DE112007000528T5

DE112007000528T5 - Werkzeugmaschine und Verfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE112007000528T5
Application number: DE112007000528T
Authority: DE
Inventors: Yuki Yamaura; Tatsuya Koizumi; Taro Nakamura; Katsumune Inaki; Motoki Uchikawa; Kouichi Tanizaki; Shugo Arakawa; Tatsuhiko Tanaka; Tomoyoshi Miyagi; Takayuki Motojima
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2027-03-03
Also published as: GB2450446A; GB0818164D0; US8523500B2; JP4928536B2; JPWO2007102435A1; US20090053004A1; WO2007102435A1; DE112007000528B4; GB2450446B

Abstract

Steuer/Regelverfahren für eine Werkzeugmaschine, welches die Schritte umfasst:
Installieren eines Fixierungsteil-Bewegungselements (204, 5044) zum Bewegen eines Fixierungsteils (262, 264), das mit einem Positionierungselement eines Werkstücks in Eingriff steht, an einer Bearbeitungsspindel (36), die an einer Spindelkopfeinheit (18) gelagert ist, sodass die Spindel (36) in drei Dimensionen zu einer vorbestimmten Position beweglich und drehbar ist;
Ineingriffbringen des Fixierungsteil-Bewegungselements (204, 5044) mit dem Fixierungsteil (262, 264) durch Bewegung der Bearbeitungsspindel (36); und
Bewegen des Fixierungsteils (262, 264) entsprechend einer Position des Positionierungselements, um das Werkstück in einer gewünschten Lage zu positionieren, durch Bewegung der Bearbeitungsspindel (36) in einem Zustand, in dem das Fixierungsteil-Bewegungselement (204, 5044) mit dem Fixierungsteil (262, 264) in Eingriff steht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
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.
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.
TECHNISCHER HINTERGRUND
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.
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.
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.
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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ferner sind im Hinblick auf die vorgenannten Positionierungsstifte, in Referenzdokument 3, bewegliche Stifte offenbart, zusammen mit einer Stiftpositionierungsvorrichtung, entsprechend dem jeweiligen Typ der Werkstückform.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine mit einer kompakten Struktur, mit hoher Raumausnutzung anzugeben, dennoch leichtgewichtig und hochstabil ist.
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.
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.
Noch ferner hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine anzugeben, die eine kompakte Struktur hat und die eine gute Raumausnutzung hat.
Die vorliegende Erfindung hat auch die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine mit einer kompakten Struktur anzugeben, worin Werkstücke mit hoher Effizienz zwischen Werkzeugmaschinen transportiert werden können.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Wenn darüber hinaus eine Bremse zum örtlichen Fixieren der Fixierungsteile vorgesehen ist, kann die Positionierung des Werkstücks noch zuverlässiger ausgeführt werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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;
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;
67 ist eine partiell weggelassene vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie LXVII-LXVII in 66;
68 ist ein Flussdiagramm zu dem Zweck der Erläuterung der Werkstückbearbeitung durch die Werkzeugmaschine gemäß der fünften Ausführung;
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;
70A ist eine Draufsicht zu dem Zweck der Erläuterung eines Zustands, in dem ein Werkstück auf einem Tisch positioniert ist;
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;
71 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Werkstückpositionierungstisches gemäß einem ersten modifizierten Beispiel der fünften Ausführung;
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
73 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Werkstückpositionierungstisches gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel der fünften Ausführung.
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Es werden nun Erläuterungen in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben, welche Ausführungen der vorliegenden Erfindung betreffen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
Dementsprechend wird durch das Zurückziehen der Säule 18 in Richtung von Pfeil Z2 das Werkzeug T auf dem Werkzeugkopf 50 herausgezogen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Nachfolgend werden Ausführungen der Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die 17 bis 27 aufgezeigt und erläutert.
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).
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.
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).
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.
Detaillierte Erläuterungen der Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 und der Werkstückpress- und -fixierungsvorrichtungen 1017a, 1017b werden später beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Drehmagazine 80a und 80b haben die gleiche Struktur wie das zuvor beschriebene Drehmagazin 80, und somit werden detaillierte Erläuterungen davon weggelassen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die nachfolgend beschriebene Sequenz wird anhand des Beispiels der ersten Werkzeugmaschine 11a erläutert, und die Sequenz ist für die zweite Werkzeugmaschine 11b die gleiche.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Struktur des in 24 gezeigten Controllers 12 wird noch einmal aus einem anderen Blickpunkt in Bezug auf 28 erläutert.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Nachfolgend wird eine andere Ausführung der Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung präsentiert und wird in Bezug auf die 17 bis 41 erläutert.
Zuerst erfolgen Erläuterungen in Bezug auf eine Werkstückbewegungsvorrichtung 1014 der Werkzeugmaschine 1010.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ferner ist oben auf der Tischoberfläche 6010a des Drehabschnitts 6066 ein Linearbewegungsmittel 6072 angeordnet, um den beweglichen Stift 6064 linear zu bewegen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Als Nächstes wird in Bezug auf die 73 und 56 ein Erläuterung in Bezug auf ein zweites modifiziertes Beispiel der fünften Ausführung angegeben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Zusammenfassung
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).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- 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]

Claims

Steuer/Regelverfahren für eine Werkzeugmaschine, welches die Schritte umfasst: Installieren eines Fixierungsteil-Bewegungselements (204, 5044) zum Bewegen eines Fixierungsteils (262, 264), das mit einem Positionierungselement eines Werkstücks in Eingriff steht, an einer Bearbeitungsspindel (36), die an einer Spindelkopfeinheit (18) gelagert ist, sodass die Spindel (36) in drei Dimensionen zu einer vorbestimmten Position beweglich und drehbar ist; Ineingriffbringen des Fixierungsteil-Bewegungselements (204, 5044) mit dem Fixierungsteil (262, 264) durch Bewegung der Bearbeitungsspindel (36); und Bewegen des Fixierungsteils (262, 264) entsprechend einer Position des Positionierungselements, um das Werkstück in einer gewünschten Lage zu positionieren, durch Bewegung der Bearbeitungsspindel (36) in einem Zustand, in dem das Fixierungsteil-Bewegungselement (204, 5044) mit dem Fixierungsteil (262, 264) in Eingriff steht.
Steuer/Regelverfahren für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst, das Fixierungsteil (262, 264) mittels einer Bremse (304, 310) zu fixieren, nachdem die Bearbeitungsspindel (36) bewegt worden ist, um das Fixierungselement (262, 264) zu bewegen.
Steuer/Regelverfahren für eine Werkzeugmaschine, worin die Werkzeugmaschine umfasst: einen Z-Tisch (18), der in in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer horizontalen Eben bildet; einen Tragkörper (22), der an dem Z-Tisch (18) angeordnet ist und in vertikaler Richtung verschoben wird; eine Spindeleinheit, die an dem Tragkörper (22) angeordnet ist; einen Sensor zum Messen einer Länge eines Werkzeugs, das an einer Bearbeitungsspindel (36) der Spindeleinheit angebracht ist; ein Hauptmagazin (80a, 80b), 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 (36) ausführt; und ein Hilfsmagazin (1100a, 1100b), 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 (36) ausführt, wobei das Verfahren einen Schritt umfasst, die Länge des Werkzeugs durch den Sensor zu messen, wenn ein Werkzeug, das von dem Hilfsmagazin (1100a, 1100b) der Bearbeitungsspindel (36) zugeführt wurde, zu dem Hauptmagazin (80a, 80b) bewegt wird, und eine vorbestimmte Warnung auszugeben, wenn sich die Länge von einer zuvor aufgezeichneten Länge unterscheidet.
Werkzeugmaschine, umfassend: einen Z-Tisch (18), der in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper (22), der an dem Z-Tisch (18) angeordnet ist und in einer vertikalen Richtung verschoben wird; einen Dreharm (32), der an dem Tragkörper (22) gelagert ist und in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten Werkstück weist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle (34) zum Drehen des Dreharms (32); eine Bearbeitungsspindel (36), die an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms (32) angeordnet ist und die in Bezug auf den Dreharm (32) drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung weist; und eine Spindelantriebsquelle (38) zum Drehen der Bearbeitungsspindel (36).
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, worin eine Drehmittelachse des Dreharms (32) und eine Antriebsachse der Spindelantriebsquelle (38) an derselben vertikalen Ebene angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, worin: die Armantriebsquelle (34) eine hohle Drehwelle aufweist und an dem Tragkörper (22) angeordnet ist; die Spindelantriebsquelle (38) mit der Bearbeitungsspindel (36) durch ein Kraftübertragungselement verbunden ist, das die hohle Drehwelle zur Kraftübertragung durchsetzt, und an einer Rückseite des Tragkörpers (22) angeordnet ist; und worin die Armantriebsquelle (34) und die Spindelantriebsquelle (38) koaxial angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, die ferner einen automatisierten Werkzeugwechselmechanismus aufweist, der mit einem Drehmagazin (80) ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen gespeichert werden, die an der Bearbeitungsspindel (36) anbringbar und davon abnehmbar sind, worin eine Drehmittelachse des Dreharms (32) und eine Drehachse des Drehmagazins (80) an derselben vertikalen Ebene angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, worin, bei Betrachtung von vorne, eine Bewegungsdistanz des Tragkörpers (22) in der vertikalen Richtung das 1,7- bis 20,0-fache der Distanz von der Drehmitte des Dreharms (32) zur Bearbeitungsspindel (36) beträgt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, worin, bei Betrachtung von vorne, eine Bewegungsdistanz des Tragkörpers (22) in vertikaler Richtung das 0,66- bis 10,0-fache einer Breite der Geräteinstallationsfläche beträgt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, die ferner umfasst: einen Tisch, der mit Fixierungsteilen (262, 264) ausgestattet ist, die in einen entsperrten Zustand beweglich sind und die Standardpositionierungsteilen des Werkstücks entsprechen; und ein Fixierungsteil-Bewegungselement (204, 6044), das mit den Fixierungsteilen (262, 264) in Eingriff bringbar ist und das anstelle des Werkzeugs an der Bearbeitungsspindel (36) abnehmbar angebracht ist, worin dann, wenn das Fixierungsteil-Bewegungselement (204, 5044) an der Bearbeitungsspindel (36) angebracht ist und eine Sperre der Fixierungsteile (262, 264) entsperrt ist, das Fixierungsteil-Bewegungselement (204, 5044) mit den Fixierungsteilen (262, 264) in Eingriff gebracht wird und jedes der Fixierungsteile (262, 264) zu entsprechenden Positionen der jeweiligen Positionierungsteile bewegt wird, um das Werkstück in einer vorbestimmten Lage zu positionieren.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, die ferner einen automatisierten Werkzeugwechselmechanismus aufweist, der mit einem Hauptmagazin (80a, 80b) ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen gespeichert werden, die an der Bearbeitungsspindel (36) anbringbar und davon abnehmbar sind, worin eine Drehmittelachse des Dreharms (32) und eine Drehachse des Hauptmagazins (80a, 80b) an derselben vertikalen Ebene angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, die ferner ein Hilfsmagazin (1100a, 1100b) aufweist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen gespeichert sind und das an einer Seitenfläche in der X-Richtung orthogonal zur Z-Richtung in der horizontalen Ebene angeordnet ist, worin das Hilfsmagazin (1100a, 1100b) umfasst: einen Haltearm, in dem die Werkzeuge in der X-Richtung zeigend gehalten werden, einen Werkzeugausgabe- und -Wechselmechanismus zum Herausziehen eines der Werkzeuge aus dem Haltearm, Ändern einer Richtung des herausgezogenen Werkzeugs zu einer Z-Richtung, und Ausgeben des Werkzeugs zu der Bearbeitungsspindel (36); und einen Indexmechanismus zum intermittierenden Bewegen des Haltearms.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 11 oder 12, worin die Bearbeitungsspindel (36) das Anbringen und Abnehmen des Werkzeugs in Bezug auf das Hauptmagazin (80a, 80b) direkt ausführt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die ferner einen Sensor aufweist, der eine Länge des in der Bearbeitungsspindel (36) angebrachten Werkzeugs misst.
Werkzeugmaschine, umfassend: eine erste Werkzeugmaschine (11a) und eine zweite Werkzeugmaschine (11b); und einen Controller zum Steuern/Regeln der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b), worin die erste Werkzeugmaschine (11a) und die zweite Werkzeugmaschine (11b) parallel nebeneinander angeordnet sind; und die erste Werkzeugmaschine (11a) und die zweite Werkzeugmaschine (11b) jeweils umfassen: einen Z-Tisch (18), der in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper (22), der an dem Z-Tisch (18) angeordnet ist und in einer vertikalen Richtung verschoben wird; einen Dreharm (32), der an dem Tragkörper (22) gelagert ist und in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten Werkstück weist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle (34) zum Drehen des Dreharms (32); eine Bearbeitungsspindel (36), die an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms (32) angeordnet ist und die in Bezug auf den Dreharm (32) drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung weist; und eine Spindelantriebsquelle (38) zum Drehen der Bearbeitungsspindel (36); und einen automatisierten Werkzeugwechselmechanismus, der mit einem Drehmagazin (80) ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen gespeichert werden, die an der Bearbeitungsspindel (36) anbringbar und davon abnehmbar sind, worin eine Drehmittelachse des Dreharms (32) und eine Drehachse des Drehmagazins (80) an derselben vertikalen Ebene angeordnet sind.
Werkzeugmaschine, umfassend: eine erste Werkzeugmaschine (11a) und eine zweite Werkzeugmaschine (11b); und einen Controller zum Steuern/Regeln der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b), worin die erste Werkzeugmaschine (11a) und die zweite Werkzeugmaschine (11b) parallel nebeneinander angeordnet sind; und die erste Werkzeugmaschine (11a) und die zweite Werkzeugmaschine (11b) jeweils umfassen: einen Z-Tisch (18), der in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper (22), der an dem Z-Tisch (18) angeordnet ist und in einer vertikalen Richtung verschoben wird; einen Dreharm (32), der an dem Tragkörper (22) gelagert ist und der in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten Werkstück weist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle (34) zum Drehen des Dreharms (32); eine Bearbeitungsspindel (36), die an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms (32) angeordnet ist und die in Bezug auf den Dreharm (32) drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung weist; und eine Spindelantriebsquelle (38) zum Drehen der Bearbeitungsspindel (36); worin, bei frontaler Betrachtung in der Z-Richtung, eine Distanz in der horizontalen Breitenrichtung zwischen den Drehmitten der Dreharme (32) der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b) kürzer ist als eine Gesamtlänge der Dreharme (32); und worin in dem Fall, dass einer der Dreharme (32) oder der Tragkörper (22) bewegt wird, der Controller eine Position des Dreharms (32) an einem Bewegungsziel mit der Position des anderen Dreharms (32) vergleicht, und wenn eine gegenseitige Störung zwischen diesen erzeugt wird, die Bewegung des einen Dreharms (32) angehalten wird, oder ein Betrieb, der eine Sequenz voraus ist, zuerst durchgeführt wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 15 oder 16, worin der Controller den Bewegungsbereich jedes der Dreharme (32) in eine Mehrzahl von Bereichen unterteilt und an jeder Bereichseinheit die Position jedes der Dreharme (32) und, ob dazwischen eine Störung vorliegt oder nicht, bestimmt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 15 oder 16, worin, wenn die Verlagerungen der Dreharme (32) der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b) in der Z-Richtung voneinander unterschiedlich sind, der Controller ermöglicht, dass der Dreharm (32) an der dem Werkstück nächsten Seite nicht eingeschränkt ist, während er einwärts des Dreharms (32) weisend an der von dem Werkstück entferntesten Seite eingeschränkt ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 16, worin eine Drehmittelachse des Dreharms (32) und eine Antriebsachse der Spindelantriebsquelle (38) an derselben vertikalen Ebene angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, worin: die Armantriebsquelle (34) eine hohle Drehwelle enthält und an dem Tragkörper (22) angeordnet ist; wobei die Spindelantriebsquelle (38) mit der Bearbeitungsspindel (36) durch ein Kraftübertragungselement verbunden ist, das die hohle Drehwelle zur Kraftübertragung durchsetzt, und an der Rückseite des Tragkörpers (22) angeordnet ist; und worin die Armantriebsquelle (34) und die Spindelantriebsquelle (38) koaxial angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 20, die ferner einen automatisierten Werkzeugwechselmechanismus aufweist, der mit einem Drehmagazin (80) ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen gespeichert werden, die an der Bearbeitungsspindel (36) anbringbar und davon abnehmbar sind, worin eine Drehmittelachse des Dreharms (32) und eine Drehachse des Drehmagazins (80) an derselben vertikalen Ebene angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 15 bis 19, die ferner einen automatisierten Werkzeugwechselmechanismus aufweist, der mit einem Drehmagazin (80) ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen gespeichert werden, die an der Bearbeitungsspindel (36) anbringbar und davon abnehmbar sind, worin, bei frontaler Betrachtung in der Z-Richtung, die Drehachse des Drehmagazins (80) innerhalb einer Reichweite der horizontalen Breitendistanz zwischen den Drehmitten der Dreharme (32) der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine umfassend: eine erste Werkzeugmaschine (11a) und eine zweite Werkzeugmaschine (11b); und eine Werkstückbewegungsvorrichtung, die ein Werkstück hält, das von der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b) bearbeitet wird; wobei die erste Werkzeugmaschine (11a) und die zweite Werkzeugmaschine (11b) jeweils umfassen: einen Z-Tisch (18), der in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper (22), der an dem Z-Tisch (18) angeordnet ist und in einer vertikalen Richtung verschoben wird; einen Dreharm (32), der an dem Tragkörper (22) gelagert ist und in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten Werkstück weist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle (34) zum Drehen des Dreharms (32); eine Bearbeitungsspindel (36), die an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms (32) angeordnet ist und die in Bezug auf den Dreharm (32) drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung weist; und eine Spindelantriebsquelle (38) zum Drehen der Bearbeitungsspindel (36), wobei die Werkstückbewegungsvorrichtung umfasst: einen Drehtisch, der in einer horizontalen Ebene drehbar ist; eine Mehrzahl von Hilfsdrehmechanismen (3152), 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 (36) weist; und einen Hauptdrehmechanismus (3156) zum intermittierenden Drehen des Drehtisches, sodass einer von den Hilfsdrehmechanismen (3152) an einer ersten Halteposition angeordnet wird, die zu der Bearbeitungsspindel (36) der ersten Werkzeugmaschine (11a) weist, während ein anderer der Hilfsdrehmechanismen (3152) an einer zweiten Halteposition angeordnet wird, die zu der Bearbeitungsspindel (36) der zweiten Werkzeugmaschine (11b) weist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 23, worin die Z-Tische (18) der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b) parallel zueinander angeordnet sind.
Werkzeugmaschine, die eine Spindelkopfeinheit (18) aufweist, an der eine Bearbeitungsspindel (36) gelagert ist, sodass die Spindel (36) 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 (262, 264), die den Positionierungselementen entsprechen, worin das Werkstück durch Werkzeuge bearbeitet wird, die an der Bearbeitungsspindel (36) anbringbar und davon abnehmbar sind, wobei jedes der Fixierungsteile (262, 264) an dem Tisch beweglich angeordnet ist, ferner umfassend ein Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) zum Bewegen jedes der Fixierungsteile (262, 264) zu einer entsprechenden Position jedes der Positionierungselemente, um die Positionierung des Werkstücks in einer vorbestimmten Lage zu ermöglichen, und worin das Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) einen Installationsabschnitt, der an der Bearbeitungsspindel (36) anstelle des Werkzeugs abnehmbar angebracht ist, sowie einen Eingriffsabschnitt, der mit den Fixierungsteilen (262, 264) in Eingriff tritt, enthält.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 25, worin das Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) durch Bewegung der Bearbeitungsspindel (36) mit den Fixierungsteilen (262, 264) in Eingriff gebracht wird, und die ferner umfasst: ein Steuermittel zum Steuern/Regeln der Spindelkopfeinheit (18) zum Bewegen der Fixierungsteile (262, 264), indem veranlasst wird, dass die Bearbeitungsspindel (36) in einem Zustand bewegt wird, in dem das Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) mit einem der Fixierungsteile (262, 264) in Eingriff steht.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 25 oder 26, das ferner eine Bremse (304, 310) aufweist, um die Fixierungsteile (262, 264) örtlich zu fixieren.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 25, worin die Fixierungsteile (262, 264) Standardpositionierungsabschnitten des Werkstücks entsprechen und beweglich sind, wenn sie in einem entsperrten Zustand sind, und worin, wenn das Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) an der Bearbeitungsspindel (36) angebracht ist und die Sperre der Fixierungsteile (262, 264) im entsperrten Zustand ist, das Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) mit den Fixierungsteilen (262, 264) in Eingriff gebracht wird, und die Fixierungsteile (262, 264) zu entsprechenden Positionen der Positionierungselemente bewegt werden, um das Werkstück in der vorbestimmten Lage zu positionieren.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 28, worin die Spindelkopfeinheit (18) umfasst: einen Z-Tisch (18), der in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper (22), der an dem Z-Tisch (18) angeordnet ist und in der vertikalen Richtung verschoben wird; einen Dreharm (32), der an dem Tragkörper (22) gelagert ist und der in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten Werkzeug hinweist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle (34) zum Drehen des Dreharms (32); und eine Spindelantriebsquelle (38) zum Drehen der Bearbeitungsspindel (36), wobei die Bearbeitungsspindel (36) an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms (32) angeordnet ist und in Bezug auf den Dreharm (32) drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung weist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 29, worin eine Drehmittelachse des Dreharms (32) und eine Antriebsachse der Spindelantriebsquelle (38) an derselben vertikalen Ebene angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 30, worin die Armantriebsquelle (34) eine hohle Drehwelle aufweist und an dem Tragkörper (22) angeordnet ist; die Spindelantriebsquelle (38) mit der Bearbeitungsspindel (36) durch ein Kraftübertragungselement verbunden ist, das die hohle Drehwelle zur Kraftübertragung durchsetzt, und an einer Rückseite des Tragkörpers (22) angeordnet ist; und worin die Armantriebsquelle (34) und die Spindelantriebsquelle (38) koaxial angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 29 bis 31, die ferner einen automatisierten Werkzeugwechselmechanismus aufweist, der mit einem Drehmagazin (80) ausgestattet ist, in dem eine Mehrzahl von Werkzeugen gespeichert werden, die an der Bearbeitungsspindel (36) anbringbar und davon abnehmbar sind, worin eine Drehmittelachse des Dreharms (32) und eine Drehachse des Drehmagazins (80) an derselben vertikalen Ebene angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 29 bis 32, worin, bei Betrachtung von vorne, eine Bewegungsdistanz des Tragkörpers (22) in der vertikalen Richtung das 1,7- bis 20,0-fache der Distanz von der Drehmitte des Dreharms (32) zur Bearbeitungsspindel (36) beträgt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 29 bis 32, worin, bei Betrachtung von vorne, eine Bewegungsdistanz des Tragkörpers (22) in der vertikalen Richtung das 0,66- bis 10,0-fache einer Breite der Geräteinstallationsfläche beträgt.
Werkzeugmaschine, umfassend: eine erste Werkzeugmaschine (11a) und eine zweite Werkzeugmaschine (11b); und eine Werkstückbewegungsvorrichtung, die ein von der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b) bearbeitetes Werkstück hält, wobei die erste Werkzeugmaschine (11a) und die zweite Werkzeugmaschine (11b) jeweils eine Spindelkopfeinheit (18) aufweisen, an der eine Bearbeitungsspindel (36) gelagert ist, sodass die Spindel (36) durch eine Antriebsquelle in drei Dimensionen zu einer vorbestimmten Position beweglich und drehbar ist, wobei 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 (262, 264) positioniert, die jedem der Positionierungselemente entsprechen; eine Mehrzahl von Hilfsdrehmechanismen (3152), 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 (36) weist; und einen Hauptdrehmechanismus (3156) zum intermittierenden Drehen des Drehtisches, sodass einer von den Hilfsdrehmechanismen (3152) an einer ersten Halteposition angeordnet wird, die zu der Bearbeitungsspindel (36) der ersten Werkzeugmaschine (11a) weist, während ein anderer der Hilfsdrehmechanismen (3152) an einer zweiten Halteposition angeordnet wird, die zu der Bearbeitungsspindel (36) der zweiten Werkzeugmaschine (11b) weist; wobei jedes der Fixierungsteile (262, 624) an dem Drehtisch beweglich angeordnet ist; ferner umfassend ein Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) zum Bewegen jedes der Fixierungsteile (262, 264) zu einer entsprechenden Position jedes der Positionierungselemente, um die Positionierung des Werkstücks in einer vorbestimmten Lage zu ermöglichen, und worin das Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) einen Installationsabschnitt, der an der Bearbeitungsspindel (36) anstelle des Werkzeugs abnehmbar angebracht ist, sowie einen Eingriffsabschnitt, der mit den Fixierungsteilen (262, 264) in Eingriff tritt, enthält; wobei das Werkstück durch das Werkzeug bearbeitet wird, das an der Bearbeitungsspindel (36) abnehmbar angebracht ist, wobei die Spindelkopfeinheit (18) umfasst: einen Z-Tisch (18), der in einer Z-Richtung verschoben wird, die eine Richtung in einer horizontalen Ebene bildet; einen Tragkörper (22), der an dem Z-Tisch (18) angeordnet ist und in der vertikalen Richtung verschoben wird; einen Dreharm (32), der an dem Tragkörper (22) gelagert ist und der in einer vertikalen Ebene, die zu einem in der Z-Richtung orientierten Werkstück weist, um 360° drehbar ist; eine Armantriebsquelle (34) zum Drehen des Dreharms (32); eine Bearbeitungsspindel (36), die an einer Position mit Abstand von einer Drehmitte des Dreharms (32) angeordnet ist und die in Bezug auf den Dreharm (32) drehbar gelagert ist und in der Z-Richtung weist; und eine Spindelantriebsquelle (38) zum Drehen der Bearbeitungsspindel (36).
Werkzeugmaschine nach Anspruch 35, worin die Z-Tische (18) der ersten Werkzeugmaschine (11a) und der zweiten Werkzeugmaschine (11b) zueinander parallel angeordnet sind.
Werkzeugmaschine, umfassend eine Spindelkopfeinheit (18), an der eine Bearbeitungsspindel (36) gelagert ist, sodass die Spindel (36) 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 (262, 264), die den Positionierungselementen entsprechen, worin das Werkstück durch Werkzeuge bearbeitet wird, die an der Bearbeitungsspindel (36) anbringbar und davon abnehmbar sind, worin die Fixierungsteile (262, 264) an dem Werkstückpositionierungstisch befestigt sind und aufgebaut sind aus einem ersten Fixierungsteil (262), das mit einem der Mehrzahl von Positionierungselementen in Eingriff tritt, und einem zweiten Fixierungsteil (264), das mit einem anderen von der Mehrzahl der Positionierungselemente in Eingriff tritt, wobei die Werkzeugmaschine ferner umfasst: ein Drehmittel zum Drehen einer Oberfläche des Tisches; und ein Linearbewegungsmittel (6072) zum Bewegen des zweiten Fixierungsteils (264) entlang einer geraden Linie, worin das Linearbewegungsmittel (6072) 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 (36), an der ein Drehwerkzeug (6116) zum drehbaren Antrieb des Drehelements angebracht ist, um die Fixierungsteile (262, 264) linear zu entsprechenden Positionen der Positionierungselemente relativ zu bewegen, um das Werkstück an einer vorbestimmten Lage zu positionieren; wobei das Drehwerkzeug (6116) enthält: ein Halterungselement, das anstelle des hinteren Teils an der Bearbeitungsspindel abnehmbar angebracht ist; und ein Eingriffselement, das mit dem Drehelement in Eingriff steht, 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 (36) anpasst; und worin, nachdem durch drehenden Antrieb des Drehelements durch das Drehwerkzeug (6116) das zweite Referenzelement zu einer vorbestimmten Position bewegt worden ist, der Werkstückpositionierungstisch zu einer vorbestimmten Position gedreht wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 37, die ferner eine Halterungsbasis aufweist, die an dem Tisch abnehmbar befestigt ist, woran das Werkstück, das durch das erste Fixierungsteil (262) und das zweite Fixierungsteil (264) positioniert ist, angebracht ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 38, worin das Linearbewegungsmittel (7072) einen elastischen Körper (6085) aufweist, der das zweite Referenzelement in seiner Bewegungsrichtung elastisch stützt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 38 oder 39, worin der Werkzeugpositionierungstisch aus einem die Dreharme enthaltenden Antriebsabschnitt und einer Dreheinheit einschließlich der Tischoberfläche, die mit dem Antriebsabschnitt trennbar verbunden ist, aufgebaut ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 25, worin: das Werkstück ein erstes Referenzteil und ein zweites Referenzteil enthält, und die Fixierungsteile (262, 264) ein erstes Referenzelement, das an der Tischoberfläche angeordnet ist und mit dem ersten Referenzteil in Eingriff tritt, sowie ein zweites Referenzelement, das an der Tischoberfläche beweglich angeordnet ist und das mit dem zweiten Referenzteil in Eingriff tritt, enthält, um das Werkstück zu positionieren, wobei die Werkzeugmaschine ferner umfasst: ein Linearverschiebungsmittel (6120), das linear und verschiebbar das zweite Referenzelement trägt; ein erstes Erfassungsmittel (6098), das einen Bewegungsbetrag oder eine Position des zweiten Referenzelements erfasst; ein Axiallagerungsmittel (6104) zum drehbaren und axialen Lagern des Werkstückpositionierungstisches; Bremsen (304, 310) zum Positionieren und Fixieren des Werkstückpositionierungstisches in Position; ein zweites Erfassungsmittel (6108), das eine Phase des Werkstückpositionierungstisches erfasst; und einen Controller zum Steuern/Regeln der Bewegungsoperationen der Bearbeitungsspindel (36), worin mittels des Controllers das zweite Referenzelement zu einer vorbestimmten Position bewegt wird, indem veranlasst wird, dass die Bearbeitungsspindel (36), an der das Fixierungsteilbewegungselement (204, 5044) angebracht ist, bewegt wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 25, worin der Tisch einen Drehmechanismus aufweist, um das Werkstück, das daran eine Mehrzahl von Positionierungselementen enthält, mittels einer Mehrzahl von Fixierungsteilen (262, 264) entsprechend den Positionierungselementen zu positionieren, wobei der Drehmechanismus umfasst: ein erstes Drehelement (268), 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 (262) aufweist; ein zweites Drehelement (270), 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 (264) aufweist; eine erste Antriebsquelle (4092) zum drehbaren Antrieb des ersten Drehelements; eine zweite Antriebsquelle (4098) zum drehbaren Antrieb des zweiten Drehelements; eine erste Bremse (304) zum örtlichen Fixieren des ersten Drehelements; und eine zweite Bremse (310) zum örtlichen Fixieren des zweiten Drehelements.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 42, worin durch Drehen des ersten Drehelements und/oder des zweiten Drehelements, und dann durch drehendes Bewegen des ersten Fixierungsteils (262) und/oder des zweiten Fixierungsteils (264) der Abstand zwischen dem ersten Fixierungsteil (262) und dem zweiten Fixierungsteil (264) oder deren Positionen verändert werden, und die Positionierung des Werkstücks ausgeführt wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 25, worin der Tisch einen Drehmechanismus aufweist, um das Werkstück, das eine Mehrzahl von Positionierungselementen daran enthält, mittels einer Mehrzahl von Fixierungsteilen (262, 264) entsprechend den Positionierungselementen zu positionieren, wobei 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 (262) 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 (264) aufweist; eine erste Antriebsquelle (4092) zum drehenden Antrieb des äußeren Drehelements; eine zweite Antriebsquelle (4098) zum drehenden Antrieb des inneren Drehelements; eine erste Bremse (304) zum örtlichen Fixieren des äußeren Drehelements; und eine zweite Bremse (310) zum örtlichen Fixieren des inneren Drehelements.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 44, worin durch Drehen des äußeren Drehelement und/oder des inneren Drehelements und dann durch drehendes Bewegen des ersten Fixierungsteils (262) und/oder des zweiten Fixierungsteils (264) der Abstand zwischen dem ersten Fixierungsteil (262) und dem zweiten Fixierungsteil (264) oder deren Positionen verändert werden und die Positionierung des Werkstücks ausgeführt wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 44, worin der Drehmechanismus eine Mehrzahl von Drehmechanismen umfasst, ferner umfassend einen Controller, in dem durch Drehen jedes der äußeren Drehelemente und/oder jedes der inneren Drehelemente und dann durch drehende Bewegung jedes der ersten Fixierungsteile (262) und/oder jedes der zweiten Fixierungsteile (264) in jedem der Drehmechanismen, der Controller den Abstand zwischen jedem der ersten Fixierungsteile (262) und jedem der zweiten Fixierungsteile (264) oder deren Positionen verändert und selektiv die Abstände oder Positionen der Fixierungsteile von zwei oder mehr jedes der Fixierungsteile (262) und/oder jedes der zweiten Fixierungsteile (264) ändert.