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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Bisher gibt es Werkzeugmaschinen, beispielsweise Bearbeitungszentren, die ein Werkzeugmagazin umfassen, das eine Vielzahl von Werkzeugen hält, und die eine Bearbeitung mit einer Werkzeugaustauschvorrichtung, die ein an einer Hauptspindel montiertes Werkzeug automatisch austauschen, sowie einem durch das Werkzeugmagazin gehaltenen Werkzeug in Übereinstimmung damit durchführen, wie ein Werkstück verarbeitet werden soll. Beispielsweise beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer 2000-84779 (
JP 2000-84779 A ) eine Werkzeugmaschine, bei der ein Werkzeugmagazin auf der Seite einer Seitenfläche eines Betts vorgesehen ist. Insbesondere ist bei dem Werkzeugmagazin eine Bahn zum Zirkulieren von Werkzeughalteabschnitten, die Werkzeuge halten, parallel mit der Achse einer Hauptspindel und in der Nähe der Seitenfläche des Betts angeordnet. Derweil ist bei anderen bekannten Werkzeugmaschinen eine Bahn zum Zirkulieren eines Werkzeughalteabschnitts in einem Werkzeugmagazin vorgesehen, um sich parallel mit der Achse einer Hauptspindel und in der Nähe der Mitte eines Betts in der Breitenrichtung zu erstrecken. Im Übrigen zeigen die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer 2013-176832 (
JP 2013-176832 A ), die
japanische Patentoffenlegungsschrift 2002-66856 (
JP 2002-66856 A ) und die
japanische Patentoffenlegungsschrift 5-228767 (
JP 5-228767 A ) eine Werkzeugmaschine, die ein Werkzeugmagazin umfasst.
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Bei der in der
JP 2000-84779 A gezeigten Werkzeugmaschine ist das Werkzeugmagazin in der Nähe der Seitenfläche des Betts angeordnet, und daher ist der Abstand von dem Äußeren (Seitenfläche) der Werkzeugmaschine zu dem Werkzeugmagazin klein. Daher kann eine äußere Entnahmeposition, an der ein Arbeiter das Werkzeug entnimmt, das durch das Werkzeugmagazin gehalten ist, auch an einer Position angeordnet werden, die nahe dem Äußeren der Werkzeugmaschine ist. Daher kann der Arbeiter ein Werkzeug in dem Werkzeugmagazin vorteilhafterweise einfach entnehmen, auch wenn es keine Werkzeugübergabevorrichtung gibt, die ein Werkzeug zwischen dem Arbeiter und der äußeren Entnahmeposition des Werkzeugmagazins übergibt. Allerdings ist bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau eine Werkzeugaustauschposition des Werkzeugmagazins, an der die Werkzeugaustauschvorrichtung ein an der Hauptspindel montiertes Werkzeug und ein durch das Werkzeugmagazin gehaltenes Werkzeug austauscht, auch in der Nähe der Seitenfläche des Betts, aus einem ähnlichen Grund. Daher ist es gelegentlich notwendig, dass sich die Hauptspindel über einen langen Abstand bewegt, wenn sich die Hauptspindel der Werkzeugaustauschposition nähert, um einen Werkzeugaustausch durchzuführen, was eine lange Zeit für einen Werkzeugaustausch erforderlich machen kann.
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In einem Fall, in dem die Bahn zum Zirkulieren des Werkzeughalteabschnitts in dem Werkzeugmagazin vorgesehen ist, um sich parallel mit der Achse der Hauptspindel, sowie in der Nähe der Mitte des Betts in der Breitenrichtung zu erstrecken, gilt indes das Gegenteil von dem vorstehend Gesagten. Das heißt, der Abstand zwischen dem Arbeiter und der äußeren Entnahmeposition des Werkzeugmagazins ist groß, und daher kann eine Werkzeugübergabevorrichtung erforderlich sein, die ein Werkzeug übergibt. Allerdings ist die Werkzeugaustauschposition im Gegenzug in der Nähe der Mitte des Betts in der Breitenrichtung, und daher ist es lediglich notwendig, dass sich die Hauptspindel über einen verhältnismäßig kurzen Abstand bewegt, wenn sich die Hauptspindel der Werkzeugaustauschposition für einen Werkzeugaustausch nähert, was es vorteilhafterweise ermöglicht, dass der Werkzeugaustausch in einer kurzen Zeit durchgeführt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die ein Werkzeugmagazin umfasst, das es erforderlich macht, dass sich eine Hauptspindel lediglich über einen kurzen Abstand während des Werkzeugaustausch zu einer Werkzeugaustauschposition bewegt, und die einen einfachen Werkzeugaustausch ermöglicht, auch ohne Verwenden einer Werkzeugaustauschvorrichtung an einer äußeren Entnahmeposition.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Werkzeugmaschine bereit, die folgendes umfasst:
- ein Bett;
- eine Hauptspindel, die an dem Bett vorgesehen ist und ein Werkzeug abnehmbar hält; und
- ein Werkzeugmagazin, das an dem Bett vorgesehen ist und eine Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten umfasst, die jeweils das Werkzeug in einer zirkulierbaren Weise halten, wobei eine Zirkulationsebene zum Zirkulieren der Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten angeordnet ist, um in Richtung einer Bezugsseitenfläche des Betts ausgerichtet zu sein.
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Das Werkzeugmagazin umfasst, als Indizierpositionen der Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten, eine Werkzeugaustauschposition für einen Werkzeugaustausch, wobei die Hauptspindel auf einer näheren Seite des Betts angeordnet ist, die einer vorderen Seite des Betts in einer Vorne-Hinten-Richtung entspricht, sowie eine äußere Entnahmeposition, die auf einer entfernteren Seite des Betts angeordnet ist, die einer hinteren Seite des Betts in der Vorne-Hinten-Richtung entspricht. Die Zirkulationsebene ist bezüglich der Bezugsseitenfläche geneigt. Ein Abstand zwischen der Werkzeugaustauschposition und der Bezugsseitenfläche ist größer als ein Abstand zwischen der äußeren Entnahmeposition und der Bezugsseitenfläche.
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Auf diese Weise ist die Zirkulationsebene des Werkzeugmagazins bezüglich der Bezugsseitenfläche des Betts geneigt angeordnet. Insbesondere ist die Zirkulationsebene des Werkzeugmagazins geneigt angeordnet, sodass der Abstand zwischen der Werkzeugaustauschposition des Werkzeugmagazins und der Bezugsseitenfläche größer ist als der Abstand zwischen der äußeren Entnahmeposition des Werkzeugmagazins und der Bezugsseitenfläche. Daher kann eine Hand eines Arbeiters das Werkzeug des Werkzeugmagazins an der äußeren Entnahmeposition erreichen, und daher kann der Arbeiter das Werkzeug austauschen, ohne dass eine Vorrichtung erforderlich ist, die das Werkzeug übergibt. Die Werkzeugaustauschposition ist an einer Position angeordnet, die näher an der Mitte des Betts in der Breitenrichtung ist, und daher kann die Hauptspindel die Position zum Austauschen des Werkzeugs durch eine Bewegung über einen kurzen Abstand erreichen. Daher kann die Zeit für einen Werkzeugaustausch verkürzt werden.
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Figurenliste
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Die vorstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:
- 1 eine Ansicht ist, die einen Gesamtaufbau einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der Seite einer vorderen Fläche aus betrachtet zeigt;
- 2 eine teilweise durchsichtige Ansicht ist, die den Gesamtaufbau der Werkzeugmaschine der 1 von der Seite einer Seitenfläche betrachtet zeigt;
- 3 eine teilweise durchsichtige Ansicht ist, die den Gesamtaufbau der Werkzeugmaschine der 2 ohne ein Werkzeugmagazin usw. von der Seite einer oberen Fläche aus betrachtet zeigt;
- 4 eine erste Ansicht ist, die einen Gesamtaufbau der Werkzeugmaschine der 2 zeigt, die das Werkzeugmagazin von der Seite der oberen Fläche aus betrachtet zeigt;
- 5 eine zweite Ansicht ist, die den Gesamtaufbau der Werkzeugmaschine der 2 zeigt, die das Werkzeugmagazin von der Seite der oberen Fläche aus betrachtet zeigt; und
- 6 eine dritte Ansicht ist, die den Gesamtaufbau der Werkzeugmaschine der 2 zeigt, die einen Bearbeitungsbereich und einen Hauptspindelwartungsbereich von der Seite von der oberen Fläche aus betrachtet zeigt.
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LANGE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Vier-Achs-Horizontal-Bearbeitungszentrum wird als ein Beispiel einer Werkzeugmaschine genommen und wird unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform hat eine Werkzeugmaschine 1 als Antriebsachsen drei Linearbewegungsachsen (X-Achse (horizontale Richtung), Y-Achse (vertikale Richtung) und Z-Richtung (horizontale Richtung)), die senkrecht zueinander sind, sowie eine Schwenkrotationsachse (A-Achse (parallel zu der X-Achse)). Insbesondere entspricht die X-Achsenrichtung der Querrichtung (Breitenrichtung) der Werkzeugmaschine 1, die Z-Achsenrichtung entspricht der Vorne-Hinten-Richtung (die linke und rechte Seite in 2 ist als die vordere beziehungsweise hintere Seite definiert) der Werkzeugmaschine 1, und die Y-Achsenrichtung entspricht der Oben-Unten-Richtung (Höhenrichtung) der Werkzeugmaschine 1. Ein Werkstück W, das durch die Werkzeugmaschine 1 bearbeitet werden soll, ist nicht beschränkt und kann irgendein Gegenstand sein.
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Wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, umfasst die Werkzeugmaschine 1 ein Bett 2, einen Hauptspindelsattel 3, eine Hauptspindelbasis 4, eine Hauptspindel 40, eine Tischhaltebasis 5, einen Tisch 6, eine Kippvorrichtung 7, ein Werkzeugmagazin 8, eine Werkzeugaustauschvorrichtung 9, eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) sowie eine Struktur 10. Die Struktur 10 kann irgendeine Vorrichtung sein. In der vorliegenden Ausführungsform allerdings ist die Struktur 10 ein Bedienfeld, eine Hydraulikvorrichtung, eine Pneumatikvorrichtung oder dergleichen.
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Das Bett 2 hat eine rechteckige Parallelepipedform und ist auf einem Boden angeordnet. Wie in den 1, 3 und 4 gezeigt ist, umfasst das Bett 2 eine Bezugsseitenfläche P als eine Seitenfläche in der Breitenrichtung. Die Bezugsseitenfläche P ist eine der Seitenflächen des Betts 2, das eine Fläche oder einen Punkt umfasst, der auf der äußersten Seite des Betts 2 in der Breitenrichtung angeordnet ist, und wobei sie eine vertikale Fläche ist, die parallel zu einer Achse CL der Hauptspindel 40 ist. Der Hauptspindelsattel 3 ist auf dem Bett 2 und auf der entfernteren Seite oder auf der hinteren Seite (rechten Seite in 2) vorgesehen, um in der X-Achsen-Richtung (Richtung der Tiefe der Blattfläche der 2) bewegbar zu sein. Der Hauptspindelsattel 3 hat eine rechteckige Parallelepipedform und ist vorgesehen, um in der X-Achsenrichtung entlang eines Paars von Führungselementen 31 und 31 bewegbar zu sein, die auf dem Bett 2 vorgesehen sind, um sich in der X-Achsenrichtung zu erstrecken. Ein X-Achsenmotor 33, der einen Kugelumlaufspindelmechanismus 32 hat, der den Hauptspindelsattel 3 in der X-Achsenrichtung bewegt, ist zwischen dem Paar von Führungselementen 31 und 31 vorgesehen.
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Die Hauptspindelbasis 4 ist auf dem Hauptspindelsattel 3 vorgesehen. Die Hauptspindelbasis 4 ist vorgesehen, um in der Z-Achsenrichtung entlang eines Paars von Führungselementen 41 und 41 bewegbar zu sein, die auf dem Hauptspindelsattel 3 vorgesehen sind, um sich in der Z-Achsenrichtung zu erstrecken. Ein Z-Achsenmotor 43, der einen Kugelumlaufspindelmechanismus 42 hat, ist zwischen dem Paar von Führungselementen 41 und 41 vorgesehen. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 42 bewegt die Hauptspindelbasis 4 in der Z-Achsenrichtung. Die Hauptspindelbasis 4 umfasst, darin eingebaut, die Hauptspindel 40, die rotierbar gehalten ist, und einen Hauptspindelmotor 44, der einen Getriebemechanismus hat, der die Hauptspindel 40 um die Z-Achse dreht. Das heißt, die Hauptspindel 40 ist in der X-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung durch den Hauptspindelsattel 3 und die Hauptspindelbasis 4 bewegbar. Die Hauptspindel 40 hält ein Werkzeug T abnehmbar und rotierbar, das das Werkstück W um eine Achse bearbeitet, die parallel zu der Vorne-Hinten-Richtung des Betts 2 ist.
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Das Werkzeug T ist durch die Werkzeugaustauschvorrichtung 9, die später beschrieben wird, an der Hauptspindel 40 montiert und ist von ihr abnehmbar. Das heißt, das Werkzeug T, das durch das Werkzeugmagazin 8 gehalten ist, und das Werkzeug T, das an dem distalen Ende der Hauptspindel 40 montiert ist, werden durch einen Betrieb der Werkzeugaustauschvorrichtung 9 ausgetauscht. Die Werkzeugaustauschvorrichtung 9 ist eine bekannte Werkzeugaustauschvorrichtung und wird daher nicht im Einzelnen beschrieben werden.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist die Tischhaltebasis 5 auf der vorderen Fläche (linke Seite in 2) des Betts 2 vorgesehen, um in der Y-Achsenrichtung bewegbar zu sein. Ein Paar von Führungselementen 21 und 21, die sich in der Y-Achsenrichtung erstrecken, sind auf der vorderen Fläche des Betts vorgesehen. Die Tischhaltebasis 5 ist in Eingriff mit dem Paar von Führungselementen 21 und 21, um entlang des Paars von Führungselementen 21 und 21 bewegt zu werden. Die Tischhaltebasis 5 wird durch einen Betrieb eines Kugelumlaufspindelmechanismus 22 gehoben und gesenkt.
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Der Kugelumlaufspindelmechanismus 22 ist zwischen dem Paar von Führungselementen 21 und 21 vorgesehen. Das Heben und Senken der Tischhaltebasis 5 in der Y-Achsenrichtung wird mit einem Y-Achsenmotor 23 des Kugelumlaufspindelmechanismus 22 gesteuert, der durch die Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) rotierbar gesteuert wird.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Kippvorrichtung 7 ein Paar Kippvorrichtungskörper 71 und 71 und ein Paar Gestelle 72 und 72. Das Paar von Kippvorrichtungskörpern 71 und 71 ist in einer rechteckigen Parallelepipedform ausgebildet und ist an entsprechenden Enden einer oberen Fläche 5a der Tischhaltebasis 5 in der X-Achsenrichtung angeordnet. Das Paar Gestelle 72 und 72 ist auf den Kippvorrichtungskörpern 71 und 71 vorgesehen, um schwenkbar (rotierbar) um eine A-Achse zwischen den Kippvorrichtungskörpern 71 und 71 zu sein (siehe 1). Einer der Kippvorrichtungskörper 71 und 71 ist mit einem A-Achsenmotor 73 versehen, der ein Getriebemechanismus (nicht gezeigt) hat, der die Gestelle 72 und 72 und den Tisch 6 um die A-Achse rotiert (schwenkt) (siehe 1).
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Der Tisch 6, an dem das Werkstück W fixiert wird, ist an den oberen Flächen des Paars von Gestellen 72 und 72 der Kippvorrichtung 7 durch vorbestimmte Einrichtungen, wie Schweißen und Verschrauben, fixiert. Somit kann der Tisch 6 in der Y-Achsenrichtung zusammen mit der Kippvorrichtung 7 bewegt (gehoben und gesenkt) werden, wenn die Tischhaltebasis 5 gehoben und gesenkt wird.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist das Werkzeugmagazin 8 auf einer Halteplatte 100 fixiert, die durch eine Vielzahl von Haltebeinen 101 auf dem Bett 2 gehalten wird. Das Werkzeugmagazin 8 ist eine Vorrichtung, die eine Vielzahl von Werkzeugen T zum Austauschen zuführt, die an der Spindel 40 montiert werden sollen. Das Werkzeugmagazin 8 hält die Vielzahl von Werkzeugen T mit Werkzeughalteabschnitten 81. Die Werkzeughalteabschnitte 81 sind eingerichtet, um entlang einer elliptischen Bahn zirkulierbar zu sein. Eine Zirkulationsebene 81a (siehe 4) zum Zirkulieren der Werkzeughalteabschnitte 81, die die Vielzahl von Werkzeugen T halten, ist angeordnet, um in Richtung der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 ausgerichtet zu sein. Die Zirkulationsebene 81a des Werkzeugmagazins 8 ist eine gedachte Ebene, die ausgebildet ist, indem die Positionen (oder Punkte) an denen die Werkzeughalteabschnitte 81 des Werkzeugmagazins 8 die Vielzahl von Werkzeugen T halten, verbunden werden.
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Der vorstehend verwendete Ausdruck „die Zirkulationsebene 81a des Werkzeughalteabschnitts 81 ist angeordnet, um in Richtung der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 ausgerichtet zu sein“ bezieht sich auf einen Zustand, in dem die Zirkulationsebene 81a angeordnet ist, um der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 gegenüberzuliegen (in ihrer Richtung ausgerichtet zu sein), wobei die Zirkulationsebene 8a eine vertikale Ebene ist. Anders gesagt, der Ausdruck bezieht sich auf einen Zustand, in dem die Zirkulationsebene 81a eine vertikale Ebene ist, die angeordnet ist, um von der Seite der Bezugsseitenfläche P aus sichtbar erkennbar zu sein. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Zirkulationsebene 81a des Werkzeugmagazins 8 um einen vorbestimmten Neigungswinkel α° bezüglich der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 geneigt vorgesehen. Die Neigung der Zirkulationsebene 81a wird im Einzelnen später beschrieben.
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Wie in den 1, 4 und 5 gezeigt ist, umfasst das Werkzeugmagazin 8 eine Werkzeugaustauschposition Q sowie eine äußere Entnahmeposition R als Indizierpositionen einer Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81. Die Werkzeugaustauschposition Q ist eine Position des Werkzeughalteabschnitts 81, die auf der vorderen Seite (die der näheren Seite entspricht) des Betts 2 angeordnet ist, die einen Austausch mit dem Werkzeug T ermöglicht, das an der Hauptspindel 40 montiert ist. Die äußere Entnahmeposition R ist eine Position des Werkzeughalteabschnitts 81, die auf der hinteren Seite (die der entfernteren Seite entspricht) des Betts 2 angeordnet ist, die ein Entnehmen des Werkzeugs T aus dem Werkzeughalteabschnitt 81 des Werkzeugmagazins 8 ermöglicht. Ein Indizieren solcher Positionen wird durch die Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Zirkulationsebene 81a des Werkzeugmagazins 8 um den vorbestimmten Neigungswinkel α° bezüglich der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 geneigt vorgesehen. Wie in 5 gezeigt ist, wird die Richtung der Neigung so bestimmt, dass ein Abstand L1 zwischen der Werkzeugaustauschposition Q und der Bezugsseitenfläche P größer ist als ein Abstand L2 zwischen der äußeren Entnahmeposition R und der Bezugsseitenfläche P (L1 > L2). Der vorbestimmte Neigungswinkel α° kann wie gewünscht festgelegt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der vorbestimmte Neigungswinkel α° beispielsweise zwischen 10 bis 20 Grad. Es ist allerdings zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aspekt beschränkt ist und der Neigungswinkel α° irgendein Winkel sein kann.
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Wie in 4 gezeigt ist, hält die Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81, die auf der Zirkulationsebene 81a des Werkzeugmagazins 8 zirkuliert, die Werkzeuge T, wobei Achsen CL der Werkzeuge T mit einer Richtung übereinstimmend gehalten werden, die senkrecht zu der Zirkulationsebene 81a ist. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, umfasst das Werkzeugmagazin 8 einen Drehmechanismus 82, der den Werkzeughalteabschnitt 81 dreht, der an der Werkzeugaustauschposition Q angeordnet ist, sodass die Achse CL des Werkzeugs T in einem Winkelintervall zwischen einer Richtung, die senkrecht zu der Zirkulationsebene 81a und einer Richtung ist, die parallel zu der Achse der Hauptspindel 40 ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Achse des Werkzeugs T, die durch den Werkzeughalteabschnitt 81 gehalten wird, nachdem er durch den Drehmechanismus 82 gedreht wurde, parallel zu der Achse der Hauptspindel 40. Daher ist ein Drehwinkel β° einer Drehung durch den Drehmechanismus 82 kleiner als ein rechter Winkel, durch den Neigungswinkel α° der Zirkulationsebene 81a des Werkzeugmagazins 8 bezüglich der Bezugsseitenfläche P. Der Drehmechanismus 82 wird durch einen Verbindungsmechanismus (nicht gezeigt) betätigt, der durch die Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird zur Vereinfachung der Beschreibung die Position der Werkzeugaustauschposition Q des Werkzeughalteabschnitts 81, die indiziert wird, bevor der Werkzeughalteabschnitt 81 durch den Drehmechanismus 81 gedreht wird, als eine Werkzeugaustauschposition Q1 bezeichnet, und die Position des Werkzeughalteabschnitts 81 nachdem der Werkzeughalteabschnitt 81 durch den Drehmechanismus 82 gedreht wurde, wird als eine Werkzeugaustauschposition Q2 bezeichnet.
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Die Werkzeugaustauschvorrichtung 9, die in den 1, 2 und 4 gezeigt ist, ist eine bekannte Vorrichtung, die das Werkzeug, von der Vielzahl von Werkzeugen T des Werkzeugmagazins 8, das von der Werkzeugaustauschposition Q1 zu der Werkzeugaustauschposition Q2 bewegt wurde, und das Werkzeug T, das an der Hauptspindel 40 montiert ist, durch Betätigen des Drehmechanismus 82 austauscht. Weil die Vorrichtung bekannt ist, wird die Vorrichtung nicht im Einzelnen beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 4 gezeigt ist, die Werkzeugaustauschvorrichtung 9 im Wesentlichen an einer Mitte des Betts 2 in der Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) angeordnet.
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Die Werkzeugaustauschvorrichtung 9 umfasst einen Dreharm 90 und einen Motor 93, der den Dreharm 90 um eine Drehwelle dreht. Der Dreharm 90 umfasst einen Greifabschnitt 91 und einen Greifabschnitt 92 an entsprechenden Enden. Einer der Greifabschnitte 91 und 92 ist an der Werkzeugaustauschposition Q1 in dem Werkzeugmagazin 8 indiziert, wird durch den Drehmechanismus 82 gedreht und greift danach einen Nutabschnitt Tm1 des Werkzeugs T, das an der Werkzeugaustauschposition Q2 angeordnet ist (siehe 2). Der Verbleibende der Greifabschnitte 91 und 92 greift einen Nutabschnitt Tm2 des Werkzeugs T, das an der Hauptspindel 40 montiert ist (siehe gestrichelte Linie in 2).
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Der Greifabschnitt 91 und der Greifabschnitt 92 sind in Abständen von 180 Grad um die Achse des Dreharms 90 angeordnet. Der Motor 93 ist so vorgesehen, dass seine Drehwelle an einer Mittelposition zwischen dem Greifabschnitt 91 und dem Greifabschnitt 92 angeordnet ist.
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Die Werkzeugaustauschvorrichtung 9 rotiert nicht nur die Greifabschnitte 91 und 92 um die Achse unter Verwendung des Motors 93. Die Werkzeugaustauschvorrichtung 9 wird auch in der Axialrichtung vorwärtsbewegt, um das Werkzeug T aus dem Halteabschnitt zu entnehmen und wird in der Axialrichtung rückwärts bewegt, um das Werkzeug T in den Halteabschnitt einzusetzen, unter Verwendung der Greifabschnitte 91 und 92.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Werkzeugaustauschvorrichtung 9 so eingerichtet, dass die Drehwelle des Motors 93 der Werkzeugaustauschvorrichtung 9 mit einem Mittelpunkt zwischen der Achse der Hauptspindel 8 und der Achse des Werkzeugs T des Werkzeugmagazins 8 übereinstimmt, das zu der Werkzeugaustauschposition Q2 bewegt wurde. Dabei ist die Achse des Werkzeugs T des Werkzeugmagazins 8, das von der Werkzeugaustauschposition Q1 zu der Werkzeugaustauschposition Q2 bewegt wurde, über der Achse der Hauptspindel 40 in der vertikalen Richtung angeordnet (siehe 1). Es sollte allerdings beachtet werden, dass dies lediglich beispielhaft ist und die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aspekt beschränkt ist. Es ist lediglich notwendig, dass das Werkzeug T des Werkzeugmagazins 8, das ausgetauscht werden soll, bezüglich der Achse der Hauptspindel 40 darüber angeordnet sein sollte, und es ist nicht notwendig, dass das Werkzeug T des Werkzeugmagazins 8 über der Achse der Hauptspindel 40 in der vertikalen Richtung angeordnet sein sollte. Die Position der Hauptspindel 40 zu der Zeit, wenn das Werkzeug T der Hauptspindel 40 und das Werkzeug T des Magazins 8 miteinander gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgetauscht werden, wird als eine Hauptspindelwerkzeugaustauschposition SQ in der nachfolgenden Beschreibung bezeichnet.
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Wenn das Werkzeugmagazin 8 und die Hauptspindel 40, die auf diese Weise eingerichtet sind, von oben betrachtet werden, umfasst der Bewegungsbereich, in dem die Hauptspindel 40 bewegbar ist, wie in 6 gezeigt ist, einen Bearbeitungsbereich Ar1 für das Werkstück W auf der linken Seite der 6 (schraffierter Abschnitt auf der vorderen Seite), der das Werkzeugmagazin 8 in der Oben-Unten-Richtung überlappt, sowie einen Hauptspindelwartungsbereich Ar2 auf der rechten Seite in 6 (schraffierter Abschnitt auf der versetzten hinteren Seite), der auf der hinteren Seite des Bearbeitungsbereichs Ar1 angeordnet ist, und der das Werkzeugmagazin 8 in der Oben-Unten-Richtung nicht überlappt.
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In 6 ist die Hauptspindel 40 einfach durch eine Kombination von Rechtecken mit Strich-Zweipunktlinien dargestellt, um den Bearbeitungsbereich Ar1 und den Hauptspindelwartungsbereich Ar2 in einer einfach verständlichen Weise darzustellen. Die Zeichnung zeigt sowohl eine erste Position F1 mit dem in dem Bearbeitungsbereich Ar1 angeordneten Werkzeug T der Hauptspindel 40 und eine zweite Position F2 mit der in dem Spindelwartungsbereich Ar2 angeordneten Hauptspindel 40, der das Werkzeugmagazin 8 nicht überlappt.
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Bei der Werkzeugmaschine 1 ist, wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, die Struktur 10 auf der entfernteren Seite bezüglich des Werkzeugmagazins 8 in der Vorne-Hinten-Richtung der Werkzeugmaschine 1 (Bett 2) angeordnet. Wie in 4 gezeigt ist, ist die äußere Entnahmeposition R des Werkzeugmagazins 8 auf der Seite der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 bezüglich der Struktur 10 in der Breitenrichtung (die der Querrichtung entspricht) des Betts 2 angeordnet. Daher kann der Arbeiter das Werkzeug T, das an der äußeren Entnahmeposition R indiziert ist, mit seiner/ihrer eigenen Hand in einem Bereich Ar3 auf (siehe die schraffierte Fläche) auf der Seite der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 bezüglich der Struktur 10 austauschen, anstatt eine Werkzeugübergabevorrichtung zu verwenden.
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Als nächstes wird die Wirkung beschrieben. Als eine Annahme der Beschreibung wird angenommen, dass ein Werkzeug T1 an der Spindel 40 montiert ist. Es wird auch angenommen, dass die Hauptspindel 40 das Werkstück W an der Position F1 bearbeitet, die in 6 in dem Bearbeitungsbereich Ar1 angezeigt ist. Dabei ist die Werkzeugaustauschvorrichtung 9 in dem Bearbeitungsbereich Ar1 und über der Hauptspindel 40 angeordnet. Insbesondere ist die Rotationswelle der Werkzeugaustauschvorrichtung 9, das heißt, die Rotationswelle des Motors 93 in der Mitte des Betts 2 in der Breitenrichtung angeordnet.
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In einem solchen Zustand führt die Hauptspindel 40 eine Bearbeitung in dem Bearbeitungsbereich Ar1 unter Verwendung des Werkzeugs T1 durch, das an ihr montiert ist. Wenn die programmierte Bearbeitung mit dem Werkzeug T1 beendet ist, wird ein Austauschprozess hin zu einem nächsten Werkzeug T2 durch die Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) ausgeführt. Die Steuerungsvorrichtung speichert die entsprechenden aktuellen Positionen der Werkzeuge T der Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81, die durch das Werkzeugmagazin 8 gehalten werden. Daher zirkuliert die Steuerungsvorrichtung den Werkzeughalteabschnitt 81, der das Werkzeug T2 hält, in der Zirkulationsebene 81a und indiziert den Werkzeughalteabschnitt 81 zu der Werkzeugaustauschposition Q1 (Q). Danach betätigt sie Steuerungsvorrichtung den Drehmechanismus 82 des Werkzeugmagazins 8. Somit wird der Werkzeughalteabschnitt 81, der das Werkzeug T2 hält, um β° gedreht und der Werkzeughalteabschnitt 81 wird zu der Werkzeugaustauschposition Q2 (Q) bewegt, wobei die Achse CL des Werkzeugs T2 parallel zu der Achse der Hauptspindel 40 ist.
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Dabei wird die Hauptspindel 40, die die Bearbeitung des Werkstücks W unter Verwendung des Werkzeugs T1 in dem Bearbeitungsbereich Ar1 beendet hat, auch durch die Steuerungsvorrichtung zu einer Hauptspindelwerkzeugaustauschposition SQ bewegt, die in der vertikalen Richtung unter der Werkzeugaustauschposition Q2 festgelegt ist. Dabei ist die Hauptspindelwerkzeugaustauschposition SQ innerhalb des Bearbeitungsbereichs Ar1 wie die Werkzeugaustauschvorrichtung 9 angeordnet. Daher kann die Hauptspindel 40 die Hauptspindelwerkzeugaustauschposition SQ in einer kurzen Zeit durch Betätigen des Hauptspindelsattels 3 und der Hauptspindelbasis 4 unmittelbar nach dem Bearbeiten erreichen.
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Wenn das Werkzeug T2 zu der Werkzeugaustauschposition Q2 (Q) bewegt wird und die Hauptspindel 40 zu der Hauptspindelwerkzeugaustauschposition SQ bewegt wird, betätigt die Steuerungsvorrichtung die Werkzeugaustauschvorrichtung 9. Die Steuerungsvorrichtung rotiert den Dreharm 90 um 180 Grad im Uhrzeigersinn in 1, was bewirkt, dass der Greifabschnitt 91 den Nutabschnitt Tm1 des Werkzeugs T2 greift, und bewirkt, dass der Greifabschnitt 92 den Nutabschnitt Tm2 des Werkzeugs T1 der Hauptspindel 40 greift.
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Danach bewegt die Steuerungsvorrichtung den Dreharm 90 vorwärts in der Axialrichtung und entnimmt die Werkzeuge T1 und T2 aus den entsprechenden Halteabschnitten. Nach der Entnahme der Werkzeuge T1 und T2 aus den entsprechenden Halteabschnitten rotiert die Steuerungsvorrichtung den Dreharm 90 weiter um 180 Grad im Uhrzeigersinn. Nachdem er um 180 Grad gedreht wurde, wird der Dreharm 90 nach hinten bewegt, um das Werkzeug T1 in den Werkzeughalteabschnitt 81 einzusetzen, durch den das Werkzeug T2 bis dahin gehalten wurde, und das Werkzeug T2 in den Halteabschnitt der Hauptspindel 40 einzusetzen.
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Somit ist der Austausch der Werkzeuge T1 und T2 abgeschlossen. Danach wird das Werkzeug T1 um -β° durch eine Betätigung des Drehmechanismus 82 des Werkzeugmagazins 8 gedreht, und zu der Zirkulationsebene 81 des Werkzeugmagazins 8 bewegt. Die Position des Werkzeugs T1 wird durch die Steuerungsvorrichtung gespeichert.
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In dem Fall, in dem durch die Steuerungsvorrichtung bestimmt wird, dass das Werkzeugs T, das durch das Werkzeugmagazin 8 gehalten wird, überflüssig ist, oder in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass es notwendig ist, dem Werkzeugmagazin 8 ein neues Werkzeug T hinzuzufügen, bewegt die Steuerungsvorrichtung den Werkzeughalteabschnitt 81, der das unnötige Werkzeug T hält oder den Werkzeughalteabschnitt 81, der eine Ergänzung benötigt, entlang der Zirkulationsebene 81a und indiziert den Werkzeughalteabschnitt 81 zu der äußeren Entnahmeposition R, die in 4 gezeigt ist.
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Dabei ist in der vorliegenden Ausführungsform der Raum Ar3 auf der entfernteren Seite der äußeren Entnahmeposition R vorgesehen, das heißt, auf der hinteren Seite der äußeren Entnahmeposition R und auf der Seite der Bezugsseitenfläche P der Struktur 10. Der Raum Ar3 ist sehr nahe an der äußeren Entnahmeposition R angeordnet und ermöglicht es einer Hand des Arbeiters das Werkzeug T des Werkzeugmagazins 8 an der äußeren Entnahmeposition R zu erreichen. Daher kann der Arbeiter das Werkzeug T einfach mit seiner/ihrer eigenen Hand hinzufügen oder austauschen, auch ohne Verwendung einer Vorrichtung, die das Werkzeug T in den Raum Ar3 übergibt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den vorstehend beschriebenen Aspekt beschränkt. An der äußeren Entnahmeposition R kann eine Hand des Arbeiters das Werkzeug T des Werkzeugmagazins 8 auch von der Seite der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 erreichen. Daher kann das Werkzeug T mit einer Hand ohne Verwendung einer Vorrichtung, die das Werkzeug T übergibt, nicht nur von dem Raum Ar3 sondern auch von der Seite der Bezugsseitenfläche P hinzugefügt oder ausgetauscht werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist es in dem Fall, in dem die Hauptspindel 40 für ihre Wartung entnommen wird, lediglich notwendig, dass die Hauptspindel 40 zu dem Hauptspindelwartungsbereich Ar2 bewegt werden sollte, wie in 6 gezeigt ist. In diesem Bereich überlappen die Hauptspindel 40 und das Werkzeugmagazin 8, von oben betrachtet, einander nicht. Somit kann die Hauptspindel 40 angehoben werden, um entnommen zu werden.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine 1: das Bett 2; die Hauptspindel 40, die auf dem Bett 2 vorgesehen ist, und das Werkzeug T abnehmbar hält; und das Werkzeugmagazin 8, das auf dem Bett 2 vorgesehen ist, und die Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81 umfasst, die jeweils das Werkzeug T in einer zirkulierbaren Weise halten, wobei die Zirkulationsebene 81a zum Zirkulieren der Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81 angeordnet ist, um in Richtung der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 ausgerichtet zu sein. Das Werkzeugmagazin 8 umfasst, als Indizierpositionen der Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81, die Werkzeugaustauschposition Q für einen Werkzeugaustausch, wobei die Hauptspindel 40 auf der näheren Seite des Betts 2 angeordnet ist, und die äußere Entnahmeposition R, die auf der entfernteren Seite des Betts 2 angeordnet ist. Die Zirkulationsebene 81a ist bezüglich der Bezugsseitenfläche P geneigt. Der Abstand L1 zwischen der Werkzeugsautauschposition Q und der Bezugsseitenfläche P ist größer als der Abstand L2 zwischen der äußeren Entnahmeposition R und der Bezugsseitenfläche P.
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Auf diese Weise ist die Zirkulationsebene 81a des Werkzeugmagazins 8 bezüglich der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 geneigt angeordnet. Diese Neigung macht den Abstand L1 zwischen der Werkzeugaustauschposition Q des Werkzeugmagazins 8 und der Bezugsseitenfläche P größer als den Abstand L2 zwischen der äußeren Entnahmeposition R des Werkzeugmagazins 8 und der Bezugsseitenfläche P. Daher kann eine Hand des Arbeiters das Werkzeug T des Werkzeugmagazins 8 an der äußeren Entnahmeposition R erreichen, und daher kann der Arbeiter das Werkzeug T ohne Verwendung einer Vorrichtung austauschen, die das Werkzeug T übergibt. Die Werkzeugaustauschposition Q ist an einer Position angeordnet, die näher zu der Mitte des Betts 2 in der Breitenrichtung ist, und daher kann die Hauptspindel 40 die Position für ein Austauschen des Werkzeugs T durch eine Bewegung über einen kurzen Abstand schnell erreichen. Daher kann die Zeit für einen Werkzeugaustausch verkürzt werden.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hält die Hauptspindel 40 das Werkzeug T, um um eine Achse rotierbar zu sein, die parallel zu der Vorne-Hinten-Richtung des Betts 2 ist. Die Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81 halten jeweils das Werkzeug T, wobei eine Achse des Werkzeugs T mit einer Richtung übereinstimmt, die senkrecht zu der Zirkulationsebene 81a ist. Das Werkzeugmagazin 8 umfasst den Drehmechanismus 82, der den Werkzeughalteabschnitt 81, der an der Werkzeugaustauschposition Q angeordnet ist, in einem Winkelintervall zwischen einer Richtung, in der die Achse des Werkzeugs T senkrecht zu der Zirkulationsebene 81a ist, und einer Richtung dreht, in der die Achse des Werkzeugs T parallel zu der Achse der Hauptspindel 40 ist. Der Drehwinkel β° einer Drehung durch den Drehmechanismus 82 ist kleiner als ein rechter Winkel, durch den Neigungswinkel α° der Zirkulationsebene 81a bezüglich der Bezugsseitenfläche P. Somit wird die Zeit einer Drehung durch den Drehmechanismus 82 verglichen mit dem Fall mit einem Drehwinkel von 90 Grad verkürzt, und daher kann eine Zeit eines Werkzeugaustauschs entsprechend verkürzt werden.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine 1 die Struktur 10, die auf der entfernteren Seite bezüglich des Werkzeugmagazins 8 in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet ist, und wobei die äußere Entnahmeposition R auf einer Seite der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 bezüglich der Struktur 10 in der Querrichtung (Breitenrichtung) angeordnet ist. Somit kann der Arbeiter das Werkzeug T entnehmen, das an der äußeren Entnahmeposition R des Werkzeugmagazins 8 in einem Bereich auf der entfernteren Seite der äußeren Entnahmeposition R und auf der Seite der Bezugsseitenfläche P der Struktur 10 angeordnet ist. Das heißt, der Arbeiter kann das Werkzeug T entnehmen, das an der äußeren Entnahmeposition R angeordnet ist, ohne an einer Seitenfläche des Betts 2 zu stehen. Somit ist es nicht notwendig, an einer Seite der Werkzeugmaschine 1 einen Arbeitsraum, der für den Arbeiter erforderlich ist, um die Werkzeugentnahmearbeit durchzuführen, der zwischen der Werkzeugmaschine 1 und einer benachbarten Werkzeugmaschine 1 ist, in dem Fall vorzusehen, in dem eine Vielzahl von Werkzeugmaschinen nebeneinander in einer Fertigungslinie in einer Fabrik oder dergleichen angeordnet sind, was es ermöglicht, den Abstand zwischen benachbarten Werkzeugmaschinen verglichen mit dem Fall zu verkürzen, in dem ein Arbeitsraum an einer Seite der Werkzeugmaschine 1 vorgesehen ist. Daher kann der Installationsraum für die Werkzeugmaschine 1 in der Fabrik reduziert werden.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Hauptspindel 40 vorgesehen, um bezüglich des Betts 2 bewegbar zu sein, und wobei das Werkzeugmagazin 8 über der Hauptspindel 40 in einer Auf-Ab-Richtung vorgesehen ist. Ein Bewegungsbereich der Hauptspindel 40 umfasst einen Bearbeitungsbereich Ar1 für das Werkstück W, der das Werkzeugmagazin 8 von oben betrachtet überlappt, sowie den Hauptspindelwartungsbereich Ar2, der hinter dem Bearbeitungsbereich Ar1 angeordnet ist, und der das Werkzeugmagazin 8, von oben betrachtet, nicht überlappt. Somit kann die Hauptspindel 40 von oben gehoben werden, um einfach gewartet zu werden, wenn die Hauptspindel 40 zu dem Hauptspindelwartungsbereich Ar2 bewegt wird.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hält die Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81 die Werkzeuge T, wobei die Achsen der Werkzeuge T, die durch die Werkzeughalteabschnitte 81 gehalten werden, mit einer Richtung übereinstimmen, die senkrecht zu einer Zirkulationsebene 81a ist. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aspekt beschränkt. Die Achsen der Werkzeuge T müssen nicht senkrecht zu der Zirkulationsebene 81a sein. In diesem Fall ist es notwendig, den Drehmechanismus 82 abzuwandeln, um Werkzeuge T zu halten, deren Achsen nicht senkrecht zu der Zirkulationsebene 81a sind. Allerdings kann auch bei diesem Aspekt eine ausreichende Wirkung beim Beseitigen des Erfordernisses, eine Vorrichtung vorzusehen, die das Werkzeug an der äußeren Entnahmeposition R übergibt, und einem Verkürzen der Zeit für einen Werkzeugaustausch an der Werkzeugaustauschposition Q erlangt werden.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Werkzeugmagazin 8 so angeordnet, dass die Zirkulationsebene 81a des Werkzeugmagazins 8 der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 gegenüberliegt (in ihrer Richtung ausgerichtet ist), wobei die Zirkulationsebene 81a eine vertikale Ebene ist. Allerding ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aspekt beschränkt. Die Zirkulationsebene 81a kann angeordnet sein, um in Richtung der Bezugsseitenfläche P des Betts 2 mit einer vorbestimmten Neigung bezüglich einer vertikalen Ebene ausgerichtet zu sein. In diesem Fall ist es auf gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben, notwendig, den Drehmechanismus 2 abzuwandeln, um Werkzeuge T zu halten, deren Achsen senkrecht zu der Zirkulationsebene 81a sind, die mit einer vorbestimmten Neigung angeordnet ist. Auch bei diesem Aspekt kann allerdings eine ausreichende Wirkung beim Beseitigen des Erfordernisses, eine Vorrichtung vorzusehen, die ein Werkzeug T in der äußeren Entnahmeposition R übergibt und beim Verkürzen der Zeit für einen Werkzeugaustausch an der Werkzeugübergabeposition Q erlangt werden.
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Eine Werkzeugmaschine 1 umfasst: ein Bett 2; eine Hauptspindel 40; und ein Werkzeugmagazin 8, das an dem Bett 2 vorgesehen ist und eine Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81 umfasst, die jeweils ein Werkzeug T in einer zirkulierbaren Weise halten. Eine Zirkulationsebene 81a zum Zirkulieren der Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81 ist angeordnet, um in Richtung einer Bezugsseitenfläche P des Betts 2 ausgerichtet zu sein. Das Werkzeugmagazin 8 umfasst, als Indizierpositionen der Vielzahl von Werkzeughalteabschnitten 81, eine Werkzeugaustauschposition Q für einen Werkzeugaustausch, wobei die Hauptspindel 40 auf der näheren Seite des Betts 2 angeordnet ist, die einer vorderen Seite des Betts 2 in einer Vorne-Hinten-Richtung entspricht, sowie eine äußere Entnahmeposition R, die auf der entfernteren Seite des Betts 2 angeordnet ist, die einer hinteren Seite des Betts 2 in der Vorne-Hinten-Richtung entspricht. Die Zirkulationsebene 81a ist bezüglich der Bezugsseitenfläche P geneigt. Ein Abstand L1 zwischen der Werkzeugaustauschposition Q und der Bezugsseitenfläche P ist größer als ein Abstand L2 zwischen der äußeren Entnahmeposition R und der Bezugsseitenfläche P.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2000084779 A [0002, 0003]
- JP 2013176832 [0002]
- JP 2013176832 A [0002]
- JP 200266856 [0002]
- JP 2002066856 A [0002]
- JP 5228767 [0002]
- JP 5228767 A [0002]
