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Hintergrund der Erfindung
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Feld der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneidwerkzeug-Haltemechanismus, einen Schneidwerkzeughalter und ein Werkzeugmaschinensystem zum automatischen Ausspannen eines Schneidwerkzeugs.
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Beschreibung des verwandten Stands der Technik:
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Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nummer
JP H09-192963 A offenbart eine Anordnung, in welcher ein Kolben durch den Druck einer Kühlflüssigkeit vorgeschoben wird, wobei sich auch eine Feder-Spannzange vorwärts bewegt, was dazu führt, dass ein Werkzeug mit kleinem Durchmesser ausgespannt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Allerdings hat die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nummer
JP H09-192963 A den Nachteil, dass keine Kühlflüssigkeit (Fluid) in das Werkzeug mit kleinem Durchmesser (Schneidwerkzeug) während einer Schneidbearbeitung eines Werkstücks geführt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um das obige Problem zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneidwerkzeug-Haltemechanismus, einen Schneidwerkzeughalter und ein Werkzeugmaschinensystem bereitzustellen, die dazu in der Lage sind, während eines Schneidens eines Werkstücks ein Fluid in ein Schneidwerkzeug hinein zu speisen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Schneidwerkzeug-Haltemechanismus nach Anspruch 1, durch einen Schneidwerkzeughalter nach Anspruch 4 sowie durch ein Werkzeugmaschinensystem nach Anspruch 5.
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Der Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Schneidwerkzeug-Haltemechanismus, der in einer Spindel einer Werkzeugmaschine bereitgestellt ist, um ein Schneidwerkzeug lösbar zu halten, der umfasst: ein Spannzangenfutter, das dazu eingerichtet ist, das Schneidwerkzeug einzuspannen und auszuspannen; einen ersten elastischen Teil, der an einer dem Schneidwerkzeug zugewandten Endseite des Spannzangenfutters angeordnet ist, und der dazu eingerichtet ist, das Spannzangenfutter elastisch in eine Richtung von einer dem Schneidwerkzeug zugewandten ersten Endseite auf eine der ersten Endseite gegenüberliegende zweite Seite der Spindel zu derart zu drängen, dass das Spannzangenfutter das Schneidwerkzeug einspannt; einen Kolben, der weiter in eine Richtung auf die zweite Seite der Spindel zu angeordnet ist als das Spannzangenfutter, und der dazu eingerichtet ist, das Spannzangenfutter durch Druck eines von der zweiten Seite der Spindel her bereitgestellten Fluids in die Richtung von der zweiten Seite auf eine die zweite Endseite der Spindel zu derart zu drängen, dass das Spannzangenfutter das Schneidwerkzeug ausspannt; ein Schieberventil, dass in dem Kolben bereitgestellt ist, und das dazu eingerichtet ist, aufgrund einer Zentrifugalkraft zu öffnen, die verursacht wird, wenn die Spindel gedreht wird, um Fluid bereitzustellen, das von der Seite der Spindel an das Schneidwerkzeug gespeist wird; und einen zweiten elastischen Teil, der in dem Kolben bereitgestellt ist, und der dazu eingerichtet ist, das Schieberventil elastisch in eine Ventilschließrichtung zu drängen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Fluid während eines Schneidens eines Werkstücks in ein Schneidwerkzeug hinein zu speisen.
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Die obige Aufgabe und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung genauer ergeben, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch ein veranschaulichendes Beispiel gezeigt ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Frontalansicht eines Werkzeugmaschinensystems;
- 2 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine Anordnung einer Spindel, eines Spindelkopfes und eines Schneidwerkzeugs zeigt;
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der in 2 durch einen Kreis A angezeigt ist;
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der in 3 durch einen Kreis B angezeigt ist;
- 5 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs, der in 2 durch den Kreis A angezeigt ist, die einen Zustand zeigt, in welchem die Spindel gedreht wird; und
- 6 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Anordnung eines Schneidwerkzeughalters darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die Erfindung, die im Rahmen der Ansprüche beschrieben ist, wird nicht durch die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Sämtliche Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsformen beschrieben werden, sind nicht notwendigerweise wesentlich für die Lösungsmittel der Erfindung.
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[Gesamtaufbau des Werkzeugmaschinensystems]
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1 ist eine schematische Frontalansicht eines Werkzeugmaschinensystems 10. Das Werkzeugmaschinensystem 10 weist eine Werkzeugmaschine 12 und einen Roboter 14 auf.
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Die Werkzeugmaschine 12 führt eine Schneidbearbeitung an einem Werkstück W mit einem Schneidwerkzeug 18 durch, wie beispielsweise mit einem Bohrer, der an einer Spindel 26 befestigt ist. Die Werkzeugmaschine 12 beinhaltet ein Bett 20, einen Tisch 22, einen Tisch-Antriebsmechanismus 24, die Spindel 26, einen Spindelkopf 28, einen Spindelmotor 30, eine Säule 32, einen Spindelkopf-Antriebsmechanismus 34, einen Kühlflüssigkeit-Bereitstellungsmechanismus 36, und eine Steuereinheit 52.
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An dem Tisch 22 ist das Werkstück W befestigt. Der Tisch-Antriebsmechanismus 24 bewegt den Tisch 22 in die X-Achsen-Richtung und in die Y-Achsen-Richtung. Die X-Achse und die Y-Achse sind Achsen, die sich in einer horizontalen Ebene erstrecken, und die X-Achse und die Y-Achse sind senkrecht zueinander. Der Tisch-Antriebsmechanismus 24 ist auf dem Bett 20 montiert. Der Tisch-Antriebsmechanismus 24 weist Y-Achsen-Schienen 38, einen nicht dargestellten Y-Achsen-Motor, einen Sattel 40, X-Achsen-Schienen 42 und einen X-Achsen-Motor 44 auf.
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Die Y-Achsen-Schienen 38 sind auf dem Bett 20 bereitgestellt, um sich in die Y-Achsen-Richtung zu erstrecken. Der Sattel 40 ist in die Y-Achsen-Richtung bewegbar auf den Y-Achsen-Schienen 38 angeordnet. Der Y-Achsen-Motor ist ein Servomotor und ist mit dem Sattel 40 über einen nicht dargestellten Kurbelgewindemechanismus verbunden. Wird der Y-Achsen-Motor angetrieben, bewegt der Y-Achsen-Motor den Sattel 40 in die Y-Achsen-Richtung. Der Y-Achsen-Motor wird auf dem Bett 20 getragen.
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Die X-Achsen-Schiene 42 ist auf dem Sattel 40 bereitgestellt und erstreckt sich in die X-Achsen-Richtung. Der Tisch 22 ist in die X-Achsen-Richtung bewegbar auf den X-Achsen-Schienen 42 angeordnet. Der X-Achsen-Motor 44 ist ein Servomotor und ist über einen nicht dargestellten Kugelgewindemechanismus mit dem Tisch 22 verbunden. Wird der X-Achsen-Motor 44 angetrieben, bewegt der X-Achsen-Motor 44 den Tisch 22 in die X-Achsen-Richtung. Der X-Achsen-Motor 44 wird von dem Sattel 44 getragen. Das Werkstück W, das auf dem Tisch 22 positioniert ist, kann aufgrund des Tisch-Antriebsmechanismus 24 in die X-Achsen-Richtung und in die Y-Achsen-Richtung bewegt werden.
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Der Spindelkopf 28 trägt die Spindel 26 über ein Lager 46 (2) derart, dass die Spindel 26 um die Z-Achse drehbar ist. Die Spindel 26 wird gemeinsam mit dem Schneidwerkzeug 18 von dem Spindelmotor 30 drehbar angetrieben. Der Spindelkopf 28 ist mit einem Paar von Z-Achse-Schienen 48 des Spindelkopf-Antriebsmechanismus 34 verbunden. Der Spindelkopf-Antriebsmechanismus 34 umfasst Z-Achsen-Schienen 48, einen Z-Achsen-Motor 50 und einen nicht dargestellten Kugelgewindemechanismus. Die Z-Achse-Schiene 48 ist auf der Säule 32 bereitgestellt und erstreckt sich in die Z-Achsen-Richtung senkrecht zu der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung. Der Z-Achsen-Motor 50 ist ein Servomotor und ist über den Kugelgewindemechanismus mit dem Spindelkopf 28 verbunden. Wird der Z-Achsen-Motor 50 angetrieben, bewegt der Z-Achsen-Motor 50 den Spindelkopf 28 in die Z-Achsen-Richtung. Der Z-Achsen-Motor 50 wird von der Säule 32 getragen. Der Spindelkopf-Antriebsmechanismus 34 ermöglicht es der Spindel 26, sich in die Z-Achsen-Richtung zu bewegen. Die Werkzeugmaschine 12 kann das Werkstück W aufgrund der Bewegung der Spindel 26 in die Z-Achsen-Richtung und aufgrund der Bewegung des Tisches 22 in die X-Achsen-Richtung und in die Y-Achsen-Richtung in eine beliebige dreidimensionale Form bearbeiten.
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Der Kühlflüssigkeit-Bereitstellungsmechanismus 36 ist aus einem nicht dargestellten Speichertank zum Speichern einer Kühlflüssigkeit, einer nicht dargestellten Pumpe zum Speisen der Kühlflüssigkeit in dem Speichertank in die Spindel 26 hinein und anderem zusammengesetzt. Der Kühlflüssigkeit-Bereitstellungsmechanismus 36 speist die Kühlflüssigkeit während des Bearbeitens des Werkstücks W an die Spindel 26. Die an die Spindel 26 gespeiste Kühlflüssigkeit wird aus einer Spitze des Schneidwerkzeugs 18 ausgestoßen, um das Werkstück W und das Schneidwerkzeug 18 zu kühlen und um Schneidspäne abzuführen. Der Kühlflüssigkeit-Bereitstellungsmechanismus 36 speist die Kühlflüssigkeit auch in die Spindel 26 hinein, wenn das Schneidwerkzeug 18 ausgetauscht wird. Das Speisen der Kühlflüssigkeit zu der Zeit des Austauschens des Schneidwerkzeugs 18 wird später ausführlich beschrieben.
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Die Steuereinheit 52 umfasst einen Prozessor, eine Speichervorrichtung, einen Energieversorgungskreis und dergleichen und gibt Steuersignale zum Steuern des Spindelmotors 30, des Y-Achsen-Motors, des X-Achsen-Motors 44 und des Z-Achsen-Motors 50, der Pumpe des Kühlflüssigkeit-Bereitstellungsmechanismus 36 und dergleichen aus, in Übereinstimmung mit einem Programm, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist, oder in Übereinstimmung mit einem Betrieb durch einen Bediener.
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Der Roboter 14 ist auf einem Unterbau 60 aufgebaut, der nahe der Werkzeugmaschine 12 angeordnet ist. Der Roboter 14 wechselt das Schneidwerkzeug 18 der Werkzeugmaschine 12. Der Roboter 14 weist einen Arm 62, eine Hand 64 und eine Steuereinheit 66 auf. Der Arm 62 weist mehrere Gelenke auf, und die Hand 64 ist an einem vorderen Ende desselben befestigt. Jedes Gelenk des Arms 62 wird von einem Gelenkmotor (nicht gezeigt) angetrieben, und die Hand 64 wird von einem nicht dargestellten Handmotor angetrieben. Der Arm 62 wird auf die Spindel 26 der Werkzeugmaschine 12 zu gestreckt, um das Schneidwerkzeug 18 mit der Hand 64 zu wechseln. Die Steuereinheit 66 weist einen Prozessor, eine Speichervorrichtung, einen Energieversorgungskreis und anderes auf und berechnet Steuersignale zum Steuern der Gelenkmotoren zum Antreiben der Gelenke des Arms 62, des Handmotors zum Antreiben der Hand 64 und von anderem und gibt diese Steuersignale aus, in Übereinstimmung mit Programmen, die in der Steuervorrichtung gespeichert sind, oder in Übereinstimmung mit einem Betrieb durch einen Bediener.
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[Konfiguration der Spindel]
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2 ist eine schematische Schnittansicht, welche die Konfiguration der Spindel 26, des Spindelkopfes 28 und des Schneidwerkzeugs 18 zeigt. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der durch einen Kreis A in 2 angezeigt ist. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der von einem Kreis B in 3 angezeigt ist. Die Spindel 26 ist mit einer Leitung 26a ausgebildet, die sich an der Drehachse O in die Z-Achsen-Richtung erstreckt, und wird mit der Kühlflüssigkeit von dem Kühlflüssigkeit-Bereitstellungsmechanismus 36 versorgt. Das Schneidwerkzeug 18 weist eine Leitung 18a auf, die sich an der Drehachse O in die Z-Achsen-Richtung erstreckt, und wird mit der Kühlflüssigkeit von der Leitung 26a der Spindel 26 versorgt.
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An dem dem Schneidwerkzeug 18 zugewandten Teil an der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung der Spindel 26 ist ein Schneidwerkzeug-Haltemechanismus 68 bereitgestellt, der das Schneidwerkzeug 18 lösbar hält. Der Schneidwerkzeug-Haltemechanismus 68 weist ein Spannfutter 70 auf, das an der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung der Spindel 26 angeordnet ist, und einen Kolben 100, der an der Seite der positiven Z-Achse-Richtung angeordnet ist.
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[Aufbau des Spannfutters]
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Das Spannfutter 70 weist ein Spannzangenfutter 72, einen Spannfutterkörper 74, einen Spannzangenhalter 76, eine Tellerfeder 78 und eine Überwurfmutter 80 auf.
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Das Spannzangenfutter 72 ist ein zylinderförmiges Element, und das Schneidwerkzeug 18 wird in einen inneren Umfang desselben hinein eingeführt. Das Spannzangenfutter 72 weist eine sich verjüngenden Oberfläche 82 auf, die an dessen äußerer umfänglichen Oberfläche derart ausgebildet ist, dass der äußere Durchmesser der sich verjüngenden Oberfläche 82 von der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung auf die Seite der negativen Z-Achsen-Richtung zu graduell zunimmt. Das Spannzangenfutter weist mehrere darin ausgebildete Schlitze auf, die sich in die Z-Achse-Richtung erstrecken. Die Schlitze sind derart ausgebildet, dass sie voneinander in Umfangsrichtung beabstandet sind. An dem Endabschnitt an der Seite der negativen Z-Achse-Richtung des Spannzangenfutters 72 ist ein vorstehender Abschnitt 84 ausgebildet, der in die negative Z-Achsen-Richtung vorsteht. An dem inneren Umfang des vorstehenden Abschnitts 84 ist ein eingreifender Abschnitt 84a ausgebildet, welcher derart abgeschrägt ist, dass der innere Durchmesser des eingreifenden Abschnitts 84a von der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung auf die Seite der negativen Z-Achsen-Richtung zu graduell zunimmt.
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Der Spannfutterkörper 74 ist ein zylinderförmiges Element und weist eine sich derart verjüngende innere Oberfläche 86 auf, dass deren innerer Durchmesser von der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung auf die Seite der negativen Z-Achsen-Richtung zu zunimmt. Der Spannfutterkörper 74 beherbergt das Spannzangenfutter 72 und hält dieses in die Z-Achsen-Richtung bewegbar, wobei die sich verjüngende Oberfläche 82 des Spannzangenfutters 72 mit der sich verjüngenden Oberfläche 86 des Spannzangenkörpers 74 in Kontakt gebracht ist. Das Spannzangenfutter 72 ist derart eingerichtet, dass der innere Durchmesser des Spannzangenfutters 72 abnimmt, wenn sich das Spannzangenfutter 72 innerhalb des Spannfutterkörpers 74 in die positive Z-Achsen-Richtung bewegt, um das Schneidwerkzeug 18 einzuspannen. Andererseits dehnt sich der innere Durchmesser des Spannzangenfutters 72 aus, um das Schneidwerkzeug 18 auszuspannen, wenn sich das Spannzangenfutter 72 innerhalb des Spannfutterkörpers 74 in die negative Z-Achsen-Richtung bewegt. An der äußeren umfänglichen Oberfläche des Spannfutterkörpers 74 ist ein Abschnitt 88 mit großem Durchmesser an der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung ausgebildet, und ein Abschnitt 90 mit kleinem Durchmesser ist an der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung des Abschnitts 88 mit großem Durchmesser ausgebildet. Der äußere Durchmesser des Abschnitts 90 mit kleinem Durchmesser ist kleiner als der äußere Durchmesser des Abschnitts 88 mit großem Durchmesser.
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Der Spannzangenhalter 76 ist ein zylinderförmiges Element, das einen inneren Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der äußere Durchmesser des Abschnitts 88 mit großem Durchmesser des Spannfutterkörpers 74 und größer als der äußere Durchmesser des Abschnitts 90 mit kleinem Durchmesser. Der Spannzangenhalter 76 ist zwischen die Spindel 26 und den Spannfutterkörper 74 in einem Zustand eingepresst, in dem der Spannfutterkörper 74 in das Innere der Spindel 26 eingeführt ist. Hierdurch ist der Spannfutterkörper 74 relativ zu der Drehachse O der Spindel 26 durch den Spannzangenhalter 76 koaxial angeordnet. Ferner liegt die Oberfläche der positiven Z-Achsen-Seite des Spannzangenhalters 76 an der stufigen Oberfläche zwischen dem Abschnitt 88 mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 90 mit kleinem Durchmesser des Spannzangenfutters 72 an, wobei die Bewegung des Spannzangenfutters 72 in die Z-Achsen-Richtung beschränkt ist.
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Die Überwurfmutter 80 ist ein deckelartiges Element und ist befestigt, indem sie an den äußeren umfänglichen Abschnitt an dem Ende der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung der Spindel 26 angeschraubt ist. Die Überwurfmutter 80 weist einen unteren Abschnitt 92 mit einer Durchführung 94 in der Mitte desselben auf. Ein Schneidwerkzeug 18 tritt durch die Durchführung 94 hindurch. Ein eingedrückter Abschnitt 96, der eine ringförmige Nut ist, ist um die Durchführung 94 herum an der Oberfläche der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung des unteren Abschnitts 92 der Überwurfmutter 80 ausgebildet. In dem eingedrückten Abschnitt 96 ist die Tellerfeder 78 angeordnet. Die Tellerfeder 78 liegt an dem vorstehenden Abschnitt 84 des Spannzangenfutters 72 an, um das Spannzangenfutter 72 in die positive Z-Achsen-Richtung zu drängen. Wenn die Überwurfmutter 80 in die Schließrichtung gedreht wird, um geschlossen zu werden, bewegt sich das Spannzangenfutter 72 in die positive Z-Achsen-Richtung und spannt das Schneidwerkzeug 18 ein. Wenn die Überwurfmutter 80 in die Öffnungsrichtung gedreht wird, um geöffnet zu werden, bewegt sich das Spannzangenfutter 72 in die negative Z-Achsen-Richtung und spannt das Schneidwerkzeug 18 aus. Ein eingreifender Abschnitt 96a ist an der Seite der positiven Z-Achse-Richtung derart ausgebildet, dass der äußere Durchmesser des eingreifenden Abschnitts 96a von der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung auf die Seite der negativen Z-Achsen-Richtung zu graduell zunimmt. Wenn sich das Spannzangenfutter 72 in die Seite der negativen Z-Achsen-Richtung bewegt, greift der eingreifender Abschnitt 96a in den eingreifenden Abschnitt 84a des Spannzangenfutters 72 ein und dehnt den Durchmesser des Spannzangenfutters 72 aus.
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(Aufbau des Kolbens)
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Der Kolben 100 weist einen Hauptteil 102, ein Schieberventil 104 und eine Schraubenfeder 106 auf. Der Hauptteil 102 ist ein im Wesentlichen scheibenförmiges Element und ist relativ zu der Spindel 26 in die Z-Achsen-Richtung verschiebbar bereitgestellt. An der Oberfläche der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung des Hauptteils 102 ist ein vorstehender Abschnitt 102a ausgebildet, der in die negative Z-Achsen-Richtung vorsteht. Von der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung her betrachtet ist der vorstehende Abschnitt 102a mit einer kreisförmigen Form ausgebildet, wobei dieser einen äußeren Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der innere Durchmesser der sich verjüngenden Oberfläche 86, die sich in der Oberfläche der Seite der positiven Z-Achse-Richtung des Spannfutterkörpers 74 öffnet, und wobei dieser einen größeren Durchmesser aufweist als der innere Durchmesser des Spannzangenfutters 72. Wenn sich der Hauptteil 102 in die negative Z-Achsen-Richtung bewegt, drückt der vorstehende Abschnitt 102a das Spannzangenfutter 72 zu der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung, wobei das Schneidwerkzeug 18 ausgespannt wird.
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Der Hauptteil 102 ist mit einer Leitung 102b ausgebildet, die sich an der Drehachse O der Spindel 26 in die Z-Achsen-Richtung erstreckt. Die Seite der positiven Z-Achsen-Richtung der Leitung 102b steht mit der Leitung 26a der Spindel 26 in Verbindung, während die Seite der negativen Z-Achsen-Richtung der Leitung 102b mit der Leitung 18a des Schneidwerkzeugs 18 verbunden ist. Das Schieberventil 104 gleitet in eine Richtung senkrecht zu der Z-Achsen-Richtung innerhalb des Hauptteils 102 und wird durch die Schraubenfeder 106 auf eine Richtung zu gedrängt, in welche die Leitung 102b geschlossen wird. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der durch den Kreis A in 2 angezeigt ist, die einen Zustand darstellt, in dem die Spindel 26 sich dreht. Wie in 5 gezeigt ist, bewegt sich das Schieberventil 104 aufgrund einer Zentrifugalkraft gegen die drängende Kraft der Schraubenfeder 106 auf die Richtung zu, in welcher die Leitung 102b geöffnet wird, wenn sich die Spindel 26 dreht.
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[Betrieb des Schneidwerkzeug-Haltemechanismus]
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Wenn die Spindel 26 still steht, wird das Schieberventil 104 durch die Schraubenfeder 106 gedrängt und verschließt die Leitung 102b. Unter der Bedingung, wenn die Kühlflüssigkeit durch den Kühlflüssigkeit-Bereitstellungsmechanismus 36 an die Leitung 26a der Spindel 26 gespeist wird, bewegt sich der Kolben 100 als Ganzes dank des Drucks der Kühlflüssigkeit in die negative Z-Achsen-Richtung. Hierdurch drückt der vorstehende Abschnitt 102a des Hauptteils 102 das Spannzangenfutter 72 auf die Seite der negativen Z-Achsen-Richtung zu, wobei das Schneidwerkzeug 18 ausgespannt wird.
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Wenn sich die Spindel 26 dreht, wird das Schieberventil 104 durch die Zentrifugalkraft gegen die drängende Kraft der Schraubenfeder 106 bewegt, um die Leitung 102b zu öffnen. Zu dieser Zeit, wenn durch den Kühlflüssigkeit-Bereitstellungsmechanismus 36 die Kühlflüssigkeit an die Leitung 26a der Spindel 26 gespeist wird, tritt die Kühlflüssigkeit durch die Leitung 102b des Hauptteils 102 hindurch und wird an die Leitung 18a des Schneidwerkzeugs 18 gespeist. Hierdurch wird die Kühlflüssigkeit von der Spitze des Schneidwerkzeugs 18 ausgestoßen, um das Schneidwerkzeug 18 und das Werkstück W zu kühlen und um Schneidspäne zu abzuführen.
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[Betrieb und Wirkung]
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Der Kolben 100 wird bewegt, indem Druck der Kühlflüssigkeit verwendet wird, das Spannzangenfutter 72 wird durch den Kolben 100 gedrückt, und das Schneidwerkzeug 18 wird ausgespannt. Zu diesem Zweck ist es nötig, den Fluss der Kühlflüssigkeit durch den Kolben 100 zu stoppen. Wenn allerdings der Fluss der Kühlflüssigkeit durch den Kolben 100 blockiert ist, kann die Kühlflüssigkeit nicht an die Leitung 18a des Schneidwerkzeugs 18 gespeist werden. Daher kann die Kühlflüssigkeit während einer Bearbeitung nicht von der Spitze des Schneidwerkzeugs 18 ausgestoßen werden.
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Um dieses Problem zu lösen, ist der Hauptteil 102 des Kolbens 100 in dem Schneidwerkzeug-Haltemechanismus 68 dieser Ausführungsform mit dem Schieberventil 104 versehen, welches die Leitung 102b öffnet und schließt. Wenn die Spindel 26 still steht, wird das Schieberventil 104 durch die Schraubenfeder 106 gedrängt und schließt die Leitung 102b. Wenn sich die Spindel 26 dreht, wird das Schieberventil 104 durch die Zentrifugalkraft bewegt und geöffnet, um eine Verbindung mit der Leitung 102b herzustellen. Hierdurch kann, wenn die Spindel 26 still steht, das Schneidwerkzeug 18 von dem Spannfutter 70 automatisch ausgespannt werden, und wenn die Spindel 26 sich dreht, kann Flüssigkeit an die Leitung 18a des Schneidwerkzeugs 18 gespeist werden.
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Ferner ist in dem Schneidwerkzeug-Haltemechanismus 68 der vorliegenden Ausführungsform der eingreifende Abschnitt 96a in dem unteren Abschnitt 92 der Überwurfmutter 80 ausgebildet, und der eingreifende Abschnitt 84a ist in dem vorstehenden Abschnitt 84 des Spannzangenfutters 72 ausgebildet. Hierdurch greifen der eingreifende Abschnitt 96a und der eingreifende Abschnitt 84a ineinander ein, wenn sich das Spannzangenfutter 72 in die negative Z-Achsen-Richtung bewegt, sodass das Spannzangenfutter 72 zuverlässig in seinem Durchmesser vergrößert werden kann.
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[Zweite Ausführungsform]
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In der ersten Ausführungsform ist der Schneidwerkzeug-Haltemechanismus 68 in dem dem Schneidwerkzeug 18 zugewandten Endabschnitt an der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung der Spindel 26 bereitgestellt, wohingegen in der zweiten Ausführungsform ein Schneidwerkzeug-Haltemechanismus 68 in dem dem Schneidwerkzeug zugewandten Endabschnitt an der Seite der negativen Z-Achsen-Richtung eines Schneidwerkzeughalters 120 bereitgestellt ist, der lösbar an der Spindel 26 befestigt ist. 6 ist eine schematische Schnittansicht, welche die Konfiguration des Schneidwerkzeughalters 120 zeigt.
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Die Konfiguration des Schneidwerkzeug-Haltemechanismus 68 ist dieselbe wie diejenige der ersten Ausführungsform. Der Schneidwerkzeughalter 120 ist mit einer Leitung 120a ausgebildet, die sich an der Drehachse O in die Z-Achsen-Richtung erstreckt, um es der Kühlflüssigkeit zu erlauben, von einer Leitung 26a der Spindel 26 bereitgestellt zu werden. Die Leitung 120a steht mit der Seite der positiven Z-Achsen-Richtung der Leitung 102b eines Hauptteils 102 eines Kolbens 100 in Verbindung.
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[Betrieb und Wirkung]
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In dieser Ausführungsform ist der Schneidwerkzeughalter 120 mit dem Schneidwerkzeug-Haltemechanismus 68 versehen, der ähnlich zu denjenigen in der ersten Ausführungsform ist. Folglich erlaubt es diese Konfiguration dem Spannfutter 70 auch mit einer Werkzeugmaschine 12, in der ein Schneidwerkzeug 18 über den Schneidwerkzeughalter 120 an der Spindel 26 befestigt ist, das Schneidwerkzeug 18 automatisch auszuspannen, wenn die Spindel 26 still steht, und die Leitung 18a des Schneidwerkzeugs 18 zu speisen, wenn die Spindel 26 sich dreht.
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[Andere Ausführungsformen]
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Obwohl die vorliegende Erfindung durch Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt sein. Selbstverständlich können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen zu den obigen Ausführungsformen ergänzt werden. Ferner ist es anhand des Rahmens der Ansprüche offensichtlich, dass Ausführungsformen, in denen derartige Abwandlungen und Verbesserungen ergänzt sind, in den technischen Rahmen der Erfindung eingebunden werden können.
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[Technischer Gedanke, der aus den Ausführungsformen erhalten wird]
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Technische Gedanken, die aus den obigen Ausführungsformen gezogen werden können, werden unten beschrieben.
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Ein Schneidwerkzeug-Haltemechanismus (68), der in einer Spindel (26) einer Werkzeugmaschine (12) bereitgestellt ist, um ein Schneidwerkzeug (18) lösbar zu halten, umfasst:
- ein Spannzangenfutter (72), das dazu eingerichtet ist, das Schneidwerkzeug (18) einzuspannen und auszuspannen;
- einen ersten elastischen Teil (78), der an einer dem Schneidwerkzeug (18) zugewandten Endseite des Spannzangenfutters (72) angeordnet ist, und der dazu eingerichtet ist, das Spannzangenfutter (72) elastisch in eine Richtung von der einer dem Schneidwerkzeug (18) zugewandten ersten Endseite auf eine der ersten Endseite gegenüberliegende zweite Seite der Spindel (26) zu derart zu drängen, dass das Spannzangenfutter (72) das Schneidwerkzeug (18) einspannt;
- einen Kolben (100), der weiter in Richtung auf die zweite Seite der Spindel (26) zu angeordnet ist als das Spannzangenfutter (72), und der dazu eingerichtet ist, das Spannzangenfutter (72) durch Druck eines von der zweiten Seite der Spindel (26) her bereitgestellten Fluids in die Richtung von der zweiten Seite auf die erste Endseite der Spindel (26) zu derart zu drängen, dass das Spannzangenfutter (72) das Schneidwerkzeug (18) ausspannt; ein Schieberventil (104), das in dem Kolben (100) bereitgestellt ist, und das dazu eingerichtet ist, aufgrund einer Zentrifugalkraft zu öffnen, die verursacht wird, wenn die Spindel (26) gedreht wird, um Fluid bereitzustellen, das von der Seite der Spindel (26) an das Schneidwerkzeug (18) gespeist wird; und einen zweiten elastischen Teil (106), der in dem Kolben (100) bereitgestellt ist, und der dazu eingerichtet ist, das Schieberventil (104) elastisch in eine Ventilschließrichtung zu drängen. Hierdurch kann, wenn die Spindel (26) still steht, das Spannzangenfutter (72) das Schneidwerkzeug (18) automatisch ausspannen, wohingegen das Fluid an die Leitung (18a) des Schneidwerkzeugs (18) gespeist werden kann, wenn sich die Spindel (26) dreht.
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Der Schneidwerkzeug-Haltemechanismus (68) kann einen sich verjüngenden Abschnitt (96a) umfassen, der an der dem Schneidwerkzeug (18) zugewandten Endseite des Spannzangenfutters (72) angeordnet ist, und der dazu eingerichtet ist, mit einer inneren umfänglichen Oberfläche des Spannzangenfutters (72) in Eingriff zu kommen, wenn das Spannzangenfutter (72) sich in eine Richtung von der zweiten Seite zu der ersten Endseite der Spindel (26) bewegt, um das Spannzangenfutter (72) dazu zu veranlassen, dessen Durchmesser zu vergrößern. Hierdurch kann das Spannzangenfutter (72) durch den sich verjüngenden Abschnitt (96a) zuverlässig ausgedehnt werden, wenn sich das Spannzangenfutter (72) zu der distalen Endseite der Spindel (26) bewegt.
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In dem Schneidwerkzeug-Haltemechanismus (68) kann die Werkzeugmaschine (12) einen Kühlflüssigkeits-Versorgungsmechanismus (36) beinhalten, der dazu eingerichtet ist, eine Leitung (26a) mit einer Kühlflüssigkeit zu versorgen, die an einer Drehachse (O) der Spindel (26) ausgebildet ist. Das Fluid kann die Kühlflüssigkeit sein, die von dem Kühlflüssigkeits-Versorgungsmechanismus (36) bereitgestellt wird. Hierdurch kann, wenn sich die Spindel (26) dreht, die Kühlflüssigkeit an die Leitung (18a) des Schneidwerkzeugs (18) gespeist werden, um das Schneidwerkzeug (18) und das Werkstück (W) zu kühlen und um Schneidspäne abzuführen.
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Ein Schneidwerkzeughalter (120), der dazu eingerichtet ist, lösbar von der Spindel (26) gehalten zu werden, beinhaltet den oben beschriebenen Schneidwerkzeug-Haltemechanismus (68). Hierdurch kann das Spannzangenfutter (72) auch mit einer Werkzeugmaschine (12), in der ein Schneidwerkzeug (18) über den Schneidwerkzeughalter (120) an der Spindel (26) befestigt ist, das Schneidwerkzeug (18) automatisch ausspannen, wenn die Spindel (26) still steht, und die Leitung (18a) des Schneidwerkzeugs (18) speisen, wenn die Spindel (26) sich dreht.
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Ein Werkzeugmaschinensystem (10) umfasst: eine Werkzeugmaschine (12), die den Schneidwerkzeug-Haltemechanismus (68) gemäß Anspruch 1 aufweist; und einen Roboter, der dazu eingerichtet ist, das Schneidwerkzeug (18) zu wechseln. Dies ermöglicht es, dass das Schneidwerkzeug (18) automatisch gewechselt wird.
