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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Anbringen und Entfernen eines Werkzeugs durch Drehen eines Werkzeugmagazins zum Bewegen des Werkzeugs in die und aus der Nähe einer Spindel.
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Verwandte Technik
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Herkömmlicherweise sind Werkzeugmaschinen bekannt, die jeweils zum automatischen Wechseln eines an einer Spindel einer Werkzeugmaschine befestigten Werkzeugs geeignet sind. Bei einer derartigen Werkzeugmaschine werden zur Bearbeitung eines zu bearbeitenden Objekts erforderliche Werkzeuge vorab in mehrere radial in einem Werkzeugmagazin angeordnete Werkzeugeinspannelemente eingesetzt. Das an der Spindel der Werkzeugmaschine befestigte Werkzeug wird automatisch gegen ein anderes, entsprechend dem Bearbeitungszustand des zu bearbeitenden Objekts bestimmtes Werkzeug ausgetauscht (siehe beispielsweise Patentschrift 1).
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Patentschrift 1: Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2015-054370 -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine herkömmliche Werkzeugmaschine wie die vorstehend beschriebene weist eine bekannte Konfiguration auf, bei der ein Werkzeugmagazin an der Vorderseite oder der Seitenfläche einer Spindel angeordnet ist. Ein einem zu bearbeitenden Objekt entsprechendes Werkstück wird über ein Öffnungselement eines an der Vorderseite oder an der Seitenfläche der Werkzeugmaschine ausgebildeten Abdeckelements auf einem Werkstückplatzierungselement angeordnet, auf dem ein Werkstück in der Werkzeugmaschine anzuordnen ist. Die vorliegende Konfiguration ermöglicht hinsichtlich der Spindel einen Wechsel der Werkzeuge mit geringem Aufwand, wodurch eine Verkürzung des Zeitaufwands für den Werkzeugwechsel ermöglicht wird.
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Anders als bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration, bei der das Werkstück über das Öffnungselement des an der Vorderseite oder an der Seitenfläche der Werkzeugmaschine ausgebildeten Abdeckelements auf dem Werkstückplatzierungselement angeordnet wird, auf dem das Werkstück in der Werkzeugmaschine anzuordnen ist, wird eine weitere Konfiguration in Betracht gezogen, bei der das Werkstück beispielsweise von oberhalb der Werkzeugmaschine zugeführt und auf dem in einem unteren Teil eines Werkzeugmagazins angeordneten Werkstückplatzierungselement angeordnet wird. In diesem Fall ist bei der herkömmlichen Werkzeugmaschine der Abstand zwischen der Spitze des von dem Werkzeugmagazin eingespannten Werkzeugs und dem Abdeckelement der Werkzeugmaschine gering, das so angeordnet ist, dass es dem Werkzeugmagazin gegenüberliegt. Daher ist der zum Anordnen eines Werkstücks auf dem Werkstückplatzierungselement der Werkzeugmaschine und zum Austauschen des auf dem Werkstückplatzierungselement angeordneten Werkstücks erforderliche Freiraum klein, wodurch es schwierig wird, das Werkstück unter Verwendung eines Portalladers oder dergleichen automatisch auszutauschen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, durch die das automatische Austauschen eines Werkstücks on oben unter Verwendung eines Portalladers oder dergleichen erleichtert wird.
- (1) Eine Werkzeugmaschine (beispielsweise ein nachstehend beschriebenes Bearbeitungszentrum 1) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Werkzeugmagazin (beispielsweise ein nachstehend beschriebenes Werkzeugmagazin 40), das mehrere radial angeordnete Werkzeugeinspannelemente (beispielsweise nachstehend beschriebene Werkzeugeinspannelemente 43) aufweist, die jeweils zum Einspannen eines Werkzeugs (beispielsweise eines nachstehend beschriebenen Werkzeugs 2) geeignet sind, ein Werkstückplatzierungselement (beispielsweise ein nachstehend beschriebenes Werkstückplatzierungselement 20), auf dem durch eine automatisierte Werkstücktransportvorrichtung ein Werkstück angeordnet und entfernt wird, wobei das Werkstück von dem Werkzeug zu bearbeiten ist, und eine Spindel (beispielsweise eine nachstehend beschriebene Spindel 30), die einer Befestigung des Werkzeugs zur Bearbeitung des Werkstücks auf dem Werkstückplatzierungselement unterzogen wird. Das Werkzeugmagazin kann zwischen einer Bearbeitungsposition, in der das an der Spindel befestigte Werkzeug das Werkstück bearbeitet, einer Werkzeugwechselposition, in der das an der Spindel befestigte Werkzeug gewechselt wird, und einer Rückzugsposition bewegt werden, in der die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung bei der Anordnung oder Entfernung des Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement nicht behindert wird. Das Werkstück wird von der automatisierten Werkstücktransportvorrichtung von oben auf dem Werkstückplatzierungselement angeordnet oder nach oben von dem Werkstückplatzierungselement entfernt. Die Werkzeugmaschine umfasst ein Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins (beispielsweise eine drehbare Nocke 175, einen Luftzylinder 171 und einen Nockenmitnehmer 413, die nachstehend beschrieben sind) zum Bewegen des Werkzeugmagazins in die Rückzugsposition und eine Steuereinheit (beispielsweise eine nachstehend beschriebene Steuereinheit 60) zum synchronisierten Steuern des Arbeitsgangs der Anordnung und Entfernung des Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement durch die automatisierten Werkstücktransportvorrichtung und des Betriebs des Elements zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins.
- (2) Bei der Werkzeugmaschine gemäß (1) kann ein Abdeckelement (beispielsweise ein nachstehend beschriebenes Abdeckelement C) vorgesehen sein, das ein Wandelement umfasst, das so angeordnet ist, dass es dem Werkzeugmagazin in einer horizontalen Richtung gegenüberliegt, und das Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins kann das Werkzeugmagazin so zurückziehen, dass ein ausreichender Freiraum für ein vertikales Hindurchführen der automatisierten Werkstücktransportvorrichtung zwischen dem Wandelement und dem Werkzeugmagazin sichergestellt ist.
- (3) Bei der Werkzeugmaschine gemäß (1) oder (2) kann das Werkzeugmagazin um ein Magazinwellenelement zentriert drehbar sein, und das Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins kann eine drehbare Nocke (beispielsweise die nachstehend beschriebene drehbare Nocke 175), die um ein zu dem Magazinwellenelement paralleles Wellenelement des Rückziehelements zentriert drehbar ist, und einen Nockenmitnehmer (beispielsweise den nachstehend beschriebenen Nockenmitnehmer 413) umfassen, der einer Nockenoberfläche (beispielsweise einer nachstehend beschriebenen Nockenoberfläche 177) der drehbaren Nocke folgt und einen Haltepunkt an dem Werkzeugmagazin aufweist.
- (4) Bei der Werkzeugmaschine gemäß (3) kann die Nockenoberfläche der drehbaren Nocke eine derart gekrümmte Oberfläche aufweisen, dass bei einer Bewegung der um das Wellenelement des Rückziehelements zentrierten drehbaren Nocke ein Abstand zu dem Wellenelement des Rückziehelements entlang der Nockenoberfläche allmählich abnimmt.
- (5) Bei der Werkzeugmaschine gemäß (3) oder (4) kann das Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins einen Luftzylinder (beispielsweise einen nachstehend beschriebenen Luftzylinder 171) zum Drehen der drehbaren Nocke umfassen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung einer Werkzeugmaschine, durch die das automatische Austauschen eines Werkstücks von oben unter Verwendung eines Portalladers oder dergleichen erleichtert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Bearbeitungszentrum 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2A ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich ein Werkzeugmagazin 40 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsposition befindet.
- 2B ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich das Werkzeugmagazin 40 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Position für ein Einspannen und Abnehmen eines Werkzeugs befindet.
- 3 ist eine Seitenansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen der drehbaren Nocke 175 und dem Nockenmitnehmer 413 zeigt, wenn sich das Werkzeugmagazin 40 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Betriebsposition befindet.
- 4 ist eine Seitenansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen der drehbaren Nocke 175 und dem Nockenmitnehmer 413 zeigt, wenn sich das Werkzeugmagazin 40 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Rückzugsposition befindet.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Bearbeitungszentrum 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Bearbeitungszentrum 1.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst das Bearbeitungszentrum 1 einen Maschinenkörper 10, ein Werkstückplatzierungselement 20, eine Spindel 30, ein Werkzeugmagazin 40, ein Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins (einen Luftzylinder 171, eine drehbare Nocke 175 und einen Nockenmitnehmer 413, die nachstehend beschrieben sind) und eine Steuereinheit 60.
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Das plattenförmige Werkzeugmagazin 40 wird so gehalten, dass es in Bezug auf den Maschinenkörper 10 drehbar und schwenkbar ist. Das Werkzeugmagazin 40 weist mehrere Werkzeugeinspannelemente 43 auf (siehe 2A und weitere Figuren). Die mehreren Werkzeugeinspannelemente 43 sind in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung des Werkzeugmagazins 40 angeordnet, d.h. sie sind radial in dem Werkzeugmagazin 40 angeordnet. Jedes der mehreren Werkzeugeinspannelemente 43 ist zum Einspannen jedes Werkzeugs 2 geeignet (siehe 2A und weitere Figuren).
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Ein Abdeckelement C (siehe 3 und weitere Figuren), das ein Wandelement umfasst, ist in der horizontalen Richtung (gemäß 1 der Richtung nach unten rechts) so vor dem Werkzeugmagazin 40 angeordnet, dass es dem Werkzeugmagazin 40 gegenüberliegt. In 1, 2A und 2B wurde der Einfachheit der Erläuterung halber auf die Darstellung des Abdeckelements C verzichtet.
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Ein Werkstück wird auf dem Werkstückplatzierungselement 20 angeordnet. Das von dem Werkzeugmagazin 40 eingespannte Werkzeug 2 ist an der Spindel 30 anbringbar und von dieser abnehmbar. Die Spindel 30, an der das Werkzeug 2 befestigt ist, bearbeitet ein auf dem Werkstückplatzierungselement 20 angeordnetes Werkstück. Eine (nicht dargestellte) automatisierte Werkstücktransportvorrichtung, die einen Portallader oder dergleichen umfasst, platziert ein Werkstück über einen Freiraum (wobei der Freiraum einen Hub d2 aufweist) zwischen dem Abdeckelement C (siehe 4 und weitere Figuren) und dem Werkzeugmagazin 40 von oben auf dem Werkstückplatzierungselement 20 oder entfernt das Werkstück in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 nach oben. Das Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins (der Luftzylinder 171, die drehbare Nocke 175 und der Nockenmitnehmer 413, die nachstehend beschrieben werden) bewegt das Werkzeugmagazin 40 in eine Rückzugsposition, in der die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung nicht bei der Anordnung oder Entfernung des Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 behindert wird, wenn die (nicht dargestellte) automatisierte Werkstücktransportvorrichtung das Werkstück von oberhalb des Werkstückplatzierungselements 20 platziert oder das Werkstück in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 nach oben entfernt.
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Die Steuereinheit 60 umfasst eine CPU, ein ROM und ein RAM. Die CPU liest über einen Bus ein in dem ROM gespeichertes Systemprogramm und empfängt auch das von einem in jedem Element vorgesehenen (nicht dargestellten) Sensor eingegebene Signal, wodurch der nachstehend beschriebene Luftzylinder 171 und dergleichen zum Antreiben der drehbaren Nocke 175 und dergleichen entsprechend den Systemprogramm gesteuert werden. In dem RAM werden temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten gespeichert.
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Gemäß einem Beispiel steuert die Steuereinheit 60 den Arbeitsgang der automatisierten Werkstücktransportvorrichtung zur Anordnung und Entfernung eines Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 und den Betrieb des Elements zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins synchron, um die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung zum Anordnen und entfernen eines Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 zu veranlassen, wenn sich das Werkzeugmagazin 40 in der Rückzugsposition befindet, in der die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung, wie nachstehend beschrieben, nicht bei der Anordnung oder Entfernung des Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 behindert wird.
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Die folgenden Einzelheiten betreffen das Werkzeugmagazin 40 und die Konfiguration zum Halten des Werkzeugmagazins 40. 2A ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich das Werkzeugmagazin 40 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsposition befindet. 2B ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich das Werkzeugmagazin 40 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Position für ein Anbringen und Abnehmen eines Werkzeugs befindet. 3 ist eine Seitenansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen der drehbaren Nocke 175 und dem Nockenmitnehmer 413 zeigt, wenn sich das Werkzeugmagazin 40 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Betriebsposition befindet. 4 ist eine Seitenansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen der drehbaren Nocke 175 und dem Nockenmitnehmer 413 zeigt, wenn sich das Werkzeugmagazin 40 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Rückzugsposition befindet.
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Das Werkzeugmagazin 40 weist einen Werkzeugmagazinkörper 41 auf, und der Werkzeugmagazinkörper 41 umfasst eine Spannfeder 414, ein gehaltenes Element 411 und einen Nockenmitnehmer 412 und den Nockenmitnehmer 413. Das gehaltene Element 411 wird von einem Magazinwellenelement 151, das eine Drehachse ist, die sich in der Richtung von links nach rechts (gemäß 2A der Richtung, die die Vorderseite und die Hinterseite der Oberfläche der Seite verbindet) erstreckt, drehbar an dem Maschinenkörper 10 gehalten. Die Spannfeder 414 umfasst eine Zugfeder, deren eines Ende an einem Element unterhalb des gehaltenen Elements 411 des Werkzeugmagazins 40 befestigt ist und deren anderes Ende an dem Maschinenkörper 10 befestigt ist (siehe 1). Die Spannkraft der Spannfeder 414 bringt den nachstehend beschriebenen Nockenmitnehmer 412 in Kontakt mit den Nockenoberflächen 181 und 182 einer Nocke 18, oder sie bringt den nachstehend beschriebenen Nockenmitnehmer 413 mit einer Nockenoberfläche 177 der drehbaren Nocke 175 in Kontakt.
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Der Nockenmitnehmer 412 erstreckt sich von der Hinterseite (gemäß 2A der rechten Seitenfläche) des Werkzeugmagazinkörpers 41 nach hinten (gemäß 2A nach rechts). Der vorstehende Endteil des Nockenmitnehmers 412 gelangt mit der Nocke 18 in Kontakt, wodurch er den Nockenoberflächen 181 und 182 of der Nocke 18 folgt. Wie in 2A gezeigt, weist die Nockenoberfläche 181, die ein oberer Teil der Nocke 18 ist, eine flache Oberfläche auf, die hauptsächlich in der Richtung nach vorne (gemäß 2A nach links) vorsteht, und die Nockenoberfläche 182, die ein unterer Teil der Nocke 18 ist, weist eine flache Oberfläche auf, die in Bezug auf die Nockenoberfläche 181 in der Richtung nach hinten (gemäß 2A nach rechts) zurückgezogen ist. Ihr Zwischenteil weist eine geneigte Oberfläche auf, die die Nockenoberfläche 181, die der obere Teil der Nocke 18 ist, mit der Nockenoberfläche 182 verbindet, die der untere Teil der Nocke 18 ist.
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Wenn der Nockenmitnehmer 412 bei der Konfigurationen der Nocke 18 und des Nockenmitnehmers 412 der Nockenoberfläche 181 folgt, die der obere Teil der Nocke 18 ist, wie in 2A gezeigt, befindet sich das Werkzeugmagazin 40 in einer Bearbeitungsposition, in der das an der Spindel 30 befestigte Werkzeug 2 ein Werkstück bearbeitet. Dagegen befindet sich, wenn der Nockenmitnehmer 412 der Nockenoberfläche 182 folgt, die der untere Teil der Nocke 18 ist, wie in 2B gezeigt, das Werkzeugmagazin 40 in einer Werkzeugwechselposition, in der das an der Spindel 30 befestigte Werkzeug 2 gewechselt wird. Dies bedeutet, dass sich, wenn der Nockenmitnehmer 412 den Nockenoberflächen 181, 182 der Nocke 18 folgt, das Werkzeugmagazin 40 um das Magazinwellenelement 151 zentriert dreht, wodurch es sich zwischen der in 2A gezeigten Bearbeitungsposition und der in 2B gezeigten Werkzeugwechselposition bewegt.
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Das Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins weist die drehbare Nocke 175, den Nockenmitnehmer 413 und den Luftzylinder 171 auf. Der Luftzylinder 171 ist an dem Maschinenkörper 10 befestigt (siehe 1 und weitere Figuren). Wie in 4 und weiteren Figuren gezeigt, ist eine Ausgangswelle 172 des Luftzylinders 171 so an einem (nicht dargestellten) Kolben des Luftzylinders 171 befestigt, dass sie sich einstückig mit dem Kolben bewegt, und die Ausgangswelle 172 erstreckt sich von dem unteren Teil des Luftzylinders 171 nach unten und bewegt sich einstückig mit dem Kolben in der vertikalen Richtung, wenn sich der Kolben auf und ab bewegt. Der untere Teil der Ausgangswelle 172 steht mit einem angetriebenen Teil 178 der nachstehend beschriebenen drehbaren Nocke 175 in Kontakt, wodurch sich die drehbare Nocke 175 dreht, wenn sich die Ausgangswelle 172 auf und ab bewegt.
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Die drehbare Nocke 175 weist einen Nockenteil 176 und den angetriebenen Teil 178 auf. Wie in 3 und weiteren Figuren gezeigt, weist der Nockenteil 176 die Form eines Quadranten einer Ellipse auf, der durch Teilen der Ellipse mit der Geraden, die durch ihre beiden Brennpunkte verläuft, und der Geraden erhalten wird, die senkrecht zu der zuerst genannten Geraden ist und durch die Mitte der Ellipse verläuft.
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Wie in 3 und weiteren Figuren gezeigt, erstreckt sich der angetriebene Teil 178 so von dem Nockenteil 176, dass er die Teilungslinie (den linearen Teil) des Nockenteils 176 verlängert, der die Form eines Quadranten einer Ellipse aufweist. Der Nockenteil 176 und der angetriebene Teil 178 sind einstückig miteinander verbunden, und der Teil, der den Nockenteil 176 und den angetriebenen Teil 178 verbindet, wird von einem als Drehachse, die sich parallel zu dem Magazinwellenelement 151 erstreckt, dienenden Wellenelement 153 des Rückziehelements drehbar an dem Maschinenkörper 10 gehalten. Dementsprechend ist die drehbare Nocke 175 durch das Wellenelement 153 des Rückziehelements um das Wellenelement 153 des Rückziehelements zentriert drehbar. Die Nockenoberfläche 177 der drehbaren Nocke 175 weist eine derart gekrümmte Oberfläche auf, dass der Abstand zwischen dem Wellenelement 153 des Rückziehelements und der Nockenoberfläche 177 bei einer Bewegung der drehbaren Nocke 175 entlang der um das Wellenelement 153 des Rückziehelements zentrierten Nockenoberfläche 177 allmählich abnimmt (der Abstand zwischen dem Wellenelement 153 des Rückziehelements und der Nockenoberfläche 177 bei einer Bewegung der drehbaren Nocke 175 entlang der Nockenoberfläche 177 in der entgegengesetzten Richtung allmählich zunimmt).
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Wie in 4 gezeigt, kann der Nockenmitnehmer 413, der so angeordnet ist, dass er an dem Werkzeugmagazinkörper 41 befestigt ist, mit der Nockenoberfläche 177 der drehbaren Nocke 175 in Kontakt gelangen. Dies bedeutet, dass der Nockenmitnehmer 413, der der Nockenoberfläche 177 der drehbaren Nocke 175 folgt, einen Haltepunkt an dem Werkzeugmagazin 40 aufweist.
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Bei der Konfigurationen der Nockenoberfläche 177 der drehbaren Nocke 175 und des Nockenmitnehmers 413 dreht sich das Werkzeugmagazin 40 um das Magazinwellenelement 151 zentriert. Wenn der Nockenmitnehmer 413 einem Teil in der Nähe der Spitze der Nockenoberfläche 177 folgt, wie in 4 gezeigt, befindet sich das Werkzeugmagazin 40 in der Rückzugsposition, in der das Werkzeugmagazin 40 so eingezogen ist, dass ein ausreichender Freiraum für ein vertikales Hindurchführen der automatisierten Werkstücktransportvorrichtung zwischen dem Wandelement des Abdeckelements C und dem Werkzeugmagazin 40 sichergestellt werden kann. Wenn der Nockenmitnehmer 413 einem Teil in der Nähe des Endteils der Basis der Nockenoberfläche 177 (des mit dem angetriebenen Teil 178 verbundenen Teils des Nockenteils 176) folgt, wie in 3 gezeigt, befindet sich das Werkzeugmagazin 40 in der Bearbeitungsposition, in der das von dem Werkzeugmagazin 40 eingespannte und an der Spindel 30 befestigte Werkzeug 2 ein Werkstück bearbeitet. Dies bedeutet, dass sich das Werkzeugmagazin 40 um das Magazinwellenelement 151 zentriert dreht, wenn der Nockenmitnehmer 413 der Nockenoberfläche 177 folgt, wodurch es sich zwischen der in 4 gezeigten Rückzugsposition und der in 2A und 3 gezeigten Bearbeitungsposition bewegt.
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Die Funktionsweise des Werkzeugmagazins 40 ist nachstehend beschrieben. Wie in 2A gezeigt, befindet sich das Werkzeugmagazin 40 in der Bearbeitungsposition, in der das an der Spindel 30 befestigte Werkzeug 2 ein Werkstück bearbeitet, wenn der Nockenmitnehmer 412 dem oberen Teil der Nocke 18 folgt. Aus diesem Zustand veranlasst die Spannkraft der Spannfeder 414 zum derartigen Spannen des unteren Teils des Werkzeugmagazins 40, dass er nach hinten (gemäß 2A nach rechts) gezogen wird, wie in 2B gezeigt, dass der Nockenmitnehmer 412 mit dem unteren Teil der Nocke 18 in Kontakt gelangt und diesem folgt und das Werkzeugmagazin 40 sich um die Magazinwelle 151 zentriert dreht, wodurch sich die Hauptwelle 30 nach oben bewegt und das Werkzeugmagazin 40 in die Werkzeugwechselposition bewegt wird, in der das an der Spindel 30 befestigte Werkzeug 2 gewechselt wird.
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Wenn sich das Werkzeugmagazin 40 in der Bearbeitungsposition oder der Werkzeugwechselposition befindet, wie vorstehend beschrieben, wird das über dem Werkzeugmagazin 40 angeordnete Werkzeug 2 in der Nähe des Wandelements des Abdeckelements C angeordnet. Dadurch ist, wie in 3 gezeigt, ein Abstand d1 zwischen dem Wandelement des Abdeckelements C und der Spitze des Werkzeugs 2 gering. Dementsprechend ist der Freiraum zwischen dem Wandelement des Abdeckelements C und dem Werkzeugmagazin 40 schmal. Zu diesem Zeitpunkt steuert und fixiert die Steuereinheit 60 den Luftzylinder 171 und treibt ihn nicht an, wie in dem in 3 gezeigten Zustand.
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Zum Anordnen eines Werkstücks auf dem Werkstückplatzierungselement 20 oder zum Entfernen eines auf dem Werkstückplatzierungselement 20 angeordneten Werkstücks steuert das Steuerelement 60 den Luftzylinder 171 und treibt ihn an, wodurch die drehbare Nocke 175 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Dadurch gelangt der Nockenmitnehmer 413 mit der Nockenoberfläche 177 der drehbaren Nocke 175 in Kontakt und bewegt sich in Bezug auf die Nockenoberfläche 177 so entlang der Nockenoberfläche 177, dass er mit der Spitze des Nockenteils 176 der drehbaren Nocke 175 in Kontakt gelangt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Richtung des Durchmessers des Werkzeugmagazins 40, wie gezeigt in 4, vertikal eingestellt, und ein Abstand d2 zwischen dem Wandelement des Abdeckelements C und der Spitze des Werkzeugs 2 ist lang. Dementsprechend wird der Freiraum zwischen dem Wandelement des Abdeckelements C und dem Werkzeugmagazin 40 erweitert. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuereinheit 60 die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung und treibt sie synchron mit dem Werkzeugmagazin 40 an, um ein Werkstück zuzuführen und auf dem Werkstückplatzierungselement 20 anzuordnen oder das auf dem Werkstückplatzierungselement angeordnete Werkstück 20 zu entfernen.
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Wie vorstehend beschriebenen, umfasst gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Bearbeitungszentrum 1 als Werkzeugmaschine das Werkzeugmagazin 40 mit den mehreren radial angeordneten Werkzeugeinspannelementen 43, die jeweils zum Einspannen des Werkzeugs 2 geeignet sind, das Werkstückplatzierungselement 20, auf dem die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung ein mit dem Werkzeug 2 zu bearbeitendes Werkstück platziert und von dem die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung das Werkstück entfernt, und die Spindel 30, an der das Werkzeug 2 zur Bearbeitung des Werkstücks auf dem Werkstückplatzierungselement 20 befestigt ist. Das Werkzeugmagazin 40 kann zwischen der Bearbeitungsposition, in der das an der Spindel 30 befestigte Werkzeug 2 das Werkstück bearbeitet, der Werkzeugwechselposition, in der das an der Spindel 30 befestigte Werkzeug 2 gewechselt wird, und der Rückzugsposition bewegt werden, in der die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung bei der Anordnung oder Entfernung des Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 nicht behindert wird. Das Werkstück wird von der automatisierten Werkstücktransportvorrichtung von oben auf dem Werkstückplatzierungselement 20 angeordnet oder nach oben von dem Werkstückplatzierungselement 20 entfernt. Das Bearbeitungszentrum 1 umfasst die drehbare Nocke 175, den Nockenmitnehmer 413 und den Luftzylinder 171, die als Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins zum Bewegen des Werkzeugmagazins 40 in die Rückzugsposition dienen, und die Steuereinheit 60 zum synchronen Steuern des Arbeitsgangs der Anordnung und Entfernung des Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 durch die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung und des Betriebs des Elements zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins.
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Wenn sich das Werkzeugmagazin 40 in der Rückzugsposition befindet, ist das Werkzeugmagazin 40 so angeordnet, dass die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung bei der Anordnung oder Entfernung des Werkstücks in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 nicht behindert wird. Dementsprechend kann gemäß einem Beispiel die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung, die einen Portallader oder dergleichen umfasst, das Werkstück leicht von oberhalb des Werkstückplatzierungselements 20 auf dem Werkstückplatzierungselement 20 anordnen und das auf dem Platzierungselement angeordnete Werkstück entfernen.
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Dadurch kann, wenn ein Werkstück in Bezug auf das Bearbeitungszentrum 1 automatisch angeordnet und entfernt wird, das Werkstückplatzierungselement 20 im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Werkstück in Bezug auf das Bearbeitungszentrum 1 von seiner Vorderseite oder seiner Seitenfläche angeordnet und entfernt wird, so angeordnet sein, dass es, als ein Beispiel, die mehreren Bearbeitungszentren 1 oberhalb der mehreren Bearbeitungszentren 1 überspannt, da das Werkstück in Bezug auf das Werkstückplatzierungselement 20 von oberhalb des Bearbeitungszentrums 1 angeordnet und entfernt wird, wodurch eine Verringerung der Installationsfläche des gesamten Systems ermöglicht wird, das die Bearbeitungszentren 1 umfasst.
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Das Bearbeitungszentrum 1 umfasst das Abdeckelement C, das das Wandelement umfasst, das so angeordnet ist, dass es dem Werkzeugmagazin 40 in der horizontalen Richtung gegenüberliegt. Das Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins (der Luftzylinder 171, die drehbare Nocke 175 und der Nockenmitnehmer 413) zieht das Werkzeugmagazin 40 so zurück, dass ein ausreichender Freiraum für ein vertikales Hindurchführen der automatisierten Werkstücktransportvorrichtung zwischen dem Wandelement des Abdeckelements C und dem Werkzeugmagazin 40 sichergestellt wird.
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Dadurch wird der Abstand zwischen der Spitze des von dem Werkzeugmagazin 40 eingespannten Werkzeugs 2 und dem gegenüber dem Werkzeugmagazin 40 angeordneten Abdeckelement C des Bearbeitungszentrums 1 vergrößert. Dies ermöglicht ein leichtes Hindurchführen der automatisierten Werkstücktransportvorrichtung, die einen Portallader oder dergleichen umfasst, zwischen der Spitze des von dem Werkzeugmagazin 40 eingespannten Werkzeugs 2 und dem gegenüber dem Werkzeugmagazin 40 angeordneten Abdeckelement C des Bearbeitungszentrums 1. Dementsprechend kann die automatisierte Werkstücktransportvorrichtung ein Werkstück auf dem Werkstückplatzierungselement 20 anordnen und das auf dem Werkstückplatzierungselement 20 angeordnete Werkstück entfernen.
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Das Werkzeugmagazin 40 ist um das Magazinwellenelement 151 zentriert drehbar. Das Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins weist die drehbare Nocke 175, die um das zu dem Magazinwellenelement 151 parallele Wellenelement 153 des Rückziehelements zentriert drehbar ist, und den Nockenmitnehmer 413 auf, der der Nockenoberfläche 177 der drehbaren Nocke 175 folgt und einen Haltepunkt an dem Werkzeugmagazin 40 aufweist. Dadurch wird beispielsweise im Vergleich zu dem Fall, in dem das Werkzeugmagazin 40 von dem Luftzylinder 171 gedreht wird, eine Reduzierung der Stoßkraft ermöglicht, die zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, zu dem das Werkzeugmagazin 40 gedreht wird.
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Die Nockenoberfläche 177 der drehbaren Nocke 175 weist eine gekrümmte Oberfläche auf, deren Abstand zu dem Wellenelement 153 des Rückziehelements allmählich abnimmt, wenn sich die drehbare Nocke 175 entlang der um das Wellenelement 153 des Rückziehelements der drehbaren Nocke 175 zentrierten Nockenoberfläche 177 bewegt. Dies ermöglicht im Vergleich zu einem Fall, in dem der Luftzylinder 171 das Werkzeugmagazin 40 direkt bewegt, eine gleichmäßigere Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugmagazins 40, wenn sich das Werkzeugmagazin 40 zwischen der Rückzugsposition und der Bearbeitungsposition bewegt.
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Das Element zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins umfasst ferner den Luftzylinder 171 zum Drehen der drehbaren Nocke 175. Daher ermöglicht das Antreiben des Luftzylinders 171 ein Drehen der drehbaren Nocke 175 auf einen geeigneten Drehwinkel.
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Obwohl vorstehend die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Ergebnisse sind lediglich eine Auflistung der bevorzugtesten Ergebnisse, die durch die vorliegende Erfindung erzielt werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen beschränkt.
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So sind beispielsweise die Konfigurationen der jeweiligen Teile bei der vorliegenden Erfindung nicht auf die Konfigurationen der jeweiligen Teile gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt. Dies bedeutet, dass die Konfigurationen eines Werkzeugmagazins, eines Werkstückplatzierungselements, einer Spindel, eines Elements zum Zurückziehen des Werkzeugmagazins, einer Steuereinheit und dergleichen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Konfigurationen des Werkzeugmagazins 40, des Werkstückplatzierungselements 20, der Spindel 30, der drehbaren Nocke 175, des Nockenmitnehmers 413, des Luftzylinders 171, der Steuereinheit 60 und dergleichen gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschränkt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- ... BEARBEITUNGSZENTRUM (WERKZEUGMASCHINE)
- 2
- ... WERKZEUG
- 20
- ... WERKSTÜCKPLATZIERUNGSELEMENT
- 30
- ... SPINDEL
- 40
- ... WERKZEUGMAGAZIN
- 43
- ... WERKZEUGEINSPANNELEMENT
- 60
- ... STEUEREINHEIT
- 151
- ... MAGAZINWELLENELEMENT
- 175
- ... DREHBARE NOCKE (ELEMENT ZUM ZURÜCKZIEHEN DES WERKZEUGMAGAZINS)
- 177
- ... NOCKENOBERFLÄCHE
- 171
- ... LUFTZYLINDER (ELEMENT ZUM ZURÜCKZIEHEN DES WERKZEUGMAGAZINS)
- 413
- ... NOCKENMITNEHMER (ELEMENT ZUM ZURÜCKZIEHEN DES WERKZEUGMAGAZINS)
- C
- ... ABDECKELEMENT (WANDELEMENT)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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