle 5g auf die Werkzeugwellen 5e überträgt. Dieser Kegelradantriebemechanismus 5h umfasst ein Eingangszahnrad 5j, das durch die Antriebswelle 5g angetrieben wird, und ein Ausgangszahnrad 5k, das in das Eingangszahnrad 5j eingreift und an den Werkzeugwellen 5e fixiert ist.
Der zweite Werkzeughalter 6, der denselben Aufbau aufweist wie der erste Werkzeughalter 5, umfasst einen Werkzeughalter-Hauptkörper 6a, einen Revolver 6b, Werkzeughaltegehäuse 6d, Werkzeugwellen 6e, eine Antriebswelle 6g, einen Kegelradgetriebemechanismus 6h mit einem Eingangszahnrad 6j und einem Ausgangszahnrad 6k sowie weiterhin einen Indizierungsmechanismus, der dem oben genannten ähnlich ist.
Der erste Werkzeughalter 5 kann also relativ zu dem zweiten Werkzeughalter 6 und den ersten und zweiten Spindelstöcken 3, 4 bewegt werden, während der zweite Werkzeughalter 6 gleichzeitig relativ zu dem ersten Werkzeughalter 5 und den ersten und zweiten Spindelstöcken 3, 4 bewegt werden kann.
Die Werkzeugwelle 5e des ersten Werkzeughalters 5 steht von dem Werkzeughaltegehäuse 5d zu dem ersten Spindelstock 3 und zu dem zweiten Spindelstock 4 vor, und ein Werkzeug T ist über ein Werkzeuggelenk 5i mit einem vorstehenden Teil der Werkzeugwelle 5e auf der Seite des ersten Spindelstocks 3 angebracht. Entsprechend steht die Werkzeugwelle 6e des zweiten Werkzeughalters 6 von dem Werkzeughaltegehäuse 6d zu dem ersten Spindelstock 3 und zu dem zweiten Spindelstock 4 vor und ist ein Werkzeug T über ein Werkzeuggelenk 61 an einem vorstehenden Teil der Werkzeugwelle 6e auf der Seite des zweiten Spindelstocks 4 angebracht.
Weiterhin ist ein geriffelter Eingriffsteil 5f an dem vorstehenden Teil der Werkzeugwelle 5e auf der Seite des zweiten Spindelstocks 4 ausgebildet. Entsprechend ist ein geriffelter Eingriffsteil 6f an dem vorstehenden Teil der Werkzeugwelle 6e auf der Seite des ersten Spindelstocks 3 ausgebildet. Wenn die ersten und zweiten Werkzeughalter 5, 6 entsprechend in der X-Achsenrichtung, in der Y-Achsenrichtung und in der Z-Achsenrichtung bewegt werden, können die beiden geriffelten Eingriffsteile 5f, 6f miteinander verbunden und voneinander gelöst werden. Dieser Aufbau bildet einen Kopplungsmechanismus 9, der den ersten Werkzeughalter 5 mit dem zweiten Werkzeughalter 6 koppelt, sodass die Antriebskraft der Werkzeugwelle eines Werkzeughalters zu der Werkzeugwelle des anderen Werkzeughalters übertragen wird
Wenn in der Revolverdrehbank 1 gemäß dieser Ausführungsform die für das Bearbeiten eines Werkstücks W erforderliche Antriebskraft kleiner als die Antriebskräfte jeweils der ersten und zweiten Werkzeughalter 5, 6 ist, halten die ersten und zweiten Bearbeitungseinheiten 7, 8 jeweils Werkstücke W, W mittels der ersten und zweiten Spindelstöcke 3, 4 und bearbeiten die Werkstücke W, W in erforderlicher Weise jeweils unabhängig unter Verwendung der ersten und zweiten Werkzeughalter 5, 6.
Wenn dagegen die für das Bearbeiten eines Werkstücks W erforderliche Antriebskraft größer als die Antriebskräfte jeweils der ersten und zweiten Werkzeughalter 5, 6 ist, hält zum Beispiel der erste Spindelstock 3 der ersten Bearbeitungseinheit 7 das Werkstück W, wobei die Werkzeugwelle 5e des ersten Werkzeughalters 5 und die Werkzeugwelle 6e des zweiten Werkzeughalter 6 durch den Kopplungsmechanismus 9 gekoppelt sind und das Werkstück W bearbeitet wird, während die Antriebskraft des zweiten Werkzeughalters 6 zu der Antriebskraft des ersten Werkzeughalters 5 hinzugefügt wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann ein Werkstück bearbeitet werden, wobei die Werkzeugwellen 5e, 6e in Übereinstimmung mit der für das Bearbeiten des Werkstücks erforderlichen Antriebskraft unabhängig verwendet werden oder gekoppelt sind, sodass also eine Bearbeitung eines Werkstücks W, für das eine größere Antriebskraft erforderlich ist, bewerkstelligt werden kann, obwohl die Antriebskräfte der einzelnen Bearbeitungseinheiten 7, 8 klein sind.
Und wenn die erforderliche Antriebskraft kleiner als die verfügbaren Antriebskräfte ist, können separate Werkstücke W, W jeweils unabhängig durch die Bearbeitungseinheiten 7, 8 bearbeitet werden, wodurch eine effiziente Nutzung der beiden ersten und zweiten Bearbeitungseinheiten 7, 8 ermöglicht wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform, verbindet und löst der Kopplungsmechanismus die geriffelten Eingriffteile miteinander bzw. voneinander, wobei jedoch der Aufbau des Kopplungsmechanismus der vorliegenden Erfindung nicht auf denjenigen in der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt ist. Es ist lediglich erforderlich, dass die Antriebskraft einer der Werkzeugwellen auf die andere Werkzeugwelle übertragen wird, wobei die Kopplung der Werkzeugwellen zum Beispiel auch durch einen elektromagnetischen Kupplungsmechanismus geleistet werden kann.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Satz von zwei Werkzeughaltern vorgesehen, wobei die vorliegende Erfindung aber auch auf einen Fall angewendet werden kann, in dem ein Satz von drei oder mehr Werkzeughaltern vorgesehen ist. Wenn zum Beispiel zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Werkzeughalter ein dritter Werkzeughalter in einer Reihe mit dem ersten Werkzeughalter angeordnet ist, können der erste Werkzeughalter und der dritte Werkzeughalter gekoppelt werden und können weiterhin der zweite Werkzeughalter und der erste oder dritte Werkzeughalter gekoppelt werden.
Weiterhin wird die oben beschriebene Ausführungsform mit Bezug auf eine Revolverdrehbank erläutert, wobei die Erfindung aber nicht nur auf eine Revolverdrehbank, sondern auf einen beliebigen Fall angewendet werden kann, in dem eine Vielzahl von Werkzeugantriebsmechanismen vorgesehen sind.
3 und 4 sind erläuternde Ansichten einer Ausführungsform 2, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 1 und 2 verwendet werden, um identische oder einander entsprechende Teile anzugeben.
In den Zeichnungen geben die Bezugszeichen 15, 16 eine erste Werkzeugspindel und eine zweite Werkzeugspindel als Werkzeugantriebsmechanismen an. Die erste Werkzeugspindel 15 ist derart aufgebaut, dass ein Spindelkopf 15a durch eine Säule gestützt wird, die aufrecht derart auf einem Bett vorgesehen ist, dass sie in einer X-Achsenrichtung und in einer Z-Achsenrichtung und weiterhin in einer Y-Achsenrichtung bewegt werden kann, eine Spindel 15b drehbar durch den Spindelkopf 15a gehalten wird und ein Werkzeughaltegehäuse 5d anbringbar/entfernbar durch die Spindel 15b gehalten wird. Ein männlicher, sich verjüngender Teil 15d, der einstückig an einem Eingangszahnrad 15c eines Kegelradgetriebemechanismus 15h ausgebildet ist, ist anbringbar/entfernbar in einen weiblichen, sich verjüngenden Teil 15e gepasst, der an einer Spitze der Spindel 15b ausgebildet ist.
Die zweite Werkzeugspindel 16 weist einen Spindelkopf 16a und eine Spindel 16b auf, die denjenigen der ersten Werkzeugspindel 15 ähnlich sind. Indem ein männlicher, sich verjüngender Teil 16d eines Einganszahnrads 16c eines Kegelradgetriebemechanismus 16h anbringbar/entfernbar in einen weiblichen, sich verjüngenden Teil 15e der Spindel 16b gepasst wird, kann ein Werkzeughaltegehäuse 6d an der Spindel 16b angebracht und von derselben entfernt werden.
Wie in der Ausführungsform 1 ist ein Kopplungsmechanismus 9 ausgebildet, der aus geriffelten Eingriffteilen 5f, 6f besteht und die erste Werkzeugspindel 15 mit der zweiten Werkzeugspindel 16 koppelt, sodass eine Antriebskraft einer Werkzeugwelle zu einer anderen Werkzeugwelle übertragen wird.
In dieser Ausführungsform 2 kann wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform 1 eine Bearbeitung eines Werkstücks W, für das eine große Antriebskraft erforderlich ist, bewerkstelligt werden, obwohl die Antriebskräfte der einzelnen Bearbeitungseinheiten 17, 18 klein sind. Wenn die erforderliche Antriebskraft kleiner als die verfügbaren Antriebskräfte sind, können Werkstücke W, W unabhängig durch die entsprechenden Bearbeitungseinheiten 17, 18 bearbeitet werden, wodurch eine effiziente Nutzung der beiden Bearbeitungseinheiten 17, 18 ermöglicht wird.
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Werkzeugmaschine angewendet werden, die den Werkzeughalter der Ausführungsform 1 und die Werkzeugspindel der Ausführungsform 2 enthält, wobei derselbe Betrieb und dieselben Effekte wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen erzielt werden können.
In der Ausführungsform 1 und in der Ausführungsform 2 ist ein Satz von zwei Spindelstöcken als Werkstückhaltemechanismen vorgesehen, wobei jedoch gemäß der Erfindung auch nur ein einzelner Werkstückhaltemechanismus vorgesehen sein kann. Auch in diesem Fall kann die Bearbeitung eines Werkstücks W, für das eine große Antriebskraft erforderlich ist, bewerkstelligt werden, obwohl die verfügbaren Arbeitskräfte der einzelnen Werkzeugantriebskräfte klein sind.
Die Erfindung kann auch durch andere spezifische Ausführungsformen realisiert werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Die vorstehenden Ausführungsformen sind also beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wobei die Erfindung durch den folgenden Anspruch und nicht durch die vorstehende Beschreibung definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-30029 [0002]

Claims

Werkzeugmaschine mit einem ersten Werkstückhaltemechanismus (3), der ein Werkstück hält, einem ersten Werkzeugantriebsmechanismus (5; 15), der relativ zu dem ersten Werkstückhaltemechanismus (3) bewegt werden kann und ein Werkzeug drehend antreibt, und einem zweiten Werkzeugantriebsmechanismus (6; 16), der relativ zu dem ersten Werkstückhaltemechanismus (3) und dem ersten Werkzeugantriebsmechanismus (5; 15) bewegt werden kann und ein Werkzeug drehend antreibt, wobei die Werkzeugmaschine umfasst: einen Kopplungsmechanismus (9), der den ersten Werkzeugantriebsmechanismus (5; 15) mit dem zweiten Werkzeugantriebsmechanismus (6; 16) koppelt, sodass eine Antriebskraft des zweiten Werkzeugantriebsmechanismus (6; 16) zu einer Antriebskraft des ersten Werkzeugantriebsmechanismus (5; 15) hinzugefügt wird.