DE102018002313B4

DE102018002313B4 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102018002313B4
Application number: DE102018002313.4A
Authority: DE
Inventors: Toshifumi MURAMATSU
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: US10363641B2; JP6445067B2; CN108620929B; JP2018158398A; CN108620929A; US20180272486A1; DE102018002313A1

Abstract

Werkzeugmaschine (10), die konfiguriert ist, um ein Zielwerkstück unter Verwendung eines Werkzeugs (36), das an einer Spindel (32) abnehmbar angebracht ist, zu bearbeiten, wobei die Werkzeugmaschine (10) umfasst:
einen Revolverkopf (38) drehbarer Art, der eine Mehrzahl von Greifern (44) umfasst, die entlang seiner Umfangsrichtung bereitgestellt werden, wobei jeder der Mehrzahl von Greifern (44) konfiguriert ist, um das Werkzeug (36) zu halten, das an der Spindel (32) angebracht ist;
eine erste Drehwelle (48, 48a, 48b), die konfiguriert ist, um sich um die Schwenkachse (42) des Revolverkopfs (38) herum zu drehen;
eine zweite Drehwelle (58), die sich in einer Richtung erstreckt, die zu der ersten Drehwelle (48, 48a, 48b) im Wesentlichen rechtwinklig ist, und konfiguriert ist, um den Revolverkopf (38) um eine Drehachse (40) herum zu drehen;
einen Motor (46, 46a, 46b), der konfiguriert ist, um die erste Drehwelle (48, 48a, 48b) zu drehen;
eine Kraftübertragungseinheit (50), die erste Zahnräder (54a, 54b), die mit der ersten Drehwelle (48, 48a, 48b) verbunden sind, und ein zweites Zahnrad (56), das mit der zweiten Drehwelle (58) verbunden ist, umfasst, wobei das zweite Zahnrad (56) konfiguriert ist, um mit den ersten Zahnrädern zu kämmen (54a, 54b); und
eine Rotationsuntersagungseinheit, die konfiguriert ist, wenn der Revolverkopf (38) geschwenkt wird, um eine Drehung der zweiten Drehwelle (58) zu untersagen, um die zweite Drehwelle (58) um die erste Drehwelle (48, 48a, 48b) herum zu schwenken,
wobei:
die ersten Zahnräder der Kraftübertragungseinheit (50) zwei erste Zahnräder (54a, 54b) umfassen;
die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) voneinander entfernt angeordnet sind, um sich gegenüber zu stehen, ein erstes Zahnrad (54a) der beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) mit der ersten Drehwelle (48) nicht drehbar verbunden ist, und ein anderes erstes Zahnrad (54b) der beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) mit der ersten Drehwelle (48) drehbar verbunden ist;
das zweite Zahnrad (56) konfiguriert ist, um mit den beiden ersten Zahnrädern (54a, 54b) zwischen den beiden ersten Zahnrädern (54a, 54b) zu kämmen;
die Rotationsuntersagungseinheit ein Kraftumschaltelement (76b) ist, das mit der ersten Drehwelle (48) nicht drehbar aber in einer axialen Richtung der ersten Drehwelle (48) bewegbar verbunden ist, wobei die Rotationsuntersagungseinheit konfiguriert ist, wenn der Revolverkopf (38) geschwenkt wird, um in der axialen Richtung bewegt zu werden und an dem anderen ersten Zahnrad (54b) in Anlage zu kommen, um dadurch die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) in der gleichen Richtung zu drehen und eine Drehung der zweiten Drehwelle (58) zu untersagen, und wenn der Revolverkopf (38) gedreht wird, um von dem anderen ersten Zahnrad (54b) entfernt zu werden, um dadurch die zweite Drehwelle (58) zu drehen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, die ein Zielwerkstück unter Verwendung eines Werkzeugs, das abnehmbar an einer Spindel angebracht ist, bearbeitet.
Beschreibung der verwandten Technik
Die japanischen Patent-Auslegeschriften Nr. 2012-061526 und 2009-233791 offenbaren Konfigurationen, bei denen ein Revolverkopf entlang seiner Umfangsrichtung, eine Mehrzahl von Greifern, die ein Werkzeug halten können, umfasst und an einem Rahmen einer Werkzeugmaschine angebracht ist, eine Nockennut gebildet ist, um sich in einer senkrechten Richtung auf einer seitlichen Oberfläche eines Spindelkopfs, der dem Revolverkopf zugewandt ist, zu erstrecken, und die Nockennut und ein Kontaktelement des Revolverkopfs, das mit der Nockennut in Kontakt kommt, kooperativ einen Nockenmechanismus bilden. Die Nockennut umfasst einen flachen Abschnitt, der sich senkrecht entlang der seitlichen Oberfläche des Spindelkopfs erstreckt, und einen geneigten Abschnitt, der geneigt ist, um sich von dem Revolverkopf von dem flachen Abschnitt in Richtung auf ein distales Ende (unteres Ende) der Spindel zu entfernen. Ferner wird der Revolverkopf durch die Rotationskraft eines Motors gedreht.
In diesem Fall wird der Revolverkopf durch die Rotationskraft des Motors gedreht, um dadurch einen vorbestimmten Greifer auf einer unteren Seite des Revolverkopfs zu positionieren, und in einem derartigen Zustand wird der Spindelkopf im Verhältnis zum Rahmen durch einen Vorschubachsenmechanismus bewegt, wodurch sich das Kontaktelement des Revolverkopfs in Kontakt mit der Nockennut entlang der Nockennut relativ nach unten bewegt. Wenn sich das Kontaktelement von dem flachen Abschnitt und entlang des geneigten Abschnitts relativ nach unten bewegt, schwenkt der Revolverkopf in Richtung auf das distale Ende der Spindel, und der Greifer, der sich auf der unteren Seite befindet, ergreift ein Werkzeug, das am distalen Ende der Spindel angebracht ist. Somit ist es möglich, das Werkzeug auszutauschen, das am distalen Ende der Spindel angebracht ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß jeder der obigen Patentschriften, wenn sich das Kontaktelement entlang des geneigten Abschnitts bewegt, bewegt sich das Kontaktelement jedoch mit einer relativ hohen Geschwindigkeit und erreicht ein unteres Ende des geneigten Abschnitts. Folglich kann es sein, dass der Revolverkopf, wenn er ankommt, über das Kontaktelement von dem Spindelkopf eine Erschütterung erfährt. Wenn sich daher das Kontaktelement entlang des geneigten Abschnitts bewegt, ist es notwendig, die Erschütterung für den Revolverkopf zu mindern, indem die Vorschubgeschwindigkeit der Achse des Vorschubachsenmechanismus auf eine niedrige Geschwindigkeit (geringe Beschleunigung) eingestellt wird und eine Schwenkgeschwindigkeit des Revolverkopfs begrenzt wird. Dadurch wird für einen Vorgang des Austauschens des Werkzeugs viel Zeit benötigt.
Obwohl der Nockenmechanismus verwendet wird, um den Revolverkopf zu schwenken, wird ferner der Motor verwendet, um den Revolverkopf zu drehen. Dadurch erhöht sich die Anzahl von Teilen, die für einen Mechanismus zum Austauschen von Werkzeugen notwendig sind, was zu höheren Kosten führt.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, die Zeit zu reduzieren, die für einen Vorgang des Austauschens eines Werkzeugs benötigt wird, und auch die Anzahl von Teilen zu reduzieren, die für einen Mechanismus zum Austauschen von Werkzeugen benötigt werden, um dadurch die Kosten zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Werkzeugmaschinen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Werkzeugmaschine, die konfiguriert ist, um ein Zielwerkstück unter Verwendung eines Werkzeugs, das abnehmbar an einer Spindel angebracht ist, zu bearbeiten, wobei die Werkzeugmaschine umfasst: einen Revolverkopf drehbarer Art, der eine Mehrzahl von Greifern umfasst, die entlang seiner Umfangsrichtung bereitgestellt werden, wobei jeder der Mehrzahl von Greifern konfiguriert ist, um das Werkzeug an der Spindel angebracht zu halten; eine erste Drehwelle, die konfiguriert ist, um sich um eine Schwenkachse des Revolverkopfs herum zu drehen; eine zweite Drehwelle, die sich in einer Richtung erstreckt, die zu der ersten Drehwelle im Wesentlichen rechtwinklig ist, und die konfiguriert ist, um den Revolverkopf um eine Drehachse herum zu drehen; einen Motor, der konfiguriert ist, um die erste Drehwelle zu drehen; eine Kraftübertragungseinheit, die ein erstes Zahnrad, das mit der ersten Drehwelle verbunden ist, und ein zweites Zahnrad, das mit der zweiten Drehwelle verbunden ist, umfasst, wobei das zweite Zahnrad konfiguriert ist, um mit dem ersten Zahnrad zu kämmen; und eine Rotationsuntersagungseinheit, die konfiguriert ist, wenn der Revolverkopf geschwenkt wird, um eine Drehung der zweiten Drehwelle zu untersagen, um die zweite Drehwelle um die erste Drehwelle herum zu schwenken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird kein Nockenmechanismus verwendet, um eine Schwenkbewegung auszuführen. Daher ist es möglich, das Vorkommen einer Erschütterung für den Revolverkopf während eines Vorgangs des Austauschens des Werkzeugs zu vermeiden und die Zeit zu reduzieren, die für den Vorgang des Austauschens des Werkzeugs benötigt wird. Ferner können dadurch, dass nur ein Motor verwendet wird, die Schwenkbewegung und die Drehbewegung für den Revolverkopf ausgeführt werden. Folglich ist es möglich, die Anzahl der Teile zu reduzieren, die für einen Mechanismus zum Austauschen des Werkzeugs notwendig sind, und die Kosten zu reduzieren.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung besser hervorgehen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen wird, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines erläuternden Beispiels gezeigt wird.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Werkzeug von einer Spindel in 1 abgenommen ist;
3A eine erklärende Ansicht zum schematischen Erklären eines Prinzips eines Schwenkvorgangs gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform;
3B eine erklärende Ansicht zum schematischen Erklären eines Prinzips eines Drehvorgangs gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform;
4 eine erklärende Ansicht einer Kraftübertragungseinheit gemäß einem ersten Beispiel;
5 eine Querschnittsansicht der Kraftübertragungseinheit gemäß einem zweiten Beispiel;
6 eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel; und
7 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine gemäß dem nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen einer Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Konfiguration der Werkzeugmaschine
1 und 2 sind Seitenansichten einer Werkzeugmaschine 10, die vergrößert die nähere Umgebung eines Spindelkopfs 12 und eines Werkzeugaustauschmechanismus 14 der Werkzeugmaschine 10 zeigt.
Die Werkzeugmaschine 10 umfasst einen Ständer 22, der auf einer nicht abgebildeten Basis in einer +Z-Richtung aufrecht steht (d.h. in einer Pfeilrichtung auf einer Z-Achse in 1 und 2), ein Trägerelement 26, das entlang einer Schiene 24 bewegbar ist, die in einer Z-Achsenrichtung auf einer seitlichen Oberfläche des Ständers 22 gebildet ist, wobei der Spindelkopf 12, der über der Basis durch das Trägerelement 26 getragen wird, durch die Basis getragen wird, um in einer X-Achsenrichtung und einer Y-Achsenrichtung bewegbar zu sein, und im Verhältnis zu einem Arbeitstisch, auf dem ein Zielwerkstück liegt, in der Z-Achsenrichtung bewegbar ist, und zwei Rahmen 28a, 28b die sich von dem Ständer 22 in Richtung auf eine +Y-Richtung erstrecken (d.h. eine Pfeilrichtung auf einer Y-Achse in 1 und 2).
Ein Spindelmotor 30 ist an einem oberen Abschnitt des Spindelkopfs 12 angeordnet. Eine Spindel 32 wird an einem distalen Ende (unteren Ende) des Spindelkopfs 12 auf der Arbeitstischseite getragen und kann sich um die Z-Achse herum drehen, indem der Spindelmotor 30 angetrieben wird. Die Spindel 32 hält ein Werkzeug 36, das in einem Werkzeughalter 34 gehalten wird, auf abnehmbare Art und Weise. Das Werkzeug 36 führt eine vorbestimmte Bearbeitung an dem Zielwerkstück aus. In diesem Fall wird durch Einfügen des Werkzeughalters 34 in ein nicht abgebildetes Anbringungsloch, das an einem distalen Endabschnitt der Spindel 32 gebildet ist, das Werkzeug 36 an der Spindel 32 angebracht. Das Werkzeug 36 und der Werkzeughalter 34 drehen sich zusammen mit der Spindel 32, indem der Spindelmotor 30 angetrieben wird.
Die beiden Rahmen 28a, 28b sind mit dem Werkzeugaustauschmechanismus 14 versehen, der das Werkzeug 36 auswechselt, das an der Spindel 32 anzubringen ist. D.h. die Werkzeugmaschine 10 ist als Bearbeitungszentrum konfiguriert, welches das Werkzeug 36 automatisch auswechseln kann, indem es den Werkzeugaustauschmechanismus 14 verwendet. Der Werkzeugaustauschmechanismus 14 umfasst einen Revolverkopf 38, bei dem es sich um ein Werkzeugmagazin drehbarer Art handelt.
Der Revolverkopf 38 wird an distalen Endabschnitten der beiden Rahmen 28a, 28b getragen, um eine Drehachse 40, wobei es sich um eine Mittelachse handelt, herum drehbar zu sein, und um eine Schwenkachse 42 herum schwenkbar zu sein, die zu der Drehachse 40 im Wesentlichen rechtwinklig ist. Der Revolverkopf 38 umfasst eine Mehrzahl von Greifern 44, die entlang der Umfangsrichtung in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind. Jeder von der Mehrzahl von Greifern 44 hält das Werkzeug 36 über den Werkzeughalter 34 auf abnehmbare Art und Weise.
1 und 2 bilden zur einfacheren Abbildung nur einen der Greifer 44 auf einer unteren Seite des Revolverkopfs 38 ab. Wenn in diesem Fall das Trägerelement 26 und der Spindelkopf 12 in der +Z-Achsenrichtung (oberen Richtung) entlang der Schiene 24 durch einen nicht abgebildeten Vorschubachsenmechanismus bewegt werden, bewegt sich der Werkzeugaustauschmechanismus 14, der von den beiden Rahmen 28a, 28b getragen wird, relativ in einer -Z-Achsenrichtung (untere Richtung) im Verhältnis zu dem Trägerelement 26 und dem Spindelkopf 12. Dann wird der Revolverkopf 38 um die Drehachse 40 herum gedreht, um dadurch einen vorbestimmten Greifer 44 auf einer unteren Seite des Revolverkopfs 38 zu positionieren. Wenn in einem derartigen Zustand der Revolverkopf 38 im Gegenuhrzeigersinn in 1 und 2 um die Schwenkachse 42 herum schwenkt, ergreift der Greifer 44 den Werkzeughalter 34. Folglich können das Werkzeug 36 und der Werkzeughalter 34 von der Spindel 32 abgenommen werden.
In 1 ist die Schwenkachse 42 im Wesentlichen parallel zu einer X-Achse, und die Drehachse 40 ist im Wesentlichen parallel zur Y-Achse. Bei der Werkzeugmaschine 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann es sein, dass die Drehachse 40 nicht parallel zur Y-Achse ist und dass die Schwenkachse 42 nicht parallel zur X-Achse ist, solange die Drehachse 40 und die Schwenkachse 42 zueinander im Wesentlichen rechtwinklig sind.
Der Werkzeugaustauschmechanismus 14 umfasst ferner einen Motor (Rotationsuntersagungseinheit) 46, der an dem distalen Endabschnitt mindestens eines der Rahmen 28a, 28b befestigt ist, eine Kraftübertragungseinheit 50, die eine Rotationskraft einer Drehwelle (ersten Drehwelle) 48 des Motors 46, die sich in der X-Achsenrichtung erstreckt, in eine Rotationskraft um die Schwenkachse 42 herum umwandelt, um den Revolverkopf 38 dadurch zu schwenken, oder wandelt die Rotationskraft des Motors 46 in eine Rotationskraft um die Drehachse 40 herum, um dadurch den Revolverkopf 38 zu drehen, und eine Blockierungseinheit 52, die das Schwenken des Revolverkopfs 38 um die Schwenkachse 42 herum in einem vorbestimmten Winkel blockiert. Die Kraftübertragungseinheit 50 wird nachstehend beschrieben. Die Blockierungseinheit 52 umfasst ein Verlängerungselement 52a, das sich von einem Trägerabschnitt 38a aus, der den Revolverkopf 38 an einem hinteren Teil des Revolverkopfs 38 trägt, damit er um die Drehachse 40 herum drehbar ist, nach hinten erstreckt, und ein Anschlagelement 52b, das auf jeder der seitlichen Oberflächen der Rahmen 28a, 28b angeordnet ist. Wenn der Revolverkopf 38 im Gegenuhrzeigersinn in 1 und 2 um die Schwenkachse 42 herum schwenkt, kommt das Verlängerungselement 52a an dem Anschlagelement 52b zur Anlage, um dadurch zu verhindern, dass der Revolverkopf 38 im Gegenuhrzeigersinn weiter schwenkt.
Grundlegende Konfiguration und Betrieb der Kraftübertragungseinheit
Als Nächstes werden die grundlegende Konfiguration und der Betrieb der Kraftübertragungseinheit 50 mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben. 3A und 3B sind nicht erfindungsgemäße erklärende Ansichten, die konzeptuell die Konfiguration der Kraftübertragungseinheit 50 zeigen.
Die Kraftübertragungseinheit 50 umfasst zwei erste Zahnräder 54a, 54b, die voneinander entfernt angeordnet sind, um sich in der X-Achsenrichtung (einer Richtung der Schwenkachse 42) gegenüberzustehen, und ein zweites Zahnrad 56, das mit den beiden ersten Zahnrädern 54a, 54b zwischen den beiden ersten Zahnrädern 54a, 54b kämmt.
In 3A und 3B ist das eine erste Zahnrad 54a auf der linken Seite im Wesentlichen koaxial mit einer Drehwelle (ersten Drehwelle) 48a des ersten Motors (Rotationsuntersagungseinheit) 46a, die sich entlang einer +X-Achsenrichtung erstreckt (d.h. einer Pfeilrichtung auf der X-Achse in 1 bis 3B), verbunden und kann sich um die Drehwelle 48a herum drehen, indem der erste Motor 46a angetrieben wird. Die Drehwelle 48a dringt in den Rahmen 28a ein, und wird durch den Rahmen 28a drehbar aber in einer axialen Richtung unbeweglich getragen.
Das andere erste Zahnrad 54b auf der rechten Seite ist im Wesentlichen koaxial mit einer Drehwelle (ersten Drehwelle) 48b eines zweiten Motors (Rotationsuntersagungseinheit) 46b, die sich entlang einer -X-Achsenrichtung erstreckt (d.h. einer Richtung, die der Pfeilrichtung auf der X-Achse in 1 bis 3B entgegengesetzt ist), verbunden und kann sich um die Drehwelle 48b herum drehen, wobei der zweite Motor 46b angetrieben wird. Die Drehwelle 48b dringt in den anderen Rahmen 28b ein, und wird von dem Rahmen 28b drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen.
Das zweite Zahnrad 56 ist im Wesentlichen koaxial mit einer Drehwelle (zweiten Drehwelle) 58 des Revolverkopfs 38, die sich in einer Richtung der Drehachse 40 erstreckt (der Y-Achsenrichtung in 3A und 3B), gekoppelt und kann sich zusammen mit dem Revolverkopf 38 um die Drehwelle 58 herum drehen.
Die Kraftübertragungseinheit 50 umfasst ferner ein im Wesentlichen U-förmiges Gehäuse 60, das zwischen den beiden Rahmen 28a, 28b angeordnet ist. Das Gehäuse 60 umfasst einen Basisabschnitt 60a, der sich in der X-Achsenrichtung auf der Seite des Revolverkopfs 38 erstreckt, einen ersten Trägerabschnitt 60b, der sich von einem Ende des Basisabschnitts 60a auf der Seite des ersten Motors 46a in Richtung auf eine -Y-Achsenrichtung erstreckt, und einen zweiten Trägerabschnitt 60c, der sich von dem anderen Ende des Basisabschnitts 60a auf der Seite des zweiten Motors 46b in Richtung auf die -Y-Achsenrichtung erstreckt.
Die Drehwelle 58 des Revolverkopfs 38 dringt in einen mittleren Abschnitt des Basisabschnitts 60a ein. Die Drehwelle 58 wird durch den Basisabschnitt 60a drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen. Die Drehwelle 48a des ersten Motors 46a dringt in den ersten Trägerabschnitt 60b ein. Die Drehwelle 48a wird durch den ersten Trägerabschnitt 60b drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen. Die Drehwelle 48b des zweiten Motors 46b dringt in den zweiten Trägerabschnitt 60c ein. Die Drehwelle 48b wird durch den zweiten Trägerabschnitt 60c drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen. Somit sind die ersten Zahnräder 54a, 54b und das zweite Zahnrad 56 in einem Raum im Innern des Gehäuses 60 untergebracht.
Die Kraftübertragungseinheit 50 schaltet zwischen einer Drehbewegung des Revolverkopfs 38 um die Drehachse 40 herum und einer Schwenkbewegung des Revolverkopfs 38 um die Schwenkachse 42 herum basierend auf dem Betriebsprinzip eines Differentialgetriebes um. D.h. die Kraftübertragungseinheit 50 schaltet zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite für das Differentialgetriebe um, um dadurch Kraft für die Schwenkbewegung oder die Drehbewegung auf den Revolverkopf 38 zu übertragen.
Nachstehend wird ein Vorgang (Schwenkbewegung) des Schwenkens des Revolverkopfs 38 um die Schwenkachse 42 herum beschrieben.
Zunächst werden der erste Motor 46a und der zweite Motor 46b angetrieben, um jeweils die Drehwellen 48a, 48b in einer in 3A abgebildeten Richtung zu drehen. In diesem Fall sollten sich die Drehwellen 48a, 48b wünschenswerterweise um die Drehwellen 48a, 48b mit im Wesentlichen der gleichen Drehzahl und in der gleichen Drehrichtung drehen. Somit drehen sich das eine erste Zahnrad 54a, das mit der Drehwelle 48a des ersten Motors 46a verbunden ist, und das andere erste Zahnrad 54b, das mit der Drehwelle 48b des zweiten Motors 46b verbunden ist, in einer in 3A abgebildeten Drehrichtung. Dadurch wird eine Rotationskraft jedes der ersten Zahnräder 54a, 54b auf das zweite Zahnrad 56 übertragen.
Wie zuvor beschrieben, drehen sich die ersten Zahnräder 54a, 54b in der gleichen Drehrichtung und im Wesentlichen mit der gleichen Drehzahl. Daher kann sich das zweite Zahnrad 56, das mit den ersten Zahnrädern 54a, 54b kämmt, nicht um die Drehwelle 58 drehen. Somit wird das zweite Zahnrad 56 einer Rotationskraft (Schwenkraft) für eine Drehung um die Drehwellen 48a, 48b (Schwenkachse 42) herum unterzogen. Diese Rotationskraft wird anhand der Drehwelle 58 von dem zweiten Zahnrad 56 auf den Revolverkopf 38 übertragen und schwenkt den Revolverkopf 38 um die Schwenkachse 42 herum. Das zweite Zahnrad 56 wird durch den Basisabschnitt 60a des Gehäuses 60 um die Drehwelle 58 (Drehachse 40) herum drehbar getragen. Daher wird auch das Gehäuse 60 um die Schwenkachse 42 herum geschwenkt. D.h. der erste Motor 46a und der zweite Motor 46b dienen als Rotationsuntersagungseinheit, die eine Drehung der Drehwelle 58 untersagt, um die Drehwelle 58 um die Drehwellen 48a, 48b herum zu schwenken, wenn der Revolverkopf 38 (während der Schwenkbewegung) geschwenkt wird.
2 bildet ab, dass der Schwenkvorgang in 3A den Revolverkopf 38 um die Schwenkachse 42 herum aus einer Winkelposition in 1 im Gegenuhrzeigersinn schwenkt. Um zudem den Revolverkopf 38 um die Schwenkachse 42 herum im Uhrzeigersinn in 1 und 2 zu schwenken, wird jede der Drehwellen 48a, 48b im Wesentlichen mit der gleichen Drehzahl in eine Richtung gedreht, die zu der in 3A abgebildeten Drehrichtung entgegengesetzt ist.
Wie zuvor beschrieben, umfasst der Werkzeugaustauschmechanismus 14 die Blockierungseinheit 52 (siehe 1 und 2). Wenn daher das Verlängerungselement 52a, das mit dem Trägerabschnitt 38a des schwenkenden Revolverkopf 38 gekoppelt ist, an dem Anschlagelement 52b zur Anlage kommt, wird verhindert, dass der Revolverkopf 38 im Gegenuhrzeigersinn schwenkt. Dadurch wird ein Untersagungszustand der Drehung um die Drehwelle 58 herum aufgehoben, und die Kraftübertragungseinheit 50 geht auf den Drehvorgang über, um den Revolverkopf 38 um die Drehachse 40 herum zu drehen.
D.h. gemäß dem Drehvorgang, wenn die Blockierungseinheit 52 verhindert, dass der Revolverkopf 38 schwenkt, wird nur der erste Motor 46a angetrieben, um die Drehwelle 48a in der in 3B abgebildeten Drehrichtung zu drehen. In diesem Fall können die Drehwelle 48b und der zweite Motor 46b voneinander getrennt werden, um dadurch die Drehwelle 48b in einen frei drehbaren Zustand zu versetzen. Somit dreht sich das erste Zahnrad 54a, das mit der Drehwelle 48a verbunden ist, in der Drehrichtung um die Drehwelle 48a herum und überträgt diese Rotationskraft auf das zweite Zahnrad 56. Das zweite Zahnrad 56, das mit dem ersten Zahnrad 54a kämmt, wird durch die Rotationskraft von dem ersten Zahnrad 54a um die Drehwelle 58 herum gedreht. Somit dreht sich der Revolverkopf 38, der mit der Drehwelle 58 gekoppelt ist, in der in 3B abgebildeten Drehrichtung um die Drehachse 40 herum. Wenn sich das zweite Zahnrad 56 dreht, drehen sich auch das erste Zahnrad 54b, das mit dem zweiten Zahnrad 56 kämmt, und die Drehwelle 48b des zweiten Motors 46b, die mit dem ersten Zahnrad 54b verbunden ist, in den in 3B abgebildeten Drehrichtungen.
Bei dem Drehvorgang ist es durch Drehen der Drehwelle 48a des ersten Motors 46a in der Richtung, die zu der in 3B abgebildeten Drehrichtung entgegengesetzt ist, möglich, das zweite Zahnrad 56 und den Revolverkopf 38 jeweils in umgekehrten Richtungen zu drehen. Ferner ist es bei dem Drehvorgang, auch wenn die Drehwelle 48b des zweiten Motors 46b gedreht wird und die Drehwelle 48a des ersten Motors 46a in einen frei drehbaren Zustand versetzt wird, möglich, das zweite Zahnrad 56 und den Revolverkopf 38 zu drehen.
Spezifische Konfiguration und Betrieb der Kraftübertragungseinheit
Als Nächstes werden die spezifische Konfiguration und der Betrieb der Kraftübertragungseinheit 50, auf die das Betriebsprinzip in 3A und 3B angewendet wird, mit Bezug auf 4 (erstes Beispiel) und 5 (zweites Beispiel) beschrieben. Bei dem ersten Beispiel und dem zweiten Beispiel wird ein Motor (der erste Motor 46a oder der zweite Motor 46b) verwendet, um die Schwenkbewegung und die Drehbewegung für den Revolverkopf 38 auszuführen. Ferner unterscheiden sich das erste Beispiel und das zweite Beispiel von der grundlegenden Konfiguration in 3A und 3B dadurch, dass die Rotationsuntersagungseinheit zum Untersagen einer Drehung der Drehwelle 58 während des Drehvorgangs ein anderes Bauteil als der erste Motor 46a und der zweite Motor 46b ist.
Erstes Beispiel
Das erste Beispiel in 4 unterscheidet sich von der Konfiguration in 3A und 3B dadurch, dass der zweite Motor 46b nicht bereitgestellt wird und dass das zweite Zahnrad 56 mit der Drehwelle 58 des Revolverkopfs 38 anhand einer Drehwelle 62 und eines Verzögerungsmechanismus (Rotationsuntersagungseinheit) 64 verbunden ist. In diesem Fall wird der zweite Trägerabschnitt 60c des Gehäuses 60 anhand der Drehwelle 48b durch den Rahmen 28b drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen. Daher ist das erste Beispiel ein Konfigurationsbeispiel, bei dem der eine erste Motor 46a verwendet wird, um die Schwenkbewegung und die Drehbewegung für den Revolverkopf 38 auszuführen.
Der Verzögerungsmechanismus 64 weist einen höheren Drehwiderstand als ein Drehwiderstand auf, der erzeugt wird, wenn der Revolverkopf 38 (die Drehwelle 58 und das zweite Zahnrad 56, die damit verbunden sind) um die Schwenkachse 42 herum geschwenkt wird. Gemäß dem ersten Beispiel, wenn der erste Motor 46a angetrieben wird, um die Drehwelle 48a und das erste Zahnrad 54a in der in 4 abgebildeten Drehrichtung um die Drehwelle 48a herum zu drehen, wird die Rotationskraft auf das zweite Zahnrad 56 übertragen. In diesem Fall ist der Drehwiderstand des Verzögerungsmechanismus 64 höher als der Drehwiderstand, der erzeugt wird, wenn der Revolverkopf 38 um die Schwenkachse 42 herum geschwenkt wird.
Daher wird das zweite Zahnrad 56 der Rotationskraft zur Drehung um die in 4 abgebildete Drehwelle 48a (Schwenkachse 42) herum ausgesetzt. Diese Rotationskraft wird von dem zweiten Zahnrad 56 anhand der Drehwelle 62, des Verzögerungsmechanismus 64 und der Drehwelle 58 auf den Revolverkopf 38 übertragen und schwenkt den Revolverkopf 38 um die Schwenkachse 42 herum. Dadurch wird das Gehäuse 60, das die Drehwelle 58 trägt, ebenfalls um die Schwenkachse 42 herum geschwenkt. D.h. gemäß der ersten Ausführungsform dient der Verzögerungsmechanismus 64 als Rotationsuntersagungseinheit, welche die Drehung der Drehwelle 58 untersagt, um die Drehwelle 58 um die Drehwellen 48a, 48b herum zu schwenken, wenn der Revolverkopf 38 geschwenkt wird.
Wenn als Nächstes das Verlängerungselement 52a (siehe 2), das mit dem schwenkenden Revolverkopf 38 gekoppelt ist, an dem Anschlagelement 52b zur Anlage kommt, wird verhindert, dass der Revolverkopf 38 im Gegenuhrzeigersinn schwenkt. Daher wird der Untersagungszustand der Drehung um die Drehwelle 58 herum aufgehoben, und die Kraftübertragungseinheit 50 geht auf den Drehvorgang über, um den Revolverkopf 38 um die Drehachse 40 herum zu drehen. Ähnlich wie bei dem Gehäuse aus 3B dreht sich bei dem Drehvorgang, wenn der erste Motor 46a angetrieben wird, um die Drehwelle 48a in der in 4 abgebildeten Drehrichtung zu drehen, das erste Zahnrad 54a, das mit der Drehwelle 48a verbunden ist, in der Drehrichtung um die Drehwelle 48a herum und überträgt diese Rotationskraft auf das zweite Zahnrad 56. Das zweite Zahnrad 56 wird durch die Rotationskraft von dem ersten Zahnrad 54a um die Drehwelle 62 herum gedreht. Somit dreht sich der Revolverkopf 38 anhand der Drehwelle 62, des Verzögerungsmechanismus 64 und der Drehwelle 58 um die Drehachse 40 herum.
Zweites Beispiel
Das zweite Beispiel in 5 unterscheidet sich von der Konfiguration in 3A bis 4 dadurch, dass der erste Motor 46a nicht bereitgestellt wird, die Drehwelle 48b des zweiten Motors 46b eine Drehwelle 48 ist, die durch die beiden Rahmen 28a, 28b drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen wird, und ein verschiebbarer Verzögerungsmechanismus 68 zwischen dem zweiten Zahnrad 56 und dem Revolverkopf 38 angeordnet ist.
In diesem Fall erstreckt sich die Drehwelle 48 in der X-Achsenrichtung und wird anhand von zwei Lagern 70a, 70b durch die beiden Rahmen 28a, 28b drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen. Das eine erste Zahnrad 54a wird anhand des Lagers 72a durch die Drehwelle 48 drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen und wird anhand eines anderen Lagers 74a durch den ersten Trägerabschnitt 60b drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen. Das andere erste Zahnrad 54b wird anhand des Lagers 72b durch die Drehwelle 48 drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen und wird anhand eines anderen Lagers 74b durch den zweiten Trägerabschnitt 60c drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen.
Ein erstes Kraftumschaltelement 76a wird an der Drehwelle 48 in einer Position bereitgestellt, die näher an dem zweiten Motor 46b als an dem ersten Zahnrad 54a liegt, und kann zu und von dem ersten Zahnrad 54a durch einen nicht abgebildeten Antriebsmechanismus vor- und zurückgeschoben werden. Das erste Kraftumschaltelement 76a ist im Verhältnis zur Drehwelle 48 nicht drehbar aber in der axialen Richtung der Drehwelle 48 bewegbar verbunden. In diesem Fall wird das erste Kraftumschaltelement 76a durch den Antriebsmechanismus an dem ersten Zahnrad 54a zur Anlage gebracht und wird dadurch im Verhältnis zu dem ersten Zahnrad 54a nicht drehbar verbunden. In dem Zustand der Anlage des ersten Kraftumschaltelements 76a an dem ersten Zahnrad 54a kann eine Rotationskraft um die axiale Richtung der Drehwelle 48 herum auf das erste Zahnrad 54a anhand des ersten Kraftumschaltelements 76a übertragen werden, und somit ist der Begriff „Anlage“ ein Konzept, das Einpassung, Druckkontakt, Kontakt oder dergleichen umfasst. Der Antriebsmechanismus kann ein Mechanismus beliebiger Art sein, solange es möglich ist, das erste Kraftumschaltelement 76a zu und von dem ersten Zahnrad 54a in der X-Achsenrichtung vor- und zurückschieben, und kann beispielsweise ein Antriebsmechanismus sein, der einen Fluiddruck oder eine Federkraft verwendet.
Andererseits wird ein zweites Kraftumschaltelement (Rotationsuntersagungseinheit) 76b an der Drehwelle 48 in einer Position bereitgestellt, die näher an dem einen ersten Zahnrad 54a als an dem anderen ersten Zahnrad 54b liegt, und durch den Antriebsmechanismus zu und von dem ersten Zahnrad 54b vor- und zurückgeschoben werden kann. Das zweite Kraftumschaltelement 76b ist mit der Drehwelle 48 nicht drehbar aber in der axialen Richtung der Drehwelle 48 bewegbar verbunden. In diesem Fall wird das zweite Kraftumschaltelement 76b durch den Antriebsmechanismus zur Anlage an dem ersten Zahnrad 54b gebracht und wird dadurch nicht drehbar mit dem ersten Zahnrad 54b verbunden. In diesem Fall kann ähnlich wie bei dem ersten Kraftumschaltelement 76a im Zustand der Anlage des zweiten Kraftumschaltelements 76b an dem ersten Zahnrad 54b die Rotationskraft um die axiale Richtung der Drehwelle 48 herum anhand des zweiten Kraftumschaltelements 76b auf das erste Zahnrad 54b übertragen werden. Der Antriebsmechanismus kann ein Mechanismus beliebiger Art sein, solange es möglich ist, das zweite Kraftumschaltelement 76b in der X-Achsenrichtung zu und von dem ersten Zahnrad 54b vor- und zurückzuschieben.
In der folgenden Beschreibung wird ein Fall beschrieben, bei dem das erste Kraftumschaltelement 76a an dem ersten Zahnrad 54a jederzeit anliegt, während das zweite Kraftumschaltelement 76b durch den Antriebsmechanismus von dem ersten Zahnrad 54b zurückgezogen wird, und daher das erste Zahnrad 54a mit der Drehwelle 48 nicht drehbar verbunden ist und das andere erste Zahnrad 54b mit der Drehwelle 48 drehbar verbunden ist.
In dem Gehäuse 60 erstrecken sich der erste Trägerabschnitt 60b und der zweite Trägerabschnitt 60c weiter von jeweiligen Abschnitten aus, die mit dem Basisabschnitt 60a verbunden sind, in Richtung auf den Revolverkopf 38. Der Basisabschnitt 60a ist mit einem Wellenabschnitt 60d versehen, der sich zu der Drehachse 40 im Wesentlichen koaxial in Richtung auf den Revolverkopf 38 erstreckt. Der Wellenabschnitt 60d ist mit einem plattenförmigen Abschnitt 60e versehen, der sich in der X-Achsenrichtung in Richtung auf den ersten Trägerabschnitt 60b und den zweiten Trägerabschnitt 60c erstreckt. In einem Raum, der durch den ersten Trägerabschnitt 60b, den zweiten Trägerabschnitt 60c, den Basisabschnitt 60a, den Wellenabschnitt 60d und den plattenförmigen Abschnitt 60e gebildet wird, wird das zweite Zahnrad 56 anhand eines Lagers 78 auf dem Basisabschnitt 60a und dem Wellenabschnitt 60d drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen. Der Revolverkopf 38 wird anhand eines Lagers 80 an dem Wellenabschnitt 60d drehbar aber in der axialen Richtung unbeweglich getragen. Der verschiebbare Verzögerungsmechanismus 68 ist an dem plattenförmigen Abschnitt 60e zwischen dem zweiten Zahnrad 56 und dem Revolverkopf 38 angeordnet.
Gemäß dem zweiten Beispiel bringt der Antriebsmechanismus zunächst das erste Kraftumschaltelement 76a zur Anlage an dem ersten Zahnrad 54a und bringt das zweite Kraftumschaltelement 76b zur Anlage an dem anderen ersten Zahnrad 54b. Wenn als Nächstes der zweite Motor 46b angetrieben wird, um die Drehwelle 48 zu drehen, dreht sich das eine erste Zahnrad 54a anhand des ersten Kraftumschaltelements 76a um die Drehwelle 48 herum, und das andere erste Zahnrad 54b dreht sich anhand des zweiten Kraftumschaltelements 76b um die Drehwelle 48 herum.
In diesem Fall drehen sich die ersten Zahnräder 54a, 54b in der gleichen Richtung und im Wesentlichen mit der gleichen Drehzahl, und ihre Drehkräfte werden auf das zweite Zahnrad 56 übertragen. Dadurch wird das zweite Zahnrad 56 der Kraft zur Drehung um die Drehwelle 48 herum ausgesetzt, und diese Rotationskraft wird anhand des verschiebbaren Verzögerungsmechanismus 68 auf den Revolverkopf 38 übertragen. Somit schwenkt der Revolverkopf 38 einstückig mit dem zweiten Zahnrad 56, der Drehwelle 58, dem Gehäuse 60 und dem verschiebbaren Verzögerungsmechanismus 68 um die Schwenkachse 42 herum. D.h. gemäß dem zweiten Beispiel dient das zweite Kraftumschaltelement 76b als Rotationsuntersagungseinheit, welche die Drehung der Drehwelle 58 untersagt, um die Drehwelle 58 um die Drehwelle 48 herum zu schwenken, wenn der Revolverkopf 38 geschwenkt wird.
Wenn anschließend das Verlängerungselement 52a (siehe 2), das mit dem schwenkenden Revolverkopf 38 gekoppelt ist, zur Anlage an dem Anschlagelement 52b kommt, um dadurch zu verhindern, dass der Revolverkopf 38 im Gegenuhrzeigersinn schwenkt, wird das zweite Kraftumschaltelement 76b von dem ersten Zahnrad 54b durch den Antriebsmechanismus getrennt. Somit wird der Untersagungszustand der Drehung um die Drehwelle 58 herum aufgehoben, und die Kraftübertragungseinheit 50 geht von dem Schwenkvorgang auf den Drehvorgang über, um den Revolverkopf 38 um die Drehachse 40 herum zu drehen.
Wenn als Nächstes der zweite Motor 46b angetrieben wird, um eine Drehung um die Drehwelle 48 herum zu bewirken, dreht sich das erste Zahnrad 54a, das anhand des ersten Kraftumschaltelements 76a mit der Drehwelle 48 verbunden ist, um die Drehwelle 48 herum, und die Rotationskraft wird auf das zweite Zahnrad 56 übertragen. Das zweite Zahnrad 56 wird durch die Rotationskraft von dem ersten Zahnrad 54a um die Drehwelle 58 herum gedreht. Dadurch dreht sich der Revolverkopf 38 anhand des verschiebbaren Verzögerungsmechanismus 68 und der Drehwelle 58 um die Drehachse 40 herum. Gemäß dem zweiten Beispiel ist es möglich, zwischen der Drehbewegung und der Schwenkbewegung umzuschalten, indem das erste Kraftumschaltelement 76a oder das zweite Kraftumschaltelement 76b entlang der Drehwelle 48 bewegt wird, um dadurch das Schaltelement zur Anlage an dem ersten Zahnrad 54a oder an dem ersten Zahnrad 54b zu bringen. Somit kann bei dem zweiten Beispiel die Blockierungseinheit 52 entfallen.
Wirkung der Werkzeugmaschine
Es wird die Wirkung der Werkzeugmaschine 10 gemäß der zuvor beschriebenen vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
6 und 7 sind erklärende Ansichten einer Werkzeugmaschine 90 gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel. Die gleichen Bauteile wie die der Werkzeugmaschine 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in 1 bis 5 erhalten die gleichen Bezugszeichen und werden nicht ausführlich beschrieben. Die Werkzeugmaschine 90 gemäß dem nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel in 6 und 7 unterscheidet sich von der Werkzeugmaschine 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass der Revolverkopf 38 unter Verwendung eines Nockenmechanismus 92 geschwenkt wird, der auf der seitlichen Oberfläche des Spindelkopfs 12 angeordnet ist, und dass der Revolverkopf 38 unter Verwendung eines Motors 94, der an dem Trägerabschnitt 38a des Revolverkopfs 38 bereitgestellt wird, um die Drehachse 40 herum gedreht wird.
Bei der Werkzeugmaschine 90 wird der Revolverkopf 38 an der Schwenkachse 42, die an den distalen Endabschnitten der beiden Rahmen 28a, 28b angeordnet ist, anhand eines Kopplungselements 96, das auf einer oberen Seite des Trägerabschnitts 38a bereitgestellt wird, schwenkbar getragen. Der Motor 94 wird auf der oberen Seite des Trägerabschnitts 38a bereitgestellt. Ein scheibenförmiges Kontaktelement 98 wird auf einer unteren Seite des Trägerabschnitts 38a bereitgestellt und kann mit dem Nockenmechanismus 92 in Kontakt kommen.
Der Nockenmechanismus 92 ist auf der seitlichen Oberfläche des Spindelkopfs 12 und entlang der -Z-Achsenrichtung von dem Spindelmotor 30 zu einer unteren Seite der Spindel 32 angeordnet. Der Nockenmechanismus 92 umfasst einen ersten flachen Abschnitt 92a, der an den Revolverkopf 38 auf der Seite des Spindelmotors 30 angrenzt und sich entlang der -Z-Achsenrichtung erstreckt, einen geneigten Abschnitt 92b, der sich von einem unteren Ende des ersten flachen Abschnitts 92 aus schräg nach unten erstreckt und von dem Revolverkopf 38 weg (in Richtung auf das Werkzeug 36) von einem unteren Ende des geneigten Abschnitts 92b in der Nähe der Spindel 32 entlang der -Z-Achsenrichtung geneigt ist.
Wenn in diesem Fall das Trägerelement 26 durch den Vorschubachsenmechanismus entlang der Schiene 24 nach oben bewegt wird, bewegt sich der Spindelkopf 12, der mit dem Trägerelement 26 gekoppelt ist, nach oben. In diesem Fall sind die beiden Rahmen 28a, 28b an dem Ständer 22 befestigt, und der Revolverkopf 38 wird durch die beiden Rahmen 28a, 28b anhand der Schwenkachse 42 und des Kopplungselements 96 schwenkbar getragen. Daher bewegt sich der Revolverkopf 38 im Verhältnis zu dem Spindelkopf 12 relativ nach unten. Das Kontaktelement 98 des Revolverkopfs 38 steht in Kontakt mit dem ersten flachen Abschnitt 92a des Nockenmechanismus 92. Wenn sich daher der Nockenmechanismus 92 entlang der Z-Achsenrichtung zusammen mit dem Spindelkopf 12 nach oben bewegt, bewegt sich das Kontaktelement 98 relativ nach unten, während es in Kontakt mit dem ersten flachen Abschnitt 92a gehalten wird.
Wenn sich das Kontaktelement 98 zu einem unteren Ende des ersten flachen Abschnitts 92a bewegt und sich dann entlang des geneigten Abschnitts 92b bewegt, bewegt sich das Kontaktelement 98 entlang des geneigten Abschnitts 92b schräg nach unten, und der Revolverkopf 38, der durch die Schwenkachse 42 schwenkbar getragen wird, schwenkt im Gegenuhrzeigersinn in 6 und 7. Anschließend bewegt sich das Kontaktelement 98 zu einem unteren Ende des geneigten Abschnitts 92b und bewegt sich dann entlang des zweiten flachen Abschnitts 92c nach unten. Da sich das Kontaktelement 98 entlang des zweiten flachen Abschnitts 92c nach unten bewegt, bewegt sich der Revolverkopf 38, der durch die Schwenkachse 42 schwenkbar getragen wird, relativ nach unten und bewahrt dabei einen Zustand, in dem der Revolverkopf 38 in einem vorbestimmten Winkel geneigt ist.
Als Nächstes wird der Betrieb des Vorschubachsenmechanismus in einem Zustand angehalten, in dem der Revolverkopf 38 auf eine vorbestimmte Position abgesenkt wird, und dann wird der Motor 94 angetrieben, um den Revolverkopf 38 um die Drehachse 40 herum zu drehen, wodurch ein erwünschter Greifer 44 auf einer unteren Seite des Revolverkopfs 38 positioniert wird. Als Nächstes wird der Vorschubachsenmechanismus wieder angetrieben, um dadurch den Spindelkopf 12 nach oben zu bewegen, so dass der Revolverkopf 38 relativ nach unten bewegt wird. Folglich wird der Werkzeughalter 34 durch den Greifer 44 ergriffen, so dass es möglich ist, das Werkzeug 36 und den Werkzeughalter 34 nach unten zu bewegen und sie von der Spindel 32 zu trennen.
Bei der Werkzeugmaschine 90 gemäß dem nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel wird der Revolverkopf 38 jedoch durch den Nockenmechanismus 92 geschwenkt. Wenn sich daher das Kontaktelement 98 entlang des geneigten Abschnitts 92b relativ nach unten bewegt, bewegt sich das Kontaktelement 98 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit und erreicht das untere Ende des geneigten Abschnitts 92b. Wenn das Kontaktelement 98 das untere Ende erreicht, ist es entsprechend wahrscheinlich, dass der Revolverkopf 38 anhand des Kontaktelements 98 eine Erschütterung von dem Spindelkopf 12 erfährt. Wenn sich daher das Kontaktelement 98 entlang des geneigten Abschnitts 92b bewegt, ist es notwendig, die Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubachsenmechanismus auf eine geringe Geschwindigkeit (geringe Beschleunigung) einzustellen, die Schwenkgeschwindigkeit des Revolverkopfs 38 zu begrenzen und dadurch die Erschütterung für den Revolverkopf 38 zu mindern. Dadurch dauert der Vorgang lange, um das Werkzeug 36 und den Werkzeughalter 34 auszutauschen.
Ferner wird der Nockenmechanismus 92 verwendet, um den Revolverkopf 38 zu schwenken, während der Motor 94 verwendet wird, um den Revolverkopf 38 zu drehen. Daher ist die Anzahl von Teilen, die für einen Mechanismus zum Austauschen des Werkzeugs 36 und des Werkzeughalters 34 notwendig sind, groß, wodurch höhere Kosten entstehen.
Im Gegensatz dazu verwendet die Werkzeugmaschine 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration, die mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben wird, und für die Schwenkbewegung wird nicht der Nockenmechanismus 92 verwendet. Daher ist es möglich, das Vorkommen der Erschütterung für den Revolverkopf 38 während des Vorgangs des Austauschens des Werkzeugs 36 und des Werkzeughalters 34 zu verhindern und die Zeit zu reduzieren, die für den Vorgang des Austauschens des Werkzeugs 36 und des Werkzeughalters 34 benötigt wird. Ein einziger Motor 46 kann die Schwenkbewegung und die Drehbewegung für den Revolverkopf 38 ausführen. Somit ist es möglich, die Anzahl der Teile, die für einen Mechanismus zum Austauschen des Werkzeugs 36 und des Werkzeughalters 34 notwendig sind, zu reduzieren und die Kosten zu reduzieren.
Aus den Ausführungsformen erzielte technische Konzepte
Die technischen Konzepte, die aus den obigen Ausführungsformen hervorgehen, werden nachstehend beschrieben.
Eine Werkzeugmaschine (10), die konfiguriert ist, um ein Zielwerkstück unter Verwendung eines Werkzeugs (36), das an einer Spindel (32) abnehmbar angebracht ist, zu bearbeiten, umfasst: einen Revolverkopf (38) drehbarer Art, der eine Mehrzahl von Greifern (44) umfasst, die entlang seiner Umfangsrichtung bereitgestellt werden, wobei jeder der Mehrzahl von Greifern (44) konfiguriert ist, um das Werkzeug (36) zu halten, das an der Spindel (32) angebracht ist; eine erste Drehwelle (48, 48a, 48b), die konfiguriert ist, um sich um die Schwenkachse (42) des Revolverkopfs (38) herum zu drehen; eine zweite Drehwelle (58), die sich in einer Richtung erstreckt, die zu der ersten Drehwelle (48, 48a, 48b) im Wesentlichen rechtwinklig ist, und die konfiguriert ist, um den Revolverkopf (38) um eine Drehachse (40) herum zu drehen; einen Motor (46, 46a, 46b), der konfiguriert ist, um die erste Drehwelle (48, 48a, 48b) zu drehen; eine Kraftübertragungseinheit (50), die ein erstes Zahnrad (54a, 54b), das mit der ersten Drehwelle (48, 48a, 48b) verbunden ist, und ein zweites Zahnrad (56), das mit der zweiten Drehwelle (58) verbunden ist, umfasst, wobei das zweite Zahnrad (56) konfiguriert ist, um mit dem ersten Zahnrad (54a, 54b) zu kämmen; und eine Rotationsuntersagungseinheit, die konfiguriert ist, wenn der Revolverkopf (38) geschwenkt wird, um eine Drehung der zweiten Drehwelle (58) zu untersagen, um die zweite Drehwelle (58) um die erste Drehwelle (48, 48a, 48b) herum zu schwenken.
Da somit für die Schwenkbewegung kein Nockenmechanismus verwendet wird, ist es möglich, das Vorkommen der Erschütterung für den Revolverkopf (38) während des Vorgangs des Austauschens des Werkzeugs (36) zu vermeiden und die Zeit zu reduzieren, die für den Vorgang des Austauschens des Werkzeugs (36) benötigt wird. Unter Verwendung nur eines Motors (46, 46a, 46b) können die Schwenkbewegung und die Drehbewegung für den Revolverkopf (38) ausgeführt werden. Folglich ist es möglich, die Anzahl der Teile, die für einen Mechanismus zum Austauschen des Werkzeugs (36) notwendig sind, zu reduzieren und die Kosten zu reduzieren.
In der Werkzeugmaschine (10) kann die Kraftübertragungseinheit (50) die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) umfassen, die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) können voneinander entfernt angeordnet sein, um sich gegenüber zu stehen, das zweite Zahnrad (56) kann mit den beiden ersten Zahnrädern (54a, 54b) zwischen den beiden ersten Zahnrädern (54a, 54b) kämmen, und die Rotationsuntersagungseinheit kann einen ersten Motor (46a), der konfiguriert ist, um nur ein erstes Zahnrad (54a) der beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) zu drehen, und einen zweiten Motor (46b), der konfiguriert ist, um nur das andere erste Zahnrad (54b) zu drehen, umfassen und kann konfiguriert sein, wenn der Revolverkopf (38) geschwenkt wird, um die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) in der gleichen Richtung zu drehen und um dadurch eine Drehung der zweiten Drehwelle (58) zu untersagen, und wenn der Revolverkopf (38) gedreht wird, um die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) in entgegengesetzten Richtungen zu drehen und um dadurch die zweite Drehwelle (58) zu drehen. Folglich ist es möglich, zwischen der Schwenkbewegung des Revolverkopfs (38) und der Drehbewegung des Revolverkopfs (38) effizient umzuschalten.
Bei der Werkzeugmaschine (10) kann die Kraftübertragungseinheit (50) die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) umfassen, die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) können voneinander entfernt angeordnet sein, um sich gegenüber zu stehen, ein erstes Zahnrad (54a) der beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) ist nicht drehbar mit der ersten Drehwelle (48) verbunden, und das andere erste Zahnrad (54b) ist mit der ersten Drehwelle (45) drehbar verbunden, das zweite Zahnrad (56) kann konfiguriert sein, um mit den beiden ersten Zahnrädern (54a, 54b) zwischen den beiden ersten Zahnrädern (54a, 54b) zu kämmen, die Rotationsuntersagungseinheit kann ein Kraftumschaltelement (76b) sein, das mit der ersten Drehwelle (48) nicht drehbar aber in einer axialen Richtung der ersten Drehwelle (48) bewegbar verbunden ist, und kann konfiguriert sein, wenn der Revolverkopf (38) geschwenkt wird, um in die axiale Richtung bewegt zu werden und an dem anderen ersten Zahnrad (54b) zur Anlage zu kommen, um dadurch die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) in der gleichen Richtung zu drehen und eine Drehung der zweiten Drehwelle (58) zu untersagen, und wenn der Revolverkopf (38) gedreht wird, um von dem anderen ersten Zahnrad (54b) entfernt zu werden, um dadurch die zweite Drehwelle (58) zu drehen. Somit ist es mit einem einfachen Mechanismus möglich, zwischen der Schwenkbewegung des Revolverkopfs (38) und der Drehbewegung des Revolverkopfs (38) umzuschalten.
Ferner kann die Werkzeugmaschine (10) eine Blockierungseinheit (52) umfassen, die konfiguriert ist, um das Schwenken des Revolverkopfs (38) in einem vorbestimmten Winkel zu blockieren, und die Rotationsuntersagungseinheit kann ein Verzögerungsmechanismus (64) sein, der einen höheren Drehwiderstand als ein Drehwiderstand des Revolverkopfs (38) um die Schwenkachse (42) herum aufweist, das zweite Zahnrad (56) kann mit der zweiten Drehwelle (58) anhand der Rotationsuntersagungseinheit verbunden sein, und die Rotationsuntersagungseinheit kann konfiguriert sein, um eine Drehung des zweiten Zahnrads (56) zu untersagen, bevor der Revolverkopf (38) durch die Blockierungseinheit (52) blockiert wird, und um das zweite Zahnrad (56) zu drehen, wenn die Blockierungseinheit (52) den Revolverkopf (38) als Reaktion auf das Schwenken des Revolverkopfs (38) blockiert. Folglich ist es möglich, von der Schwenkbewegung des Revolverkopfs (38) auf die Drehbewegung des Revolverkopfs (38) mühelos umzuschalten.

Claims

Werkzeugmaschine (10), die konfiguriert ist, um ein Zielwerkstück unter Verwendung eines Werkzeugs (36), das an einer Spindel (32) abnehmbar angebracht ist, zu bearbeiten, wobei die Werkzeugmaschine (10) umfasst: einen Revolverkopf (38) drehbarer Art, der eine Mehrzahl von Greifern (44) umfasst, die entlang seiner Umfangsrichtung bereitgestellt werden, wobei jeder der Mehrzahl von Greifern (44) konfiguriert ist, um das Werkzeug (36) zu halten, das an der Spindel (32) angebracht ist; eine erste Drehwelle (48, 48a, 48b), die konfiguriert ist, um sich um die Schwenkachse (42) des Revolverkopfs (38) herum zu drehen; eine zweite Drehwelle (58), die sich in einer Richtung erstreckt, die zu der ersten Drehwelle (48, 48a, 48b) im Wesentlichen rechtwinklig ist, und konfiguriert ist, um den Revolverkopf (38) um eine Drehachse (40) herum zu drehen; einen Motor (46, 46a, 46b), der konfiguriert ist, um die erste Drehwelle (48, 48a, 48b) zu drehen; eine Kraftübertragungseinheit (50), die erste Zahnräder (54a, 54b), die mit der ersten Drehwelle (48, 48a, 48b) verbunden sind, und ein zweites Zahnrad (56), das mit der zweiten Drehwelle (58) verbunden ist, umfasst, wobei das zweite Zahnrad (56) konfiguriert ist, um mit den ersten Zahnrädern zu kämmen (54a, 54b); und eine Rotationsuntersagungseinheit, die konfiguriert ist, wenn der Revolverkopf (38) geschwenkt wird, um eine Drehung der zweiten Drehwelle (58) zu untersagen, um die zweite Drehwelle (58) um die erste Drehwelle (48, 48a, 48b) herum zu schwenken, wobei: die ersten Zahnräder der Kraftübertragungseinheit (50) zwei erste Zahnräder (54a, 54b) umfassen; die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) voneinander entfernt angeordnet sind, um sich gegenüber zu stehen, ein erstes Zahnrad (54a) der beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) mit der ersten Drehwelle (48) nicht drehbar verbunden ist, und ein anderes erstes Zahnrad (54b) der beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) mit der ersten Drehwelle (48) drehbar verbunden ist; das zweite Zahnrad (56) konfiguriert ist, um mit den beiden ersten Zahnrädern (54a, 54b) zwischen den beiden ersten Zahnrädern (54a, 54b) zu kämmen; die Rotationsuntersagungseinheit ein Kraftumschaltelement (76b) ist, das mit der ersten Drehwelle (48) nicht drehbar aber in einer axialen Richtung der ersten Drehwelle (48) bewegbar verbunden ist, wobei die Rotationsuntersagungseinheit konfiguriert ist, wenn der Revolverkopf (38) geschwenkt wird, um in der axialen Richtung bewegt zu werden und an dem anderen ersten Zahnrad (54b) in Anlage zu kommen, um dadurch die beiden ersten Zahnräder (54a, 54b) in der gleichen Richtung zu drehen und eine Drehung der zweiten Drehwelle (58) zu untersagen, und wenn der Revolverkopf (38) gedreht wird, um von dem anderen ersten Zahnrad (54b) entfernt zu werden, um dadurch die zweite Drehwelle (58) zu drehen.
Werkzeugmaschine (10), die konfiguriert ist, um ein Zielwerkstück unter Verwendung eines Werkzeugs (36), das an einer Spindel (32) abnehmbar angebracht ist, zu bearbeiten, wobei die Werkzeugmaschine (10) umfasst: einen Revolverkopf (38) drehbarer Art, der eine Mehrzahl von Greifern (44) umfasst, die entlang seiner Umfangsrichtung bereitgestellt werden, wobei jeder der Mehrzahl von Greifern (44) konfiguriert ist, um das Werkzeug (36) zu halten, das an der Spindel (32) angebracht ist; eine erste Drehwelle (48, 48a, 48b), die konfiguriert ist, um sich um die Schwenkachse (42) des Revolverkopfs (38) herum zu drehen; eine zweite Drehwelle (58), die sich in einer Richtung erstreckt, die zu der ersten Drehwelle (48, 48a, 48b) im Wesentlichen rechtwinklig ist, und konfiguriert ist, um den Revolverkopf (38) um eine Drehachse (40) herum zu drehen; einen Motor (46, 46a, 46b), der konfiguriert ist, um die erste Drehwelle (48, 48a, 48b) zu drehen; eine Kraftübertragungseinheit (50), die ein erstes Zahnrad (54a, 54b), das mit der ersten Drehwelle (48, 48a, 48b) verbunden ist, und ein zweites Zahnrad (56), das mit der zweiten Drehwelle (58) verbunden ist, umfasst, wobei das zweite Zahnrad (56) konfiguriert ist, um mit dem ersten Zahnrad zu kämmen (54a, 54b); und eine Rotationsuntersagungseinheit, die konfiguriert ist, wenn der Revolverkopf (38) geschwenkt wird, um eine Drehung der zweiten Drehwelle (58) zu untersagen, um die zweite Drehwelle (58) um die erste Drehwelle (48, 48a, 48b) herum zu schwenken; und eine Blockierungseinheit (52), die konfiguriert ist, um das Schwenken des Revolverkopfs (38) in einem vorbestimmten Winkel zu blockieren, wobei: die Rotationsuntersagungseinheit ein Verzögerungsmechanismus (64) ist, der einen höheren Drehwiderstand als ein Drehwiderstand des Revolverkopfs (38) um die Schwenkachse (42) herum aufweist; das zweite Zahnrad (56) mit der zweiten Drehwelle (58) anhand der Rotationsuntersagungseinheit verbunden ist; und die Rotationsuntersagungseinheit konfiguriert ist, um die Drehung des zweiten Zahnrads (56) zu untersagen, bevor der Revolverkopf (38) durch die Blockierungseinheit (52) blockiert wird, und um das zweite Zahnrad (56) zu drehen, wenn die Blockierungseinheit (52) den Revolverkopf (38) als Reaktion auf das Schwenken des Revolverkopfs (38) blockiert.