DE102016200887A1

DE102016200887A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102016200887A1
Application number: DE102016200887.0A
Authority: DE
Inventors: Koji Fujimoto; Tatsuhiko KURIYA; Shuji Miyairi; Masayoshi Tanaka
Original assignee: DMG Mori Co Ltd; Alps Tool Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd; Alps Tool Co Ltd
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2016-08-11
Also published as: KR102391258B1; US9901987B2; KR20160098063A; US20160229012A1; JP2016144853A; JP6480744B2

Abstract

Eine Werkzeugmaschine umfasst: eine untere Werkzeugablage (131), auf der eine Mehrzahl von Werkzeugen befestigt ist; einen Motor (211), der auf der unteren Werkzeugablage (131) zum Rotieren eines rotierenden Werkzeugs, wenn das rotierende Werkzeug auf der unteren Werkzeugablage (131) befestigt wird, vorgesehen ist und einen Werkzeughalter (136), der an der unteren Werkzeugablage (131), zur Befestigung eines Werkzeugs, angebracht ist. Der Werkzeughalter (136) weist einen Spannvorrichtungsabschnitt (26) auf, der zwischen einem eingespannten Zustand des Werkzeugs und einem ausgespannten Zustand des Werkzeugs arbeitet, als Ergebnis der Übertragung der im Motor (211) erzeugten Antriebskraft. Mit solch einer Konfiguration wird der Spannvorrichtungsabschnitt zum automatischen Ein- und Ausspannen des, im Werkzeughalter auf der unteren Werkzeugablage befestigten, Werkzeugs mit einer einfachen Konfiguration versehen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Werkzeugmaschine und insbesondere eine Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugablage mit einem Motor zum Antreiben eines rotierenden Werkzeugs.
Beschreibung des Hintergrundes der Erfindung
Betreffend konventionelle Werkzeugmaschinen beschreibt das japanische Gebrauchsmuster mit der Offenlegungsnummer 60-117001 eine numerisch gesteuerte Drehmaschine, die mit einem automatischen Werkzeugwechsler (ATC) ausgestattet ist, der darauf abzielt, den Betrieb des automatischen Werkzeugwechslers (ATC) zu vereinfachen und die benötigte Zeit, um ein Werkezeug zu wechseln, zu verkürzen.
Die in dem japanischen Gebrauchsmuster mit der Offenlegungsnummer 60-117001 dargestellte, numerisch gesteuerte Drehmaschine umfasst einen automatischen Werkzeugwechsler zum automatischen Wechseln eines Werkzeugs zwischen einem Revolver auf einer Werkzeugablage und einem Werkzeugspeicher.
Weiterhin beschreibt das japanische Patent mit der Offenlegungsnummer 60-123243 eine Werkzeugmaschine, die mit einem Werkzeugwechsler ausgestattet ist, der darauf abzielt, Reinigungsmittel zur Verfügung zu stellen, das eine leichte Reinigung der Führungsfläche beim automatischen Wechsel eines Werkzeugblocks in einer linearen Hin- und Her-Bewegung ermöglicht, dabei eine einfache Struktur aufweist, aber trotzdem zuverlässig arbeitet und auch weitere Schnellreinigungen zulässt.
Die in dem japanischen Gebrauchsmuster mit der Offenlegungsnummer 60-123243 dargestellte Werkzeugmaschine umfasst ein Wechselinstrument zum automatischen Wechseln zwischen einem Revolverkopf auf einer Werkzeugablage und einem Werkzeugspeicher.
Weiterhin beschreibt das japanische Patent mit der Offenlegungsnummer 06-238539 einen Werkzeugwechsler, der darauf abzielt eine Werkzeugeinheit parallel zur Linie der Zentralachse des Revolvers oder im rechten Winkel zu dieser Zentralachse an/von einem an einem Revolver angebrachten, Werkzeughalter anzubringen/abzutrennen.
In dem Werkzeugwechsler, der in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 06-238539 dargestellt wird, ist in der Nähe des Revolvers eine X-Z Stufe als Halterung für einen Antriebskasten vorgesehen, so dass er in Richtung eines rechten Winkels und die Linie der zentralen Achse bewegt werden kann. Eine Werkzeugwechselbox, die ein Handwerkzeug zum Greifen einer Werkzeugeinheit aufweist wird dem Antriebskasten schwenkend zur Verfügung gestellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie in den oben beschriebenen Patentdokumenten dargestellt, sind Werkzeugmaschinen mit einem automatischen Werkzeugwechsler zum automatischen Wechseln eines Werkzeugs, das in einem Werkzeughalter auf einer Werkzeugablage (Revolver) befestigt ist, bekannt. Bei solch einer Werkzeugmaschine wird gewünscht, dass ein Teil des Spannmechanismus zum automatischen Ein- und Ausspannen des Werkzeugs, wenn das Werkzeug automatisch ausgetauscht wird, dem Werkzeughalter mit einer einfachen Konfiguration zur Verfügung gestellt wird.
Demzufolge ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das obengenannte Problem zu lösen und eine Werkzeugmaschine mit einem Spannvorrichtungsabschnitt zum automatischen Ein- und Ausspannen eines auf einer Werkzeugablage befestigten, in einem Werkzeughalter fixierten, Werkzeugs mit einer einfachen Konfiguration bereitzustellen.
Eine Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: Eine Werkzeugablage auf der eine Mehrzahl von Werkzeugen befestigt ist; ein auf der Werkzeugablage vorgesehener Motor zur Rotation eines rotierenden Werkzeugs, wenn das rotierende Werkzeug auf der Werkzeugablage befestigt wird und ein auf der Werkzeugablage angebrachter Werkzeughalter zur lösbaren Befestigung des Werkzeugs. Der Halter weist einen Spannvorrichtungsabschnitt auf, der zwischen einem eingespannten Zustand zum Einspannen des Werkzeugs und einem ausgespannten Zustand zum Ausspannen des Werkzeugs arbeitet, infolge der Übertragung der im Motor erzeugten Antriebskraft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, in der ein Spannvorrichtungsabschnitt zum automatischen Ein- und Ausspannen eines auf einer Werkzeugablage in einem Werkzeughalter fixierten Werkzeugs mit einer einfachen Konfiguration bereitgestellt wird.
Das Vorstehende und andere Aufgaben, Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erkennbarer werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Frontansicht einer Werkzeugmaschine in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Seitenansicht des Zustands innerhalb eines Bearbeitungsbereichs, wenn ein Werkzeug auf einer unteren Werkzeugablage befestigt wird und automatisch in der Werkzeugmaschine aus 1 ausgetauscht wird.
3 zeigt eine Querschnittsansicht der unteren Werkzeugablage und einen Werkzeughalter aus 2.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Innenaufbaus der unteren Werkzeugablage und des Werkzeughalters aus 3.
5 zeigt eine Draufsicht der unteren Werkzeugablage aus der Richtung eines angegebenen Pfeils V aus 4.
6 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs der von einer zwei-punkte Kettenlinie VI aus 3 umgeben ist.
7 zeigt eine Querschnittsansicht des Werkzeughalters entlang der Line VII-VII aus 6.
8 zeigt eine Querschnittsansicht einer Position eines Schlüsselabschnitts in einem eingespannten Zustand.
9 zeigt eine Querschnittsansicht einer Position eines Schlüsselabschnitts am Beginn des Ausspannens.
10 zeigt eine Seitenansicht einer Bewegung einer Werkzeugspindel und eines Roboterarms, wenn das auf der unteren Werkzeugablage befestigte Werkzeug automatisch in der Werkzeugmaschine aus 1 ausgetauscht wird.
11 zeigt eine Seitenansicht einer Bewegung einer Werkzeugspindel und eines Roboterarms, wenn das auf der unteren Werkzeugablage befestigte Werkzeug automatisch in der Werkzeugmaschine aus 1 ausgetauscht wird.
12 zeigt eine Seitenansicht einer Bewegung einer Werkzeugspindel und eines Roboterarms, wenn das auf der unteren Werkzeugablage befestigte Werkzeug automatisch in der Werkzeugmaschine aus 1 ausgetauscht wird.
13 zeigt eine Ansicht eines Arbeitsablaufs der Werkzeugspindel und der unteren Werkzeugablage, wenn das auf der unteren Werkzeugablage befestigte Werkzeug automatisch in der Werkzeugmaschine aus 1 ausgetauscht wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bezüglich der Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen sind die gleichen oder entsprechenden Bestandteile durch dieselben Referenzzeichen gekennzeichnet.
1 zeigt eine Frontansicht einer Werkzeugmaschine in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 weist eine Durchsicht eines Abdeckkörpers auf, die ein äußeres Erscheinungsbild der Werkzeugmaschine darstellt, die das Innere der Werkzeugmaschine zeigt.
In Bezug auf 1 ist eine Werkzeugmaschine 100 eine Verbundprozessmaschine mit einer Drehfunktion, die ein feststehendes Werkzeug nutzt, und einer Fräsfunktion, die ein rotierendes Werkzeug nutzt. Zunächst wird die gesamte Struktur der Werkzeugmaschine 100 beschrieben. Die Werkzeugmaschine 100 hat ein Bett 141, einen ersten Spindelkasten 111, einen zweiten Spindelkasten 116, eine Werkzeugspindel 121 und eine untere Werkzeugablage 131.
Das Bett 141 ist ein Basisteil, das den ersten Spindelkasten 111, den zweiten Spindelkasten 116, die Werkzeugspindel 121 und die untere Werkzeugablage 131 unterstützt und wird auf einer Aufbaufläche in einer Fabrik oder ähnlichem platziert.
Der erste Spindelkasten 111 und der zweite Spindelkasten 116 sind gegenüberliegend in Richtung der Z-Achse, die in horizontaler Richtung verläuft, angeordnet. Der erste Spindelkasten 111 und der zweite Spindelkasten 116 weisen jeweils eine Spindel 112 und eine Spindel 117 zum Rotieren eines Werkstücks während eines Rotationsvorgangs, bei dem ein feststehendes Werkzeug genutzt wird, auf. Die Spindel 112 ist so beschaffen, dass sie parallel zur Z-Achse um eine Zentralachse 201 drehbar ist, während die Spindel 117 so beschaffen ist, dass sie parallel zur Z-Achse um eine Zentralachse 202 drehbar ist. Die Spindel 112 und die Spindel 117 sind jeweils mit einer Spannvorrichtung zum lösbaren Halten des Werkstücks ausgestattet.
Die Werkzeugspindel (eine obere Werkzeugablage) 121 rotiert während eines Fräsvorgangs, bei dem ein rotierendes Werkzeug genutzt wird, das rotierende Werkzeug. Die Werkzeugspindel 121 ist so vorgesehen, dass sie parallel zu der X-Achse, die in vertikaler Richtung verläuft, um eine Zentralachse 203 drehbar ist. Die Werkzeugspindel 121 ist mit einer Spannvorrichtung zum lösbaren Halten des rotierenden Werkzeugs ausgestattet.
Die Werkzeugspindel 121 wird auf dem Bett 141 von einer Säule und dergleichen, die nicht angezeigt wird, gestützt. Die Werkzeugspindel 121 ist so vorgesehen, dass sie in Richtung der X-Achse, in Richtung der Y-Achse, die in horizontaler Richtung und orthogonal zur Z-Achsenrichtung verläuft, und in Richtung der Z-Achse, durch verschieden Arten von Zuführvorrichtungen, Führungsvorrichtungen, Servomotoren, und ähnlichem, die an der Säule und dergleichen vorgesehen sind, bewegt werden kann. Die Bearbeitungsposition des rotierenden Werkzeugs, das an der Werkzeugspindel 121 angebracht ist, wird dreidimensional bewegt. Die Werkzeugspindel 121 ist so vorgesehen, dass sie auch parallel zur Y-Achse um eine Zentralachse schwenkbar ist.
Die Werkzeugspindel 121 besitzt einen Luftversorgungsabschnitt (nicht gezeigt), der Luft zur Verfügung stellen kann. Als repräsentatives Beispiel ist der Luftversorgungsabschnitt als eine Vorrichtung zur Versorgung des rotierenden Werkzeugs, das an der Werkzeugspindel 121 angebracht ist, mit Luft vorgesehen (Zentrums-Luftdurchfluss)
Auf der unteren Werkzeugablage 131 ist eine Mehrzahl von feststehenden Werkzeugen für den Drehvorgang befestigt. Die untere Werkzeugablage 131, die einen sogenannten Revolverkopf hat, ist mit der Mehrzahl der feststehenden Werkzeuge radial ausgestattet und führt eine Schwenkindexierung durch.
Genauer gesagt, hat die untere Werkzeugablage 131 ein Drehteil 132. Das Drehteil 132 ist so beschaffen, dass es parallel zur Z-Achse schwenkbar um die Zentralachse 204 ist. An jeder der Positionen (10 Positionen in der vorliegenden Ausführungsform) ist ein Werkzeughalter zur Befestigung eines feststehenden Werkzeugs in Abständen in Umfangsrichtung um die Zentralachse 204 angebracht. Das Drehteil 132 dreht sich um die Zentralachse 204, wodurch die feststehenden Werkzeuge, die in den Werkzeughaltern befestigt sind, dazu veranlasst werden, sich in Umfangsrichtung zu bewegen, sodass das feststehende Werkzeug, das für den Rotationsvorgang benutzt wird, indexiert wird.
Die untere Werkzeugablage 131 wird auf dem Bett 141 von einem Sattel und ähnlichem, was nicht gezeigt wird, unterstützt. Die untere Werkzeugablage 131 ist dafür vorgesehen, durch verschiedene Arten von Zuführvorrichtungen, Führungsvorrichtungen, Servomotoren und dergleichen, die im Sattel und dergleichen vorgesehen sind, in Richtung der X-Achse und in Richtung der Z-Achse bewegbar zu sein.
Ein Motor (detaillierte Bauweise in der folgenden Beschreibung) zum Rotieren des rotierenden Werkzeugs ist in die untere Werkzeugablage 131 eingebaut. Die Rotationskraft des Motors wird auf das rotierende Werkzeug, das in dem Werkzeughalter befestigt ist, übertragen, sodass das rotierende Werkzeug in der unteren Werkzeugablage 131 genutzt werden kann.
2 ist eine Seitenansicht des Zustands innerhalb eines Bearbeitungsbereichs, wenn ein Werkzeug, das auf der unteren Werkzeugablage befestigt ist, automatisch in der Werkzeugmaschine in 1 gewechselt wird.
In Bezug auf 1 und 2, hat die Werkzeugmaschine 100 einen automatischen Werkzeugwechsler (ATC) 10 und einen Werkzeugspeicher 156. Der automatische Werkzeugwechsler wechselt automatisch ein Werkzeug, das auf der unteren Werkzeugablage 131 befestigt ist. Der Werkzeugspeicher 156 wird als Werkzeuggehäuseteil zur Aufnahme von Ersatzteilen, die auf der unteren Geräteablage 131 montiert werden sollen, bereitgestellt.
Die Werkzeugmaschine 100 weist einen Werkzeughalter (für ATC) 136 auf. Der Werkzeughalter 136 ist auf der unteren Geräteablage 131 befestigt (Drehteil 132). Der Werkzeughalter 136 umfasst einen Spannvorrichtungsabschnitt zur lösbaren Befestigung eines Werkzeugs. Der automatische Werkzeugwechsler 10 tauscht ein vom Werkzeughalter 136 gehaltenes Werkzeug, mit einem im Werkzeugspeicher 156 untergebrachten Werkzeug aus einer Mehrzahl von auf einer unteren Werkzeugablage 131 befestigten Werkzeugen automatisch aus. Wenn ein Werkzeug auf der unteren Werkzeugablage 131 befestigt ist, wird das Werkzeug aus einer parallelen Richtung zur Z-Achse, in den Werkzeughalter 136 eingesetzt.
Obwohl es in 1 nicht gezeigt ist, weist die Werkzeugmaschine 100 um den Spindelkasten 111 einen automatischen Werkzeugwechsler zum automatischen Wechsel eines Werkzeugs, das an der Werkzeugspindel 121 befestigt ist, und einen Werkzeugspeicher zum Aufnehmen von Ersatzwerkzeugen, die an der Werkzeugspindel 121 befestigt werden sollen, auf.
Die Werkzeugmaschine 100 besitzt eine Seitenverkleidung 142. Die Seitenverkleidung 142 ist auf einer gegenüberliegenden Seite des ersten Spindelkastens 111 relativ zum zweiten Spindelkasten 116 vorgesehen. Die Seitenverkleidung 142 bietet eine Trennung zwischen des äußeren und inneren Bearbeitungsbereichs 200. Die Seitenverkleidung 142 ist mit einer Klappe 143, die geschlossen und geöffnet werden kann, versehen. Der Werkzeugspeicher 156 ist außerhalb des Bearbeitungsbereichs vorgesehen.
Der automatische Werkzeugwechsler 10 besitzt einen Roboterarm 31 und einen Bewegungsmechanismusabschnitt 21. Der Roboterarm 31 ist dafür vorgesehen, um ein Werkzeug greifen zu können. Der Bewegungsmechanismusabschnitt 21 bewegt den Roboterarm 31 im Bereich einer Werkzeugwechselposition 31A innerhalb des Bearbeitungsbereichs, einer Bereitschaftsstellung 31B außerhalb des Bearbeitungsbereichs und einer Lagereinrichtungsposition 31C außerhalb des Bearbeitungsbereichs.
Der Bewegungsmechanismusabschnitt 21 besitzt ein Basiselement 23, eine Linearführung 22, ein Ritzel und eine Zahnstange 25, einen Servomotor (nicht gezeigt) und einen Stützpfeiler 24, als ein Auslösemechanismus, der den Roboterarm 31 dazu veranlasst, sich linear hin und her zubewegen.
Das Basisteil 23 besteht aus Plattenmaterial und besitzt einen Roboterarm 31 und einen Servomotor der daran befestigt ist. Die Linearführung 22 und das Ritzel und die Zahnstange 25 sind auf einer bestimmten Höhe der Montagefläche der Werkzeugmaschine 100 mit der Montagefläche 24 vorgesehen. Die Linearführung 22 ist als ein Führungsmechanismus zur Führung des Basisteils 23 in paralleler Richtung zur Z-Achse vorgesehen. Das Ritzel und die Zahnstange 25 wandeln den Rotationsausgang aus dem Servomotor in eine Linearbewegung um und bewegen dabei das Basisteil 23 in die Richtung der Z-Achse.
Der Roboterarm 31 weist einen Armabschnitt 33 und einen Greifabschnitt 36 auf. Der Armabschnitt 33 ist so ausgebildet, dass er in der Form eines Arms vom Bewegungsmechanismusabschnitt 21 zum Greifabschnitt 36 verläuft. Der Armabschnitt 33 beinhaltet eine Mehrzahl von beweglichen Abschnitten, die über Schwenkachsen miteinander gekoppelt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Roboterarm 31 als ein Roboterarm vorgesehen, der sechs Achsen (drei Schwenkachsen und drei Drehachsen) unabhängig steuern kann.
Der Greifabschnitt 36 ist an einer Spitze des Armabschnitts 33 vorgesehen. Der Greifabschnitt 36 besitzt einen Klauenabschnitt 37. Der Klauenabschnitt 37 weist eine Klauenform auf, die das Werkzeug einspannen kann. Der Greifabschnitt 36 greift das Werkzeug lösbar, indem er den Klauenabschnitt 37 nutzt.
Obwohl 2 einen Greifabschnitt 36 eines einarmigen Typs zeigt, der nur ein Werkzeug greifen kann, kann ein Greifabschnitt eines zweiarmigen Typs, der zwei Werkzeuge gleichzeitig greifen kann, zum Armabschnitt 33 verschwenkt werden.
Die Bewegung des Roboterarms 31, beim automatischen Austausch eines Werkzeugs, das auf der unteren Werkzeugablage 131 befestigt ist, wird beschrieben.
Während der Bearbeitung eines Werkstücks, befindet sich der Roboterarm 31 in einer Bereitschaftsstellung 31B ohne Werkzeug. Wenn die Bearbeitung eines Werkstücks beendet ist und der Wechsel eines Werkzeugs, das auf der unteren Werkzeugablage 131 befestigt ist, erforderlich ist, wird die Klappe 143 in eine Offenstellung gebracht. Der Roboterarm 31 bewegt sich durch eine Öffnung in der Seitenverkleidung 142 in den Bearbeitungsbereich und erreicht die Werkzeugwechselposition 31A während der Armabschnitt 22 geschwenkt wird. Der Roboterarm 31 bewegt sich weiter in die Richtung der Z-Achse (links in der Zeichnung) und greift dabei ein Werkzeug, das im Werkzeughalter 136 befestigt wird.
Der Roboterarm 31, der das Werkzeug greift, bewegt sich aus der Werkzeugwechselposition 31A zum Werkzeugspeicher 31C (Bewegung des Werkzeugs). Über eine entsprechende Steuerung der sechs Achsen des Armabschnitts 33 bewegt der Werkzeugarm 31 das Werkzeug, das aus der unteren Werkzeugablage 131 herausgeholt wurde, zurück in den Werkzeugspeicher 156 und greift erneut ein Ersatzwerkzeug, das im Werkzeugspeicher 156 vorbereitet wurde.
Der Roboterarm 31 bewegt sich von der Speichereinrichtung 31C zum Werkzeugwechselabschnitt 31A (Bewegung des Werkzeugs). Mit derselben Bewegung wie zum oben beschrieben Zeitpunkt des Entfernens des Werkzeugs, befestigt der Roboterarm 31 das Ersatzwerkzeug an dem Werkzeughalter 136. Der Roboterarm 31 bewegt sich aus der Werkzeugwechselposition 31A in die Bereitschaftsstellung 31B und die Klappe 143 wird in einen Schließzustand versetzt. Dadurch ist der Werkzeugwechsel durch den automatischen Werkzeugwechsler 10 beendet.
3 ist eine Querschnittsansicht, die die untere Werkzeugablage und den Werkzeughalter aus 2 zeigt. In Bezug auf 3, weist die Werkzeugmaschine 100 einen Motor 211 zum Rotieren eines rotierenden Werkzeugs (nicht angezeigt) auf, wenn das rotierende Werkzeug auf der unteren Werkzeugablage 131 befestigt ist, auf.
Der Motor 211 ist in die untere Werkzeugablage 131 integriert. Der Motor 211 umfasst einen Rotor 212 und einen Stator 213. Der Rotor 212 hat eine Rotorwelle 214. Die Rotorwelle 214 verläuft in der Form eines Schafts in einer Achsenzielrichtung einer Zentralachse 301. Die Zentralachse 301 verläuft orthogonal zur Z-Achsenrichtung und parallel zur X-Achsenrichtung. Im Zusammenhang mit dem Antrieb des Motors 211 rotiert die Rotorwelle 214 um die Zentralachse 301.
Der Werkzeughalter 136 hat einen Block 137 und einen Spannvorrichtungsabschnitt 26 zur lösbaren Befestigung eines Werkzeugs.
Der Block 137 wird aus einem Metallblock gebildet. Der Block 137 weist eine Seitenoberfläche 137a auf. Die Seitenoberfläche 137a wird aus einer orthogonal zur Z-Achse liegenden Ebene (eine X-Y Ebene) gebildet. Die Seitenoberfläche 137a ist in Richtung der Z-Achse auf einer Seite gegenüber des ersten Spindelkastens 111, des ersten Spindelkasten 111 und des zweiten Spindelkasten 116, vorgesehen.
Der Spannvorrichtungsabschnitt 26 ist in den Block 137 integriert. Der Spannvorrichtungsabschnitt 26 arbeitet zwischen einem eingespannten Zustand zum Einspannen des Werkzeugs und einem ausgespannten Zustand zum Ausspannen des Werkzeugs, als Ergebnis der Übertragung der Antriebskraft, die in dem Motor 211 erzeugt wird.
Der Spannvorrichtungsabschnitt 26 hat eine Klemmwelle 171. Die Klemmwelle 171 verläuft in der Form einer Welle entlang der Achsenzielrichtung der Zentralachse 303 parallel zur Z-Achse. An einer Spitze der Klemmwelle 171, die entlang der Achsenzielrichtung der Zentralachse 303 verläuft, weist die Klemmwelle 171 eine Form auf, die einen Schaftabschnitt 151 eines Werkzeugs 150 einrasten kann. Die Klemmwelle 171 ist so vorgesehen, dass sie entlang der Achsenzielrichtung der Zentralachse 303 verschiebbar ist.
Als nächstes wird ein Mechanismus zum Einspannen des Werkzeugs in den Werkzeughalter 136 beschrieben.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine innere Struktur der Werkzeugablage und des Werkzeughalters aus 3 zeigt. In Bezug auf 3 und 4 weist der Werkzeughalter 136 ferner eine Kupplungswelle 221 auf.
Mit dem als Bearbeitungswerkzeug indexierten Werkzeug 150, das im Werkzeughalter 136 auf der unteren Werkzeugablage 131 fixiert ist, wird die Kupplungswelle 221 mit der Rotorwelle 214 verbunden und die Rotation aus dem Motor 211 wird an die Kupplungswelle 221 weitergegeben. Über die Ausdehnung der Rotorwelle 214, verläuft die Kupplungswelle 221 in Form einer Welle entlang der Achsenzielrichtung der Zentralachse 301. An der Spitze der Kupplungswelle 221 die in Form einer Welle verläuft, weist die Kupplungswelle 221 einen Spitzenabschnitt 222 auf. Der Spitzenabschnitt 222 ist so vorgesehen, dass er aus dem Block 137 herausragt.
5 ist eine aus der Richtung eines in 4 angegeben Pfeils V betrachtete Draufsicht der unteren Werkzeugablage. In Bezug auf 3 bis 5 weist die untere Werkzeugablage 131 ein Ringelement 252 auf. Das Ringelement 252 hat die Form eines Rings um die Zentralachse 204. Das Ringelement 252 weist solch eine Form auf, dass eine Mehrzahl von verbundenen Bestandteilen als Ganzes um die Zentralachse 204 in Form eines Rings vorgesehen ist.
Die Rotorwelle 214 ist so vorgesehen, dass sie das Ringelement 252 durchläuft und der Kupplungswelle 221 des Werkzeughalters 136 an der Spitze der Rotorwelle 214, die in Form einer Welle entlang der Achslinienrichtung der Zentralachse 301 verläuft, gegenüberliegt. Der Spitzenabschnitt der Rotorwelle 214 ist mit einer Eingriffsnut 216 versehen. Die Eingriffsnut 216 hat die Form einer aus der Stirnfläche des Spitzenabschnitts der Rotorwelle ausgesparten Nut und verläuft in eine Richtung. Die Kupplungswelle 221 (davon der Spitzenabschnitt 222) greift in die Eingriffsnut 216 ein, sodass die Kupplungswelle 221 und die Rotorwelle 214 miteinander verbunden sind.
Das Ringelement 252 ist mit einer Ringnut 253 versehen. Die Ringnut 253 weist die Form einer aus einer äußeren Umlaufsfläche des Ringelements ausgesparten Nut auf und ist ringförmig um die Zentralachse 204 vorgesehen. Eine Phasenlage der Rotorwelle 214 ist derart ausgerichtet, dass die Erstreckungsausrichtung der Eingriffsnut 216 mit der Umfangsrichtung um die Zentralachse 204 übereinstimmt und die Eingriffsnut 216 dadurch kontinuierlich zur Ringnut 253 ist. Bei dieser Gelegenheit kann sich die Kupplungswelle 221 (Spitzenabschnitt 222 davon) zischen der Eingriffsnut 216 und der Ringnut 253 bewegen und die Schwenkindexierung der Mehrzahl, der auf der unteren Werkzeugablage 131 befestigten Werkzeuge, durchführen.
In Bezug auf 3 weist der Werkzeughalter 136 ferner einen Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 und einen Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 auf.
Der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 ist in den Block 137 integriert. Der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 ist zwischen der Kupplungswelle 221 und dem Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 auf einem Bewegungsantriebskraftübertragungspfad aus dem Motor 211 zu dem Spannvorrichtungsabschnitt 26 vorgesehen. Der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 verlangsamt die Rotationseingabe in die Kupplungswelle 221 und gibt die verlangsamte Rotation an den Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 aus. Der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 wird durch den Verbund einer Mehrzahl von Zahnrädern gebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 durch einen Planetengetriebemechanismus gebildet. Als Beispiel weist der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt ein Untersetzungsverhältnis R (die Anzahl der Rotationseingänge/die Anzahl der Rotationsausgänge) von 10 auf.
Der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 ist in den Block 137 integriert. Der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 ist zwischen dem Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 und dem Spannvorrichtungsabschnitt 26 auf dem Bewegungsantriebskraftübertragungspfad 211 aus dem Motor 211 zum Spannvorrichtungsabschnitt 26 vorgesehen. Der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 wandelt die durch den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 verlangsamte Rotation in eine Linearbewegung um und überträgt die Linearbewegung an den Spannvorrichtungsabschnitt 26.
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs, der von einer zwei-punkte Kettenlinie VI aus 3 umgeben ist. 7 ist eine Querschnittsansicht, die den Werkzeughalter entlang der Linie VII-VII aus 6 zeigt.
In Bezug auf 3, 6 und 7 der vorliegenden Ausführungsform, wandelt der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 die Rotation mit Hilfe eines Nockenmechanismus in die Linearbewegung um.
Es folgt eine genauere Beschreibung. Der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 besitzt eine Ausgangswelle 242. Die Ausgangswelle 242 verläuft in der Form eines Schafts, entlang einer Achslinienrichtung einer Zentralachse 302, orthogonal zur Zentralachse 303 und parallel zur Zentralachse 301. Die Ausgangswelle 242 gibt die durch den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 verlangsamte Rotation an den Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 aus. Ein Spitzenabschnitt der Ausgangswelle 242 ist mit einem Nutabschnitt 246 ausgestattet. Der Nutabschnitt 246 weist die Form einer Nut auf, die von einer Stirnfläche des Spitzenabschnitts der Ausgangswelle 242 ausgespart ist.
Der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 umfasst ein Rotationseingabeelement 243. Das Rotationseingabeelement 243 ist an einer Erweiterung der Ausgangswelle 242, die in Achslinienrichtung der Zentralachse 302 verläuft, vorgesehen. Das Rotationseingabeelement 243 hat einen Schlüsselabschnitt 247 als Bestandteil. Der Schlüsselabschnitt 247 weist eine Schlüsselform mit einem wesentlich rechteckigen Querschnitt auf. Der Schlüsselabschnitt 247 greift in den Nutabschnitt 246 ein, sodass die Ausgangswelle 242 und das Rotationseingabeelement 243 miteinander verbunden sind. Das Rotationseingabeelement 243 hat eine Nockenform, die die Rotationsbewegung über die Zentralachse 301, Eingangs- und Ausgangswelle 242, in eine Linearbewegung der Achslinienrichtung der Zentralachse 303 umwandelt und die Linearbewegung an die Klemmwelle 171 überträgt.
Als Ergebnis der Übertragung der Rotation aus dem Motor 211 führt die Ausgangswelle 242 eine normale Rotation und eine Gegenrotation über die Zentralachse 302 durch. Wenn die Ausgangswelle 242 eine normale Rotation über die Zentralachse 302 durchführt, rutscht und bewegt sich die Klemmwelle 171 nach links in der Zeichnung. Bei dieser Gelegenheit greift die Klemmwelle 171 in den Schaftabschnitt 151 des Werkzeugs 150 ein und zieht das Werkzeug 150 ein, wodurch das Werkzeug 250 eingespannt wird. Andererseits, wenn die Ausgangswelle 242 eine Gegenrotation über die Zentralachse 302 durchführt, rutscht und bewegt sich die Klemmwelle 171 nach rechts in der Zeichnung. Bei dieser Gelegenheit wird der Eingriff zwischen der Klemmwelle 171 und des Schaftabschnitts 151 des Werkzeugs freigegeben, wodurch das Werkzeug 150 ausgespannt wird.
Wie oben in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, wird der Spannvorrichtungsabschnitt 26 mit Hilfe des Motors 211 zur Rotation des auf der unteren Werkzeugablage 131 montierten Werkzeugs betrieben. Mit anderen Worten wird der in der unteren Werkzeugablage 131 integrierte Motor 211 als Motor zum Antreiben des auf der unteren Werkzeugablage 131 montierten rotierenden Werkzeugs und als Motor zum Antreiben des Spannvorrichtungsabschnitts 26 genutzt.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Beschreibung für den Fall, in dem der Motor 211 in die untere Werkzeugablage 131 integriert ist, gegeben. Jedoch kann der Motor 211 der unteren Werkzeugablage 131 extern zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall ist der Motor 211 über einen geeigneten Bewegungsantriebskraftübertragungsmechanismus an die, in der unteren Werkzeugablage integrierten, Rotationswelle (entsprechend der Rotorwelle 214) gekoppelt.
In Bezug auf 3 bis 7 in der gegenwärtigen Ausführungsform, betreibt der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 den Spannvorrichtungsabschnitt 26, wenn die Rotationseingabe aus dem Motor 211 in die Kupplungswelle gleich oder größer als 180° ist.
Bei solch einer Konfiguration wird vor der Schwenkindexierung der auf der unteren Werkzeugablage 131 montierten Werkzeuge, die Rotorwelle 214 in einem Bereich rotiert, in dem der Spannvorrichtungsabschnitt 26 nicht ausgeführt wird, wenn die Rotation aus dem Motor 211 an die Kupplungswelle 221 weitergegeben wird (z. B. ein Bereich eines Winkels kleiner als 180°), wodurch die Phasenlage der Rotorwelle 214 um die Zentralachse 301, durch Beibehalten des eingespannten Zustands des Werkzeugs 150 durch den Spannvorrichtungsabschnitt 26, so ausgerichtet werden kann, dass die Eingriffsnut 216 in Umfangsrichtung kontinuierlich zur Ringnut 253 ist. Als Ergebnis kann sich der Spitzenabschnitt 222 der Kupplungswelle 221 zwischen der Eingriffsnut 216 und der Ringnut 253 bewegen und die Schwenkindexierung der auf der unteren Werkzeugablage 131 montierten Werkzeuge ausgeführt werden.
8 ist eine Querschnittsansicht einer Position der Schlüsselposition im eingespannten Zustand. 9 ist eine Querschnittsansicht einer Position der Schlüsselposition beim Beginn des Lösens. In Bezug auf 7 bis 9 vergrößert sich die Breite des Nutabschnitts 246, der in der Ausgangswelle gebildet wird, mit zunehmenden Abstand zur Zentralachse 302 in radialer Richtung, während die Breite des Schlüsselabschnitts 247 des Rotationseingabeelements 243 konstant bleibt. Als Ergebnis wird eine Lücke in Richtung der Rotationsrichtung der Ausgangswelle 242 zwischen dem Schlüsselabschnitt 247 und der Nutwand des Schlüsselabschnitts 246 zur Verfügung gestellt.
Da die Lücke zwischen dem Schlüsselabschnitt 247 und der Nutwand des Nutabschnitts 246 vorgesehen ist, wird die Rotation, während eines Zeitraums vom eingespannten Zustand aus 8 zum Beginn des ausgespannten Zustands aus 9 nicht von der Ausgangswelle 242 an das Eingabeelement übertragen, ungeachtet der Rotationseingabe aus dem Motor 211 in die Kupplungswelle 221. Genauer gesagt, während des Zeitraums vom eingespanntem Zustand bis zum Beginn des ausgespanntem Zustands wird ein Rotationswinkel der Ausgangswelle 242, die den Spannvorrichtungsabschnitt 26 nicht dazu veranlasst zu arbeiten, gebildet.
Bei dieser Gelegenheit, wenn die Größe der Lücke zwischen dem Schlüsselabschnitt 247 und die eine oder andere Nutwand des Nutabschnitts 246, die in 7 dargestellt wird, auf 10° im Hinblick auf die Zentralachse 302 als Zentrum eingestellt wird, beträgt der Rotationswinkel θ der Ausgangswelle 242 in dem Bereich, in dem die Rotationseingabe aus dem Motor 211 in die Kupplungswelle 221 den Spannvorrichtungsabschnitt 26 nicht zur Arbeit veranlasst, 20°.
Angenommen, dass R (die Anzahl der Rotationseingaben/die Anzahl der Rotationsausgaben) das Untersetzungsverhältnis des Verzögerungsvorrichtungsabschnitts 231 darstellt, so wird eine Beziehung von (θ > 180° × 1/R) erfüllt und folglich ist es möglich, die Konfiguration in der der Spannvorrichtungsabschnitt 26 in Betrieb ist, zu erzielen, wenn die Rotationseingabe aus dem Moto 211 an die Kupplungswelle 221 gleich oder größer ist als 180°. In der vorliegenden Darstellung wird unter der Annahmen, dass das Untersetzungsverhältnis R des Verzögerungsvorrichtungsabschnitts 231 10 ist, θ auf 20° (θ = 20° > 180° × 1/10) eingestellt.
Die gegenwärtige Ausführungsform ist so konfiguriert, dass der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 den Spannvorrichtungsabschnitt 26 betreibt, wenn die Rotationseingabe aus dem Motor 211 an die Kupplungswelle 221 gleich oder größer als 180° ist. Die Rotationseingabe aus dem Motor 211 in die Kupplungswelle kann jedoch gleich oder größer als 180° × n (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2) sein, wenn der Spannvorrichtungsabschnitt 26 in Betrieb ist. Wenn zum Beispiel die einzige Bezugsposition eines Rotationswinkelsensors des Motors 211 in einem Kreis vorgesehen ist, kann n 2 sein. In diesem Fall, in dem der Rotationswinkel θ der Ausgangswelle 242 in einem Bereich, in dem die Rotationseingabe aus dem Motor 211 in die Kupplungswelle 221 den Spannvorrichtungsabschnitt 26 nicht zur Arbeit veranlasst, auf einen größeren Wert als 36°, in Übereinstimmung mit der zuvor genannten Beziehungsgleichung, eingestellt wird, kann die Lücke zwischen dem Schlüsselabschnitt 241 und der Nutwand des Nutabschnitts 246 zu groß werden und der Schlüsselabschnitt 247 und der Nutabschnitt 246 könnten zerbrechen. Beispiele eines Lösungsverfahrens dieses zuvor genannten Problems beinhalten ein Verfahren zum Einstellen des Untersetzungsverhältnisses R des Verzögerungsvorrichtungsabschnitts 231 auf einen Wert, größer als 18, unter der Annahme, dass θ 20° ist.
Außerdem kann, durch die Konfiguration des Nutabschnitts 246, sodass die sich gegenüberliegenden Nutwände parallel zueinander verlaufen und durch die Konfiguration des Schlüsselabschnitts 247, um einen Schlüsselform mit einem tonnenförmigen Querschnitt zu bekommen, die Lücke in der Rotationsrichtung der Ausgangswelle 242 zwischen dem Schlüsselabschnitt 247 und der Nutwand des Nutabschnitts 246 vorgesehen sein. Darüber hinaus kann die gleiche Lückenstruktur an der Eingriffsnut 216 und des Spitzenabschnitts 222 der Kupplungswelle 216 aus 3 und 4 vorgesehen sein oder der Bereich, in dem der Spannvorrichtungsabschnitt 26 nicht betrieben wird, kann durch die Verwendung eines Spalts zwischen den Zahnrädern in dem Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt 241 gebildet werden.
In der vorliegenden Ausführung wurde eine Beschreibung für den Fall gegeben, in dem das Werkzeug, das automatisch in der unteren Werkzeugablage 131 ausgewechselt wird, das feststehende Werkzeug zum Drehen ist. Jedoch kann das rotierende Werkzeug auch automatisch ausgewechselt werden. In diesem Fall kann der Werkzeughalter 136 einen Bewegungsvorrichtungsabschnitt haben, der die Rotation des Motors 211 in die Linearbewegung umwandelt und die Linearbewegung an den Spannvorrichtungsabschnitt 26 überträgt, um das Werkzeug ein- und auszuspannen, einen Rotationsausnehmermechanismus zur Übertragung der Rotation des Motors 211 auf das rotierende Werkzeug, um das rotierende Werkzeug zu drehen, und einen Schaltvorrichtungsabschnitt, der die Übertragung der Bewegungskraft des Motors 211 zwischen dem Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt und des Rotationsausnehmervorrichtungsabschnitt schaltet.
Die Werkzeugmaschine 100 weist einen Steuerabschnitt (nicht dargestellt) auf, der die Rotation des Motors steuert. Der Steuerabschnitt kontrolliert die Rotation des Motors 211, so dass ein oberer Grenzwert der Ausgabe des Motors 211 beim Betrieb des Spannvorrichtungsabschnitts 26 kleiner ist, als ein oberer Grenzwert der Ausgabe des Motors 211 beim Rotieren des rotierenden Werkzeugs.
Mit solch einer Konfiguration ist es möglich, ein Einwirken eines Übermäßigen Drehmoments auf die Zahnräder, die den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt 231 bilden, zu verhindern, wenn der Spannvorrichtungsabschnitt 26 in Betrieb ist.
Als nächstes wird eine Struktur eines Luftgebläses und eine Struktur zur Bestätigung, ob ein Werkzeug ein- oder ausgespannt ist, wenn das auf der unteren Werkzeugablage 131 montierte Werkzeug automatisch ausgetauscht wird, beschrieben.
In Bezug auf 3 weist der Block 137 eine konische Oberfläche 138 auf. Die konische Oberfläche 138 ist als Rückhaltefläche zum Zurückhalten des Werkzeugs 150 vorgesehen. Die konische Oberfläche 138 ist so vorgesehen, dass sie die Klemmwelle 171 vom äußeren Umfang davon umgibt. Die konische Oberfläche 138 weist eine konische Form wie die konische Oberfläche 152 der Klemmwelle 151 auf. Mit dem Werkzeug 150 das im Werkzeughalter 136 fixiert ist, ist die konische Oberfläche 138 in Oberflächenkontakt mit der konischen Oberfläche 152 des Schaftabschnitts 151.
Im Block 137 wird ein Luftkanal 146 gebildet, durch den die Luft strömen kann. Ein Endabschnitt des Luftkanals 146 wird auf der Seitenoberfläche 137a geöffnet und der andere Endabschnitt des Luftkanals wird auf der konischen Oberfläche 138 geöffnet.
Am Block 137 wird ein Stecker 148 angebracht. Der Stecker 148 wird an einer Öffnung des Luftkanals 146 auf der Seitenoberfläche 137a angebracht. Der Stecker 148 weist eine Form auf, die mit einem Werkzeugspitzenblock 66 eines Spezialwerkzeugs 61, das später beschrieben wird, verbunden werden kann. Durch die Verbindung des Werkzeugspitzenblocks 66 mit dem Stecker 148 geht der Luftkanal auf der Seite des Blocks eine Verbindung mit dem Luftkanal auf der Seite des Spezialwerkzeugs 61 ein.
Der Werkzeughalter 136 weist ferner einen Mitnehmer 172 auf. Der Mitnehmer 172 ist als ein Bedienelement vorgesehen, das zusammen mit dem Einspannen des Werkzeugs 150 im Werkzeughalter 136 arbeitet.
Der Mitnehmer 172 ist mit der Klemmwelle 171 verbunden. Der Mitnehmer besitzt eine Schaftform, die entlang der Achslinienrichtung der Zentralachse 303 verläuft. Der Mitnehmer 172 ist so vorgesehen, dass er aus der Seitenoberfläche 137a des Blocks 137 herausragt. Wenn das Werkzeug 150 eingespannt wird, rutscht und bewegt sich der Mitnehmer 172 zusammen mit der Klemmwelle 171 nach links in der Zeichnung. Dadurch erhöht sich die Überstandlänge des Mitnehmers 172 der Seitenoberfläche 137a.
10 bis 12 sind jeweils eine Seitenansicht, die die Bewegung der Werkzeugspindel und des Roboterarms zeigen, wenn das Werkzeug, das auf der unteren Werkzeugablage befestigt ist, automatisch in der Werkzeugmaschine aus 1 gewechselt wird.
In Bezug auf 10 bis 12 weist die Werkzeugmaschine 100 ferner ein Spezialwerkzeug 61 auf. Das Spezialwerkzeug 61 ist an der Werkzeugspindel 121 angebracht, wenn das Werkzeug 15, das auf der unteren Werkzeugablage 131 montiert ist, automatisch durch den automatischen Werkzeugwechsler 10 ausgetauscht wird.
Das Spezialwerkzeug 61 umfasst einen Schaftabschnitt 62, einen luftkanalbildenden Abschnitt 64 und einen Sensorabschnitt 63. Der Schaftabschnitt 62 wird von einer Spannvorrichtung (nicht gezeigt) eingespannt, die der Werkzeugspindel 121 zur Verfügung gestellt wird. Der luftkanalbildende Abschnitt 64 und der Sensorabschnitt 63 werden dem Schaftabschnitt 62 zur Verfügung gestellt.
Der luftkanalbildende Abschnitt 64 bildet einen Luftkanal, durch den die Luft hindurchströmen kann. Der luftkanalbildende Abschnitt 64 besitzt eine Röhre 68 und einen Werkzeugspitzenblock 66. Die Röhre 68 ist dafür vorgesehen, die Luft, die durch den Luftzufuhrabschnitt (nicht gezeigt) der Werkzeugspindel 121 in den Schaftabschnitt 62 eingeleitet wird, zum Werkzeugspitzenblock 66 zu leiten.
Der Werkzeugspitzenblock 66 wird aus einem Metallblock gebildet. Der Werkzeugspitzenblock 66 weist eine wesentliche L-Form auf, wenn er aus der Y-Achsrichtung betrachtet wird. Der Werkzeugspitzenblock 66 ist an einer Spitze des Spezialwerkzeugs 61 angebracht. Im Werkzeugspitzenblock 66 wird der Luftkanal zur Beförderung der Luft, die durch die Röhre 68 in den Luftkanal 146 (Stecker 148) des Werkzeughalters 136 eingeleitet wird, gebildet.
Der Sensorabschnitt 63 erfasst den Betrieb des Mitnehmers 172, wenn das Werkzeug 150, das auf der unteren Werkzeugablage angebracht ist, ausgetauscht wird. Der Sensorabschnitt 63 weist eine Sonde 65 auf. Die Sonde 65 ist als ein Taststift für den Mitnehmer 172 vorgesehen, der erfasst werden soll. Die Sonde 65 ist so vorgesehen, dass sie vertikal nach unten verläuft. Der Sensorabschnitt 63 ist ein kabelloser Sensor, der ein Ergebnis, das durch die Sonde 65 erfasst wurde (in Kontakt/ohne Kontakt mit dem Mitnehmer 172), kabellos an einen Empfänger überträgt.
13 ist eine Ansicht eines Betriebsablaufs der Werkzeugspindel und der unteren Werkzeugablage, wenn das Werkzeug, das auf der unteren Werkzeugablage angebracht ist, automatisch in der Werkzeugmaschine aus 1 ausgetauscht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform, wird in der Werkzeugmaschine 100, wenn das, auf der unteren Werkzeugablage 131 angebrachte, Werkzeug automatisch ausgetauscht wird, durch Kopplung des, an der Werkzeugspindel angebrachten, Spezialwerkzeugs 61 am Werkzeughalter 136, Luft auf die konische Oberfläche 138 im Werkzeughalter 136 geblasen und es wird bestätigt, ob das Werkzeug ein- oder ausgespannt ist. Im Folgenden wird ein Betriebsablauf der Werkzeugspindel 121 und der unteren Werkzeugablage 131 im Zusammenhang mit diesem automatischen Werkzeugwechsel beschrieben.
In Bezug auf 1, 10 und 13 wird der Roboterarm 31 aus der Wartestellung 31B in die Werkzeugwechselposition 31A gebracht. An diesem Punkt, wird die untere Werkzeugablage 131 in eine vorbestimmte Werkzeugwechselposition gebracht. Der Automatische Wechsel der Werkzeugspindel 121 wird von dem automatischen Werkzeugwechsler (nicht gezeigt) durchgeführt, um das Spezialwerkzeug 61 an der Werkzeugspindel 121 anzubringen. Die Werkzeugspindel 121 wird in Bewegung versetzt, während dem Spezialwerkzeug 61 Luft aus dem Luftversorgungsabschnitt (nicht gezeigt) der Werkzeugspindel 121 zur Verfügung gestellt wird, um das Spezialwerkzeug 61 an den Werkzeughalter 136 auf der unteren Werkzeugablage 131, die sich in der Werkzeugwechselposition befindet, zu koppeln.
Bei dieser Gelegenheit wird das Spezialwerkzeug 61 auf einer, gegenüber des Greifabschnitts 36 liegenden, Seite positioniert, wobei der Werkzeughalter 136 dazwischen angeordnet ist. Insbesondere, wird das Spezialwerkzeug 61 auf der ersten Seite des Spindelkastens 111 positioniert und der Greifabschnitt 36 wird auf der zweiten Seite des Spindelkastens 116 positioniert, wobei der Werkzeughalter 136 dazwischen angeordnet ist. Solch eine Konfiguration kann auf einfache Weise vermeiden, dass innerhalb des Bearbeitungsbereiches, Störung zwischen dem Greifabschnitt 36, der sich in Richtung des, im Werkzeughalter fixierten, Werkzeugs 150 bewegt und dem Spezialwerkzeug 61, das sich in Richtung des Werkzeughalters 136 bewegt, auftreten.
Wenn das Spezialwerkzeug 61 an den Werkzeughalter 136 gekoppelt wird, wird der Werkzeugspitzenblock 66 mit dem Stecker 148 verbunden. Die Luft aus dem Luftversorgungsabschnitt (nicht gezeigt) der Werkzeugspindel 121 wird dem Luftkanal 146 des Werkzeughalters 136, durch das Spezialwerkzeug 61 (Schaftabschnitt 62, Röhre 68 und Werkzeugspitzenblock) zur Verfügung gestellt. Ferner wird die Sonde 65, die dem Spezialwerkzeug 61 zu Verfügung steht, zusammen mit dem Mitnehmer 172 positioniert.
In Bezug auf 11 und 13 wird der Roboterarm 31 nach links in 11 befördert, um das Werkzeug 150, das im Werkzeughalter 136 fixiert ist, durch den Greifabschnitt 36 zu greifen. Der Werkzeughalter 136 spannt das Werkzeug zum Zeitpunkt, an dem das Werkzeug 150 von dem Roboterarm 31 erfasst wird, aus.
Bei dieser Gelegenheit rutscht und bewegt sich der Mitnehmer 172 nach rechts in der Zeichnung und folglich verringert sich die Überstandlänge des Mitnehmers 172 von der Seitenoberfläche 137a. Dabei verliert die Sonde 65 den Kontakt mit dem Mitnehmer 172 und das Ausspannen des Werkzeugs 150 wird im Sensorabschnitt 63 bestätigt.
In Bezug auf 12 und 13 wird der Roboterarm 31 nach rechts in 12 bewegt, um das Werkzeug 150 vom Werkzeug 136 zu entfernen.
Bei dieser Gelegenheit wird eine Öffnung des Luftkanals 146 der konischen Oberfläche 138 freigegeben und die von der Werkzeugspindel 121 in den Luftkanal 146 strömende Luft wird einer Lücke zwischen der konischen Oberfläche 138 und der konischen Oberfläche 152 des Schaftabschnitts 151 des Werkzeugs 150 zur Verfügung gestellt. Dies verhindert, dass Fremdstoffe wie Chips und Kühlmittel auf der konischen Oberfläche 138 verweilen. Anschließend wird die Luftversorgung aus dem Luftversorgungsabschnitt (nicht gezeigt) der Werkzeugspindel 121 zum Spezialwerkzeug 61 ausgesetzt.
In Bezug auf 1, 12 und 13 wird der, ein Ersatzwerkzeug greifende, Roboterarm 31 von der Speichereinrichtung 31C zur Werkzeugwechselposition 31A bewegt. Die Luftversorgung aus dem Luftversorgungsabschnitt (nicht gezeigt) der Werkzeugspindel 121 zum Spezialwerkzeug 61 wird wieder aufgenommen.
In Bezug auf 11 und 13 wird der Roboterarm 31 nach links in 11 bewegt, um das Ersatzwerkzeug 150 in den Werkzeughalter 136 einzusetzen. Die durch den Luftkanal 146 strömende Luft wird einer Lücke zwischen der konischen Oberfläche 138 und der konischen Oberfläche 152 des Schaftabschnitts 151 des Werkzeugs 150, in der gleichen Weise wie zum Zeitpunkt des Entfernens des Werkzeugs 150, zur Verfügung gestellt.
Der Werkzeughalter 136 spannt das Werkzeug 150 zum Zeitpunkt, an dem das Werkzeug 150 in den Roboterarm 31 eingesetzt wird, ein. Bei dieser Gelegenheit rutscht und bewegt sich der Mitnehmer 172 nach links in der Zeichnung und folglich erhöht sich die Überstandlänge des Mitnehmers 172 von der Seitenoberfläche 137a. Dabei gerät die Sonde 65 in Kontakt mit dem Mitnehmer 172 und das Einspannen des Werkzeugs 150 wird im Sensorabschnitt 63 bestätigt.
In Bezug auf 10 und 13, wird der Roboterarm 31 nach rechts in 10 befördert, um den Greifabschnitt 36 vom Werkzeug 150 wegzubewegen.
Die Struktur der Werkzeugmaschine 100 in der Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung wird zusammenfassend beschrieben. Die Werkzeugmaschine 100 in der gegenwärtigen Ausführungsform umfasst: Eine untere Werkzeugablage 131 auf der eine Mehrzahl von Werkzeugen befestigt ist; einen Motor 211, der zur Rotation des rotierenden Werkzeugs, wenn das rotierende Werkzeug auf der unteren Werkzeugablage 131 befestigt wird, auf der unteren Werkzeugablage 131 vorgesehen ist und einen Werkzeughalter 136, der an der unteren Werkzeugablage 131 angebracht ist, zur lösbaren Befestigung des Werkzeugs. Der Werkzeughalter 136 weist einen Spannvorrichtungsabschnitt 26 auf, der zwischen einem eingespanntem Zustand zum Einspannen des Werkzeugs und einem ausgespanntem Zustand zum Ausspannen des Werkzeugs, als Ergebnis der Übertragung der im Motor 211 erzeugten, Antriebskraft arbeitet.
Gemäß der, wie in der oberen Beschreibung, in der Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung konfigurierten, Werkzeugmaschine 100, wird der Spannvorrichtungsabschnitt 26 mit Hilfe des Motors 211 zum Rotieren des rotierenden Werkzeugs, das auf der unteren Werkzeugablage 131 befestigt ist, betrieben. Als Ergebnis kann der Spannvorrichtungsabschnitt 26 zum automatischen Ein- und Ausspannen des, im Werkzeughalter 136 auf der unteren Werkzeugablage 131 fixierten, Werkzeugs, mit einer einfachen Konfiguration versehen sein.
Die Werkzeugmaschine gemäß der gegenwärtigen Erfindung umfasst: eine Werkzeugablage auf der eine Mehrzahl von Werkzeugen angebracht ist; einen, auf der Werkzeugablage vorgesehenen, Motor zum Rotieren eines rotierenden Werkzeugs, wenn das rotierende Werkzeug auf der Werkzeugablage befestigt wird und ein, an der Werkzeugablage angebrachter, Werkzeughalter zur lösbaren Befestigung des Werkzeugs. Der Werkzeughalter weist einen Spannvorrichtungsabschnitt auf, der zwischen einem eingespanntem Zustand des Werkzeugs und einem ausgespanntem Zustand des Werkzeugs, als Ergebnis der Übertragung der im Motor erzeugten, Antriebskraft, arbeitet.
Gemäß der, wie in der oberen Beschreibung konfigurierten Werkzeugmaschine, wird der Spannvorrichtungsabschnitt zum Ein- und Ausspannen des Werkzeugs in den Werkzeughalter, mit Hilfe des Motors zum Rotieren des rotierenden Werkzeugs, betrieben. Somit kann der Spannvorrichtungsabschnitt mit einer einfachen Konfiguration versehen sein.
Vorzugsweise weist der Werkzeughalter eine Kupplungswelle, in die die Rotation aus dem Motor eingegeben wird, einen Verzögerungsvorrichtungsabschnitt, der die Rotationseingabe in die Kupplungswelle verlangsamt und einen Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt, der die, durch den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt verlangsamte, Rotation in eine Linearbewegung umwandelt und die Linearbewegung an den Spannvorrichtungsabschnitt überträgt, auf.
Gemäß der, wie in der oberen Beschreibung konfigurierten, Werkzeugmaschine, wird die Rotation aus dem Motor an den Spannvorrichtungsabschnitt durch die Kupplungswelle, den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt und den Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt übertragen, sodass der Spannvorrichtungsabschnitt in Betrieb versetzt werden kann.
Vorzugsweise besitzt der Motor eine Rotorwelle, die mit einer Eingriffsnut versehen ist, die die Kupplungswelle einkuppelt und die Rotation an den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt ausgibt. Die Werkzeugablage besitzt ein Ringelement, das mit einer Ringnut, die in Umfangsrichtung und kontinuierlich zur Eingriffsnut verläuft, ausgestattet ist. Die Kupplungswelle ist so vorgesehen, dass sie bei der Schwenkindexierung der Mehrzahl der, auf der Werkzeugablage befestigten, Werkzeuge, zwischen der Eingriffsnut und der Ringnut bewegt werden kann. Der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt betreibt den Spannvorrichtungsabschnitt, wenn die Rotationseingabe aus dem Motor in die Kupplungswelle gleich oder größer ist als 180°.
Gemäß der, wie in der oberen Beschreibung konfigurierten, Werkzeugmaschine, wird die Rotorwelle in dem Bereich rotiert, in dem der Spannvorrichtungsabschnitt nicht in Betrieb ist, wenn die Rotation aus dem Motor in die Kupplungswelle eingegeben wird, und dabei, durch Aufrechterhalten des Zustands des Einklemmens des Werkzeugs durch den Spannvorrichtungsabschnitt, kann die Rotorwelle so positioniert werden, dass die Eingriffsnut kontinuierlich zur Ringnut ist. Als Ergebnis kann sich die Kupplungswelle zwischen der Eingriffsnut und der Ringnut bewegen und die Schwenkindexierung der Mehrzahlt der, auf der Werkzeugablage befestigten, Werkzeuge ausgeführt werden.
Vorzugsweise beinhaltet der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt eine Ausgangswelle, die mit einem Nutabschnitt ausgestattet ist und die Rotation an den Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt ausgibt. Der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt beinhaltet ein Rotationseingabeelement an das die Rotation von der Ausgangswelle ausgegeben wird, das Rotationseingabeelement weist einen Schlüsselabschnitt auf, der den Nutabschnitt einkuppelt. Zwischen dem Schlüsselabschnitt und einer Nutwand des Nutabschnitts ist eine Lücke in Rotationsrichtung zur Ausgangswelle vorgesehen.
Gemäß der, wie in der oberen Beschreibung konfigurierten, Werkzeugmaschine, ist die Lücke zwischen dem Schlüsselabschnitt und der Nutwand des Nutabschnitt vorgesehen. Somit kann der Bereich, in dem der Spannvorrichtungsabschnitt nicht in Betrieb ist, gebildet werden selbst wenn die Rotation aus dem Motor an die Kupplungswelle weitergegeben wird.
Wenn man vorzugsweise annimmt, dass θ einen Rotationswinkel der Ausgangswelle in einem Bereich darstellt, in dem die Rotationsausgabe aus dem Motor in die Kupplungswelle den Spannvorrichtungsabschnitt nicht zur Arbeit veranlasst und R (die Anzahl der Rotationseingänge/die Anzahl der Rotationsausgänge) ein Untersetzungsverhältnis des Verzögerungsvorrichtungsabschnitts darstellt, ist ein Verhältnis von θ > 180° × 1/R erfüllt.
Gemäß der, wie in der oberen Beschreibung konfigurierten, Werkzeugmaschine, kann ein Eingangswinkel vom Motor bis zur Kupplungswelle so eingestellt werden, dass er gleich oder größer als 180° ist, wenn der Spannvorrichtungsabschnitt seine Arbeit aufnimmt.
Vorzugsweise weist die Werkzeugmaschine ferner einen Steuerabschnitt auf, der die Rotation des Motors steuert. Der Steuerabschnitt steuert die Rotation des Motors, sodass eine Obergrenze der Ausgabe des Motors, wenn der Spannvorrichtungsabschnitt in Betrieb ist, kleiner ist als eine Obergrenze der Ausgabe des Motors, wenn das rotierende Werkzeug rotiert wird.
Gemäß der, wie in der oberen Beschreibung konfigurierten, Werkzeugmaschine, ist es möglich, zu verhindern, dass sich ein übermäßiges Drehmoment auf den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt auswirkt, wenn der Spannvorrichtungsabschnitt in Betrieb ist.
Die vorliegende Erfindung wird auf die Werkzeugmaschine mit der automatischen Werkzeugwechselfunktion des, auf der Werkzeugablage befestigten, Werkzeugs angewendet.
Es versteht sich, dass die hier offengelegte Ausführungsform der Veranschaulichung dient und keinerlei Einschränkung unterlegen ist. Der Gegenstand der gegenwärtigen Erfindung wird mehr vom Anspruchsgegenstand bestimmt, als von der oberen Beschreibung und soll jegliche Änderungen im gleichen Umfang und der gleichen Bedeutung der Anspruchsgegenstände beinhalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 60-117001 [0002, 0003]
JP 60-123243 [0004, 0005]
JP 06-238539 [0006, 0007]

Claims

Eine Werkzeugmaschine, mit: einer Werkzeugablage (131) auf der eine Mehrzahl von Werkzeugen angebracht ist; einem an der Werkzeugablage (131) vorgesehener Motor (211), zum Drehen eines rotierenden Werkzeugs, wenn das rotierende Werkzeug auf der Werkzeugablage (131) befestigt ist; und einem an der Werkzeugablage (131) befestigter Werkzeughalter (136) zum lösbaren Halten des Werkzeugs, wobei der Werkzeughalter (136) einen Spannvorrichtungsabschnitt (26) aufweist, der infolge der Übertragung der Antriebskraft des Motors (211) zwischen einem eingespannten Zustand zum Einspannen des Werkzeugs und einem ausgespannten Zustand zum Ausspannen des Werkzeugs arbeitet.
Die Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1, wobei der Werkzeughalter (136) zusätzlich eine Kupplungswelle (221) aufweist, die durch den Motor (211) in Rotation versetzt wird, einen Verzögerungsvorrichtungsabschnitt (231) der die Rotationseingabe in die Kupplungswelle (221) verlangsamt und einen Bewegungsvorrichtungsabschnitt (241), der die Rotation, die durch den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt (231) verlangsamt wird, in eine geradlinige Bewegung umwandelt und die geradlinige Bewegung auf den Spannvorrichtungsabschnitt (26) überträgt.
Die Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 2, wobei der Motor (211) eine Rotorwelle (214) aufweist, die mit einer Eingriffsnut (216) versehen ist, die die Kupplungswelle (221) einkuppelt und die Rotation an den Verzögerungsvorrichtungsabschnitt (231) abgibt, die Werkzeugablage (131) ein Ringelement aufweist (252), das mit einer Ringnut (253) ausgestattet ist, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und kontinuierlich zur Eingriffsnut (216) verläuft, und die Kupplungswelle (221) dafür vorgesehen ist, dass sie zwischen der Eingriffsnut (216) und der Ringnut (253) verstellbar ist, wenn die Schwenkindexierung der Mehrzahl der auf der Werkzeugablage (131) montierten Werkzeuge ausgeführt wird, und der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt (241) den Spannvorrichtungsabschnitt (26) betreibt, wenn die Rotationseingabe aus dem Motor (211) in die Kupplungswelle (221) gleich oder größer als 180° ist.
Die Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 3, wobei der Verzögerungsvorrichtungsabschnitt (231) eine Ausgangswelle (242) aufweist, die mit einem Nutabschnitt (246) versehen ist und die Rotation an den Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt (241) ausgibt, der Bewegungsumwandlungsvorrichtungsabschnitt (241) ein Dreheingangselement (243) umfasst, in das die Rotation aus der Ausgangswelle (242) eingegeben wird, wobei das Dreheingangselement (243) mit einem Schlüsselteil (247), das den Nutabschnitt (246) einkuppelt, versehen ist, und zwischen dem Schlüsselteil (247) und einer Nutwand des Nutabschnitts (246) eine Spalte in Rotationsrichtung der Ausgangswelle (242) vorgesehen ist.
Die Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei davon ausgehend, dass θ einen Drehwinkel der Ausgangswelle (242) innerhalb eines Bereichs darstellt, in dem die Rotationseingabe aus dem Motor (211) in die Kupplungswelle (221) ein Betreiben des Spannvorrichtungsabschnitts (26) nicht veranlasst und R (die Anzahl der Rotationseingaben/die Anzahl der Rotationsausgaben) ein Untersetzungsverhältnis des Verzögerungsvorrichtungsabschnitts (231) darstellt, ein Verhältnis von θ > 180° × 1/R erfüllt wird.
Die Werkzeugmaschine gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, weiter umfassend: einen Steuerabschnitt, der die Rotation des Motors (211) steuert, wobei die Steuereinheit die Rotation des Motors (211) steuert, so dass eine Obergrenze der Ausgabe des Motors (211) beim Betrieb des Spannvorrichtungsabschnitts (26) kleiner ist als eine Obergrenze der Ausgabe des Motors (211) beim Drehen des rotierenden Werkzeugs.