DE102017217586A1

DE102017217586A1 - Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschinensystem

Info

Publication number: DE102017217586A1
Application number: DE102017217586.9A
Authority: DE
Inventors: Koji Tsuchida
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2018-04-26
Also published as: US20180111238A1; CN107962433B; CN107962433A; US10906147B2

Abstract

Eine Werkzeugmaschine enthält einen Unterbau (13), einen Tisch (10), eine Hauptspindel (6) und eine Zapfeneinheit (3). Der Tisch (10) wird auf dem Unterbau (13) angebracht. An der Hauptspindel (6) ist ein Werkzeug befestigt. Die Hauptspindel (6) wird dazu veranlasst, an ein Werkstück (W) auf dem Tisch (10) entlang einer Auf-Ab-Richtung zu gelangen. Die Zapfeneinheit (3) ist so konfiguriert, dass sie den Tisch (10) drehbar hält, auf dem das Werkstück (W) mittels einer Drehachse entlang einer Vorne-Hinten-Richtung abgelegt ist. Die Zapfeneinheit (3) ist in einer Rechts-links-Richtung bewegbar angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine für Mehrachsenbearbeitungen, wie z. B. ein Bearbeitungszentrum, und ein Werkzeugmaschinensystem einschließlich einer Werkzeugmaschine und peripheren Vorrichtungen.
Wenn eine Werkstückbearbeitung in einem Bearbeitungszentrum automatisiert abläuft, sind zwischen den in jedem Arbeitsgang eingesetzten Maschinen Vorgänge zum Transportieren sowie zum Anbringen/Entnehmen des Werkstücks notwendig. Diese Vorgänge zum Transportieren sowie zum Anbringen/Entnehmen des Werkstücks werden üblicherweise von einem Palettenwechsler, einem Belader oder einer Werkstück-Be- und Entladevorrichtung wie einem gelenkartigen oder linearartigen/drehartigen Roboter ausgeführt.
Als eine Werkzeugmaschine einschließlich einer solchen Werkstück-Be- und Entladevorrichtung offenbart das japanische Patent mit der Nr. 5328782 eine Werkzeugmaschine, die ein Palettenwechselmittel auf einer Seite eines als Unterbau dienenden Bettes enthält. Das Palettenwechselmittel taucht ein bearbeitetes Werkstück auf einem Tisch mit einem unbearbeiteten Werkstück aus. Die Werkzeugmaschine wechselt eine Palette, auf der das Werkstück durch Drehen eines Dreharms des Palettenwechselmittels abgelegt wird.
Wird der Palettenwechsler jedoch an einer fünfachsigen Maschine befestigt, erhöht sich die Notwendigkeit der Vermeidung einer in einem horizontalen Bearbeitungszentrum nicht benötigten einachsigen Bearbeitung, und weshalb das Austauschen der Palette lange dauert. Wenn die Bearbeitung auf allen Oberflächen des Werkstücks ausgeführt wird, kann auch die fünfachsige Maschine die Bearbeitung nicht auf einer Auflagefläche des Werkstücks mit dem Tisch durchführen. Daher muss das Werkstück mit der Werkstück-Be- und Entladevorrichtung gewendet werden. Wird jedoch in der Werkstück-Be- und Entladevorrichtung ein Wendemechanismus eingebaut, muss eine Antriebsvorrichtung des Wendemechanismus klein sein, wodurch ein Fehler eines langsamen Wendevorgangs verursacht wird. Darüber hinaus enthält die Werkzeugmaschine in dem japanischen Patent mit der Nr. 5328782 ein großdimensioniertes Palettenwechselmittel. Daher kann ein Zugriff nur von einer bestimmten Richtung aus erfolgen, wodurch es zu einem Fehler einer begrenzten Installationsanordnung kommt.
Es ist eine Aufgabe der Offenbarung, eine Werkzeugmaschine mit exzellenter Bedienbarkeit bereitzustellen, die die Probleme löst, die eine herkömmliche Werkzeugmaschine wie in dem japanischen Patent mit der Nr. 5328782 hat und die so konfiguriert ist, dass sie ein bereits bearbeitetes Werkstück mit einem als nächstes zu bearbeitenden Werkstück in einer kurzen Zeit austauscht und eine Bearbeitung auf einer Auflagefläche des Werkstücks mit dem Tisch durchführt. Es ist auch ein Ziel der Offenbarung, ein Werkzeugmaschinensystem einschließlich einer solchen Werkzeugmaschine vorzusehen.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen sind eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 sowie ein Werkzeugmaschinensystem nach Anspruch 6 oder 7 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, wird eine Werkzeugmaschine gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung vorgesehen. Die Werkzeugmaschine enthält einen Unterbau, einen Tisch, eine Hauptspindel und eine Zapfeneinheit. Der Tisch wird auf dem Unterbau angebracht. An der Hauptspindel ist ein Werkzeug befestigt. Die Hauptspindel wird dazu veranlasst, ein Werkstück auf dem Tisch in einer Auf- und Abwärtsrichtung anzufahren. Die Zapfeneinheit kann so konfiguriert werden, dass sie den Tisch mittels einer Drehachse in einer Vorne-Hinten-Richtung als ein Zentrum drehbar hält. Auf dem Tisch wird das Werkstück abgelegt. Die Zapfeneinheit kann in einer Rechts-Links-Richtung beweglich angeordnet werden.
In der Werkzeugmaschine gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung nach dem ersten Aspekt der Offenbarung, nähert sich die Hauptspindel in der Auf- und Abwärtsrichtung, ausgehend von einem distalen Ende des Werkzeugs, das in einem Bereich betreibbar ist, in dem ein unteres Ende unterhalb eines Zentrums der Drehachse der Zapfeneinheit in der Vorne-Hinten-Richtung liegt und ein oberes Ende oberhalb einer Oberseite des Werkstücks liegt.
In der Werkzeugmaschine gemäß einem dritten Aspekt der Offenbarung nach dem ersten oder zweiten Aspekt der Offenbarung hat die Zapfeneinheit einen Bewegungsbereich in der Rechts-Links-Richtung, der einen Abstand von einer Oberseite des Tisches zu einer Oberseite des Werkstücks überschreitet.
In der Werkzeugmaschine gemäß einem vierten Aspekt der Offenbarung nach irgendeinem der ersten bis dritten Aspekte der Offenbarung ist die Werkzeugmaschine so konfiguriert, dass in einem Zustand, in dem das Werkstück über dem Tisch angeordnet ist, die Oberseite des Werkstücks über einer Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung liegt.
In der Werkzeugmaschine gemäß einem fünften Aspekt der Offenbarung nach irgendeinem der ersten bis dritten Aspekte der Offenbarung ist die Werkzeugmaschine so konfiguriert, dass in einem Zustand, in dem das Werkstück über dem Tisch angeordnet ist, eine Oberseite des Tisches so konfiguriert ist, dass sie über einer Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung liegt.
Das Werkzeugmaschinensystem gemäß einem sechsten Aspekt der Offenbarung kann eine Werkstück-Be- und Entladevorrichtung enthalten, die so konfiguriert ist, um ein Werkstück zu einen Tisch zu bringen und/oder das Werkstück von dem Tisch entgegenzunehmen. Die Werkstück-Be- und Entladevorrichtung kann auf einer beliebigen Seite oder auf beiden Seiten einer rechten und linken und/oder einer vorderen Seite der Werkzeugmaschine nach irgendeinem der ersten bis fünften Aspekte angeordnet werden.
Das Werkzeugmaschinensystem gemäß einem siebten Aspekt der Offenbarung enthält mindestens zwei Werkzeugmaschinen gemäß irgendeinem der ersten bis fünften Aspekte, die angeordnet sind. Eine Summe von einem Abstand von einem Zentrum einer Drehachse einer der Werkzeugmaschinen in einer Vorne-Hinten-Richtung zu einer Oberseite eines Werkstücks („N₁“ in 4) und einem Abstand von einem Zentrum einer Drehachse einer anderen Werkzeugmaschine in der Vorne-Hinten-Richtung zu einer Oberseite eines Tisches („N₂ - H (Höhe des Werkstücks)“ in 4) kann so konfiguriert werden, dass sie gleich oder kleiner als ein Abstand zwischen einer Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn eine Zapfeneinheit einer der Werkzeugmaschinen an einem rechten Ende angeordnet ist, und einer Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn eine Zapfeneinheit der anderen Werkzeugmaschine an einem linken Ende angeordnet ist, ist („L“ in 5) (d. h. es ist so konfiguriert, dass L ≤ N1 + N2 - H).
Das Werkzeugmaschinensystem gemäß einem achten Aspekt der Offenbarung enthält mindestens zwei Werkzeugmaschinen nach irgendeinem der ersten bis fünften Aspekte, die angeordnet sind. Eine Summe von einem Abstand von einer Mittelposition einer Drehachse in einer Vorne-Hinten-Richtung, wenn eine Zapfeneinheit einer der Werkzeugmaschinen rechtsseitig an einem rechten Ende einer der Werkzeugmaschinen angeordnet ist („F“ in 4), einem Abstand von einer Mittelposition einer Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn eine Zapfeneinheit einer anderen Werkzeugmaschine linksseitig an einem linken Ende der anderen Werkzeugmaschine (E) angeordnet ist, und einem Abstand zwischen einer der Werkzeugmaschinen und der anderen Werkzeugmaschine („K“ in 5) kann so konfiguriert werden, dass sie gleich oder kleiner als ein Abstand zwischen der Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn die Zapfeneinheit einer der Werkzeugmaschinen am rechten Ende angeordnet ist, und der Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn die Zapfeneinheit der anderen Werkzeugmaschine am linken Ende angeordnet ist, ist („L“ in 5) (d. h. es ist so konfiguriert, dass F + E + K ≤ L) .
Mit der Werkzeugmaschine gemäß der Ausführungsform kann ein Takt, in dem die Werkstück-Be- und Entladevorrichtung veranlasst wird, auf den Tisch zu gelangen, um das Werkstück darauf abzulegen, verkürzt werden, so dass ein Austausch des Werkstücks in deutlich kürzerer Zeit gewährleistet ist. Wenn rechts und links gleichartige Werkzeugmaschinen angeordnet sind, wird das Werkstück an eine benachbarte Werkzeugmaschine übergeben. Somit können Schritte durch die Werkzeugmaschine geteilt werden, wodurch eine Verkürzung der Bearbeitungszeit pro Schritt erreicht wird. Darüber hinaus kann das Werkstück in einer kurzen Zeit gewendet werden, um eine einfache Durchführung der Bearbeitung auf der Auflagefläche des Werkstücks mit dem Tisch zu gewährleisten.
Die Werkzeugmaschinensysteme gemäß dem sechsten bis achten Aspekt veranlassen die Be- und Entladevorrichtungen, gleichzeitig aus zwei Richtungen zwischen der rechten und linken sowie der vorderen Seite der Werkzeugmaschine zum Austauschen des Werkstücks in einer extrem kurzen Zeit anzufahren, wodurch eine wesentlich kürzere Bearbeitungszeit des Werkstücks gewährleistet ist.

1A und 1B sind erläuternde Ansichten einer Werkzeugmaschine und eines Werkzeugmaschinensystems (1A ist eine perspektivische Ansicht der Werkzeugmaschine und 1B ist eine Draufsicht des Maschinensystems).
2A bis 2D sind erläuternde Ansichten (perspektivische Ansichten), die die Betriebsinhalte des Werkzeugmaschinensystems veranschaulichen.
3A bis 3C sind erläuternde Ansichten (perspektivische Ansichten), die die Betriebsinhalte des Werkzeugmaschinensystems veranschaulichen.
4 ist eine erläuternde Ansicht (eine Frontansicht), die Details einer Konfiguration der Werkzeugmaschine zeigt.
5 ist eine erläuternde Ansicht (eine Frontansicht), die Details einer Konfiguration der Werkzeugmaschine zeigt.
6A und 6B sind erläuternde Ansichten, die ein Änderungsbeispiel des Werkzeugmaschinensystems darstellen (6A ist eine perspektivische Ansicht und 6B ist eine Draufsicht) .

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine und eines Werkzeugmaschinensystems gemäß der Erfindung im Detail anhand der Figuren beschrieben. 1A und 1B zeigen eine Werkzeugmaschine und ein Werkzeugmaschinensystem, das die Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung verwendet. 2A bis 2D zeigen die Betriebsinhalte des Maschinensystems. Ein Werkzeugmaschinensystem S₁ besteht aus einer Werkzeugmaschine M, einer Abdeckung 8, die die Werkzeugmaschine M abdeckt, und zwei Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen 12a, 12b, die in einem Peripheriebereich der Werkzeugmaschine M angebracht sind (die beiden Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen 12a, 12b haben identische Strukturen).
In der Werkzeugmaschine M ist ein als Unterbau dienendes Bett 1 in einer rechteckigen parallelepiped Form vorgesehen. Auf der Rückseite des Bettes 1 wird nacheinander eine Säule 2 in einer vertikal länglichen rechteckigen parallelepiped Form angebracht. Weiterhin ist in einer Vorderseite der Säule 2 eine Zapfeneinheit 3 in einer annähernd U-förmigen Form von einer Seitenansicht entlang einer X-Achsrichtung, also einer Rechts-Links-Richtung, beweglich vorgesehen. In der Zapfeneinheit 3 ist eine Halterung 16 in einer B-Achsrichtung drehbar angeordnet. Die B-Achsrichtung ist eine Drehachse unter Verwundung einer Y-Achse, die in einer Vorne-Hinten-Richtung als Zentrum verläuft. Auf einer Oberseite der Halterung 16 ist ein Tisch 10 in einer flachen rechteckigen parallelepiped Form in einer C-Achsrichtung drehbar befestigt, die eine Drehachse senkrecht zur B-Achse ist, und befestigbar/herausnehmbar ist(der Tisch 10 ist so konfiguriert, um ein Werkstück mit einer Spannvorrichtung und einem Greifmechanismus (nicht abgebildet) zu befestigen und herauszunehmen). Auf der Säule 2 ist ein Sattel 4 in einer flachen rechteckigen parallelepiped Form in der Y-Richtung bewegbar angeordnet. In einem vorderen Ende des Sattels 4 ist außerdem ein Hauptspindelkopf 5 in einer vertikal länglichen Säulenform entlang einer Z-Achse bewegbar befestigt, die in einer Auf- und Abwärtsrichtung verläuft. An einem unteren Ende des Hauptspindelkopfes 5 ist eine Hauptspindel 6, an der ein Werkzeug befestigt werden kann, unter Verwendung der Z-Achse als ein Zentrum drehbar angeordnet.
Zusätzlich ist unter dem Sattel 4 ein Werkzeugwechsler 7 einschließlich eines Klammertyp-Werkzeugmagazins vorgesehen. Der Werkzeugwechsler 7 befindet sich in einem Zustand, in dem mehrere Werkzeuge in einer horizontalen umlaufenden Form befestigt sind. Anschließend wird der Werkzeugwechsler 7 so konfiguriert, dass er automatisch ein Werkzeug austauscht, das an einem distalen Ende der Hauptspindel 6 befestigt werden soll.
Die Werkzeugmaschine M, wie oben beschrieben konfiguriert, befindet sich in einem Zustand, in dem ein Außenumfang der Werkzeugmaschine M mit der Abdeckung 8 in einer rechteckigen parallelepiped Form abgedeckt ist, die aus einer transparenten Kunstharzplatte oder einem ähnlichen Material besteht. In der Abdeckung 8 sind Zugangstüren 9,9 angeordnet. Diese Zugangstüren 9,9 sind so konfiguriert, dass sie je nach Bedarf öffnen und schließen können. Anschließend werden rechts und links der Abdeckung 8 die entsprechenden Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen angeordnet (so angeordnet, dass sie an den Zugangstüren 9,9 angrenzend sind) . Jede der Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen 12a, 12b enthält einen Gleitsockel 11 in einer annähernd rechteckigen parallelepiped Form, der gegenüber einem Unterbau 13 gleitbar ist. In einem distalen Ende des Gleitsockeles 11 kann der Tisch 10, auf dem ein Werkstück W abgelegt ist, eingespannt werden. Die rechte und linke Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen 12a, 12b befinden sich in einem Zustand, in dem die Bewegungsrichtung des Gleitsockels 11 mit der Rechts-Links-Richtung (der X-Achsrichtung) der Werkzeugmaschine M übereinstimmt.
Wenn im wie oben konfigurierten Werkzeugmaschinensystem S₁ das bereits bearbeitete Werkstück W mit dem als nächstes zu bearbeitenden Werkstück W ausgetauscht wird, wie in 2A bis 2D dargestellt, werden die rechte und linke Zugangstüre 9,9 der Abdeckung 8 gleichzeitig geöffnet (2A). Anschließend werden die rechte und linke Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen 12a, 12b veranlasst, an die Werkzeugmaschine M zu gelangen. D. h. die Werkstück-Be- und Entladevorrichtung auf einer linken Seite veranlasst den Gleitsockel 11, auf dem der Tisch 10 nicht befestigt ist, sich der Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M anzunähern, um das bereits bearbeitete Werkstück W zusammen mit dem Tisch 10 entgegenzunehmen. Der Gleitsockel 11 nimmt den Tisch 10 auf ( 2B) . Im Anschluss veranlasst die Werkstück-Be- und Entladevorrichtung 12b auf einer rechten Seite den Gleitsockel 11, der den Tisch 10 ergreift, auf dem das nächste zu bearbeitende Werkstück W abgelegt ist, sich der Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M anzunähern, um das nächste zu bearbeitende Werkstück W zusammen mit dem Tisch 10 zu übergeben (2C) . Die Zugangstüren 9,9 werden danach geschlossen und die Bearbeitung des Werkstückes W auf dem Tisch 10 beginnt (2D). So können die beiden Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen im Werkzeugmaschinensystem S₁ gleichzeitig von rechts und links auf den Tisch 10 der Zapfeneinheit 3, die die Bearbeitung durchführt, gelangen. Daher kann das bereits bearbeitete Werkstück W gegen das nächste zu bearbeitende Werkstück W in einer extrem kurzen Zeit ausgetauscht werden.
3A bis 3C veranschaulichen ein Werkzeugmaschinensystem S₂, das aus einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen M₁, M₂, M₃ besteht, die in der Rechts-links-Richtung so angeordnet, dass sie in engen Abständen nebeneinander liegen (die Werkzeugmaschinen M₁, M₂, M₃ haben identische Strukturen wie die oben beschriebene Werkzeugmaschine M). Im Werkzeugmaschinensystem S₂ wird beim Durchführen der Übergabe/Entgegennahme des Werkstücks W zunächst in der Werkzeugmaschine M₁ auf der linken Seite die Halterung 16 nach der Bearbeitung des Werkstücks W in der B-Achsrichtung um 90 Grad nach rechts gedreht. Durch Drehen der Halterung 16 um 90 Grad nach rechts wird der Tisch 10, auf dem das bereits bearbeitete Werkstück W abgelegt ist, nach rechts gedreht und es führt dazu, dass eine Oberseite des Tisches 10 nach rechts gerichtet wird. Gleichzeitig wird damit die Zapfeneinheit 3 nach rechts geglitten, um die Werkzeugmaschine M₂ mittig anzufahren. Gleichzeitig mit dem Gleiten der Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M₁ auf der linken Seite nach rechts, in der Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte, wird die Halterung 16 in der B-Achsrichtung um 90 Grad nach links gedreht. Durch Drehen der Halterung 16 um 90 Grad nach links wird der Tisch 10, auf dem das Werkstück W nicht abgelegt ist, nach links gedreht und es führt dazu, dass eine Oberseite des Tisches 10 nach links gerichtet wird. Zusammen damit wird die Zapfeneinheit 3 nach links geglitten, um die Werkzeugmaschine M₁ auf der linken Seite anzufahren. In einem Zustand, in dem dann der Tisch 10 der Werkzeugmaschine M₁ auf der linken Seite und der Tisch 10 der Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte nahe zusammengebracht werden, erhält die Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte das bereits bearbeitete Werkstück W (ein Halbzeug) von dem Tisch 10 der Werkzeugmaschine M₁ auf der linken Seite (3A).
Die Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte, die das Werkstück W von der Werkzeugmaschine M₁ auf der linken Seite entgegennimmt, kann mit dem Werkzeug Bearbeitungen durchführen, das veranlasst wird, aus einer anderen Richtung als von der Werkzeugmaschine M1 auf der linken Seite das Werkstück W anzufahren. D. h. eine Auflagefläche des Werkstücks mit dem Tisch 10 in der Werkzeugmaschine M₁ kann bearbeitet werden (3B). Nachdem das Werkstück W in der Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte bearbeitet wird, durch Drehung der Halterung 16 in der B-Achsrichtung nach rechts wird der Tisch 10, auf dem das Werkstück W abgelegt ist, nach rechts gedreht und es führt dazu, dass die Oberseite des Tisches 10 nach rechts gerichtet wird. Gleichzeitig wird die Zapfeneinheit 3 nach rechts geglitten, um die Werkzeugmaschine M₃ auf der rechten Seiten anzufahren. Gleichzeitig mit dem Gleiten der Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte nach rechts, in der Werkzeugmaschine M3 auf der rechten Seite, durch Linksdrehung der Halterung 16 in der B-Achsrichtung wird der Tisch 10, auf dem das Werkstück W nicht abgelegt ist, nach links gedreht und es führt dazu, dass eine Oberseite des Tisches 10 nach links gerichtet wird. Zusammen damit wird die Zapfeneinheit 3 nach links geglitten, um die Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte anzufahren. In einem Zustand, in dem der Tisch 10 der Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte und der Tisch 10 der Werkzeugmaschine M₃ auf der rechten Seite nahe gebracht werden, nimmt dann die Werkzeugmaschine M₃ auf der rechten Seite das Werkstück W (die Halbwaren) aus dem Tisch 10 der Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte entgegen (3C). Die Werkzeugmaschine M₃ auf der rechten Seite, die das Werkstück W von der Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte entgegennimmt, kann mit dem Werkzeug eine Bearbeitung durchführen, die dazu führt, dass das Werkstück W aus einer anderen Richtung als von der Werkzeugmaschine M₂ in der Mitte angefahren wird. In einem solchen Werkzeugmaschinensystem S₂ können Bearbeitungsschritte durch die jeweiligen Werkzeugmaschinen M₁, M₂, M₃ auf der linken Seite, in der Mitte und auf der rechten Seite geteilt werden, wodurch eine Verkürzung der Bearbeitungszeit pro Schritt gewährleistet ist.
Als nächstes wird eine bevorzugte Konfiguration der Werkzeugmaschine, die das Werkstück W zwischen den einzelnen Werkzeugmaschinen im Werkzeugmaschinensystem S₂ direkt übergibt, wie in 3A bis 3C gezeigt, unter Bezugnahme auf die 4 und 5 im Detail beschrieben. 4 ist eine Frontansicht, die eine Konfiguration der beiden benachbarten Werkzeugmaschinen M₁, M₂ von den Werkzeugmaschinen des Werkzeugmaschinensystems S₂ zeigt. 5 ist eine Frontansicht, die einen Zustand darstellt, in dem das Werkstück W übergeben wird. Bei einer ähnlichen Konfiguration wie oben ist ein identisches Bezugszeichen angegeben, um die Erklärung wegzulassen. Hier wird das Werkstück W mittels einer Spannvorrichtung 15 auf dem Tisch 10 abgelegt. Die Beschreibung erfolgt unter der Annahme, dass die Dicken der Spannvorrichtungen 15 in den Werkzeugmaschinen M₁, M₂ unterschiedlich sind (eine Dicke der Spannvorrichtung in der Werkzeugmaschine M₁ ist G₁ und eine Dicke der Spannvorrichtung in der Werkzeugmaschine M₂ ist G₂).
Die Hauptspindelköpfe 5 der Werkzeugmaschinen M₁, M₂ haben Arbeitsbereiche A in der Z-Achsrichtung, also eine Auf-abwärtsRichtung. Der Arbeitsbereich A basiert auf einem distalen Ende des Werkzeugs (nicht abgebildet), das an der Hauptspindel 6 befestigt ist, die im Hauptspindelkopf 5 drehbar angeordnet ist. Der Arbeitsbereich A geht von einem Zentrum der Drehachse (das untere Ende) der Zapfeneinheit 3 bis zu einer Oberseite (das obere Ende) des Werkstücks W, das mittels der Spannvorrichtung 15 auf dem Tisch 10 abgelegt wird. D. h. in der Werkzeugmaschine M₁ ist der Arbeitsbereich A N₁ oder mehr, und in der Werkzeugmaschine M₂ ist der Arbeitsbereich A N₂ oder mehr (A > N₁ oder A > N₂). Angesichts davon sind die Werkzeugmaschinen M₁, und M₂ so konfiguriert, dass sie nicht nur die Oberseite des Werkstücks W in 4, sondern auch eine Seitenfläche des Werkstücks W in einem Zustand, in dem die Zapfeneinheit 3 um 90 Grad um die B-Achse gedreht wird (siehe 1A und 1B), bearbeiten. Weiterhin können durch sequentielles Drehen und Indexieren des Tisches 10 um die C-Achse (siehe 1A und 1B) um 90 Grad alle vier Seitenflächen bearbeitet werden. Dementsprechend wird ein Arbeitsbereich D der Zapfeneinheit 3 in der X-Achsrichtung, also einer horizontaler Richtung, bevorzugt gleich oder größer als ein Abstand von der Oberseite des Tisches 10 zur Oberseite des Werkstücks W sein. Wenn das Werkstück W direkt auf dem Tisch 10 abgelegt wird, ist bevorzugt, dass der Arbeitsbereich D gleich oder größer als eine Höhe H des Werkstücks W ist. Wenn die Spannvorrichtung 15 zwischengeschaltet ist, ist bevorzugt, dass der Arbeitsbereich D gleich oder größer als eine Summe aus der Höhe G der Spannvorrichtung 15 und der Höhe H des Werkstücks W ist.
Als nächstes wird die Maschine, um das Werkstück W zu übergeben, einfach so gestaltet und angeordnet, dass eine Summe aus „einem Abstand N₁“ und „einem Abstand N₂ - die Höhe H des Werkstücks W“ gleich oder kleiner als „ein Abstand L“ ist (d. h. L ≤ N₁ + N₂ - H) . „Der Abstand N₁ geht von einem Drehzentrum der B-Achse, also der Drehachse, wenn die Halterung 16 zu einer Seite der Werkzeugmaschine M₂ in der als Abgabeseite dienenden Werkzeugmaschine M₁ gedreht wird, bis zu der Oberseite des Werkstücks.“ „Der Abstand N₂ geht vom Drehzentrum der B-Achse zur Oberseite des Tisches 10 oder der Spannvorrichtung 15 (da sich die als Aufnahmeseite dienende Werkzeugmaschine M₂ in einem Zustand ohne das Werkstück W befindet).“ „Der Abstand L ist zwischen einer B-Achsen-Mittelposition, wenn die Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M₁ an einem rechten Ende angeordnet ist, und einer B-Achsen-Mittelposition, wenn die Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M₂ an einem linken Ende angeordnet ist.“
Die Abstände N₁, N₂, die von den B-Achsenzentren zur Oberseite des Werkstücks W gehen, sind zu diesem Zeitpunkt die Summe der Abstände J von den B-Achsenzentren zu den Oberseiten der Tische 10, der Dicken G₁, G₂ der Spannvorrichtungen 15 und der Höhe H des Werkstücks W. Daher wird davon ausgegangen, wie in 1 dargestellt, dass L ≤ G₁+ G₂ + H + 2J. Grundsätzlich ist es also vorzuziehen, die Werkzeugmaschine so auszulegen, dass der Abstand J vom B-Achsenzentrum zur Oberseite des Tisches 10 positiv ist und einen großen Wert beträgt (d. h. ein Zustand, dargestellt in 4) und der Tisch 10 möglichst nach oben zum B-Achsenzentrum ausgerichtet ist. Das Werkzeugmaschinensystem kann jedoch so konfiguriert werden, um das Werkstück W durch Anpassung der Dicken G₁, G₂ der Spannvorrichtungen 15 in Abhängigkeit von den Abständen J von den B-Achsenzentren der Werkzeugmaschine M₁, M₂, die als Grundlagen für die Oberseiten der Tische 10 dienen, oder einer Größe der Höhe H des Werkstücks W, zu übergeben.
Außerdem ist es vorzuziehen, die Werkzeugmaschinen M₁, M₂ so auszulegen, dass eine Summe aus „einem Abstand F“, „einem Abstand E“ und „einem Abstand K zwischen den Maschinen der Werkzeugmaschinen M₁, M₂“ gleich oder kleiner als „der Abstand L“ ist (d. h. F + E + K ≤ L) oder eine Größe und eine Position der Abdeckung und der Tür einzustellen, die zwischen den Werkzeugmaschinen M₁, M₂ angeordnet sind, um die Bedingung zu erfüllen. „Der Abstand F geht von einer B-Achsen-Mittelposition einer Bearbeitungsendposition in der rechten Richtung auf der X-Achse der Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M₁, die als Grundlage dient, bis zum rechten Ende der Maschine dient.“ „Der Abstand E geht von einer B-Achsen-Mittelposition einer Bearbeitungsendposition in der linken Richtung auf der X-Achse der Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M₂ bis zum linken Ende der Maschine.“ „Der Abstand K zwischen den Maschinen der Werkzeugmaschinen M₁, M₂ wird z. B. durch die Abdeckung und die Tür, die zwischen den Werkzeugmaschinen M1, M2 angeordnet sind, erzeugt.“ „Der Abstand L liegt zwischen der B-Achsen-Mittelposition, wenn die Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M₁ am rechten Ende angeordnet ist, und der B-Achsen-Mittelposition, wenn die Zapfeneinheit 3 der Werkzeugmaschine M₂ am linken Ende angeordnet ist.“ Das Werkzeugmaschinensystem kann jedoch so konfiguriert werden, um das Werkstück W, unter Verwendung vorhandener Werkzeugmaschinen oder unter Berücksichtigung der Abmessungen der Abdeckung und einer ähnlichen Komponente, die zwischen den Maschinen angeordnet sind, indem die Dicken G₁, G₂ der Spannvorrichtungen 15 wie bei einem Fall der Abstände J von den B-Achsenzentren zu den Oberseiten der Tische 10 eingestellt werden, zu übergeben. Beispielsweise bei einer Konfiguration wie 4 kann das Werkstück W auch dann übergeben werden, wenn die Höhe H des Werkstückes W kleiner als die wie in 4 dargestellte ist, wie in 5. dargestellt. In den Werkzeugmaschinen M₁, M₂ in 4 und 5 kann bei der Übergabe des Werkstückes W irgendeine der Zapfeneinheiten 3 der Werkzeugmaschinen M₁, M₂ in einer Richtung, die sich von der anderen trennt, bewegt werden. Alternativ ist es möglich, den Abstand K zwischen den Maschinen groß zu gestalten und die Abdeckung und eine ähnliche Komponente dazwischen vorzusehen.
Wie oben beschrieben enthält die Werkzeugmaschine M eine Zapfeneinheit 3, die in der Rechts-Links-Richtung bewegbar ist. Die Zapfeneinheit 3 soll den Tisch 10 halten, auf dem das Werkstück W mittels der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung als das Zentrum drehbar abgelegt ist. Eine solche Werkzeugmaschine M kann einen Takt verkürzen, der die Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen 12a, 12b veranlasst, den Tisch 10 anzufahren, auf dem das Werkstück W abzulegen ist, damit ein Austausch des Werkstücks W in einer wesentlich kürzeren Zeit gewährleistet ist. Wie das Werkzeugmaschinensystem S₂ kann durch seitliches Anordnen ähnlicher Werkzeugmaschinen M, M·· das Werkstück W zwischen den benachbarten Werkzeugmaschinen M, M übergeben werden. Die Schritte können daher durch die Werkzeugmaschinen M, M·· geteilt werden, wodurch eine Verkürzung der Bearbeitungszeit pro Schritt gewährleistet ist. Mit der Werkzeugmaschine M wird zudem das Werkstück W in einer kurzen Zeit gewendet, um eine einfache Durchführung der Bearbeitung auf der Auflagefläche des Werkstücks W mit dem Tisch 10 zu gewährleisten.
Das Werkzeugmaschinensystem S₁ enthält die Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen 12a, 12b, die so konfiguriert sind, um das Werkstück W zu dem Tisch 10 zu übergeben und das Werkstück W von dem Tisch 10 rechts und links neben der Werkzeugmaschine M wie oben beschrieben entgegenzunehmen. Mit einem solchen Werkzeugmaschinensystem S₁ kann das Werkstück W in einer extrem kurzen Zeit ausgetauscht werden, indem die Werksrück-Be- und Entladevorrichtungen gleichzeitig von rechts und links der Werkzeugmaschine M angefahren werden, wodurch sich die Bearbeitungszeit des Werkstücks W erheblich verkürzt.
Die Konfiguration der Werkzeugmaschine gemäß der Offenbarung beschränkt sich nicht auf die Form der oben beschriebenen Ausführungsform, und die Konfiguration davon, wie z. B. der Form des Bettes, der Säule, des Sattels, der Zapfeneinheit, des Tisches und eines ähnlichen Teiles kann bei Bedarf entsprechend geändert werden, ohne von der Idee der Offenbarung abzuweichen. Die Konfiguration des Werkzeugmaschinensystems gemäß der Offenbarung beschränkt sich nicht auf die Form der oben beschriebenen Ausführungsform, und die Konfiguration davon, wie z. B. der Form und der Struktur der Abdeckung und der Werkstück-Be- und Entladeeinrichtung, kann bei Bedarf entsprechend geändert werden, ohne von der Idee der Offenbarung abzuweichen.
Die Werkzeugmaschine gemäß der Offenbarung ist z. B. nicht auf die Werkzeugmaschine beschränkt, die den Werkzeugwechsler mit dem Klammertypmagazin wie die oben beschriebene Ausführungsform enthält, sondern kann z. B. die Werkzeugmaschine sein, die einen Werkzeugwechsler mit einer Arm-Einheit mit einem Topfrotationswerkzeugwechsler ATC (automatic tool changer: automatischer Werkzeugwechsler) an einer Seite der Säule oder einer ähnlichen Position enthält. Inzwischen ist das Werkzeugmaschinensystem gemäß der Offenbarung nicht darauf beschränkt, die Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen nur auf der rechten und linken Seite der Abdeckung wie oben beschrieben anzuordnen, sondern das Werkzeugmaschinensystem kann die Werkstücks-Be- und Entladevorrichtung auf der rechten und linken Seite sowie auf der Vorderseite der Abdeckung aufweisen, wie in 6A und 6B, oder das Maschinensystem kann die Werkstück-Be- und Entladevorrichtung des Werkstücks auf einer Seite der rechten und linken sowie der vorderen Seite der Abdeckung enthalten. Wie in 6A und 6B dargestellt, enthält ein Werkzeugmaschinensystem S₃ Werkstück-Be- und Entladevorrichtungen, die auf der rechten und linken sowie auf der vorderen Seite der Abdeckung 8 befestigt sind. Im Werkzeugmaschinensystem S₃ kann das Werkstück W in einer kurzen Zeit von der Rechts-Links-Richtung nach vorne, von vorn zu der Rechts-Link-Richtung und einer ähnlichen Richtung entgegengenommen und abgegeben werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil eines weiteren hohen Freiheitsgrads bei der Bearbeitung des Werkstückes W.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass alle in der Beschreibung und/oder in den Ansprüchen genannten Merkmale getrennt und unabhängig voneinander für die Zwecke der ursprünglichen Offenbarung sowie zur Einschränkung der beanspruchten Erfindung unabhängig von der Zusammensetzung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder Ansprüchen offenbart werden sollen. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Einheitengruppen jeden möglichen Zwischenwert bzw. jede Zwischeneinheit zum Zwecke der ursprünglichen Offenbarung sowie zur Beschränkung der beanspruchten Erfindung, insbesondere als Grenzwerte für Wertbereiche, offenbaren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5328782 [0003]

Claims

Eine Werkzeugmaschine (M), aufweisend: einen Unterbau (13); einen Tisch (10), der auf dem Unterbau (13) angebracht ist; eine Hauptspindel (6), an der ein Werkzeug befestigt ist, wobei die Hauptspindel (6) veranlasst wird, an ein Werkstück (W) auf dem Tisch (10) entlang einer Auf- und Abwärtsrichtung zu gelangen; und eine Zapfeneinheit (3), so konfiguriert, dass sie den Tisch (10) drehbar hält, auf dem das Werkstück (W) mittels einer Drehachse entlang einer Vorne-Hinten-Richtung als ein Zentrum abgelegt ist, wobei die Zapfeneinheit (3) in einer Rechts-Links-Richtung beweglich angeordnet ist.
Die Werkzeugmaschine (M) nach Anspruch 1, wobei die Hauptspindel (6) in der Auf- und Abwärtsrichtung anfährt, ausgehend von einem distalen Ende des Werkzeugs, betreibbar in einem Bereich, in dem ein unteres Ende unterhalb eines Zentrums der Drehachse der Zapfeneinheit (3) in der Vorne-Hinten-Richtung liegt und ein oberes Ende oberhalb einer Oberseite des Werkstücks (W) liegt.
Die Werkzeugmaschine (M) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zapfeneinheit (3) einen Bewegungsbereich in der Rechts-Links-Richtung aufweist, der einen Abstand von einer Oberseite des Tisches (10) zu einer Oberseite des Werkstücks (W) überschreitet.
Die Werkzeugmaschine (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Werkzeugmaschine so konfiguriert ist, dass in einem Zustand, in dem das Werkstück (W) oberhalb des Tisches (10) angeordnet ist, die Oberseite des Werkstücks (W) oberhalb einer Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung liegt.
Die Werkzeugmaschine (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Werkzeugmaschine so konfiguriert ist, dass in einem Zustand, in dem das Werkstück (W) oberhalb des Tisches (10) angeordnet ist, eine Oberseite des Tisches (10) so konfiguriert ist, dass sie oberhalb einer Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung liegt.
Ein Werkzeugmaschinensystem (S₁, S₂, S₃), ferner aufweisend: eine Werkstück-Be- und Entladevorrichtung (12a, 12b, 12c), so konfiguriert, um ein Werkstück (W) zu und von einem Tisch (10) abzugeben und entgegenzunehmen, wobei die Werkstück-Be- und Entladevorrichtung (12a, 12b, 12c) auf einer beliebigen Seite oder auf beiden Seiten einer rechten und linken Seite der Werkzeugmaschine (M) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 5 angeordnet ist, oder wobei die Werkstück-Be- und Entladevorrichtung auf einer beliebigen Seite oder beiden Seiten einer rechten und linken Seite sowie einer Frontseite der Werkzeugmaschine (M) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 angeordnet ist.
Ein Werkzeugmaschinensystem (S₁, S₂, S₃), aufweisend: mindestens zwei Werkzeugmaschinen (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die angeordnet sind, wobei eine Summe von einem Abstand von einem Zentrum einer Drehachse einer der Werkzeugmaschinen in einer Vorne-Hinten-Richtung zu einer Oberseite eines Werkstücks (W) und einem Abstand von einem Zentrum einer Drehachse einer anderen Werkzeugmaschine (M) in der Vorne-Hinten-Richtung zu einer Oberseite eines Tisches (10) so konfiguriert ist, dass sie gleich oder kleiner als ein Abstand zwischen einer Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn eine Zapfeneinheit (3) einer der Werkzeugmaschinen (M) an einem rechten Ende angeordnet ist, und einer Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn eine Zapfeneinheit (3) der anderen Werkzeugmaschine (M) an einem linken Ende angeordnet ist, ist.
Ein Werkzeugmaschinensystem (S₁, S₂, S₃), aufweisend: mindestens zwei Werkzeugmaschinen (M) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die angeordnet sind, wobei eine Summe von einem Abstand von einer Mittelposition einer Drehachse in einer Vorne-Hinten-Richtung, wenn eine Zapfeneinheit (3) einer der Werkzeugmaschinen (M) an einem rechten Ende zu einem rechten Ende einer der Werkzeugmaschinen (M) angeordnet ist, einem Abstand von einer Mittelposition einer Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn eine Zapfeneinheit (3) einer anderen Werkzeugmaschine (M) an einem linken Ende der anderen Werkzeugmaschine (M) angeordnet ist, und einem Abstand zwischen einer der Werkzeugmaschinen (M) und der anderen Werkzeugmaschine (M), so konfiguriert ist, dass sie gleich oder kleiner als ein Abstand zwischen der Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn die Zapfeneinheit (3) einer der Werkzeugmaschinen (M) am rechten Ende angeordnet ist, und der Mittelposition der Drehachse in der Vorne-Hinten-Richtung, wenn die Zapfeneinheit (3) der anderen Werkzeugmaschine (M) am linken Ende angeordnet ist, ist.