DE4042514C2 - Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung und einer Indexvorrichtung - Google Patents
Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung und einer IndexvorrichtungInfo
- Publication number
- DE4042514C2 DE4042514C2 DE4042514A DE4042514A DE4042514C2 DE 4042514 C2 DE4042514 C2 DE 4042514C2 DE 4042514 A DE4042514 A DE 4042514A DE 4042514 A DE4042514 A DE 4042514A DE 4042514 C2 DE4042514 C2 DE 4042514C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- workpiece
- rotation
- tool
- angle
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
- B23Q3/157—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
- B23Q3/15713—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a transfer device taking a single tool from a storage device and inserting it in a spindle
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50242—Tool changer and revolver fixed on spindle
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50262—Change tool at minimum distance from workpiece
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine numerisch gesteuerte Werk
zeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des An
spruchs 4. Diese Werkzeugmaschine bearbeitet mehrere Oberflä
chen eines Werkstückes aufeinanderfolgend, wobei ein Werkzeug
in einem Werkzeugmagazin in Übereinstimmung mit einem Arbeits
programm ausgetauscht wird. Die numerisch gesteuerte Werkzeug
maschine weist eine Einrichtung zum Wechseln einer bearbeiteten
Oberfläche, wie z. B. eine Indexvorrichtung, auf, die das Werk
stück um eine zur Spindelachse senkrechte Achse dreht, um die
bearbeitete Oberfläche zu wechseln.
Herkömmlicherweise bearbeiten Werkzeugmaschinen nacheinander
mehrere Oberflächen eines Werkstückes, während ein Werkzeug in
einem Werkzeugmagazin in Übereinstimmung mit einem Arbeitspro
gramm gewechselt wird.
Eine derartige Maschine ist in der JP 63-123646 (≘ US 4,833,772,
DE 37 35 384 A1) beschrieben. Bei dieser bekannten
Werkzeugmaschine sind das Werkzeugmagazin und der Spindelkopf
zusammen montiert.
Wenn ein Werkzeug ersetzt werden soll, wird der Kopf vertikal
entlang einer Säule bewegt, um die Entfernung zwischen dem
Werkstück und der Spitze des Werkzeuges zu ändern. Im Magazin
werden verschiedene Werkzeuge mit unterschiedlichen Formen und
Größen, wie z. B. Gewindebohrer, Bohrer und Räumer bereitgehal
ten. Wenn die Werkzeuge ersetzt werden sollen, wird das Magazin
gedreht, um das Werkzeug zu indizieren. Dann wird die Drehvor
richtung betrieben, um einen Werkzeugtopf derart zu drehen, daß
das Werkzeug für den nächsten Bearbeitungsschritt zum Werkzeug
für den momentanen Bearbeitungsschritt ausgerichtet wird. An
schließend wird ein Wechselarm betrieben, um die Werkzeuge aus
zutauschen.
Wenn die Werkzeuge auf dieser Maschine ausgetauscht sind, wird
der Spindelkopf auf der Säule zurück nach oben bewegt, um zu
verhindern, daß sich das Werkzeug für den gegenwärtigen Bear
beitungsprozeß und das Werkzeug für den nächsten Bearbeitungs
prozeß gegenseitig stören und das Werkstück nicht eine periphe
re Einrichtung behindert. Daher dauert es eine lange Zeit, vom
gegenwärtigen Bearbeitungsprozeß zum nächsten Bearbeitungspro
zeß zu kommen. Ferner wird das Werkstück während dieser Zeit
nicht bearbeitet. Folglich kann die Bearbeitungseffizienz für
das Werkstück nicht verbessert werden.
Falls das Werkzeugmagazin gemeinsam mit dem Spindelkopf mon
tiert und die Werkzeugmaschine selbst miniaturisiert wird, kön
nen die Werkzeuge nicht ohne größere Bewegungen ausgetauscht
werden. Dies unterscheidet sich nicht von einer Maschine mit
separatem Werkzeugmagazin oben auf der Säule. Dieser integrier
te kleine Typ der Werkzeugmaschine weist daher nicht die beste
Verwendungsfähigkeit auf.
Aus der US 4,628,441 ist eine numerisch gesteuerte Werkzeugma
schine zu entnehmen, bei der ein drehbarer Rundtisch vorgesehen
ist, auf dem das Werkstück angeordnet wird. Eine verfahrbare
Spindel trägt ein Werkzeug, mit dem das Werkstück bearbeitet
werden kann. Ein Kontrollsystem steuert die Bewegung sowohl des
Rundtisches als auch der Spindel. Zur Bearbeitung des Werkstüc
kes muß dies gedreht werden, so daß es eine Problematik von
Kollisionen zwischen Werkzeug und Werkstück während der Drehung
gibt.
Eine andere bei der Anmelderin vorhandene Werkzeugmaschine ist
ebenfalls mit einer Indexvorrichtung ausgerüstet, und das Werk
stück wird zum Bearbeiten auf einem Indextisch der Indexvor
richtung positioniert. Da das Werkstück vom Indextisch gedreht
werden kann, können verschiedene Oberflächen des Werkstückes
bearbeitet werden. Wenn das Werkstück gedreht wird, um die zu
bearbeitende Oberfläche zum Werkzeug auszurichten, nachdem eine
Oberfläche bearbeitet worden ist, wird das Werkstück um den mi
nimalen Winkel in die Position für den nächsten Bearbeitungs
prozeß gedreht. Damit durchläuft das Werkstück die kürzeste
Strecke. Diese Werkzeugmaschine weist jedoch die folgenden Pro
bleme auf.
- 1. Wenn das Werkstück die kürzeste Strecke durchläuft, muß der Spindelkopf der Werkzeugmaschine zurückgezogen werden, um zu verhindern, daß das Werkstück und die periphere Einrichtung das am Spindelkopf befestigte Werkzeug beeinflussen. Der zurückge zogene Spindelkopf wird unabhängig vom Bereich der Drehung in eine gegebene Position gebracht. Daher bewegt sich das am Ende des Spindelkopfes angebrachte Werkzeug erheblich. Folglich wird Bearbeitungszeit vergeudet.
- 2. Wenn die absolute Winkelposition der als nächstes zu bear beitenden Oberfläche des Werkstückes angezeigt wird, ist die gegenwärtige Winkelposition des Werkstückes kaum bekannt. Daher weiß der Bediener häufig nicht, ob das Werkstück im oder entge gen dem Uhrzeigersinn gedreht werden sollte, so daß das Werk stück den kürzesten Weg für den nächsten Bearbeitungsprozeß nimmt. Entsprechend muß der Bediener den Spindelkopf zur Si cherheit zurückziehen, wenn das Werkstück gedreht wird, unab hängig davon, ob das Werkstück im oder entgegen dem Uhrzeiger sinn rotiert. Wenn jeder Schritt des Bearbeitungsprozesses im Einzelschritt- oder Testmodus manuell geprüft wird, kann der Spindelkopf in eine geeignete, nicht auf einem NC-Programm ba sierende Position verschoben werden, bevor das Werkstück durch die Indexvorrichtung gedreht wird. Der Spindelkopf muß an schließend derart bewegt werden, daß er das Werkstück oder an dere Komponenten unabhängig davon, ob das Werkstück im oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, nicht stört, da die Richtung der nächsten Drehung nicht bekannt ist. Folglich wird Maschinenzeit vergeudet. Falls der Spindelkopf positioniert wird, nachdem die Drehrichtung des Werkstückes falsch festge legt worden ist, kann das Werkstück das Werkzeug stören und be schädigen.
- 3. Wenn das Werkstück bearbeitet wird, während es derart ge steuert wird, daß es die kürzeste Strecke durchläuft, kann wäh rend der Operation in Abhängigkeit von der Art des Werkstückes, der Weise, wie das Werkstück an der Indexvorrichtung befestigt ist oder der Art der Indexvorrichtung ein Anschlag auftreten. Dann kann das Werkstück mit dem Maschinentisch kollidieren und diesen, ein Kabel auf der Indexvorrichtung oder andere Kompo nenten zerstören. Um diese Situationen zu verhindern, muß bei der Erstellung eines Bearbeitungsprogrammes ausreichend Vor sicht geübt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße numerisch ge
steuerte Werkzeugmaschine (US 4,628,441) so weiterzuentwickeln,
daß der Werkzeugwechsel mit geringstem Betriebsaufwand und zei
toptimal durchgeführt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in den nebengeordneten
Ansprüchen 1 und 4 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ge
kennzeichnet.
Wie in Fig. 1A dargestellt ist, umfaßt die Werkzeugmaschine ei
nen Spindelkopf M3 zum Antreiben einer Spindel M2, die ein ge
genwärtiges Werkzeug M1 für den gegenwärtigen Bearbeitungspro
zeß zum Bearbeiten eines Werkstückes W trägt, ein Werkzeugmaga
zin M5 zum Bereithalten mehrerer Werkzeuge T und zum Bewegen
eines weiteren (nächsten) Werkzeuges M4 für den nächsten Bear
beitungsprozeß, um das gegenwärtige Werkzeug M1 zu ersetzen, in
eine gegebene indizierte Position P1, eine Vorbereitungsein
richtung M6 für das nächste Werkzeug M4 zum Bewegen des nächsten
Werkzeuges M4 von der indizierten Position P1 in Richtung
des Werkstückes W und zum Plazieren des nächsten Werkzeuges M4
in eine Aufnahmeposition P2, einen Werkzeugwechselarm M7 zum
Greifen des gegenwärtigen Werkzeuges M1 an einem Ende und des
nächsten Werkzeuges M4 am anderen Ende und zum Drehen und Er
setzen des gegenwärtigen Werkzeuges M1 durch das nächste Werk
zeug M4, und eine Relativpositions-Änderungseinrichtung M8 zum
Ändern der Entfernungen zwischen dem Spindelkopf M3, dem Werk
zeugmagazin M5, dem Werkzeugwechselarm M7 und dem Werkstück W.
Die Werkzeugmaschine umfaßt ferner eine arithmetische Einrich
tung M9 zum Berechnen der Positionen, bei denen das gegenwärti
ge Werkzeug M1 und das nächste Werkzeug M4 einem Interferenzbe
reich, der durch die Form einer peripheren Einrichtung WT, wie
z. B. einem Werktisch, und die Form des Werkstückes W definiert
ist, und bei denen keines der Werkzeuge während der Werkzeug
wechseloperation in den Interferenzbereich eindringt, am näch
sten kommt, aus den Dimensionen und den Formen des gegenwärti
gen Werkzeuges M1 und des nächsten Werkzeuges M4.
Weiterhin umfaßt die Werkzeugmaschine eine Rückzieheinrichtung
M10 zum Antreiben der Relativpositions-Änderungseinrichtung M8
entsprechend den Ergebnissen der Berechnungen, die von der
arithmetischen Einrichtung M9 durchgeführt worden sind, wenn
das gegenwärtige Werkzeug M1 durch das nächste Werkzeug M4 er
setzt werden soll, um den Spindelkopf M3, das Werkzeugmagazin
M5 und den Werkzeugwechselarm M7 von der peripheren Einrichtung
WT und dem Werkstück W zurückzuziehen, so daß diese einander
nicht behindern und trotzdem einander am nächsten sind, und ei
ne Werkzeugwechsel-Verhinderungseinrichtung M11 zum Verhindern
eines Betriebes der Vorbereitungseinrichtung M6 für das nächste
Werkzeug M4 und des Werkzeugwechselarmes M7, bis die Rückzie
heinrichtung M10 ihre Operation vervollständigt hat.
Wie durch die teilweise unterbrochene Linie in Fig. 1A darge
stellt ist, umfaßt die Werkzeugmaschine ferner eine Bearbei
tungsoberflächen-Änderungseinrichtung M12 zum Ändern der bear
beiteten Oberfläche des Werkstückes W in Übereinstimmung mit
dem Bearbeitungsprozeß, eine Interferenzbereich-Meldungsein
richtung M13 zum Benachrichtigen der Arithmetikeinrichtung M9
über den Interferenzbereich, der durch den Überlapp der Opera
tion zum Ändern der bearbeiteten Oberfläche und der Operation
zum Wechseln der Werkzeuge definiert ist, wenn der Wechsel der
Werkzeuge und eine Änderung der bearbeiteten Oberfläche für den
nächsten Bearbeitungsprozeß angewiesen werden, und eine Bear
beitungsoberflächen-Änderungsverhinderungseinrichtung M14 zum
Verhindern eines Betriebes der Bearbeitungsoberflächen-
Änderungseinrichtung M12, bis die Rückzieheinrichtung M10 ihre
Operation vervollständigt hat, wenn der nächste Bearbeitungs
prozeß die Änderung der Werkzeuge und die Änderung der bearbei
teten Oberfläche beinhaltet.
Wenn bei der in Fig. 1A gezeigten Werkzeugmaschine die Werkzeuge
ausgetauscht werden, ohne daß die bearbeitete Oberfläche des
Werkstückes W geändert wird, berechnet die Arithmetikeinrichtung
M9 aus den Dimensionen und den Formen des gegenwärtigen Werkzeu
ges M1 und des nächsten Werkzeuges M4 diejenigen Positionen, bei
denen weder das Werkzeug M1 noch das Werkzeug M4 in den Interfe
renzbereich, der durch die Form der peripheren Einrichtung WT,
wie z. B. des Werktisches, und die Form des Werkstückes W defi
niert ist, eintritt und bei denen eines der Werkzeuge dem Inter
ferenzbereich während der Operation zum Wechseln der Werkzeuge
am nächsten liegt. Wenn die Werkzeuge ausgetauscht werden,
treibt die Rückzieheinrichtung M10 die Relativpositions-
Änderungseinrichtung M8 entsprechend den Ergebnissen der Berech
nungen, die von der Arithmetikeinrichtung M9 ausgeführt worden
sind, an, um den Spindelkopf M3, das Werkzeugmagazin M5 und den
Werkzeugwechselarm M7 von der peripheren Einrichtung WT und dem
Werkstück W zurückzuziehen, so daß sie einander nicht behindern
und trotzdem möglichst nah beieinander sind. Die Werkzeugwech
sel-Verhinderungseinrichtung M11 verhindert, daß die Vorberei
tungseinrichtung M6 für das nächste Werkzeug M4 und der Werk
zeugwechselarm M7 betrieben werden, bis die Rückzieheinrichtung
M10 ihre Operation vervollständigt hat. Dadurch, daß der Spin
delkopf M3, das Werkzeugmagazin M5 und der Werkzeugwechselarm M7
in ihre geringsten Entfernungen zurückgezogen worden sind, stö
ren während der Operation zum Wechseln der Werkzeuge weder das
gegenwärtige Werkzeug M1 noch das nächste Werkzeug M4 das Werk
stück W oder seine periphere Einrichtung WT. Auf diese Weise
werden die Werkzeuge in den nahesten Positionen ausgetauscht,
bei denen keine gegenseitigen Beeinflussungen auftreten.
Die Werkzeugmaschine umfaßt ferner die Bearbeitungsoberflächen-
Änderungseinrichtung M12 zum Ändern der bearbeiteten Oberfläche
des Werkstückes W entsprechend dem Bearbeitungsprozeß, wie z. B.
einen Indextisch. Wenn der Wechsel der Werkzeuge und die Ände
rung der bearbeiteten Oberfläche für den nächsten Bearbeitungs
prozeß angewiesen werden, meldet die Interferenzbereich-
Meldungseinrichtung M13 der Arithmetikeinrichtung M9 den Inter
ferenzbereich, der auf der Basis des Überlappes der Änderung
der bearbeiteten Oberfläche und dem Wechsel der Werkzeuge defi
niert ist. Anschließend berechnet die Arithmetikeinrichtung M9
die nahesten Positionen, bei denen keine Interferenz auftritt,
wobei die Operation zum Ändern der bearbeiteten Oberfläche in
Betracht gezogen wird. Damit zieht die Rückzieheinrichtung M10
den Spindelkopf M3, das Werkzeugmagazin M5 und den Werkzeug
wechselarm M7 in ihre nahesten Positionen zurück, in denen kei
ne Interferenzen auftreten, wobei die Positionen angenommen
werden, wenn die bearbeitete Oberfläche geändert wird.
Andererseits verhindert die Werkzeugwechsel-Verhinderungsein
richtung M11 einen Betrieb der Vorbereitungseinrichtung M6 für
das nächste Werkzeug M4 und den Werkzeugwechselarm M7. Zur sel
ben Zeit verhindert die Bearbeitungsoberflächen-Änderungs
verhinderungseinrichtung M14 einen Betrieb der Bearbeitungs
oberflächen-Änderungseinrichtung M12, bis die Rückzieheinrich
tung M10 ihre Operation vervollständigt hat. Folglich werden
die Operation zum Wechseln der Werkzeuge und die Operation zum
Ändern der bearbeiteten Oberfläche mit dem geringsten Bewe
gungsaufwand ausgeführt.
Die Operation zum Ändern der bearbeiteten Oberfläche ist nicht
auf eine Drehung des Indextisches beschränkt. Die Operation
kann auch den Austausch einer bearbeiteten Oberfläche durch ei
ne andere Oberfläche mit unterschiedlicher Höhe durch einen X-
Y-Tisch umfassen.
Wie in Fig. 1B dargestellt ist, umfaßt eine numerisch gesteu
erte Maschine einen Spindelkopf H zum Antreiben einer Spindel,
die ein Werkzeug zum Bearbeiten eines Werkstückes W hält, eine
Relativpositions-Änderungseinrichtung M21 zum Ändern der rela
tiven Position zwischen dem Spindelkopf H und dem Werkstück W,
und eine Bearbeitungsoberflächen-Änderungseinrichtung M22 zum
Ändern der bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes durch Dre
hen des Werkstückes W um eine zur Spindelachse senkrechte Ach
se. Die Maschine bearbeitet das Werkstück W in der eingegebe
nen Reihenfolge von Bearbeitungsprozessen. Die Maschine umfaßt
auch eine Speicherungseinrichtung M23 für Nächstpositionen oh
ne Interferenz zum Speichern der Positionen, bei denen das
Werkzeug nicht in einen Interferenzbereich eintritt, in dem
das Werkzeug vom Werkstück W oder einer peripheren Einrich
tung, wie z. B. einem Werkstück W, gestört wird, und bei denen
das Werkzeug dem Interferenzbereich am nächsten liegt, ent
sprechend jeder Winkelposition des Werkstückes W, eine Rotationsauswahleinrichtung
M24 zum Auswählen der Richtung und des
Winkels der Minimaldrehung auf der Basis der Winkelpositionen
des gegenwärtigen und nächsten Bearbeitungsprozesses, um das
Werkstück W in die Winkelposition für den nächsten Bearbei
tungsprozeß zu bringen, eine Entferntest-Positions-Auswahl
einrichtung M25 zum Auswählen derjenigen Position, die inner
halb der Nächstpositionen ohne Interferenz im Bereich der Dre
hung, die von der Rotationsauswahleinrichtung M24 ausgewählt
worden ist, am weitesten vom Werkstück W entfernt ist, eine
Verschiebungsanweisungseinrichtung M26, die bewirkt, daß die
Relativpositions-Änderungseinrichtung M21 den Spindelkopf H in
die von der Entferntest-Positions-Auswahleinrichtung M25 aus
gewählte entfernteste Position bewegt, und eine Rotationsan
weisungseinrichtung M27, die bewirkt, daß die Bearbeitungs
oberflächen-Änderungseinrichtung M22 in der durch die Rotati
onsauswahleinrichtung M24 ausgewählten Weise rotiert, nachdem
der Spindelkopf H durch die Anweisungen der Verschiebungsan
weisungseinrichtung M26 in die entfernteste Position verscho
ben worden ist. Falls der Winkel der Drehung des Werkstückes W
in die Winkelposition für den nächsten Bearbeitungsprozeß in
beiden Richtungen gleich ist, vergleicht die Rotationsaus
wahleinrichtung M24 die von der Entferntest-Positions-Auswahl
einrichtung M25 ausgewählten entferntesten Positionen in den
Bereichen für die Drehung in beiden Richtungen und wählt die
Drehrichtung mit den weniger entfernten Positionen aus.
Um das oben genannte Problem (2) zu lösen, umfaßt die numerisch
gesteuerte Maschine zusätzlich eine Rotationsrichtungs-
Anzeigeeinrichtung M28 zum Anzeigen der Drehrichtung, die
durch die Rotationsauswahleinrichtung M24 ausgewählt worden
ist, wie dies in Fig. 1B durch die gestrichelte Linie darge
stellt ist.
Wie in Fig. 1C gezeigt ist, löst eine numerisch gesteuerte Ma
schine das oben beschriebene Problem (3) und bearbeitet ein
Werkstück W mittels eines Werkzeuges, das durch den Spindelkopf
H gehalten wird, in der eingegebenen Reihenfolge von Bearbei
tungsprozessen. Die Maschine umfaßt eine Bearbeitungsoberflä
chen-Änderungseinrichtung M32 zum Ändern der bearbeiteten Ober
fläche durch Drehen des Werkstückes W um eine zur Spindelachse
senkrechte Achse in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsprozeß,
eine Begrenzungsspeichereinrichtung M39 zum Speichern von Be
grenzungen bezüglich der Richtung und des Winkels der Drehung
des Werkstückes W entsprechend der Art der Bearbeitungsoberflä
chen-Änderungseinrichtung M32 und der Art des auf der Bearbei
tungsoberflächen-Änderungseinrichtung M32 montierten Werkstüc
kes W, eine Rotationsauswahleinrichtung M34 zum Auswählen der
Richtung und des Winkels der Minimalrotation auf der Basis der
Winkelpositionen des gegenwärtigen und des nächsten Bearbei
tungsprozesses, um das Werkstück W in die Winkelposition des
nächsten Bearbeitungsprozesses zu bringen, eine Rotationsände
rungseinrichtung 40 zum Ändern der Richtung und des Winkels der
Rotation in diejenige Richtung, die zur ausgewählten Richtung
entgegengesetzt ist, oder den Winkel [2π-(ausgewählter Win
kel)], wenn die durch die Rotationsauswahleinrichtung M34 aus
geführte Auswahl nicht durch die in der Begrenzungsspeicherein
richtung M39 gespeicherten Begrenzungen erlaubt ist, und eine
Rotationsanweisungseinrichtung M37 zum Benachrichtigen der Be
arbeitungsoberflächen-Änderungseinrichtung M32 über entweder
die von der Rotationsauswahleinrichtung M34 ausgewählte Drehung
oder die von der Rotationsänderungseinrichtung M40 geänderte
Drehung, wie dies in Fig. 1C dargestellt ist. Wo die oben be
schriebenen Begrenzungen existieren, wird der Drehwinkel in
Form einer geraden Linie im Bereich von der reversen Richtung
2Nπ (N ganzzahlig größer oder gleich 2) bis zur Vorwärtsrich
tung 2Nπ angezeigt. Wenn keine Begrenzungen existieren, wird
der Winkel innerhalb des Bereiches einer Drehung 2π angezeigt.
Auf diese Weise werden diese zwei Situationen auf der Anzeige
voneinander unterschieden.
Bei der numerisch gesteuerten Maschine der Fig. IB wählt die
Rotationsauswahleinrichtung M24 die Richtung und den Winkel der
minimalen Drehung aus, die die bearbeitete Oberfläche des Werk
stückes W von der gegenwärtigen Winkelposition in die Winkelpo
sition für den nächsten Bearbeitungsprozeß bewegt. Dann wählt
die Entferntest-Positions-Auswahleinrichtung M25 diejenige Po
sition aus, die von den in der Speicherungseinrichtung M23 für
die nahesten Positionen gespeicherten störungsfreien nahesten
Positionen im Bereich der von der Rotationsauswahleinrichtung
M24 ausgewählten Drehung am weitesten vom Werkstück W entfernt
ist. Anschließend bewirkt die Verschiebungsanweisungseinrich
tung M26, daß die Relativpositions-Änderungseinrichtung M21 den
Spindelkopf H in die von der Entferntest-Positions-
Auswahleinrichtung M25 ausgewählte Position bewegt wird. Dann
teilt die Rotationsanweisungseinrichtung M27 die ausgewählte
Drehung zur Änderung der zu bearbeitenden Oberfläche der Bear
beitungsoberflächen-Änderungseinrichtung M22 mit. Auf diese
Weise bewegt sich das am Ende des Spindelkopfes H angebrachte
Werkzeug in eine Position, die der peripheren Einrichtung und
dem Werkstück W am nächsten ist, ohne diese zu behindern, bevor
das Werkstück W um den minimalen Winkel in die nächste Winkel
position gedreht wird.
Bei der in Fig. 1B dargestellten numerisch gesteuerten Maschine
zeigt die Rotationsrichtungs-Anzeigeeinrichtung M28 die Rich
tung der Drehung des Werkstückes W an, das derart gesteuert
wird, daß es auf der kürzesten Strecke gedreht wird.
Bei der numerisch gesteuerten Maschine in Fig. 1C wählt die Ro
tationsauswahleinrichtung M34 die Richtung und den Winkel für
die minimale Drehung, um die bearbeitete Oberfläche des Werk
stückes W von der gegenwärtigen Winkelposition in die Winkelpo
sition für den nächsten Bearbeitungsprozeß zu bewegen. Falls
die gewählte Drehung von den Beschränkungen, die vorher in der
Begrenzungsspeichereinrichtung M39 gespeichert und der Richtung
und dem Winkel der Drehung auferlegt worden sind, nicht erlaubt
wird, ändert die Rotationsänderungseinrichtung M40 die gewählte
Drehung in die umfangreichere Drehung ab, um die bearbeitete
Oberfläche des Werkstückes W in die Winkelposition für den
nächsten Bearbeitungsprozeß zu bringen. Dann weist die Rotati
onsanweisungseinrichtung M37 die Bearbeitungsoberflächen-
Änderungseinrichtung M32 an, entweder in der von der Rotations
auswahleinrichtung M34 ausgewählten oder von der Rotationsände
rungseinrichtung M40 modifizierten Weise zu drehen, um die be
arbeitete Oberfläche zu ändern. Damit nimmt das Werkstück W die
kürzere Route. Falls die Beschränkungen das Werkstück W daran
hindern, die kürzere Route zu nehmen, nimmt das Werkstück W die
längere Route.
Weitere Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Be
schreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1A-1C Blockdiagramme von erfindungsgemäßen Werk
zeugmaschinen;
Fig. 2 eine Perspektive des Maschinenblocks des inte
grierten kleinen Types der Erfindung;
Fig. 3A eine Frontansicht eines Werkzeugmagazines des
Maschinenblocks der Fig. 2;
Fig. 3B ein longitudinaler Querschnitt entlang der Linie
X-X in Fig. 3A;
Fig. 3C eine Rückansicht des in den Fig. 3A und 3B dar
gestellten Werkzeugmagazines;
Fig. 4 eine Frontansicht, teilweise im Querschnitt, des
inneren Bereiches des in Fig. 2 dargestellten
Maschinenblockes zur Erläuterung der Indexvor
richtung für den Werkzeugwechselarm;
Fig. 5 eine Bodenansicht des in Fig. 4 dargestellten
Werkzeugwechselarmes;
Fig. 6 eine Frontansicht des ein Werkstück tragenden
Indextisches aus Fig. 2;
Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Steuerschaltkreises für
den in Fig. 2 dargestellten Maschinenblock;
Fig. 8A ein Diagramm zur Darstellung der Art und Weise,
in der ein Interferenzbereich für jede bearbei
tete Oberfläche des Werkstückes erzeugt wird;
Fig. 8B ein der Fig. 8A ähnliches Diagramm, in dem je
doch eine Drehung um die Achse B erfolgt;
Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Darstellung des Prozesses
für die Berechnung der nichtinterferierenden
nächsten Höhe;
Fig. 10A und 10B Flußdiagramme zur Erläuterung des Prozesses
zum Wechseln der Werkzeuge;
Fig. 11A und 11B Flußdiagramme zur Erläuterung einer Hauptrou
tine zur Bearbeitung des Werkstückes; und
Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Routine
der Einzelschrittverarbeitung.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt ein Maschinenblock 1 ei
nen Spindelkopf 5, ein Werkzeugmagazin 7, das an einer Seite
des Spindelkopfes (Kopf) 5 angebracht ist, einen Werkzeugwech
selarm 9, der zwischen dem Kopf 5 und dem Werkzeugmagazin 7 an
geordnet ist, eine Säule 11, die die Rückseite des Spindelkop
fes 5 trägt, einen Werktisch 13, der unter der Säule 11 mon
tiert ist, und einen Indextisch 15, der auf der rechten Seite
der Deckfläche des Werktisches 13 montiert ist. Der Indextisch
15 dreht ein Werkstück W um eine Achse B. Ein Werkzeug 3 zum
Bearbeiten wird entfernbar vom Spindelkopf 5 gehalten. Der
Werktisch 13 kann sich innerhalb der in Fig. 2 dargestellten X-
Y-Ebene bewegen.
Der Spindelkopf 5 ist über ein Paar von Schienen 17, die verti
kal entlang der Frontfläche der Säule 11 laufen, gleitend an
der Säule 11 montiert. Durch einen Vertikalbewegungsmotor 19
wird der Kopf 5 vertikal auf dem Schlitten 17 verschoben. Das
Werkzeug 3 wird über eine Klemmvorrichtung von einer Spindel 21
gehalten, wobei die Spindel 21 von einem Spindelmotor 23
angetrieben wird. Das am Ende der Spindel 21 gehaltene Werkzeug
3 bearbeitet ein Werkstück W.
Das Werkzeugmagazin 7 ist integral derart an einer Seite des
Spindelkopfes 5 montiert, daß es um eine zur Achse Z der Spin
del 21 senkrechte Achse M des Magazines 7 drehbar ist. Wie in
den Fig. 3A bis 3C gezeigt ist, umfaßt das Werkzeugmagazin 7
acht Werkzeugtopfarme (Arm) 27a bis 27, die radial auf der
Rückseite des Grundkörpers 25 des Werkzeugmagazines 7 montiert
sind, und Werkzeugtöpfe 29a bis 29h, die jeweils drehbar auf
den Armen 27a bis 27h montiert sind. Jedes der verschiedenen
Werkzeuge, wie z. B. Bohrer, Gewindebohrer und Räumer ist in den
jeweiligen Werkzeugtöpfen 29a bis 29h abgelegt. Ein Hypo
idantrieb 37 mit hohem Untersetzungsverhältnis ist im Zentrum
der rückseitigen Oberfläche des Werkzeugmagazines 7 montiert.
Der Hypoidantrieb 37 umfaßt ein Ritzel 33, das von einem Maga
zinmotor 31 und einem mit dem Ritzel 33 auf Taumelachsen käm
menden Zahnrad 35 angetrieben wird. Das Werkzeugmagazin 7 wird
vom Magazinmotor 31 über den Hypoidantrieb 37 um die Achse M
gedreht, um einen der Werkzeugtöpfe 29a bis 29h mit dem ge
wünschten Werkzeug in eine unterhalb des Werkzeugmagazines lie
gende Werkzeugindexposition P1 zu bewegen.
Der in die Werkzeugindexposition P1 gebrachte Werkzeugtopf 29e
wird um 90° gedreht und durch einen Rotationsmotor 41 über eine
auf der Rückseite des Werkzeugtopfes 29e gebildete Greifstange
39e nach unten gelenkt. Wie durch die unterbrochenen Linien in
Fig. 3B dargestellt, ist die Greifstange 39e zwischen Greifzan
gen 45 eines Rotationsarmes 43 in der Werkzeugindexposition P1
eingesetzt. Dieser Rotationsarm 43 wird vom Rotationsmotor
(Drehmotor) 41 angetrieben, der oben auf dem Spindelkopf 5 ne
ben den Magazinmotor 31 gebildet ist. Wenn der Rotationsmotor
41 den Rotationsarm 43 nach oben zieht, wird der Werkzeugtopf
29e nach unten gedreht und in eine Position P2 zum Herausnehmen
des Werkzeuqes 3 gebracht.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist der Werkzeugwechselarm
9 am unteren Ende eines innerhalb des Spindelkopfes 5 gebilde
ten Wechselarmschaftes 47 montiert. Der Werkzeugwechselarm 9
weist ein Paar von Fingern 49a und 49b jeweils an einander ge
genüberliegenden Enden auf. Eine neben dem Wechselarmschaft 47
gebildete Nockenwelle 51 hebt den Wechselarmschaft 47 an,
senkt ihn ab, dreht ihn oder öffnet und schließt
die Finger 49a und 49b. Die Nockenwelle 51 wird von einem auf
der rechten Seite des Spindelkopfes 5 angeordneten Werkzeug
wechselmotor 53 gedreht.
Wie ebenfalls in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, werden die
Finger 49a und 49b normalerweise vom Werkzeugwechselarm 9 in
einem Abstand gehalten. Die Länge L9 des Werkzeugwechselarmes 9
ist normalerweise so eingestellt, daß ein Paar der Finger 49a
das auf der Spindel 21 gehaltene Werkzeug 3 und das andere Paar
von Fingern 49b ein Werkzeug 3next, das auf einer Werkzeugauf
nahmeachse C in der Werkzeugaufnahmeposition P2 plaziert ist,
erreicht, wobei das Werkzeug 3next für den nächsten Bearbei
tungsprozeß benutzt wird. Der Wechselarmschaft 47 befindet sich
zwischen der Werkzeugaufnahmeachse C, die sich über die Werk
zeugaufnahmeposition P2 erstreckt, und der Spindel 21. Wenn der
Werkzeugwechselarm 9 um 180° gedreht wird, werden entsprechend
die Finger 49a an einem Ende durch die Finger 49b am anderen
Ende ersetzt, wodurch die Werkzeuge auf der Werkzeugaufnahme
achse C in eine zur Spindel 21 ausgerichteten Stellung ergrif
fen werden.
Als nächstes wird der Betrieb des Werkzeugwechselarmes 9 unter
Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben. Unter der oben
beschriebenen normalen Bedingung dreht eine in der Deckfläche
des ersten Nockens gebildete Nockenaussparung 55a ein Zahnrad
57a um einen gegebenen Winkel, wenn die Nockenwelle 51 durch
den Werkzeugwechselmotor 53 gedreht wird. Ein Zahnrad 57b kämmt
mit dem Zahnrad 57a. Da sich das Zahnrad 57b um einen gewissen
Winkel dreht, wird eine durch den Wechselarmschaft 47 hindurch
gehende Stange 59 gedreht, um die Finger 49a, 49b gleichzeitig
zu schließen. Auf diese Weise werden die Werkzeuge 3, 3next
gleichzeitig vom Werkzeugwechselarm 9 ergriffen.
Anschließend arbeitet eine in der äußeren Oberfläche eines
zweiten Nockens 61 gebildete Nockenaussparung 61a, um ein
Spannfutter 63, das in der Spindel 21 montiert ist, herunterzu
drücken und zu öffnen, um das Werkzeug 3 freizugeben. Eine in
der äußeren Oberfläche eines dritten Nockens 65 gebildete Noc
kenaussparung 65a drückt den Wechselarmschaft 47 nach unten,
wodurch die Werkzeuge 3, 3next von der Spindel 21 und dem Werk
zeugtopf 29next gleichzeitig freigegeben werden. Zur selben
Zeit greift der Wechselarmschaft 47 durch einen auf seiner Um
fangsfläche gebildeten Splint in die Manschette 67 ein. Die
Nockenwelle 51 weist einen dritten Nocken 69 mit einer Nocken
platte 69a auf. Die Nockenplatte 69a dreht den Wechselarm 47
zusammen mit der Manschette 67 um 180°.
Dann hebt der dritte Nocken 69 den Werkzeugwechselarm 9 an. Da
mit tauscht der Werkzeugwechselarm 9 das Werkzeug 3 durch das
Werkzeug 3next aus und positioniert die Werkzeuge 3, 3next im
Werkzeugtopf 29next bzw. in der Spindel 21. Anschließend arbei
tet der zweite Nocken 61, um das Spannfutter 63 der Spindel 21
zu schließen. Bevor die Nockenwelle 51 eine vollständige Dre
hung ausführt, dreht der erste Nocken 55 das Zahnrad 57a in um
gekehrter Richtung. Damit werden die Finger 49a und 49b in ei
nem Abstand voneinander getrennt.
Auf diese Weise werden die Werkzeuge schnell und korrekt ausge
tauscht. Die Operation der Nocken 55, 61, 65 und 69, während
die Nockenwelle 51 eine vollständige Umdrehung ausführt, ist in
der JP 63-123646 beschrieben.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, hält der Indextisch 15 drehbar das
Werkstück W. Der Indextisch 15 greift das Werkstück W von oben
und unten und von beiden Seiten auf einer Werkstückinstallati
onsfläche 15a. Das Werkstück W wird von einem B-Achsen-Motor
15b um die Achse B gedreht, um die bearbeitete Oberfläche zu
wechseln.
Wie in Fig. 7 dargestellt ist, steuert bei der vorliegenden
Ausführungsform eine elektronische Steuerung 70 die Motoren.
Die elektronische Steuerung 70 umfaßt eine Master-CPU 71 zum
Steuern der gesamten Operation, eine Slave-CPU 72 zum Steuern
der Bearbeitung des Werkstückes W und eine CPU 73 für den auto
matischen Werkzeugwechsel (im weiteren als ATC-CPU 73 bezeich
net) zur Steuerung des Werkzeugwechsels.
Die Master-CPU 71 ist mit einem Master-ROM 74 zum Speichern
beispielsweise des Programmes und der Konstanten für den Be
trieb der elektronischen Steuerung 70, einem ersten Master-RAM
75 zum temporären Speichern von Variablen und Flags und einem
zweiten Master-RAM 76 zum Speichern der Werkzeugwechsel-
Zeitabstimmungen und der Programme zur Steuerung der Werkzeuge
für die Werkstückbearbeitung ausgerüstet. Wenn die Maschine
ausgeschaltet ist, wird der zweite Master-RAM 76 gesichert, um
einen Verlust der darin enthaltenen Daten zu verhindern.
Ein Slave-ROM 77 zum Speichern von Programmen und Konstanten
zum Treiben der Motoren für die Bearbeitung des Werkstückes W
und ein Slave-RAM 78 zum temporären Speichern von Variablen und
Flags sind mit der Slave-CPU 72 zur Steuerung der Bearbeitung
des Werkstückes W verbunden.
Die ATC-CPU 73 ist mit einem ATC-ROM 79 und einem ATC-RAM 80
verbunden. Der ATC-ROM 79 speichert Programme zum Betreiben des
Werkzeugwechselarmes 9 und Konstanten. Der ATC-RAM 80 speichert
temporär Variablen und Flags, die benutzt werden, während der
Werkzeugwechsel gesteuert wird.
Ein Master-Slave-RAM 81 (im weiteren als M-S-RAM 81 bezeichnet)
ist zwischen die Master-CPU 71 und die Slave-CPU 72 geschaltet.
Der M-S-RAM 81 speichert Anweisungen, die von der Master-CPU 71
an die Slave-CPU 72 gesandt werden, Signale, die von der Slave-
CPU 72 an die Master-CPU 71 gesandt werden, und andere Daten.
Sowohl von der Master-CPU 71 als auch der Slave-CPU 72 werden
Daten in den M-S-RAM 81 geschrieben oder aus diesem gelesen.
Ein Master-ATC-RAM 82 (im weiteren als M-A-RAM 82 bezeichnet)
zur Speicherung von Anweisungen, die von der Master-CPU 71 an
die ATC-CPU 73 gesandt werden, Signalen, die in entgegengesetz
ter Richtung gesandt werden, und anderen Daten, ist zwischen
die Master-CPU 71 und die ATC-CPU 73 geschaltet. In derselben
Weise wie beim M-S-RAM 81 werden Daten sowohl von der Master-
CPU 71 als auch der ATC-CPU 73 in den M-A-RAM 82 eingeschrieben
oder aus diesem ausgelesen.
Eine Tastatur 83 zum Eingeben eines Bearbeitungsprogrammes und
ein Monitor (Bildschirm) 84 zum Anzeigen des Programmes sind
mit der Master-CPU 71 verbunden. Die Tastatur 83 weist Tasten
und Schalter zum Starten der einzelnen Schritte des Bearbei
tungsprozesses und individuell betätigte manuelle Schalter zum
Prüfen eines jeden Bearbeitungsschrittes auf. Die Master-CPU 71
ist auch mit einem Vertikalpositionssensor 85 zum Erfassen der
absoluten vertikalen Position des Spindelkopfes 5 entsprechend
der Rotation des Vertikalbewegungsmotores 19 verbunden. Die Ma
ster-CPU 71 empfängt Ausgangssignale vom Vertikalpositionssen
sor 85.
Die Slave-CPU 72 ist mit einem X-Achsen-Motor 13a, einem Y-
Achsen-Motor 13b und einem B-Achsen-Motor 15b verbunden. Der X-
Achsen-Motor 13a bewegt den Werktisch 13 entlang der X-Achse,
der Y-Achsen-Motor 13b den Werktisch 13 entlang der Y-Achse,
und der B-Achsen-Motor 15b dreht den Indextisch 15 um die Achse
B. Die Slave-CPU 72 sendet Steuersignale an die Motoren 13a,
13b und 15b, um die bearbeitete Oberfläche und die bearbeitete
Stelle des Werkstückes W zu ändern. Die Slave-CPU 72 ist auch
mit dem Vertikalbewegungsmotor 19 verbunden und sendet an die
sen Steuersignale, um die vorbestimmte bearbeitete Oberfläche
des Werkstückes W mit einem gegebenen Werkzeug an der vorgege
benen zu bearbeitenden Stelle des Werkstückes W zu bearbeiten.
Demgegenüber ist die ATC-CPU 73 mit dem Magazinmotor 31 und dem
Drehmotor 41 verbunden. Die ATC-CPU 73 sendet ein Steuersignal
an den Magazinmotor 31, um das Werkzeugmagazin 7 zu drehen, wo
durch das nächste Werkzeug 3next in die Werkzeugindexposition
P1 gebracht wird. Die ATC-CPU 73 legt auch ein Steuersignal an
den Rotationsmotor (Drehmotor) 41 an, um den nächsten Werkzeug
topf 29next von der Indexposition P1 in Richtung der Werkzeug
aufnahmeachse C zu drehen. Damit ist das nächste Werkzeug 3next
vorbereitet. Die ATC-CPU 73 ist ebenfalls mit dem Werkzeugwech
selmotor 53 verbunden und sendet ein Steuersignal an diesen,
um die Nockenwelle 51 zu betreiben, so daß die Werkzeuge
3, 3next ausgetauscht werden.
Die Slave-CPU 72 und die ATC-CPU 73 steuern die Bearbeitung des
Werkstückes und den Werkzeugwechsel unter der Aufsicht der Ma
ster-CPU 71. Die Master-CPU 71 liest einen Schritt des über die
Tastatur 83 eingegebenen Bearbeitungsprogrammes zu einem Zeit
punkt vom zweiten Master-RAM 76. Die Master-CPU 71 schreibt die
zur Bearbeitung des Werkstückes W gehörenden Daten in den M-S-
RAM 81, und die Slave-CPU 72 liest die Daten vom M-S-RAM 81 und
bestimmt die Rotationsgeschwindigkeit des Spindelmotores 23, um
die Bearbeitung des Werkstückes W zu steuern. Die Master-CPU 71
schreibt Daten, die dem Werkzeugwechsel entsprechen, in den M-
A-RAM 82, und die ATC-CPU 73 liest die Daten vom M-A-RAM 82,
wodurch der Werkzeugwechsel gesteuert wird. Wenn die Werkzeuge
ausgetauscht sind, steuert die Slave-CPU 72 die Drehbewegung
des Werktisches 13 und des Indextisches 15 zur selben Zeit. Die
Master-CPU 71 sendet Zeitabstimmungssignale an die Slave-CPU 72
und die ATC-CPU 73, um zu verhindern, daß das Werkstück W und
seine peripheren Einrichtungen, wie z. B. der Indextisch 15, die
Werkzeuge 3, 3next während des Werkzeugwechsels berühren.
Um zu verhindern, daß das Werkstück W und seine peripheren Ein
richtungen mit den Werkzeugen 3 interferieren, werden die Daten
über den Interferenzbereich in der unten beschriebenen Weise
unter Verwendung des Bearbeitungsprogrammes und der über die
Tastatur 83 eingegebenen Daten verarbeitet.
Wenn das Werkstück W nicht um die Achse B gedreht wird, werden
die Daten des Interferenzbereiches eingegeben. Wenn das Werk
stück W gedreht wird, werden die anderen Daten des Interferenz
bereiches eingegeben.
Wenn das Werkstück W nicht um die Achse B gedreht wird, wie
dies in Fig. 8A dargestellt ist, werden die Höhen ZW1 und ZW2
der bearbeiteten Oberflächen W1 und W2 des Werkstückes W einge
geben. Die Höhen ZW1, ZW2 werden mit einer hinzuaddierten Tole
ranz 20 als Interferenzhöhen Zfix1, Zfix2 an gegebenen Adressen
im zweiten Master-RAM 76 gespeichert. Die Interferenzhöhen der
anderen bearbeiteten Oberflächen W3, W4 werden in derselben
Weise eingegeben.
Wenn das Werkstück W um die Achse B gedreht wird, wie dies in
Fig. 8B gezeigt ist, wird jede Interferenzhöhe der bearbeiteten
Oberflächen W1 bis W4 vor und nach der Drehung um die Achse B
in jeder Richtung in der folgenden Weise eingegeben.
Wie in Fig. 8B durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist,
wird das Werkstück W mit der ersten zu bearbeitenden Fläche W1
nach oben positioniert, und, wie durch den gestrichelten Pfeil
dargestellt, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so daß die
zweite zu bearbeitende Fläche W2 nach oben zeigt. Während einer
derartigen Drehung durchläuft eine Ecke K1, die zwischen den
ersten und zweiten zu bearbeitenden Flächen W1 und W2 gebildet
ist, die höchste Position. Folglich wird die Höhe Z1-2 der Ecke
K1 in Fig. 8B über die Tastatur 83 eingegeben. Die Höhe Z1-2 in
Fig. 8B mit der hinzuaddierten Toleranz ZO wird unter einer ge
gebenen Adresse im zweiten Master-RAM 76 als Interferenzhöhe
Zindex1-2, wenn die zu bearbeitende Oberfläche von der ersten
Fläche W1 in die zweite Fläche W2 geändert wird, gespeichert.
Wie durch die zweifach unterbrochene Linie in Fig. 8B darge
stellt ist, durchläuft die zwischen den zu bearbeitenden Ober
flächen W1 und W4 gebildete Ecke K4 den höchsten Punkt, wenn
das Werkstück W im Uhrzeigersinn, wie durch den zweifach unter
brochenen Pfeil dargestellt, gedreht wird, so daß die zu bear
beitende Fläche von der ersten Bearbeitungsfläche W1 in die
vierte Bearbeitungsfläche W4 geändert wird. Die Höhe Z1-4 der
Ecke mit der hinzuaddierten Toleranz ZO wird unter einer gege
benen Adresse im zweiten Master-RAM 76 als Interferenzhöhe Zin
dex1-4 gespeichert. Wenn das Werkstück W um die Achse B in ei
ner beliebigen Richtung gedreht wird, wird somit eine der Rich
tung der Änderung der zu bearbeitenden Fläche und anderen Be
dingungen entsprechende Interferenzhöhe eingegeben. Falls die
Form und die zu bearbeitenden Positionen des Werkstückes W und
andere Daten in ein CAD-System eingegeben worden sind, können
die eingegebenen Daten gedreht werden. Die Interferenzhöhe Zin
dex zum Zeitpunkt der Drehung des Werkstückes W um die Achse B
kann auf der Basis des Ortes der gedrehten Daten automatisch
aufbereitet werden.
Die Arten, Dimensionen und andere Daten der acht Werkzeuge in
den Werkzeugtöpfen 29a bis 29h des Werkzeugmagazines 7 werden
über die Tastatur 83 eingegeben und in einem Werkzeugverwal
tungs-Speicherabbild im zweiten Master-RAM 76 gespeichert.
Die Master-CPU 71 benutzt die Interferenzhöhen Zfix1, Zindex1-2
etc. und berechnet die minimale vertikale Entfernung, um die
die Spindel 21 entsprechend den Bearbeitungsbedingungen im
nächsten Bearbeitungsschritt des Programmes, wie z. B. die zu
bearbeitende Fläche, das entsprechende Werkzeug, etc., zurück
gezogen wird. Die minimale vertikale Entfernung wird im weite
ren als "nichtinterferierende nächste Höhe" bezeichnet. Die
Ausführung dieser Berechnung ist in Fig. 9 dargestellt.
Zuerst liest der Schritt S1 die Bearbeitungsbedingungen im
nächsten Bearbeitungsprozeß, wie z. B. das nächste Werkzeug
3next und die Drehung um die Achse B, bevor der gegenwärtige
Bearbeitungsprozeß beendet ist. Schritt S2 bestimmt, ob die
Drehung des Werkstückes W um die Achse B für den nächsten Bear
beitungsprozeß angewiesen ist. Falls im Schritt S2 die Drehung
um die Achse B angewiesen ist, wird im nächsten Schritt S3 die
Interferenzhöhe Zindex als Referenzwert Zbase für die nichtin
terferierende nächste Höhe gesetzt, wobei die Interferenzhöhe
Zindex aus den bearbeiteten Flächen im gegenwärtigen oder näch
sten Bearbeitungsprozeß und deren Drehung um die Achse B be
stimmt wird. Falls im Schritt S2 der nächste Bearbeitungsprozeß
keine Drehung um die Achse B mit sich bringt, wird in Schritt
S4 eine Interferenzhöhe Zfix, wie z. B. die in Fig. 8A gezeigten
Interferenzhöhen Zfix1 und Zfix2, als Referenzwert Zbase der
nichtinterferierenden nächsten Höhe gesetzt.
Anschließend liest und vergleicht Schritt S5 die Länge Lnext
des nächsten Werkzeuges 3next und die Länge Lnow des gegenwär
tigen Werkzeuges 3 aus dem Werkzeugverwaltungs-Speicherabbild
im zweiten Master-RAM 76 und setzt die größere Länge als zu
rückgezogene Werkzeuglänge Lavoid. Wenn sich der Werkzeugwech
selarm 9 zum Zeitpunkt des Werkzeugwechsels vertikal bewegt,
werden die Werkzeuge um eine Strecke Zdown herausgenommen.
Schritt S6 ermittelt eine nichtinterferierende nächste Höhe
Zchange durch Addieren der zurückgezogenen Werk
zeuglänge Lavoid und der Strecke Zdown zum Referenzwert Zbase
der nichtinterferierenden nächsten Höhe.
Die nichtinterferierende nächste Höhe Zchange wird berechnet,
bis der gegenwärtige Bearbeitungsprozeß beendet und in den M-S-
RAM 81 eingeschrieben ist. Das als Bearbeitungsbedingung im
nächsten Bearbeitungsprozeß ausgewählte nächste Werkzeug 3next
wird in den M-S-RAM 81 und auch den M-A-RAM 82 eingeschrieben.
Die Größe der Bewegung oder Drehung des Werkstückes W
wird in den M-S-RAM 81 eingeschrieben. Die in den M-S-RAM 81
eingeschriebenen Daten des nächsten Werkzeuges 3next werden von
der Slave-CPU 72 z. B. zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit
der Spindel 21 aus der Steigung des Bohrers benutzt. Die in den
M-A-RAM 82 eingeschriebenen Daten des nächsten Werkzeuges 3next
werden von der ATC-CPU 73 dazu benutzt, z. B. den Umfang der
Drehung des Magazinmotors 31 beim Adressieren der Werkzeuge zu
berechnen.
Wenn der gegenwärtige Schritt endet, lesen die Slave-CPU 72 und
die ATC-CPU 73 Daten aus dem M-S-RAM 81 und dem M-A-RAM 82 und
führen die im Flußdiagramm der Fig. 10 gezeigte Werkzeugwech
selroutine aus. In Fig. 10 sind die Anweisungen von der Master-
CPU 71 in der Mitte, die Anweisungen von der Slave-CPU 72 auf
der rechten Seite und die Anweisungen von der ATC-CPU 73 auf
der linken Seite dargestellt.
Wenn der gegenwärtige Bearbeitungsprozeß endet, sendet die Ma
ster-CPU 71 in Schritt S11 ein Anweisungssignal zum Anhalten
des Spindelmotors 23 und in Schritt S12 ein Anweisungssignal
zum Anheben des Spindelkopfes 5 aus. Die Slave-CPU 72 empfängt
die Anweisungssignale von der Master-CPU 71, hält in Schritt
S13 den Spindelmotor 23 an und startet in Schritt S14 den Ver
tikalbewegungsmotor 19.
Anschließend liest die Master-CPU 71 in Schritt S15 den vom
Vertikalpositionssensor 85 erfaßten Wert und bestimmt, ob der
Spindelkopf 5 die im Prozeß der Fig. 9 berechnete nichtinterfe
rierende nächste Höhe Zchange erreicht hat. Falls in Schritt
S15 der Spindelkopf 5 die nichtinterferierende nächste Höhe
Zchange erreicht hat, sendet die Master-CPU 71 in Schritt S16
eine Anweisung zum Anhalten des Spindelkopfes 5 aus, und in
Schritt S17 stoppt die Slave-CPU 72 den Vertikalbewegungsmotor
19.
Nachdem der Spindelkopf 5 in die nichtinterferierende nächste
Höhe Zchange gebracht worden ist, weist Schritt S18 die Spin
delausrichtung und Schritt S19 die Adressierung des nächsten
Werkzeuges 3next an. In Schritt S20 startet oder stoppt die
Slave-CPU 72 den Spindelmotor 23, wodurch die Spindel 21 ausge
richtet wird. In Schritt S21 startet oder stoppt die ATC-CPU 73
den Magazinmotor 31, um das nächste Werkzeug 3next zu adressie
ren.
In Schritt S22 erwartet die Master-CPU 71 ein Beendigungssignal
für die Werkzeugadressierung von der ATC-CPU 73 und sendet eine
Anweisung zum Vorbereiten des Werkzeuges für den nächsten Bear
beitungsprozeß aus. Beim Empfang der Anweisung startet oder
stoppt die ATC-CPU 73 in Schritt S23 erneut den Antriebsmotor
41, um das nächste Werkzeug 3next zur Werkzeugaufnahmeachse C
nach unten zu drehen.
Oben sind die Schritte S18 bis S23 als aufeinanderfolgend be
schrieben worden. In der Praxis können diese Schritte jedoch in
einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Genauer gesagt,
führt die Slave-CPU 72 den Schritt S20 und die ATC-CPU 73 die
Schritte S21 und S23 unabhängig voneinander aus. Da zum Zeit
punkt der Werkzeugadressierung keine Interferenz mit dem Werk
stück W auftritt, kann das Werkzeug adressiert werden, bis der
Spindelkopf 5 vollkommen zurückgezogen worden ist. Folglich
werden beim Betrieb die Zeitabstimmungen derart eingestellt,
daß die Schritte S22 und S23 das Werkzeug für den nächsten Be
arbeitungsprozeß sofort nach dem vollständigen Zurückziehen des
Spindelkopfes 5 vorbereiten, wodurch die Betriebszeit verkürzt
wird.
Wenn die Master-CPU 71 von der ATC-CPU 73 ein Signal empfängt,
das angibt, daß das nächste Werkzeug 3next bereitgestellt wor
den ist, weist Schritt S24 die ATC-CPU 73 an, den Werkzeugwech
selarm 9 anzutreiben, und Schritt S25 startet oder stoppt den
Werkzeugwechselmotor 53. Daher greift der Werkzeugwechselarm 9
das gegenwärtige Werkzeug 3 und das nächste Werkzeug 3next,
nimmt sie heraus, dreht sie, setzt sie ein und gibt sie wieder
frei, wenn die Nockenwelle 51 eine Umdrehung ausführt.
Im wesentlichen ähnlich zum Wechsel der Werkzeuge 3, 3next
weist in Schritt S26 die Master-CPU 71 die Slave-CPU 72 an, die
Achse B zu drehen und die zu bearbeitenden Flächen W1 bis W4
für den nächsten Bearbeitungsprozeß zu adressieren. Schritt S27
startet oder stoppt den B-Achsen-Motor 15b, wodurch die zu be
arbeitenden Oberflächen W1 bis W4 indiziert werden. Falls für
den nächsten Bearbeitungsprozeß keine Änderung der zu bearbei
tenden Fläche angewiesen wird, wird weder der Schritt S26 noch
der Schritt S27 ausgeführt.
Oben sind die Schritte S24 bis S27 als aufeinanderfolgend be
schrieben worden. Da die Schritte S25 und S27 jedoch unabhängig
voneinander von der Slave-CPU 72 und der ATC-CPU 73 ausgeführt
werden, können die Schritte S25 und S27 gleichzeitig ausgeführt
werden. Die Schritte S22, S23 zum Vorbereiten des nächsten
Werkzeuges 3next können gleichzeitig mit den Schritten S26, S27
zum Adressieren der zu bearbeitenden Fläche ausgeführt werden.
Beim Betrieb kann daher die zu bearbeitende Oberfläche in den
Schritten S26, S27 adressiert werden, kurz nachdem der Spindel
kopf 5 in den Schritten S11 bis S17 vollkommen zurückgezogen
worden ist.
Anschließend weist der Schritt S28 die ATC-CPU 73 an, den Werk
zeugtopf 29next von der Aufnahmeachse C in seine ursprüngliche
Position zurückzubringen, und Schritt S29 startet oder stoppt,
den Rotationsmotor 41, wodurch der Werkzeugtopf 29next in seine
ursprüngliche Stellung zurückgefahren wird.
Wenn die ATC-CPU 73 ein Signal aussendet, das angibt, daß der
Werkzeugtopf 29next in seine ursprüngliche Position zurückge
kehrt ist, weist Schritt S30 die Slave-CPU 72 an, den Spindel
kopf 5 abzusenken und Schritt S31 startet den Vertikalbewe
gungsmotor 19 in umgekehrter Richtung. Wenn der Spindelkopf 5
anschließend nach unten fährt und die Spitze des nächsten Werk
zeuges 3next in Schritt S32 diejenige Höhe erreicht, bei der
sie mit den zu bearbeitenden Oberflächen W1 bis W4 des Werk
stückes W in Kontakt kommen, werden der Vertikalbewegungsmotor
19 und der Spindelmotor 23 angetrieben und entsprechend dem Be
arbeitungsprogramm gesteuert, wodurch die Bearbeitung des Werk
stückes W im nächsten Bearbeitungsprozeß gestartet wird.
Schritt S32 bestimmt, ob die Interferenzhöhe Zfix erreicht ist.
Wenn in Schritt S32 der Spindelkopf 5 abgesenkt wird, bis die
Spitze des nächsten Werkzeuges 3next eine der zu bearbeitenden
Oberflächen W1 bis W4 berührt, werden der Vertikalbewegungsmo
tor 19 und der Spindelmotor 23 angetrieben und entsprechend dem
Bearbeitungsprogramm gesteuert, wodurch der nächste Bearbei
tungsprozeß gestartet wird.
Wie oben beschrieben worden ist, wird bei der vorliegenden Aus
führungsform der Spindelkopf 5 schnell zurückgezogen, nachdem
der gegenwärtige Bearbeitungsprozeß endet, um die Werkzeuge zu
wechseln und die zu bearbeitende Oberfläche zu ändern. Zur sel
ben Zeit wird die Position, in die der Spindelkopf 5 zurückge
zogen wird, auf die naheste Rückzughöhe Zheight, die in den
Schritten S1 bis S6 berechnet worden ist, gesteuert.
Daher stört weder das Werkzeug 3 noch das Werkzeug 3next das
Werkstück W. Der Spindelkopf 5 benötigt eine minimale Zeit
für das Zurückziehen. Die indirekte Betriebszeit zum Wechseln
der Werkzeuge kann erheblich verkürzt werden und das Werk
stück W kann effizient bearbeitet werden.
Da der Maschinenblock 1 des kleinen integrierten Types nur eine
minimale Operation zum effizienten Bearbeiten des Werkstückes W
benötigt, erfolgt eine sehr vorteilhafte Benutzung des Maschi
nenblockes 1. Gleichzeitig belegt der Maschinenblock 1 nur ei
nen minimalen Platz in einer Maschinenfabrik.
Der Spindelkopf 5, das Werkzeugmagazin 7 und der Werkzeugwech
selarm 9, die ein Teil bilden, behindern einander nicht. Ohne
die Beachtung derartiger Interferenzen kann die nichtinterfe
rierende nächste Höhe Zchange berechnet werden, und es kann auf
der Basis des vom Vertikalpositionssensor 85 erfaßten Wertes
eine einfache Steuerung ohne Fehler ausgeführt werden. Damit
kann der Spindelkopf 5 sicher zurückgezogen werden.
Das Werkzeugmagazin 7 ist derart ausgebildet, daß die Werkzeuge
entlang der zur Spindel 21 senkrechten Achse M ausgerichtet
sind. Sofort nachdem der Spindelkopf 5 in den Schritten S11 bis
S17 zurückgezogen worden ist, wird in Schritt S22 der Rotati
onsarm 43 gedreht, der Werkzeugtopf 29next nach unten gedreht
und das nächste Werkzeug 3next auf der Werkzeugaufnahmeachse C
bereitgestellt. Damit werden die Werkzeuge schnell gewechselt.
Selbst wenn das nächste Werkzeug 3next für den nächsten Bearbei
tungsprozeß viel länger als das gegenwärtige Werkzeug 3 für den
gegenwärtigen Bearbeitungsprozeß ist, wird verhindert, daß das
nächste Werkzeug 3next in die Werkzeugaufnahmeposition P2 ge
bracht wird und das Werkstück W stört, bevor der Spindelkopf
5 vollständig zurückgezogen worden ist. Damit kann jede Art
von Werkzeugen schnell gewechselt werden.
Wie in Fig. 8B dargestellt ist, wird der höchste Punkt des
Werkstückes W für die Berechnung der nichtinterferierenden
nächsten Höhe Zchange betrachtet. Falls der Spindelkopf 5 ein
mal zurückgezogen worden ist, tritt damit keine Interferenz mit
dem Werkstück W auf, wenn die Werkzeuge gewechselt werden oder
die zu bearbeitende Fläche geändert wird. Nachdem der Spindel
kopf 5 vollständig zurückgezogen worden ist, kann die bearbei
tete Fläche sofort gewechselt werden, und zwar unabhängig vom
Fortschritt beim Wechseln der Werkzeuge. Falls die Werkzeuge
und gleichzeitig die zu bearbeitende Oberfläche gewechselt wer
den, stören weder das Werkzeug 3 noch das nächste Werkzeug
3next das Werkstück W. Damit kann die Vorbereitung des nächsten
Bearbeitungsprozesses schnell erfolgen. Da die nichtinterferie
rende nächste Höhe Zchange aus der geometrischen Position be
stimmt wird, muß der Werkzeugwechsel nicht mit der Änderung der
zu bearbeitenden Oberfläche abgestimmt werden. Der Werkzeug
wechsel und die Änderung der zu bearbeitenden Oberfläche kann
individuell ausgeführt und einfach und sicher gesteuert werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wurde ein Maschinenblock
1 des kleinen integrierten Types beschrieben. Der Maschinen
block 1 ist jedoch nicht auf diesen kleinen integrierten Typ
beschränkt. Getrennte Antriebsquellen können den Spindelkopf 5,
das Werkzeugmagazin 7 und den Werkzeugwechselarm 9 vertikal be
wegen. Da der Spindelkopf 5, das Werkzeugmagazin 7 und der
Werkzeugwechselarm 9 vor dem Werkzeugwechsel in die nichtinter
ferierende nächste Position zurückgezogen werden, können die
Werkzeuge schnell gewechselt werden, wodurch die Betriebseffi
zienz verbessert wird.
Bei dieser Ausführungsform werden die nichtinterferierenden
nächsten Positionen aus den Längen der Werkzeuge berechnet. Es
können jedoch die Dicke, die Konfiguration der Spitze und ande
re Faktoren der Werkzeuge für eine derartige Berechnung in Be
tracht gezogen werden. Ferner kann der geometrische Ort der ge
drehten Werkzeuge eingehen.
Um die Operationszeit zu reduzieren, können die Schritte S19
und S21 zum Adressieren der Werkzeuge vor der Vervollständigung
des gegenwärtigen Bearbeitungsprozesses beendet werden. Die Än
derung der zu bearbeitenden Oberfläche kann entweder gestartet
werden, bevor der Spindelkopf 5 die nichtinterferierende näch
ste Höhe Zchange oder wenn die Ecke K1 oder K4 des Werkstückes
W die Höhe Z1-2 oder Z1-4 bei der Änderung der zu bearbeitenden
Fläche erreicht. Damit kann die Betriebszeit durch ein genaue
res Steuern verschiedener Zeitabstimmungen weiter verkürzt wer
den.
Die zu bearbeitende Oberfläche kann durch Bewegen des Werkstüc
kes W innerhalb der X-Y-Ebene anstelle der Drehung des Werk
stückes W um die Achse B gewechselt werden. Die nichtinterfe
rierende nächste Höhe Zchange kann aus der Konfiguration und
der zu bearbeitenden Stelle des Werkstückes W berechnet werden.
Auch können der Werkzeugwechsel und die Änderung der bearbeite
ten Fläche zur selben Zeit ausgeführt werden und der Spindel
kopf 5 in eine minimale Entfernung zurückgezogen werden.
Bei dieser Ausführungsform wird aus der absoluten Position des
Spindelkopfes 5 bestimmt, ob dieser zurückgezogen worden ist.
Es kann jedoch auch ein inkrementeller Sensor benutzt werden.
Da die Ausführungsform von der absoluten Position abhängt, ist
es unnötig, zu bestimmen, wie weit der Vertikalbewegungsmotor
19 angetrieben werden soll, um den Spindelkopf 5 in seine
nichtinterferierende nächste Höhe Zchange zu bringen. Damit
sind die Berechnung und die Steuerung einfach.
Bei der Ausführungsform bewegt sich der Spindelkopf 5 vertikal.
Statt dessen kann auch der Werktisch 13 nach unten und oben be
wegt werden. Der mechanische und elektrische Aufbau des Maschi
nenblockes 1 für eine weitere Ausführungsform stimmt mit demje
nigen der oben beschriebenen Ausführungsform überein. Für diese
Ausführungsform wird eine Indexvorrichtung 12 im Detail erläu
tert.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist ein Sockel 2 wie die Säule
11 einen Tisch 14 auf. Der Tisch 14 kann durch den X-Achsen-
Motor 13a und den Y-Achsen-Motor 13b innerhalb einer horizonta
len Ebene entlang der X- und Y-Achsen bewegt werden. Die Index
vorrichtung (Werkstückrundtisch) 12 umfaßt den Indextisch 15
als eine auf dem Tisch 14 montierte Bearbeitungsflächen-
Änderungseinrichtung. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, kann das Werk
stück W auf dem Indextisch 15 installiert und um die zur Achse
der Spindel 21 senkrechte Achse B mittels des B-Achsen-Motors
15b in der Indexvorrichtung 12 gedreht werden.
Beim Betrieb dreht der B-Achsen-Motor 15b das auf den Index
tisch 15 gesetzte Werkstück W um die Achse B, um die zu bear
beitende Fläche des Werkstückes W anzugeben. Vor oder während
der Bearbeitung des Werkstückes W wird dieses auf dem Tisch 14
positioniert, der Vertikalbewegungsmotor 19 bewegt die Spindel
21 vertikal, und der X-Achsen-Motor 13a und der Y-Achsen-Motor
13b treiben den Tisch 14 an. Nachdem der Vertikalbewegungsmotor
19 die Spindel 21 vertikal bewegt, um das am vorderen Ende
der Spindel 21 angebrachte Werkzeug 3 vom Werkstück W wegzube
wegen, dreht die Indexvorrichtung 12 das Werkstück W, wodurch
jegliche Interferenz mit dem Werkstück W verhindert wird.
Unter Bezugnahme auf die zweite Ausführungsform wird die Bear
beitung des Werkstückes W mit mehreren zu bearbeitenden Flächen
erläutert. Falls erforderlich kann die Indexvorrichtung 12 ent
sprechend der Art des Werkstückes W geändert werden. Bei der
zweiten Ausführungsform wird das Werkzeug 3 während des gesam
ten Bearbeitungsprozesses nicht gewechselt.
Wenn die Richtung oder der Drehwinkel in Übereinstimmung mit
der Form des zu bearbeitenden Werkstückes W begrenzt ist, oder
falls die Richtung oder der Drehwinkel der Transporteinrichtung
entsprechend der Art der Indexvorrichtung 12 oder der damit
verbundenen Kabel begrenzt ist, werden diese Beschränkungen
vorher über die Tastatur 83 eingegeben und unter gegebenen
Adressen im zweiten Master-RAM 76 gespeichert.
Wenn das Werkstück W im oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht
wird, um eine zu bearbeitende Oberfläche des Werkstückes W, die
der gerade bearbeiteten Fläche benachbart ist, in die Position
der gerade angesprochenen Oberfläche zu bringen, wird das Werk
zeug 3 die kürzeste Strecke, die eine Interferenz mit dem Werk
stück W oder anderen Komponenten verhindert, zurückbewegt. Die
bei dieser Operation angenommenen Positionen sind im zweiten
Master-RAM 76 gespeichert. Genauer gesagt, wird die der Spindel
21 gegenüberliegende Oberfläche von einer beliebigen zu bear
beitenden Oberfläche des Werkstückes W in eine hierzu benach
barte Oberfläche des Werkstückes W geändert, indem das Werk
stück W mittels der Indexvorrichtung 12 um die Achse B gedreht
wird. Innerhalb des Drehbereiches wird das Werkstück W in
nächste Nähe zu einem Interferenzbereich gebracht, in dem das
Werkzeug 3 eine periphere Einrichtung, wie z. B. den Tisch 14
und das Werkstück W, stört, ohne in den Interferenzbereich ein
zudringen. Die nahesten Positionen werden im weiteren als
nichtinterferierende nächste Positionen bezeichnet, die vorher
über die Tastatur 83 eingegeben und unter gegebenen Adressen im
zweiten Master-RAM 76 abgespeichert werden.
Über die Tastatur 83 wird auch ein Bearbeitungsprogramm einge
geben und im zweiten Master-RAM 76 gespeichert. Im Bearbei
tungsprogramm wird die Winkelposition des Werkstückes W um die
Achse B als ein absoluter Wert dargestellt. Nachdem die Daten,
wie oben erläutert, eingegeben worden sind, wird eine Hauptrou
tine zur Bearbeitung ausgeführt, wie dies im Flußdiagramm der
Fig. 11 dargestellt ist.
Zuerst bestimmt der Schritt S101, ob ein (nicht dargestellter)
Betriebsschalter betätigt ist. Falls im Schritt S101 der Be
triebsschalter nicht betätigt ist, wartet der Prozeß, bis die
ser betätigt wird. Falls in Schritt S101 der Betriebsschalter
eingeschaltet ist, positioniert der Schritt S102 das Werkstück
W in Richtung der X-, Y- und Z-Achse relativ zum Werkzeug 3 am
vorderen Ende des Spindelkopfes 5. Anschließend bearbeitet der
Schritt S103 das Werkstück entsprechend dem Bearbeitungspro
gramm. Schritt S104 bestimmt, ob die Bearbeitung des Werkstüc
kes W beendet ist. Falls in Schritt S104 die Bearbeitung des
Werkstückes W vervollständigt ist, endet der Prozeß. Falls dies
nicht der Fall ist, ermittelt der Schritt S105, ob die nächste
Operation die Drehung der Indexvorrichtung 12 mit sich bringt.
Falls dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozeß zum Schritt
S102 zurück und die Schritte S102 bis S105 werden wiederholt.
Falls im Schritt S105 die Drehung hinzukommt, ermittelt Schritt
S106, ob die Beschränkungen bezüglich der Richtung und des
Drehwinkels des Werkstückes W und der Indexvorrichtung 12 im
zweiten Master-RAM 76 gespeichert sind. Falls in Schritt S106
diese Beschränkungen gespeichert sind, wird in Schritt S107A
ein Flag FL auf eins gesetzt. Falls dies nicht der Fall ist,
wird in Schritt S107B das Flag FL auf null zurückgesetzt. An
schließend springt der Prozeß zum Schritt S108, in dem durch
Subtrahieren der gegenwärtigen Winkelposition von der Winkelpo
sition für den nächsten Schritt eine Winkeldifferenz θ berechnet
wird. Die Winkelpositionen werden durch absolute Werte darge
stellt. Schritt S108 bestimmt, ob das Vorzeichen der Winkeldif
ferenz θ negativ oder positiv ist und ermittelt einen Absolut
wert |θ| der Winkeldifferenz θ. Schritt S109 bestimmt, ob der
Absolutwert |θ| kleiner, gleich oder größer als π ist.
Falls in Schritt S109 der Absolutwert |θ| kleiner als π ist,
wählt in Schritt S110 die Master-CPU 71 eine nahe Drehung um
|θ| in derselben Richtung wie das in Schritt S108 ermittelte
Vorzeichen aus. Falls in Schritt S109 der Absolutwert |θ| den
Winkel π übersteigt, wählt Schritt S111 eine Drehung um 2π - |θ|
in einer Richtung aus, die der Richtung des in Schritt S108 er
mittelten Vorzeichens entgegengesetzt ist. Anschließend ermit
telt Schritt S112, ob das Flag FL auf eins gesetzt worden ist
oder nicht. Falls in Schritt S112 das Flag FL auf eins gesetzt
worden ist, bestimmt Schritt S113, ob die im Schritt S110 oder
S111 ausgewählte Drehung innerhalb des vorher gespeicherten Be
reiches der Beschränkungen liegt. Falls die Beschränkungen die
ausgewählte Drehung nicht erlauben, ändert Schritt S114 die
ausgewählte Drehung in eine umfangreichere Drehung um den Win
kel [2π-(den in Schritt S110 oder S111 ausgewählten Winkel)] in
einer Richtung ab, die der im Schritt
S110 oder S111 ausgewählten Richtung entgegengesetzt ist. Falls
in Schritt S112 das Flag FL auf null zurückgesetzt worden ist,
oder falls in Schritt S113 die im Schritt S110 oder S111 ausge
wählte Drehung innerhalb des Bereiches der Beschränkungen
liegt, schreitet der Prozeß mit Schritt S115 fort. Genauer ge
sagt, nimmt die Drehrichtung die kürzere Route, falls die Be
schränkungen die Drehung erlauben, und die Drehrichtung nimmt
die längere Route, falls die Drehung nicht innerhalb der Be
schränkungen stattfinden kann. Schritt S115 vergleicht die vor
her über die Tastatur 83 eingegebenen und der in den Schritten
S110, S111 oder S114 ausgewählten oder geänderten Drehung ent
sprechenden nichtinterferierenden nächsten Positionen, und
wählt die Position mit dem größten Wert der nichtinterferieren
den nächsten Position als entfernteste Position aus. Der
Schritt S116 bewegt durch den Vertikalbewegungsmotor 19 den
Spindelkopf 5 in die im Schritt S115 ausgewählte entfernteste
Position. In Schritt S117 werden das Vorzeichen der Drehrich
tung, die im Schritt S110 oder S111 ausgewählt oder in Schritt
S114 geändert worden ist, und der absolute Wert der für den
nächsten Bearbeitungsprozeß erreichten Winkelposition in einem
ersten Bereich auf dem Monitor 84 angezeigt. In Schritt S118
dreht die Indexvorrichtung 12 das Werkstück W um die Achse B
entsprechend der angezeigten Drehrichtung und der erreichten
Winkelposition, so daß die nächste zu bearbeitende Oberfläche
der Spindel 21 gegenüberliegt. Wenn sich das Werkstück W dreht,
stört das Werkzeug 3 das Werkstück W oder andere Komponenten
nicht, befindet sich jedoch möglichst nahe beim Werkstück W, da
der Schritt S116 den Spindelkopf 5 in die entfernteste Position
bewegt hat.
Schritt S119 bestimmt, ob das Flag FL auf eins gesetzt ist oder
nicht. Falls in Schritt S119 das Flag FL auf eins gesetzt ist
und die Beschränkungen im zweiten Master-RAM 76 gespeichert
sind, bewirkt Schritt S120 eine gerade Anzeige innerhalb
des Bereiches 2Nπ (N = 3) in einem zweiten Teil auf dem Bild
schirm (Monitor) 84, um den Abstand der Winkelposition des aus
gerichteten Werkstückes W von der anfänglichen Winkelposition
darzustellen. Es wird angezeigt, um wie viele Grad das Werk
stück W in positiver oder negativer Richtung im gesamten ro
tiert, um die Winkelposition zu erreichen. Falls in Schritt
S119 das Flag FL auf null zurückgesetzt worden ist und keine
Beschränkungen gespeichert sind, zeigt der Schritt S121 die
Winkelposition des ausgerichteten Werkstückes W innerhalb des
Bereiches von -2π bis +2π an. Der Prozeß kehrt zum Schritt S102
zurück, und der Schritt S102 und die nachfolgenden Schritte
werden wiederholt.
Falls in Schritt S109 der Absolutwert |θ| der Winkeldifferenz
gleich π ist, wird in Schritt S122 die entfernteste Position
der nichtinterferierenden nächsten Positionen innerhalb des
Winkelbereiches +π mit der entferntesten Position der nichtin
terferierenden nächsten Positionen innerhalb des Winkelberei
ches -π verglichen. Schritt S123 wählt die Drehrichtung des
Werkstückes W mit einer kürzeren Entfernung von der entfernte
sten Position und dem Winkel π aus. Es werden die den Schritten
S112 bis S122 ähnlichen Schritte S5 ausgeführt, wodurch das
Werkstück W um die Achse B gedreht und die Richtung und der
Winkel der Drehung angezeigt werden. Der Prozeß kehrt zum
Schritt S102 zurück, und der Schritt S102 und die nachfolgenden
Schritte werden wiederholt.
Wie oben erwähnt worden ist, wird der Bearbeitungsprozeß auto
matisch ausgeführt, wenn der Betriebsschalter betätigt wird.
Falls die Schritte des Bearbeitungsprozesses unterbrochen aus
geführt werden, wird eine im Flußdiagramm der Fig. 12 gezeigte
Einzelschrittmodus-Bearbeitungsroutine durch Betätigen eines
(nicht dargestellten) manuellen Schalters ausgeführt.
Zuerst liest in Schritt S124 das zweite Master-RAM 76 den näch
sten Bearbeitungsprozeß. Schritt S125 ermittelt, ob das Werk
stück W durch die Indexvorrichtung 12 um die Achse B gedreht
wird. Falls in Schritt S125 das Werkstück W gedreht wird, führt
der Schritt S126 die Operationen des Schrittes S106 und der
nachfolgenden Schritte in Fig. 11 aus. Falls in Schritt S125
das Werkstück W nicht gedreht wird, führt der Schritt S127 an
dere Prozesse aus. Der Prozeß kehrt dann in eine Bereitschafts
stellung zurück.
Bei der zweiten Ausführungsform, wird das Werkstück W durch die
Indexvorrichtung 12 derart gedreht, daß es die kürzere Route
nimmt, so daß die nächste zu bearbeitende Oberfläche im näch
sten Bearbeitungsprozeß bearbeitet werden kann. Die Spindel 21
wird derart bewegt, daß das Werkzeug 3 nicht mit dem Werkstück
W oder der peripheren Einrichtung, wie z. B. dem Tisch 14, in
terferiert und das Werkzeug 3 sich nur über eine minimale Di
stanz bewegt. Damit kann das Werkstück W schnell bearbeitet
werden.
Falls die Beschränkungen aufgrund der Form des Werkstückes W
und anderer Faktoren es dem Werkstück W nicht erlauben, die
kürzere Route zu nehmen, wird das Werkstück W durch die Index
vorrichtung 12 in umgekehrter Richtung gedreht. Damit wird ver
hindert, daß das Werkstück W den Tisch 14 oder andere Komponen
ten berührt. Es wird außerdem verhindert, daß die mit der In
dexvorrichtung 12 oder dem Tisch 14 verbundenen Kabel beschä
digt werden.
Wie oben beschrieben worden ist, bewegt sich das Werkzeug 3
über eine minimale Distanz, und es wird auf der Basis der vor
her über die Tastatur 83 eingegebenen Daten eine beschränkte
Drehung des Werkstückes W verhindert. Folglich müssen bei der
Erstellung des Bearbeitungsprogrammes Schritte zur Vermeidung
der beschränkten Rotation des Werkstückes W nicht in Betracht
gezogen werden. Das Bearbeitungsprogramm kann somit einfach er
stellt und muß nicht modifiziert werden.
Die Winkelposition wird durch einen absoluten Wert im Bearbei
tungsprogramm angegeben. Die nächste Drehrichtung des Werkstüc
kes W wird jedoch im ersten Feld auf dem Monitor 84 darge
stellt. Da der Bediener die Drehrichtung auf dem Monitor 84 be
stätigen kann, kann das Werkstück W sicher bearbeitet werden.
Falls jeder Schritt des Bearbeitungsprozesses entsprechend dem
Flußdiagramm der Fig. 12 manuell geprüft wird, falls die Spin
del 21 in eine beliebige, nicht auf dem Programm basierende Po
sition bewegt worden ist, um das Werkstück W zu prüfen, bevor
es von der Indexvorrichtung 12 gedreht worden ist, kann die Po
sition der Spindel 21 auf einfache Weise wieder einjustiert
werden. Die Spindel 21 kann derart erneut einjustiert werden,
daß der Spindelkopf 5 nicht mit dem sich in der bekannten Rich
tung drehenden Werkstück W interferiert. Da die korrekte Dreh
richtung bekannt ist, wird verhindert, daß das Werkzeug 3 in
fehlerhafter Weise das Werkstück W stört.
Falls der Drehung des Werkstückes W durch die Indexvorrichtung
12 Beschränkungen auferlegt sind, wird der Anzeigemodus automa
tisch in den linearen Modus geändert, in dem die Winkelposition
des ausgerichteten Werkstückes W linear angezeigt wird. Der Be
diener kann erfahren, wie oft das Werkstück W von Anfang an bis
zum Erreichen der gegenwärtigen Position gedreht worden ist.
Falls z. B. der Bearbeitungsprozeß Schritt für Schritt manuell
geprüft wird, muß der Bediener den Anzeigemodus nicht zwischen
der linearen Anzeige und der Winkelanzeige umschalten, bevor
das Werkstück W gedreht wird. Das Werkstück W kann ohne An
schlag gedreht werden.
Bei dieser Ausführungsform wird das Werkstück W ohne Wechseln
des Werkzeuges 3 durch den Werkzeugwechselarm 9 bearbeitet.
Wenn das Werkzeug 3 durch den Werkzeugwechselarm 9 während des
Bearbeitungsprozesses ausgetauscht wird, kann die nichtinterfe
rierende nächste Position aus den Längen des gegenwärtigen
Werkzeuges 3 und des nächsten Werkzeuges 3next und der vertika
len Distanz des Werkzeugwechselarmes 9 zum Zeitpunkt des Werk
zeugwechsels ermittelt werden. Die ermittelte nichtinterferie
rende nächste Position kann im zweiten Master-RAM 76 gespei
chert werden. Die oben erwähnten Vorteile können auch während
des Bearbeitungsprozesses mit Werkzeugwechsel erwartet werden.
Der Bearbeitungsprozeß kann für eine breite Anwendung schnell
ausgeführt werden.
Falls bei der zweiten Ausführungsform das im Schritt S109 be
rechnete θ gleich π ist, wird die Drehrichtung derart ausge
wählt, daß der Spindelkopf 5 minimal zurückgezogen wird. Das
Werkstück W kann jedoch auch jedesmal, wenn θ gleich π ist, in
einer festen Richtung gedreht werden.
Jede Winkelposition des Werkstückes W innerhalb des Bereiches
von 0 bis 2π kann im wesentlichen kontinuierlich im zweiten Ma
ster-RAM 76 als nichtinterferierende nächste Positionen gespei
chert werden. Die Art und Weise des Datenspeicherns kann in an
gepaßter Weise verändert werden. Bei der zweiten Ausführungs
form wird die Anzeige des zweiten Feldes auf dem Monitor 84
zwischen linearer und Winkelanzeige umgeschaltet. Die Winkelpo
sition der zu bearbeitenden Oberfläche für den nächsten Bearbeitungsprozeß
kann im zweiten Feld auf dem Monitor 84 ange
zeigt werden.
Bei der zweiten Ausführungsform kann die Anzeige der Drehrich
tung des Werkstückes W unterlassen werden. Falls der Drehung
des Werkstückes W durch die Indexvorrichtung 12 keine Beschrän
kungen auferlegt sind, kann die Funktion zum Bestimmen, ob Be
schränkungen existieren oder nicht, weggelassen werden.
Claims (6)
1. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit
einer in einem Spindelstock (5) um eine erste Achse (Z) drehbaren Spindel (21) zur Aufnahme eines Werkzeuges (3),
einem Werktisch (13) zum Tragen eines Werkstückes (W),
einem Maschinenbett (2) zum Tragen des Spindelstockes (5) und des Werktisches (13) derart, daß eine Relativbewegung zwischen dem Spindelstock (5) und dem Werktisch (13) in Richtung der ersten Achse (Z) möglich ist,
einem auf dem Werktisch (13) montierten Werkstückrundtisch (Indexvorrichtung) (12) zum Halten und Drehen des Werkstückes (W) um eine vierte Achse (B), die zu einer die erste Achse (Z) enthaltenden Ebene orthogonal ist,
einer Rundtischsteuereinrichtung zum Steuern des Werkstückrundtisches (12) derart, daß das Werkstück (W) von einer letzten Position, in der das Werkzeug (3) eine letzte Oberfläche (W1) des Werkstückes (W) bearbeitet hat, in eine nächste Position, bei der das Werkzeug (3) eine nächste Oberfläche (W2, W4) des Werkstückes (W) bearbeiten wird, um einen Drehwinkel (θr) in einer Drehrichtung gedreht wird,
einer Eingabevorrichtung (83) zum Eingeben von Positionen für das Werkstück (W) und das Werkzeug (3), an denen das Werkstück (W) und das Werkzeug (3) zwar nicht miteinander kollidieren, aber während der Drehung des Werkstückes (W) von der letzten Position zu der nächsten Position sich einander am nächsten kommen, in einen Speicher (zweiter Master-RAM) (76),
einer Rotationsauswahleinrichtung zum Auswählen der Drehrichtung und des Drehwinkels (θr), wobei die
Rotationsauswahleinrichtung (M24)
einen Änderungswinkel (θ) berechnet, der eine Winkeldifferenz zwischen einem letzten Winkel, bei dem das Werkzeug (3) die letzte Oberfläche (W1) bearbeitet hat, und einem nächsten Winkel, bei dem das Werkzeug (3) die nächste Oberfläche (W2, W4) bearbeiten wird, darstellt,
die Drehrichtung so festlegt, daß sie der Drehrichtung des Änderungswinkels (θ) entspricht, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) kleiner als π ist, oder daß sie der durch den Änderungswinkel (θ) dargestellten Drehrichtung entgegengesetzt ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) größer als π ist, und
den Drehwinkel (θr) so festlegt, daß er gleich dem Änderungswinkel (θ) ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) kleiner als π ist, oder daß er gleich einer Differenz von 2π und dem Absolutbetrag (|θ|) des Änderungswinkels (θ) ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) größer als π ist,
einer ersten Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Maximalkollisionsgröße zwischen dem Spindelstock (5) und dem Werktisch (13) für den Drehwinkel (θr) und die Drehrichtung auf der Grundlage der in dem Speicher (76) gespeicherten Positionen, wobei die Maximalkollisionsgröße eine minimale Sicherheitsentfernung zwischen dem Werkzeug (3) in der Spindel (21) und dem Werkstück (W) ist, daß eine Kollision zwischen dem Werkzeug (3) und dem Werkstück (W) während der Drehung des Werkstückes (W) durch den Werkstückrundtisch (12) um den ermittelten Drehwinkel (θr) in der ermittelten Drehrichtung nicht auftritt, und
einer Antriebseinrichtung (Vertikalbewegungsmotor) (19) zum Bewegen des Spindelstockes (5) in Richtung der ersten Achse (Z) relativ zum Werktisch (13) derart, daß der Spindelstock (5) die Maximalkollisionsgröße vom Werkstück (W) entfernt ist, bevor der Werkstückrundtisch (12) das Werkstück (W) um die vierte Achse (B) dreht.
einer in einem Spindelstock (5) um eine erste Achse (Z) drehbaren Spindel (21) zur Aufnahme eines Werkzeuges (3),
einem Werktisch (13) zum Tragen eines Werkstückes (W),
einem Maschinenbett (2) zum Tragen des Spindelstockes (5) und des Werktisches (13) derart, daß eine Relativbewegung zwischen dem Spindelstock (5) und dem Werktisch (13) in Richtung der ersten Achse (Z) möglich ist,
einem auf dem Werktisch (13) montierten Werkstückrundtisch (Indexvorrichtung) (12) zum Halten und Drehen des Werkstückes (W) um eine vierte Achse (B), die zu einer die erste Achse (Z) enthaltenden Ebene orthogonal ist,
einer Rundtischsteuereinrichtung zum Steuern des Werkstückrundtisches (12) derart, daß das Werkstück (W) von einer letzten Position, in der das Werkzeug (3) eine letzte Oberfläche (W1) des Werkstückes (W) bearbeitet hat, in eine nächste Position, bei der das Werkzeug (3) eine nächste Oberfläche (W2, W4) des Werkstückes (W) bearbeiten wird, um einen Drehwinkel (θr) in einer Drehrichtung gedreht wird,
einer Eingabevorrichtung (83) zum Eingeben von Positionen für das Werkstück (W) und das Werkzeug (3), an denen das Werkstück (W) und das Werkzeug (3) zwar nicht miteinander kollidieren, aber während der Drehung des Werkstückes (W) von der letzten Position zu der nächsten Position sich einander am nächsten kommen, in einen Speicher (zweiter Master-RAM) (76),
einer Rotationsauswahleinrichtung zum Auswählen der Drehrichtung und des Drehwinkels (θr), wobei die
Rotationsauswahleinrichtung (M24)
einen Änderungswinkel (θ) berechnet, der eine Winkeldifferenz zwischen einem letzten Winkel, bei dem das Werkzeug (3) die letzte Oberfläche (W1) bearbeitet hat, und einem nächsten Winkel, bei dem das Werkzeug (3) die nächste Oberfläche (W2, W4) bearbeiten wird, darstellt,
die Drehrichtung so festlegt, daß sie der Drehrichtung des Änderungswinkels (θ) entspricht, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) kleiner als π ist, oder daß sie der durch den Änderungswinkel (θ) dargestellten Drehrichtung entgegengesetzt ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) größer als π ist, und
den Drehwinkel (θr) so festlegt, daß er gleich dem Änderungswinkel (θ) ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) kleiner als π ist, oder daß er gleich einer Differenz von 2π und dem Absolutbetrag (|θ|) des Änderungswinkels (θ) ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) größer als π ist,
einer ersten Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Maximalkollisionsgröße zwischen dem Spindelstock (5) und dem Werktisch (13) für den Drehwinkel (θr) und die Drehrichtung auf der Grundlage der in dem Speicher (76) gespeicherten Positionen, wobei die Maximalkollisionsgröße eine minimale Sicherheitsentfernung zwischen dem Werkzeug (3) in der Spindel (21) und dem Werkstück (W) ist, daß eine Kollision zwischen dem Werkzeug (3) und dem Werkstück (W) während der Drehung des Werkstückes (W) durch den Werkstückrundtisch (12) um den ermittelten Drehwinkel (θr) in der ermittelten Drehrichtung nicht auftritt, und
einer Antriebseinrichtung (Vertikalbewegungsmotor) (19) zum Bewegen des Spindelstockes (5) in Richtung der ersten Achse (Z) relativ zum Werktisch (13) derart, daß der Spindelstock (5) die Maximalkollisionsgröße vom Werkstück (W) entfernt ist, bevor der Werkstückrundtisch (12) das Werkstück (W) um die vierte Achse (B) dreht.
2. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
einen Werkzeugwechselarm (9) zum Wechseln des Werkzeuges
(3) in der Spindel (21) gegen das nächste gewünschte
Werkzeug (3next).
3. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Ansprüche 1
oder 2, gekennzeichnet durch
eine Positionsrichtungs-Anzeigeeinrichtung (M28), und
eine Anzeigesteuereinrichtung zum Steuern der Positionsrichtungs-Anzeigeeinrichtung (M28) derart, daß diese das Vorzeichen der Drehrichtung und den Drehwinkel (θr) anzeigt, die von der Rotationsauswahleinrichtung (M24) ausgewählt worden sind, falls sich die von der Rotationsauswahleinrichtung (M24) ausgewählte Drehrichtung im Vorzeichen vom berechneten Änderungswinkel (θ) unterscheidet.
eine Positionsrichtungs-Anzeigeeinrichtung (M28), und
eine Anzeigesteuereinrichtung zum Steuern der Positionsrichtungs-Anzeigeeinrichtung (M28) derart, daß diese das Vorzeichen der Drehrichtung und den Drehwinkel (θr) anzeigt, die von der Rotationsauswahleinrichtung (M24) ausgewählt worden sind, falls sich die von der Rotationsauswahleinrichtung (M24) ausgewählte Drehrichtung im Vorzeichen vom berechneten Änderungswinkel (θ) unterscheidet.
4. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, mit
einer in einem Spindelstock (5) um eine erste Achse (Z) drehbaren Spindel (12) zur Aufnahme eines Werkzeuges (3),
einem Werktisch (13) zum Tragen eines Werkstückes (W),
einem Maschinenbett (2) zum Tragen des Spindelstockes (5) und des Werktisches (13) derart, daß eine Relativbewegung zwischen dem Spindelstock (5) und dem Werktisch (13) in Richtung der ersten Achse (Z) möglich ist,
einem auf dem Werktisch (13) montierten Werkstückrundtisch (12) zum Halten und Drehen des Werkstückes (W) um eine vierte Achse (B), die zu einer die erste Achse (Z) enthaltenden Ebene orthogonal ist,
einer Rundtischsteuereinrichtung zum Steuern des Werkstückrundtisches (12) derart, daß das Werkstück (W) von einer letzten Position, in der das Werkzeug (3) eine letzte Oberfläche (W1) des Werkstückes (W) bearbeitet hat, in eine nächste Position gedreht wird, in der das Werkzeug (3) eine nächste Oberfläche (W2, W4) des Werkstückes (W) bearbeiten wird um einen Drehwinkel (θr) in eine Drehrichtung gedreht wird,
einer Beschränkungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln von durch die Eigenschaften des Werstückrundtisches (12) und des Werkstückes (W) verursachten Beschränkungen für den Drehwinkel (θr) und die Drehrichtung,
einer Sicherheitsentfernungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer minimalen Sicherheitsentfernung zwischen dem Werkzeug (3) in der Spindel (21) und dem Werkstück (W), bei der eine Kollision zwischen dem Werkzeug (3) und dem Werkstück (W) während der Drehung des Werkstückes (W) durch den Werkstückrundtisch (12) um den ermittelten Drehwinkel (θr) und in der ermittelten Drehrichtung nicht auftritt,
einer Rotationsauswahleinrichtung zum Auswählen des Drehwinkels (θr) und der Drehrichtung, wobei die Rotationsauswahleinrichtung (M24)
einen Änderungswinkel (θ) berechnet, der die Winkeldifferenz zwischen einem letzten Winkel, bei dem das Werkzeug (3) die letzte Oberfläche (W1) bearbeitet hat, und einem nächsten Winkel, bei dem das Werkzeug (3) die nächste Oberfläche (W2, W4) bearbeiten wird, darstellt,
die Drehrichtung so festlegt, daß sie der Drehrichtung des Änderungswinkels (θ) entspricht, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) kleiner als π ist, oder daß sie der durch den Änderungswinkel (θ) dargestellten Drehrichtung entgegengesetzt ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) größer als π ist,
den Drehwinkel (θr) so festlegt, daß er gleich dem Änderungswinkel (θ) ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) kleiner als π ist, oder daß er gleich einer Differenz von 2π und dem Änderungswinkel (θ) ist, wenn der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) größer als π ist, und
die jeweils andere Drehrichtung als die festgelegte Drehrichtung auswählt und den jeweils anderen Drehwinkel (θr) als den festgelegten Drehwinkel (θr) auswählt, wenn die Beschränkungsermittlungseinrichtung eine Beschränkung für den Drehwinkel (θr) oder die Drehrichtung ermittelt, und
einer Antriebseinrichtung (19) jeweils zum Bewegen des Spindelstockes (5) in Richtung der ersten Achse (Z) derart relativ zum dem Werktisch (13), daß das Werkzeug (3) um die minimale Sicherheitsentfernung von dem Werkstück (W) entfernt ist, bevor der Werkstückrundtisch (12) das Werkstück (W) um die vierte Achse (B) dreht.
einer in einem Spindelstock (5) um eine erste Achse (Z) drehbaren Spindel (12) zur Aufnahme eines Werkzeuges (3),
einem Werktisch (13) zum Tragen eines Werkstückes (W),
einem Maschinenbett (2) zum Tragen des Spindelstockes (5) und des Werktisches (13) derart, daß eine Relativbewegung zwischen dem Spindelstock (5) und dem Werktisch (13) in Richtung der ersten Achse (Z) möglich ist,
einem auf dem Werktisch (13) montierten Werkstückrundtisch (12) zum Halten und Drehen des Werkstückes (W) um eine vierte Achse (B), die zu einer die erste Achse (Z) enthaltenden Ebene orthogonal ist,
einer Rundtischsteuereinrichtung zum Steuern des Werkstückrundtisches (12) derart, daß das Werkstück (W) von einer letzten Position, in der das Werkzeug (3) eine letzte Oberfläche (W1) des Werkstückes (W) bearbeitet hat, in eine nächste Position gedreht wird, in der das Werkzeug (3) eine nächste Oberfläche (W2, W4) des Werkstückes (W) bearbeiten wird um einen Drehwinkel (θr) in eine Drehrichtung gedreht wird,
einer Beschränkungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln von durch die Eigenschaften des Werstückrundtisches (12) und des Werkstückes (W) verursachten Beschränkungen für den Drehwinkel (θr) und die Drehrichtung,
einer Sicherheitsentfernungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer minimalen Sicherheitsentfernung zwischen dem Werkzeug (3) in der Spindel (21) und dem Werkstück (W), bei der eine Kollision zwischen dem Werkzeug (3) und dem Werkstück (W) während der Drehung des Werkstückes (W) durch den Werkstückrundtisch (12) um den ermittelten Drehwinkel (θr) und in der ermittelten Drehrichtung nicht auftritt,
einer Rotationsauswahleinrichtung zum Auswählen des Drehwinkels (θr) und der Drehrichtung, wobei die Rotationsauswahleinrichtung (M24)
einen Änderungswinkel (θ) berechnet, der die Winkeldifferenz zwischen einem letzten Winkel, bei dem das Werkzeug (3) die letzte Oberfläche (W1) bearbeitet hat, und einem nächsten Winkel, bei dem das Werkzeug (3) die nächste Oberfläche (W2, W4) bearbeiten wird, darstellt,
die Drehrichtung so festlegt, daß sie der Drehrichtung des Änderungswinkels (θ) entspricht, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) kleiner als π ist, oder daß sie der durch den Änderungswinkel (θ) dargestellten Drehrichtung entgegengesetzt ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) größer als π ist,
den Drehwinkel (θr) so festlegt, daß er gleich dem Änderungswinkel (θ) ist, falls der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) kleiner als π ist, oder daß er gleich einer Differenz von 2π und dem Änderungswinkel (θ) ist, wenn der Absolutwert (|θ|) des Änderungswinkels (θ) größer als π ist, und
die jeweils andere Drehrichtung als die festgelegte Drehrichtung auswählt und den jeweils anderen Drehwinkel (θr) als den festgelegten Drehwinkel (θr) auswählt, wenn die Beschränkungsermittlungseinrichtung eine Beschränkung für den Drehwinkel (θr) oder die Drehrichtung ermittelt, und
einer Antriebseinrichtung (19) jeweils zum Bewegen des Spindelstockes (5) in Richtung der ersten Achse (Z) derart relativ zum dem Werktisch (13), daß das Werkzeug (3) um die minimale Sicherheitsentfernung von dem Werkstück (W) entfernt ist, bevor der Werkstückrundtisch (12) das Werkstück (W) um die vierte Achse (B) dreht.
5. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
für den Fall, daß der Betrag des Änderungswinkels (|θ|) gleich π ist, die erste Ermittlungseinrichtung neben der ersten Maximalkollisionsgröße noch eine zweite Maximalkollisionsgröße ermittelt, die den Drehungen des Werkstückes (W) durch den Werkstückrundtisch (12) um einen Winkel π in eine erste oder in eine entgegengesetzte zweite Richtung entsprechen, und
die Rotationsauswahleinrichtung (M24) den Drehwinkel (θr) gleich π und die Drehrichtung gleich der ersten Richtung setzt, falls die erste Maximalkollisionsgröße kleiner als die zweite Maximalkollisionsgröße ist, oder die Drehrichtung gleich der entgegengesetzten zweiten Richtung setzt, falls die zweite Maximalkollisionsgröße kleiner als die erste Maximalkollisionsgröße ist.
für den Fall, daß der Betrag des Änderungswinkels (|θ|) gleich π ist, die erste Ermittlungseinrichtung neben der ersten Maximalkollisionsgröße noch eine zweite Maximalkollisionsgröße ermittelt, die den Drehungen des Werkstückes (W) durch den Werkstückrundtisch (12) um einen Winkel π in eine erste oder in eine entgegengesetzte zweite Richtung entsprechen, und
die Rotationsauswahleinrichtung (M24) den Drehwinkel (θr) gleich π und die Drehrichtung gleich der ersten Richtung setzt, falls die erste Maximalkollisionsgröße kleiner als die zweite Maximalkollisionsgröße ist, oder die Drehrichtung gleich der entgegengesetzten zweiten Richtung setzt, falls die zweite Maximalkollisionsgröße kleiner als die erste Maximalkollisionsgröße ist.
6. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach einem der
Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Ermittlungseinrichtung eine Positionsrichtungs-
Anzeigeeinrichtung (M28) und eine
Anzeigesteuereinrichtung zum Steuern der
Positionsrichtungs-Anzeigeeinrichtung (M28) umfaßt, um
das Vorzeichen der Drehrichtung und selektiv den
beschränkten Drehwinkel (θr), der von der
Beschränkungsermittlungseinrichtung gesetzt worden ist
anzuzeigen, oder um einen Gesamtdrehwinkel anzuzeigen, um
den das Werkstück (W) durch den Werkstückrundtisch (12)
während eines gesamten Bearbeitungsprozesses gedreht
wurde und um die Bestimmung der Maximalkollisionsgröße
durch die erste Ermittlungseinrichtung zu ermöglichen,
wenn durch die Beschränkungseinstelleinrichtung keine
Beschränkungen gesetzt worden sind.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1228647A JPH0739069B2 (ja) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | 数値制御工作機械 |
JP1228646A JPH0822488B2 (ja) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | 工作機械 |
DE4027987A DE4027987A1 (de) | 1989-09-04 | 1990-09-04 | Numerisch gesteuerte werkzeugmaschine mit automatischer werkzeugwechseleinrichtung und einer indexvorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4042514C2 true DE4042514C2 (de) | 2002-07-04 |
Family
ID=27201648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4042514A Expired - Fee Related DE4042514C2 (de) | 1989-09-04 | 1990-09-04 | Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung und einer Indexvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4042514C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007038741A1 (de) * | 2007-08-16 | 2008-08-28 | Siemens Ag | Automatisch gesteuerte Werkzeugmaschine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4628441A (en) * | 1983-06-29 | 1986-12-09 | Kearney & Trecker Corporation | Automatic dynamic error compensator |
DE3735384A1 (de) * | 1986-11-12 | 1988-05-19 | Brother Ind Ltd | Automatische werkzeugwechselvorrichtung |
-
1990
- 1990-09-04 DE DE4042514A patent/DE4042514C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4628441A (en) * | 1983-06-29 | 1986-12-09 | Kearney & Trecker Corporation | Automatic dynamic error compensator |
DE3735384A1 (de) * | 1986-11-12 | 1988-05-19 | Brother Ind Ltd | Automatische werkzeugwechselvorrichtung |
JPS63123646A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-27 | Brother Ind Ltd | 工具交換装置を備えた工作機械 |
US4833772A (en) * | 1986-11-12 | 1989-05-30 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Automatic tool changing apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007038741A1 (de) * | 2007-08-16 | 2008-08-28 | Siemens Ag | Automatisch gesteuerte Werkzeugmaschine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0305735B1 (de) | Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mittels rundlaufender Werkzeuge | |
DE3240974C2 (de) | ||
EP2269770B1 (de) | Verfahren und Werkzeugmaschine zum zerspanenden Bearbeiten eines Werkstücks | |
DE4027987A1 (de) | Numerisch gesteuerte werkzeugmaschine mit automatischer werkzeugwechseleinrichtung und einer indexvorrichtung | |
DE3533765C2 (de) | Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine | |
DE68909889T2 (de) | Werkzeugmaschine für mehrere bearbeitungsarten und zur komplexen bearbeitung von langen werkstücken. | |
DE68922189T2 (de) | Drehautomat mit verschiebbarem Spindelstock und Bearbeitungsverfahren zum Anwenden desselben. | |
DE112010002745T5 (de) | System und Verfahren zum synchronisierten Bearbeiten | |
DE2940444C2 (de) | Kopiersteuerungsvorrichtung für eine Kopierfräsmaschine mit Werkzeugwechseleinrichtung | |
EP1588224A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von serviceschaufeln | |
DE4012878C2 (de) | Mehrfachbearbeitungs-Vorrichtung und Mehrfachbearbeitungs-Verfahren | |
DE1945017B2 (de) | Vorrichtung zum einstellen des arbeitspunktes eines in einem werkzeugtraeger befestigten werkzeuges | |
DE2435947A1 (de) | Werkzeugmaschine mit revolverkopf fuer mehrspindeleinheiten und automatischer werkzeugwechseleinrichtung | |
DE102008035710B4 (de) | Verfahren zum selbsttätigen Zurückführen eines Werkzeugs einer programmgesteuerten Werkzeugmaschine | |
DE60130374T2 (de) | Automatische drehbank, verfahren ihrer steuerung und einrichtung zu ihrer steuerung | |
DE3872612T2 (de) | Drehbank, versehen mit steuereinrichtung. | |
EP0356921B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung von metallischen Werkstücken | |
DE2931845C2 (de) | Kopiersteuerungsvorrichtung für eine Kopierfräsmaschine mit Werkzeugwechseleinrichtung | |
EP1217483A2 (de) | Bearbeitungseinrichtung und Maschinensteuerprogramm | |
DE3520464A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bewegung von zumindest einem klemmelement in einer automatischen metallblechbearbeitungszentrale | |
EP1522004B1 (de) | Werkzeugmaschine und verfahren zum betreiben einer solchen | |
DE4042514C2 (de) | Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung und einer Indexvorrichtung | |
DE3530783A1 (de) | Kombinierte anlage fuer die elektroerosion mittels draht und werkzeug | |
DE2811069A1 (de) | Numerisch gesteuertes werkzeugmaschinensystem | |
EP3596563B1 (de) | Verfahren zum bearbeiten von werkstücken mit einem bearbeitungszentrum |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AC | Divided out of |
Ref country code: DE Ref document number: 4027987 Format of ref document f/p: P |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |