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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, die mit einer
Mehrzahl von Werkzeugmaschinen ausgestattet ist, die einen Dreharm aufweisen,
der in einer vertikalen Ebene drehbar ist, sowie eine Bearbeitungsspindel,
die horizontal in der Nähe des Dreharms ausgerichtet ist,
einhergehend mit einem Verfahren zum Steuern/Regeln einer Werkzeugmaschine,
an der ein Magazin, in dem eine Mehrzahl von zur Bearbeitung eines
Werkstücks erforderlichen Werkzeugen vorgehalten werden,
angeordnet ist.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung einen Werkstückpositionierungstisch,
der von einer Werkzeugmaschine dazu benutzt wird, verschiedene Typen
von Komponenten herzustellen, sowie eine Werkzeugmaschine, die mit
einem solchen Tisch ausgestattet ist.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Aus
den Blickpunkten her, den Installationsraum effizient zu verbessern,
Werkstücke zu benachbarten Werkzeugmaschinen zu transportieren
und in einer Werkzeugmaschine die Bedienbarkeit durch einen Bediener
zu verbessern, ist es bevorzugt, dass die belegte Fläche
klein ist, und insbesondere ist es wünschenswert, dass
die Breite von vorne betrachtet gering ist. Zu dem Zweck, die belegte
Fläche auf diese Weise klein zu machen, ist z. B. im Patentdokument
1 eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen worden, in der zwei Spindeleinheiten
an einer Säule angeordnet sind, die in horizontaler Richtung
vorwärts und rückwärts beweglich ist,
wobei die Spindeleinheiten auf und ab und horizontal beweglich sind.
Die Werkzeugmaschine des Patentdokuments 1 ist im Hinblick darauf
günstig, die Kosten zu senken und Platz einzusparen.
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Ferner
wird in dem Patentdokument 2 eine numerisch gesteuerte NC-Drehmaschine
vorgeschlagen, worin mittels einer Struktur, in der eine Spindel
vertikal orientiert ist, Platz gespart wird und die Geräteanzahl
pro Flächeneinheit erhöht ist, um hierdurch die
Produktivität zu vergrößern.
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Übrigens
ist in den Werkzeugmaschinen, die in dem Referenzdokument 1 und
dem Referenzdokument 2 offenbart sind, die Struktur komplex, weil
ein biaxialer Schiebermechanismus, der von vorne betrachtet senkrecht
angeordnet ist, vorgesehen ist. Weil darüber hinaus ein
sehr schweres Schieberelement bewegt wird, um ausreichende Stabilität
zu erhalten, muss ein Basisabschnitt vorgesehen und befestigt werden,
sodass das Gesamtgewicht der Vorrichtung ziemlich schwer wird.
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Von
diesem Standpunkt her betrachtet, ist in dem Patentdokument 3 ein
Arm vorgesehen, der sich innerhalb einer vertikalen Ebene in Bezug
auf einen horizontal ausgerichteten Schiebermechanismus dreht. Bei
diesem Typ von Werkzeugmaschine genügt eine einzige Achse
für den Schiebermechanismus bei Betrachtung von vorne her,
um hierdurch vorteilhaft eine einfache Struktur zu ermöglichen.
- Patentdokument 1: japanisches Patent Nr. 3278135
- Patentdokument 2: japanisches
Patent Nr. 2003-266203
- Patentdokument 3: japanische
Patentschrift Nr. 05-002446
- Patentdokument 4: japanische
Patentoffenlegungsschrift Nr.2004-314203
- Patentdokument 5: japanische
Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 63-063757
- Patentdokument 6: japanische
Patentoffenlegungsschrift Nr. 55-112753
- Patentdokument 7: japanische
Patentoffenlegungsschrift Nr. 07-251333
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Obwohl
die Werkzeugmaschine, die im vorgenannten Patentdokument 3 offenbart
ist, eine einfache Konstruktion hat, enthält die Werkzeugmaschine
einen biaxialen Schiebermechanismus (X-Tisch und Z-Tisch), die sich
auf der horizontalen Ebene schneiden, und die hierdurch belegte
Fläche ist ganz und gar nicht klein. Weil ferner, bei Betrachtung
von vorne, ein X-Achsenrichtungs-Schiebermechanismus vorgesehen
ist, ist die Breite der Werkzeugmaschine im Maßstab auch
nicht klein.
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Ferner
wird aufgrund der Tatsache, dass eine Einheit, die eine in der X-Richtung
horizontal gleitende Bearbeitungsspindel aufweist, in Bezug auf den
Boden eine Momentkraft erzeugt, besteht die Tendenz, dass das Gerät
um einen Stützpunkt herum seitlich rüttelt. Die
Einheit, die die Prozessspindel enthält, ist vergleichsweise
schwer, und daher ist auch das Moment groß, sodass, um
eine ausreichende Stabilität zu erhalten, der Basisabschnitt
vor Ort wesentlich befestigt werden muss, sodass das Gesamtgewicht
der Struktur zunimmt. Ferner muss, ähnlich dem im Patentdokument
2 offenbarten Beispiel, die Basis überhängend
oder vorstehend gesetzt werden, und in dem Fall, dass mehrere Werkzeugmaschinen
seitlich aufgereiht sind, nimmt deren Reihenlänge zu.
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Wenn
man einen Mechanismus anwendet, in dem horizontale X-Richtungs-Gleitmechanismen
der Werkzeugmaschine in dem Patentdokument 3 um 90° gedreht
wird, sodass er vertikal orientiert wird, wird die Breite der Maschine
bei Ansicht von vorne ziemlich klein.
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Weil
ferner mit der Konfiguration von Patentdokument 3, selbst wenn die
Maschinenbreite kleiner gemacht wird, die Länge des Dreharms
nicht verändert wird, müssen für den
Fall, dass eine Mehrzahl von Werkzeugmaschinen einander benachbart
angeordnet werden, die Werkzeugmaschinen positioniert werden, während
sie ausreichend voneinander getrennt sind, sodass deren Dreharme
einander nicht stören, was somit ein anderes Hindernis
darstellt, die Raumnutzung weiter zu verbessern.
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Ferner
ist, mit der Struktur von Patentdokument 3, selbst wenn die Breite
der Werkzeugmaschine und deren Installationsfläche klein
sein können, der Transport von Werkstücken zwischen
den jeweiligen Werkzeugmaschinen nicht automatisiert, und selbst
wenn darüber ein solches automatisiertes System vorgesehen
wäre mit einem langsamen Transportmechanismus, wird die
Bearbeitungszeit länger und im Ergebnis wird die Effizienz
schlecht.
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Wenn
darüber hinaus der Werkstücktransportmechanismus
separat von dem Mechanismus vorgesehen wird, der das Werkstück
fixiert und daran eine Bearbeitung ausgeführt wird, ist
eine Ausgabe von Werkstücken zwischen beiden diesen Mechanismen
erforderlich, sodass die Mechanismen und die Prozessequenz kompliziert
werden. Noch weiter ist mit einem solchen komplizierten Mechanismus
der Gesamtmaßstab vergrößert, sodass
der Punkt, die Werkzeugmaschine im Maßstab selbst kleiner
zu machen, übersehen wird.
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Ferner
wird mit der Werkzeugmaschine die Bearbeitung durchgeführt,
während eine Mehrzahl von Werkzeugen in Bezug auf das Werkstück
angelegt und abgenommen werden, und es ist bevorzugt, mehrere Werkzeuge
zu speichern, die in der Lage sind, auf verschiedene Typen von Werkstücken
zu antworten. Wenn jedoch die durch die Werkzeugmaschine belegte
Fläche klein ist, verschwindet auch der Platz zum Speichern
dieser mehreren Werkzeuge.
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Wenn
ein Mechanismus zusätzlich in Bezug auf die Werkzeugmaschine
zum Aufbewahren von mehrfachen Werkzeugen vorgesehen wird, wird
die von der Werkzeugmaschine belegte Fläche vergrößert,
und Bemühungen, die Werkzeugmaschine selbst vom Maßstab
kleiner zu machen, sind vergebens.
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Wenn
ein Mechanismus angewendet wird, wie er oben beschrieben ist, worin
der horizontale X-Richtungs-Schiebemechanismus der Werkzeugmaschine
im Patentdokument 3 um 90° gedreht wird, sodass er vertikal
orientiert wird, wird, da die Werkzeugmaschine eine Form einnimmt,
die länger ist als breit, wenn der Mechanismus zum Aufbewahren
von Werkzeugen hinzugefügt würde, der Schieber
in einen unausgeglichenen Zustand gebracht und durch die Entstehung
von Vibrationen und dgl. verschlechtert, und es besteht die Tendenz,
dass die Bearbeitungspräzision abnimmt.
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Ferner
unterliegt in dem Fall, dass ein Mechanismus zum Aufbewahren von
mehreren Werkzeugen vorgesehen wird, die Bedienungsperson einer
Belastung, nämlich zu bestätigen, dass alle Werkzeuge
normal und richtig sind, und bevor die Bearbeitung ausgeführt
wird, wäre es bevorzugt, eine automatisierte Art der Überprüfung
vorzusehen.
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Ferner
ist es eine Werkzeugmaschine, z. B. zur Herstellung von Motorkomponenten,
wünschenswert, eine Werkzeugmaschine vorzusehen, die im Maßstab
effizient klein ist, die Platz spart und die Kostenreduktionen erleichtert.
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In
einer Werkzeugmaschine dieses Typs, in Patentdokument 1, in Bezug
auf eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten von Ventillöchern
in einem Zylinderkopf eines Motors, hat der Anmelder der vorliegenden
Erfindung eine Konfiguration vorgeschlagen, um einen Prozess auszuführen,
um eine Dreheinheit, an der ein Zylinder, der das Arbeitsstück bildet,
angebracht ist, mit einem vorbestimmten Winkel geneigt wird. Gemäß dieser
Bearbeitungsvorrichtung ist es möglich, die Größe
der Vorrichtung zu reduzieren und die Vorrichtung insgesamt zu vereinfachen,
während Platz gespart wird und die Kosten davon reduziert
werden.
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Im
Patentdokument 4 ist eine Werkzeugmaschine offenbart, die, anstelle
der vorgenannten Dreheinheit, eine Drehtischvorrichtung enthält,
die einen kreisförmigen Drehtisch aufweist, der sich auf
einer horizontalen Oberfläche dreht, worin eine Achse an
dem Drehtisch vorgesehen ist, wobei die Achse am Innenring eines
Rollenlagers befestigt und hierdurch drehbar gelagert ist.
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Übrigens
sind in dem Zylinderblock, Zylinderkopf etc. in den vorgenannten
Motorkomponenten verschiedene Formen und Modelle vorgesehen. Gemäß den
Unterschieden in diesen Typen, wie z. B. einem Reihenmotor und einem
V-Motor oder 4-Zylinder- und 6-Zylinder-Typen, gibt es eine große
Anzahl von Teilen mit unterschiedlichen Formen.
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Demzufolge
sind, mit der vorgenannten herkömmlichen Konfiguration,
zwei oder mehr Referenzlöcher zum Positionieren in dem
Werkstück vorgesehen, und die Positionierung des Werkstücks
erfolgt durch das Vorsehen von Stiften, die den Referenzlöchern
entsprechen, auf einer Palette, die eine Montagebasis darstellt,
auf der das Werkstück montiert wird. Die Palette mit dem
darauf geladenen positionierten Werkstück wird auf einem
Tisch der Werkzeugmaschine befestigt.
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Weil
eine große Anzahl von Werkstückformen existiert,
wie oben beschrieben, müssen nichts desto weniger eine
große Anzahl von Paletten entsprechend den verschiedenen
Formen der Werkstücke bereitgestellt werden, und somit
besteht die Tendenz, dass die Herstellungskosten für den
Tisch sowie auch den Aufbewahrungsort dafür etc. Probleme verursachen.
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Ferner
sind im Hinblick auf die vorgenannten Positionierungsstifte, in
Referenzdokument 3, bewegliche Stifte offenbart, zusammen mit einer
Stiftpositionierungsvorrichtung, entsprechend dem jeweiligen Typ
der Werkstückform.
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Weil
jedoch mit der Stiftpositionierungsvorrichtung, die im vorgenannten
Patentdokument 5 offenbart ist, das Werkstück, welches
das zu positionierende Objekt ist, eine gedruckte Schaltplatine
ist, welche geprüft werden soll, kann nicht angenommen werden,
dass eine große Last (z. B. eine radiale Last oder dgl.),
wie etwa der Schneidwiderstand, der während der Bearbeitung
durch eine Werkzeugmaschine auftritt, auf die Positionierungsstifte
und die Bewegungselemente dafür einwirken würde.
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Weil
ferner im Fall einer Werkzeugmaschine, die die Bearbeitung an den
vorgenannten Motorkomponenten ausführt, Bearbeitungsspäne
(Schneidspäne) der Werkstücke erzeugt werden,
die in den Dichtungen der vorgenannten Bewegungselemente Probleme
hervorrufen könnten, wäre es schwierig, die Verwendung
der vorgenannten Positionierungsstiftvorrichtung zu vermeiden, zu
dem Zweck, Werkstücke für eine Werkzeugmaschine
zu positionieren.
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Mit
der vorgenannten herkömmlichen Werkzeugmaschine sind zwei
oder mehr Positionierungsreferenzlöcher in dem Werkstück
vorgesehen, und die Positionierung von Werkstücken erfolgt
durch das Vorsehen von Stiften entsprechend den Referenzlöchern
in einer Palette, welche eine Montagebasis darstellt, auf der das
Werkstück montiert wird, und die Palette mit dem aufgeladenen
positionierten Werkstück ist so strukturiert, dass sie
auf einem Tisch der Werkzeugmaschine zu fixieren ist.
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Weil
jedoch die Anzahl der Formen der Werkstücke groß ist,
müssen eine Vielzahl unterschiedlicher Paletten bereitgestellt
werden, entsprechend den Formen der jeweiligen Werkstücke.
Somit besteht die Tendenz, dass die Herstellungskosten für den
Tisch sowie der Aufbewahrungsort dafür etc. Probleme hervorrufen.
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Ferner
sind für diese Typen von Positionierungsstiften in Referenzdokument
5 bewegliche Stifte offenbart, zusammen mit einer Stiftpositionierungsvorrichtung
entsprechend jedem jeweiligen Typ der Werkstückform. Weil
jedoch mit einer solchen Stiftpositionierungsvorrichtung das Werkstück,
welches das zu positionierende Objekt ist, eine gedruckte Schaltplatine
ist, die überprüft werden soll, kann deren Gebrach
mit einer Werkzeugmaschine nicht in Betracht gezogen werden. Ferner
ist in dieser Stiftpositionierungsvorrichtung eine Struktur vorgesehen, um
die gedruckte Schaltplatine mit zwei Stiften durch eine Spannkraft
einer Schraubenfeder zu positionieren. Insbesondere ist eine Struktur
vorgesehen, um die gedruckte Schaltplatine zu positionieren, während
die Stifte bewegt und an vorbestimmten Positionen angehalten werden,
und daher kann die Positionierung des Werkstücks nicht
präzise ausgeführt werden, und eine Automatisierung
davon ist schwierig.
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Andererseits
sind mit dem Tisch, der als Tragkörper in der Werkzeugmaschine
dient, Leichtigkeit im Gewicht und eine klein bemessene Struktur dafür
wünschenswert. Im Patentdokument 6 ist eine numerisch gesteuerte
Werkzeugmaschine offenbart, worin ein Palettentransportwerkzeug
mittels einer Bewegungseinheit betätigt wird, die mit einer
Spindel ausgestattet ist, und von einer Palettenstützbasis, auf
der die das Werkstück positionierende Palette angeordnet
ist, wird die Palette einwärts und Auswärts auf
einem horizontal verlagerbaren Tisch transportiert.
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Jedoch
werden bei der Werkzeugmaschine, die in dem vorgenannten Patentdokument
6 offenbart ist, eine Palette, die das Werkstück positioniert,
sowie eine Palettentragbasis verwendet, und darüber hinaus
ist die Werkzeugmaschine durch eine Struktur aufgebaut, in der die
Palette auf dem Tisch einwärts und auswärts transportiert
wird. Weil eine Palettentragbasis und Tischverlagerungsmechanismus
etc. erforderlich sind, ist es schwierig, dass der Tisch sowie auch
andere Vorrichtungen in der Peripherie um den Tisch vom Maßstab
her klein gemacht werden.
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Wenn
ferner allgemein ein bearbeitetes Objekt, z. B. eine Motorkomponente
wie etwa ein Zylinderblock, Zylinderkopf etc., durch die Werkzeugmaschine
bearbeitet wird, erfolgt diese Bearbeitung unter einem Zustand,
in dem das bearbeitete Objekt an einem gewünschten Ort
positioniert werden muss.
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In
einem Falle wie diesem, z. B. zusammen mit dem Vorsehen von zwei
Referenzlöchern zur Positionierung in dem bearbeiteten
Objekt durch Vorsehen von Positionierungsstiften (Referenzelementen), die
den Referenzlöchern entsprechen, auf einer Palette, die
eine Montagebasis für das bearbeitete Objekt bildet, wird
das bearbeitete Objekt in einer gewünschten Position richtig
positioniert. Zusätzlich wird die Palette, auf der das
bearbeitete Objekt positioniert und angebracht worden ist, auf einem
Tisch der Werkzeugmaschine befestigt, und daran wird die Bearbeitung
ausgeführt.
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Demzufolge
wird im Patentdokument 7, in Bezug auf einen Tisch zur Positionierung
eines gedruckten Substrats, das ein Werkstück bildet, ein technisches
Konzept offenbart, in dem zwei bewegliche Tische vorgesehen sind,
auf denen zwei Randabschnitte des gedruckten Substrats fest montiert
sind und die in der Y-Achsenrichtung beweglich sind, ein fester
Stift und ein bewegender Stift zwischen den zwei beweglichen Tischen
angeordnet sind. Zusätzlich wird der feste Stift an der
Oberfläche des Tisches befestigt, und durch Strukturierung
des beweglichen Stifts so, dass er in der X-Achsenrichtung beweglich
ist, werden die Stifte mit den zwei Referenzlöchern des
gedruckten Substrats, das auf den beweglichen Tischen angebracht
ist, in Übereinstimmung gebracht, wodurch die Positionierung
ausgeführt wird.
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Jedoch
unterscheiden sich, bei Motorkomponenten des oben beschriebenen
Typs, die Positionen der Referenzlöcher, die zur Positionierung
verwendet werden, sich in Abhängigkeit von der Form der
Komponenten. Somit ist die Position des Referenzlochs des Werkstücks,
entsprechend dem festen Stift auf dem Werkstückpositionierungstisch
gern der obigen herkömmlichen Konfiguration, nicht auf
eine feste Position beschränkt, und insbesondere wenn an
den Seitenflächen des Werkstücks eine Bearbeitung durchgeführt
wird, wäre es schwierig, dass die Bearbeitungsoberfläche
zur Vorderseite des Werkzeugs weist, und hierdurch ist eine genaue
und rasche Bearbeitung nur schwierig ausführbar.
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Ferner
gibt es auch Fälle, in denen der Werkstückpositionierungstisch
selbst als Transportpalette benutzt werden muss. Für diesen
Zweck ist es wünschenswert, dass die Struktur des Tisches
vereinfacht wird und dass der Tisch leichtgewichtig gemacht wird.
Jedoch sind bei dem Tisch der oben erwähnten herkömmlichen
Technik insgesamt drei Bewegungsmittel enthalten, d. h. zwei Bewegungsmittel zum
Bewegen der zwei beweglichen Tische, und ein Bewegungsmittel zum
Bewegen des vorgenannten beweglichen Stifts. Daher ist die Struktur
des Tisches komplex, und das Gewicht davon ist groß.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine mit
einer kompakten Struktur, mit hoher Raumausnutzung anzugeben, dennoch leichtgewichtig
und hochstabil ist.
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Ferner
hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine
anzugeben, in der mehrere Werkzeuge aufbewahrt werden können, während
sie eine kompakte Struktur hat, und worin deren Stabilität
hoch ist.
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Ferner
hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Steuer/Regelverfahren
anzugeben, mit der automatisch zu einer angemessenen Zeit vor der Ausführung
der Bearbeitung geprüft werden kann, dass ein Werkzeug
richtig ist.
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Noch
ferner hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine
anzugeben, die eine kompakte Struktur hat und die eine gute Raumausnutzung
hat.
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Die
vorliegende Erfindung hat auch die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine
mit einer kompakten Struktur anzugeben, worin Werkstücke
mit hoher Effizienz zwischen Werkzeugmaschinen transportiert werden
können.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Werkstückpositionierungstisch
zum Positionieren eines Werkstücks auf einer Werkzeugmaschine anzugeben,
der in der Lage ist, auf Formen verschiedener Werkstücke
zu reagieren und der während der Bearbeitung auf Belastungen
anspricht.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, in einer Werkzeugmaschine,
die mit einem Werkstückpositionierungstisch ausgestattet
ist, eine Werkzeugmaschine und ein Steuer/Regelverfahren für eine
Werkzeugmaschine anzugeben, die es ermöglichen, dass die
Struktur des Tisches vereinfacht und leichtgewichtig gemacht wird,
während eine akkurate Positionierung der Werkstücke
darauf erfolgt.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Werkstückpositionierungstisch
sowie eine Werkzeugmaschine, die mit einem Werkzeugpositionierungstisch
mit einer kompakten Struktur anzugeben, der verschiedene Typen von
Werkstücken in gewünschten Lageen positionieren
kann und dessen Produktionseffizienz exzellent ist.
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Ein
Steuer/Regelverfahren für eine Werkzeugmaschine gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Installieren eines
Fixierungsteil-Bewegungselements zum Bewegen eines Fixierungsteils,
das mit einem Positionierungselement eines Werkstücks in
Eingriff steht, an einer Bearbeitungsspindel, die an einer Spindelkopfeinheit
gelagert ist, sodass die Spindel in drei Dimensionen zu einer vorbestimmten
Position beweglich und drehbar ist; Ineingriffbringen des Fixierungsteil-Bewegungselements
mit dem Fixierungsteil durch Bewegung der Bearbeitungsspindel; und
Bewegen des Fixierungsteils entsprechend einer Position des Positionierungselements,
um das Werkstück in einer gewünschten Lage zu
positionieren, durch Bewegung der Bearbeitungsspindel in einem Zustand,
in dem das Fixierungsteil-Bewegungselement mit dem Fixierungsteil
in Eingriff steht.
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Gemäß dem
obigen Verfahren kann durch Bewegen des Fixierungsteils eines Tisches
mittels der Spindelkopfeinheit die Positionierung des Werkstücks
zuverlässig und mit hoher Präzision durchgeführt
werden. Ferner kann eine Antriebsquelle zum Antrieb des Fixierungsteils,
das zum Positionieren auf dem Tisch benutzt wird, weggelassen werden, wodurch
die Struktur des Tisches vereinfacht und im Gewicht leichter gemacht
werden kann.
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Als
Nächstes wird ein Steuer/Regelverfahren für eine
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
angegeben, worin die Werkzeugmaschine umfasst: einen Z-Tisch, der
in in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer
horizontalen Eben bildet; einen Tragkörper, der an dem Z-Tisch
angeordnet ist und in vertikaler Richtung verschoben wird; eine
Spindeleinheit, die an dem Tragkörper angeordnet ist; einen
Sensor zum Messen einer Länge eines Werkzeugs, das an einer
Bearbeitungsspindel der Spindeleinheit angebracht ist; ein Hauptmagazin,
in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen vorgehalten werden, die zur
Ausführung der Bearbeitung zumindest eines vorbestimmten
Werkstücks erforderlich sind, und das das Anbringen und Abnehmen
der vorgehaltenen Werkzeuge in Bezug auf die Bearbeitungsspindel
ausführt; und ein Hilfsmagazin, in dem ein Werkzeug, das
zur Ausführung der Bearbeitung eines anderen Werkstücks
erforderlich ist, enthalten ist und vorgehalten wird und das das
Anbringen und Abnehmen des vorgehaltenen Werkzeugs in Bezug auf
die Bearbeitungsspindel ausführt, wobei das Verfahren einen
Schritt umfasst, die Länge des Werkzeugs durch den Sensor
zu messen, wenn ein Werkzeug, das von dem Hilfsmagazin der Bearbeitungsspindel
zugeführt wurde, zu dem Hauptmagazin bewegt wird, und eine
vorbestimmte Warnung auszugeben, wenn sich die Länge von
einer zuvor aufgezeichneten Länge unterscheidet.
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Wenn
in der vorstehenden Weise ein Werkzeug vom Hilfsmagazin zum Hauptmagazin
bewegt wird, wird die Länge des Werkzeugs vom Sensor automatisch
geprüft, und daher kann vor der Ausführung der
Bearbeitung eine Abnormalität, wie etwa eine fehlerhafte
Montage oder ein Bruch des Werkzeugs, entdeckt werden, sodass die
Bearbeitung nicht angehalten werden muss, und die Produktivität und
die Betriebseffizienz der Werkzeugmaschine verbessert werden können.
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Eine
Werkzeugmaschine der vorliegenden Erfindung umfasst einen Z-Tisch,
der in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer
horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper, der an dem
Z-Tisch angeordnet ist und in einer vertikalen Richtung verschoben
wird; einen Dreharm, der an dem Tragkörper gelagert ist
und in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten Werkstück
weist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle zum
Drehen des Dreharms; eine Bearbeitungsspindel, die an einer Position
mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms angeordnet ist und
die in Bezug auf den Dreharm drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung
weist; und eine Spindelantriebsquelle zum Drehen der Bearbeitungsspindel, sowie
einen automatisierten Maschinenwerkzeugwechselmechanismus, der mit
einem Hauptmagazin ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen
aufbewahrt werden, die an der Bearbeitungsspindel anbringbar und
davon abnehmbar sind, worin eine Drehmittelachse des Dreharms und
eine Antriebsachse der Spindelantriebsquellean derselben vertikalen
Ebene angeordnet sind.
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Auf
diese Weise kann, durch das Vorsehen des Hauptmagazins am oberen
Abschnitt der Werkzeugmaschine, eine große Anzahl von Werkzeug aufbewahrt
werden, ohne die Installationsfläche zu vergrößern.
Ferner wird die Stabilität erhöht, aufgrund der
Tatsache, dass die mittlere Drehachse des Dreharms und die Drehachse
des Hauptmagazins auf derselben vertikalen Ebene angeordnet sind,
ein Kraftvektor, der einhergehend mit dem Anheben und Absenken des
Dreharms erzeugt wird, in Richtung des Hauptmagazins weist und hierdurch
kein Moment erzeugt wird.
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In
diesem Fall ist ein Hilfsmagazin, in dem eine Mehrzahl von Maschinenwerkzeugen
gespeichert werden, an einer Seitenfläche in der X-Richtung senkrecht
zur Z-Richtung in der horizontalen Ebene enthalten. Das Hilfsmagazin
kann auch einen Haltearm aufweisen, in dem die Werkzeuge in der
Z-Richtung weisend gehalten werden, ein Werkzeugausgabe und -Wechselmechanismus
zum Herausnehmen eines der Werkzeuge aus dem Haltearm, Ändern
einer Richtung des herausgenommenen Werkzeugs zu einer Z-Richtung
und Ausgeben des Werkzeugs zur Bearbeitungsspindel, sowie ein Indexmechanismus zum
intermittierenden Bewegen des Haltearms. Gemäß diesen
Hilfsmagazinen können eine noch größere
Anzahl von Werkzeugen untergebracht werden, obwohl die belegte Breite
höchstens auf die Länge der Werkzeuge zunimmt.
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Ferner
kann die Bearbeitungsspindel auch direkt einen Anbringe- und Abnehmebetrieb
der Werkzeuge in Bezug auf das Hauptmagazin durchführen.
Hierdurch wird ein gesonderter Anbringe/Abnehmemechanismus unnötig,
was das System einfach und bequemer macht.
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Ferner
kann ein Sensor enthalten sein, um eine Länge der an der
Bearbeitungsspindel angebrachten Werkzeuge zu messen. Bei einem
solchen Sensor kann eine irrtümliche Montage oder ein Bruch etc.
des Werkzeugs erfasst werden, sodass eine entsprechende Gegenmaßnahme
ausgeführt werden kann.
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Die
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
enthält: einen Z-Tisch, der in einer Richtung in einer
horizontalen Ebene verschoben wird; einen Tragkörper, der
an dem Z-Tisch angeordnet ist und in einer vertikalen Richtung verschoben wird;
einen Dreharm, der an dem Tragkörper gelagert ist und in
einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten
Werkstück weist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle
zum Drehen des Dreharms; eine Bearbeitungsspindel, die an einer Position
mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms angeordnet ist und
die in Bezug auf den Dreharm drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung weist;
und eine Spindelantriebsquelle zum Drehen der Bearbeitungsspindel
Auf diese Weise sind mit der Werkzeugmaschine der vorliegenden Erfindung
der Tragkörper, der in der vertikalen Richtung verschoben
wird, und zwei Achsen des Dreharms jene, die sich in der vertikalen
Ebene bewegen, und weil eine Achse, die sich in der seitlichen Richtung
bewegt, nicht existiert, kann eine schmale und kompakte Struktur
bereitgestellt werden, wodurch die Raumausnutzung verbessert wird.
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Ferner
wird der Tragkörper in der vertikalen Richtung verschoben
und es wird keine Momentenkraft erzeugt, die die Tendenz hat, in
Bezug auf die angebrachten Teile seitlich zu rütteln. Da
ferner der Dreharm leichtgewichtig ist, geht die Stabilität
nicht verloren oder durcheinander gebracht, selbst wenn der Arm
gedreht wird. Dementsprechend kann die Werkzeugmaschine nicht nur
leichtgewichtig konstruiert werden, sondern ist auch hochstabil.
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Wenn
in diesem Fall die Drehmittelachse des Dreharms und die Antriebsachse
der Spindelantriebsquelle in derselben vertikalen Ebene angeordnet
sind, kann eine noch schmalere Struktur vorgesehen werden.
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Ferner
kann die Armantriebsquelle eine hohle Drehwelle aufweisen und kann
an dem Tragkörper angeordnet sein, wobei die Spindelantriebsquelle
mit der Bearbeitungsspindel durch ein Kraftübertragungselement
verbunden ist, das die hohle Drehwelle zur Kraftübertragung
durchsetzt, und an der Rückseite des Tragkörpers
angeordnet ist, sodass die Armantriebsquelle und die Spindelantriebsquelle
koaxial angeordnet sind. Gemäß dieser Struktur
können die Armantriebsquelle und die Spindelantriebswelle
zusammen integral als kompakte Einheit gebaut werden.
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Wenn
ein automatisierter Werkzeugwechselmechanismus vorgesehen ist, ausgestattet
mit einem Drehmagazin, indem eine Mehrzahl von Werkzeugen aufbewahrt
werden, die an der Bearbeitungsspindel anbringbar und davon abnehmbar
sind, und eine Mittelachse des Dreharms und eine Drehachse des Drehmagazins
auf derselben vertikalen Ebene angeordnet sind, kann eine noch schmalere
Struktur bereitgestellt werden.
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Wenn,
bei Betrachtung von vorne, eine Bewegungsdistanz des Tragkörpers
in der vertikalen Richtung das 1,7- bis 20,0-fache der Distanz von
der Drehmitte des Dreharms zur Bearbeitungsspindel ist, oder wenn,
bei Betrachtung von vorne, eine Bewegungsdistanz des Tragkörpers
in der vertikalen Richtung das 0,66- bis 10,0-fache einer Breite
der Geräteinstallationsfläche ist, wird der Bereich
(die Fläche), innerhalb der die Bearbeitung ausgeführt
werden kann, vergrößert.
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Ferner
sind die Fixierungsteile im entsperrten Zustand beweglich gemacht
und entsprechend Standardpositionierungsteilen des Werkstücks,
und wenn ein Fixierungsteil-Bewegungselement an der Bearbeitungsspindel
angebracht ist und die Sperre der Fixierungsteile gelöst
ist, und das Fixierungsteil-Bewegungselement mit den Fixierungsteilen
in Eingriff gebracht wird, kann jedes der Fixierungsteile entsprechend
den Positionen der jeweiligen Positionierungsteile bewegt werden,
um das Werkstück mit einer vorbestimmten Lage zu positionieren.
Wenn auf diese Weise die Fixierungsteile direkt durch die Bewegung
der Bearbeitungsspindel bewegt werden, können diese Bewegungen
leicht ausgeführt werden. Ferner ist es nicht notwendig,
ein separates Bewegungsmittel für die Fixierungsteile bereitzustellen, und
daher kann die Werkzeugmaschine kompakt konstruiert werden.
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Eine
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst: eine erste Werkzeugmaschine und eine zweite Werkzeugmaschine;
und einen Controller zum Steuern/Regeln der ersten Werkzeugmaschine
und der zweiten Werkzeugmaschine, worin die erste Werkzeugmaschine
und die zweite Werkzeugmaschine parallel nebeneinander angeordnet
sind; und die erste Werkzeugmaschine und die zweite Werkzeugmaschine
jeweils umfassen: einen Z-Tisch, der in einer Z-Richtung verschoben wird,
die eine Richtung in einer horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper,
der an dem Z-Tisch angeordnet ist und in einer vertikalen Richtung
verschoben wird; einen Dreharm, der an dem Tragkörper gelagert
ist und in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung
orientierten Werkstück weist, um 360° drehbar
ist; eine Armantriebsquelle zum Drehen des Dreharms; eine Bearbeitungsspindel,
die an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms
angeordnet ist und die in Bezug auf den Dreharm drehbar gelagert
ist und in der Z-Richtung weist; eine Spindelantriebsquelle zum
Drehen der Bearbeitungsspindel; und einen automatisierten Werkzeugwechselmechanismus,
der mit einem Drehmagazin ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von
Werkzeugen gespeichert werden, die an der Bearbeitungsspindel anbringbar
und davon abnehmbar sind, worin eine Drehmittelachse des Dreharms
und eine Drehachse des Drehmagazins an derselben vertikalen Ebene
angeordnet sind.
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Ferner
umfasst eine Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung: eine erste Werkzeugmaschine und eine zweite Werkzeugmaschine; und
einen Controller zum Steuern/Regeln der ersten Werkzeugmaschine
und der zweiten Werkzeugmaschine, worin die erste Werkzeugmaschine
und die zweite Werkzeugmaschine parallel nebeneinander angeordnet
sind; und die erste Werkzeugmaschine und die zweite Werkzeugmaschine
jeweils umfassen: einen Z-Tisch, der in einer Z-Richtung verschoben wird,
die eine Richtung in einer horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper,
der an dem Z-Tisch angeordnet ist und in einer vertikalen Richtung
verschoben wird; einen Dreharm, der an dem Tragkörper gelagert
ist und der in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung
orientierten Werkstück weist, um 360° drehbar
ist; eine Armantriebsquelle zum Drehen des Dreharms; eine Bearbeitungsspindel,
die an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms
angeordnet ist und die in Bezug auf den Dreharm drehbar gelagert
ist und in der Z-Richtung weist; und eine Spindelantriebsquelle
zum Drehen der Bearbeitungsspindel; worin, bei frontaler Betrachtung
in der Z-Richtung, eine Distanz in der horizontalen Breitenrichtung
zwischen den Drehmitten der Dreharme der ersten Werkzeugmaschine
und der zweiten Werkzeugmaschine kürzer ist als eine Gesamtlänge
der Dreharme; und worin in dem Fall, dass einer der Dreharme oder
der Tragkörper bewegt wird, der Controller eine Position
des Dreharms an einem Bewegungsziel mit der Position des anderen Dreharms
vergleicht, und wenn eine gegenseitige Störung zwischen
diesen erzeugt wird, die Bewegung des einen Dreharms angehalten
wird, oder ein Betrieb, der eine Sequenz voraus ist, zuerst durchgeführt
wird.
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Auf
diese Weise werden die erste Werkzeugmaschine und die zweite Werkzeugmaschine
integral und kooperativ gesteuert/geregelt, während die
Position jedes der Dreharme geprüft wird, wobei in dem Fall,
dass eine gegenseitige Störung dazwischen erzeugt wird,
die Bewegung des einen der Dreharme angehalten wird, oder ein zuerst
ein Betrieb durchgeführt wird, der eine Sequenz voraus
ist. Aufgrund dessen können die Werkzeugmaschinen kompakt konstruiert
werden und wird die Raumausnutzung verbessert, während
eine gegenseitige Störung zwischen den Werkzeugmaschinen
vermieden wird.
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Wenn
in diesem Fall der Controller den Bewegungsbereich jedes der Dreharme
in eine Mehrzahl von Bereichen unterteilt und in jeder Bereichseinheit
die Position jedes der Dreharme bestimmt, und ob eine gegenseitige
Störung der dazwischen vorliegt oder nicht, können
die Betriebsweisen vereinfacht werden.
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Wenn
sich ferner die Verlagerungen der Dreharme der ersten Werkzeugmaschine
und der zweiten Werkzeugmaschine in der Z-Richtung voneinander unterscheiden,
kann der Controller in der Lage sein, den Dreharm an der Seite,
die dem Werkstück am nächsten ist, unbeschränkt
zu lassen, während die Einwärtsdrehung des Dreharms
an der Seite, die vom Werkstück am weitesten entfernt ist,
beschränkt wird. Aus diesem Grund kann sogar in dem Fall,
dass die Verlagerungen der Dreharme in der Z-Richtung voneinander
unterschiedlich sind, eine gegenseitige Störung des Dreharms
eines der Werkzeugmaschinen mit dem Tragkörper oder dem Z-Tisch
der anderen Werkzeugmaschine verhindert werden. Ferner werden aufgrund
der Tatsache, dass die Bewegung des Dreharms an der dem Werkstück nächsten
Seite unbegrenzt ist, die Betriebsweisen nicht unmäßig
beschränkt, und die Bearbeitung innerhalb des Bereichs,
in dem der Betrieb noch immer möglich ist, kann fortgesetzt
werden.
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Wenn
ferner eine mittlere Drehachse des Dreharms und eine Antriebsachse
der Spindelantriebsquelle auf der gleichen vertikalen Ebene angeordnet
sind, kann die Werkzeugmaschine noch schmaler gebaut werden.
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Ferner
kann die Armantriebsquelle eine hohle Drehwelle aufweisen und an
dem Tragkörper angeordnet sein, und die Spindelantriebsquelle
kann mit der Bearbeitungsspindel durch ein Kraftübertragungselement
verbunden sein, das die hohle Drehwelle zur Kraftübertragung
durchsetzt, und an einer Rückseite des Tragkörpers
angeordnet sein; und worin die Armantriebsquelle und die Spindelantriebsquelle
koaxial angeordnet sind. Bei dieser Struktur können die
Armantriebsquelle und die Spindelantriebsquelle zusammen integral
als kompakte Einheit gebaut werden.
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Wenn
noch ferner ein automatisierter Werkzeugwechselmechanismus mit einem
Drehmagazin ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen
aufbewahrt werden, die an der Bearbeitungsspindel anbringbar und
davon abnehmbar sind, sodass eine Drehmittelachse des Dreharms und
eine Drehachse des Drehmagazins in der gleichen vertikalen Ebene
angeordnet sind, kann die Werkzeugmaschine noch schmaler gebaut
werden. Weil ferner die Drehmittelachse des Dreharms und die Drehachse
des Drehmagazins auf der gleichen vertikalen Ebene angeordnet sind,
wird ein Kraftvektor, der einhergehend mit dem Anheben und Absenken
des Dreharms erzeugt wird, zur Richtung des Drehmagazins hin orientiert
und aufgrund der Tatsache, dass kein Moment erzeugt wird, ist die
Stabilität hoch.
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Es
kann ein automatisierter Werkzeugwechselmechanismus vorgesehen sein,
der mit einem Drehmagazin ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von
Werkzeugen gespeichert werden, die an der Bearbeitungsspindel anbringbar
und davon abnehmbar sind, worin, bei frontaler Betrachtung in der
Z-Richtung, die Drehachse des Drehmagazins innerhalb einer Reichweite
der horizontalen Breitendistanz zwischen den Drehmitten der Dreharme
der ersten Werkzeugmaschine und der zweiten Werkzeugmaschine angeordnet
ist. Aufgrund dessen kann das Drehmagazin mit gutem Gewichtsausgleich
angeordnet werden. Ferner kann ein einzelnes Drehmagazin gemeinsam
mit der ersten Werkzeugmaschine und der zweiten Werkzeugmaschine
benutzt werden.
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Eine
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst eine erste Werkzeugmaschine und eine zweite Werkzeugmaschine,
sowie eine Werkstückbewegungsvorrichtung, die ein Werkstück
hält, das von der ersten Werkzeugmaschine und der zweiten
Werkzeugmaschine bearbeitet wird. Die erste Werkzeugmaschine und
die zweite Werkzeugmaschine umfassen jeweils einen Z-Tisch, der in
einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer horizontalen
Ebene bildet; einen Tragkörper, der an dem Z-Tisch angeordnet
ist und in einer vertikalen Richtung verschoben wird; einen Dreharm,
der an dem Tragkörper gelagert ist und in einer vertikalen
Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten Werkstück
weist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle zum
Drehen des Dreharms; eine Bearbeitungsspindel, die an einer Position
mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms angeordnet ist und
die in Bezug auf den Dreharm drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung weist;
und eine Spindelantriebsquelle zum Drehen der Bearbeitungsspindel.
Die Werkstückbewegungsvorrichtung umfasst: einen Drehtisch,
der in einer horizontalen Ebene drehbar ist; eine Mehrzahl von Hilfsdrehmechanismen,
die an dem Drehtisch angeordnet sind und die sich in einer horizontalen
Ebene drehen und die eine zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks
so einstellen, dass sie zu der Bearbeitungsspindel weist; und einen
Hauptdrehmechanismus zum intermittierenden Drehen des Drehtisches, sodass
einer von den Hilfsdrehmechanismen an einer ersten Halteposition
angeordnet wird, die zu der Bearbeitungsspindel der ersten Werkzeugmaschine weist,
während ein anderer der Hilfsdrehmechanismen an einer zweiten
Halteposition angeordnet wird, die zu der Bearbeitungsspindel der
zweiten Werkzeugmaschine weist.
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Ferner
umfasst eine Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung eine erste Werkzeugmaschine und eine zweite Werkzeugmaschine sowie
eine Werkstückbewegungsvorrichtung, die ein von der ersten
Werkzeugmaschine und der zweiten Werkzeugmaschine bearbeitetes Werkstück
hält. Die erste Werkzeugmaschine und die zweite Werkzeugmaschine
umfassen jeweils eine Spindelkopfeinheit, an der eine Bearbeitungsspindel
gelagert ist, sodass die Spindel durch eine Antriebsquelle in drei
Dimensionen zu einer vorbestimmten Position beweglich und drehbar
ist. Die Werkstückbewegungsvorrichtung umfasst: einen Drehtisch,
der in einer horizontalen Ebene drehbar ist und der ein Werkstück,
das mit einer Mehrzahl von Positionierungselementen versehen ist,
mittels einer Mehrzahl von Fixierungsteilen positioniert, die jedem
der Positionierungselemente entsprechen; eine Mehrzahl von Hilfsdrehmechanismen,
die an dem Drehtisch angeordnet sind und die sich in einer horizontalen
Ebene drehen und die eine zu bearbeitende Oberfläche des
Werkstücks so einstellen, dass sie zu der Bearbeitungsspindel
weist; und einen Hauptdrehmechanismus zum intermittierenden Drehen
des Drehtisches, sodass einer von den Hilfsdrehmechanismen an einer
ersten Halteposition angeordnet wird, die zu der Bearbeitungsspindel
der ersten Werkzeugmaschine weist, während ein anderer
der Hilfsdrehmechanismen an einer zweiten Halteposition angeordnet
wird, die zu der Bearbeitungsspindel der zweiten Werkzeugmaschine weist;
wobei jedes der Fixierungsteile an dem Drehtisch beweglich angeordnet
ist. Die Werkzeugmaschine umfasst ferner ein Fixierungsteilbewegungselement
zum Bewegen jedes der Fixierungsteile zu einer entsprechenden Position
jedes der Positionierungselemente, um die Positionierung des Werkstücks
in einer vorbestimmten Lage zu ermöglichen, und worin das
Fixierungsteilbewegungselement einen Installationsabschnitt, der
an der Bearbeitungsspindel anstelle des Werkzeugs abnehmbar angebracht
ist, sowie einen Eingriffsabschnitt, der mit den Fixierungsteilen
in Eingriff tritt, enthält. Das Werkstück wird
durch das Werkzeug bearbeitet, das an der Bearbeitungsspindel abnehmbar
angebracht ist. Die Spindelkopfeinheit umfasst: einen Z-Tisch, der
in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer
horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper, der an dem
Z-Tisch angeordnet ist und in der vertikalen Richtung verschoben
wird; einen Dreharm, der an dem Tragkörper gelagert ist
und der in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung
orientierten Werkstück weist, um 360° drehbar
ist; eine Armantriebsquelle zum Drehen des Dreharms; eine Bearbeitungsspindel,
die an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms
angeordnet ist und die in Bezug auf den Dreharm drehbar gelagert ist
und in der Z-Richtung weist; und eine Spindelantriebsquelle zum
Drehen der Bearbeitungsspindel.
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In
der vorstehenden Weise kann durch intermittierende Drehung des Drehtisches
mittels des Hauptdrehmechanismus und durch Setzen des Werkstücks
an einer vorbestimmten Orientierung durch den Hilfsdrehmechanismus,
einhergehend mit einer kompakten Struktur, die Effizienz beim Transport
von Werkstücken zwischen den jeweiligen Werkzeugmaschinen
verbessert werden.
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Wenn
in diesem Fall die Z-Tische der ersten Werkzeugmaschine und der
zweiten Werkzeugmaschine parallel zueinander angeordnet sind, kann
die Querbreite der Werkzeugmaschine schmal gemacht werden.
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Eine
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst eine Spindelkopfeinheit, an der eine Bearbeitungsspindel
gelagert ist, sodass die Spindel durch eine Antriebsquelle in drei
Dimensionen zu einer vorbestimmten Position beweglich und drehbar
ist, sowie einen Tisch zum Positionieren eines Werkstücks,
das mit einer Mehrzahl von Positionierungselementen ausgestattet
ist, mittels einer Mehrzahl von Fixierungsteilen, die den Positionierungselementen
entsprechen, worin das Werkstück durch Werkzeuge bearbeitet
wird, die an der Bearbeitungsspindel anbringbar und davon abnehmbar
sind, wobei jedes der Fixierungsteile an dem Tisch beweglich angeordnet
ist. Die Werkzeugmaschine umfasst ferner ein Fixierungsteilbewegungselement
zum Bewegen jedes der Fixierungsteile zu einer entsprechenden Position
jedes der Positionierungselemente, um die Positionierung des Werkstücks
in einer vorbestimmten Lage zu ermöglichen, worin das Fixierungsteilbewegungselement
einen Installationsabschnitt, der an der Bearbeitungsspindel anstelle des
Werkzeugs abnehmbar angebracht ist, sowie einen Eingriffsabschnitt,
der mit den Fixierungsteilen in Eingriff tritt, enthält.
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Gemäß dieser
Struktur kann durch Verwendung der Spindelkopfeinheit und hierdurch
Bewegen der Fixierungsteile des Tisches die Positionierung des Werkstücks
mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit durchgeführt
werden. Ferner können die Antriebsquelle zum Antrieb der
Fixierungsteile, die zur Positionierung auf dem Tisch verwendet
werden, verkleinert werden, um hierdurch zu ermöglichen,
dass die Struktur des Tisches vereinfacht und leichtgewichtig gemacht
wird.
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Ferner
ist das Fixierungsteilbewegungselement so gemacht, dass es mit den
Fixierungsteilen durch Bewegung der Bearbeitungsspindel in Eingriff tritt,
und die Erfindung ist bevorzugt mit einem Steuermittel versehen,
um die Spindelkopfeinheit zur Bewegung der Fixierungsteile zu steuern/regeln,
indem veranlasst wird, dass die Bearbeitungsspindel in einem Zustand
bewegt wird, in dem das Fixierungsteilbewegungselement mit einem
der Fixierungsteile in Eingriff tritt.
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Wenn
darüber hinaus eine Bremse zum örtlichen Fixieren
der Fixierungsteile vorgesehen ist, kann die Positionierung des
Werkstücks noch zuverlässiger ausgeführt
werden.
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Eine
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst: eine Spindelkopfeinheit, an der eine Bearbeitungsspindel
gelagert ist, sodass die Spindel durch eine Antriebsquelle in drei
Dimensionen zu einer vorbestimmten Position bewegbar und drehbar
ist, sowie einen Tisch zum Positionieren eines Werkstücks,
das mit einer Mehrzahl von Positionierungselementen ausgestattet
ist, mittels einer Mehrzahl von Fixierungsteilen, die den Positionierungselementen
entsprechen, worin das Werkstück durch Werkzeuge bearbeitet
wird, die an der Bearbeitungsspindel anbringbar und davon abnehmbar
sind. Die Fixierungsteile sind an dem Werkstückpositionierungstisch
befestigt und aufgebaut aus einem ersten Fixierungsteil, das mit
einem der Mehrzahl von Positionierungselementen in Eingriff tritt,
und einem zweiten Fixierungsteil, das mit einem anderen von der Mehrzahl
der Positionierungselemente in Eingriff tritt. Die Werkzeugmaschine
umfasst ferner: ein Drehmittel zum Drehen einer Oberfläche
des Tisches; und ein Linearbewegungsmittel zum Bewegen des zweiten
Fixierungsteils entlang einer geraden Linie, worin das Linearbewegungsmittel
ein Drehelement sowie ein Bewegungselement, das sich bei Erhalt
einer Drehantriebskraft vom Drehelement linear bewegt, enthält,
wobei an dem Bewegungselement ein zweites Referenzelement angeordnet
ist; ein erstes Erfassungsmittel zum Erfassen eines Bewegungsbetrags
oder einer Position des Bewegungselements oder des zweiten Referenzelements;
eine Bearbeitungsspindel, an der ein Drehwerkzeug zum drehbaren
Antrieb des Drehelements angebracht ist, um die Fixierungsteile
linear zu entsprechenden Positionen der Positionierungselemente
relativ zu bewegen, um das Werkstück an einer vorbestimmten
Lage zu positionieren. Das Drehwerkzeug enthält: ein Halterungselement,
das anstelle des hinteren Teils an der Bearbeitungsspindel abnehmbar
angebracht ist; und ein Eingriffselement, das mit dem Drehelement
in Eingriff steht. Auch umfasst die Werkzeugmaschine ferner ein
zweites Erfassungsmittel zum Erfassen einer Phase des Werkstückpositionierungstisches;
und einen Controller zum Steuern/Regeln des Antriebs der Spindel
und des Drehmittels, worin der Controller eine Bewegungsrichtung
des Bewegungselements an eine axiale Richtung der Bearbeitungsspindel
anpasst; und worin, nachdem durch drehenden Antrieb des Drehelements
durch das Drehwerkzeug das zweite Referenzelement zu einer vorbestimmten
Position bewegt worden ist, der Werkstückpositionierungstisch
zu einer vorbestimmten Position gedreht wird.
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Gemäß der
obigen Struktur kann das zweite Referenzelement linear bewegt werden,
ohne dass das Linearbewegungsmittel mit irgendeiner Antriebsquelle,
wie etwa einem Motor oder dgl., ausgestattet ist. Dementsprechend
kann dadurch die Struktur des Werkstückpositionierungstisches
vereinfacht und leichtgewichtig gemacht werden.
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Der
Werkstückpositionierungstisch der vorliegenden Erfindung
bildet einen Werkstückpositionierungstisch zum Positionieren
eines Werkstücks, an dem ein erstes Referenzteil und ein
zweites Referenzteil vorgesehen ist, und umfasst: ein erstes Referenzelement,
das an einer Oberfläche des Tisches befestigt ist, zum
Eingriff mit dem ersten Referenzteil, ein zweites Referenzelement,
das an der Tischoberfläche beweglich angeordnet ist, zum
Eingriff mit dem zweiten Referenzteil, ein Linearbewegungsmittel, das
das zweite Referenzelement linear bewegt, sowie eine Halterungsbasis,
die an der Tischoberfläche abnehmbar befestigt ist, an
dem das Werkstück montiert ist, welches durch das erste
Referenzelement und das zweite Referenzelement positioniert ist,
sowie ein Drehmittel zum Drehen einer Oberfläche des Tisches.
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Gemäß der
obigen Struktur können verschiedene unterschiedlich geformte
Werkstücke in gewünschten Lageen positioniert
werden, mittels einer einfachen Struktur, die zwei Achsen aufweist,
die aus einer Linearbewegungsachse, entlang der das zweite Referenzelement
linear bewegt wird, und einer Drehachse für den Tisch aufgebaut
ist. Aufgrund dessen kann die Struktur des Werkstückpositionierungstisches
einfacher und leichtgewichtiger gemacht werden.
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Ferner
umfasst das Linearbewegungsmittel einen elastischen Körper,
das das zweite Referenzelement in dessen Bewegungsrichtung elastisch stützt,
sodass dann, wenn das Werkstück positioniert wird, ein
geringer Bewegungsbetrag durch das zweite Referenzelement zugelassen
wird. Aufgrund dessen wird auf die ersten und zweiten Referenzteile
des Werkstücks im Wesentlichen kein Einfluss auf Neigungsfehler
ausgeübt, und das Werkstück kann leicht positioniert
werden.
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Wenn
darüber hinaus der Werkstückpositionierungstisch
aufgebaut ist aus dem Antriebsabschnitt, der das Drehmittel enthält,
und einer Dreheinheit, die die Tischoberfläche enthält,
die mit dem Antriebsabschnitt trennbar verbunden ist, kann die Dreheinheit
von dem Antriebsabschnitt getrennt werden, welche die Drehmittel
enthält und schwer ist. Dementsprechend wird mittels dieser
Trennung die Dreheinheit, die die Tischoberfläche enthält,
leichtgewichtiger und daher kann die Dreheinheit als Werkstücktransportpalette
zum Transportieren des Werkstücks benutzt werden.
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Ferner
enthält die Werkzeugmaschine der vorliegenden Erfindung
zu dem Zweck, ein Werkstück zu positionieren, das ein erstes
Referenzteil und ein zweites Referenzteil aufweist: ein erstes Referenzelement,
das auf der Tischoberfläche angeordnet ist und mit dem
ersten Referenzteil in Eingriff tritt, und ein zweites Referenzelement,
das auf der Tischoberfläche beweglich angeordnet ist und
mit dem zweiten Referenzteil in Eingriff tritt und das mit einem Werkstückpositionierungstisch
ausgestattet ist, auf dem das Werkstück, das auf der Tischoberfläche durch
das erste Referenzelement und das zweite Referenzelement positioniert
ist, geladen ist, und das ferner ein Linearverschiebungsmittel aufweist,
das linear und verschiebbar das zweite Referenzelement trägt;
ein erstes Erfassungsmittel, das einen Bewegungsbetrag oder eine
Position des zweiten Referenzelements erfasst; ein Axiallagerungsmittel
zum drehbaren und axialen Lagern des Werkstückpositionierungstisches;
Bremsmittel zum Positionieren und Fixieren des Werkstückpositionierungstisches
in Position; ein zweites Erfassungsmittel, das eine Phase des Werkstückpositionierungstisches
erfasst; und einen Controller zum Steuern/Regeln der Bewegungsoperationen
der Bearbeitungsspindel, worin mittels des Controllers das zweite
Referenzelement zu einer vorbestimmten Position bewegt wird, indem
veranlasst wird, dass die Bearbeitungsspindel, an der das Fixierungsteilbewegungselement
angebracht ist, bewegt wird.
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Gemäß der
obigen Struktur kann der Werkstückpositionierungstisch
mit einer einfachen Struktur versehen werden, worin das zweite Referenzelement
von dem Linearverschiebungsmittel linear verschiebbar getragen wird,
und worin hochpräzise Positionierungsbewegungen des zweiten
Referenzelements ermöglicht werden, indem das Werkzeug
bewegt wird, das an der Bearbeitungsspindel angebracht und installiert
ist. Dementsprechend wird die Struktur des Werkstückpositionierungstisches
vereinfacht und leichtgewichtiger gemacht.
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Der
Werkstückpositionierungstisch der vorliegenden Erfindung
umfasst: einen Drehmechanismus, um das Werkstück, das daran
eine Mehrzahl von Positionierungselementen enthält, mittels
einer Mehrzahl von Fixierungsteilen entsprechend den Positionierungselementen
zu positionieren, wobei der Drehmechanismus umfasst: ein erstes
Drehelement, das durch ein Lager an einer Innenseite eines Rahmens
drehbar gelagert ist und an einer Oberfläche, an der das
Werkstück angebracht wird, ein erstes Befestigungsteil
aufweist; ein zweites Drehelement, das durch ein Lager an der Innenseite
des Rahmens drehbar gelagert ist und an einer Oberfläche,
an der das Werkstück angebracht wird, ein zweites Fixierungsteil
aufweist; eine erste Antriebsquelle zum drehbaren Antrieb des ersten
Drehelements; eine zweite Antriebsquelle zum drehbaren Antrieb des zweiten
Drehelements; eine erste Bremse zum örtlichen Fixieren
des ersten Drehelements; und eine zweite Bremse zum örtlichen
Fixieren des zweiten Drehelements.
-
Gemäß dieser
Struktur können das erste Fixierungsteil und das zweite
Fixierungsteil leicht bewegt werden und mittels der ersten Bremse
und der zweiten Bremse können das erste Drehelement und das
zweite Drehelement örtlich fixiert werden. Aufgrund dessen
wird auch mit einer Werkzeugmaschine, die während der Bearbeitung
einem großen Schneidwiderstand ausgesetzt ist, die Positionierung von
Werkstücken mit verschiedenen Formen ermöglicht,
und darüber hinaus kann, selbst während der Bearbeitung
das Werkstück zuverlässig gehalten werden.
-
Wenn
darüber hinaus eine Struktur vorgesehen ist, in der, durch
Drehen des ersten Drehelements und/oder des zweiten Drehelements,
und dann durch drehendes Bewegen des ersten Fixierungsteils und/oder
des zweiten Fixierungsteils der Abstand zwischen dem ersten Fixierungsteil
und dem zweiten Fixierungsteil oder deren Positionen verändert
werden, und die Positionierung des Werkstücks ausgeführt
wird, kann die Positionierung des Werkstücks noch leichter
durchgeführt werden.
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Noch
ferner ist der Werkstückpositionierungstisch der vorliegenden
Erfindung mit einem Drehmechanismus ausgestattet, um das Werkstück, das
eine Mehrzahl von Positionierungselementen daran enthält,
mittels einer Mehrzahl von Fixierungsteilen entsprechend den Positionierungselementen
zu positionieren. Der Drehmechanismus umfasst: ein äußeres
Drehelement, das durch ein Lager an einer Innenseite eines Rahmens
drehbar gelagert ist und an einer Oberfläche, an der das
Werkstück angebracht wird, ein erstes Fixierungsteil aufweist;
ein inneres Drehelement, das durch ein Lager an der Innenseite des äußeren
Drehelements drehbar gelagert ist und an einer Oberfläche,
an der das Werkstück angebracht wird, ein zweites Fixierungsteil
aufweist; eine erste Antriebsquelle zum drehenden Antrieb des äußeren
Drehelements; eine zweite Antriebsquelle zum drehenden Antrieb des
inneren Drehelements; eine erste Bremse zum örtlichen Fixieren des äußeren
Drehelements; und eine zweite Bremse zum örtlichen Fixieren
des inneren Drehelements.
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Gemäß dieser
Struktur können das erste Fixierungsteil und das zweite
Fixierungsteil leicht bewegt werden, und ferner kann, mittels der
ersten Bremse und der zweiten Bremse, das äußere
Drehelement und das innere Drehelement am Ort fixiert werden. Aus
diesem Grund wird sogar mit einer Werkzeugmaschine, die während
der Bearbeitung einem starken Schneidwiderstand ausgesetzt ist,
eine Positionierung von Werkstücksen mit verschiedenen Formen
möglich, und darüber hinaus können Werkstücke,
auch während ihrer Bearbeitung, zuverlässig gehalten
werden.
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Ferner
kann die Positionierung des Werkstücks noch leichter erfolgen,
wenn eine Struktur vorgesehen ist, in der durch Drehen des äußeren
Drehelement und/oder des inneren Drehelements und dann durch drehendes
Bewegen des ersten Fixierungsteils und/oder des zweiten Fixierungsteils
der Abstand zwischen dem ersten Fixierungsteil und dem zweiten Fixierungsteil
oder deren Positionen verändert werden und die Positionierung
des Werkstücks ausgeführt wird.
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Wenn
ferner der Drehmechanismus mit einer Mehrzahl von Drehmechanismen
ausgestattet ist, kann ein Controller vorgesehen sein, in dem durch Drehen
jedes der äußeren Drehelemente und/oder jedes
der inneren Drehelemente und dann durch drehende Bewegung jedes
der ersten Fixierungsteile und/oder jedes der zweiten Fixierungsteile
in jedem der Drehmechanismen, der Controller den Abstand zwischen
jedem der ersten Fixierungsteile und jedem der zweiten Fixierungsteile
oder deren Positionen verändert und selektiv die Abstände
oder Positionen der Fixierungsteile von zwei oder mehr jedes der
Fixierungsteile und/oder jedes der zweiten Fixierungsteile ändert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Perspektivansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer
ersten Ausführung;
-
2 ist
eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine gemäß der
ersten Ausführung;
-
3 ist
eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine gemäß der
ersten Ausführung;
-
4 ist
eine quergeschnittene Seitenansicht eines Tragkörpers;
-
5 ist
eine vergrößerte Perspektivansicht einer Säule,
eines Drehmagazins und der umgebenden Nachbarschaft davon;
-
6 ist
eine Seitenansicht einer Bearbeitungsspindel, eines Tragarms und
eines Entklemmungsblocks während des Werkzeugwechsels;
-
7 ist
eine schematische Ansicht eines Spannmechanismus;
-
8 ist
eine schematische Vorderansicht einer Werkzeugmaschine zu dem Zweck,
Koordinaten der Bearbeitungsspindel anzuzeigen;
-
9 ist
eine Perspektivansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem
modifizierten Beispiel;
-
10 ist eine Perspektivansicht eines Bewegungswerkzeugs;
-
11 ist eine Perspektivansicht eines Tisches;
-
12 ist eine Draufsicht des Tisches;
-
13 ist eine Seiten-Querschnittsansicht entlang
Linie XIII-XIII in 12;
-
14 ist eine partiell weggelassene Draufsicht von
Bremselementen in dem Tisch;
-
15 ist eine Draufsicht zu dem Zweck, Drehbewegungsaspekte
eines Passstifts zu beschreiben, der an dem Tisch mittels eines
Bewegungswerkzeugs angeordnet wird;
-
16 ist eine Seitenansicht zum Beschreiben eines
Zustands, in dem das Bewegungswerkzeug mit dem Passstift in Eingriff
tritt;
-
17 ist eine teilweise geschnittene perspektivische
Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer zweiten
Ausführung;
-
18 ist eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine
gemäß der zweiten Ausführung;
-
19 ist eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine
gemäß der zweiten Ausführung;
-
20 ist eine teilweise geschnittene Perspektivansicht
einer Bearbeitungsspindel, eines Tragarms und eines Entklemmungsblocks
während des Werkzeugwechsels;
-
21A ist ein Modelldiagramm einer Mechanismus,
in dem eine Drehmittelachse eines Dreharms und eine Drehachse eines
Drehmagazins in derselben vertikalen Ebene angeordnet sind;
-
21B ist ein Modelldiagramm eines Mechanismus,
in dem eine Drehmittelachse des Dreharms und eine Drehachse des
Drehmagazins in Positionen angeordnet sind, die nicht in derselben vertikalen
Ebene liegen;
-
22 ist eine schematische Draufsicht eines Werkzeugaufnahme-
und -überführungsmechanismus;
-
23 ist eine Seitenansicht eines Schneidwerkzeuglängen-Erfassungsmechanismus;
-
24 ist eine Blockkonfigurationsansicht eines Controllers;
-
25 ist eine schematische Vorderansicht einer Werkzeugmaschine
zu dem Zweck, Koordinaten der Bearbeitungsspindel anzuzeigen;
-
26 ist ein Flussdiagramm, das eine Sequenz eines
Steuerverfahrens gemäß der zweiten Ausführung
zeigt;
-
27 ist eine Perspektivansicht, die einen Aspekt
zeigt, in dem ein Werkzeug an einem Tragarm installiert ist;
-
28 ist eine Blockkonfigurationsansicht eines Controllers;
-
29 ist eine schematische Ansicht, die Bewegungsbereiche
linker und rechter Dreharme zeigt, bei Betrachtung von vorne;
-
30 ist ein Flussdiagramm, das einen Abschnitt
einer Sequenz von Operationen der Werkzeugmaschine gemäß der
zweiten Ausführung zeigt;
-
31 ist eine schematische Draufsicht, die einen
Fall zeigt, in dem Bereiche der jeweiligen Dicken linker und rechter
Dreharme und der entsprechenden Bearbeitungsspindeln überlappen;
-
32 ist eine schematische Ansicht, die einen Arbeitsbereich
der linken und rechten Dreharme zeigt, bei Betrachtung von vorne
her, und einen Arbeitsprozess, in dem sich einer der Dreharme bewegt,
während er sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht;
-
33 ist eine schematische Ansicht, die einen Arbeitsbereich
der linken und rechten Dreharme zeigt, bei Betrachtung von vorne,
und einen Arbeitsprozess, in dem sich einer der Dreharme bewegt, während
er sich in Uhrzeigerrichtung bewegt;
-
34 ist eine schematische Draufsicht, die einen
Fall zeigt, in dem die Bereiche der jeweiligen Dicken der linken
und rechten Dreharme und der entsprechenden Bearbeitungsspindeln
nicht überlappen;
-
35 ist eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine,
worin ein einzelnes Drehmagazin zwischen einer ersten Werkzeugmaschine
und einer zweiten Werkzeugmaschine angeordnet ist;
-
36 ist eine vergrößerte weggeschnittene Perspektivansicht
einer Werkstückbewegungsvorrichtung;
-
37 ist eine Umrissstrukturansicht einer Werkstückpress-
und -fixierungsvorrichtung;
-
38 ist eine Blockkonfiguration eines Controllers;
-
39 ist eine schematische Draufsicht einer Werkzeugmaschine,
worin zwei Werkzeugmaschinen in einem radialen Muster angeordnet
sind;
-
40 ist eine schematische Draufsicht einer Werkzeugmaschine,
worin zwei Werkzeugmaschinen parallel und versetzt in umgekehrter
Orientierung angeordnet sind;
-
41 ist eine schematische Draufsicht einer Werkzeugmaschine,
worin eine Werkstückbewegungsvorrichtung vorgesehen ist,
welche mit vier Hilfsdrehmechanismen ausgestattet ist;
-
42 ist eine partiell weggeschnittene Perspektivansicht
einer Werkzeugmaschine, an der ein Werkstückpositionierungstisch
angebracht ist, gemäß einer dritten Ausführung;
-
43 ist eine Draufsicht einer Werkzeugmaschine,
an der ein Werkstückpositionierungstisch angebracht ist,
gemäß der dritten Ausführung;
-
44 ist eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine,
an der ein Werkstückpositionierungstisch angebracht ist,
gemäß der dritten Ausführung;
-
45 ist eine Perspektivansicht eines Werkstücks;
-
46 ist ein Erläuterungsdiagramm von Operationen
einer Werkzeugwechseleinheit, die an einer Werkzeugmaschine vorgesehen
ist, an der ein Werkstückpositionierungstisch angebracht
ist, gemäß der dritten Ausführung;
-
47 ist eine seitliche Querschnittsansicht des
Werkstückpositionierungstisches gemäß der
dritten Ausführung;
-
48 ist eine partiell weggelassene Draufsicht eines
Antriebsabschnitts in dem Werkstückpositionierungstisch
gemäß der dritten Ausführung;
-
49 ist eine Perspektivansicht eines Werkstückpositionierungstisches
gemäß einem ersten modifizierten Beispiel der
dritten Ausführung;
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50 ist eine Draufsicht des Werkstückpositionierungstisches
gemäß dem ersten modifizierten Beispiel der dritten
Ausführung;
-
51 ist eine seitliche Querschnittsansicht entlang
Linie LI-LI in 50;
-
52 ist eine Perspektivansicht eines Werkstückpositionierungstisches
gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel der
dritten Ausführung;
-
53 ist eine Draufsicht des Tisches gemäß dem
zweiten modifizierten Beispiel der dritten Ausführung;
-
54 ist eine partiell weggeschnittene Perspektivansicht
einer Werkzeugmaschine gemäß einer vierten Ausführung;
-
55 ist eine Draufsicht der Werkzeugmaschine gemäß der
vierten Ausführung;
-
56 ist eine Perspektivansicht eines Bewegungswerkzeugs,
das in der vierten Ausführung verwendet wird;
-
57 ist eine Seitenansicht zu dem Zweck der Erläuterung
eines Zustands, in dem das Bewegungswerkzeug mit einem Passstift
in Eingriff tritt;
-
58 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die
eine Struktur zeigt, in der ein Antriebssystem von dem Werkstückpositionierungstisch
weggelassen ist, gemäß dem ersten modifizierten
Beispiel der dritten Ausführung;
-
59 ist eine Draufsicht eines Tisches, der in einem
modifizierten Beispiel der vierten Ausführung verwendet
wird;
-
60 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
LX-LX in 59;
-
61 ist eine partiell weggeschnittene Perspektivansicht
einer Werkzeugmaschine, an der ein Werkstückpositionierungstisch
angebracht ist, gemäß einer fünften Ausführung;
-
62 ist eine Draufsicht einer Werkzeugmaschine,
an der ein Werkstückpositionierungstisch angebracht ist,
gemäß der fünften Ausführung;
-
63 ist eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine,
an der ein Werkstückpositionierungstisch angebracht ist,
gemäß der fünften Ausführung;
-
64 ist eine Perspektivansicht eines Tisches, der
in der Werkzeugmaschine gemäß der fünften
Ausführung verwendet wird;
-
65 ist eine Draufsicht eines Tisches, der in der
Werkzeugmaschine gemäß der fünften Ausführung
verwendet wird;
-
66 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
LXVI-LXVI in 65;
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67 ist eine partiell weggelassene vertikale Querschnittsansicht
entlang der Linie LXVII-LXVII in 66;
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68 ist ein Flussdiagramm zu dem Zweck der Erläuterung
der Werkstückbearbeitung durch die Werkzeugmaschine gemäß der
fünften Ausführung;
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69 ist eine partiell weggelassene vertikale Querschnittsansicht
zu dem Zweck der Erläuterung eines Zustands, in dem ein
Werkstück auf einem Tisch in der Werkzeugmaschine gemäß der fünften
Ausführung positioniert ist;
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70A ist eine Draufsicht zu dem Zweck der Erläuterung
eines Zustands, in dem ein Werkstück auf einem Tisch positioniert
ist;
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70B ist eine Draufsicht zu dem Zweck der Erläuterung
eines Zustands, in dem die Tischoberfläche von dem Zustand
von 70A gedreht ist, und das Werkstück
in einer gewünschten Bearbeitungslage angeordnet ist;
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71 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines
Werkstückpositionierungstisches gemäß einem
ersten modifizierten Beispiel der fünften Ausführung;
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72 ist eine partiell weggelassene Perspektivansicht
zu dem Zweck der Erläuterung eines Drehwerkzeugs, das in
dem ersten modifizierten Beispiel der fünften Ausführung
verwendet wird; und
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73 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines
Werkstückpositionierungstisches gemäß einem
zweiten modifizierten Beispiel der fünften Ausführung.
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BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Es
werden nun Erläuterungen in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen angegeben, welche Ausführungen der vorliegenden
Erfindung betreffen.
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1 bis 3 sind
perspektivische Front- und Seitenansichten einer Werkzeugmaschine
gemäß einer ersten Ausführung. Wie in
den 1 bis 3 gezeigt, führt die
Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführung
Bearbeitungen durch, wie etwa Fräsen, Bohren und Gewindeschneiden,
in Bezug auf ein Werkstück W und ist bei Betrachtung von vorne
mit einer schmalen Breite gebaut (siehe 2). Um
die Orientierung der Werkzeugmaschine 10 zu spezifizieren,
in 2, ist nachfolgend die Links- und Rechtsquerrichtung
als X-Richtung bezeichnet, die Höhenrichtung als Y-Richtung
bezeichnet und die Tiefenrichtung orthogonal zu dem X- und Y-Richtungen
als Z-Richtung bezeichnet (siehe 3). Jede
der X- und Y-Richtungen ist eine vorbestimmte Richtung in einer
horizontalen Ebene, und die X- und Y-Richtungen sind orthogonal
zueinander.
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In
der Werkzeugmaschine 10 stellt ein Maschinensockel 13 eine
Basis dar, die auf dem Boden befestigt ist. Eine Mehrzahl von Nivellierbeinen 13a sind
an eine Unterseite des Maschinensockels 13 angeschraubt,
um eine horizontale Ausrichtung der Werkzeugmaschine 10 zu
ermöglichen, welche normalerweise an zumindest den vier
Ecken des Maschinensockels 13 vorgesehen sind. Für
den Fall, dass die Werkzeugmaschine 10 auf einer Bodenfläche
installiert wird, die ermöglicht, dass die Werkzeugmaschine 10 ausreichend
horizontal montiert wird, sind die Nivellierbeine 13a unnötig.
Der Maschinensockel 13 hat in der X-Richtung eine schmale Breite
und in der Y-Richtung eine niedrige Form. Fixierbasen 14 und
ein Rahmen 15 sind auf dem Maschinensockel 13 angebracht.
Die Fixierbasen 14 dienen dazu, ein Werktsück
W derartig zu fixieren, dass eine daran zu bearbeitende Oberfache
nach hinten weist (in Richtung von Pfeil Z2), und sie sitzen in
der Nähe einer Vorderseite (Seite des Pfeils Z1) an einer
Oberseite des Maschinensockels 13.
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Der
Rahmen 15 dient zum Tragen eines Drehmagazins (eines automatischen
Werkzeugwechselmechanismus) 80 (auch als 80a, 80b),
später beschrieben, und enthält vier Tragpfosten 15,
welche sich von beiden Enden in Richtung von Pfeil Z des Maschinensockels 13 nach
oben erstreckt, sowie eine Platte 15b, die über
die Tragpfosten 15a getragen wird.
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Die
Werkzeugmaschine 10 enthält einen Controller 12,
ein Paar von Z-Schienen 16, die an der Oberseite des Maschinensockels 13 angeordnet
sind und sich in der Z-Richtung erstrecken, eine Säule (Z-Tisch) 18,
der sich in der Z-Richtung verschiebt, während er durch
die Z-Schienen geführt wird, ein Paar von Y-Schienen 20,
die sich in der V-Richtung an der Vorderseite der Säule 18 erstrecken,
sowie einen Tragkörper 22, der sich in der V-Richtung
verschiebt, während er von den Y-Schienen geführt
wird. Die Säule 18 wird in der Z-Richtung durch
einen Kugelschraubmechanismus 26 unter der Wirkung eines Z-Motors 24 bewegt,
der hinten an dem Maschinensockel 13 angeordnet ist. Der
Tragkörper 22 bewegt sich in der V-Richtung durch
einen Kugelschraubmechanismus 40 unter der Wirkung eines
Y-Motors 28 hin und her, welcher an einem unteren Abschnitt
der Säule 18 am inneren Abschnitt des Maschinensockels 13 angeordnet
ist. Der Y-Motor 28 kann auch an einem oberen Abschnitt
der Säule 18 angeordnet sein. Abgesehen von den
Kugelschraubenmechanismen 2026 kann, als Mittel zum linearen
Hin- und Herbewegen des Tragkörpers 22 oder der
Säule 18 z. B. ein Linear-Hin- und -Herbewegungsmechanismus verwendet
werden, der einen Linearmotor benutzt. Für den Fall, dass
der Bewegungsbetrag in der V-Richtung groß ist, ist ein
Linearmotor bevorzugt. Insbesondere für den Fall der Verwendung
eines Linear-Hin- und -Herbewegungsmechanismus, in dem ein Kugelumlaufspindelmechanismus
verwendet wird, obwohl es bevorzugt ist, dass das Steigungsintervall
des Kugelgewindes groß ist, und die Bewegungsgeschwindigkeit
hoch zu machen, in diesem Fall die Auflösungsleistung des
Positionserfassungscodierers verringert, und die Positionierungsgenauigkeit
ist schlechter. Ferner besteht die Tendenz, dass Spiel und Verdrehen
des Kugelumlaufspindelmechanismus leicht auftritt und deren Genauigkeit
vergleichsweise gering ist. Andererseits tritt bei einem Linearmotor
dieses Phänomen nicht auf. Ferner kann anstelle des Z-Motors 24 eines
Servomotors, für den Fall, dass ein Linearmotorbewegungsmittel
verwendet wird, ein Hochgeschwindigkeits-Honprozess ausgeführt
werden.
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Die
Säule 18 wird in der Z-Richtung durch einen Kugelumlaufspindelmechanismus 2026 unter der
Wirkung des Z-Motors 24 bewegt, der hinten an dem Maschinensockel 13 angeordnet
ist. Der Tragkörper 22 bewegt sich in der Y-Richtung
durch einen Kugelumlaufspindelmechanismus 30 unter der
Wirkung des Y-Motors 28 hin und her, der innen an dem Maschinensockel 13 angeordnet
ist. Als Beispiele sind Kugelumlaufspindelmechanismen gezeigt worden,
jedoch können anstelle der Kugelumlaufspindelmechanismen
auch Linearmotormechanismen verwendet werden. Im Ergebnis werden
die Bewegungen schneller und erfolgen mit höherer Genauigkeit. Die
Säule 18 und die Y-Schienen 20 sind in
der V-Richtung mit den richtigen Längsformen ausgebildet,
sodass der Tragkörper 22 über einen vergleichsweise
langen Weg bewegt werden kann.
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Wie
in 4 gezeigt, umfasst der Tragkörper 22 einen
Dreharm 32, der in der Z1-Richtung orientiert ist und sich
in einer vertikalen Ebene dreht, die zu einem Werkstück
W weist, einen Armmotor (Armantriebsquelle) 34, der den
Dreharm 32 dreht, eine Bearbeitungsspindel 36,
die in der Nähe eines fernen Endes des Dreharms 32 angeordnet
ist und die in Bezug auf den Dreharm 32 drehbar gelagert
ist und in der Z1-Richtung weist, sowie einen Spindelmotor (Spindelantriebsquelle) 38 zum
Drehen der Bearbeitungsspindel 36. Der Armmotor 34 ist
z. B. ein Direktmotor. Die Bearbeitungsspindel 36 stellt
eine Spindeleinheit dar.
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Der
Tragkörper 22 ist basierend auf einem Rahmen 40 aufgebaut,
und der Armmotor 34 ist in einem inneren Teil des Rahmens 40 angeordnet.
Der Armmotor 34 enthält einen Stator 34a,
der an dem Rahmen 40 befestigt ist, sowie einen hohlen
Rotor 34b, der an einer Innenseite des Stators 34a angeordnet
ist.
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Der
Dreharm 32 ist an einem Ende in Richtung des Pfeils Z1
des Rotors 34b befestigt und wird unter der Wirkung des
Armmotors 34 gedreht. Wie auch aus 4 klar
gemacht wird, ist, obwohl der Dreharm 32 endlos drehbar
ist, eine minimale Drehfähigkeit von 360° akzeptabel.
Die Bearbeitungsspindel 36 ist an einer Stelle angeordnet,
die um eine Distanz R von der Drehmittel C des Dreharms 32 entfernt
ist. Ein Gegengewicht 42 ist an dem Dreharm 32 an
einer Seite desselben (der Oberseite in 4) angeordnet,
die von der Seite entgegengesetzt ist, an der die Bearbeitungsspindel 36 angeordnet
ist. Das Gegengewicht 42 ist ein Flüssigkeitstank,
in den eine Kühlflüssigkeit oder dgl. eingefüllt
ist, worin, entsprechend dem Werkzeug, das an der Bearbeitungsspindel 36 angebracht
ist, durch Ändern der darin enthaltenen Flüssigkeitsmenge
ein Gewichtsausgleich erzielt werden kann. Das Gegengewicht 42 kann
auch ein Metallgewicht sein. Abgesehen von dem Ort, wo das Gegengewicht 42 vorgesehen
ist, hat der Innenraum des Dreharms 32 eine hohle Konstruktion.
Der Dreharm 32 ist im Vergleich zum Tragkörper 22 vergleichsweise
leichtgewichtig, sodass auch dann, wenn er sich dreht, die Stabilität
in Bezug auf den Tragkörper 22 und die Werkzeugmaschine 10 nicht verloren
geht. Der Winkel des Dreharms 32 in Bezug auf den Tragkörper 22 wird
durch einen Winkelsensor 41 gemessen und dem Controller 12 zugeführt. Die
Länge von der Drehmitte C zum äußeren
fernen Ende des Dreharms 32 ist mit L bezeichnet.
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Der
Spindelmotor 38 steht in Richtung des Pfeils Z1 vor und
ist in Bezug auf eine Rückseite des Rahmens 40 an
dem Tragkörper 22 fest, sodass der Spindelmotor 38 koaxial
zum Armmotor 34 ist. Weil der Spindelmotor 38 und
der Armmotor 34 koaxial angeordnet sind, kann der Tragkörper 22 als
kompakte Einheit gebaut werden. Insbesondere befindet sich der Spindelmotor 38 nicht
auf der gleichen Achse wie die Bearbeitungsspindel 36,
und wenn sich der Spindelmotor 38 an einer Stelle in der
Mitte des Dreharms 32 befindet, können die Masse
und Größe des Gegengewichts 42 klein
gemacht werden, und der Tragkörper 22 kann insgesamt
kompakt gemacht werden. Dementsprechend ist es bevorzugt, dass die Achse
des Spindelmotors 38 und die Achse des Dreharms 32 koaxial
angeordnet werden.
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Ferner
sind, wie in 4 gezeigt, der Dreharm 32 und
die Bearbeitungsspindel 36 und der Spindelmotor 38,
die den Dreharm 32 in der Z-Achsenrichtung von vorne und
hinten dazwischen aufnehmen, so angeordnet, dass sie in der Z-Richtung
in Bezug auf den Tragkörper 22, einen richtigen
Gewichtsausgleich erbringen. Demzufolge wird der Schwerpunkt des
gesamten Tragkörpers 22 im Wesentlichen in der
gleichen Ebene zusammen mit der vertikalen Anordnungsebene der Y-Schienen 20 und des
Kugelumlaufspindelmechanismus 30 angeordnet, und daher
kann der Tragkörper 22 in der Y-Richtung in geeigneter
Weise glattgängig hin- und herbewegt werden.
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Eine
Welle (Kraftübertragungseinheit) 44 ist vorgesehen,
welche den hohlen Abschnitt des Rotors 34b ersetzt. Ein
Ende der Welle 44 ist an der Drehachse des Spindelmotors 38 befestigt,
wohingegen das andere Ende von dem Rahmen 40 vorsteht und eine
Seitenplatte des Dreharms 32 erreicht, und zwar an deren
Seite in Richtung des Pfeils Z1. Die Welle 44 ist durch
Lager 45a, 45b, 45c an drei Stellen gelagert,
d. h. am Pfeil Z1 der Endseite des Dreharms 32, am Pfeil
Z2 von dessen Endseite und am Pfeil Z3 der Endseite des Rahmens 40.
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Ein
Riemenscheibenmechanismus 46 enthält eine Antriebsriemenscheibe 46a,
die an einer Welle 44 zwischen dem Lager 45a und
dem Lager 45b befestigt ist, eine Abtriebsriemenscheibe 46b, die
an einem Ende in Richtung des Pfeils Z2 der Bearbeitungsspindel 36 befestigt
ist, sowie einen Riemen 46c, der zwischen der Antriebsriemenscheibe 46a und
der Abtriebsriemenscheibe 46b angeordnet und gespannt ist.
Der Kraftübertragungsmechanismus, in dem der Riemenscheibenmechanismus 46 vorgesehen
ist, ermöglicht, dass der Dreharm 32 leichtgewichtig
gemacht wird.
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Ferner
kann als Kraftübertragungsmechanismus, abgesehen vom Riemenscheibenmechanismus 46,
z. B. ein geräuscharmer Kettenantriebsmechanismus verwendet
werden, in dem die Antriebsriemenscheibe 46a durch ein
Zahnrad ersetzt ist und die Abtriebsriemenscheibe 46b durch
ein Ritzel ersetzt ist. In diesem Fall kann die Antriebskraft durch eine
Mehrzahl von Zahnrädern etc. zwischen dem Zahnrad und dem
Ritzel übertragen werden. Natürlich können,
abgesehen davon, auch andere Typen von Kraftübertragungsmechanismen
angewendet werden.
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Der
Riemenscheibenmechanismus 46 ist in einem hohlen Abschnitt
innerhalb des Dreharms 32 angeordnet, und die Spannungseinstellung
des Riemens 46c erfolgt durch einen Spannmechanismus 100 (siehe 7).
Mittels dieser Struktur wird die Drehung des Spindelmotors 38 auf
die Bearbeitungsspindel 36 durch die Welle 44 und
den Riemenscheibenmechanismus 46 übertragen.
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Die
Bearbeitungsspindel 46 ist innerhalb einer Spindelabdeckung 48 aufgenommen,
welche integral mit dem Dreharm 32 angeordnet ist, und
ein Werkzeugkopf 50 ist an einem Endabschnitt der Bearbeitungsspindel 36 in
Richtung des Pfeils Z1 vorgesehen, worin ein Werkzeug T angebracht
wird. Ferner ist, an seinem Ende in Richtung des Pfeils Z2, ein Entklemmungshebel 52 vorgesehen,
der einen Klemmzustand des Werkzeugs T in Bezug auf den Werkzeugkopf 50 löst
und das Abnehmen des Werkzeugs T ermöglicht. Der Entklemmungshebel 52 hat eine
Form, die bei Betrachtung von der Drehmitte C her etwas nach außen
vorsteht, und wird betätigt, indem der Entklemmungshebel 42 in
Richtung der Drehmitte mittels eines Entklemmungsblocks 78 unter
Druck gesetzt wird, der später beschrieben wird, wodurch
das Werkzeug T gelöst werden kann. Ferner wird durch das
Trennen des Entklemmungsblocks 78 der Entklemmungshebel 52 durch
einen nicht dargestellten elastischen Körper in seine Ausgangsstellung
zurückgebracht, wodurch ein Werkzeug T in den Werkzeugkopf 50 geklemmt
werden kann.
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Eine
Fixierungsvorrichtung 64, durch die eine aus einer Blattfeder
oder dgl. hergestellte Scheibe 42 von einer Schraube 60 ergriffen
werden kann und die den Dreharm 32 in einer vorbestimmten
Stellung fixiert, ist an einer Rückseite (Seite von Pfeil
Z2) des Dreharms 32 angeordnet.
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Die
Fixierungsvorrichtung 64 ist aufgebaut aus einem Aufnahmesitz 66,
der sich an der Rückseite der Scheibe 62 abstützt,
und einem Druckstück 68, das die Scheibe 62 zwischen
dem Druckstück 68 und dem Aufnahmesitz 66 ergreift.
Das Druckstück 68 ist am Ende einer Stange 72 angeordnet,
welche durch eine Scheibenfeder 70 in Greifrichtung vorgespannt ist.
Durch Vorwärtsdrücken der Stange 72 gegen
die Elastizität der Scheibenfeder 70 wird der
Griffzustand der Scheibe 62 gelöst, wodurch die
Drehung des Dreharms 32 ermöglicht wird.
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Weil
in der ersten Ausführung die Scheibe 62 durch
die Blattfeder aufgebaut ist, kann durch Ergreifen der Scheibe 62 eine
Drehung des Dreharms 32 zuverlässig verhindert
werden, ohne dass er abfällt.
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Wie
in 5 gezeigt, ist an einer Oberfläche seitens
des Pfeils Z1 an einem oberen Abschnitt der Säule 18 an
der Werkzeugmaschine 10 ein Entklemmungsblock 78 angeordnet,
um auf den vorgenannten Entklemmungshebel 52 zu drücken.
Dementsprechend wird in einem Zustand, in dem der Dreharm 23 nach
oben weist, durch Anheben des Tragkörpers 22,
der Entklemmungshebel 52 durch den Entklemmungsblock 78 betätigt,
wodurch das Werkzeug T in dem Werkzeugkopf 50 gelöst
werden kann.
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Ein
Drehmagazin 80, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen T gespeichert
sind, welche an der Bearbeitungsspindel 36 anbringbar und
davon abnehmbar sind, ist an einer Oberseite der Platte 15b an
dem Rahmen 15 angeordnet. Das Drehmagazin 80 enthält
eine Drehachse 82, die sich in Richtung des Pfeils Z erstreckt,
einen Magazinmotor 83 zum Antrieb der Drehachse 82,
sowie Tragarme 84, die in einer radialen Form über
einen Bereich von angenähert 270° mittig um die
Drehachse 82 herum angeordnet sind, bei Betrachtung von
vorne her (siehe 2). C-förmige Greifer
zum Halten der Werkzeuge T sind an Enden der Tragarme 84 angeordnet.
Die Greifer sind aus elastischen Körpern gebildet, wodurch
durch Einpressen der Werkzeuge T von Öffnungen der C-förmigen
Greifer, sich die Greifer ausdehnen und sich elastisch öffnen,
sodass die Werkzeuge T dort hineingepresst werden können.
Nachdem sie hineingepresst worden sind, schließen die Greifer,
wodurch die Werkzeuge T ergriffen und gehalten werden können.
Ferner sind die gehaltenen Werkzeuge T aus den Öffnungen
der C-förmigen Greifer herausziehbar. Die Anzahl der Tragarme 84 kann
z. B. in der Größenordnung von sechzehn liegen.
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Normalerweise
ist ein angenäherter 90°-Abschnitt des Drehmagazins 80 ohne
Tragarme 84 nach unten orientiert, und das Drehmagazin 80 ist insgesamt
höher positioniert als die Platte 15b, um kein
Hindernis für den Betrieb der Säule 18 und
des Tragkörpers 22 zu bilden. Wenn das Werkzeug
T des Werkzeugkopfs 50 ausgetauscht werden soll, wird das
Drehmagazin 80 gedreht, und ein vorbestimmter der Tragarme 84 wird
nach. unten vom Ende der Platte 15b her ausgerichtet (siehe 5).
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Insbesondere
wird ein leerer Tragarm 84, der kein Werkzeug T enthält,
nach unten orientiert, und nachdem die Z-Richtungsposition der Säule 18 eingestellt
worden ist, wird der Tragkörper 22 angehoben.
Im Ergebnis wird, wie in 6 gezeigt,
das Werkzeug T durch den Tragarm 84 gehalten, und zusammen
damit wird eine Operation durchgeführt, sodass sich der
Entklemmungshebel 52 gegen den Entklemmungsblock 78 abstützt,
wodurch das Werkzeug T in Bezug auf den Werkzeugkopf 50 gelöst
wird.
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Dementsprechend
wird durch das Zurückziehen der Säule 18 in
Richtung von Pfeil Z2 das Werkzeug T auf dem Werkzeugkopf 50 herausgezogen.
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Als
Nächstes wird das Drehmagazin 80 gedreht, und
wird ein Tragarm 84, der ein Werkzeug T enthält,
das benutzt werden soll, nach unten gerichtet, woraufhin die Säule 18 in
Richtung des Pfeils Z1 ausgefahren wird. Da das gewünschte
Werkzeug T in den Werkzeugkopf 50 eingesetzt ist, durch
Absenken des Tragkörpers 22, trennt sich infolgedessen
der Entklemmungshebel 52 von dem Entklemmungsblock 78,
und das Werkzeug T kann eingeklemmt werden. Danach wird das Drehmagazin 80 gedreht, sodass
alle Tragarme 84 oberhalb der Platte 15b positioniert
werden.
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Auf
diese Weise existiert kein Mechanismus, der zwischen das Drehmagazin 80 und
die Bearbeitungsspindel 36 eingreift, zu dem Zweck, das
Werkzeug T aufzunehmen und auszugeben, und die Anbringe/Abnahmeoperationen
des Werkzeugs T können direkt durch die Operationen der
Säule 18, des Tragkörpers 22 und
des Dreharms 32 ausgeführt werden. Weil aufgrund
dessen kein gesonderter Anbringe/Abnehmemechanismus erforderlich
ist, ist die Struktur vereinfacht, und die Zeit, die zum Anbringen und
Abnehmen von Werkzeugen erforderlich ist, wird verkürzt.
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Wie
in 7 gezeigt, enthält ein Spannmechanismus 100 eine
Stange 102, die zwischen der Antriebsriemenscheibe 46a und
der Abtriebsriemenscheibe 46b angeordnet ist, sowie einen
Träger 104 zum drehbaren Halten der Stange 102.
Ferner umfasst der Spannmechanismus 100 einen ersten Drehstützkörper 106a,
der durch ein Vorwärtsgewinde auf ein Ende der Stange 102 geschraubt
wird, eine erste Spannrolle 108a, die an dem ersten Drehstützkörper 106a axial
gelagert ist, um einen Teil des Riemens 46c zu spannen,
einen zweiten Drehstützkörper 106b, der
durch ein Rückwärtsgewinde auf das andere Ende
der Stange 102 geschraubt wird, sowie eine zweite Spannrolle 108b,
die an dem zweiten Drehstützkörper 106b axial
gelagert ist, um den anderen Abschnitt des Riemens 46c zu spannen. Eine
Rändelung (Kerbung) ist an einer Stelle in die Stange 102 geschnitten,
an der der Träger 104 die Stange 102 trägt.
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Gemäß diesem
Spannmechanismus 100 werden durch Drehung der Stange 102 in
der Vorwärtsrichtung sowohl der erste Drehstützkörper 106a als
auch der zweite Drehstützkörper 106b nach
außen ausgefahren, wodurch die Spannung des Riemens 46c erhöht
werden kann. Ferner werden durch Drehung der Stange 102 in
Rückwärtsrichtung sowohl der erste Drehstützkörper 106a als
auch der zweite Drehstützkörper 106b einwärts
eingefahren, wodurch die Spannung des Riemens 46c gelöst
werden kann. Auf diese Weise mittels des Spannmechanismus 100 mit
einem einzigen Vorgang, während eine seitliche (Links-
und Rechts-)Balance vorbehalten wird, die Spannungseinstellung des
Riemens 46b ermöglicht, und die seitlich gerichtete
Spannung davon kann stabilisiert werden. Dementsprechend kann der
Riemenscheibenmechanismus 46 vom Standpunkt her genutzt
werden, den Dreharm 32 leichtgewichtig zu machen, und weil
der Spannungseinstellmechanismus (Spannmechanismus 100)
vorgesehen ist, kann der Dreharm 32 leichtgewichtig gemacht
werden, und die Lebensdauer des Riemens kann durch die Stabilisierung
seiner Spannung verlängert werden, und die Antriebskraft
des Spindelmotors 38 kann zuverlässig auf die
Bearbeitungsspindel 36 übertragen werden.
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Der
Z-Motor 24, der Y-Motor 28, der Armmotor 34,
der Spindelmotor 38 und der Magazinmotor 83 werden
unter Anweisung eines nicht dargestellten Controllers gedreht. Die
Positionen der Säule 18, des Tragkörpers 22,
des Dreharms 32 und des Drehmagazins 80 werden
durch nicht dargestellte Sensoren erfasst und dem Controller zugeführt.
Unter Bezugnahme auf diese Signale steuert/regelt der Controller die
Säule 18, den Tragkörper 22,
den Dreharm 32 und das Drehmagazin 80 hochpräzise,
um vorbestimmte Positionen einzunehmen.
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Gemäß der
Werkzeugmaschine 10, die in der vorstehenden Weise aufgebaut
ist, wird die horizontale Position X der Bearbeitungsspindel 36 durch die
Neigung des Dreharms 32 unter der Drehwirkung des Armmotors 34 verändert,
und wird z. B., wie in 8 gezeigt, ausgedrückt
durch X = R·cosθ in Bezug auf einen Winkel θ von
einer horizontalen Orientierung von 0°. Ferner wird die
vertikale Position Y der Bearbeitungsspindel 36 durch die
Neigung des Dreharms 32 und die Höhe Y0 des Tragkörpers 22 verändert
und durch Y = Y0 + R·cosθ ausgedrückt. Dementsprechend
kann, durch Bewegungen des Dreharms 32 und des Tragkörpers 22,
die Bearbeitungsspindel 36 an einer gewünschten
Position in Bezug auf ein an den Fixierbasen 14 fixiertes
Werkstück W angeordnet werden, und nachdem die Bearbeitungsspindel 36 positioniert
worden ist, während die Bearbeitungsspindel 36 durch
den Spindelmotor 38 gedreht wird, wird, durch Ausfahren
der Säule 18 in Richtung des Pfeils Z1, das Werkzeug
T gegen das Werkstück W in Anlage gebracht, wodurch Schneidprozesse,
wie etwa Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden etc., zusammen
mit Schleifprozessen, wie etwa Honen und dgl., durchgeführt
werden können.
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Ferner
sind gemäß einer Werkzeugmaschine 10 gemäß der
zweiten Ausführung, die Komponenten, die sich in der vertikalen
Ebene bewegen, der Tragkörper 22, der sich in
der vertikalen Richtung verschiebt, und die zwei Achsen des Dreharms 32, und
weil keine Achsen vorhanden sind, die sich der seitlichen Richtung
bewegen, hat die Werkzeugmaschine 10 eine schmale und extrem
kompakte Struktur, und die Raumnutzung kann verbessert werden. Weil
die frontale Breite der Werkzeugmaschine 10 gering ist,
wird der Transport von Werkstücken zu anderen benachbarten
Werkzeugmaschinen erleichtert, während die Betriebseigenschaften
der Werkzeugmaschine 10 verbessert werden.
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Ferner
verschiebt sich der Tragkörper 22 in der vertikalen
Richtung, und es wird kein Moment erzeugt, das ein seitliches Schütteln
um das Fundament herum hervorruft. Weil ferner der Dreharm 32 leichtgewichtig
its, geht, selbst wenn er gedreht wird, dessen Stabilität
nicht verloren oder wird nachteilig beeinflusst. Dementsprechend
kann die Werkzeugmaschine 10 leichtgewichtig aufgebaut
werden, obwohl eine hohe Stabilität erhalten wird.
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Weil
die Werkzeugmaschine 10 hochstabil ist, ist eine Struktur
möglich, in der die Werkzeugmaschine in Richtung des Pfeils
Y1 hoch ist, und der Bewegungsbereich des Tragkörpers 22 kann
noch weiter eingestellt werden. Insbesondere wird ein bevorzugter
Bereich für die Höhe Y0 des Tragkörpers 22 als
Referenz der Installationsflächenbreite D der Werkzeugmaschine 10 erläutert,
bei Betrachtung von vorne her, und eine Distanz R (siehe 4)
von der Drehmitte C zur Bearbeitungsspindel 36. Hierin
ist die Installationsflächenbreite D der Werkzeugmaschine
C, bei Betrachtung von vorne, wie in 2 gezeigt,
für einen Fall, in dem die Nivellierbeine 13a vorgesehen
sind, als die Breite D1 von der axialen Mitte des äußerst
linken Nivellierbeins 13a zur axialen Mitte des äußerst
rechten Nivellierbeins 13a definiert, und in dem Fall,
dass die Nivellierbeine 13a nicht vorgesehen sind, ist
die als die maximale Breite D2 definiert, durch die der Maschinensockel 13 auf
dem Boden steht.
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Übrigens
kann, wenn man die Installationsflächenbreite D bei 0,3
D ≤ R ≤ 0,5 D als Referenz nimmt, die Höhe
Y0 des Tragkörpers 22 auf Y0 = 0,66 D bis 10,0
D gelegt werden. Ferner kann, wenn man die Distanz R bei R > 0,5 W als Referenz
nimmt, die Höhe Y0 auf Y0 = 1,7 R bis 20,0 R gelegt werden. Wenn
die Höhe Y0 innerhalb dieser Bereiche liegt, wird die Fläche
geeignet vergrößert, innerhalb der die Bearbeitung
durchgeführt werden kann. Das Setzen des oberen Grenzwerts
erfolgt deswegen, weil, wenn das Werkstück W eine außerordentlich
hohe Form hat, dessen Fixierung durch die Fixierbasen 14 schwierig
wird, und das Werkstück W die Tendenz bekommt, sich zu
verwinden oder zu verbiegen.
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Weil
ferner mit der Werkzeugmaschine 10 die Drehachse 82 des
Drehmagazins 80 und die Drehmitte C des Dreharms 32 in
derselben vertikalen Ebene angeordnet sind, kann der Dreharm, wenn
die Werkzeuge T in dem Drehmagazin 80 gespeichert sind,
oder wenn die Werkzeuge T an der Bearbeitungsspindel 36 angebracht
sind, immer vertikal aufwärts orientiert ist (d. h. mit
einem 0°-Winkel), diese in der Y-Richtung stabil bewegt werden,
und daher kann die Werkzeugmaschine C mit schmaler Breite gebaut
werden. Wenn man hierbei annimmt, dass der Dreharm 32 innerhalb
eines Bereichs von ±7° um eine vertikale Richtung
herum bleibt, kann der Dreharm 32 stabil bewegt werden,
und es ist auch bevorzugt, wenn die Drehachse 82 des Drehmagazins 80 innerhalb
dieses Bereichs liegt.
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Im
vorgenannten Beispiel sind der Spindelmotor 38 und der
Armmotor 34 koaxial angeordnet. Auch wenn sie aber nicht
koaxial sind und beide Drehachsen in derselben vertikalen Ebene
angeordnet sind, kann die Werkzeugmaschine 10 mit einer schmalen
Breite gebaut werden.
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Als
Nächstes wird eine Werkzeugmaschine 200 gemäß einem
modifizierten Beispiel der Werkzeugmaschine 10 in Bezug
auf die 9 bis 16 erläutert.
Wie in 9 gezeigt, sind in der Werkzeugmaschine 200 die
Fixierungsbasen 14 der Werkzeugmaschine 10 durch
einen Tisch 202 ersetzt, worin die Operationen an dem Tisch 202 mittels
eines Bewegungswerkzeugs (Fixierungsteilbewegungselements) 204 durchgeführt
werden, das auf der Bearbeitungsspindel 36 installiert
ist. Andere Teile als der Tisch 202 in der Werkzeugmaschine 200 sind
in der gleichen Weise wie in der Werkzeugmaschine 10 konstruiert,
und daher werden diese Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet,
und eine detaillierter Erläuterung davon wird weggelassen.
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Wie
in 10 gezeigt, ist das Bewegungswerkzeug 204 so
aufgebaut, dass es in einem Installationsloch 36b der Bearbeitungsspindel 36 durch
einen Halterungsabschnitt 204a abnehmbar ist, und ist mit
einem Eingriffsabschnitt 204c ausgestattet, in dem ein
Loch 204b ausgebildet ist, das mit Passstiften (Fixierungsteilen) 262, 264,
des Tisches 202 in Eingriff tritt, wie nachfolgend beschrieben
wird. Der Eingriffsabschnitt 204c des Bewegungswerkzeugs 204 wird
in einen Werkzeughalter 206 eingesetzt und integral darin
aufgenommen, worin der Eingriffsabschnitt 204c und der
Werkzeughalter 206 durch ein nicht dargestelltes Positionierungselement positioniert
werden. Der Werkzeughalter 206 hat eine handelsübliche
Mehrzweckstruktur.
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Ferner
ist ein Keil 204d an dem Halterungsabschnitt 204a des
Werkzeughalters 206 vorgesehen, sodass dann, wenn das Bewegungswerkzeug 204 an
der Bearbeitungsspindel 36 angebracht ist, das Loch 204b so
angeordnet wird, dass es in Richtung der Passstifte 202 (nach
unten) weist. Das heißt, durch den Eingriff des Keils 204d in
einer Keilnut 36a der Bearbeitungsspindel 36 weist
der Eingriffsabschnitt 204c nach unten.
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Wie
in 11 und 12 gezeigt,
umfasst der Tisch 202 einen Drehabschnitt 266,
an dem zwei Passstiften 206, 204 angeordnet sind,
welche als Fixierungsteile dienen, die in zwei Löcher (Positionierungsreferenzelemente)
Wa einzusetzen sind, welche als Positionierungselemente in dem Werkstück W
vorgesehen sind, um hierdurch das Werkstück W zu positionieren,
sowie einen Bremsabschnitt 272, der unterhalb des Drehabschnitts 266 angebracht
ist, um Drehbewegungen eines äußeren Drehelements 268 und
eines inneren Drehelements 270, die später beschrieben
werden, des Drehabschnitts 266 zu bremsen.
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Wie
in 13 gezeigt, umfasst der Drehabschnitt 266 einen
zylinderförmigen Rahmen 274, der an der äußersten
Seite angeordnet ist, ein äußeres Drehelement 268 (erstes
Drehelement), das durch ein an einer Innenseite des Rahmens 274 koaxiales Lager 276 axial
drehbar gelagert ist und von dessen Oberseite (Montagefläche
des Werkstücks W) der Passstift 262 (erstes Fixierungsteil)
vorsteht, sowie ein inneres Drehelement 270 (zweites Drehelement), das
durch ein an der Innenseite des äußeren Drehelements 268 koaxiales
Lager 278 axial drehbar gelagert ist, und von dessen Oberseite
(Montagefläche des Werkstücks W) der Passstift 264 (zweites
Fixierungsteil) vorsteht.
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Jeweilige
Dichtungen 280, 282 sind oberhalb der Lager 276, 278 angeordnet.
Die Dichtungen 280, 282 sind zu dem Zweck vorgesehen,
zu verhindern, dass Schneidspäne, Schneidöl etc.
von dem Werkstück W an einer Endfläche des Tisches 202,
auf der das Werkstück W durch die Passstifte 262, 264 fixiert ist,
auf den Rahmen 274, das äußere Drehelement 268 und
das innere Drehelement 270 aus Lücken zwischen
dem Rahmen 274 und dem äußeren Drehelement 268 oder
zwischen dem äußeren Drehelement 268 und
dem inneren Drehelement 270 eintritt und hier Defekte in
den Lagern 276, 278 hervorruft.
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Die
Passstifte 262, 264 sind in Bezug auf jedes des äußeren
Drehelements 268 und des inneren Drehelements 270 abnehmbar.
Aufgrund dessen können verschiedene Typen von Passstiften 262, 264 benutzt
werden, entsprechend der Größe und Form der Löcher
Wa in dem Werkstück W.
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Andererseits
enthält der Bremsabschnitt 272 eine Basis 286 mit
einer zylindrischen Sackform, der mit dem vorgenannten Rahmen 270 durch
einen Eingriffsabschnitt 284 davon lösbar in Eingriff
tritt. Ferner umfasst, wie in den 13 und 14 gezeigt,
der Bremsabschnitt 272 ein Paar von ersten Bremsen 304 (Bremse),
die bewirken, dass das äußere Drehelement 268 durch
Druckbeläge 302 gegen einen ringförmigen
Rotor 300 des äußeren Drehelements 268 und
die hierdurch hervorgerufene Reibung fixiert und/oder angehalten
wird, sowie ein Paar von zweiten Bremsen 310 (Bremse),
die bewirken, dass das innere Drehelement 270 durch Druckbeläge 308 gegen
einen ringförmigen Rotor 306 des inneren Drehelements 270 und
durch die hierdurch erzeugte Reibung fixiert und/oder angehalten
wird.
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Die
ersten Bremsen 304 drücken die Beläge 302 gegen
den Rotor 300 und stoppen oder fixieren somit die Drehung
des äußeren Drehelements 268 durch die
Druckwirkung entsprechend dem Ausfahren/Einfahren der Stangen 312a der
Zylindermechanismen 312 unter der Wirkung eines gegebenen Controllers.
Ferner drücken die zweiten Bremsen 310 die Beläge 308 gegen
den Rotor 306 und stoppen oder fixieren somit die Drehung
des inneren Drehelements 270 durch Druckwirkung entsprechend dem
Ausfahren/Einfahren der Stangen 314a, 314b der
Zylindermechanismen 314 unter der Wirkung des Controllers.
-
Insbesondere
wird, obwohl dies im näheren Detail später beschrieben
wird, unter der Wirkung des Controllers, der Passstift 262 zu
einer gewünschten Position bewegt, infolge davon, dass
der Passstift 262 über das äußere
Drehelement 268 durch das Bewegungswerkzeug 204 gedreht
wird, und wird durch die erste Bremse 304 örtlich
fixiert. Ähnlich wird der Passstift 264 zu einer
gewünschten Position bewegt, als Folge davon, dass der
Passstift 264 über das innere Drehelement 270 durch
das Bewegungswerkzeug 204 gedreht wird und durch die zweite
Bremse 310 örtlich fixiert wird.
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Wenn
aufgrund dessen mit dem Tisch 202 und der Wirkung des Controllers
die Positionen der Löcher Wa in dem Werkstück
W, oder das Werkstück W selbst in einer gewünschten
Lage positioniert werden soll, können die Passstifte 262, 264 durch
das Bewegungswerkzeug, das auf der Bearbeitungsspindel 36 angebracht
ist, welche in der X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsenrichtung beweglich
sowie auch drehbar ist, leicht zu gewünschten Positionen bewegt
werden. Dementsprechend wird es möglich, verschiedene Typen
von Werkstücken in gewünschten Lagen leicht zu
positionieren.
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Ferner
kann durch Bewegung der Passstifte 262, 264 mittels
der Spindelkopfeinheit die Positionierung des Werkstücks
W mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit ausgeführt
werden. Weil ferner der Tisch 202 durch das Bewegungswerkzeug 204 passiv
betätigt wird, kann eine Antriebsquelle zu dem Zweck, die
Passstifte 262, 264 anzutreiben, weggelassen werden,
wodurch die Struktur vereinfacht wird und im Gewicht leichter gemacht
wird.
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Darüber
hinaus ist in der vorstehenden Weise der Tisch 202 derart
konstruiert, dass der Drehabschnitt 266 und der Bremsabschnitt 272 durch einen Eingriffsabschnitt 284 anbringbar
und abnehmbar sind. Aufgrund dessen können der Drehabschnitt 266 und
der Bremsabschnitt 272 getrennt werden, und es kann ein
einfacher und leichtgewichtiger Drehabschnitt 266, ohne
das Bremselement zu tragen, als Palette benutzt werden, welche das
Werkstück W positioniert und fixiert. Es können
eine Mehrzahl solcher Drehabschnitte 266 bereitgestellt
werden, welche als Paletten dienen, wodurch Werkstücke
ausgetauscht werden können, indem nach Bedarf die Paletten
in Bezug auf den Bremsabschnitt 272 ausgetauscht werden.
In diesem Fall können, mittels eines nicht dargestellten
Sperrmechanismus, das äußere Drehelement 268 und
das innere Drehelement 270 in einer gewünschten
Relativdrehung dazwischen gesperrt werden.
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Ferner
haben, wie in 14 gezeigt, die erste Bremse 304 und
die zweite Bremse 310 Rotorflächen 300, 306,
die in Richtung der Drehachse des Tisches 202 zusammen
parallel sind. Weil die Beläge 302, 308 der
ersten Bremse 304 und der zweiten Bremse 310 sich
jeweils gegen den Rotor 300, 306 von radialen
Richtungen her abstützen, wenn sie nicht durch die Zylindermechanismen 312, 314 der ersten
Bremse 304 und der zweiten Bremse 310 aktiviert
sind, kann der Bremsabschnitt 272 von dem Drehabschnitt 266 ohne
Störung leicht entfernt werden.
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Ferner
ist in dem Tisch 202 im mittleren Bodenabschnitt der Basis 286 ein
Eingriffsloch 316 ausgebildet. Das Eingriffsloch 316 steht
mit einem nicht dargestellten Tischantriebsmotor im Dreheingriff. Durch
Drehen des Tisches 202 durch den Tischantriebsmotor kann
in einem Zustand, worin das Werkstück W an dem Tisch 202 positioniert
ist, die Lage des Werkstücks W leicht verändert
werden.
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Als
Nächstes wird ein Steuerungsverfahren erläutert,
für einen Fall, in dem die Bearbeitung des Werkstücks
W durch die Werkzeugmaschine 200 ausgeführt wird,
die grundlegend in der vorstehenden Weise aufgebaut ist.
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Zuerst
wird das Bewegungswerkzeug 204 in die Bearbeitungsspindel 36 eingesetzt.
In diesem Fall wird das Bewegungswerkzeug 204 in die Bearbeitungsspindel 36 über
den Keil 204d eingesetzt (siehe 16),
sodass der Eingriffsabschnitt 204c (Eingriffsloch 204b)
davon nach unten orientiert wird. Ferner wird der Spindelmotor 38 derart
gedreht, dass der Eingriffsabschnitt 204c (Eingriffsloch 204b)
im nach unten orientierten Zustand gehalten wird, in Abhängigkeit
von der Richtung der Bearbeitungsspindel 36, wenn der Dreharm 32 gedreht
wird.
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Unter
dem Betrieb des Controllers wird, durch Antrieb des Z-Motors 24,
des Y-Motors 28 und des Armmotors 34 in der Bearbeitungsspindel 36,
die Bearbeitungsspindel 36, in die das Bewegungswerkzeug 204 eingesetzt
worden ist, in Richtung der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegt.
Darüber hinaus wird das Bewegungswerkzeug 204 gestoppt, während
es sich im Eingriffszustand (Zwei-Punkt-Kettenlinie in 15) durch den Eingriffsabschnitt 204c mit
dem Passstift 262 befindet, das ist in der Position (Ausgangspunkt),
der in 15 mit der Zwei-Punkt-Kettenlinie
gezeigt ist (16). Die Position (Ausgangspunkt)
des Passstifts 262 kann durch einen Codierer 315a bestimmt werden.
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Als
Nächstes wird, wie in den 15 und 16 gezeigt,
mittels der Bearbeitungsspindel 36 und während
der Zustand gehalten wird, in dem das Bewegungswerkzeug 204 mit
dem Passstift 262 in Eingriff steht, das Bewegungswerkzeug 204 in
Richtung des Pfeils C1 (Richtungen der X-Achse und Z-Achse) entlang
einem bogenförmigen Weg um den Mittelpunkt O des Tisches 202 herum
bewegt und wird an der Position gestoppt, die in 15 mit der durchgehenden Linie gezeigt ist. Aufgrund
dessen wird der Passstift 262 in Richtung des Pfeils A
(Richtungen der X-Achse und Z-Achse) durch das Bewegungswerkzeug 204 gedreht
und wird zu der Position bewegt (Endpunkt), der in 15 mit der gepunkteten Linie gezeigt ist. Nach
dieser Bewegung wird das äußere Drehelement 268 durch
die erste Bremse 304 zuverlässig gestoppt (fixiert).
Auch kann die Erfassung des vorgenannten Endpunkts durch den Codierer 315a durchgeführt
werden.
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Ähnlich
wie bei dem oben beschriebenen Fall für den Passstift 262,
wird auch der Passstift 264 in Richtung des Pfeils B (Richtungen
der X-Achse und Z-Achse) durch die Wirkungen des Bewegungswerkzeugs 204 von
einem Ausgangspunkt hier gedreht, d. h. der Position, die in 15 mit der Zwei-Punkt-Kettenlinie gezeigt ist,
erfasst durch den Codierer 315b, und wird zu der Position
bewegt (Endpunkt), die mit der durcgehenden Linie gezeigt ist. Nach
dieser Bewegung wird das innere Drehelement 270 durch die
zweite Bremse 310 zuverlässig gestoppt (fixiert).
Auch kann die Erfassung des vorgenannten Endpunkts durch den Codierer 315b erfolgen.
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Im
Ergebnis können die Positionen (Endpunkte) der Passstifte 262, 264,
mit den durchgehenden Linien gezeigt, d. h. der Abstand der Position zwischen
der Mitte des Passstifts 262 und der Mitte des Passstifts 264,
auf einen Abstand (eine Position) gesetzt werden, an dem das Werkstück
W in der gewünschten Haltung positioniert werden kann,
In anderen Worten so, dass das Werkstück W in einer gewünschten
Lage positioniert werden kann, wobei die Position der Passstifte 262, 264 entsprechend
den Positionen der Löcher Wa zu den vorgenannten Endpunkten
werden.
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Als
Nächstes wird das Werkstück W auf den Passstiften 262, 264 durch
die Löcher Wa positioniert, wodurch das Werkstück
W auf den Tisch 202 in einer zur Bearbeitung gewünschten
Lage gesetzt wird.
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Als
Nächstes wird durch ein vorbestimmtes Mittel das Bewegungswerkzeug 204 durch
ein gegebenes Werkzeug T ersetzt, und die Bearbeitung wird an dem
Werkstück W ausgeführt. Weil hierbei das äußere
Drehelement 268 und das innere Drehelement 270 jeweils
durch die erste Bremse 304 und die zweite Bremse 310 zuverlässig
in Position blockiert werden, kann während der Bearbeitung
an dem Werkstück W das Auftreten einer Verschiebung der Passstifte 262, 264 aufgrund
der Last, wie etwa Schneidwiderstand oder dgl., verhindert werden.
Ferner kann die Oberseite des Werkstücks W auch durch vorbestimmte
Press- und Fixierungsmittel fixiert werden.
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Danach
wird nach Bedarf, während der positionierte Zustand des
Werkstücks W auf dem Tisch 202 beibehalten wird,
der Tisch 202 durch den Tischantriebsmotor gedreht, und
das Werkstück W wird in eine Lage bewegt, in der die Bearbeitung
an einem nächsten Bearbeitungsort ausgeführt werden
kann, und in der gleichen Weise wie oben, wird ein vorbestimmter
Prozess an dem Werkstück W ausgeführt.
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In
der vorstehenden Weise können, gemäß der
Werkzeugmaschine 200, mittels des Bewegungswerkzeugs 204 die
Passstifte 262, 264 direkt und leicht zu Positionen
bewegt werden, die den Löchern Wa des Werkstücks
W entsprechen, und zu geeigneten Positionen zum Positionieren des
Werkstücks W in einer gewünschten Lage. Aufgrund
dessen kann die Bearbeitung in Bezug auf das Werkstück
W unter Umständen ausgeführt werden, in denen
die Werkstücke verschiedene Werkstückformen leicht
in gewünschten Lagen positioniert werden können.
Ferner ist es nicht notwendig, separate Bewegungsmittel für die
Passstifte 262, 264 vorzusehen, sodass die Werkzeugmaschine 200 kompakt
gebaut werden kann.
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Da
ferner die gesteuerten Bewegungen des vorgenannten Bewegungswerkzeugs 204 durch
die Bearbeitungsspindel 36 der Werkzeugmaschine 200 gesteuert/geregelt
werden können, kann die Positionierung der Passstifte 262, 264 hochpräzise
durch eine NC (numerisch gesteuerte) Achse ausgeführt werden.
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Nachfolgend
werden Ausführungen der Werkzeugmaschine gemäß der
vorliegenden Erfindung in Bezug auf die 17 bis 27 aufgezeigt und
erläutert.
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Die 17 bis 19 sind
perspektivische Vorder- und Seitenansichten einer Werkzeugmaschine 1010 gemäß der
zweiten Ausführung. Wie in den 17 bis 19 gezeigt,
ermöglicht die Werkzeugmaschine 1010 die Ausführung
von Prozessen, wie etwa Fräsen, Bohren, Honen und dgl.,
in Bezug auf das Werkstück W. Die Werkzeugmaschine 1010 ist bei
der Betrachtung von vorne her mit einer schmalen Breite gebaut (siehe 18).
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Die
Werkzeugmaschine 1010 enthält eine linke erste
Werkzeugmaschine 11a und eine rechte zweite Werkzeugmaschine 11b,
bei Betrachtung von vorne, zusammen mit einem Controller 12 zum
integrierten und zusammenwirkenden Steuern/Regeln der ersten Werkzeugmaschine 11a und
der zweiten Werkzeugmaschine 11b. Die erste Werkzeugmaschine 11a und
die zweite Werkzeugmaschine 11b sind zueinander parallel
benachbart angeordnet und verwenden gemeinsam einen Maschinensockel 13,
eine Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 und einen Rahmen 15.
Es versteht sich natürlich, dass der Maschinensockel 13,
die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 und der
Rahmen 15 von der ersten Werkzeugmaschine 11a oder
von der zweiten Werkzeugmaschine 11b gesondert verwendet
werden können. Die erste Werkzeugmaschine 11a und
die zweite Werkzeugmaschine 11b haben die gleiche Struktur, und
im Folgenden wird die erste Werkzeugmaschine 11a als Repräsentant
der beiden beschrieben.
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Die
erste Werkzeugmaschine 11a ist auf dem Maschinensockel 13 aufgebaut,
der am Boden befestigt ist. Der Maschinensockel 13 ist
in der X-Richtung schmal und hat in der Y-Richtung eine niedrige
Form. Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 und der
Rahmen 15 sind auf dem Maschinensockel 13 angebracht.
Die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 ist in
der Nähe der Vorderseite (in Richtung des Pfeils Z1) der
Oberseite des Maschinensockels 13 angeordnet, und durch
die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 wird das
Werkstück W derart fixiert, dass die zu bearbeitende Werkstückoberfläche
nach hinten weist (in Richtung des Pfeils Z2). Aufwärts
der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 sind Werkstückpress-
und -fixierungsvorrichtungen 1017a, 1017b angeordnet
(siehe 19).
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Obwohl
der Tragkörper 22, der Dreharm 32 etc.
sichtbar sind, sind in den 17, 18, 20 und 25 die
Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtungen 1017a, 1017b zur
Illustration weggelassen worden.
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Detaillierte
Erläuterungen der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 und
der Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtungen 1017a, 1017b werden später
beschrieben.
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Der
Rahmen 15 dient zum Tragen von Drehmagazinen (automatische
Werkzeugwechselmechanismen, Hauptmagazin) 80a, 80b,
Hilfsmagazinen 1100a, 1100b und Werkzeuglängenerfassungsvorrichtungen 1101a, 1101b,
die nachfolgend beschrieben werden, und enthält vier Tragpfosten 15a,
die sich von beiden Enden in Richtung des Pfeils Z des Maschinensockels 13 nach
oben erstrecken, und eine Platte 15b, die von den Tragpfosten 15a getragen
wird.
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Die
erste Werkzeugmaschine 1a enthält ein Paar von
Z-Schienen 16, die an der Oberseite des Maschinensockels 13 angeordnet
sind und sich in der Z-Richtung erstrecken, eine Säule 18,
die sich in der Z-Richtung verschiebt, während sie von
dem Z-Schienen 16 geführt wird, ein Paar von Y-Schienen 20,
die sich in der Y-Richtung an der Vorderseite der Säule 18 erstrecken,
und einen Tragkörper 22, der sich in der Y-Richtung
verschiebt, während er von den Y-Schienen 20 geführt
wird. Die Position in der Z-Richtung der Säule 18 an
den Z-Schienen 16 wird durch einen Z-Positionssensor 16a erfasst,
wohingegen die Position in der Y-Richtung des Tragkörpers 22 an
den Y-Schienen 20 durch einen Y-Positionssensor 20a erfasst
wird, deren Ergebnisse jeweils zum Controller 12 zugeführt
werden.
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In
dem Fall, dass ein Kugelumlaufspindelmechanismus als das Z-Richtungsbewegungsmittel
für die Säule 18 verwendet wird, wird
die Funktion des Z-Positionssensors durch einen Codierer übernomen,
der normalerweise innerhalb des Z-Motors 24 eingebaut ist,
und erfasst einen Drehwinkel des Kugelumlaufspindelmechanismus von
einer Standardposition.
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Andererseits
umfasst in dem Fall, dass ein Linearmotormechanismus als das Z-Richtungsbewegungsmittel
für die Säule 18 verwendet wird, der Z-Positionssensor
eine Linearskalierung an der Seite der normalerweise festen Z-Schienen 16,
während ein Detektorkopf an der Seite der beweglichen Säule 18 voargesehen
ist, um eine Position als Verlagerung von einer Standardposition
zu erfassen. Die Position in der Y-Richtung des Tragkörpers 22 auf
den Y-Schienen 20 wird durch den Y-Positionssensor 20a erfasst.
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In
dem Fall, dass ein Kugelumlaufspindelmechanismus für das
Y-Richtungsbewegungsmittel des Tragkörpers 22 verwendet
wird, der Y-Positionsensor, wird die Funktion des Y-Positionssensors
durch einen Codierer übernommen, der normalerweise in dem
Y-Motor 28 eingebaut ist, welcher einen Drehwinkel des
Kugelschraubmechanismus von einer Standardposition erfasst.
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Andererseits
umfasst in dem Fall, dass ein Linearmotormechanismus als das Y-Richtungsbewegungsmittel
für den Tragkörper 22 verwendet wird, der
Y-Positionssensor eine Linearskalierung an der Seite der normalerweise
fixierten Y-Schienen 20, während ein Detektorkopf
an der Seite des beweglichen Tragkörpers 22 vorgesehen
ist, um eine Position als Verlagerung von einer Standardposition
zu erfassen. Positionssignale, die jeweils von den Positionssensoren 16a, 20a erfasst
werden, werden dem Controller 12 übermittelt.
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Wie
in 20 gezeigt, ist ein Drehmagazin 80a,
in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen T gespeichert sind, die an der
Bearbeitungsspindel 36 anbringbar/davon abnehmbar sind,
entsprechend der ersten Werkzeugmaschine 11a, ein wenig
links einer Oberseite der Platte 15b an dem Rahmen 15 angeordnet.
Ferner ist ein Drehmagazin 80b, das die gleiche Struktur
wie das Drehmagazin 80a aufweist, entsprechend der zweiten
Werkzeugmaschine 11b angeordnet, etwas zur rechten zur
Oberseite der Platte 15b an dem Rahmen 15. Als
Beispiel wird nachfolgend das Drehmagazin 80a beschrieben.
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Die
Drehmagazine 80a und 80b haben die gleiche Struktur
wie das zuvor beschriebene Drehmagazin 80, und somit werden
detaillierte Erläuterungen davon weggelassen.
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Wie
aus 18 klar wird, ist das Drehmagazin 80a an
einem oberen Abschnitt der ersten Werkzeugmaschine 11a angeordnet
und kann darin mehrere Werkzeuge T speichern, ohne die Installationsfläche
zu vergrößern. Wenn ferner die Drehachse des Drehmagazins 80a in
der gleichen vertikalen Ebene wie die Drehmittelachse des Dreharms 32 angeordnet
ist, zeigt ein Kraftvektor, der einhergehend mit dem Anheben und
Absenken des Dreharms 32 erzeugt wird, in Richtung des
Drehmagazins 80a, und hierdurch wird kein Moment erzeugt.
Dieses Merkmal soll an den Modellen untersucht werden, die in den 21A und 21B gezeigt
sind. Eine Massepunkt M1 in den 21A und 21B bezeichnen den Schwerpunkt des Drehmagazins 80a, der
Massepunkt M2 bezeichnet den Schwerpunkt des Tragkörpers 22,
und ein Reibungsdämpfer D, der die Massepunkte M1 und M2
verbindet, repräsentiert einen Ersatzmechanismus für
die Verbindungspunkte der Schienen 20 und des Rahmens 15 etc.
zwischen dem Drehmagazin 80a und dem Tragkörper 22.
Obwohl sich der Massepunkt M2 durch den Winkel des Dreharms 32 verändert,
ist, weil die Masse des Dreharms 32 im Vergleich zur Masse
des Tragkörpers 22 klein ist, der Veränderungsbereich
klein und ist daher aus diesem Modell weggelassen worden.
-
Wenn,
wie in 21A gezeigt, der Massepunkt
M1 und der Massepunkt M2 in derselben vertikalen Ebene angeordnet
werden, bewegt sich, aus der Tatsache, dass der Massepunkt M2 den
Tragkörper 22 bezeichnet, dieser in der vertikalen
Richtung entlang den Schienen 20, und der Vektor V, der
durch diese Bewegung angegeben wird, zeigt zu dem Massepunkt M1.
Anders ausgedrückt, der Vektor V erzeugt eine Kraft allein
zum Ausfahren und Einfahren des Reibungsdämpfers D, ohne
dass hierdurch ein Moment erzeugt wird, und es wird keine Kraft
erzeugt, die tendenziell das Modell drehen würde.
-
Wenn
im Gegensatz hierzu, wie in 21B gezeigt,
der Massepunkt M1 und der Massepunkt M2 nicht in derselben vertikalen
Ebene liegen, werden eine Kraft F1 zum Ausfahren und Einfahren des
Reibungsdämpfers D zusammen mit einem Moment M = F2·a,
das das Modell in Drehung versetzt, erzeugt, da der Vektor V, der
die Bewegung des Massepunkts M2 angibt, sich von der vertikalen
Orientierung aus nicht verändert. Die Kraft F2 ist eine
Komponentenkraft der durch den Vektor V angegebenen Kraft und weist senkrecht
zu der Ausfahrrichtung des Reibungsdämpfers D, während
der Parameter a die Länge des Reibungsdämpfers
D zu dieser Zeit repräsentiert.
-
In
anderen Worten wird aus diesen Modellen ersichtlich, dass dann,
wenn die Drehmittelachse des Dreharms 32 und die Drehachse 82 des
Drehmagazins 80a nicht innerhalb derselben vertikalen Ebene liegen,
ein Moment erzeugt wird, das die Tendenz hat, die erste Werkzeugmaschine 11a zu
drehen, und ein Vibrieren der ersten Werkzeugmaschine 11a auftritt.
Wenn jedoch die Drehmittelachse des Dreharms 32 und die
Drehachse 82 des Drehmagazins 80a in derselben
vertikalen Ebene liegen, werden ein solches Moment und einhergehende
Vibrationen nicht erzeugt, und daher ist die Stabilität
der Werkzeugmaschine hoch.
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Als
Nächstes werden Erläuterungen in Bezug auf die
Hilfsmagazine 1100a und 1100b angegeben. Wie in 17 gezeigt, ist an der linken Seitenfläche
des Rahmens 15 ein Hilfsrahmen 1100a angeordnet,
in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen T gespeichert sind, die an der
Bearbeitungsspindel 36 entsprechend der ersten Werkzeugmaschine 11a anbringbar
und davon abnehmbar sind. Ähnlich ist an der rechten Seitenfläche
des Rahmens 15 ein Hilfsmagazin 1100b entsprechend
der zweiten Werkzeugmaschine 11b angeordnet, welches den
gleichen Mechanismus aufweist, der seitlich symmetrisch zu dem Hilfsmagazin 1100a ist.
Das Hilfsmagazin 1100a und das Hilfsmagazin 1100b sind
seitlich symmetrisch und haben somit einen guten Gewichtsausgleich.
Nachfolgend werden als Beispiel Erläuterungen des Hilfsmagazins 1100a angegeben.
-
Das
Hilfsmagazin 1100a enthält ein Umlaufdrehmittel 1102,
das aus einer Kette oder einem Steuerriemen oder dgl. aufgebaut
ist, Führungsringen 1104, die aus Riemenscheiben
oder Ritzeln oder dgl. aufgebaut sind, die die Umlaufdrehmittel 1102 an vier
Ecken halten, eine Mehrzahl (z. B. 40) von Tragarmen 1106,
die an dem Umlaufdrehmittel 1102 angeordnet sind, einen
Werkzeugüberführungsmechanismus 1108 (siehe 22), der die Werkzeuge T, die durch die Tragarme 1106 gehalten
werden, in Bezug auf die Bearbeitungsspindel 36 anbringt
und davon abnimmt, sowie einen Motor (einen Indexiermechanismus) 1109,
der die Führungsringe 1104 intermittierend antreibt
und einen der Tragarme 1106 an dem Werkzeugüberführungsmechanismus 1108 anordnet.
Das Hilfsmagazin 1100a hat eine langgestreckte Form entlang
einer Seitenwand in der Z Richtung, bei Betrachtung von der Seite
her (siehe 19). Auch hat das Hilfsmagazin 1100a eine schmale
Breite in der X-Richtung bei Betrachtung von vorne (siehe 18), und die Breite in der X-Richtung ist im Wesentlichen
gleich der Länge der getragenen Werkzeuge T. Die Tragarme 1106 haben die
gleiche Struktur wie die vorgenannten Tragarme 1084, und
halten Werkzeuge T in einer solchen Richtung, dass die Werkzeuge
T in Richtung des Pfeils X vorstehen.
-
Wie
in 22 gezeigt, ist der Werkzeugüberführungsmechanismus 1108 in
der Nähe eines Endabschnitts in Richtung des Pfeils Z1
des Hilfsmagazins 1100a angeordnet und enthält
einen Zylinder 1110, der an einem Träger 1103 an
einem Lager (keine Nummer) schwenkbar gelagert ist, sowie einen Spanner 1111,
der an einem Ende einer Stange 1110a des Zylinders 1110 angeordnet
ist. An dem Werkzeugüberführungsmechanismus 1108 wird
ein Abschnitt des Tragarms 1106, der an einem Ende in Richtung
des Pfeils Z1 des Hilfsmagazins 1100a angeordnet ist, von
dem Spanner 1111 ergriffen, während die Stange 1110a ausgefahren/eingefahren wird,
wobei der Tragarm 1106 und Werkzeug T um 90° gedreht
werden können. Als Ergebnis davon weist der Tragarm 1106 in
Richtung des Pfeils X, wodurch das Werkzeug T in Richtung des Pfeils
Z orientiert wird. Während dieses Zustand kann durch Ausfahren
der Bearbeitungsspindel 36 in Richtung des Pfeils Z1 das
Werkzeug T angebracht werden. Ferner kann durch einen entgegengesetzten
Vorgang das Werkzeug T aus der Bearbeitungsspindel 36 herausgezogen
und in den Tragarm 1106 zurückgebracht werden.
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Weil
mittels des Hilfsmagazins 1100a einschließlich
des Werkzeugüberführungsmechanismus 1108 die
Richtung der Werkzeuglängsachse entlang der einen Richtung
vorgesehen ist, können eine Mehrzahl von Werkzeugen T geeignet
gespeichert werden. Da ferner durch einen einfachen Werkzeugüberführungsmechanismus
die Werkzeugachsrichtung geändert und in Richtung des Pfeils
Z1 orientiert werden kann, kann eine große Anzahl von Werkzeugen
gehandhabt werden, wodurch die Freiheit bei der Installationsposition
des Hilfsmagazins 1100a verbessert wird.
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Obwohl
das Drehmagazin 80a und das Hilfsmagazin 1100a gemeinsam
zum Speichern von Werkzeugen benutzt werden können, können
sie auch selektiv benutzt werden, in Abhängigkeit vom beabsichtigten
Gebrauch. Zum Beispiel können die Werkzeuge T, die für
Arbeiten einer Woche erforderlich sind, in dem Hilfsmagazin 1100a gespeichert werden,
wohingegen andere Werkzeuge T, die für Arbeiten an einem
Tag während der Woche erforderlich sind, in dem Drehmagazin 80a gespeichert
werden können. In diesem Fall kann die Überführung
von Werkzeugen T zwischen dem Drehmagazin 80a und dem Hilfsmagazin 1100a durch
den Werkzeugüberführungsmechanismus 1108 und
die Bearbeitungsspindel 36 ausgeführt werden,
und z. B. kann diese Überführung während
der Abende, wo keine Arbeiten ausgeführt werden, automatisch
abgeschlossen werden.
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Als
Nächstes werden Erläuterungen in Bezug auf die
Werkzeuglängenerfassungsvorrichtungen 1101a und 1101b angegeben.
Die Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a,
die der ersten Werkzeugmaschine 11a entspricht und die
eine Länge des in der Bearbeitungsspindel 36 angebrachten Werkzeugs
T erfasst, ist an der linken Unterseite der Platte 15b angeordnet.
Die Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101b,
die der zweiten Werkzeugmaschine 11b entspricht und die
gleiche Struktur wie die Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a hat,
ist an der rechten Unterseite der Platte 15b angeordnet.
Nachfolgend werden als Beispiel Erläuterungen der Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a angegeben.
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Wie
in 23 gezeigt, enthält die Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a ein
Kugelgewinde 1202, das sich in der Z-Richtung erstreckt, einen
Motor 1204, der mit einem Ende des Kugelgewindes 1202 verbunden
ist, einen Lagerkörper 1206, der am anderen Ende
des Kugelgewindes 1202 angeordnet ist, eine Mutter 1208,
die auf das Kugelgewinde 1202 geschraubt ist und sich durch
die Drehung des Motors 1204 in der Z-Richtung hin- und
herbewegt, eine Schiene 1210, die die Mutter 1208 in der
Z-Richtung führt, und einen kontaktfreien Sensor 1212,
der mit der Mutter 1208 verbunden und nach unten orientiert
ist. Ein nicht dargestellter Linearverlagerungssensor ist an der
Schiene 1210 angeordnet und erfasst die Z-Richtungsposition
des kontaktfreien Sensors 1212 und liefert Information
davon zu dem Controller 12.
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Wenn
die Säule 18, der Tragkörper 22 und der
Dreharm 32 der ersten Werkzeugmaschine 11a zu
einer vorbestimmten Referenzmessposition bewegt werden, kann der
kontaktfreie Sensor 1212 an einer Position oben in der
Nähe des Werkzeugs T angeordnet werden, das in der Bearbeitungsspindel 36 angebracht
ist. Die Referenzmessposition kann auf Positionen gelegt sein, in
denen z. B. das Ende der Bearbeitungsspindel 36 mit der
Z-Richtungsposition einer Endfläche des Lagerkörpers 1206 übereinstimmt,
wobei der Tragkörper 22 maximal aufwärts positioniert
und der Dreharm 32 um 45° nach links gekippt ist,
bei Betrachtung von vorne. Ferner liegt der kontaktfreie Sensor 1212 außerhalb
der Bewegungsreichweite des Dreharms 32, und daher besteht
keine Gefahr einer Störung davon mit dem Dreharm 32,
der Bearbeitungsspindel 36 oder dem Werkzeug T.
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Der
Controller 12 kann, während er sich auf Signale
von dem Linearverlagerungssensor bezieht, den kontaktfreien Sensor 1212 zu
einer vorbestimmten Position bewegen, und an dieser Position erfasst er,
direkt unterhalb des kontaktfreien Sensors 1212, ob das
Werkzeug T vorhanden ist oder nicht.
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Ferner
wird in dem Controller 12 eine Standardlänge TL
des Werkzeugs T, das in der Bearbeitungsspindel 36 entsprechend
dem Prozessfluss installiert ist, registriert, sodass dann, wenn
der kontaktfreie Sensor 1212 das Werkzeug T an einer Position 1222a nicht
detektiert, die um eine winzige Verlagerung α in der Z1-Richtung über
die Standardlänge TL hinaus bewegt ist, und darüber
hinaus detektiert, dass sich das Werkzeug an einer Position 1220b um
die winzige Verlagerung α in der Z2-Richtung von der Standardlänge
TL bewegt, daraus geschlossen werden kann, dass das Werkzeug T eine normale
Länge hat. In dem Fall, dass der kontaktfreie Sensor 1212 das
Werkzeug an der Position 1220a detektiert, oder das Werkzeug
T an der Position 1220b nicht detektieren kann, wird gewertet,
dass durch einen Fehler ein anderes Werkzeug installiert worden
ist, oder dass das Werkzeug T beschädigt worden ist.
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Als
Mittel zum Erfassen der Länge des Werkzeugs T, während
des Betriebs der Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a,
können in Echtzeit Messungen ausgeführt werden,
während der kontaktfreie Sensor 1212 sich in der
Z-Richtung über einen Bereich von ±α in
Bezug auf die Standardwerkzeuglänge TL bewegt, um die Länge
des Werkzeugs T noch genauer zu überprüfen. Um
ferner die Länge TL des Werkzeugs T durch einen einzigen
kontaktfreien Sensor 1212 zu detektieren, kann der kontaktfreie
Sensor 1212 an einer Unterseite der Platte 15b befestigt
werden und kann die Säule 18 unter der Wirkung
des Z-Motors 24 und des Kugelumlaufspindelmechanismus 26 bewegt
werden, da es für den kontaktfreien Sensor 1212 und
das Werkzeug T ausreicht, dass sie relativ in der Z-Richtung bewegt
werden. Durch Bewegung der Säule 18 in der Z-Richtung werden
die Bearbeitungsspindel 36 und das Werkzeug T integral
in der Z-Richtung bewegt, um hierdurch eine Relativbewegung in Bezug
auf den kontaktfreien Sensor 1212 zu bewirken, wodurch
die Länge TL des Werkzeugs T erfasst werden kann.
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Wie
in 24 gezeigt, enthält der Controller 12 einen
ersten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a und einen
zweiten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b zum
Steuern/Regeln der ersten Werkzeugmaschine 11a und der
zweiten Werkzeugmaschine 11b, einen Werkstückhaltesteuerungsabschnitt 1302 zum
Steuern/Regeln der Werkzeugbewegungsvorrichtung 1014, einen
Magazinsteuerungsabschnitt 1304 zum Steuern/Regeln der Drehmagazine 80a, 80b,
einen Hilfsmagazinsteuerungsabschnitt 1306 zum Steuern/Regeln
der Hilfsmagazine 1100a und 1100b, einen Drucksteuerungsabschnitt 1308 zum
Steuern/Regeln der Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtungen 1017a und 1017b,
eine Werkstückbestimmungseinheit 1310 zum Steuern/Regeln
der Werkzeuglängenerfassungsvorrichtungen 1101a und 1101b und
zum Bestimmen, ob das Werkzeug T richtig ist oder nicht, sowie eine
Warneinheit 1312 zur Ausgabe einer vorbestimmten Warnung,
wenn durch die Werkzeugbestimmungseinheit 1310 festgestellt
wird, dass das Werkzeug T abnormal ist.
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Gemäß der
in der vorstehenden Weise aufgebauten ersten Werkzeugmaschine 11a, ähnlich der
Werkzeugmaschine 10 (siehe 8), wird
die Horizontalposition X der Bearbeitungsspindel 36 durch
die Neigung des Dreharms 32 unter der Drehwirkung des Armmotors 34 verändert,
und wird z. B., wie in 25 gezeigt,
durch X = R·cosθ in Bezug auf einen Winkel θ von
einer horizontalen Orientierung von 0° angegeben. Ferner
wird die Vertikalposition Y der Bearbeitungsspindel 36 durch
die Neigung des Dreharms 32 und die Höhe Y0 des
Tragkörpers 22 verändert und wird durch
Y = Y0 + R·sinθ angegeben.
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Es
sind Erläuterungen der ersten Werkzeugmaschine 11a als
Beispiel angegeben worden, aber weil die zweite Werkzeugmaschine 11b die
gleiche Struktur wie jene der ersten Werkzeugmaschine 11a hat,
sind detaillierte Erläuterungen davon weggelassen worden.
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Als
Nächstes werden Erläuterungen eines Steuerungsverfahrens
angegeben, das unter Verwendung der in der vorstehenden Weise aufgebauten
Werkzeugmaschine 1010 ausgeführt wird, in Bezug
auf 26, worin dann, wenn ein Werkzeug
T, das von dem Hilfsmagazin 1100a der Bearbeitungsspindel 36 zugeführt
worden ist, zu dem Drehmagazin 80a bewegt wird, wobei die
Länge TL des Werkzeugs T durch die Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a erfasst
wird und eine vorbestimmte Warnung dann ausgegeben wird, wenn sich
die Werkzeuglänge TL von einer registrierten Länge
unterscheidet.
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Diese
Sequenz wird als Vorbereitung durchgeführt zu dem Zweck,
die Bearbeitung an einem separaten zweiten Werkstück W2
auszuführen, nachdem die Bearbeitung kontinuierlich an
einer vorbestimmten Anzahl erster Werkstücke W1 durchgeführt worden
ist, oder zu einer gegebenen Zeit, und kann z. B. unmittelbar vor
einer Mittagspause oder vor der Abendarbeit durchgeführt
werden.
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Demzufolge
bleibt auch in dem Fall, dass eine Bedienungsperson während
der Mittagspausenzeit oder während des Abends nicht anwesend
ist, das System online und kann die tägliche Arbeitseffizienz
des Systems verbessert werden.
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Ferner
werden, im Hinblick auf die Werkzeugdienstlebensdauer die Tragarme 1106 des
Hilfsmagazins einer Zählung unterzogen, sodass die Werkzeuge
T, für das eine vorbestimmte Prozesszahl abgeschlossen
worden ist, zu dem Hilfsmagazin bewegt werden kann, während
dem Drehmagazin automatisch Ersatzwerkzeuge zugeführt werden.
Die Tragarme 1084 des Drehmagazins werden auch einer Zählung
unterzogen, und ein Speicher, der die Zahl oder einem Code davon
entspricht, ist in dem Magazinsteuerabschnitt 1304 und
dem Hilfsmagazinsteuerabschnitt 1306 vorgesehen, worin
inhärente Zahlen der Werkzeuge T, die in den jeweiligen
Tragarmen gespeichert sind, und die kumulative Zahl der durchgeführten
Prozesse oder eine kumulative Nutzungszeit jedes der Werkzeuge T
in dem Speicher gespeichert werden. Wenn die kumulative Zahl der Prozesse
oder die kumulative Nutzungszeit eine vorbestimmte Prozesszahl oder
eine vorbestimmte Nutzungszeit überschreitet, wird dem
Drehmagazin von dem Hilfsmagazin 1100a über die
Bearbeitungsspindel 36 ein Ersatzwerkzeug zugeführt.
Das Werkzeug, für das die kumulative Prozesszahl oder die
kumulative Nutzungszeit die vorbestimmte Prozesszahl oder vorbestimmte
Nutzungszeit überschritten hat, wird Operationen unterzogen,
die den gerade genannten entgegengesetzt sind, und wird von dem
Drehmagazin über die Bearbeitungsspindel 36 zum
Hilfsmagazin 1100a zurückgebracht. In dem Hilfsmagazin 1100a sind
Lampen (nicht gezeigt) entsprechend den Tragarmen 1106 vorgesehen,
sodass dann, wenn eine vorbestimmte Prozesszahl oder eine vorbestimmte
Zeit überschritten wurden, eine dem zurückgebrachten
Werkzeug T entsprechende Lampe, z. B. in Rot oder Gelb, aufleuchten,
wodurch der Bediener erkennen kann, dass ein Ersatz des Werkzeugs
T erforderlich ist.
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Wenn
ferner, wie zuvor diskutiert, andere Werkzeuge mit den gleichen
Spezifikationen verwendet werden und die Werkzeuglänge
TL abnormal ist, kann ein anderes Werkzeug, das die gleichen Spezifikationen
hat und das in dem Drehmagazin oder in dem Hilfsmagazin 1100a gespeichert
ist, installiert und wieder in Betrieb genommen werden, sodass ein Stopp
des Systems verhindert wird.
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Die
nachfolgend beschriebene Sequenz wird anhand des Beispiels der ersten
Werkzeugmaschine 11a erläutert, und die Sequenz
ist für die zweite Werkzeugmaschine 11b die gleiche.
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Zuerst
wird in Schritt S1 in 26, an diesem Punkt, jedes
der in dem Drehmagazin 80a gespeicherten Werkzeuge T herausgenommen
und an der Bearbeitungsspindel 36 installiert (siehe 6). Hier
sind die Werkzeuge T, die in der Bearbeitungsspindel 36 angebracht
sind, zur Durchführung einer Bearbeitung eines ersten Werkstücks
W1 bis zur Gegenwart verwendet wird, und diese Werkzeuge werden
anschließend zur Durchführung von Arbeiten an einem
zweiten Werkstück W2 nicht verwendet. Nachfolgend werden
diese Werkzeuge als Werkzeuge T1 bezeichnet.
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In
Schritt S2 werden die Säule 18, der Tragkörper 22 und
der Dreharm 32 zu einer vorbestimmten Wechselposition bewegt,
und jedes der Werkzeuge T1 wird in jedem der vorbestimmten Tragarme 1106 des
Hilfsmagazins 1100a über den Werkzeugüberführungsmechanismus 1108 montiert.
Im Ergebnis werden vorbestimmte Werkzeuge T1, die in dem Drehmagazin 80a gespeichert
worden sind, zu dem Hilfsmagazin 1100a bewegt.
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Im
Schritt S3 wird geprüft, ob die Überführung
der gesamten gewünschten Anzahl von Werkzeugen T1 zu dem
Hilfsmagazin 1100a abgeschlossen worden ist oder nicht.
Wenn die gewünschte Anzahl von Werkzeugen T1 insgesamt überführt
worden ist, geht die Sequenz zu Schritt S4 weiter, und wenn sie
nicht abgeschlossen ist, kehrt die Sequenz zu Schritt S1 zurück.
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In
Schritt S4 werden Werkzeuge (nachfolgend als Werkzeuge T2 bezeichnet),
die zur Bearbeitung eines nachfolgenden zweiten Werkstücks
W2 verwendet werden, in vorbestimmten Tragarmen 1106 des
Hilfsmagazins 1100a angebracht. Dieser Montageprozess wird
von einer Bedienungsperson durchgeführt, worin, wie in 27 gezeigt, die Übereinstimmung von Codes 1400,
die an den Werkzeugen T2 angezeigt werden, mit Identifizierungscodes 1402,
die an den Tragarmen 1106 angezeigt werden, geprüft
wird, und die Werkzeuge T2 montiert werden. Die Codes 1402 sind
vorgesehen, um die Werkzeuge zu identifizieren, sodass die Werkzeuge
an korrekten Positionen am Drehmagazin 80a angebracht werden,
bevor die Bearbeitung an dem zweiten Werkstück W2 ausgeführt
wird.
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Die
Tragarme 1106 zum Anbringen der Werkzeuge T2 sind in einem
offenen Zustand, ohne dass darin Werkzeuge T1 vorhanden sind, oder
es werden hierbei die installierten Werkzeuge T1 beim Anbringen
der Werkzeuge T2 ausgetauscht und ersetzt. Für den Fall,
dass die entsprechenden Tragarme 1108 auch den Werkzeugen
T1 entsprechen, werden darauf auch Codes 1404, die zum
Identifizieren des ersten Werkstücks W1 verwendet werden, eingeschrieben.
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Ferner
kann der Montageprozess der Werkzeuge T2 in Schritt S4 auch gleichzeitig
und parallel ausgeführt werden, während die erste
Werkzeugmaschine 11a die Bearbeitung in Bezug auf das erste Werkstück
W1 vor dem vorgenannten Schritt S1 ausführt.
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Nachdem
alle der Werkzeuge T2 an dem Hilfsmagazin 1100a montiert
worden sind, gibt die Bedienungsperson eine vorbestimmte Eingabe
in den Controller 12 ein, und der Controller geht basierend
auf dieser Eingabe zu Schritt S5 weiter.
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In
Schritt S5 werden die Säule 18, der Tragkörper 22 und
der Dreharm 32 zu einer vorbestimmten Austauschposition
bewegt, und die Werkzeuge T2, die an den Tragarmen 1106 des
Hilfsmagazins 1100a gespeichert sind, werden über
den Werkzeugüberführungsmechanismus 1108 an
der Bearbeitungsspindel 36 installiert.
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In
Schritt S6 werden die Säule 18, der Tragkörper 22 und
der Dreharm 32 zu der vorgenannten Standardmessposition
bewegt, und die Länge TL des Werkzeugs T2 wird durch die
Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a erfasst.
Da hierbei die mehreren Werkzeuge T2 jeweils unterschiedliche Längen haben,
werden in der Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a die
Längen TL der Werkzeuge T2 in der Werkzeugbestimmungseinheit 1310 als
Standardwerte aufgezeichnet und dieser zugeführt, und wie
in 23 gezeigt, wird der kontaktfreie Sensor 1212 in
den Z1- und Z2-Richtungen um die winzige Distanz α bewegt
und die Erfassung wird ausgeführt.
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In
Schritt S7 führt die Werkzeugbestimmungseinheit 1310 eine
Bestimmung aus, ob das Erfassungsergebnis von der Werkzeuglängenerfassungsvorrichtung 1101a normal
oder abnormal ist. Das heißt, wenn das Werkzeug T2 durch
den kontaktfreien Sensor 1212 an der Position 1220a erfasst wird
(siehe 23), und an der Position 1220b das Werkzeug
T2 noch nicht erfasst wird, wird das Werkzeug T2 als normal gewertet,
und anderenfalls wird das Werkzeug als abnormal gewertet. Wenn das Werkzeug
T2 normal ist, geht die Sequenz zu Schritt S10 weiter, und wenn
es abnormal ist, geht die Sequenz zu Schritt S8 weiter.
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In
Schritt S8 führt die Werkzeugbestimmungseinheit 1310 durch
die Warneinheit 1312 einen Warnprozess aus. Da insbesondere
in diesem Fall Bedenken bestehen, dass das Werkzeug T2 unrichtig
installiert oder defekt sein könnte, wird ein Prozess durchgeführt,
damit Überprüfungen sowie auch eine Erinnerung
zum Werkzeugwechsel für die Bedienungsperson durchgeführt
werden. Für den Warnprozess können z. B. eine
Tonausgabe, eine Bildausgabe, das Einschalten einer Lampe und einen
Bericht an einen externen Computer oder dgl. angegeben werden. Ferner
wird hierbei die erste Werkzeugmaschine 11a vorübergehend
gestoppt. Um darüber hinaus einen solchen vorübergehenden
Stopp zu vermeiden und die Arbeitseffizienz zu verbessern, kann auch
das oben diskutierte Verfahren zur Zuführung eines Ersatzwerkzeugs
durchgeführt werden.
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In
Schritt S9 wird von der Bedienungsperson, die die Warnung erkannt
hat, eine Prüfung des Werkzeugs T2 durchgeführt,
und in dem Fall, dass eine fehlerhafte Montage oder ein Defekt aufgetreten
ist, wird der Ersatz davon durch ein korrektes Werkzeug T2 ausgeführt.
Nach Prüfung/Austausch des Werkzeugs T2 führt
die Bedienungsperson eine vorbestimmte Eingabe an dem Controller 12 durch,
und basierend auf der Eingabe geht dann der Controller 12 zu
Schritt S10 weiter.
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In
Schritt S10 wird das an der Bearbeitungsspindel 36 angebrachte
Werkzeug T2 an einem vorbestimmten Tragarm 1084 an dem
Drehmagazin 80a angebracht. Aufgrund dessen wird, basierend
auf den Codes 1400 und 1402 ein vorbestimmtes
Werkzeug T2, das in dem Hilfsmagazin 1100a angebracht war,
an einem entsprechenden Tragarm 1084 an dem Drehmagazin 80a angebracht.
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In
Schritt S11 wird geprüft, ob eine gewünschte Anzahl
von Werkzeugen T2 alle zum Drehmagazin 80a überführt
worden sind oder nicht. Wenn die gewünschte Anzahl der
Werkzeuge T2 überführt worden ist, wird der in 26 gezeigte Prozess abgeschlossen, und es wird
die Bearbeitung des zweiten Werkstücks W2 ausgeführt,
oder wenn noch nicht alle Werkzeuge T2 überführt
worden sind, kehrt die Sequenz zu Schritt S5 zurück.
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Danach
wird, bei der Bearbeitung des zweiten Werkstücks W2 in
der gleichen Weise wie die Bearbeitung, die an dem ersten Werkstück
W1 ausgeführt wird, entsprechend dem Bearbeitungsort und der
Prozesssequenz, ein entsprechendes Werkzeug T2 von dem Drehmagazin 80a an
der Bearbeitungsspindel 36 installiert, und die Säule 18,
der Tragkörper 22 und der Dreharm 32 werden
in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsort bewegt, und
die Bearbeitung wird ausgeführt, indem das Werkzeug T2 durch
Drehung des Spindelmotors 38 gedreht wird, während
die Säule 18 zusätzlich in der Z-Richtung bewegt
wird.
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Auf
diese Weise wird mit dem Steuerungsverfahren, das von der Werkzeugmaschine 1010 verwendet
wird, wenn die Werkzeuge T2 von dem Hilfsmagazin 1100a zum
Drehmagazin 80a bewegt werden, die Werkzeuglänge
T2 durch den kontaktfreien Sensor 1212 automatisch geprüft,
wodurch, vor der Ausführung von Bearbeitung, eine Abnormalität,
wie etwa eine fehlerhafte Installation oder Bruch etc., erfasst
werden kann. Demzufolge kann die Ausführung von Arbeitsprozessen
in Bezug auf das zweite Werkstück W2 durch ein fehlerhaftes
Werkzeug oder ein Zustand, in dem die Bearbeitung nicht ausgeführt werden
kann, verhindert werden.
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Da
ferner mittels des Steuerungsverfahrens, bevor die Bearbeitung an
dem zweiten Werkstück W2 beginnt, die Werkzeuglängen
TL in Bezug auf alle der für die Bearbeitung erforderlichen
Werkzeuge T2 erfasst werden, und geprüft werden kann, dass sie
normal sind, wird, wenn die Bearbeitung beginnt und während
der Bearbeitung des zweiten Werkstücks W2, ein Stopp der
Bearbeitung aufgrund von abnormalen Werkzeugen T2 nicht erforderlich,
und kann die Arbeitseffizienz und Produktivität der ersten Werkzeugmaschine 11a verbessert
werden.
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Die
Struktur des in 24 gezeigten Controllers 12 wird
noch einmal aus einem anderen Blickpunkt in Bezug auf 28 erläutert.
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Wie
in 28 gezeigt, enthält der Controller 12 eine
Armpositionsbestimmungseinheit 2120a und eine Armpositionsbestimmungseinheit 2120b,
welche Positionen des Dreharms 32a und des Dreharms 32b basierend
auf Signalen von Z-Positionssensoren 16a, Y-Positionssensoren 20a und
den Winkelsensoren 41 bestimmen, sowie einen ersten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a und
einen zweiten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b zum
Steuern/Regeln von Operationen der ersten Werkzeugmaschine 11a und
der zweiten Werkzeugmaschine 11b. Die von der Armpositionsbestimmungseinheit 2120a bestimmte
Positionsinformation des Dreharms 32a wird zum ersten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a übertragen,
wohingegen die von der Armpositionsbestimmungseinheit 2120b bestimmte
Positionsinformation des Dreharms 32b zu dem zweiten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b übertragen
wird. Der erste Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a und
der zweiten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b steuern/regeln
den Antrieb der Z-Motoren 24, der Y-Motoren 28,
der Armmotoren 34 und der Spindelmotoren 38 der
entsprechenden ersten Werkzeugmaschine 11a und der zweiten
Werkzeugmaschine 11b.
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Die
Pfeile in 28 erstrecken sich von dem zweiten
Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b zum Z-Motor 24,
zum Y-Motor 28, zum Armmotor 34 und zum Spindelmotor 38.
Das heißt, von dem ersten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a werden
Signale ausgegeben, um den Z-Motor 24, den Y-Motor 28,
den Armmotor 34 und den Spindelmotor 38 anzusteuern.
Als Steuerungsverfahren können bekannte Typen von Stromsteuerungen/regelungen,
Spannungssteuerungen/regelungen, Frequenzsteuerungen/regelungen
etc. verwendet werden. Natürlich können die Ströme,
Spannungen, Frequenzen etc. jedes der Motoren 24, 28, 34 und 38 auch
einer Rückkopplungsregelung unterzogen werden. Das heißt,
die von jedem der Motoren 24, 28, 34 und 38 erhaltenen
Signale erreichen den ersten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a,
woraufhin die Antriebssteuerung der Motoren 24, 28, 34 und 38 unter
Berücksichtung der Werte dieser Signale ausgeführt
werden kann.
-
Der
erste Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a, der zweite
Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b, der Werkstückhaltesteuerungsabschnitt 1302 und
der Magazinsteuerabschnitt 1304 sind miteinander wechselseitig
verbunden und führen kooperativ Operationen aus. Insbesondere
arbeiten in dem Fall, dass die Verlagerungen in der Z-Richtung der
Dreharme 32a und 32b einander gleich sind, der
erste Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a und der
zweite Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b derart,
dass, wenn einer der Dreharme bewegt wird, die Position des anderen
Dreharms geprüft wird, und wenn eine gegenseitige Störung
dazwischen erzeugt wird, die Bewegung des einen Arms angehalten
wird, oder zuerst eine Operation durchgeführt wird, die
eine Sequenz voraus ist.
-
Nachfolgend
werden in Bezug auf die 29 bis 34 Operationen
erläutert, welche eine gegenseitige Störung zwischen
dem Dreharm 32a und dem Dreharm 32b durch die
Aktionen des Controllers 12 verhindern.
-
Wie
in 29 gezeigt, bei Betrachtung frontal von der Z-Richtung
her, betreffend den Bewegungsbereich 2130a des Dreharms 32a und
den Bewegungsbereich 2130b des Dreharms 32b, ist
durch Schraffierung ein Überlappungsabschnitt davon gezeigt,
und in dem Fall, dass die Z-Richtungsverlagerungen der ersten und
zweiten Dreharme 32a und 32b einander gleich sind,
wird eine gegenseitige Störung zwischen den Dreharmen an
diesem Abschnitt erzeugt. Diese Störung wird in dem Fall
erzeugt, dass der horizontale Abstand Xc zwischen der Drehmitte
C der ersten Werkzeugmaschine 11a und der Drehmitte C der
zweiten Werkzeugmaschine 11b kürzer ist als die
gemeinsame Länge 2L der Dreharme 32a und 32b (die
Längen der Arme können auch voneinander unterschiedlich
sein). Wenn, wie in 29 gezeigt, sich der Dreharm 32a an
der mit der Bezugszahl 2140a bezeichneten Position befindet
und sich der Dreharm 32b an der mit der Bezugszahl 2142 bezeichneten
Position befindet, ist ersichtlich, dass die Enden der Dreharme
innerhalb des schraffierten Bereichs einander stören. Demzufolge
wird in dem Controller 12 die gegenseitige Störung
zwischen dem Dreharm 32a und dem Dreharm 32b in
der folgenden Weise verhindert.
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Zuerst
wird in Schritt S101 in 30 die
Sektorposition des Dreharms 32a untersucht. Insbesondere
wenn man, wie in 29 gezeigt, den Mittelpunkt
Oa des Bewegungsbereichs in der Y-Richtung des Tragkörpers 22 als
Referenz nimmt, wird der Bewegungsbereich 2130a des linken
Dreharms 32a vorab in jeweilige Bereiche gelegt, einschließlich
eines Bereichs Aa, der im Uhrzeigersinn von 0° bis 90° gedreht
wird, wobei die oben liegende Oberseite als 0° genommen
wird, eines Bereichs Ba von 90° bis 180°, eines
Bereichs Ca von 180° bis 270° sowie eines Bereichs
Da von 270° bis 360° (= 0°). Basierend auf
den Daten, die von der Armpositionsbestimmungseinheit 2120a erhalten
werden, wird bestimmt, in welchem dieser Bereiche sich der Dreharm 32a befindet.
-
Falls
z. B. der Tragkörper 22a höher ist als der
Mittelpunkt Oa (zur Seite des Pfeils Y1 hin), wird, wenn der Winkel
des Dreharms 32a einen Bereich von 0° bis 180° abdeckt,
der Bereich Aa gesetzt, und wenn der Winkel des Dreharms 32a den
Bereich von 270° bis 360° abdeckt, wird der Bereich
Da gesetzt. Wenn ferner in dem Fall, dass der Tragkörper 22a niedriger
als der Mittelpunkt Oa ist (zur Seite des Pfeils Y2 hin), wird,
wenn der Winkel des Dreharms 32a einen Bereich von 90° bis
180° abdeckt, der Bereich Ba gesetzt, und wenn der Winkel
des Dreharms 32a einen Bereich von 180° bis 270° abdeckt,
wird der Bereich Ca gesetzt. Anders ausgedrückt, wie in 29 gezeigt, ergibt sich an der mit der Bezugzahl 2140a bezeichneten
Position der Bereich Aa, wohingegen sich an der mit der Bezugszahl 2140b bezeichneten
Position der Bereich Ca ergibt.
-
Die
Position des Dreharms 32a muss nicht notwendigerweise innerhalb
eines einzigen Bereichs gesetzt werden. Wenn z. B. an der mit der
Bezugszahl 2140c bezeichneten Position der Tragkörper 22a etwas
oberhalb des Mittelpunkts Oa ist, und der Dreharm 32a in
der Größenordnung von 120° ist, befindet
sich die Bearbeitungsspindel 36 des Dreharms 32a innerhalb
des Bereichs Ba, wobei sich aber ein Teil des Dreharms 32a auch
innerhalb des Bereichs Aa befindet. In diesem Fall wird die Position
des Dreharms 32a so gesetzt, dass sie sich sowohl im Bereich
Aa als auch im Bereich Ba befindet.
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In
Schritt S102 wird die Sektorposition des Dreharms 32b untersucht.
Insbesondere wenn man, wie in 29 gezeigt,
den Mittelpunkt Ob des Bewegungsbereichs in der Y-Richtung des Tragkörpers 22 als
Referenz nimmt, dann wird der Bewegungsbereich 2130b des
rechten Dreharms 32b vorab in jeweilige Flächen
gelegt, einschließlich eines Bereichs Db, der im Uhrzeigersinn
von 0° bis 90° gedreht ist, wobei die obere Oberseite
als 0° genommen wird, eines Bereichs Cb von 90° bis
180°, eines Bereichs Bb von 180° bis 270° sowie
eines Bereichs Ab von 270° bis 360° (= 0°).
Basierend auf den von der Armpositionsbestimmungseinheit 2120b erhaltenen
Daten wird bestimmt, in welchem dieser Bereiche sich der Dreharm 32b befindet.
Wie aus 29 klar gemacht, sind die Flächen
des Bewegungsbereichs 2130a und die Flächen des
Bewegungsbereichs 2130b links-rechts symmetrisch. Ferner
wird zwischen dem Dreharm 32a und dem Dreharm 32b zwischen
den Bereichen Aa und Ab oder zwischen den Bereichen Ba und Bb eine
Störung erzeugt. Das Setzen der Bereiche des Dreharms 32b wird
in der gleichen Weise wie das Setzen der Bereiche des Dreharms 32a in Schritt
S101 gehandhabt, und daher werden detaillierte Erläuterungen
davon weggelassen.
-
In
Schritt S103 wartet das System eine Zeit ab, bei der die Bewegung
des Dreharms 32a oder des Dreharms 32b durchgeführt
wird. Durch den Dreharm 32a und den Dreharm 32b werden
in Bezug auf das Werkstück W eine Mehrzahl von Prozessen ausgeführt,
und wenn einer dieser Prozesse abgeschlossen ist, wird ein Prozess
an einer anderen Position oder ein Prozess mittels eines andersartigen Werkzeugs
an der gleichen Position ausgeführt.
-
Zum
Beispiel wird ein Prozess berücksichtigt, der durch den
Dreharm 32b an dem Werkstück W mittels der folgenden
Sequenzen durchgeführt wird.
- 1. Sequenz: Prozess
zum Bohren des ersten Lochs 2150a, 2. Sequenz: Prozess
zum Bohren eines zweiten Lochs 2150b, 3. Sequenz: Prozess
zum Bohren eines dritten Lochs 2150c, 4. Sequenz: Werkzeugwechsel,
5. Sequenz: Prozess zum Honen des ersten Lochs 2150a,
6. Sequenz: Prozess zum Honen des zweiten Lochs 2150b,
und 7. Sequenz: Prozess zum Honen des dritten Lochs 2150c (für
die Positionen der Löcher, siehe 29).
-
Ferner
wird, auch in Bezug auf den Dreharm 32a, eine Bearbeitung
basierend auf einer Mehrzahl von Sequenzen ausgeführt,
und in Schritt S103 wartet das System bis zu einer Zeit ab, bei
sich zumindest einer der Dreharme 32a, 32b zu
einer nächsten Sequenz bewegt.
-
In
Schritt S104 wird der Bereich der Bearbeitungsposition, die von
der nächsten Sequenz ausgeführt wird, geprüft.
Falls z. B. sich der Dreharm 32b von der ersten Sequenz
zur zweiten Sequenz bewegt, wird die Position des zweiten Lochs 2150b geprüft,
und es wird geprüft, wie aus 29 klar
wird, dass sich der Dreharm 32b in dem Bereich Ab befindet.
-
Falls
ferner ein Werkzeugwechsel durchgeführt wird, wie in der
vierten Sequenz, wird angenommen, dass sich eine Werkzeugwechselposition 2160 (z.
B. die 0°-Position am Scheitel in der Y-Richtung) die Bearbeitungsposition
ist, welche als der Bereich Db gehandhabt werden kann.
-
In
Schritt S105 vergleicht der Controller 12 die Z-Richtungsposition
des Dreharms 32a mit der Z-Richtungsposition des Dreharms 32b,
und für den Fall, dass beide Dreharme 32a, 32b die
gleiche Z-Richtungsposition haben, geht die Sequenz zu Schritt S106
weiter, wohingegen dann, wenn sie unterschiedlich sind, die Sequenz
zu Schritt S111 weitergeht. In diesem Fall impliziert die gleiche
Positionierung der Z-Richtung nicht nur, dass die Positionen strikt
miteinander übereinstimmen, sondern auch, wie z. B. in 31 gezeigt, einen Fall, in dem die jeweiligen
Bereiche der Gesamtdicke Dz des Dreharms 32 und der Bearbeitungsspindel 36 durch die
erste Werkzeugmaschine 11a und die zweite Werkzeugmaschine 11b überlappen.
-
In
Schritt S106 wird eine Prüfung der gegenseitigen Störung
des Dreharms 32a und des Dreharms 32b ausgeführt.
Diese Störungsprüfung wird durchgeführt,
indem der Bereich des Bewegungsziels eines der Dreharme, der bewegt
wird, mit dem gegenwärtigen Bereich des anderen Dreharms dahingehend
verglichen wird, welche Operationen fortgesetzt werden. In dem Fall,
dass beide Bereiche die Bereiche Aa und Ab sind, oder in dem Fall,
dass beide Bereiche die Bereiche Ba und Bb sind, wird bestimmt,
dass eine gegenseitige Störung erzeugt wird, und die Sequenz
geht zu Schritt S110 weiter. In den anderen Fällen geht
die Sequenz zu Schritt S107 weiter.
-
Falls
z. B., wie in 29 gezeigt, sich der Dreharm 32a innerhalb
des Bereichs Aa an der Position der Bezugszahl 2140a befindet,
wird, wenn sich der Dreharm 32b von der ersten Sequenz
zur zweiten Sequenz bewegt, dass der Prozess an dem zweiten Loch 2150b ausgeführt
werden soll, der Dreharm 32b in den Bereich Ab bewegt,
und da hierdurch eine gegenseitige Störung erzeugt wird,
geht die Prozesssequenz zu Schritt S110 weiter.
-
In
Schritt S107 wird der gegenwärtige Bereich des anderen
Dreharms, dessen Operationen fortgesetzt werden sollen, geprüft.
In dem Fall, dass dieser Bereich Ca, Cb, Da oder Db ist, zeigt ein
solcher Fall an, dass, welche Route auch immer durchlaufen wird,
keine gegenseitige Störung erzeugt wird, und daher geht
die Prozesssequenz zu Schritt S108 weiter. Falls andererseits der
gegenwärtige Bereich des anderen Dreharms Aa, Ab, Ba oder
Bb ist, dann könnue, basierend darauf, wie der derzeitige
Operationsweg fortschreitet, eine gegenseitige Störung
erzeugt werden, und daher geht die Prozesssequenz zu Schritt S109
weiter.
-
In
Schritt S108 wird die gegenwärtige Position des einen Dreharms,
der Operationen ausführt, mit der Bewegungszielposition
verglichen, und es wird der Weg mit der kürzesten Zeit
gesetzt, und die Bewegung davon wird ausgeführt. Falls
z. B., wie in 32 gezeigt, sich der Dreharm 32 innerhalb
der Fläche Da befindet und sich der Dreharm 32b von dem
ersten Loch 2150a in der Fläche Db zum dritten Loch 2150c in
der Fläche Bb bewegen soll, und unter Berücksichtigung
der Bewegungsgeschwindigkeit in der Y-Richtung des Tragkörpers 22b und
der Drehgeschwindigkeit des Dreharms 32, wird der Weg gesetzt,
auf dem sich das Ziel in der kürzesten Zeit erreichen lässt,
und die Bewegung wird ausgeführt. In diesem Fall kann der
Tragkörper 22b von der mit der Bezugszahl 2152a gezeigten
Position nach unten bewegt werden, zusammen mit der gegenuhrzeigersinnigen
Drehung des Dreharms 32, zur Bewegung zu der mit der Bezugszahl 2152b gezeigten
Position. Im Ergebnis durchläuft der Dreharm 32b den
mit dem Pfeil 2154 gezeigten Weg.
-
Andererseits
wird in Schritt S109 (falls während der Bewegung eine gegenseitige
Störung auftritt) die gegenwärtige Position des
einen Dreharms, der Operationen ausführt, mit der Bewegungszielposition
verglichen, und es wird ein Weg gesetzt, auf dem der andere Dreharm
eine Bewegung durchführt, die nicht durch den Bereich hindurchläuft,
in der sich der eine Dreharm befindet, und dann wird die Bewegung
davon ausgeführt. Wenn z. B., wie in 33 gezeigt, für einen Fall, in dem sich
der eine Dreharm 23a innerhalb des Bereichs Aa befindet,
der Dreharm 32b von dem ersten Loch 2150a im Bereich
Db zu dem dritten Loch 2150c im Bereich Bb bewegen soll, kann
der Tragkörper 22b von der mit der Bezugszahl 2152a bezeichneten
Position, zusammen mit einer uhrzeigersinnigen Drehung des Dreharms 32b,
zu der mit der Bezugszahl 2152b gezeigten Position nach
unten bewegt werden. Im Ergebnis durchläuft der Dreharm 32b den
mit dem Pfeil 2156 gezeigten Weg.
-
Das
Setzen des Wegs derart, dass der Bereich, in dem sich der andere
Arm befindet, nicht durchlaufen wird, kann z. B. in der folgenden
Weise bestimmt werden. Das heißt, in dem Fall, dass der Dreharm 32b bewegt
werden soll und sich dabei der Bewegungsursprung und das Bewegungsziel
innerhalb desselben Bereichs befindet, kann der Weg mit der kürzesten
Zeit ohne Reserven gesetzt werden. In dem Fall, dass der Dreharm 32b in
einen anderen Bereich bewegt wird, kann der Dreharm 32b in
einer Richtung gedreht werden, sodass er nicht durch die 270°-Position
hindurchgeht (d. h. der Winkel, der maximal zum anderen Dreharm
hin eintritt). In anderen Worten, im Falle der Bewegung vom ersten
Loch 2150a zum zweiten Loch 2150b wird der Dreharm 32b im
Uhrzeigersinn gedreht, und im entgegengesetzten Fall wird er im
Gegenuhrzeigersinn gedreht. Falls ferner, der Dreharm 32a zu
einem anderen Bereich gedreht werden soll, kann der Dreharm 32a in einer
Richtung gedreht werden, die nicht durch die 90°-Position
hindurchgeht.
-
Ferner
wird in Schritt S110 (d. h. in dem Fall, dass an dem Bewegungsziel
eine gegenseitige Störung auftritt) die nächste
Sequenz, wo die gegenseitige Störung auftritt, übersprungen,
und es wird zuerst eine Sequenz ausgeführt, die einen Schritt
voraus ist. Dann geht es zu Schritt S104 zurück, woraufhin
eine nächste Störungsprüfung durchgeführt
wird. In diesem Fall wird die Sequenz, die nächste ausgeführt
werden sollte, auf das nächste Mal geschaltet. Falls z.
B. gewertet wird, dass bei der Bewegung von der ersten Sequenz zur
zweiten Sequenz eine gegenseitige Störung auftritt, geht
die Operation zur dritten Sequenz weiter, und die Flussfolge wird
geändert, sodass die zweite Sequenz nach der dritten Sequenz
ausgeführt wird.
-
Wenn
ferner, auch in dem Fall, dass die zweite Sequenz nach der dritten
Sequenz ausgeführt wird, am Bewegungsziel der zweiten Sequenz
eine gegenseitige Störung auftreten wird, überspringt
die zweite Sequenz die vierte Sequenz des Werkzeugwechsels und wird
nach der fünften Sequenz eingefügt. Weil hierbei
ein zum Honen verwendetes Werkzeug in der fünften Sequenz
installiert wird, kann zwischen der fünften Sequenz und
der eingefügten zweiten Sequenz eine Untersequenz vorgesehen
werden, um das zum Bohren benutzte Werkzeug zurückzubringen,
und zwischen der eingefügten zweiten Sequenz und der sechsten
Sequenz kann eine Untersequenz vorgesehen werden, um das Werkzeug mit
dem zum Honen verwendeten Werkzeug auszutauschen.
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Ferner
kann zu dem Zweck, die Anzahl der Werkzeugwechsel zu reduzieren,
der Bohrprozess der zweiten Sequenz nach der sechsten Sequenz eingefügt
werden, welche die letzte einer Aufeinanderfolge von Honprozessen
ist.
-
Noch
weiter kann in dem Fall, dass an dem Bewegungsziel eine gegenseitige
Störung auftritt, die Bewegung des Dreharms an der Seite,
zu der er sich bewegen sollte, angehalten werden, um abzuwarten, bis
sich der andere Dreharm in einen anderen Bereich in bewegt hat.
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Ferner
wird in Schritt S111 (in dem Fall, dass die Z-Richtungspositionen
unterschiedlich sind) geprüft, ob der Dreharm 32b,
der bewegt werden soll, sich an der Seite befindet, die dem Werkstück
W am Nächsten ist, oder nicht. Da es keine Störungsgefahr gibt,
falls die Bewegung des Dreharms 32 an der dem Werkstück
W nächsten Seite durchgeführt wird (d. h. die
Seite, die in Richtung des Pfeils Z1 vorausgeht), ist dessen Bewegung
unbeschränkt.
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Andererseits
könnte sich der Dreharm 32 an der von dem Werkstück
W am weitesten entfernten Seite (d. h. an der Seite, die in Richtung
des Pfeils Z2 zurückversetzt ist) mit der Säule 18 oder
dem Tragkörper 22 oder der anderen Werkzeugmaschine
stören, und daher werden einwärts gerichtete Operationen
davon unterbunden (Schritt S112).
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Wenn
z. B., wie in 34 gezeigt, sich der Dreharm 32a an
der dem Werkstück W näheren Seite als der Dreharm 32b befindet, überschneidet
sich der Bewegungsbereich 2130a des Dreharms 32a nicht
mit dem Bewegungsbereich 2130b des Dreharms 32b,
und es versteht sich daher, dass keine Gefahr besteht, dass der
Dreharm 32a einer Störung unterliegt. Da im Gegensatz
hierzu der Bewegungsbereich 2130b des Dreharms 32b sich
mit der Säule 18a und dem Tragkörper 22a überschneidet, besteht
eine Gefahr der gegenseitigen Störung, und daher versteht
es sich, dass eine Bewegungsbegrenzung des Dreharms 32b notwendig
ist.
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Hierin
wird, um diese Bewegung zu begrenzen, in dem Fall, dass die nächste
Sequenz innerhalb der Bereiche Aa, Ba, Ab oder Bb stattfindet, ähnlich dem
vorgenannten Prozess in Schritt S110, eine Reihenfolgenänderung
durchgeführt, sodass die Sequenz nach der nächsten
Sequenz stattfindet, woraufhin es zu Schritt S104 zurückgeht,
und eine weitere Störungsprüfung ausgeführt
wird. Ferner kann auch abgewartet werden, bis der Dreharm an der Seite,
zu der er sich bewegen soll, weiter in Richtung des Pfeils Z1 weiter
gegangen ist als der Dreharm.
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Falls
sich ferner der Dreharm weiter voranbewegt hat als der andere Dreharm,
an der die Bewegung des Dreharms unbeschränkt ist, wird
dieser in der Z1-Pfeilrichtung in Richtung des Pfeils Z2 eingefahren
und wird der Dreharm zu dem außen liegenden Bereich bewegt,
um eine gegenseitige Störung mit der Säule 18 und
dem Tragkörper 22 an der anderen Seite zu vermeiden.
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Für
den Dreharm 32 an der Seite, die von dem Werkstück
W am weitesten entfernt ist, können die Säule 18 und
der Tragkörper 22 zu der anderen Seite in Richtung
des Pfeils X ausreichend schmal gemacht werden, und wenn keine gegenseitige
Störung erzeugt wird (falls sie z. B. schmal sind, wie
bei der Säule 18' von 34),
ist eine Bewegungsbegrenzung unnötig. In diesem Fall wird
im vorgenannten Schritt S105, in dem Fall, dass beide Z-Richtungspositionen
gleich sind, eine vorbestimmte Bewegungsbegrenzung durchgeführt,
und wenn die Z-Richtungspositionen nicht gleich sind, ist die Bewegung
an beiden Seiten nicht eingeschränkt.
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In
der vorstehenden Weise werden, gemäß der Werkzeugmaschine 1010,
die erste Werkzeugmaschine 11a und die zweite Werkzeugmaschine 11b integral
und kooperativ angesteuert, sodass, während die Positionen
der Dreharme 32a und 32b geprüft werden,
in dem Fall, dass eine gegenseitige Störung dazwischen
erzeugt wird, die Bewegung des einen der Dreharme angehalten wird,
oder eine Sequenzoperation einen Schritt voraus zuerst ausgeführt
wird, sodass die gegenseitige Störung vermieden werden
kann.
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Ferner
kann die Installationsfläche kleiner gemacht werden, während
die Werkzeugmaschine 1010 kompakt aufgebaut wird, um hierdurch
eine Verbesserung in der Raumausnutzung zu ermöglichen.
Darüber hinaus unterteilt der Controller 12 die Bewegungsbereiche 2130a, 2130b der
Dreharme 32 in eine Mehrzahl von Bereichen, und weil die
Armpositionen und das Vorhandensein oder Fehlen einer gegenseitigen
Störung für jede Bereichseinheit bestimmt werden,
wird der Prozess durch den Controller 12 vereinfacht.
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Im
obigen Beispiel sind Erläuterungen durchgeführt
worden, unter der Annahme, dass die erste Werkzeugmaschine 11a und
die zweite Werkzeugmaschine 11b beide mit gesonderen Drehmagazinen 80a, 80b ausgestattet
sind. Jedoch kann, wie z. B. in 35 gezeigt,
bei frontaler Betrachtung von der Z-Richtung, die Drehachse 32 eines
einzigen Drehmagazins 80 so angeordnet werden, dass sie
innerhalb einer Distanzreichweite Xc positioniert werden, in der
horizontalen Breitenrichtung zwischen der Drehmitte C der ersten
Werkzeugmaschine 11a und der Drehmitte der zweiten Werkzeugmaschine 11b. Aufgrund
dessen kann das Drehmagazin 80 mit gutem Gewichtsausgleich
angeordnet werden, und es kann ein einziges Drehmagazin 80 benutzt
werden, das sowohl von der ersten Werkzeugmaschine 11a als
auch der zweiten Werkzeugmaschine 11b benutzt wird.
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Ferner
ist im obigen Bespiel eine Erläuterung angegeben worden,
wo sowohl die erste Werkzeugmaschine 11a als auch die zweite
Werkzeugmaschine 11b Prozesse an separaten einzelnen Werkstücken
W durchführen. Jedoch kann, wie in 25 gezeigt,
bei Betrachtung von der Front her ein einzelnes großes
Werkstück W der Bearbeitung unterzogen werden, welches
sich quer über den Bewegungsbereich 2130a als
auch über den Bewegungsbereich 2130b erstreckt.
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Nachfolgend
wird eine andere Ausführung der Werkzeugmaschine gemäß der
vorliegenden Erfindung präsentiert und wird in Bezug auf
die 17 bis 41 erläutert.
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Zuerst
erfolgen Erläuterungen in Bezug auf eine Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 der Werkzeugmaschine 1010.
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Wie
in den 17 bis 19 gezeigt,
befestigt die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014,
während sie intermittierend in 1200 Schritten
gedreht wird, zwei jeweilige Werkstücke W so, dass sie
zu der ersten Werkzeugmaschine 11a und der zweiten Werkzeugmaschine 11b gegenüberliegen,
und dreht sie so, dass die zu bearbeitenden Oberflächen
nach hinten weisen (d. h. in Richtung des Pfeils Z2). Die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 ist
in der Nähe einer Vorderseite (einer Seite in der Z1-Pfeilrichtung)
an einer Oberseite des Maschinensockels 13 angeordnet.
Durch Drehung der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 werden
die Werkstücke W an einer Position 2154c an der
Z1-Pfeilseite installiert, und durch intermittierende Drehung davon
in Uhrzeigerrichtung in Draufsicht, nach Bearbeitung durch die erste
Werkzeugmaschine 11a und die zweite Werkzeugmaschine 11b,
werden die Werkstücke W zur Position 2154c zurückgebracht
und ausgegeben.
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Wie
in 36 gezeigt, enthält die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 einen
Drehtisch 1150, der in einer Horizontale drehbar ist, drei
Hilfsdrehmechanismen 3152, die in einer horizontalen Ebene
drehbar sind, um die Bearbeitungsoberflächen der Werkstücke
W so zu drehen und einzustellen, dass sie zu den Bearbeitungsspindeln 36 gegenüberliegen,
sowie einen Hauptdrehmechanismus 3156, der den Drehtisch 1150 intermittierend
dreht, sodass einer unter den Hilfsdrehmechanismen 3152 in
einer ersten Halteposition 3154a platziert wird, die zur
Bearbeitungsspindel 36 der ersten Werkzeugmaschine 11a weist,
und ein anderer von den Hilfsdrehmechanismen 3152 in einer
zweiten Halteposition 3154b platziert wird, die zur Bearbeitungsspindel 36 der
zweiten Werkzeugmaschine 11b weist. Der Drehtisch 1150 hat
eine Form, in der sich rechteckige Platten in drei Richtungen davon
radial auswärts erstrecken, und nach oben ragen unter Teilungen 3154 zwischen
rechteckigen Platten vorgesehen sind.
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Während
in dem Hauptdrehmechanismus 3156 der Drehtisch 1150 in
Draufsicht-Uhrzeigerrichtung in 120°-Schritten intermittierend
gedreht wird, werden zwei Werkstücke W in Bezug auf die
erste Werkzeugmaschine 11a und die zweite Werkzeugmaschine 11b fixiert.
Ein Hauptwinkelsensor 3160 ist an dem Hauptdrehmechanismus 3156 vorgesehen, um
einen Winkel des Drehtisches 1150 zu erfassen und diesen
dem Controller 12 zuzuführen.
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An
den drei Hilfsdrehmechanismen 3152 sind jeweilige Stifte 3158 vorgesehen,
die als Haltewerkzeuge zum Positionieren der Werkstücke
W dienen, und sie sind mit gleichen Intervallen (120°)
an dem Drehtisch 1150 angeordnet. Die Hilfsdrehmechanismen 3152,
die sich an der ersten Drehposition 3154a und der zweiten
Drehposition 3154b befinden, werden drehend betätigt,
sodass die zu bearbeitenden Oberflächen der Werkstücke
W nach hinten weisen (in Richtung des Pfeils Z2). Hilfswinkelsensoren 3162 sind
an den Hilfsdrehmechanismen 3152 vorgesehen, um deren Drehwinkel
zu erfassen und diese dem Controller 12 zuzuführen.
Ferner kann in dem Hilfsdrehmechanismus 3152, wenn er sich
an der in Richtung des Pfeils Z1 weisenden dritten Haltestellung 3154c befindet,
das Werkstück von den Stifen 3158 gelöst
werden, wodurch das bearbeitete Werkstück W ausgegeben
wird, während daran an anderes noch zu bearbeitendes Werkstück
W angebracht wird.
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Als
Nächstes werden Erläuterungen in Bezug auf 37 angegeben, welche die Werkstückpress-
und -fixierungsvorrichtungen 1017a und 1017b betrifft.
Die Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtung 1017a enthält
eine Fixierungsplatte 3170, die angehoben und abgesenkt
wird, um auf das Werkstück W während dessen Bearbeitung
von oben her zu drücken und dieses zu fixieren, wobei das Werkstück
W in der ersten Halteposition 3154a der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 angeordnet wird.
Die Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtung 1017b hat
die gleiche Struktur wie jene der Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtung 1017,
und ist entsprechend der zweiten Halteposition 3154b angeordnet.
Nachfolgend wird als Beispiel die Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtung 1017a beschrieben.
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Wie
in 37 gezeigt, hebt und senkt die Werkstückpress-
und -fixierungsvorrichtung 1017a die Fixierungsplatte 3170,
um auf das Werkstück W während dessen Bearbeitung
von oben her zu pressen und dieses zu fixieren, wobei das Werkstück
W in der ersten Halteposition 3154a der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 angeordnet
wird.
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Die
Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtung 1017a enthält
die Fixierungsplatte 3170, die sich gegen eine Oberseite
des Werkstücks W abstützt und auf diese drückt,
einen Zylinder 3172, der die Fixierungsplatte 3170 mit
kurzem Hub und starker Kraft anhebt und absenkt, einen Kugelumlaufspindelmechanismus 3174,
der den Zylinder 3172 rasch über einen langen
Hub anhebt und absenkt, einen oberen Grenzschalter 3176,
der eine obere Grenzposition der Fixierungsplatte 3170 erfasst,
einen unteren Grenzschalter 3178, der eine untere Grenzstellung erfasst,
und einen Sperrmechanismus 3180, der ein Rohr 3172a des
Zylinders 3172 fixiert und löst.
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Der
Kugelumlaufspindelmechanismus 3174 enthält einen
Servomotor 3174a, eine Kugelschnecke 3174b, die
durch den Servomotor 3174a gedreht wird, sowie ein Mutterelement 3174c,
das auf der Kugelumlaufspindel 3174b geschraubt ist und
darauf angehoben und abgesenkt wird. Das Mutterelement 3174c ist
an dem Rohr 3172a des Zylinders 3172 fixiert.
Der Sperrmechanismus 3180 kann z. B. mit einem Arm 3180a ausgestattet
sein, der sich horizontal dreht, sodass dann, wenn die Fixierungsplatte 3170 abgesenkt
ist und den unteren Grenzschalter 3178 betätigt,
der Arm 3180a gedreht wird und zu einer Position bewegt
wird, um einen Teil des Zylinders 3172 zu halten.
-
Mit
der Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtung 1017a befindet
sich, wie mit den gestrichelten Linien gezeigt, die Fixierungsplatte 3170 im
Anfangszustand in einem nach oben angehobenen Zustand, und nachdem
die Werkstücke W in der ersten Halteposition 3154a und/oder
der zweiten Halteposition 3154b installiert und positioniert
worden sind, werden der Zylinder 3172 und die Fixierungsplatte 3170 unter
dem Betrieb des Kugelumlaufspindelmechanismus 3174 abgesenkt,
und wenn erfasst wird, dass die Fixierungsplatte 3170 den
unteren Grenzschalter 3178 betätigt hat, wird
das Absenken der Fixierungsplatte 3170 angehalten. Hierbei
ist die Last auf den Servomotor 3174a in der Größenordnung des
Gewichts des Zylinders 3172 und der Fixierungsplatte 3170,
sodass ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb mit geringem Strom ermöglicht
wird.
-
Als
Nächstes wird der Zylinder 3172 durch den Sperrmechanismus 3180 fixiert,
und die Erregung des Servomotors 3174a wird beendet.
-
Ferner
wird unter dem Betrieb des Zylinders 3172 die Fixierungsplatte 3170 abgesenkt
und stützt sich gegen das Werkstück W ab und drückt
auf dieses. Hierbei ist der Zylinder 3172 bereits ausreichend abgesenkt
worden, sodass ein kleiner Hub ausreicht, um die Fixierungsplatte 3170 abzusenken.
Ferner ist der Zylinder 3172 groß bemessen und
erzeugt eine ausreichend hohe Kraft, sodass das Werkstück
W zuverlässig örtlich unter Druck gesetzt und
fixiert werden kann. Danach wird die Bearbeitung des Werkstücks
W, während dieses in einem fixierten Zustand durch die
Fixierungsplatte 3170 gehalten wird, durch die erste Werkzeugmaschine 11a und
die zweite Werkzeugmaschine 11b ausgeführt.
-
Nach
dem Abschluss der Bearbeitung wird der Sperrmechanismus 3180 betätigt
und wird der Zylinder 3172 gelöst. Ferner wird
der Zylinder 3172 durch den Kugelumlaufspindelmechanismus 3174 zusammen
mit dem Anheben der Fixierungsplatte 3170 unter dem Betrieb
des Zylinders 3172 angehoben. Das Anheben der Fixierungsplatte 3170 wird
gestoppt, wenn erfasst wird, dass die Fixierungsplatte 3170 den
oberen Grenzschalter 3176 betätigt hat.
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Mit
dieser Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtung 1017a (und 1017b)
wird ein durch den Servomotor 3174a die Fixierungsplatte 3170 ausreichend
rasch ausgegeben, wodurch die Umlaufzeit verkürzt werden
kann. Nichtsdestoweniger kann die Fixierungsplatte 3170 durch
den Zylinder 3172 mit ausreichender Stärke gepresst
werden. Weil der Servomotor 3174a nicht zum Pressen des
Werkstücks W benutzt wird, wird die Gefahr eines Fressens
beseitigt, und es genügt ein kleiner Maßstab.
Da der Zylinder 3172 über einen kurzen Hub genutzt
wird, reicht hierfür eine kurze Größe.
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Wie
in 38 gezeigt, enthält der Controller 12 in
der Werkzeugmaschine 1010 einen ersten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a und einen
zweiten Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b zum
Ansteuern der ersten Werkzeugmaschine 11a und der zweiten
Werkzeugmaschine 11b, einen Werkstückhaltesteuerungsabschnitt 1302 zum
Ansteuern der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014,
einen Magazinsteuerungsabschnitt 1304 zum Ansteuern der
Drehmagazine 80a und 80b, einen Hilfsmagazinsteuerungsabschnitt 1306 zum
Ansteuern der Hilfsmagazine 1100a und 1100b sowie
einen Presssteuerungsabschnitt 1308 zum Ansteuern der Werkstückpress-
und -fixierungsvorrichtungen 1017a und 1017b.
Der Werkstückhaltesteuerungsabschnitt 1302 enthält
einen Hauptdrehcontroller 1302a zum Ansteuern des Hauptdrehmechanismus 3156 sowie Hilfsdrehcontroller 1302b bis 1302d zum
Ansteuern der drei Hilfsdrehmechanismen 3152.
-
Der
erste Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300a, der zweite
Werkzeugmaschinensteuerungsabschnitt 1300b, der Werkstückhaltesteuerungsabschnitt 1302,
der Magazinsteuerungsabschnitt 1304, der Hilfsmagazinsteuerungsabschnitt 1306 und
der Presssteuerungsabschnitt 1308 sind miteinander verbunden,
während Information dazwischen übertragen wird,
sodass die jeweiligen Steuerungsabschnitte kooperativ interagieren
können.
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Die
Bearbeitung der Werkstücke W wird durch die Werkzeugmaschine 1010 in
der folgenden Weise ausgeführt.
-
Zuerst
wird ein Werkstück W, dessen Bearbeitung in der dritten
Position der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 abgeschlossen
worden ist, herausgenommen und entfernt, während nicht
bearbeitetes Werkstück W eingeladen wird. Hierbei nimmt,
durch die Positionierung mit den Stiften 3158, das Werkstück
W eine Standardorientierung ein.
-
Als
Nächstes wird, durch den Betrieb des Controllers 12,
die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 in Uhrzeigerrichtung
in Draufsicht um 120° gedreht, und das nicht bearbeitete
Werkstück W wird zu der ersten Halteposition 3154a bewegt.
Hierbei wird das Werkstück W, das bis dahin in der ersten
Halteposition 3154a verblieben ist, zur zweiten Halteposition 3154b bewegt.
Eine erste Bearbeitungsstufe ist an dem zur zweiten Halteposition 3154b bewegten Werkstück
W bereits abgeschlossen worden. Ferner wird das Werkstück
W, das bis dahin in der zweiten Halteposition 3154b verblieben
ist, zur dritten Halteposition 3154c bewegt. Das Werkstück,
das zu der dritten Halteposition 3154c bewegt wird, ist
allen Bearbeitungsschritten (zwei Schritten), die in der Werkzeugmaschine 1010 durchgeführt
werden, unterzogen worden und diese abgeschlossen.
-
Ferner
werden in den Hilfsdrehmechanismen 3152 der erste Halteposition 3154a und
der zweiten Halteposition 3154b deren Drehtische 1150 gedreht,
um die zu bearbeitenden Oberflächen der Werkstücke
W in den Richtungen der Bearbeitungsspindel 36 der ersten
Werkzeugmaschine 11a und der zweiten Werkzeugmaschine 11b zu
orientieren.
-
Nachdem
ferner die Oberseiten der Werkstücke W mittels der Werkstückpress-
und -fixierungsvorrichtungen 1017a und 1017b gepresst
und fixiert worden sind, werden die Prozesse der ersten und zweiten
Stufen an den Werkstücken W durch die erste Werkzeugmaschine 11a und
die zweite Werkzeugmaschine 11b ausgeführt.
-
Danach
wird die Pressung der Werkstücke W durch die Werkstückpress-
und -fixierungsvorrichtungen 1017a, 1017b gelöst,
und die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 wird
in Uhrzeigerrichtung in Draufsicht um 120° gedreht.
-
Auf
diese Weise können in der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 die
Bewegungen der Werkstücke W durch Wiederholung von einfachen und
intermittierenden Bewegungen durchgeführt werden. Weil
ferner die erste Halteposition 3154a und die zweite Halteposition 3154b in
Positionen angeordnet werden können, die zu der ersten
Werkzeugmaschine 11a und der zweiten Werkzeugmaschine 11b weist,
kann der Außendurchmesser des Drehtisches 1150 auf
eine schmale Breite gelegt werden, ohne signifikant von beiden Querenden
der ersten Werkzeugmaschine 11a und der zweiten Werkzeugmaschine 11b vorzustehen.
Da ferner der Hauptdrehmechanismus 3156 unterhalb des Drehtisches 1150 angeordnet
ist, kann die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 mit
einem schmalen Profil versehen werden.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß der Werkzeugmaschine 1010 der
Drehtisch 1150 durch den Hauptdrehmechanismus 3156 intermittierend gedreht,
und die Werkstücke W werden durch die Hilfsdrehmechanismen 3152 in
eine vorbestimmte Orientierung versetzt. Somit kann mit einer einfachen Konfiguration
die Effizienz, mit der die Werkstücke zwischen den Werkzeugmaschinen
transportiert werden, verbessert werden.
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Ferner
können in der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 mittels
einfacher Drehbewegungen die Werkstücke W zwischen der
ersten Werkzeugmaschine 11a und der zweiten Werkzeugmaschine 11b transportiert
werden, und die Positionierung zur Bearbeitung kann ausgeführt
werden, wodurch die Zykluszeit verkürzt werden kann, da
die Transportprozedur einfach wird.
-
Weil
die Säulen 18 der ersten Werkzeugmaschine 11a und
der zweiten Werkzeugmaschine 11b parallel angeordnet sind,
kann die horizontale Breite der Werkzeugmaschine 1010 schmal
gemacht werden.
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Es
ist nicht erforderlich, dass die erste Werkzeugmaschine 11a und
die zweite Werkzeugmaschine 11b notwendigerweise parallel
benachbart angeordnet werden. Wie z. B. in 39 gezeigt,
kann die Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 auch
so aufgestellt werden, dass sie sich in einer radialen Form um dessen
Mitte herum erstreckt. In diesem Fall sei angenommen, dass die Bearbeitung
durch die erste Werkzeugmaschine 11a und die zweite Werkzeugmaschine 11b auf
derselben Oberfläche in Bezug auf das Werkstück
W ausgeführt wird, wobei die zu bearbeitenden Oberflächen
der Werkstücke W nach außen orientiert werden
können, wodurch die Hilfsdrehmechanismen 3152 unnötig
werden und die Anordnung einfach wird.
-
Ferner
können, wie in 40 gezeigt,
die erste Werkzeugmaschine 11 und die zweite Werkzeugmaschine 11b in
entgegengesetzten Orientierungen angeordnet werden, parallel und
voneinander versetzt. In diesem Fall wird durch die einwärtige
Positionierung des Hilfsmagazins 1100a die Breite Xd der
Werkzeugmaschine 1010 entsprechend schmaler.
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Ferner
können, wie in 41 gezeigt,
vier Hilfsdrehmechanismen 3152 mit gleichen Intervallen (90°)
an der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 vorgesehen
sein. In diesem Fall kann die Bearbeitung der Werkstücke
W an der zweiten Halteposition 3320b und der dritten Halteposition 3320c durchgeführt
werden, welche zu der ersten Werkzeugmaschine 11a und der
zweiten Werkzeugmaschine 11b weist, wobei die Installation
eines nicht bearbeiteten Werkstücks W an der ersten Halteposition 3320a durchgeführt
werden kann, und die Ausgabe eines Werkstücks W, dessen
Bearbeitung abgeschlossen worden ist, an der vierten Halteposition 3320d durchgeführt
werden kann. In anderen Worten, das Installieren und das Ausgeben
der Werkstücke W kann gleichzeitig und parallel ausgeführt
werden, wodurch die Effizienz verbessert wird.
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Nachfolgend
wird in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführung
präsentiert und beschrieben, welche einen Werkstückpositionierungstisch
gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft, und
dessen Beziehung zu einer Werkzeugmaschine, an dem der Werkzeugpositionierungstisch
angebracht ist.
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42 ist eine partiell aufgeschnittene Perspektivansicht
einer Werkzeugmaschine 4012, an der ein Werkstückpositionierungstisch 4010 gemäß einer dritten
Ausführung angebracht ist. 43 ist
eine Draufsicht der Werkzeugmaschine 4012, und 44 ist eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine 4012. Die
Werkzeugmaschine 4012 ist eine sogenannte numerisch gesteuerte
Werkzeugmaschine (NC-Werkzeugmaschine), welche eine hochpräzise Positionierung
eines Werkzeugs T ermöglicht.
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Die
Werkzeugmaschine 4012 umfasst eine Basis 4014,
mit einem Tisch 4010, der als Werkstückpositionierungstisch
dient, eine Spindelkopfeinheit 4018, die eine Spindeleinheit 4016 axial
drehbar hält, und zusätzlich, um in drei Dimensionen
zu einer gegebenen Position beweglich zu sein, bestehend aus zwei
horizontalen Richtungen (dem Pfeil in der Z-Achsenrichtung, und
dem Pfeil in der X-Achsenrichtung orthogonal zur Z-Achsenrichtung)
und einer vertikalen Richtung (dem Pfeil der Y-Achsenrichtung),
sowie eine Werkzeugwechseleinheit 4020. Ein Werkstück
W (siehe 45), das von der Werkzeugmaschine 4012 bearbeitet
wird, wird auf dem Tisch 4010 positioniert und dort fixiert.
Als Beispiele des Werkstücks W können ein gegossener
Zylinderblock oder ein Zylinderkopf etc. angegeben werden, worin verschiedene
Formen in Abhängigkeit vom Motortyp fixiert werden können.
-
Ferner
ist in der Nähe der Werkzeugmaschine 4012 ein
Controller 4023 vorgesehen, der als Steuerungsmittel zum
Steuern/Regeln des Antriebs der jeweiligen beweglichen Komponenten
der Werkzeugmaschine 4012 dient, oder um die Ansteuerung der
Prozessschritte an dem Werkstück W auszuführen.
-
Die
Spindelkopfeinheit 4018 umfasst eine bewegliche Säule 4026,
die in horizontalen Richtungen (Z-Achsenrichtungen) an der Basis 4040 durch einen
ersten Antriebsmotor 4024 und ein nicht dargestelltes Kugelschraubmittel
beweglich ist, einen anhebbaren und absenkbaren Tisch 4032,
der mit einem Paar von Führungsschienen 4028 in
Eingriff steht, die vertikal (in der Y-Achsenrichtung) orientiert sind,
und der an einer Vorderseite 4026a der beweglichen Säule 4026 angeordnet
ist, worin der anhebbare und absenkbare Tisch 4032 zum
Anheben und Absenken in der Y-Richtung durch einen zweiten Antriebsmotor 4030 und
ein nicht dargestelltes Kugelumlaufspindelmittel gehalten wird,
sowie einen beweglichen Tisch 4040, der mit einem Paar
von Führungsschienen 4038 in Eingriff steht, die
horizontal (in der X-Achsenrichtung) orientiert sind, und der an
der Vorderseite 4032a des anhebbaren und absenkbaren Tisches 4032 angeordnet
ist und der zur Verlagerung in der X-Achsenrichtung gehalten wird, durch
einen dritten Antriebsmotor 4034 und ein Kugelumlaufspindelmittel 4036.
-
Ferner
ist an der Vorderseite 4040a des beweglichen Tisches 4040 eine
Spindeleinheit 4016 angeordnet, welche zu dem Tisch 4010 hin
ausgerichtet ist und von dem beweglichen Tisch 4040 vorsteht. Ein
Werkzeug T ist am Ende der Spindel 4046 der Spindeleinheit 4016 durch
einen Werkzeughalter 4042 abnehmbar angebracht. Die Spindel 4046 ist
an dem beweglichen Tisch 4040 durch einen Spindelantriebsmotor 4047 in
einem drehbaren Zustand gelagert. Der erste Antriebsmotor 4042,
der zweite Antriebsmotor 4030, der dritte Antriebsmotor 4034 und der
Spindelantriebsmotor 4047 sind z. B. durch Servomotoren
aufgebaut.
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Auf
diese Weise umfasst die Spindelkopfeinheit 4018 die bewegliche
Säule 4026, die an der Basis 4010 in
der Z-Achsenrichtung beweglich angeordnet ist, den anhebbaren und
absenkbaren Tisch 4032, der an der Vorderseite 4026a der
beweglichen Säule 4026 in der Y-Achsenrichtung
anhebbar und absenkbar gelagert ist, und den beweglichen Tisch 4040,
der an der Vorderseite 4032a des anhebbaren und absenkbaren
Tisches 4032 in der X-Achsenrichtung verlagerbar angebracht
ist.
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Aufgrund
dessen sind die Spindel 4046 der Spindeleinheit 4016,
die von der Vorderseite 4040a des beweglichen Tisches 4040 vorsteht,
und das Werkzeug T am Ende der Spindel 4046 unter den Operationen
des Controllers 4023 in Richtung der X-Achse, Y-Achse und
Z-Achse drehbar und beweglich gelagert. Weil ferner, wie oben diskutiert,
die Werkzeugmaschine 4012 eine NC-Werkzeugmaschine, kann
die Bewegung der Spindeleinheit 4016 mit hoher Präzision
gesteuert werden.
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Wie
in 43, 44 und 46 gezeigt, enthält
eine Werkzeugwechseleinheit 4020 einen Armantriebsmotor 4050,
der an einer Tragbasis 4048 angebracht ist, sowie einen
Dreharm 4052, dessen eines Ende an dem Armantriebsmotor 4050 angebracht
ist und der hierdurch drehend angetrieben ist. Eine bogenförmige
Führungsnut 4054 ist in der Nähe des
Armantriebsmotors 4050 des Dreharms 4052 angeordnet.
Ein Führungsstift 4056, der mit der Führungsnut 4054 in
gleitendem Eingriff steht, ist an der Tragbasis 4048 angeordnet.
-
Zusätzlich
hat der Dreharm 4052, während er durch die Führungsnut 4054 und
den Führungsstift 4056 geführt wird,
einen Schwenkwinkelbereich, durch den der Dreharm 4052 zu
den in 46 gezeigten Positionen hin
reguliert wird, von der Position der aktuellen Linie zu der der
Zwei-Punkt- Kettenlinie hin. Der Armantriebsmotor 4050 ist, ähnlich
dem vorgenannten ersten Antriebsmotor 4024 etc. z. B. durch einen
Servomotor aufgebaut.
-
Ferner
sind an der Werkzeugmaschine 4012 an der anderern Endseite,
die eine vom Armantriebsmotor 4050 des Dreharms 4052 entgegengesetzte Seite
ist, eine Mehrzahl von z. B. vier einzelnen Greifmitteln 4058 angeordnet,
um aus einem Werkzeughalter 4042 ein Werkzeug herauszuziehen,
das an dem Werkzeughalter 4042 an der Spindeleinheit 4016 abnehmbar
angebracht ist, und zum Zuführen eines neuen Werkzeugs
(z. B. des Werkzeugs Tb) zu dem Werkzeughalter 4042.
-
Die
Werkzeuggreifmittel 4058 enthalten jeweils ein Paar von
Klauenelementen 4060a, 4060b, woraufhin durch Öffnungs/Schließbewegungen
der Klauenelemente 4060a, 4060b der Werkzeughalter 4042 ergriffen
wird, um eine Eingriffsoperation für ein Werkzeug T oder
ein Bewegungswerkzeug 5054, das später diskutiert
wird, auszuführen. Insbesondere wird an der Werkzeugmaschine 4012 unter
den Operationen des Controllers 4023, die Spindeleinheit 4016 durch
die Spindelkopfeinheit 4018 zu einer vorbestimmten Werkzeugwechselposition
bewegt und zusammen damit wird, wenn der Dreharm 4052 zu dem
Winkel gedreht wird, der in 46 mit
der durchgehenden Linie gezeigt ist, eine Werkzeugwechseloperation
ausgeführt, durch Öffnungs/Schließoperationen
der Greifmittel 4058 und durch Bewegung der Spindeleinheit 4016 in
Richtung der X-Achse.
-
In
Bezug auf den Tisch 4010 sind die Merkmale, die die gleiche
Struktur wie jene des in den 11 und 12 gezeigten
Tisches 202 haben, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet,
und detaillierte Erläuterungen für diese Merkmale
sind weggelassen worden.
-
Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführung eines Steuerungsverfahrens
für eine Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung und die Beziehung davon zu einer Werkzeugmaschine, die das
Steuerungsverfahren ausführt, in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen präsentiert und im Detail erläutert.
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54 ist eine partiell weggeschnittene Perspektivansicht
einer Werkzeugmaschine 5012 gemäß einer
vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung, und 55 ist eine Draufsicht der Werkzeugmaschine 5012.
Die Werkzeugmaschine 5012 ist eine sogenannte numerisch
gesteuerte Werkzeugmaschine (NC-Werkzeugmaschine), die eine hochpräzise
Positionierung des Werkzeugs T ermöglicht. In der Werkzeugmaschine 5012 ist
der Tisch 4010 der vorgenannten Werkzeugmaschine 4012 durch den
vorgenannten Tisch 202 ersetzt, und daran ist ein Bewegungswerkzeug 5044 vorgesehen.
-
Zu
diesem Zweck sind die Spindel 4046 der Spindeleinheit 4016,
die an der Vorderseite 4040a des beweglichen Tisches 4040 vorsteht,
und das Bewegungswerkzeug 5044, das an einem Endabschnitt der
Spindel 4046 angebracht ist, in Richtung der X-Achse, Y-Achse
und Z-Achse beweglich, und sie sind auch durch den ersten Antriebsmotor 4024,
den zweiten Antriebsmotor 4030, den dritten Antriebsmotor 4034 und
den Spindelantriebsmotor 4047, die als Antriebsquellen
der Spindelkopfeinheit 4018 fungieren, durch den Controller 4023 drehbar
gelagert. Weil ferner, wie oben diskutiert, die Werkzeugmaschine 5012 eine
NC-Werkzeugmaschine ist, werden die Bewegungen der Spindeleinheit 4016 mit
hoher Präzision gesteuert.
-
Wie
in 56 gezeigt, hat das Bewegungswerkzeug 5045 grundlegend
die gleiche Struktur wie jene des vorgenannten Bewegungswerkzeugs 204 (siehe 10), wobei nur in Bezug auf die Länge
seines Endabschnitts 5045 andersartige Dimensionen, welche
sich in Anpassung an die entsprechende Länge der Werkzeugmaschine 5012 unterscheidet.
-
Das
Bewegungswerkzeug 5044 ist so aufgebaut, dass in einem
Installationsloch 4046b der Spindel 4046 durch
einen Halterungsabschnitt 204a anbringbar ist, und ist
mit einem Eingriffsabschnitt 204c ausgestattet, in dem
ein Loch 204b ausgebildet ist, das mit Passstiften 262, 264 des
Tisches 202 in Eingriff steht. Der Eingriffsabschnitt 204c des
Bewegungswerkzeugs 5044 wird in einen Werkzeughalter 206 eingesetzt
und damit integral eingebaut, worin der Eingriffsabschnitt 204c und
der Werkzeughalter 206 durch ein nicht dargestelltes Positionierungselement
positioniert wird.
-
Mit
der Werkzeugmaschine 5012 gemäß der vierten
Ausführung wird unter der Wirkung des Controllers 4023 der
Passstift 262 zu einer gewünschten Position bewegt,
als Folge davon, dass der Passstift 262 über ein äußeres
Drehelement 268 durch Bewegung durch das Bewegungswerkzeug 5044 drehend bewegt
wird und durch eine erste Bremse 304 örtlich fixiert
wird. Ähnlich wird der Passstift 264 zu einer
gewünschten Position bewegt, als Ergebnis davon, dass der
Passstift 264 über ein inneres Drehelement 270 durch
das Bewegungswerkzeug 5044 drehend bewegt wird und durch
eine zweite Bremse 310 örtlich fixiert wird.
-
Wie
in den 55 und 56 gezeigt,
wird das Bewegungswerkzeug 5044 in die Spindel 4046 durch
einen Keil 204d eingesetzt, sodass der Eingriffsabschnitt 204c (und
das Loch 204b) davon nach unten orientiert ist. Ferner
wird danach der Spindelantriebsmotor 4647 gestoppt, sodass
der Eingriffsabschnitt 204c (und das Loch 204b)
im nach unten orientierten Zustand gehalten wird.
-
Mit
der Werkzeugmaschine 5012 können mittels des Bewegungswerkzeugs 5044, ähnlich
dem Falle der Anwendung des Bewegungswerkzeugs 204 in der
Werkzeugmaschine 10, die Passstifte 262 und 264 des
Tisches 202 zu geeigneten Positionen bewegt werden, die
zu den Löchern Wa des Werkstücks W passen.
-
Ferner
wird der Dreharm 4052 der Werkzeugwechseleinheit 4020 gedreht
und an dem Winkel fixiert, der in 46 mit
der durchgehenden Linie gezeigt ist. Ferner wird hierbei durch Antrieb
des ersten Antriebsmotors 4024, des zweiten Antriebsmotors 4030 und
des dritten Antriebsmotors 4034 an der Spindelkopfeinheit 4018 die
Spindeleinheit 4016 in Richtung der X-Achse, Y-Achse und
Z-Achse bewegt und an einer vorbestimmten Werkzeugwechselposition
gestoppt.
-
Zusätzlich
wird, durch Öffnungs/Schließoperationen eines
vorbestimmten Greifmittels 4058 an dem Dreharm 4052 und
Bewegung in Richtung der X-Achse etc. der Spindeleinheit 4016,
das Bewegungswerkzeug 5044 durch ein Werkzeug T ersetzt, das
zur Ausführung von Bearbeitungen an dem Werkstück
W erforderlich ist.
-
Wiederum
wird mittels der Spindelkopfeinheit 4018 die Spindeleinheit 4016 in
Richtung der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegt und wird an einem
Ort angehalten, wo das Werkzeug T mit einer Bearbeitungsposition
an dem Werkstück W benachbart ist.
-
Als
Nächstes wird das Werkzeug T durch den Spindelantriebsmotor 4047 drehend
angetrieben, und während das Werkzeug T in Richtung der X-Achse,
Y-Achse und Z-Achse durch die Spindelkopfeinheit 4018 bewegt
wird, wird an dem Werkstück W eine vorbestimmte Bearbeitung
ausgeführt. Weil hierbei das äußere Drehelement 268 und
das innere Drehelement 270 durch die erste Bremse 304 und
die zweite Bremse 310 zuverlässig ortsfest gesperrt
sind, kann während der Bearbeitung des Werkstücks
W das Auftreten einer Verschiebung der Passstifte 262, 264 aufgrund
von Lasten, wie etwa dem Schneidwidertand oder dgl., verhindert
werden.
-
Danach
wird, falls erforderlich, während der positionierte Zustand
des Werkstücks W auf dem Tisch 202 beibehalten
wird, der Tisch 202 durch den Tischantriebsmotor 4118 gedreht,
und das Werkstück W wird zu einer Lage bewegt, in der die
Bearbeitung an einer nächsten Bearbeitungsstelle ausgeführt
werden kann, und in der gleichen Weise wie oben wird an dem Werkstück
eine vorbestimmte Bearbeitung ausgeführt.
-
In
der vorstehenden Weise können, gemäß der
Werkzeugmaschine 5012 gemäß der vierten Ausführung,
mittels des Bewegungswerkzeugs 5044, die Passstifte 262, 264 direkt
und leicht zu Positionen, die den Löchern Wa des Werkstücks
W entsprechen, und zu geeigneten Positionen zum Positionieren des
Werkstücks W in einer gewünschten Lage bewegt
werden. Aufgrund dessen kann die Bearbeitung in Bezug auf das Werkstück
W unter Bedingungen ausgeführt werden, in denen verschiedene Werkstückformen
leicht in gewünschten Lagen positioniert werden können.
-
Weil
ferner die gesteuerten Bewegungen des vorgenannten Bewegungswerkzeugs 5044 durch
die Spindelkopfeinheit 4018 der Werkzeugmaschine 5012 gesteuert
werden können, kann die Positionierung der Passstifte 262, 264 durch
eine NC (numerisch gesteuerte) Achse hochpräzise ausgeführt
werden.
-
Ferner
haben das äußere Drehelement 268 und
das innere Drehelement 270 jeweils zylindrische Formen,
wie zuvor beschrieben, und sind durch Lager 276, 278 angeordnet,
und zusätzlich werden, wenn die Bearbeitung an dem Werkstück
W ausgefüht wird, die Drehelemente 268, 270 durch
die erste Bremse 304 und die zweite Bremse 310 ortsfest
fixiert. Aufgrund dessen kann während der Bearbeitung des
Werkstücks W das Auftreten einer Verschiebung der Passstifte 262, 264 aufgrund
von Belastungen, wie etwa dem Schneidwiderstand oder dgl., verhindert
werden. Obwohl in der Werkzeugmaschine 5012 nicht enthalten,
kann darüber hinaus in einem beispielhaften Fall, in dem
die Drehung durch ein Antriebsgetriebe bewirkt wird, ein Spiel davon
oder dgl. verhindert werden. Weil mit der Werkzeugmaschine 5012 ein
Drehtisch 202 benutzt wird, der die Lager 276, 278 darin
nutzt, können auch radiale Lasten, die durch den Schneidwiderstand
und dgl. während der Bearbeitung des Werkstücks
W hervorgerufen werden, ausreichend unterdrückt werden,
im Vergleich zu einer Linearschieberkonfiguration, wie sie in 59 gezeigt ist.
-
Ferner
werden die Lager 276, 278 vor Schneidspänen
und Schneidöl vom Werkstück W mittels der Dichtungen 280, 282 zuverlässig
abgedichtet. Aufgrund kann die Haltbarkeit des Tisches 202 ausreichend
verbessert werden.
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Ferner
wird durch die Verwendung der vorgenannten Werkzeugmaschine 5044 ein
Antriebssystem zu dem Zweck, die Passstifte 262, 264 in
dem Tisch 202 drehend anzutreiben, z. B. ein Antriebssystem
zum drehenden Antrieb des äußeren Drehelements 268 und
des inneren Drehelements 270, unnötig gemacht,
und somit kann die Struktur des Tisches 202 vereinfacht
werden (und leichtgewichtig gemacht werden).
-
Wenn
in der vorstehenden Beschreibung die Passstifte 262, 264 positioniert
werden, werden beide Passstifte 262, 264 zusammen
verdreht. Natürlich ist es auch möglich, zur Positionierung
des Werkstücks nur einen des Passstifts 262 und
des Passstifts 264 drehend zu bewegen.
-
Ferner
kann die Positionierung der Passstifte 262, 264 mittels
des Bewegungswerkzeugs 5044 auch z. B. am in den 49 bis 51 gezeigten Tisch 4122 angewendet
werden, oder an dem in den 52 und 53 gezeigten
Tisch 4136.
-
In
diesem Fall sind das Antriebssystem zum drehenden Bewegen der Passstifte 262, 264,
z. B. ein Antriebssystem zum drehenden Antrieb des äußeren
Drehelements 268 und des inneren Drehelements 270 (d.
h. der äußere Drehelementantriebsmotor 4092 und
der innere Drehelementantriebsmotor 4098 von 47) unnötig, und daher können
die Strukturen der Tische 4142 und 4136 vereinfacht werden
(und leichtgewichtig gemacht werden).
-
In
Bezug auf den Tisch 4122 (siehe 49 bis 51)
ist, in dem Fall, dass die Positionierung der Passstifte 262, 264 mittels
des Bewegungswerkzeugs 5044 ausgeführt wird, eine
Struktur, in der Antriebssystem weggelassen worden ist, in 58 gezeigt.
-
Als
Nächstes wird ein Tisch 5154 gemäß einem
modifizierten Beispiel der vierten Ausführung in Bezug
auf die 59 und 60 beschrieben.
-
In
Bezug auf den Tisch 5154 gibt es, im Vergleich zum vorgenannten
Tisch 202 einen Unterschied darin, dass anstelle des äußeren
Drehelements 268 und des inneren Drehelements 270 ein Tisch 5154 vorgesehen
wird, der einen ersten Schiebemechanismus 5150 und einen
zweiten Schiebemechanismus 5152 aufweist.
-
Der
Tisch 5154 enthält einen Rahmen 5156, und,
wie in 59 gezeigt, sind in dem Rahmen 5156 in
zueinander senkrechten Richtungen Nuten 5158, 5160 ausgebildet.
-
Der
erste Schiebemechanismus 5150 ist mit einem Schieberelement 5164 ausgestattet,
das einen Passstift 5162 aufweist, worin ein Ende an einer von
dem Passstift 5162 des Schiebeelements 5164 entgegengesetzten
Seite in die Nut 5158 eingreift, wie in 60 gezeigt. Ähnlich ist der zweite Schiebemechanismus 5152 mit
einem Schieberelement 5168 ausgestattet, das einen Passstift 5166 aufweist,
worin ein Ende an einer von dem Passstift 5166 des Schieberelements 5168 entgegengesetzten
Seite in die Nut 5160 eingreift, in der gleichen Weise
wie der vorgenannte erste Schiebemechanismus 5150.
-
Aufgrund
dessen sind die Schieberelemente 5164, 5168 innerhalb
der jeweiligen Nuten 5158, 5160 ausfahrbar und
einfahrbar.
-
Ferner
ist in dem ersten Schiebemechanismus 5150 ein Paar von
Bremsen 5176 vorgesehen, in denen mittels Reibung, die
durch Druckabstützung von Belägen 5174 in
Bezug auf am Ende des Schieberelements 5164 ausgebildete
Bewegungselemente 5170 erzeugt wird, die Bewegung des Schieberelements 5164 gestoppt
wird und das Schieberelement 5164 örtlich fixiert
wird. Ähnlich ist in dem zweiten Schiebemechanismus 5152 ein
Paar von Bremsen 5182 vorgesehen, in denen mittels Reibung,
die durch Druckabstützung von Belägen 5180 in
Bezug auf Bewegungselemente 5178, die an dem Ende des Schieberelements 5168 ausgebildet
sind, eine Bewegung des Schieberelements 5168 gestoppt
wird und das Schieberelement 5168 örtlich fixiert
wird. Ein Eingriffsloch 5188 ist an der Bodenmitte des
Rahmens 5156 an dem Tisch 5154 ausgebildet.
-
Unter
dem Betrieb des Controllers 4023 werden die Bremsen 5176, 5182 durch
Ausfahren und Einfahren von Stangen 5184a, 5186a in
den Zylindermechanismen 5184, 5186 und durch Drücken
der Beläge 5174, 5180 gegen die Bewegungselemente 5170, 5178 druckbetätigt,
wodurch die Schieberelemente 5164, 5168 angehalten
und örtlich fixiert werden.
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Weil
in der obigen Weise der Tisch 5154 mit dem ersten Schiebemechanismus 5150 und
dem zweiten Schiebemechanismus 5152 ausgestattet ist, können
mittels des Bewegungswerkzeugs 5144 in der Werkzeugmaschine 5012 die
Passstifte 5162, 5166 leicht vorwärts
und rückwärts bewegt werden. Ferner können
mittels der Bremsen 5167, 5182 die Schieberelemente 5164, 5168 an
vorbestimmten Positionen zuverlässig gestoppt (örtlich
fixiert) werden. Dementsprechend kann unter Bedingungen, in denen
die Werkstücke verschiedene Formen haben, in gewünschten
Lagen leicht positioniert werden und kann die gewünschte
Bearbeitung in Bezug auf die Werkstücke W ausgeführt
werden.
-
Ferner
werden mit dem Tisch 5154 als Fixierungsteile zum Positionieren
des Werkstücks, die Passstifte 5162, 5166 an
dem ersten Schiebemechanismus 5150 und dem zweiten Schiebemechanismus 5152 verwendet.
Aufgrund dessen wird die Struktur des Tisches 5154 vereinfacht
und ist entsprechend den Nutzungszuständen der Werkzeugmaschine 5012 sowie
mit verschiedenen Werkstücktypen betriebsfähig.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführung
beschränkt, und natürlich können verschiedene
andere Konfigurationen angewendet werden, ohne vom Wesen und Ziel
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Zum
Beispiel ist, als Werkstücke, die auf den obigen Tischen 202, 5154 positioniert
werden, die Erfindung nicht auf Werkstücke W, 5132, 5134 beschränkt,
die in den obigen Ausführungen gezeigt sind, und es die
Positionierung und Bearbeitung von Werkstücken mit einer
großen Vielzahl von Formen möglich. Ferner können
als Verfahren zum Positionieren dieser Werkstücke W, 5132, 5134 anstelle
des Eingriffs zwischen den Löchern Wa, 5132a, 5134a der
Werkstücke W, 5132, 5134 und der Passstifte 262, 264, 5162, 5166,
vorstehende Elemente (Stifte) jeweils dan den Werkstücken
W, 5132, 5134 vorgesehen sein, und anstelle der
Passstifte 262, 264, 5162, 5166 kann
die Positionierung erfolgen, indem jeweilige konkave Löcher
an jedem der Tische 202, 5154 ausgebildet werden.
In diesem Fall kann das Ende des Bewegungswerkzeugs 5044 mit
einer Form ausgebildet werden, die mit dem konkaven Löchern
in Eingriff tritt, die jeweils in jedem der Tische 202, 5154 ausgebildet
sind.
-
Ferner
ist es wünschenswert, dass das Bewegungswerkzeug 5044 in
der Lage ist, die Fixierungsteile zu bewegen, welche zu dem Zweck
benutzt werden, das Werkstück W zu positionieren.
-
Ferner
ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf
die Spindelkopfeinheit 4018, die Werkzeugwechseleinheit 4020 etc.
beschränkt ist, die in der Werkzeugmaschine 5012 jeder
der obigen Ausführungen verwendet werden. Ferner ist die
dreidimensionale Bewegung der Spindel 4046 der Spindeleinheit 4060 nicht
auf ein karthesisches Koordinatensystem in der Konfiguration des
oben erwähnten X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsensystems
beschränkt. Die Steuerung kann auch mittels eines polaren
Koordinatensystems ausgeführt werden, deren Konfiguration
eine Rotationsachse enthält.
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Ferner
ist es bevorzugt, in den obigen Tischen 202, 5154 eine
Struktur zu haben, die ermöglicht, dass die Passstifte 262, 264, 5162, 5166 örtlich gedreht
und gestoppt (fixiert) werden, obwohl die Erfindung nicht auf die
für die obigen Ausführungen angemerkten Strukturen
beschränkt ist.
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Mit
dem Tisch 4122 ist die Kombination des äußeren
Drehelements 268 und des inneren Drehelements 270 aus
zwei Einheiten aufgebaut, wobei aber natürlich auch eine
Struktur vorgesehen werden kann, die eine Kombination von drei oder
mehr Einheiten beinhaltet. Ähnlich kann in dem Tisch 5454 eine
Struktur vorgesehen werden, die eine Mehrzahl von ersten Schiebemechanismen 5150 und
zweiten Schiebemechanismen 5152 aufweist.
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Nachfolgend
wird im Hinblick auf einen Werkzeugpositionierungstisch gemäß der
vorliegenden Erfindung eine bevorzugte Ausführung davon und
die Beziehung mit einer Werkzeugmaschine, an der der Werkstückpositionierungstisch
angebracht ist, im Detail in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen präsentiert und erläutert.
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61 ist ein partiell weggeschnittene Perspektivansicht
einer Werkzeugmaschine 6012, auf dem ein Tisch 6010 angebracht
ist, der einen Werkstückpositionierungstisch gemäß einer
fünften Ausführung darstellt, 62 ist eine Draufsicht der Werkzeugmaschine 6012 und 63 ist eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine 6012.
Die Werkzeugmaschine 6012 ist eine sogenannte numerisch
gesteuerte Werkzeugmaschine (NC-Werkzeugmaschine), die eine hochpräzise
Positionierung einer Spindel 4046 (Bearbeitungsspindel)
ermöglicht. In der Werkzeugmaschine 6012 ist der
Tisch 4010, der in Bezug auf die vorgenannte Werkzeugmaschine 4012 verwendet
wird, durch den Tisch 6010 ersetzt.
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Wie
in den 61 bis 63 gezeigt,
entspricht eine Halterungsbasis 6061 der Form einer Unterseite
(d. h. einer Oberfläche, die sich gegen die Oberseite der
Halterungsbasis 6021 abstützt) des Werkstücks
W, die zu dem Zweck vorgesehen ist, das Werkstück W zuverlässig
anzubringen. Die Halterungsbasis 6021 umfasst eine Struktur,
in der eine Halterungsplatte 6021b an vier Beinen 6021a angebracht
ist, welche an einer Oberseite der Tischoberfläche 6010a abnehmbar
befestigt sind. Ferner sind an der Halterungsbasis 6021 sechs
Vorsprünge 6021c an der Oberseite der Halterungsplatte 6021b angeordnet,
welche nicht dargestellten Vertiefungen entsprechen, die in der
Unterseite des Werkstücks W ausgebildet sind.
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Ferner
sind an der Halterungsbasis 6021 zwei Ausweichabschnitte 6021d, 6021e ausgebildet, die
einwärts gekrümmte (buchtförmige) Lochabschnitte
bilden. Der Ausweichabschnitt 6021d ist vorgesehen, um
einem festen Stift 6062 auszuweichen. Ferner weist ein
beweglicher Stift 6064 von dem Ausweichabschnitt 6021e einwärts
(siehe 64 und 65).
Der Ausweichabschnitt 6021e, der zu dem beweglichen Stift 6064 weist,
hat eine langgestreckte Form, welche ermöglicht, dass der
bewegliche Stift 6064 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
darin bewegt wird.
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Wie
in den 64 bis 66 gezeigt,
umfasst der Tisch 6010 einen Drehabschnitt 6066 mit
einer Tischoberfläche 6010a und einen Antriebsabschnitt 6068 (Drehmittel),
das unter dem Drehabschnitt 6066 zum drehenden Antrieb
des Drehabschnitts 6066 angebracht ist. Die Unterseite
des Antriebsabschnitts 606a ist an der Oberseite der Basis 6014 der
Werkzeugmaschine 6012 direkt oder durch ein nicht dargestelltes
Element befestigt.
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Der
Drehabschnitt 6066 ist ein gestuftes säulenförmiges
Element, auf dem sich eine Tischoberfläche 6010a befindet,
mit einem Eingriffsloch 6070, das mit der Antriebswelle 6069a des
Drehabschnittantriebsmotors 6069 eines Antriebsabschnitts 6068 in
Eingriff steht, und das später diskutiert wird, wobei es
in der unteren Mitte davon vorgesehen ist. Ferner sind in der Oberseite
der Tischoberfläche 6010a ein fester Stift 6062 (erstes
Referenzelement) und ein beweglicher Stift 6064 (zweites
Referenzelement) angeordnet, welche jeweilige Passstifte darstellen, zum
Eingriff mit zwei Referenzlöchern Wa, Wb (erste und zweite
Referenzteile; siehe 45), die Positionierungsteile
des Werkstücks W definieren und die die Positionierung
des Werkstücks W ausführen.
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Ferner
ist oben auf der Tischoberfläche 6010a des Drehabschnitts 6066 ein
Linearbewegungsmittel 6072 angeordnet, um den beweglichen Stift 6064 linear
zu bewegen.
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Detaillierte
Erläuterungen folgen in Bezug auf die 64 bis 66 in
Bezug auf das Linearbewegungsmittel 6072, das in der fünften
Ausführung verwendet wird. Wie oben angemerkt, bildet das
Linearbewegungsmittel 6072 ein Bewegungsmittel zum linearen
Bewegen des beweglichen Stifts 6064, und ist so angeordnet,
dass es sich geradlinig entlang einer Achse erstreckt, die durch
die Mitte der Tischoberfläche 6010a hindurchgeht.
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Wie
in 66 gezeigt, umfasst das Linearbewegungsmittel 6072 ein
bewegliches Element (Bewegungsteil) 6074, an dem der bewegliche
Stift 6064 angeordnet ist, welcher am oberen Abschnitt
davon vorsteht, sowie ein Kugelgewinde (Drehelement) 6078 mit
einem Schraubabschnitt 6078a, der ein Loch 6074a des
beweglichen Elements 6074 durchsetzt. Durch Lagerung an
einer Linearführung 6082 (siehe 67) durch einen Leiter 6080, der mit
einem Bodenteil davon verbunden ist, ist das bewegliche Element 6074 in
Richtung des Pfeils A in 66 linear
beweglich. Ferner ist ein Mutterelement 6084 (Bewegungsteil),
das mit dem Schraubschnitt 6078a in Gewindeeingriff bringbar
ist, zwischen das Loch 6074a des beweglichen Elements 6074 und
den Schraubabschnitt 6078a, der das Loch 6074a durchsetzt,
eingefügt, worin das bewegliche Element 7074 und
das Mutterelement 6084 durch einen elastischen Körper 6085 miteinander
verbunden sind. Der elastische Körper 6085 kann
ein beliebiges Material mit guter Elastizität verwendet,
z. B. Gummi, eine Scheibenfeder, eine Schraubenfeder oder dgl.
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Ferner
ist das Linearbewegungsmittel 6072 mit einem Tragelement 7088 ausgestattet,
in dem sich ein Lager 6086 befindet, das ein Ende (Richtungspfeil
A2 in 66) der Kugelumlaufspindel 6078 axial
stützt, sowie einen Drehantriebsmotor 6090, der
mit dem anderen Ende (Richtungspfeil A1) der Kugelumlaufspindel 6078 durch
eine nicht dargestellte Antriebswelle verbunden ist. Ferner ist
in der Pfeilrichtung A1 des Drehantriebsmotors 6090 und an
einer. Position mit geringem Abstand von dem Drehantriebsmotor 6090 ein
Tragelement 6094 vorgesehen, in dem ein Lager 6092 angebracht
ist, das die Kugelumlaufspindel 6078 stützt.
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Oben
auf der Tischoberfläche 6010a, in Pfeilrichtung
A1 des Tragelements 6088, ist parallel ein fixiertes Element 6096 angeordnet,
von dessen oberen Abschnitt der fixierte Stift 6062 vorsteht.
Zusätzlich ist, wie in 68 gezeigt,
die Höhe der Halterungsbasis 6021 höher
gelegt als das fixierte Element 6096 und das bewegliche
Element 6074, jedoch niedriger als der fixierte Stift 6062 und
der bewegliche Stift 6064.
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Demzufolge
wird mit dem Linearbewegungsmittel 6072, durch Drehung
der Kugelumlaufspindel 6078 durch eine Drehantriebskraft
des Drehantriebsmotors 6090, das bewegliche Element 6074 zusammen
mit dem Mutterelement 6084, das mit dem Schraubabschnitt 6078a in
Gewindeeingriff steht, linear bewegt. Aufgrund dessen kann der bewegliche Stift 6064 linear
bewegt werden, und ein Abstand L (siehe 65)
zwischen dem beweglichen Stift 6064 und dem fixierten Stift 6062 ist
auf eine vorbestimmte Distanz änderbar. Hierbei kann die
Bewegungsdistanz des beweglichen Elements 6074 durch einen optischen
Sensor 6098 (erstes Erfassungsmittel) erfasst werden, welcher
zu der Richtung des beweglichen Elements 6074 zeigt und
entlang dem Tragelement 6088 angeordnet ist. Ferner kann
ein nicht dargestellter Linearcodierkopf an den Schieber 6080 montiert
sein, welcher oben auf der Linearführung 6082 gleitet,
und ein Skalierungsband des Linearcodierers kann an der Seite einer
nicht dargestellten Linearführung angebracht sein, d. h.
auf der Tischoberfläche 6010a, wodurch die Bewegungsdistanz des
beweglichen Elements 6064 erfasst werden kann.
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Da
hierbei, wie oben beschrieben, der Ausweichabschnitt 6021e in
der Halterungsbasis 6021 vorgesehen ist, kann der bewegliche
Stift 6064 innerhalb eines ausreichenden Bereichs (in Richtung
des Pfeils A von 66) bewegt werden, um das Werkstück
W zu positionieren.
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Ferner
wird in der vorstehenden Weise das bewegliche Element 6074 in
Bezug auf das Mutterelement 6084 durch einen elastischen
Körper 6085 fixiert. Aufgrund dessen wird in einem
Zustand, wo das bewegliche Element 6074 (beweglicher Stift 6064)
in einer vorbestimmten Position fixiert ist, insbesondere in einem
Zustand, wo der Schraubabschnitt 6078a und das Mutterelement 6084 an
einer vorbestimmten Position in Gewindeeingriff stehen und fixiert
sind, weil das bewegliche Element 6074 (der bewegliche Stift 6064 durch
den elastischen Körper 6085 elastisch gelagert
ist, ein kleiner Bewegungsbetrag (feine Bewegung) davon in der axialen
Richtung (Richtung des Pfeils A in 66)
möglich. Wenn der Bewegungsbereich (die Bewegungsbreite)
des beweglichen Elements 6074 (beweglicher Stift 6064)
größer eingestellt ist als eine etwaige Lose aufgrund
des Gewindeeingriffs zwischen dem Schraubabschnitt 6078a der
Kugelumlaufspindel 6078 und des Mutterelements 6084,
kann, durch die Wirkung dieses elastischen Körpers 6085,
das bewegliche Element 6074 (beweglicher Stift 6064)
mit einem ausreichenden Bewegungsbetrag elastisch abgestützt
werden.
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Das
bewegliche Element 6074, an dem der bewegliche Stift 6064 vorsteht,
ist derart elastisch gelagert, dass, wie oben beschrieben, ein geringer
Bewegungsbetrag in der axialen Richtung (Bewegungsrichtung) durch
den elastischen Körper 6085 zugelassen wird. Jedoch
ist in der Drehrichtung (in Richtung orthogonal zur vorgenannten
axialen Richtung; siehe 71A) der Tischoberfläche 6010a das
bewegliche Element 6074 mit hoher Steifigkeit abgestützt,
ohne dass es an dem elastischen Körper 6085 elastisch
gelagert ist. Dementsprechend kann an dem Tisch 6010, während
Hubfehler und dgl. durch die elastische Lagerung in der axialen
Richtung des beweglichen Stifts 6064 absorbiert werden,
das Werkstück leicht positioniert werden, und darüber
hinaus kann dessen Positionierung mit hoher Präzision ausgeführt
werden.
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Andererseits
ist der Antriebsabschnitt 6068 mit einer angenähert
sackzylindrischen Form ausgebildet, mit einem Basisabschnitt 6102,
in dem der drehende Abschnitt 6066 durch ein Eingriffsteil 6100 abnehmbar
in Eingriff steht, und an dessen Bodenfläche, wie oben
beschrieben, der Antriebsabschnitt 6068 an der Basis 4010 befestigt
ist.
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Zusätzlich
ist in dem Antriebsabschnitt 6068 der drehende Abschnitt 6066 mittels
Lagern 6104 (axiale Stützmittel) drehbar und axial
gelagert, welche an einem Innenumfangsabschnitt des Basisabschnitts 6102 angeordnet
sind, und an einem inneren (Mittelabschnitt des Basisabschnitts 6102 ist
ein Drehabschnitt-Antriebsmotor 6069 vorgesehen. Ein Eingriffsloch 6070 des
drehenden Abschnitts 6066 steht durch eine Antriebswelle 6069a des
Drehabschnitt-Antriebsmotors 6069 in Eingriff, zum drehenden
Antrieb (Schwenken) des Drehabschnitts 6066. Die Drehposition
und der Drehbetrag der Antriebswelle 6069a kann durch einen
Codierer 6108 (zweites Erfassungsmittel) erfasst werden,
welcher um die Umfangsoberfläche der Antriebswelle 6069a herum angeordnet
ist.
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Ferner
sind Dichtungselemente 6016 an oberen Abschnitten der Lager 6104 angeordnet.
Diese Dichtungselemente 6016 sind zu dem Zweck vorgesehen,
zu verhindern, dass Schneidspäne und Schneidöl,
wenn das Werkstück W bearbeitet wird, in Lücken
an dem Eingriffsteil 6100 eintritt, und hierdurch Defekte
in den Lagern 6104 hervorruft. Weil ferner der Basisabschnitt 6102 eine
Sackzylinderform hat, werden, einhergehend mit den Wirkungen der
Dichtungselemente 6016, Schneidspäne, Schneidöl
und dgl. nicht in den Codierer 6108 eingemischt, sodass
fehlerhafte Operationen etc. des Codierers 6108 verhindert
werden können.
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Infolge
des Obenstehenden unterliegt, mit dem Tisch 6010, der Drehantriebsmotor 6090,
der das Linearbewegungsmittel 6072 darstellt, der Steuerung
des Controllers 4023, wodurch durch drehenden Antrieb der
Kugelumlaufspindel 6078 der bewegliche Stift 6064 in
Richtung des Pfeils A in 66 zu einer
vorbestimmten Position bewegt wird. Infolgedessen kann der Abstand
L (siehe 65) zwischen dem festen Stift 6062 und
dem beweglichen Stift 6064 an den Abstand der zwei Referenzlöcher
Wa, Wb des Werkstücks W angepasst werden, welche zum Positionieren
des Werkstücks W dienen, und das Werkstück W kann
in einem richtig positionierten Zustand auf die Halterungsbasis 6021 geladen
werden (siehe 69, 70A und 70B). Ferner wird, unter der Steuerung des Controllers 4023,
die Tischoberfläche 6010a gedreht, indem eine
Drehung des drehenden Abschnitts 6066 durch den Drehabschnitt-Antriebsmotor 6069 des
Antriebsabschnitts 6068 hervorgerufen wird, wodurch das
Werkstück W dem Werkzeug Ta mit einer gewünschten
Lage gegenübergestellt werden kann.
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Auf
diese Weise kann an dem Tisch 6010, durch Ändern
des gewünschten Abstands zwischen dem festen Stift 6062 und
dem beweglichen Stift 6064 entsprechend den Positionen
(Abstand) der Referenzlöcher Wa, Wb des Werkstücks
W, das Werkstück W leicht positioniert und auf die Oberseite der
Halterungsbasis 6021 geladen werden. Ferner kann durch
den drehenden Abschnitt 6066 das Werkstück W,
das oben auf der Tischoberfläche 6010a positioniert
und geladen worden ist, leicht zu einer gewünschten Lage
gedreht werden. Daher wird, trotz der Verwendung des Tisches 6010,
eine komplexe Konfiguration, wie etwa jene der vorgenannten herkömmlichen
Struktur, vermieden, und mit einer einfachen Struktur, die aus dem
Antriebsabschnitt 6068 aufgebaut ist, die das Linearbewegungsmittel 6072 und
ein Drehmittel aufweist, können Werkstücke verschiedener
Formen leicht in gewünschten Lagen positioniert werden.
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Darüber
hinaus sind, wie oben beschrieben, in dem Tisch 6010 der
Drehabschnitt 6066 und der Antriebsabschnitt 6068 durch
das Eingriffsteil 6100 leicht abnehmbar. Aufgrund dessen
können der Drehabschnitt 6066 und der Antriebsabschnitt 6068 getrennt
werden, und es kann ein einfacher und leichtgewichtiger Drehabschnitt 6066,
ohne die Antriebskomponente zu tragen, als Transportpalette verwendet
werden, die das Werkstück W positioniert und fixiert, um
das Werkstück W zu transportieren. Ferner können
eine Mehrzahl solcher Drehabschnitte 6066, die als Paletten
dienen, vorbereitet werden, wodurch Werkstücke W ausgetauscht
werden können, indem nach Bedarf die Paletten in Bezug
auf den Antriebsabschnitt 6068 gewechselt werden.
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Als
Nächstes werden, basierend auf dem Flussdiagramm von 68, Erläuterungen angegeben, die sich
mit beispielhaften Operationen für einen Fall beziehen,
in dem die Bearbeitung an einer betreffenden Bearbeitungsoberfläche 6110 an
einem Werkstück W (siehe 45 und 70A) mittels der Werkzeugmaschine 6012 ausgeführt
werden, die mit dem Tisch 6010 ausgestattet ist, der grundlegend
wie oben beschrieben aufgebaut ist.
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Zuerst
wird in Schritt S201 unter der Steuerung des Controllers 4023 der
Drehantriebsmotor 6090 des Linearbewegungsmittels 6072 angetrieben, woraufhin
durch drehenden Antrieb der Kugelumlaufspindel 6078 der
bewegliche Stift 6064 linear bewegt wird. Zusätzlich
wird die Drehung des Drehantriebsmotors 6090 an einer vorbestimmten
Position gestoppt, d. h. einer Position, wo der Abstand L (siehe 65) zwischen dem beweglichen Stift 6064 und dem
festen Stift 6062 zum Abstand der Referenzlöcher
Wa, Wb des Werkstück W passt.
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Infolgedessen
werden der bewegliche Stift 6064 und der feste Stift 6062 an
Positionen fixiert, die das Werkstück entsprechend den
Positionen der Referenzlöcher Wa, Wb des Werkstücks
W positionieren können. Hierbei werden die Position und
der Bewegungsbetrag des beweglichen Stifts 6064 durch den
optischen Sensor 6098 erfasst. Die Erfassung der Position
des beweglichen Stifts 6064 ist nicht auf die Verwendung
eines optischen Sensors 6098 beschränkt. Zum Beispiel
kann die Erfassung auch durchgeführt werden, indem ein
nicht dargestellter Codierer an der Antriebsachse des Drehantriebsmotors 6090 vorgesehen
wird. Ferner kann die Erfassung auch durchgeführt werden,
indem der vorgenannte nicht dargestellte Linearcodierer vorgesehen wird.
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Als
Nächstes greifen, in Schritt S6010, wie in 68 gezeigt, der bewegliche Stift 6064 und
der feste Stift 6062 in die Referenzlöcher Wa,
Wb des Werkstücks ein, und das Werkstück W wird
in einem positionierten Zustand an der Halterungsbasis 6021 angebracht.
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Übrigens
wird, mit dem Tisch 6010 gemäß der oben
beschriebenen fünften Ausführung, das bewegliche
Element 6074, von dem der bewegliche Stift 6064 vorsteht,
elastisch gelagert, sodass er sich in der axialen Richtung durch
den elastischen Körper 6085 flexibel bewegen kann,
während er auch mit hoher Steifigkeit in der Drehrichtung
der Tischoberfläche 6010a abgestützt
wird (in Richtung senkrecht zur vorgenannten axialen Richtung).
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Aufgrund
dessen bewegt sich, mittels des Tisches 6010, der bewegliche
Stift 6064 in der axialen Richtung flexibel, wenn der feste
Stift 6062 und der bewegliche Stift 6064 in Bezug
auf die Referenzlöcher Wa, Wb des Werkstücks W
in Eingriff gebracht werden. Dementsprechend kann die Positionierung des
Werkstücks W ausgeführt werden, während
Abstandsfehler zwischen dem Referenzloch Wa und dem Referenzloch
Wb oder zwischen dem festen Stift 6062 und dem beweglichen
Stift 6064 durch diese flexiblen Bewegungen des beweglichen
Stifts 6064 absorbiert werden. Ferner kann, auch im Falle von
Lagefehlern (z. B. in einem Fall, in dem das Werkstück
W etwas verkippt wird oder dgl.), was auftreten kann, wenn das Werkstück
W eingeführt wird, durch flexible Bewegung des beweglichen
Stifts 6064 die Verzögerung von Eingriffsdefekten
(Positionierungsdefekten) oder dgl. verhindert werden. Dementsprechend
kann eine Situation verhindert werden, in der Positionierungsdefekte
des Werkstücks W auftreten, was dazu führt, dass
der Gesamtbetrieb der Werkzeugmaschine 6012 gestoppt wird.
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Ferner
wird an dem Tisch 6010, wie zuvor beschrieben, das bewegliche
Element 6074 in der Drehrichtung der Tischoberfläche 6010a mit
hoher Steifigkeit abgestützt. Dementsprechend kann mit dem
Tisch 6010, aufgrund der hochsteifen Abstützung
in der Drehrichtung des beweglichen Stifts 6064 sowie der
sicheren Abstützung durch den festen Stift 6062 die
Positionierung des Werkstücks W hochakkurat ausgeführt
werden, selbst wenn Abstandsfehler und dgl. durch die elastische
Abstützung des beweglichen Stifts 6064 in der
axialen Richtung absorbiert werden.
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Übrigens
steht in dem oben erwähnten Schritt S6010 an dem Werkstück
W, das oben auf die Tischfläche 6010a positioniert
und geladen ist, z. B. in der in 70A gezeigten
Haltung, die betreffende Bearbeitungsoberfläche 6110,
die bearbeitet werden soll, dem Werkzeug Ta nicht gegenüber,
das in der Spindel 4046 installiert ist. Dementsprechend
kann in einem solchen Zustand die Bearbeitung der betreffenden Bearbeitungsoberfläche 6110 nicht
geeignet ausgeführt werden.
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Demzufolge
wird als Nächstes in Schritt S203 unter Steuerung des Controllers 4023 der Drehabschnitt-Antriebsmotor 6069 des
Antriebsabschnitts 6068 des Tisches 6010 angetrieben,
um hierdurch die Tischoberfläche 6010a (den Drehabschnitt 6066)
drehend anzutreiben. Anders ausgedrückt, das Werkstück
W, das oben auf der Tischoberfläche 6010a positioniert
und befestigt ist, wird gedreht (in Richtung des Pfeils B von 70A).
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Zusätzlich
wird, wie in 70B gezeigt, der Drehabschnitt-Antriebsmotor 6069 an
einer Position gestoppt, wo das Werkstück W eine gewünschte Lage
einnimmt, d. h. eine Lage, in der die betreffende Bearbeitungsoberfläche 6110 der
Spindel 6046 (dem Werkzeug Ta) gegenübersteht.
Dementsprechend wird das Werkstück W in einer gewünschten
Lage zur Bearbeitung positioniert. Hierbei wird die Erfassung der
Drehposition und des Drehbetrags des Werkstücks W (Drehabschnitt 6066)
durch den Codierer 6108 durchgeführt, der in dem
Antriebsabschnitt 6068 installiert ist. Ferner kann, abgesehen
von einer Methode, die den Codierer 6108 verwendet, die
betreffende Erfassung der Drehposition und des Drehbetrags des Werkstücks
W, z. B. ein Sensor, der den Drehbetrag des Tisches 6010 erfasst,
in der Nähe des Tisches 6010 angeordnet sind,
und hierdurch kann die Erfassung durchgeführt werden.
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Wenn
als Nächstes in Schritt S204 die Bearbeitung dieses Mal
ausgeführt wird, wird gewertet, dass die Bearbeitung mittels
des Werkzeugs Ta ausgeführt werden kann, das gegenwärtig
in der Spindel 6046 installiert ist, und als Nächstes
wird der Schritt S206 ausgeführt. Falls andererseits bewertet
wird, dass der Wechsel des Werkzeugs notwendig ist, wird als Nächstes
der Schritt S205 ausgeführt.
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Insbesondere
wird in Schritt S204, wenn bestimmt wird, dass der Werkzeugwechsel
notwendig ist, Schritt S205 ausgeführt, wodurch zuerst
der Dreharm 4052 der Werkzeugwechseleinheit 4020 gedreht
wird, und der Dreharm 4052 in der Position fixiert wird,
die in 46 mit der durchgehenden Linie
gezeigt ist. Hierbei wird durch Drehung des ersten Antriebsmotors 4024,
des zweiten Antriebsmotors 4030 und des dritten Antriebsmotors 4034 in
der Spindelkopfeinheit 4018 die Spindeleinheit 4016 in Richtungen
der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegt und wird an einer vorbestimmten
Werkzeugwechselposition gestoppt.
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Wenn
darüber hinaus ein vorbestimmtes Greifmittel 4058 an
dem Dreharm 4052 geöffnet und geschlossen und
in dem die Spindeleinheit 4016 in der X-Achsenrichtung
oder dgl. bewegt wird, wird ein Werkzeug, das zum Bearbeiten des
Werkstücks erforderlich ist, z. B. das Werkzeug Tb, über
den Werkzeughalter 4042 an der Spindel 4046 angebracht.
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Wiederum
wird, mittels der Spindelkopfeinheit 4018, die Spindeleinheit 4016 in
Richtungen der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegt und wird an einer
Stelle gestoppt, wo das Werkzeug Tb einer Bearbeitungsposition in
Bezug auf das Werkstück W benachbart ist.
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Darüber
hinaus wird, in Schritt S206, an dem Werkstück W eine vorbestimmte
Bearbeitung ausgeführt, während das Werkzeug Tb
(4044a) durch den Spindelantriebsmotor 4047 angetrieben
und gedreht wird, und das Werkzeug Tb (4044a) durch die
Spindelkopfeinheit 408 in Richtungen der X-Achse, Y-Achse
und Z-Achse bewegt wird.
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Danach
wird bei Bedarf, wenn die Tischoberfläche 6010a durch
den Drehabschnitt-Antriebsmotor 6069 gedreht wird, in einem
Zustand, in dem das Werkstück W an dem Tisch 6010 so
wie es ist positioniert ist, das Werkstück W leicht in
eine Lage bewegt, die ermöglicht, dass eine Bearbeitungsstelle davon
bearbeitet wird, und es wird eine vorbestimmte Bearbeitung daran
ausführt.
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In
der vorstehenden Weise wird mittels des Tisches 6010 und
der Werkzeugmaschine 6012, die mit einem solchen Tisch 6010 gemäß der
fünften Ausführung ausgestattet ist, eine vereinfachte
Struktur vorgesehen, in der Achsen, die durch den Controller 4023 positionsgesteuert
sind, aus zwei Achsen aufgebaut sind, die die lineare Achse (Achse
A) des Linearbewegungsmittels 6072 und die Drehachse (Achse
B) des Drehabschnitts 6066 enthalten. Aufgrund dessen können
Werkstücke mit verschiedenen Typen und Formen in gewünschten
Lagen positioniert werden, während die Struktur des Tisches 6010 vereinfacht
und leichtgewichtig gemacht ist. Ferner beinhalten die wesentlichen
Ansteuerungen, die durch den Controller 4023 durchgeführt
werden, wenn das Werkstück W in einer gewünschten
Lage positioniert wird, nur Positionssteuerungen für die vorgenannten
zwei Achsen. Demzufolge kann in der Werkzeugmaschine 6012 die
Steuerungsbelastung des Controllers 4023 signifikant reduziert
werden.
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Wenn
in der fünften Ausführung der feste Stift 6062 und
der bewegliche Stift 6064 in Bezug auf das feste Element 6096 und
das bewegliche Element 6074 jeweils abnehmbar angebracht
sind, können verschiedene Typen von festen Stiften 6062 und
beweglichen Stiften 6064 entsprechend der Form und Größe
der Referenzlöcher Wa, Wb des Werkstücks W geeignet
angewendet werden.
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Als
Nächstes wird in Bezug auf die 71 und 72 eine
Erläuterung in Bezug auf ein erstes modifiziertes Beispiel
der fünften Ausführung angegeben. In den 71 und 72 bezeichnen
die gleichen Bezugszahlen wie jene der 61 bis 70 die gleichen oder ähnliche
Strukturen, und daher sind für Elemente, die identische
oder ähnliche Funktionen und Effekte bieten, detaillierte
Erläuterungen dieser Merkmale weggelassen worden.
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Im
Tisch 6112 (Werkstückpositionierungstisch) gemäß dem
ersten modifizierten Beispiel der fünften Ausführung
ist, im Vergleich zum vorgenannten Tisch 6010, anstelle
des Linearbewegungsmittels 6072, ein anderes Linearbewegungsmittel 6114 vorgesehen.
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Wie
in 71 gezeigt, ist in dem Linearbewegungsmittel 6114 der
in dem Linearbewegungsmittel 6072 verwendete Drehantriebsmotor 6090 weggelassen,
und an einem Ende der Kugelumlaufspindel 6078 an der Position,
wo der Drehantriebsmotor 6090 angeordnet war, ist ein Kopfteil 6078b vorgesehen.
Wenn daher der bewegliche Stift 6064 an dem Tisch 6012 bewegt
wird, wird z. B. ein vorbestimmtes Werkzeug verwendet, das mit dem
Kopfteil 6078b in Eingriff tritt, wodurch die Kugelumlaufspindel 6078 manuell
gedreht werden kann.
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Mit
dem Linearbewegungsmittel 6114 wird ein Drehwerkzeug 6116,
dessen Form mit dem Kopfteil 6078b in Eingriff bringbar
ist, in der Spindel 4046 der Werkzeugmaschine 6012 installiert,
und durch drehenden Antrieb des Drehwerkzeugs 6116 durch den
Spindelantriebsmotor 4047 kann auch die Bewegung des beweglichen
Stifts 6064 automatisiert werden. In 72 ist eine partiell weggelassene Perspektivansicht
eines solchen Drehwerkzeugs 6116 gezeigt.
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Wie
in 72 gezeigt, ist das Drehwerkzeug 6116 so
konfiguriert, dass es an einem Installationsloch 4046a der
Spindel 4046 über ein Halterungsteil 4042a des
Werkzeughalters 4042 abnehmbar angebracht ist, und umfasst
ein Eingriffsteil 6116b, das mit einem Loch 6116a ausgebildet
ist, das mit dem Kopfteil 6078b der Kugelumlaufspindel 6078 in
Eingriff steht. Das Eingriffsteil 6116b des Drehwerkzeugs 6116 wird
in den Werkzeughalter 4042 eingesetzt und dort eingebaut
und wird damit integriert, und durch ein nicht dargestelltes Positionierungselement werden
das Eingriffsteil 6116b und der Werkzeughalter 4042 zusammen
positioniert.
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Wenn
darüber hinaus die Kugelumlaufspindel 6078 mittels
des Drehwerkzeugs 6116 drehend angetrieben wird, unter
der Steuerung des Controllers 4023, wird zuerst, mittels
einer Werkzeugwechseloperation, wie sie in Schritt S205 in der vorgenannten
Ausführung beschrieben wurde, das Drehwerkzeug 6116 an
der Spindel 4046 über den Werkzeughalter 4042 installiert.
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Als
Nächstes werden, durch Antrieb der Spindel 4046,
die axiale Richtung des Drehwerkzeugs 6116 und die axiale
Richtung der Kugelumlaufspindel 6078 in Übereinstimmung
gebracht (siehe 71). Danach wird, nachdem das
Eingriffsteil 6116 mit dem Kopfteil 6078b der
Kugelumlaufspindel 6078 in Eingriff gelangt ist, durch
Drehung des Drehwerkzeugs 6116 durch den Spindelantriebsmotor 4047 die
Kugelumlaufspindel 6078 drehend angetrieben, wodurch eine
Bewegung (Postionierung) des beweglichen Stifts 6064 durchgeführt
wird.
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In
der vorstehenden Weise kann an dem Tisch 6112 wegen des
Linearbewegungsmittels 6114, das keinen Drehantriebsmotor 6090 aufweist, die
Struktur des Linearbewegungsmittels 6114 noch weiter vereinfacht
werden. Dementsprechend kann im Vergleich zu dem Tisch 6010 der
Tisch 6112 noch weiter vereinfacht und im Gewicht leichter
gemacht werden.
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Als
Nächstes wird in Bezug auf die 73 und 56 ein
Erläuterung in Bezug auf ein zweites modifiziertes Beispiel
der fünften Ausführung angegeben.
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Der
Tisch 6118 (Werkstückpositionierungstisch) gemäß dem
zweiten modifizierten Beispiel der fünften Ausführung
unterscheidet sich, im Vergleich zum vorgenannten Tisch 6010 darin,
dass anstelle des Linearbewegungsmittels 6072 ein Linearverschiebungsmittel 6120 vorgesehen
ist.
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Wie
in 73 gezeigt, ist in dem Linearverschiebungsmittel 6120 eine
Führungsstange 6122 anstelle der Kugelumlaufspindel 6178,
die in dem Linearbewegungsmittel 6072 verwendet wird, vorgesehen,
und anstelle des Mutterelements 6084 ist ein Schieberelement 6124 vorgesehen,
welches die Führungsstange 6122 verschiebbar durchsetzt.
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Die
Führungsstange 6122 ist rundstangenförmig
ausgebildet, und die beiden Enden davon sind an Lagerelementen 6126, 6128 fest
angebracht. Dementsprechend ist das bewegliche Element 6064 (der
bewegliche Stift 6064) in Richtung des Pfeils A mittels
des Schieberelements 6124, des Schiebers 6080 und
der Linearführung 6082 verschiebbar.
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Ferner
ist mit dem Schieberelement 6124 des Linearverschiebungsmittel 6120 ein
Bremsmittel 6130 verbunden, das in der Lage ist, das Schieberelement 6124 in
Bezug auf die Führungsstange 6122 zu sperren.
Als Bremsmittel 6130 ist jede Struktur geeignet, die in
der Lage ist, das Schieberelement 6124 in Bezug auf die
Führungsstange 6122 zu sperren. Zum Beispiel kann
eine Struktur verwendet werden, in der ein nicht dargestellter Bremsbelag
auf die Führungsstange 6122 gepresst und in Bezug
darauf fixiert wird, mittels Ausfahr/Einfahroperationen eines nicht
dargestellten Zylinders und einer Zylinderstange.
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An
dem Tisch 6118 wird ein beweglicher Stift 6064 (bewegliches
Element 6074), das so konfiguriert ist, dass es in Bezug
auf die Führungsstange 6122 verschiebbar und versperrbar
ist, durch ein Bewegungswerkzeug 6044 (siehe 56), das an der Spindel 4046 installiert
ist, linear bewegt, und ist ferner in der Lage, mit dem beweglichen
Stift 6064 in Eingriff zu treten.
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Wenn
darüber hinaus der bewegliche Stift 6064 mittels
des Bewegungswerkzeugs 5044 bewegt wird, wird, unter den
Operationen des Controllers 4023, zuerst mittels der Werkzeugwechseloperationen,
die in Bezug auf Schritt 205 in den vorgenannten Ausführungen
beschrieben sind, das Bewegungswerkzeug 5044 an der Spindel 4046 durch
den Werkzeughalter 4042 angebracht.
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Als
Nächstes werden, durch Bewegung der Spindel 4046 die
axiale Richtung des Lochs 5044a des Bewegungswerkzeugs 5044 und
die axiale Richtung des beweglichen Stifts 6064 miteinander
in Übereinstimmung gebracht (siehe 73).
Zusätzlich wird, nachdem das Loch 5044a und der
bewegliche Stift 6064 miteinander in Eingriff gelangt sind,
der bewegliche Stift 6064 bewegt, indem die Spindeleinheit 4016 in
Richtung des Pfeils A in 73 bewegt wird,
wodurch eine Bewegung (Positionierung) des beweglichen Stifts 6064 ausgeführt
wird. Wenn sich der bewegliche Stift 6064 zu einer vorbestimmten
Position bewegt hat, wird, mittels des Controllers 4023, das
Bremsmittel 6130 angetrieben, und die Position des beweglichen
Stifts 6064 wird örtlich zuverlässig fixiert.
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In
der vorstehenden Weise kann an dem Tisch 6118 die Struktur
des Linearverschiebungsmittels 6120 weiter vereinfacht
werden, als Folge davon, dass das Linearverschiebungsmittel 6120 den
Drehantriebsmotor 6190 oder die Lager 6086, 6092 nicht besitzt.
Dementsprechend kann im Vergleich zum Tisch 6010 der Tisch 6118 vereinfacht
und im Gewicht leichter gemacht werden.
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Zum
Beispiel ist die Erfindung nicht auf das Werkstück W als
Werkstücke beschränkt, die an den obigen Tischen 6010, 6112 und 6118 positioniert
werden, und es ist eine Positionierung und Bearbeitung von Werkstücken
mit einer großen Vielzahl von Formen möglich.
Ferner können, als Methode zum Positionieren des Werkstücks
W, anstelle der Referenzlöcher Wa, Wb, die an dem Werkstück
W zum Eingriff mit dem festen Stift 6062 und dem beweglichen
Stift 6064 vorgesehen sind, in den obigen Ausführungen beschrieben,
vorstehende Elemente (Stifte) jeweils an dem Werkstück
W vorgesehen sein, wodurch die Positionierung erreicht werden kann,
indem jeweilige konkave Löcher an jedem der Tische 6010, 6012 und 6018 ausgebildet
werden.
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Ferner
wird das Drehwerkzeug 6116 als adäquat angesehen,
solange es in der Lage ist, die Kugelumlaufspindel 6078 zu
drehen, und ähnlich ist das Bewegungswerkzeug 5044 adäquat,
solange es in der Lage ist, den beweglichen Stift 6064 zu
bewegen.
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Ferner
ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf
die Spindelkopfeinheit 6018 und die Werkzeugwechseleinheit 4020 beschränkt
ist, welche in der Werkzeugmaschine 6012 der obigen Ausführungen
verwendet werden. Ferner ist die dreidimensionale Bewegung der Spindel 6046 der
Spindeleinheit 4016 nicht auf ein karthesisches Koordinatensystem
beschränkt, das gemäß dem vorgenannten X-Achsen-,
Y-Achsen- und Z-Achsensystem konfiguriert ist. Die Steuerung kann
auch mittels eines polaren Koordinatensystems ausgeführt
werden, dessen Konfiguration eine Rotationsachse enthält.
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Noch
weiter ist der Antriebsabschnitt 6068 in den Tischen 6010, 6112 und 6118 adäquat,
solange er in der Lage ist, den Drehabschnitt 6066 zu drehen. Zum
Beispiel braucht der Basisabschnitt 6102 nicht notwendigerweise
vorgesehen werden, und es kann auch eine Struktur verwendet werden,
in der ein direkter Drehabschnitt-Antriebsmotor 669 an
der Basis 4014 angeordnet ist.
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Zusammenfassung
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Eine
Werkzeugmaschine (10) hat einen Z-Tisch (18),
der in der Z-Richtung in einer horizontalen Ebene gleitet, einen
Tragkörper (22), der an dem Z-Tisch (18)
vorgesehen ist und in der vertikalen Richtung gleitet, einen Dreharm
(32), der an dem Tragkörper (22) angebracht
ist und in einer zum Werkstück (W) weisenden vertikalen
Ebene endlos drehbar ist, einen Armmotor (34) zum Drehen
des Dreharms (32), eine Bearbeitungsspindel (36),
die drehbar gelagert ist und an einer Position eines Abstands R
von der Drehmittel C des Dreharms (32) angeordnet ist,
sowie einen Spindelmotor (38) zum Drehen der Bearbeitungsspindel
(36).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3278135 [0006]
- - JP 2003-266203 [0006]
- - JP 05-002446 [0006]
- - JP 2004-314203 [0006]
- - JP 63-063757 [0006]
- - JP 55-112753 [0006]
- - JP 07-251333 [0006]