DE102018208466A1

DE102018208466A1 - Maschinenwerkzeug

Info

Publication number: DE102018208466A1
Application number: DE102018208466.1A
Authority: DE
Inventors: Masanori Ishikawa
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-01-03
Also published as: US20190001453A1; CN109202505A; JP2019010698A

Abstract

Ein Maschinenwerkzeug (1) beinhaltet eine Schutzabdeckung (5), eine Tür (10) und einen automatischen Werkzeugwechsler (4). Die Schutzabdeckung (5) bedeckt einen Maschinenraum einer Hauptspindel (3). Die Tür (10) öffnet und schließt eine Öffnung (9), welche in der Schutzabdeckung (5) angeordnet ist. Der automatische Werkzeugwechsler (4) wechselt automatisch ein Werkzeug (T), welches auf der Hauptspindel (3) montiert werden soll. Der automatische Werkzeugwechsler (4) wechselt das Werkzeug (T), welches auf der Hauptspindel (3) montiert werden soll, durch Bewegen eines Arms (12) in einer Ebene rechtwinklig zur Hauptspindel (3), um zu bewirken, dass der Arm (12) in einen Maschinenraum eindringt und aus diesem herausgeht. Der Arm (12) ist dazu eingerichtet, das Werkzeug (T) zu greifen und freizugeben. Die Bewegung des Arms (12) ist mit der Öffnungs- und Schließbewegung der Tür (10) synchronisiert.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Technik
Die Offenbarung bezieht sich auf ein Maschinenwerkzeug, welches einen automatischen Werkzeugwechsler beinhaltet, welcher dazu eingerichtet ist, automatisch ein Werkzeug auszutauschen, welches auf einer Hauptspindel montiert werden soll.
STAND DER TECHNIK
Ein gewöhnliches Maschinenwerkzeug so wie ein Maschinencenter beinhaltet eine Schutzabdeckung, um eine Hauptspindel abzudecken, und ein Material, welches bearbeitet werden soll (ein Werkstück), um zu verhindern, dass Schneideabfälle und Schneidefluide verteilt werden, welche erzeugt werden, während das Werkstück durch die Hauptspindel bearbeitet wird. Ein herkömmliches Maschinenwerkzeug beinhaltet einen automatischen Werkzeugwechsler (ATC), um automatisch ein Werkzeug zu wechseln, welches auf der Hauptspindel montiert werden soll. Dann gibt es als Maschinenwerkzeug, welches solch ein ATC beinhaltet, wie es im japanischen nicht-geprüften Paten Anmeldung Veröffentlichungsnr.: 8-318443 ( JP-A-8-318443 ) offenbart ist, ein bekanntes Maschinenwerkzeug, in welchem eine Schutzabdeckung eine Öffnung und eine Tür aufweist, welche die Öffnung öffnet und verschließt, die Tür sich vor- und zurückbewegt, um die Öffnung zu öffnen, und ein Arm, welcher dazu eingerichtet ist, ein Werkzeug zu greifen und loszulassen, wird um eine Vor-/Rückachse gedreht, und dringt in eine Maschinenfläche durch die geöffnete Öffnung ein, wodurch ein Werkzeug auf der Hauptspindel gewechselt wird.
Das oben beschriebene Maschinenwerkzeug hat nicht nur die Anforderung, es sicherzustellen, das Werkstück in einem kurzen Zeitraum zu schneiden, sondern ebenfalls einen Zeitraum des Nichtschneidens sowie einen automatischen Wechsel des Werkzeugs und einen Wechsel des Werkstücks nach der Bearbeitung zu verkürzen. Da jedoch das Maschinenwerkzeug, wie es in JP-A-8-318443 beschrieben ist, eine Bewegungsrichtung des Arms aufweist, welche rechtwinklig zu einer Bewegungsrichtung einer Tür der Schutzabdeckung ist, kann der Arm, auf welchem das Werkzeug montiert ist, nicht gedreht werden, bis die Schutzabdeckung die Öffnungs- und Schließbewegung fast abgeschlossen hat. Zusätzlich, da einige Werkzeuge lang sind, ist es schwierig, die Tür der Schutzabdeckung so zu gestalten, dass sie einen kurzen Bewegungsweg aufweist. Daher gab es beim oben beschriebenen Maschinenwerkzeug gemäß JP-A-8-318443 die Schwierigkeit, den automatischen Wechsel des Werkzeugs in einem kurzen Zeitraum durchzuführen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Maschinenwerkzeug mit einer guten Maschineneffizienz bereitzustellen, welches dazu eingerichtet ist, einen automatischen Wechsel eines Werkzeugs in einem kurzen Zeitraum durchzuführen.
ZUSAMMENFASSUNG
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen, wird ein Maschinenwerkzeug gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung bereitgestellt. Das Maschinenwerkzeug beinhaltet eine Schutzabdeckung, eine Tür und einen automatischen Werkzeugwechsler. Die Schutzabdeckung bedeckt einen Maschinenraum der Hauptspindel. Die Tür öffnet und schließt eine Öffnung, welche in der Schutzabdeckung vorgesehen ist. Der automatische Werkzeugwechsler wechselt automatisch ein Werkzeug, welches auf der Hauptspindel montiert werden soll. Der automatische Werkzeugwechsler wechselt das Werkzeug, welches auf der Hauptspindel montiert werden soll, indem es einen Arm in einer Ebene dreht, welche rechtwinklig zur Hauptspindel ist, um zu bewirken, dass der Arm in den Maschinenraum hineingeht und aus diesem herausgeht. Der Arm ist dazu eingerichtet, ein Werkzeug zu greifen und es loszulassen. Das Bewegen des Arms ist mit einer Öffnungs- und Schließbewegung der Tür synchronisiert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung können in dem ersten Aspekt der Offenbarung eine Bewegungsrichtung des Arms, wenn der Arm sich der Hauptspindel annähert, und eine Bewegungsrichtung der Tür, wenn die Tür durch den Maschinenraum geöffnet wird, beides Aufwärtsbewegungen sein. Im Maschinenwerkzeug gemäß des ersten Aspekts, da die Bewegung des Arms des automatischen Werkzeugwechslers mit der Öffnungs- und Schließbewegung der Tür der Schutzabdeckung synchronisiert wird, können ein Betrieb durch den automatischen Werkzeugwechsler und die Öffnungs- und Schließbewegung der Tür gleichzeitig ausgeführt werden. Daher kann ein Zeitraum, welche für den Werkzeugwechsel nötig ist, verkürzt werden, wodurch exzellente Maschineneffizienz bereitgestellt werden kann.
Im Maschinenwerkzeug gemäß des zweiten Aspekts kann ein Verschwenden eines Bewegungsabstands der Tür, welche auf ein langes Werkzeug angepasst werden kann, eliminiert werden, um einen Zeitraum eines Nichtschneidens stark zu verkürzen, wodurch extrem exzellente Maschineneffizienz bereitgestellt wird, da die Bewegungsrichtung des Arms, wenn der Arm sich der Hauptspindel nähert, und die Bewegungsrichtung der Tür, wenn die Tür durch den Maschinenraum geöffnet wird, beides Aufwärtsrichtungen sind.
Figurenliste

1 ist eine erläuternde Ansicht (eine perspektivische Ansicht), welche ein Maschinenwerkzeug darstellt.
2A-2C sind erläuternde Ansichten (Vorderansichten), welche einen Betrieb eines Arms eines automatischen Werkzeugwechslers und eine Tür einer Schutzabdeckung zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das Folgende beschreibt eine Ausführungsform eines Maschinenwerkzeugs gemäß der Offenbarung im Detail, basierend auf den Zeichnungen. 1 stellt ein beispielhaftes Maschinenwerkzeug gemäß der Offenbarung dar. Ein Maschinenwerkzeug (ein horizontales Maschinencenter) 1 beinhaltet einen Maschinen-Hauptkörper 2, welcher eine Hauptspindel 3 aufweist, an welche ein Werkzeug T montierbar ist, einen automatischen Werkzeugwechsler (danach auch ATC genannt) 4, welcher das Werkzeug T automatisch auswechselt, eine Schutzabdeckung 5, welche den Maschinenhauptkörper 2 schützt, um ein Verstreuen von Schneideabfällen und Schneidefluiden während dem Bearbeiten durch die Hauptspindel 3 zu verhindern, eine Steuereinheit (nicht dargestellt), welche die Inhalte des Bearbeitens eines zu bearbeitenden Materials (eines Werkstücks) durch die Hauptspindel 3 steuert, und ähnliches. In der folgenden Beschreibung ist, wie in 1 dargestellt, eine laterale Richtung als eine X-Achsenrichtung definiert, eine vertikale Richtung ist als eine Y-Achsenrichtung definiert, und eine Vor-Zurück-Richtung ist als eine Z-Achsenrichtung definiert.
Der Maschinenhauptkörper 2 beinhaltet ein Bett 6 als Basis, einen Hauptspindel-Kopf 7, welcher dazu eingerichtet ist, die Hauptspindel 3 entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung zu bewegen, einen Tisch 8, auf welchem das Werkstück platziert ist, und ähnliches. Der Tisch 8 ist entlang der Z-Achsenrichtung beweglich und dazu eingerichtet, das Werkstück auf dem Tisch 8 dazu zu bewegen, sich der Hauptspindel 3 zu nähern.
Die Schutzabdeckung 5 ist aus einer Metallplatte hergestellt und ist in einer rechteckigen parallelflachen Form ausgebildet, um den Vorderteil (nämlich einen Maschinenraum der Hauptspindel 3) des Maschinen-Hauptkörpers 2 abzudecken. Dann, auf einer Seite, wo das ATC 4 installiert ist, ist eine rechteckig geformte Öffnung (ein Fenster) 9 angeordnet, um es zu ermöglichen, dass das Werkzeug T, welches auf der Hauptspindel 3 montiert werden soll, automatisch gewechselt wird. Die Öffnung 9 beinhaltet eine Tür (eine Schließvorrichtung) 10, welche aus einer Metallplatte hergestellt ist, und ähnliches, und ist dazu angepasst, sich nach oben und unten zu bewegen.
Andererseits beinhaltet das ATC 4 ein Werkzeugmagazin 11, einen Wechselarm 12, einen Schlosskasten 13 und ähnliches. Das Werkzeugmagazin 11 ist eine Einheit, an welcher verschiedene Werkzeuge T montierbar sind. Der Wechselarm 12 ist dazu angepasst, das Werkzeug T zwischen der Hauptspindel 3 und dem Werkzeugmagazin 11 auszutauschen. Der Schlosskasten 13 beinhaltet eine Vielzahl von entfernten Zylindern (nicht dargestellt) und eine Vielzahl von Nocken, um das Werkzeug T durch den Wechselarm 12 auszutauschen, und um die Tür 10 nach oben und unten zu bewegen.
Der Wechselarm 12 ist in einer langen flachen Plattenform ausgebildet, und hat beide Enden, welche Aussparungen enthalten, so dass die Werkzeuge entnehmbar an die Ausschnitte anbringbar sind (die Zeichnung lässt eine Darstellung eines Mechanismus zum Montieren und Entfernen der Werkzeuge aus). Dann ist der Wechselarm 12 so angepasst, um das Werkzeug T zwischen der Hauptspindel 3 und dem Werkzeugmagazin 11 auszutauschen, indem er sich in eine vertikalen Ebene parallel zu einer Frontoberfläche des Maschinenhautkörpers 2 um eine Drehwelle (nicht dargestellt) bewegt, welche auf einer hinteren Oberfläche in der Mitte in einer Längsrichtung angeordnet ist, und sich in einer Horizontalrichtung (der Z-Achsenrichtung) bewegt.
Das Werkzeugmagazin 11 ist dazu angepasst, kreisförmig eine Vielzahl von Haltern 14, auf welche die Werkzeuge T montierbar sind, in einer konstanten elliptischen Form in der vertikalen Ebene parallel zur Vorderoberfläche des Maschinenhauptkörpers 2 zu bewegen. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, zu bewirken, dass das Werkzeugmagazin 11 ein vorbestimmtes Werkzeug T an einer Position positioniert, an welcher der Wechselarm 12 das Werkzeug T greifen kann.
Im Folgenden wird ein Betrieb in einem Fall beschrieben, in welchem der ATC 4 das Werkzeug T im oben beschriebenen Maschinenwerkzeug 1 automatisch auswechselt. Der automatische Wechsel des Werkzeugs T durch das ATC 4 im Maschinenwerkzeug 1 ist durch die Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert. 2A bis 2C zeigen den Zustand, in welchem der ATC 4 das Werkzeug automatisch wechselt, und wenn ein Schneiden mit dem Werkzeug T (T₁ ) auf der Hauptspindel 3 durchgeführt wird, ist die Tür 10 in einem Zustand, in dem sie geschlossen ist (ein Zustand, in welchem sie auf einer unteren Seite positioniert ist, um die Öffnung 9 zu schützen), und der Wechselarm 12 ist in einem Zustand, in welchem er in einer Haltung wartet, in welcher die Längsrichtung parallel zu der Plattenoberfläche der Tür 10 ist (siehe 2A).
Dann, wenn der Schneidevorgang mit dem Werkzeug T₁ auf der Hauptspindel 3 beendet ist und das montierte Werkzeug T₁ gewechselt wird, bewegt sich die Tür 10 der Schutzabdeckung 5, um die Öffnung 9 zu öffnen. Gleichzeitig mit der Aufwärtsbewegung der Tür 10 dreht sich der Wechselarm 12 in einer vorbestimmten Richtung (eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn) um ungefähr 90°, und greift das Werkzeug T₁ auf der Hauptspindel 3 durch eine Aussparung, während er gleichzeitig ein Werkzeug T₂ im Werkzeugmagazin 11 (siehe 2B) greift. Zu dieser Zeit beginnt der Wechselarm 12 mit der Drehung zu einem Zeitpunkt identisch zum Zeitpunkt des Beginns der Aufwärtsbewegung der Tür 10.
Nachdem der Wechselarm 12 das Werkzeug T₁ auf der Hauptspindel 3 und das Werkzeug T₂ auf dem Werkzeugmagazin 11 an beiden Enden greift, während er sich weiterhin in der vorbestimmten Richtung (der Richtung gegen den Uhrzeigersinn) um ungefähr 180° dreht, bewegt sich der Wechselarm 12 vorwärts und rückwärts in der Horizontalrichtung (der Richtung der Z-Achse), um das Werkzeug T₂ , welches auf der einen Aussparung gegriffen hat, auf der Hauptspindel zu montieren, und montiert gleichzeitig das Werkzeug T₁ , welches auf der anderen Aussparung gegriffen wurde, auf den Halter 14 des Werkzeugmagazins 11.
Nachdem die Werkzeuge T₁ und T₂ zwischen der Hauptspindel 3 und dem Werkzeugmagazin 11 wie oben beschrieben ausgewechselt wurden, dreht sich der Wechselarm 12 in einer Richtung (im Uhrzeigersinn) gegenläufig zur Drehrichtung beim Werkzeugwechsel um ungefähr 90°, und kehrt in den Zustand des Wartens in der Haltung zurück, welche eine Längsrichtung parallel zur Plattenoberfläche der Tür 11 aufweist. Weiterhin, gleichzeitig mit dem Bewegen des Wechselarms 12, bewegt sich die Tür 10 der Schutzabdeckung 5 hinunter, um die Öffnung 9 zu schließen (siehe 2C). Zu dieser Zeit beginnt die Tür 10 damit, sich nach unten zu bewegen, zu einem Zeitpunkt identisch zu dem Zeitpunkt des Beginns der Drehbewegung des Wechselarms 12.
Das Maschinenwerkzeug 1 beinhaltet die Schutzabdeckung 5, welche einen Maschinenraum der Hauptspindel 3 bedeckt, die Tür 10, welche die Öffnung 9, welche in der Schutzabdeckung 5 vorgesehen ist, öffnet und schließt, und das ATC 4, welches das Werkzeug T, welches auf der Hauptspindel 3 montiert werden soll, automatisch wechselt. Dann ist, wie oben beschrieben, das Maschinenwerkzeug 1 dazu angepasst, das Werkzeug T, welches auf der Hauptspindel 3 montiert werden soll, so zu wechseln, dass das ATC 4 den Wechselarm 12, welcher dazu angepasst ist, das Werkzeug T so zu greifen und zu bewegen, in der Ebene rechtwinklig zur Hauptspindel 3 bewegt, dass bewirkt wird, dass der Wechselarm 12 in den Maschinenraum hineingeht und aus diesem herausgeht. Weiterhin ist das Maschinenwerkzeug 1 so eingerichtet, eine Zeitspanne, welche für den Werkzeugwechsel nötig ist, so zu wechseln, dass das Bewegen des Wechselarms 12 mit der Öffnungs- und Schließbewegung der Tür 10 synchronisiert wird, um gleichzeitig den Betrieb durch den ATC 4 und die Öffnungs- und Schließbewegung der Tür 10 voranzutreiben. Dementsprechend ist die Maschineneffizienz exzellent.
In dem Maschinenwerkzeug 1 sind die Bewegungsrichtung des Wechselarms 12 bei Nähern an die Hauptspindel 3 und in der Bewegungsrichtung der Tür 10 beim Öffnen des Maschinenraums beides Aufwärtsbewegungen. Dann kann eine Verschwendung von Wegdistanz der Tür 10, die für ein langes Werkzeug anwendbar wäre, eliminiert werden, um eine Nicht-Schneidezeit wesentlich zu verkürzen, wodurch eine extrem exzellente Maschineneffizienz bereitgestellt wird.
Die Konfiguration des Maschinenwerkzeugs gemäß der Offenbarung ist nicht auf den Aspekt der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt, und die Konfiguration der Form, der Struktur, und ähnlichen Elemente des Maschinenhauptkörpers, der Hauptspindel, des ATC, der Schutzabdeckung, der Tür, des Werkzeugmagazins, des Wechselarms und ähnlichem kann wenn notwendig modifiziert werden, ohne vom Sinn der Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel ist das Werkzeugmagazin des ATC nicht auf ein Werkzeugmagazin beschränkt, in welchem eine Vielzahl von Haltern, in welchen die Werkzeuge montiert werden können, so eingerichtet ist, sich kreisförmig in einer konstanten elliptischen Form in einer vertikalen Ebene parallel zu einer Vorderoberfläche des Maschinenhauptkörpers zu bewegen, aber ein Werkzeugmagazin kann ebenfalls herangezogen werden, in welchem eine Vielzahl von Haltern dazu eingerichtet ist, sich kreisförmig in einer konstanten kreisförmigen oder elliptischen Form in einer vertikalen Ebene parallel zu einer Vorder-Rück-Richtung zu bewegen, und ebenfalls ein ähnliches Werkzeugmagazin. Der Tisch, auf welchem das Werkstück platziert ist, ist nicht auf einen Tisch beschränkt, welcher an ein Bett, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, befestigt ist, sondern ein Tisch, welcher dazu eingerichtet ist, sich entlang einer Drehwelle entlang der X-Achsenrichtung zu drehen, und ein ähnlicher Tisch, können ebenfalls herangezogen werden.
Es ist explizit festgelegt, dass alle Merkmale, welche in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbart sind, separat und unabhängig voneinander offenbart sein sollen für den Zweck von ursprünglicher Offenbarung sowie für den Zweck des Begrenzens der beanspruchten Erfindung unabhängig von der Zusammensetzung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen. Es soll explizit gesagt sein, dass alle Werteangaben oder Hinweise auf Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Zwischeneinheit für den Zweck von originaler Offenbarung offenbaren, sowie für den Zweck des Beschränkens der beanspruchten Erfindung, insbesondere als Grenzen von Wertebereichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 8318443 [0002]
JP 8318443 A [0002, 0003]

Claims

Maschinenwerkzeug (1), aufweisend: eine Schutzabdeckung (5), welche einen Maschinenraum einer Hauptspindel (3) bedeckt; eine Tür (10), welche eine Öffnung (9), welche in der Schutzabdeckung (5) angeordnet ist, öffnet und schließt; und einen automatischen Werkzeugwechsler (4), welcher ein Werkzeug (T), welches auf der Hauptspindel (3) montiert werden soll, automatisch wechselt, wobei der automatische Werkzeugwechsler (4) das Werkzeug (T), welches auf der Hauptspindel (3) montiert werden soll, durch Bewegen eines Arms (12) in einer Ebene rechtwinklig zur Hauptspindel (3) wechselt, um zu bewirken, dass der Arm (12) in den Maschinenraum eindringt und aus diesem herausgeht, wobei der Arm (12) dazu eingerichtet ist, das Werkzeug (T) zu greifen und freizugeben, und das Bewegen des Arms (12) mit einer Öffnungs- und Schließbewegung der Tür (10) synchronisiert ist.
Maschinenwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei eine Bewegungsrichtung des Arms (12), wenn der Arm (12) sich der Hauptspindel (3) nähert, und eine Bewegungsrichtung der Tür (10), wenn die Tür durch den Maschinenraum geöffnet wird, beide Aufwärtsrichtungen sind.