DE102019004520A1

DE102019004520A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102019004520A1
Application number: DE102019004520.3A
Authority: DE
Inventors: Daisuke UENISHI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-01-16
Also published as: US10967470B2; KR102509411B1; JP6882234B2; KR20200007647A; JP2020011306A; CN110711866A; US20200016708A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die ohne eine Veränderung bestehender Maschinenausstattungen einfach und zuverlässig eine Phasenbestimmung ausführen kann. Eine Werkzeugmaschine 1 umfasst: eine Werkzeughalterung 14, die eine Passfedernut 144 umfasst; eine Spindelantriebseinheit, die eine Spindelpassfeder 212, die in die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 eingepasst werden kann, und eine Spindel 21 umfasst und die Werkzeughalterung 14 abnehmbar hält; einen Werkzeugwechsler 10, der eine Griffpassfeder 136 und einen Griff 13 umfasst, der die Werkzeughalterung 14 in Bezug auf die Spindel 21 an einer festgelegten Position hält; und eine numerische Steuerung, die den Werkzeugwechsler zur Befestigung und zum Entfernen der Werkzeughalterung 14 in Bezug auf die Spindel 21 steuert, und die numerische Steuerung steuert die Spindelantriebseinheit so, dass die Spindel 21 zum Drücken der Spindelpassfeder 212 gegen die Passfedernut 144 zur Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung 14 in Bezug auf die Spindel 21 gedreht wird, wenn die Werkzeughalterung 14 in einem Zustand, in dem die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 in die Spindelpassfeder 212 eingeführt ist, an der Spindel 21 befestigt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen.
Verwandte Technik
Bei einer Bearbeitung unter Verwendung einer Werkzeugmaschine ist eine Bearbeitung (beispielsweise eine Presspolitur) bekannt, bei der ein Spindelkopf mit festgelegter Spindel bewegt wird und bei der dementsprechend ein Abtragen an einem Werkstück mit einem an einer Spitze der Spindel festgelegten Werkzeug ausgeführt wird. Bei diesem Typ von Bearbeitung wird das Werkzeug mit festgestellter Spindel auf dem Werkstück bewegt, und daher ist es wesentlich, die Phase (Drehstellung) einer Werkzeughalterung, an der das Werkzeug angebracht ist, in Bezug auf die Drehrichtung der Spindel zu bestimmen. Zwischen einer in der Spindel vorgesehenen Spindelpassfeder und einer Passfedernut der Werkzeughalterung ist jedoch zur Erleichterung der Befestigung und Entfernung der Werkzeughalterung ein geringfügiger Spalt ausgebildet. Daher wird bei jedem Wechsel der Werkzeughalterung (des Werkzeugs) die Position der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung in Bezug auf die Drehrichtung der Spindel verschoben. Zur Lösung dieses Problems wird eine Technologie vorgeschlagen, bei der ein elastisches Element zu der Spindel oder der Passfedernut der Werkzeughalterung hinzugefügt wird oder zur Bestimmung der Phase eine konische Oberfläche hinzugefügt wird (siehe beispielsweise Patentschriften 1 bis 3).

Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2002-307257
Patentschrift 2: Ungeprüfte japanische Gebrauchsmusteranmeldung, Veröffentlichung Nr. H01-114244
Patentschrift 3: Ungeprüfte japanische Gebrauchsmusteranmeldung, Veröffentlichung Nr. H03-62745

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn der Aufbau gemäß der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technologie verwendet wird und die Spezifikationen der Spindel und der Werkzeughalterung der Werkzeugmaschine verändert werden, sind sie nicht mit den Maschinenausstattungen vorhandener Werkzeugmaschinen kompatibel, und daher kann die Werkzeughalterung nicht gemeinsam genutzt werden, wodurch die Kosten der Zusatzausstattung zum Erzielen der Kompatibilität steigen. Da abhängig von der Bearbeitung (beispielsweise einer Wälzfräsbearbeitung) eine hohe Last auf die Passfedernut der Werkzeughalterung aufgebracht wird, ist es schwierig, einen Aufbau zu verwenden, bei dem ein elastisches Element zu der Passfedernut hinzugefügt wird oder eine konische Oberfläche hinzugefügt wird und bei dem dadurch die Stabilität verringert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die ohne eine Veränderung bestehender Maschinenausstattungen einfach und zuverlässig eine Phasenbestimmung ausführen kann.

(1) Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine (beispielsweise eine Werkzeugmaschine 1, die später beschrieben wird), die umfasst: eine Werkzeughalterung (beispielsweise eine Werkzeughalterung 14, die später beschrieben wird), die ein Werkzeug und eine Passfedernut (beispielsweise eine Passfedernut 144, die später beschrieben wird) umfasst; eine Spindelantriebseinheit, die eine Spindelpassfeder (beispielsweise eine Spindelpassfeder 212, die später beschrieben wird), die in die Passfedernut der Werkzeughalterung eingepasst werden kann, und eine Spindel (beispielsweise eine Spindel 21, die später beschrieben wird) umfasst und die Werkzeughalterung abnehmbar hält; einen Werkzeugwechsler (beispielsweise einen Werkzeugwechsler 10, der später beschrieben wird), der eine Griffpassfeder (beispielsweise eine Griffpassfeder 136, die später beschrieben wird), die in die Passfedernut der Werkzeughalterung eingepasst werden kann, und einen Griff (beispielsweise einen Griff 13, der später beschrieben wird) umfasst, der die Werkzeughalterung in Bezug auf die Spindel an einer festgelegten Position hält; und eine numerische Steuerung (beispielsweise eine numerische Steuerung 30, die später beschrieben wird), die den Werkzeugwechsler zur Befestigung und zum Entfernen der Werkzeughalterung in Bezug auf die Spindel steuert; und bei der Werkzeugmaschine steuert die numerische Steuerung die Spindelantriebseinheit so, dass die Spindel zum Drücken der Spindelpassfeder gegen die Passfedernut der Werkzeughalterung zur Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung in Bezug auf die Spindel gedreht wird, wenn die von dem Griff gehaltene Werkzeughalterung in einem Zustand, in dem zumindest die Passfedernut der Werkzeughalterung in die Spindelpassfeder eingesetzt ist, an der Spindel befestigt wird.
(2) Vorzugsweise umfasst die Werkzeugmaschine gemäß (1) eine Lastschwellenwertspeichereinheit (beispielsweise ein RAM 303, das später beschrieben wird), in der ein Schwellenwert für eine auf die Spindel aufgebrachte Last gespeichert wird, und bei der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung bestimmt die numerische Steuerung anhand der auf die Spindel aufgebrachten Last (beispielsweise eines Lastmomentwerts T1, der später beschrieben wird) und des in der Lastschwellenwertspeichereinheit gespeicherten Schwellenwerts (beispielsweise eines Lastmomentschwellenwerts Tth, der später beschrieben wird) für die Last, ob die Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung abgeschlossen ist oder nicht.
(3) Vorzugsweise umfasst die Werkzeugmaschine gemäß (1) oder (2) eine Drehrichtungsspeichereinheit (beispielsweise ein RAM 303, das später beschrieben wird), in der Informationen zu der Drehrichtung der Spindel bei der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung gespeichert werden, die numerische Steuerung dreht bei der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung die Spindel entsprechend den in der Drehrichtungsspeichereinheit gespeicherten Informationen zu der Drehrichtung der Spindel.
(4) Vorzugsweise umfasst die Werkzeugmaschine gemäß einem der Punkte (1) bis (3) eine Drehstellungsspeichereinheit (beispielsweise ein RAM 303, das später beschrieben wird), in der Informationen zu der Drehstellung der Spindel um eine Achse bei Abschluss der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung gespeichert werden; und die numerische Steuerung kompensiert bei Abschluss der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung die Drehstellung der Spindel entsprechend den in der Drehstellungsspeichereinheit gespeicherten Informationen zu der Drehstellung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die ohne eine Veränderung bestehender Maschinenausstattungen einfach und zuverlässig eine Phasenbestimmung ausführen kann.
Figurenliste

1 ist eine Konzeptansicht, die die Konfiguration des Maschinensystems einer Werkzeugmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Seitenansicht einer Werkzeughalterung 14;
3 ist eine Seitenansicht eines Griffs 13;
4 ist eine Draufsicht des Griffs 13;
5 ist eine Schnittansicht, gemäß der die von dem Griff 13 gehaltene Werkzeughalterung 14 an einer Spindel 21 befestigt ist;
6A ist eine Schnittansicht, die einem Querschnitt entlang einer Linie a-a gemäß 5 entspricht;
6B ist eine Schnittansicht, die einem Querschnitt entlang einer Linie b-b gemäß 5 entspricht;
7 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration einer numerischen Steuerung 30 zeigt;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das die Prozedur einer Werkzeugwechselverarbeitung zeigt, die von der numerischen Steuerung 30 ausgeführt wird;
9A ist eine schematische Ansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen Passfedern und Passfedernuten zeigt, wenn die Spindel 21 aus der Drehstellung der Phasenbestimmung gedreht wird;
9B ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung zwischen den Passfedern und den Passfedernuten zeigt, wenn die Spindel 21 aus der Drehstellung der Phasenbestimmung gedreht wird;
9C ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung zwischen den Passfedern und den Passfedernuten zeigt, wenn die Spindel 21 aus der Drehstellung der Phasenbestimmung gedreht wird;
10 ist eine Konzeptansicht, die eine Beziehung zwischen der Drehstellung der Spindel 21 und einem auf die Spindel aufgebrachten Lastmoment zeigt; und
11 ist ein Ablaufdiagramm, das die Prozedur der Verarbeitung zur Kompensation der Drehstellung der Spindel 21 zeigt, wenn die Werkzeughalterung 14 abgenommen wird.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine Ausführungsform einer Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die der vorliegenden Patentschrift beiliegenden Zeichnungen sind jeweils eine Konzeptansicht oder eine schematische Ansicht, und der Verständlichkeit und dergleichen halber sind die Formen, die Maßstäbe, die vertikalen und horizontalen Abmessungsverhältnisse und dergleichen einzelner Abschnitte gegenüber der Realität verändert oder übertrieben dargestellt. In den Zeichnungen wurde auf eine Schraffur, die auf die Querschnitte von Elementen hinweist, gegebenenfalls verzichtet.
1 ist eine Konzeptansicht, die die Konfiguration des Maschinensystems einer Werkzeugmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Seitenansicht einer Werkzeughalterung 14. 3 ist eine Seitenansicht eines Griffs 13. 4 ist eine Draufsicht des Griffs 13. 5 ist eine Schnittansicht, gemäß der die von dem Griff 13 gehaltene Werkzeughalterung 14 an einer Spindel 21 befestigt ist. 6A ist eine Schnittansicht, die einem Querschnitt entlang einer Linie a-a gemäß 5 entspricht. 6B ist eine Schnittansicht, die einem Querschnitt entlang einer Linie b-b gemäß 5 entspricht. In der vorliegenden Patentschrift und den Zeichnungen wird angenommen, dass in einem Zustand, in dem die Werkzeugmaschine 1 auf einer Bodenfläche oder dergleichen installiert ist, eine vertikale Richtung eine Z-Richtung ist. Es wird angenommen, dass in der Z-Richtung die Aufwärtsrichtung die Richtung + Z und die Abwärtsrichtung die Richtung - Z ist.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Werkzeugmaschine 1 einen Werkzeugwechsler 10, eine Bearbeitungsvorrichtung 20, eine numerische Steuerung 30 (siehe 7) und einen (nicht dargestellten) Halte-Bewegungsmechanismus für ein Werkstück. Der Werkzeugwechsler 10 ist eine Vorrichtung, die automatisch die an der Spindel befestigte Werkzeughalterung 14 (die später beschrieben wird) wechselt. Der Werkzeugwechsler 10 umfasst als Hauptkonfiguration ein Werkzeugmagazin 11 und eine Magazinhalteeinheit 12. Das Werkzeugmagazin 11 ist eine Konstruktion, an der entlang ihres äußeren Umfangs mehrere Griffe 13 (die später beschrieben werden) angebracht sind und die im Wesentlichen scheibenförmig ist. Die Magazinhalteeinheit 12 ist eine Vorrichtung, die das Werkzeugmagazin 11 so hält, dass das Werkzeugmagazin 11 frei drehbar ist, und die das Werkzeugmagazin 11 so dreht, dass der zu wechselnde Griff 13 unmittelbar unter die Spindel 21 bewegt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform stimmt die Grundfunktion des von der numerischen Steuerung 30 gesteuerten Werkzeugwechslers 10 im Wesentlichen mit der eines herkömmlichen Werkzeugwechslers überein.
Die Bearbeitungsvorrichtung 20 ist eine Vorrichtung, die ein an der Spindel 21 befestigtes Werkzeug so dreht und bewegt, dass das (nicht dargestellte) Werkstück bearbeitet wird. Die Bearbeitungsvorrichtung 20 umfasst als Hauptkonfiguration die Spindel 21 und einen Spindelkopf 22. Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden die Spindel 21, der Spindelkopf 22 und ein Steuersystem (das später beschrieben wird) eine Spindelantriebseinheit. Die Spindel 21 ist ein Abschnitt, der die Werkzeughalterung 14 dreht, an der das Werkzeug angebracht ist, und der die Werkzeughalterung 14 bei befestigter Werkzeughalterung 14 hält. In der Spindel 21 sind, wie in 5 gezeigt, Spindelpassfedern 212 vorgesehen, die in die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 eingepasst werden können. Zwei Spindelpassfedern 212 sind um die Drehachse C der Werkzeughalterung 14 um 180 Grad voneinander beabstandet an Positionen auf einander gegenüberliegenden Seiten vorgesehen. Gemäß 5 sind die beiden Spindelpassfedern 212 in einer Links-/Rechts-Richtung in der Ebene der Figur vorgesehen. In der Spindel 21 ist eine Koppelstange 23 vorgesehen, die als Aufspannmechanismus für die Werkzeughalterung 14 dient.
Gemäß 1 ist der Spindelkopf 22 ein Antriebsmechanismus, der die Spindel 21 dreht. Der Spindelkopf 22 umfasst einen Spindelmotor 317 (siehe 7), der eine Drehkraft auf die Spindel 21 aufbringt. Wenn eine Bearbeitung mit einem an der Spindel 21 angebrachten Drehwerkzeug ausgeführt wird, fungiert der Spindelmotor 317 als Spindelmotor, der mit einer hohen Drehzahl kontinuierlich gedreht wird. Wird andererseits mit einem an der Spindel 21 angebrachten festen Werkzeug eine Bearbeitung wie eine Presspolitur ausgeführt, fungiert der Spindelmotor 317 als Vorrichtung, die die Phase (Drehstellung) der Spindel 21 steuert. Der Spindelkopf 22 umfasst einen Hebe-/Senkmechanismus (auf dessen Bezugszeichen verzichtet wurde), der die Spindel 21 in der vertikalen Richtung (der Z-Richtung) hebt und senkt. Der Hebe-/Senkmechanismus umfasst einen Servomotor 313 (siehe 7) und dergleichen, die die Spindel 21 in der vertikalen Richtung (der Z-Richtung) vertikal bewegen. Die Arbeitsabläufe der Bearbeitungsvorrichtung 20 werden von der numerischen Steuerung 30 gesteuert, die später beschrieben wird.
Anschließend wird unter Bezugnahme auf 2 die Konfiguration der Werkzeughalterung 14 beschrieben. Gemäß 2 fällt die Drehachse C der Werkzeughalterung 14 mit der vertikalen Richtung (der Z-Richtung) zusammen, wenn die Werkzeughalterung 14 in eine Position bewegt wird, in der die Werkzeughalterung 14 an der Spindel 21 befestigt wird. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Werkzeughalterung 14 einen Kegelschaft 141, einen Anzugsbolzen 142, eine Haltenut 143, die Passfedernut 144, einen Halterungskopf 145 und das Werkzeug 146.
Der Kegelschaft 141 ist ein Abschnitt, der in die konische Öffnung 213 (siehe 5) der Spindel 21 eingepasst wird und im Wesentlichen scheibenförmig ist. Der Anzugsbolzen 142 ist ein Abschnitt, der mit der in der Spindel 21 vorgesehenen Koppelstange 23 in Eingriff tritt. Der Anzugsbolzen 142 wird mit der Koppelstange 23 in der Aufwärtsrichtung (der Richtung + Z) der vertikalen Richtung nach oben gezogen, und dadurch wird die Werkzeughalterung 14 in der Spindel 21 gehalten. Der Anzugsbolzen 142 wird mit der Koppelstange 23 in der Abwärtsrichtung (der Richtung - Z) der vertikalen Richtung nach unten gezogen, und dadurch wird die Befestigung der Werkzeughalterung 14 an der Spindel 21 gelöst, wodurch die Werkzeughalterung 14 abgenommen werden kann.
Die Haltenut 143 ist ein Abschnitt, der von dem Griff 13 (der später beschrieben wird) gehalten wird. Die Haltenut 143 ist eine Nut (eine V-förmige Nut), die bei einer Betrachtung im Querschnitt rechtwinklig zur Drehachse C im Wesentlichen in der Form des Buchstaben V ausgebildet ist. Die Haltenut 143 ist ringförmig entlang des äußeren Umfangs der Werkzeughalterung 14 ausgebildet. Wie später beschrieben, sind die Passfedernuten 144 Nuten, die an den in der Spindel 21 vorgesehenen Spindelpassfedern 212 und der Griffpassfeder 136 (siehe 5) des Griffs 13 befestigt werden. Zwei Passfedernuten 144 sind um die Drehachse C der Werkzeughalterung 14 um 180 Grad voneinander beabstandet in Positionen auf einander gegenüberliegenden Seiten vorgesehen. In 2 ist in der Werkzeughalterung 14 die Passfedernut 144 gezeigt, die auf der Vorderseite der Ebene der Figur vorgesehen ist, und die Passfedernut, die auf der Rückseite der Ebene der Figur vorgesehen ist, ist verdeckt, so dass sie nicht gezeigt ist. Der Halterungskopf 145 ist ein Abschnitt, der das Werkzeug 146 hält. Als Werkzeug 146 wird beispielsweise ein Bohrer, ein Schaftfräser, ein Gewindebohrer, ein Feinhobelwerkzeug oder eine Kantenfräse verwendet.
In der Werkzeughalterung 14 ist, wie in 4 gezeigt, die Breite W1 der Passfedernut 144 geringfügig größer als die Breite W3 der Griffpassfeder 136 (des Griffs 13) eingestellt, die später beschrieben wird. Wenn daher die Griffpassfeder 136 in der Mitte der Passfedernut 144 angeordnet ist, ist zwischen jeder der Seitenflächen der Griffpassfeder 136 an den Seiten und der Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 ein Spalt g1 ausgebildet. Wie in 6A gezeigt, ist die Breite W1 der Passfedernut 144 ebenfalls geringfügig größer als die Breite W2 der Spindelpassfeder 212 (der Spindel 21) eingestellt. Wenn die Spindelpassfeder 212 in der Mitte der Passfedernut 144 angeordnet ist, ist daher zwischen jeder der Seitenflächen der Spindelpassfeder 212 an den Seiten und der Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 ein Spalt g2 ausgebildet.
Anschließend wird die Konfiguration des in dem Werkzeugmagazin 11 vorgesehenen Griffs 13 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, umfasst der Griff 13 an der Vorderseite eines Armhauptkörpers 131 Haltearme 132. Wie in 4 gezeigt, sind zwei Haltearme 132 so vorgesehen, dass sie die Werkzeughalterung 14 von beiden Seiten umschließen. Jeder der beiden Haltearme 132 umfasst an einem vorderen Abschnitt eine Halterolle 133. Die Halterolle 133 ist ein Element, das mit der Haltenut 143 (der V-förmigen Nut) der Werkzeughalterung 14 in Eingriff tritt und scheibenförmig ist.
Ein Befestigungsstift 135 ist so pressgepasst, dass er durch einen an einer Spitze des Haltearms 132 vorgesehenen Öffnungsabschnitt 134 und eine in der Mitte der Halterolle 133 vorgesehene (nicht dargestellte) Achsenöffnung verläuft, und dadurch ist die Halterolle 133 befestigt. Die beiden Haltearme 132 sind durch ein in dem Armhauptkörper 131 vorgesehenes (nicht dargestelltes) elastisches Element in einander entgegengesetzten Richtungen (nach innen) vorgespannt. Der Armhauptkörper 131 umfasst in der Nähe des mittleren Abschnitts die Griffpassfeder 136. Die Griffpassfeder 136 ist ein Vorsprung zur Anordnung der zwischen den Haltearmen 132 gehaltenen Werkzeughalterung 14.
In 4 ist die Werkzeughalterung 14 zwischen die beiden Haltearme 132 eingeschoben, und daher stehen die an den Spitzen der Haltearme 132 vorgesehenen Halterollen 133 mit der Haltenut 143 der Werkzeughalterung 14 und die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 mit der Griffpassfeder 136 in Eingriff. In diesem Zustand wird die Werkzeughalterung 14 zwischen den beiden Haltearmen 132 gehalten, die in einander entgegengesetzten Richtungen vorgespannt sind. Die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 steht mit der Griffpassfeder 136 in Eingriff, und daher wird die Drehung der Werkzeughalterung 14 um die Richtung ihrer Achse reduziert. Wie vorstehend beschrieben, wird die Spindel 21 in einem in 4 gezeigten Zustand gedreht, da die Spalte g1 zwischen der Passfedernut 144 und der Griffpassfeder 136 vorgesehen sind, und dadurch wird zuverlässig ein Zustand herbeigeführt, in dem die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 gegen die Seitenfläche der Griffpassfeder 136 gedrückt wird.
Anschließend wird das Einpassen der Passfedern und der Passfedernuten bei der Befestigung der von dem Griff 13 gehaltenen Werkzeughalterung 14 an der Spindel 21 beschrieben. Wie in 5 gezeigt, werden in einem Zustand, in dem die von dem Griff 13 gehaltene Werkzeughalterung 14 an der Spindel 21 befestigt wird, die Spindelpassfedern 212 der Spindel 21 und die Griffpassfeder 136 des Griffs 13 in die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 eingepasst.
Genauer werden, wie in 6A gezeigt, die beiden in der Spindel 21 vorgesehenen Spindelpassfedern 212 einzeln in die beiden in der Werkzeughalterung 14 vorgesehenen Passfedernuten 144 eingepasst. Wenn sich die Spindel 21 und die Werkzeughalterung 14 in einer Positionsbeziehung wie der in 6A gezeigten befinden, werden die Spalte g2 einzeln zwischen den Seitenflächen der Spindelpassfeder 212 an den Seiten und der Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 gebildet. Wie in 6B gezeigt, wird die in dem Griff 13 vorgesehene Griffpassfeder 136 in eine der in der Werkzeughalterung 14 vorgesehenen Passfedernuten 144 eingepasst. Wenn sich der Griff 13 und die Werkzeughalterung 14 in einer Positionsbeziehung wie der in 6B gezeigten befinden, werden die Spalte g1 einzeln zwischen den Seitenflächen der Griffpassfeder 136 an den Seiten und der Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 gebildet.
Nach der Befestigung der Werkzeughalterung 14 an der Spindel 21 wird der in dem Werkzeugmagazin 11 vorgesehene Griff 13 in eine von der Werkzeughalterung 14 getrennte Position bewegt. Dadurch wird die Position der Phasenbestimmung selbst dann nicht beeinträchtigt, wenn sich die zwischen der Griffpassfeder 136 und der Werkzeughalterung 14 entstandenen Spalte g1 bei jedem Wechsel der Werkzeughalterung 14 voneinander unterscheiden. Bei jedem Wechsel der Werkzeughalterung 14 wird jedoch die Position der Phasenbestimmung beeinträchtigt, wenn sich die zwischen der Werkzeughalterung 14 und der Spindel 21 entstandenen Spalte g2 voneinander unterscheiden. Daher wird bei der Werkzeugmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie später beschrieben, die Steuerung so ausgeführt, dass die Spindel 21 bei der Befestigung der Werkzeughalterung 14 an der Spindel 21 zum Drücken der Spindelpassfedern 212 in die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedreht wird, und dadurch ist die Position zur Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung 14 in Bezug auf die Spindel 21 konstant die gleiche.
Anschließend wird die Konfiguration der numerischen Steuerung 30 beschrieben. 7 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration der numerischen Steuerung 30 zeigt. Die numerische Steuerung 30 ist eine Vorrichtung, die den Werkzeugwechsler 10 und die Bearbeitungsvorrichtung 20 so steuert, dass die Werkzeugmaschine 1 zum Ausführen einer vorgegebenen Bearbeitung veranlasst wird. Die numerische Steuerung 30 erzeugt beispielsweise entsprechend Bearbeitungsprogrammen Betriebsbefehle, die Bewegungsbefehle für einzelne Achsen und Drehbefehle für Motoren umfassen, die einzelne Abschnitte antreiben, und sendet die Betriebsbefehle an den Werkzeugwechsler 10 und die Bearbeitungsvorrichtung 20. Auf diese Weise steuert die numerische Steuerung 30 die in einzelnen Vorrichtungen vorgesehenen Motoren so, dass eine Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 1 ausgeführt wird.
Wie in 7 gezeigt, umfasst die numerische Steuerung 30 einen Prozessor 301, ein ROM 302, ein RAM 303, ein SRAM 304, eine PMC 305, eine E-/A-Einheit 306, eine Anzeigeeinheit 307, eine Anzeigesteuereinheit 308, eine Funktionseingabeeinheit 309, eine Eingabesteuereinheit 310, eine Achsensteuereinheit 311, einen Servoverstärker 312, eine Spindelsteuereinheit 315 und einen Spindelverstärker 316, und die einzelnen Einheiten sind über einen Bus 319 elektrisch direkt oder indirekt miteinander verbunden. Der Servomotor 313, ein Positions-/Drehzahldetektor 314, ein Spindelmotor 317 und ein Positionsgeber 318 sind elektrisch an die numerische Steuerung 30 angeschlossen.
Der Prozessor (CPU) 301 liest zur Steuerung der gesamten numerischen Steuerung 30 entsprechend dem Systemprogramm ein in dem ROM 302 gespeichertes Systemprogramm. Wenn zum Zeitpunkt des Wechsels des Werkzeugs ein Befehl zur Bestimmung der Phase des Werkzeugs erteilt wird, führt der Prozessor 301 eine Phasenbestimmungsverarbeitung aus, die später beschrieben wird. In dem RAM 303 werden vorübergehend Berechnungsdaten, Anzeigedaten und unterschiedliche Typen von durch einen Bediener eingegebenen Daten gespeichert, die von dem Prozessor 301 verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert das RAM 303 als Lastschwellenwertspeichereinheit, in der ein Schwellenwert für ein auf die Spindel 21 aufgebrachtes Lastmoment (ein Lastmomentschwellenwert Tth) gespeichert wird, eine Drehrichtungsspeichereinheit, in der Informationen zu der Drehrichtung der Spindel 21 bei der Ausführung der Phasenbestimmung an der Werkzeughalterung 14 gespeichert werden, und eine Drehstellungsspeichereinheit, in der Informationen (eine Spindelphasenposition θ) zur Drehstellung der Spindel 21 bei Abschluss der Phasenbestimmung an der Werkzeughalterung 14 gespeichert werden. Das SRAM 304 ist als nicht flüchtiger Speicher konzipiert, in dem gespeicherte Einzelheiten selbst dann gehalten werden, wenn der Strom der numerischen Steuerung 30 abgeschaltet ist.
Die PMC (die programmierbare Maschinensteuerung) 305 steuert den Werkzeugwechsler 10 und die Bearbeitungsvorrichtung 20 entsprechend einem Ablauf, Bearbeitungsbedingungen und dergleichen, die durch ein in der numerischen Steuerung 30 enthaltenes Ablaufprogramm vorgegeben sind. Die PMC 305 gibt über die E-/A-Einheit 306 unterschiedliche Typen von durch das Ablaufprogramm übertragenen Signalen an den Werkzeugwechsler 10 und die Bearbeitungsvorrichtung 20 aus, die extern angeordnet sind. Die PMC 305 ruft eine Signaleingabe des Bedieners von der Funktionseingabeeinheit 309 ab, führt eine vorgegebene Signalverarbeitung aus und sendet sie anschließend an den Prozessor 301.
Die Anzeigeeinheit 307 ist eine Anzeigevorrichtung, auf der unterschiedliche Typen von Daten, Einzelheiten zu Einstellungen, der Status eines Arbeitsablaufs und dergleichen angezeigt werden können. Die Anzeigesteuereinheit 308 steuert die Einzelheiten der Anzeige auf der Anzeigeeinheit 307. Die Funktionseingabeeinheit 309 ist eine Vorrichtung, über die der Bediener unterschiedliche Typen von Einstelldaten, numerischen Daten, Betriebsanweisungen und dergleichen eingeben kann. Die Funktionseingabeeinheit 309 wird beispielsweise von einer Tastatur, einer Maus und einer berührungsempfindlichen Bedienfläche gebildet (die nicht dargestellt sind). Die Eingabesteuereinheit 310 ruft über die Funktionseingabeeinheit 309 eingegebene Daten, Anweisungen und dergleichen ab und speichert sie in dem ROM 302, dem RAM 303 und dergleichen.
Die Achsensteuereinheit 311 steuert die Bewegung des Spindelkopfs 22 in einer Richtung nach oben/unten (der Z-Richtung). Die Achsensteuereinheit 311 empfängt zur Ausgabe eines Drehmomentbefehlswerts an den Servoverstärker 312 eine Bewegungsbefehlsgröße von dem Prozessor 301. Der Servoverstärker 312 legt entsprechend dem von der Achsensteuereinheit 311 ausgegebenen Drehmomentbefehlswert einen Antriebsstrom an den Servomotor (den Z-Achsen-Motor) 313 an. Der Positions-/Drehzahldetektor 314 erfasst zur Ausgabe eines Positions-Drehzahl-Feedback-Signals an die Achsensteuereinheit 311 die Position und die Drehzahl des Servomotors 313. Die Achsensteuereinheit 311 führt entsprechend dem von dem Positions-/Drehzahldetektor 314 ausgegebenen Positions-Drehzahl-Feedback-Signal eine Feedback-Regelung an der Position und der Drehzahl des Servomotors 313 aus.
Die Spindelsteuereinheit 315 steuert die Drehung der Spindel 21. Die Spindelsteuereinheit 315 empfängt zur Ausgabe eines Spindeldrehzahlsignals an den Spindelverstärker 316 einen Spindeldrehbefehl von dem Prozessor 301. Der Spindelverstärker 316 treibt den Spindelmotor 317 mit einer durch das Spindeldrehzahlsignal vorgegebenen Drehzahl an. Der Positionsgeber 318 gibt einen mit der Drehung des Spindelmotors 317 synchronen Feedback-Impuls an die Spindelsteuereinheit 315 aus. Die Spindelsteuereinheit 315 führt entsprechend dem von dem Positionsgeber 318 ausgegebenen Feedback-Impuls eine Feedback-Regelung an der Drehzahl des Spindelmotors 317 aus. In den (nicht dargestellten) Prozessor der Spindelsteuereinheit 315 ist eine Störgrößen-(Schätz-) Überwachung integriert. Die Spindelsteuereinheit 315 bestimmt das Lastmoment der Spindel 21 mittels der Störgrößenüberwachung. Da die Spindelsteuereinheit 315 einen an den Spindelmotor 317 angelegten Stromwert überwacht, kann das Lastmoment anhand des Stromwerts berechnet werden. Wie vorstehend beschrieben, muss bei der numerischen Steuerung 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kein Sensor oder dergleichen zum Messen des Lastmoments der Spindel 21 in der Spindel 21, dem Spindelmotor 317 oder beiden vorgesehen sein, wodurch die numerische Steuerung 30 leicht für vorhandene Werkzeugmaschinen verwendet werden kann. In 7 sind nur der Motor und das zugehörige Steuersystem zum Bewegen des Spindelkopfs 22 in der Richtung nach oben/unten und der Motor und das zugehörige Steuersystem zum Drehen der Spindel 21 gezeigt, und auf die Darstellung eines X-Achsenmotors, eines Y-Achsenmotors, eines Werkzeugmagazinmotors und des entsprechenden Steuersystems wurde verzichtet.
Als nächstes wird die von der numerischen Steuerung 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführte Werkzeugwechselverarbeitung beschrieben. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das die von der numerischen Steuerung 30 ausgeführte Prozedur der Werkzeugwechselverarbeitung zeigt. Der Prozessor 301 analysiert die in dem ROM 302 gespeicherten Bearbeitungsprogramme entsprechend dem Systemprogramm, und dadurch wird die in 8 gezeigte Werkzeugwechselverarbeitung ausgeführt. Die nachstehend beschriebene Steuerung durch den Prozessor 301 kann ganz oder teilweise von der PMC 305 ausgeführt werden (siehe 7).
Die 9A bis 9C sind schematische Ansichten, die eine Positionsbeziehung zwischen den Passfedern und den Passfedernuten bei einer Drehung der Spindel 21 aus der Drehstellung bei der Phasenbestimmung zeigen. Die 9A und 9B zeigen die Positionsbeziehung zwischen den Spindelpassfedern 212 und den Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14. 9C zeigt die Positionsbeziehung zwischen der Griffpassfeder 136 und der Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14. 10 ist eine Konzeptansicht, die eine Beziehung zwischen der Drehstellung der Spindel 21 und dem auf die Spindel aufgebrachten Lastmoment zeigt.
In dem in 8 gezeigten Schritt S101 bestimmt der Prozessor 301, ob der Befehl zur Bestimmung der Phase des Werkzeugs gegeben wird oder nicht. Wenn der Prozessor 301 in Schritt S101 bestimmt, dass der Befehl zur Bestimmung der Phase des Werkzeugs gegeben wird, wird die Verarbeitung mit Schritt S102 fortgesetzt. Wenn der Prozessor 301 anderseits in Schritt S101 bestimmt, dass der Befehl zur Bestimmung der Phase des Werkzeugs nicht erteilt wird, wird die Verarbeitung mit Schritt S110 fortgesetzt.
In Schritt S110 (Schritt S101: nein) steuert der Prozessor 301 das Werkzeugmagazin 11, den Spindelkopf 22 und dergleichen so, dass ein normaler Werkzeugwechsel ausgeführt wird. Beim normalen Werkzeugwechsel wird die Werkzeughalterung 14 an der Spindel 21 befestigt, ohne dass die Phase der Werkzeughalterung 14 bestimmt wird. Nachdem die Verarbeitung in Schritt S110 abgeschlossen ist, ist die Verarbeitung gemäß dem vorliegenden Ablaufdiagramm abgeschlossen.
In Schritt S102 (Schritt S101: ja) steuert der Prozessor 301 das Werkzeugmagazin 11, den Spindelkopf 22 und dergleichen so, das die aktuell befestigte (nachstehend auch als „Werkzeughalterung A“ bezeichnete) Werkzeughalterung 14 abgenommen wird. Wenn beim vorhergehenden Werkzeugwechsel die Phase der Werkzeughalterung 14 bestimmt wurde, wird in Schritt S102, wie später beschrieben, die Verarbeitung zur Kompensation der Drehstellung der Spindel 21 ausgeführt. In Schritt S103 steuert der Prozessor 301 das Werkzeugmagazin 11 so, dass die spezifizierte (nachstehend auch als „Werkzeughalterung B“ bezeichnete) Werkzeughalterung 14 gesucht und in die Position für den Wechsel bewegt wird.
In Schritt S104 steuert der Prozessor 301 den Spindelkopf 22 so, dass die in die Position für den Wechsel bewegte Werkzeughalterung 14 bis zu der Drehstellung für die Phasenbestimmung in die Spindel 21 eingesetzt wird. Bei der Werkzeugmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 1 gezeigt, der Spindelkopf 22 in Bezug auf die von dem Griff 13 gehaltene Werkzeughalterung 14 (das Werkzeugmagazin 11) in der Abwärtsrichtung (die Richtung - Z) bewegt, und dadurch wird die Werkzeughalterung 14 in die Spindel 21 eingeführt. Die Werkzeughalterung 14 kann zum Einführen der Werkzeughalterung 14 in die Spindel 21 in Bezug auf die Spindel 21 in der Aufwärtsrichtung bewegt werden.
Die Drehstellung für die Phasenbestimmung bezeichnet eine Position, in der die Spindelpassfedern 212 in die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 eingepasst sind und in der die konische Öffnung 213 der Spindel 21 nicht mit dem Kegelschaft 141 der Werkzeughalterung 14 in Kontakt steht. Die vorstehend beschriebene 5 zeigt einen Zustand, in dem die Werkzeughalterung 14 vollständig an der Spindel 21 befestigt ist. Wenn beispielsweise angenommen wird, dass in dem vorstehend beschriebenen befestigten Zustand die Position einer Endfläche 21a der Spindel 21 in der vertikalen Richtung (der Z-Richtung) Z0 ist, ist eine Position, die (in der Richtung + Z) nur um 1,0 mm von der Position Z0 entfernt ist, die Drehstellung der Phasenbestimmung. Wenn, wie vorstehend beschrieben, angenommen wird, dass die Position, in der die Spindel 21 nicht mit der Werkzeughalterung 14 in Kontakt steht, die Drehstellung der Phasenbestimmung ist, wird zwischen der konischen Öffnung 213 der Spindel 21 und dem Kegelschaft 141 der Werkzeughalterung 14 kein Reibungswiderstand erzeugt, wodurch es möglich ist, das auf die Spindel 21 aufgebrachte Lastmoment genauer zu messen.
Die Drehstellung der Phasenbestimmung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und die Drehstellung der Phasenbestimmung kann beispielsweise eine Position sein, in der die konische Öffnung 213 der Spindel 21 in geringfügigem Kontakt mit dem Kegelschaft 141 der Werkzeughalterung 14 steht. Anders ausgedrückt kann die konische Öffnung 213 der Spindel 21 mit dem Kegelschaft 141 der Werkzeughalterung 14 in Kontakt stehen, solange die Spindel 21 so gedreht wird, dass die Spindelpassfedern 212 in der Drehstellung der Phasenbestimmung gegen die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt werden können.
In Schritt S105 ruft der Prozessor 301 die Informationen zu der Drehrichtung der Spindel 21 bei der Ausführung der Phasenbestimmung aus dem RAM 303 ab. Anschließend steuert der Prozessor 301 den Spindelmotor 317 (siehe 7) so, dass die Spindel 21 in eine vorab eingestellte Drehrichtung gedreht wird.
Hier wird unter Bezugnahme auf die 9A bis 9C die Positionsbeziehung zwischen den Passfedern und den Passfedernuten beim Drehen der Spindel 21 in die Drehstellung der Phasenbestimmung beschrieben. Wie in 9A gezeigt, sind die Spalte zwischen den Spindelpassfedern 212 und den Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 vorhanden, bevor die Spindel 21 in die Drehstellung der Phasenbestimmung gedreht wird, und daher stehen die Spindelpassfedern 212 nicht mit den Passfedernuten 144 in Kontakt. Obwohl 9A ein Beispiel zeigt, bei dem die Spindelpassfedern 212 in der Drehstellung der Phasenbestimmung in den Mitten der Passfedernuten 144 angeordnet sind, wird in Wirklichkeit eine derartige Positionsbeziehung ist nicht immer erreicht, und die Spindelpassfedern 212 können mit den Passfedernuten 144 in Kontakt stehen.
Wenn die Spindel 21 dann im Uhrzeigersinn (in der Richtung der Pfeile in der Figur) aus der in 9A gezeigten Drehstellung der Phasenbestimmung gedreht wird, wie in 9B gezeigt, wird die Seitenfläche beider oder einer der beiden Spindelpassfedern 212 gegen die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 (den Abschnitt a in der Figur) gedrückt. 9B zeigt einen Zustand, in dem die Seitenflächen beider Spindelpassfedern 212 gegen die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt werden. Wenn die Spindel 21 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird von den Spindelpassfedern 212 Druck auf die die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 ausgeübt, und daher wird auch die Werkzeughalterung 14 im Uhrzeigersinn gedreht. Die Spindel 21 kann im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. In diesem Fall werden die Seitenflächen der Spindelpassfedern 212 auf der 9B entgegengesetzten Seite gegen die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt.
Wenn die Werkzeughalterung 14 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 9C gezeigt, wird eine Seitenfläche der Griffpassfeder 136 (des Griffs 13) gegen die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt (Abschnitt b in der Figur). Der Griff 13, der die Griffpassfeder 136 hält, ist an dem Werkzeugmagazin 11 befestigt. Wenn die eine Seitenfläche der Griffpassfeder 136 gegen die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt wird, wird daher die Drehung der Spindel 21 zusammen mit der Werkzeughalterung 14 verhindert, wodurch das auf die Spindel 21 aufgebrachte Lastmoment allmählich erhöht wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 8 wird die Werkzeugwechselverarbeitung beschrieben. In dem in 8 gezeigten Schritt S106 ruft der Prozessor 301 den (nachstehend auch als „Lastmomentwert T1“ bezeichneten) Wert des Lastmoments der Spindel 21 ab, der von der Spindelsteuereinheit 315 bestimmt wird (siehe 7). Der Prozessor 301 ruft auch einen (nachstehend auch als „Lastmomentschwellenwert Tth“ bezeichneten) Schwellenwert für das Lastmoment aus dem RAM 303 ab. Dann bestimmt der Prozessor 301, ob der Lastmomentwert T1 den Lastmomentschwellenwert Tth übersteigt oder nicht. Der Lastmomentwert T1 verändert sich in Echtzeit. Daher ruft der Prozessor 301 den Lastmomentwert T1 beispielsweise alle paar Millisekunden ab, um die vorstehend beschriebene Bestimmung vorzunehmen.
Wie in 10 gezeigt, erhöht sich das Lastmoment der Spindel 21 proportional zur Drehstellung der Spindel 21. Wenn jedoch die Griffpassfeder 136 so gegen die Passfedernut 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt wird, dass die Drehung der Spindel 21 verhindert wird, wird dann die Erhöhung des Lastmoments verringert, und anschließend verbleibt ein im Wesentlichen konstanter Lastmomentwert Tmax. Daher wird angenommen, dass ein Wert, der geringfügig niedriger als der Lastmomentwert Tmax ist, der Lastmomentschwellenwert Tth ist, und daher kann, wenn der Lastmomentwert T1 den Lastmomentschwellenwert Tth übersteigt, angenommen werden, dass die Spindel 21 in die Position gedreht wird, in der die Spindelpassfedern 212 gegen die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt werden. In 10 bezeichnet eine Spindeldrehstellung S eine Position, in der davon ausgegangen wird, dass die Position erreicht ist, in der die Spindelpassfedern 212 gegen die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 8 wird die Werkzeugwechselverarbeitung beschrieben. Wenn der Prozessor 301 in dem in 8 gezeigten Schritt S106 bestimmt, dass der Lastmomentwert T1 den Lastmomentschwellenwert Tth nicht übersteigt, wird die Verarbeitung mit Schritt S106 fortgesetzt. Wenn der Prozessor 301 anderseits bestimmt, dass der Lastmomentwert T1 den Lastmomentschwellenwert Tth übersteigt, wird die Verarbeitung mit Schritt S107 fortgesetzt.
In Schritt S107 (Schritt S106: ja) steuert der Prozessor 301 den Spindelmotor 317 so, dass die Drehung der Spindel 21 beendet wird. In Schritt S107 wird die Drehung der Spindel 21 beendet, und daher ist die Phasenbestimmung der Werkzeughalterung 14 abgeschlossen. In Schritt S108 steuert der Prozessor 301 das Werkzeugmagazin 11, den Spindelkopf 22 und dergleichen so, dass die Werkzeughalterung 14 vollständig an der Spindel 21 befestigt wird.
In Schritt S109 speichert der Prozessor 301 Informationen zu der Drehstellung der Spindel 21 (die Spindelphasenposition θ) in dem RAM 303, wenn die Phasenbestimmung der Werkzeughalterung 14 abgeschlossen ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Spindelphasenposition θ der Drehwinkel der Spindel 21 bis zur Beendigung der Drehung der Spindel 21 in Schritt S107 nach der Drehung der Spindel 21 in Schritt S105. Auf die Spindelphasenposition θ wird bei der Verarbeitung zur Entfernung der Werkzeughalterung 14 Bezug genommen, die später beschrieben wird. Nachdem die Verarbeitung in Schritt S109 abgeschlossen ist, ist die Verarbeitung gemäß dem vorliegenden Ablaufdiagramm abgeschlossen.
Als nächstes wird die Verarbeitung zur Kompensation der Drehstellung der Spindel 21 in Schritt S102 beschrieben. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das die Prozedur der Verarbeitung zur Kompensation der Drehstellung der Spindel 21 zeigt, wenn die Werkzeughalterung 14 abgenommen wird. Die in 11 gezeigte Verarbeitung wird als Subroutine des Schritts S102 in dem in 8 gezeigten Ablaufdiagramm (der Hauptroutine) ausgeführt. In dem in 11 gezeigten Schritt S201 ruft der Prozessor 301 die Informationen zu der Drehrichtung der Spindel 21 beim Ausführen der Phasenbestimmung aus dem RAM 303 ab.
In Schritt S202 ruft der Prozessor 301 die Spindelphasenposition θ als Informationen zu der Drehstellung der Spindel 21 nach Abschluss. der Phasenbestimmung der Werkzeughalterung 14 aus dem RAM 303 ab. In Schritt S203 berechnet der Prozessor 301 einen Halbwert (θ/2) der Spindelphasenposition θ. Dann steuert der Prozessor 301 den Spindelmotor 317 so, dass die Spindel 21 nur um den Halbwert in eine der Drehrichtung beim Ausführen der Phasenbestimmung entgegengesetzte Richtung gedreht wird. In Schritt S04 steuert der Prozessor 301 das Werkzeugmagazin 11, den Spindelkopf 22 und dergleichen so, dass die aktuell befestigte Werkzeughalterung 14 entfernt wird. Nachdem die Verarbeitung in Schritt S204 abgeschlossen ist, wird die Verarbeitung wieder auf die in 8 gezeigte Hauptroutine zurückgesetzt.
Durch die vorstehend beschriebene Werkzeugmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Ergebnisse erzielt. Bei der Werkzeugmaschine 1 wird die Spindel 21 bei der Befestigung der Werkzeughalterung 14 an der Spindel 21 in einem Zustand gedreht, in dem die Werkzeughalterung 14 bis zu der Drehstellung der Phasenbestimmung in die Spindel 21 eingeführt ist, und daher werden die Spindelpassfedern 212 gegen die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt, wodurch die Phase der Werkzeughalterung 14 in Bezug auf die Spindel 21 bestimmt wird. Auf diese Weise ist die Position der Phasenbestimmung der eingewechselten Werkzeughalterung 14 in Bezug auf die Drehrichtung der Spindel 21 konstant die gleiche, und daher ist es bei der Bearbeitung, bei der der Spindelkopf 22 mit befestigter Spindel 21 bewegt wird, möglich, zu veranlassen, dass die Positionen des Werkstücks und des Werkzeug genauer zusammentreffen. Da es bei der Werkzeugmaschine 1 nicht erforderlich ist, ein elastisches Element zu der Passfedernut der Werkzeughalterung 14 oder eine konische Oberfläche hinzuzufügen, kann die Verringerung der Stabilität einzelner ihrer Abschnitte reduziert werden. Daher ist es bei der Werkzeugmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, ohne eine Veränderung bestehender Maschinenausstattungen leicht und zuverlässig eine Phasenbestimmung auszuführen.
Wenn die Werkzeugmaschine 1 die Spindel 21 dreht, dreht die Werkzeugmaschine 1 die Spindel 21 entsprechend einem Zustand bezüglich der Drehrichtung der Spindel 21. Auf diese Weise kann die Phasenbestimmung an der eingewechselten Werkzeughalterung 14 in Bezug auf die Drehrichtung der Spindel 21 konstant an der Position mit der gleichen Richtung ausgeführt werden, und dadurch ist es möglich, die Genauigkeit der Phasenbestimmung weiter zu verbessern.
Nach dem Drehen der Spindel 21 durch die Werkzeugmaschine 1 bestimmt die Werkzeugmaschine 1 anhand des auf die Spindel 21 aufgebrachten Lastmomentwerts T1 und des Lastmomentschwellenwerts Tth, ob die Phasenbestimmung der Werkzeughalterung 14 abgeschlossen ist oder nicht. Dadurch ist es bei der Werkzeugmaschine 1 möglich, genauer und zuverlässiger zu erkennen, dass die Spindelpassfedern 212 gegen die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt werden.
Wenn bei der Werkzeugmaschine 1 die Werkzeughalterung 14 gewechselt wird, wird die Spindel 21 in die der Drehrichtung beim Ausführen der Phasenbestimmung entgegengesetzte Richtung gedreht, und dadurch wird die Drehstellung der Spindel 21 kompensiert. Auf diese Weise wird beim Abnehmen der Werkzeughalterung 14 verhindert, dass die Werkzeughalterung 14 abgenommen wird, während die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 mit den Spindelpassfedern 212 und der Griffpassfeder 136 in Kontakt stehen, wodurch der Verschleiß der Passfedernuten 144 in der Werkzeughalterung 14 reduziert werden kann. Daher ist es möglich, über einen langen Zeitraum eine hoch genaue Phasenbestimmung auszuführen.
Obwohl vorstehend die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es sind unterschiedliche Abänderungen und Modifikationen wie Varianten, die später beschrieben werden, möglich, und diese sind ebenfalls in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung aufgenommen. Die im Zusammenhang mit den Ausführungsform beschriebenen Ergebnisse sind einfach eine Liste der bevorzugtesten der durch die vorliegende Erfindung erzielten Ergebnisse, und es besteht keine Beschränkung auf die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschriebenen. Obwohl die vorstehend beschriebene Ausführungsform und die Varianten, die später beschrieben werden, gegebenenfalls kombiniert verwendet werden können, wird auf eine diesbezügliche genaue Beschreibung verzichtet.
(Varianten)
Obwohl im Zusammenhang mit der Ausführungsform das Beispiel beschrieben ist, bei dem anhand des auf die Spindel 21 aufgebrachten Lastmomentwerts T1 und des Lastmomentschwellenwerts Tth bestimmt wird, ob die Phasenbestimmung der Werkzeughalterung 14 abgeschlossen ist oder nicht, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Die Phasenbestimmung der Werkzeughalterung 14 kann abgeschlossen sein, wenn die Spindel 21 nach der Drehung der Spindel 21 in eine vorgegebenen Drehstellung gedreht wird, oder die Phasenbestimmung der Werkzeughalterung 14 kann abgeschlossen sein, nachdem die Spindel 21 über eine vorgegebene Zeitspanne gedreht wurde. Es kann mittels eines Sensors oder dergleichen erfasst werden, dass die Spindelpassfedern 212 gegen die Passfedernuten 144 der Werkzeughalterung 14 gedrückt werden.
Obwohl im Zusammenhang mit der Ausführungsform das Beispiel beschrieben ist, bei dem die Spindelphasenposition θ als Informationen zu der Drehstellung der Spindel 21 nach Abschluss der Phasenbestimmung der Werkzeughalterung 14 verwendet wird, besteht keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Anstelle der Speicherung der Spindelphasenposition θ kann vorab ein Winkel eingestellt werden, mit dem die Spindel 21 in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, und anstelle der Entfernung der Werkzeughalterung 14 kann die Spindel 21 nur um diesen Winkel gedreht werden.
Bezugszeichenliste
1: Werkzeugmaschine, 10: Werkzeugwechsler, 11: Werkzeugmagazin, 13: Griff, 14: Werkzeughalterung, 20: Bearbeitungsvorrichtung, 21: Spindel, 22: Spindelkopf, 23: Koppelstange, 30: numerische Steuerung, 136: Griffpassfeder, 141: Kegelschaft, 144: Passfedernut, 146: Werkzeug, 212: Spindelpassfeder, 301: Prozessor, 302: ROM, 303: RAM (Lastschwellenwertspeichereinheit, Drehrichtungsspeichereinheit, Drehstellungsspeichereinheit), 304: SRAM, 305: PMC, 311: Achsensteuereinheit, 313: Servomotor, 314: Positions-/Drehzahldetektor, 315: Spindelsteuereinheit, 317: Spindelmotor, 318: Positionsgeber
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002307257 [0002]
JP H01114244 [0002]
JP H0362745 [0002]

Claims

Eine Werkzeugmaschine (1), die umfasst: eine Werkzeughalterung (14), die ein Werkzeug und eine Passfedernut (144) umfasst; eine Spindelantriebseinheit, die eine Spindelpassfeder (212), die in die Passfedernut (144) der Werkzeughalterung (14) eingepasst werden kann, und eine Spindel (21) umfasst und die Werkzeughalterung (14) abnehmbar hält; einen Werkzeugwechsler (10), der eine Griffpassfeder (136), die in die Passfedernut (144) der Werkzeughalterung (14) eingepasst werden kann, und einen Griff (13) umfasst, der die Werkzeughalterung (14) in Bezug auf die Spindel (21) an einer festgelegten Position hält; und eine numerische Steuerung (30), die den Werkzeugwechsler (10) zur Befestigung und zum Entfernen der Werkzeughalterung (14) in Bezug auf die Spindel (21) steuert, wobei die numerische Steuerung (30) die Spindelantriebseinheit so steuert, dass die Spindel (21) zum Drücken der Spindelpassfeder (212) gegen die Passfedernut (144) der Werkzeughalterung (14) zur Bestimmung einer Phase der Werkzeughalterung (14) in Bezug auf die Spindel (21) gedreht wird, wenn die von dem Griff (13) gehaltene Werkzeughalterung (14) in einem Zustand, in dem zumindest die Passfedernut (144) der Werkzeughalterung (14) in die Spindelpassfeder (212) eingesetzt ist, an der Spindel (21) befestigt wird.
Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 1, die umfasst: eine Lastschwellenwertspeichereinheit (303), in der ein Schwellenwert für eine auf die Spindel (21) aufgebrachte Last (T1) gespeichert ist, wobei die numerische Steuerung (30) bei der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung (14) anhand der auf die Spindel (21) aufgebrachten Last (T1) und des in der Lastschwellenwertspeichereinheit (303) gespeicherten Schwellenwerts (Tth) für die Last bestimmt, ob die Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung (14) abgeschlossen ist oder nicht.
Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, die umfasst: eine Drehrichtungsspeichereinheit (303), in der Informationen zu einer Drehrichtung der Spindel (21) bei der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung (14) gespeichert werden, wobei die numerische Steuerung (30) bei der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung (14) die Spindel (21) entsprechend den in der Drehrichtungsspeichereinheit (303) gespeicherten Informationen zu der Drehrichtung der Spindel (21) dreht.
Werkzeugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die umfasst: eine Drehstellungsspeichereinheit (303), in der Informationen zu einer Drehstellung der Spindel (21) um eine Achse bei Abschluss der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung (14) gespeichert werden, wobei die numerische Steuerung (30) bei Abschluss der Bestimmung der Phase der Werkzeughalterung (14) die Drehstellung der Spindel (21) entsprechend den in der Drehstellungsspeichereinheit (303) gespeicherten Informationen zu der Drehstellung kompensiert.