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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Antrieb einer Fluiddruckpumpe
und eines Transportmechanismus und betrifft einen automatischen
Palettenwechsler mit einem derartigen Antrieb, wie er aus der Druckschrift
JP 63256332 A bekannt
ist.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Einige
Maschinenwerkzeuge, wie beispielsweise Maschinenzentren, weisen
einen automatischen Palettenwechsler für einen Austausch einer Palette
auf, welche in einem Bearbeitungsbereich angeordnet ist, wo ein
Arbeitsstück
bearbeitet wird, und einer Palette, welche in einem Arbeitsbereich
angeordnet ist, wo ein Arbeitsstück
an der Palette befestigt und von dieser abgenommen wird.
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Der
automatische Palettenwechsler weist einen Dreharm und einen Antrieb
mit einer hydraulischen Einheit und einem Transportmechanismus auf. Die
hydraulische Einheit umfasst einen hydraulischen Zylinder zum Aufwärts- und
Abwärtsbewegen des
Dreharms, eine hydraulische Pumpe zum Zuführen eines Arbeitsfluids an
den hydraulischen Zylinder, und einen elektrischen Motor für einen
Antrieb der hydraulischen Pumpe. Der Transportmechanismus umfasst
eine Vielzahl an Getrieben für
einen Antrieb des Dreharms zum Drehen des Dreharms, und er wird durch
einen Servomotor betrieben, welcher getrennt von der hydraulischen
Einheit vorgesehen ist.
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In
dem automatischen Palettenwechsler wird die hydraulische Pumpe durch
den elektrischen Motor angetrieben, um den hydraulischen Zylinder
zu betätigen,
wodurch der Dreharm aufwärts
bewegt wird. Somit werden die Paletten, welche jeweils in dem Bearbeitungsbereich
und in dem Arbeitsbereich angeordnet sind, aufgenommen und durch
den Dreharm zurückgehalten.
Der Transportmechanismus wiederum wird durch den Servomotor zum
Drehen des Dreharms angetrieben, wodurch eine der Paletten von dem
Bearbeitungsbereich zu dem Arbeitsbereich transportiert wird und
wodurch die andere Palette von dem Arbeitsbereich zu dem Bearbeitungsbereich
transportiert wird. Wenn die andere Palette oberhalb eines Tisches
in dem Bearbeitungsbereich angeordnet ist und die eine Palette oberhalb
einer Trägerbasis
in dem Arbeitsbereich angeordnet ist, wird der Servomotor angehalten,
und die hydraulische Pumpe wird danach durch den elektrischen Motor
angetrieben, um den hydraulischen Zylinder und den Dreharm abwärts zu bewegen.
Somit werden die auf dem Dreharm zurückgehaltenen Paletten jeweils
auf dem Tisch in dem Bearbeitungsbereich und auf der Trägerbasis
in dem Arbeitsbereich zurückgehalten.
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In
dem herkömmlichen
automatischen Palettenwechsler jedoch sind der elektrische Motor
für eine
Betätigung
der hydraulischen Pumpe und der Servomotor für einen Antrieb des Transportmechanismus
getrennt voneinander vorgesehen. Daher ist die Größe des Antriebs
und somit die Größe des automatischen
Palettenwechslers vergrößert, was
es erschwert, die Kosten davon zu reduzieren. Ferner erfordert das
Vorsehen der beiden elektrischen Motoren getrennte Antriebsschaltungen
für eine
Steuerung dieser elektrischen Motoren, wodurch eine Reduzierung
der Kosten verhindert wird.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kostengünstigeren
Antrieb mit einer geringeren Größe für einen
Antrieb einer Fluiddruckpumpe und eines Transportmechanismus zu
schaffen, und einen automatischen Palettenwechsler mit einem derartigen
Antrieb zu schaffen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Antrieb gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Aktuator, eine Fluiddruckpumpe für eine Zufuhr
eines Arbeitsfluides an den Aktuator, und einen Transportmechanismus
für einen
Antrieb eines bewegbaren Körpers
zum Bewegen des bewegbaren Körpers.
Der Antrieb weist ferner einen herkömmlichen elektrischen Motor
für einen
Antrieb der Fluiddruckpumpe und des Transportmechanismus und eine
Umschalteinrichtung für
eine umschaltbare Verbindung des elektrischen Motors mit der Fluiddruckpumpe
und dem Transportmechanismus auf, wobei entweder die Fluiddruckpumpe
oder der Transportmechanismus, welche mit dem elektrischen Motor
verbunden sind, durch den elektrischen Motor antreibbar ist.
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In
dem Antrieb ist der elektrische Motor mit der Fluiddruckpumpe durch
die Umschalteinrichtung verbunden, wenn der Aktuator angetrieben
werden soll. Durch einen Antrieb der Fluiddruckpumpe durch den elektrischen
Motor wird das Arbeitsfluid an den Aktuator für einen Antrieb des Aktuators
geliefert. Wenn der bewegbare Körper
bewegt werden soll, schaltet die Umschalteinrichtung die Verbindung
des elektrischen Motors von der Fluiddruckpumpe an den Transportmechanismus
um, um den elektrischen Motor mit dem Transportmechanismus zu verbinden. Dann
wird der Transportmechanismus durch den elektrischen Motor betrieben,
um den bewegbaren Körper
zu bewegen. In dem Antrieb schaltet somit die Umschalteinrichtung
die Verbindung des elektrischen Motors um, um den elektrischen Motor
wahlweise mit der Fluiddruckpumpe oder dem Transportmechanismus
zu verbinden, so dass die Fluiddruckpumpe und der Transportmechanismus
einzeln angetrieben werden können.
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In
dem Antrieb werden die Fluiddruckpumpe und der Transportmechanismus
einzeln durch den einzigen gemeinsamen elektrischen Motor angetrieben,
welcher durch die Umschalteinrichtung umschaltbar mit diesen verbunden
ist. Dies eliminiert die Notwendigkeit einer Bereitstellung von
separaten elektrischen Motoren für
die Fluiddruckpumpe und für
den Transportmechanismus, was eine Reduzierung der Größe und eine
Reduzierung der Kosten des Antriebs ermöglicht.
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Der
oben genannte Antrieb ist vorteilhaft an einem automatischen Palettenwechsler
anwendbar. Das bedeutet, dass der automatische Palettenwechsler
umfasst: einen Dreharm; einen Aktuator für ein Aufwärts- und Abwärtsbewegen
des Dreharms zum Übertragen
der Paletten zum/vom Dreharm in einem Bearbeitungsbereich und in
einem Arbeitsbereich; eine Fluiddruckpumpe zum Zuführen eines
Arbeitsfluids zu dem Aktuator; einen Transportmechanismus für einen
Antrieb des Dreharms zum Drehen des Dreharms zwischen dem Bearbeitungsbereich und
dem Arbeitsbereich; einen gemeinsamen elektrischen Motor für einen
Antrieb der Fluiddruckpumpe und des Transportmechanismus; und eine
Umschalteinrichtung für
eine umschaltbare Verbindung des elektrischen Motors mit der Fluiddruckpumpe
und dem Transportmechanismus; wobei entweder die Fluiddruckpumpe
oder der Transportmechanismus, welche mit dem gemeinsamen elektrischen
Motor verbunden sind, durch den gemeinsamen elektrischen Motor angetrieben
wird.
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In
dem automatischen Palettenwechsler ist der elektrische Motor zunächst mit
der Fluiddruckpumpe durch die Umschalteinrichtung für einen
Antrieb der Fluiddruckpumpe verbunden. Somit wird der Aktuator zum
Aufwärtsbewegen
des Dreharms angetrieben, wodurch die Paletten auf dem Dreharm in dem Bearbeitungsbereich
und in dem Arbeitsbereich aufgenommen werden. Die Umschalteinrichtung
wiederum schaltet die Verbindung des elektrischen Motors von der
Fluiddruckpumpe an den Transportmechanismus um, um den elektrischen
Motor mit dem Transportmechanismus für einen Antrieb des Transportmechanismus
zu verbinden. Somit wird der Dreharm für ein Gedrehtwerden angetrieben,
wodurch eine der Paletten von dem Bearbeitungsbereich an den Arbeitsbereich übertragen
wird und die andere Palette von dem Arbeitsbereich an den Bearbeitungsbereich übertragen
wird. Danach wird der elektrische Motor wiederum mit der Fluiddruckpumpe durch
die Umschalteinrichtung verbunden, um die Fluiddruckpumpe anzutreiben.
Somit wird der Aktuator angetrieben, um den Dreharm abwärts zu bewegen,
wodurch die Paletten in dem Bearbeitungsbereich und in dem Arbeitsbereich
angeordnet werden.
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In
dem automatischen Palettenwechsler werden die Fluiddruckpumpe und
der Transportmechanismus einzeln durch den einzigen gemeinsamen elektrischen
Motor angetrieben, welcher umschaltbar mit diesen durch die Umschalteinrichtung
verbunden ist. Dies eliminiert die Notwendigkeit eines Vorsehens
separater elektrischer Motoren für
die Fluiddruckpumpe und für
den Transportmechanismus, was eine Reduzierung der Größe und eine
Reduzierung der Kosten des automatischen Palettenwechslers ermöglicht.
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Vorzugsweise
wird ein Schrittmotor als elektrischer Motor und eine elektromagnetische
Kupplung als Umschalteinrichtung verwendet.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische
Ansicht, welche ein Maschinenwerkzeug mit einem Antrieb und einem
automatischen Palettenwechsler gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung illustriert;
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2 ist eine Schnittansicht
des automatischen Palettenwechslers in Richtung der Schnittlinie A-A
in 1; und
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3 ist ein Blockdiagramm,
welches ein Steuersystem für
den erfindungsgemäßen automatischen
Palettenwechsler illustriert.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Ein
Antrieb und ein automatischer Palettenwechsler mit diesem Antrieb
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die 1 bis 3 beschrieben. Eine Erläuterung
wird anhand eines Maschinenwerkzeugs mit dem Antrieb und dem automatischen
Palettenwechsler gegeben. 1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche das Maschinenwerkzeug illustriert. 2 ist eine Schnittansicht
des automatischen Palettenwechslers in Richtung der Linie A-A in 1, und 3 ist ein Blockdiagramm, welches ein
Steuersystem für
den automatischen Palettenwechsler illustriert.
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In 1 ist das Maschinenwerkzeug 81 beispielsweise
ein horizontales Bearbeitungszenter (im folgenden als "Bearbeitungszenter 81" bezeichnet) und
umfasst ein Bett 82, eine Säule 83, einen Tisch 84,
eine Spindelkopf 85 und einen automatischen Palettenwechsler 86.
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Wie
in 1 dargestellt ist,
ist die Säule 83 aufrecht
auf dem Bett 82 angeordnet und durch eine lineare Führung geführt, um
entlang der Y-Achse hin- und herbewegbar zu sein. Der Tisch 84 ist
vor der Säule 83 auf
dem Bett 82 angeordnet. Der Tisch 84 ist durch
eine lineare Führung
geführt,
um entlang der Z-Achse hin- und herbewegbar zu sein. Der Tisch 84 trägt eine
Palette 90 in einer horizontal drehbaren Weise. Der Spindelkopf 85 ist
auf der Säule 83 an
der Seite des Tisches 84 vorgesehen. Der Spindelkopf 85 weist
ein Werkzeug zum Bearbeiten eines Arbeitsstückes W und eine Hauptspindel
zum Drehen des Werkzeugs mit einer hohen Geschwindigkeit auf, und ist
durch eine lineare Führung
geführt,
um entlang der X-Achse hin- und herbewegbar zu sein.
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Wie
in 1 dargestellt ist,
weist der automatische Palettenwechsler 86 eine Teilungsplatte 87, welche
einen Raum in dem Bearbeitungszenter 81 in einen Bearbeitungsbereich
B, in welchem das Arbeitsstück
W auf dem Tisch 84 bearbeitet wird, und einen Arbeitsbereich
C, in welchem das Arbeitsstück W
an der Palette befestigt und von dieser gelöst wird, auf. Der automatische
Palettenwechsler 86 weist einen Paletten-Trägermechanismus 88,
einen Dreharm 89 und einen Antrieb 1 (dargestellt
in 2) auf.
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Wie
in 1 dargestellt ist,
ist der Paletten-Trägermechanismus 88 gegenüberliegend
des Tisches 84 in dem Arbeitsbereich C angeordnet. Der Paletten-Trägermechanismus 88 weist
eine Trägerbasis 91 zum
Tragen einer Palette 90 auf, und die Trägerbasis 91 wird in
einer horizontal drehbaren Weise auf einer Plattform 98 getragen.
Rechteckige Klemmblöcke 92 sind
jeweils aufrecht auf den Paletten 90 in den Bereichen B
und C vorgesehen. Die Arbeitsstücke
W werden auf den äußeren Umfangsflächen der
Klemmblöcke 92 durch
Klemmen 93 befestigt.
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Wie
in 1 dargestellt ist,
erstreckt sich der Dreharm 89 in die Bereiche B und C.
Der Dreharm 89 weist Palettenhalter 94 auf, welche
an gegenüberliegenden
Seiten davon zum Halten der Paletten 90 vorgesehen sind.
Der Dreharm 89 wird aufwärts- und abwärtsbewegt
und durch den Antrieb 1, dargestellt in 2, zum Austauschen der Palette 90,
welche auf dem Tisch 84 in dem Bearbeitungsbereich B angeordnet
ist, und der Palette 90, welche auf der Trägerbasis 91 in
dem Arbeitsbereich C angeordnet ist, gedreht.
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Der
Aufbau des Antriebs 1 wird unter Bezugnahme auf 2 detaillierter beschrieben.
In den 1 und 2 werden gleiche Bauteile
durch gleiche Bezugszeichen beschrieben.
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In 2 ist der Antrieb 1 beispielsweise
in und um das Bett 82 des Bearbeitungszenters 81 herum
angeordnet und umfasst eine hydraulische Einheit 2, einen
Transportmechanismus 3, einen elektrischen Motor 4,
eine Umschalteinrichtung 5 und eine Regeleinrichtung 61 (dargestellt
in 3). Der Antrieb 1 veranlasst
die hydraulische Einheit 2 dazu, den Dreharm 89 aufwärts und
abwärts
zu bewegen, und veranlasst den Transportmechanismus 3 dazu, den
Dreharm 89 zu drehen.
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Die
hydraulische Einheit 2 weist eine hydraulische Pumpe 6,
eine hydraulische Schaltung 7 und einen Aktuator 8 auf.
Die hydraulische Pumpe 6 ist eine bidirektionale Pumpe,
welche ein Arbeitsfluid in zwei Richtungen ausgeben kann, und sie
ist mit der hydraulischen Schaltung 7 verbunden. Die hydraulische
Pumpe 6 gibt das Arbeitsfluid unter Druck aus, um das Arbeitsfluid
an den Aktuator 8 durch die hydraulische Schaltung 7 zuzuführen.
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Die
hydraulische Schaltung 7 weist Hauptleitungen 9, 10,
welche mit Anschlüssen
der hydraulischen Pumpe 6 verbunden sind, ein Prüfventil 11,
ein Auswahlventil 12, und ein Wechselventil 13 auf.
Die Hauptleitungen 9, 10 sind ferner mit dem Aktuator 8 verbunden.
Das Prüfventil 11 ist
in der Hauptleitung 10 vorgesehen, um lediglich einen Durchgang
eines von der hydraulischen Pumpe 6 her fließenden Flusses
des Arbeitsfluides zu erlauben. Das Prüfventil 11 ist mit
der Hauptleitung 10 über
eine Führungsleitung 15 verbunden
und ausgelegt, um durch einen Fluss des Arbeitsfluids, das durch
die Führungsleitung 15 eingeführt wird,
zwangsweise geöffnet
zu werden. Das Auswahlventil 12 ist mit den Hauptleitungen 9 und 10 jeweils über Zweigleitungen 16 und 17 in
einer Stellung zwischen dem Prüfventil 11 und
der hydraulischen Pumpe 6 verbunden. Das Auswahlventil 12 ist
mit einem Öltank 18 verbunden
und weist eine Nicht-Betätigungsstellung
(a) auf, in welcher die Kommunikation zwischen den Zweigleitungen 16, 17 und
dem Öltank 18 unterbrochen
wird (das Ventil ist geschlossen), wenn die hydraulische Einheit 2 nicht betätigt wird.
Das Auswahlventil 12 ist ferner mit den Zweigleitungen 16 und 17 über die
Führungsleitungen 19 und 20 jeweils
für eine
Einführung
des Arbeitsfluids in das Auswahlventil 12 verbunden und weist
ferner Betätigungsstellungen
(b) und (c) auf, in welchen die Kommunikation zwischen der Zweigleitung 16 und
dem Öltank 18 und
die Kommunikation zwischen der Zweigleitung 17 und dem Öltank 18 jeweils
ermöglicht
wird (das Ventil ist geöffnet).
Das Wechselventil 13 ist in einer Verbindungsleitung 21 vorgesehen,
welche mit den Hauptleitungen 9, 10 in einer Stellung
zwischen dem Prüfventil 11 und
dem Aktuator 8 verbunden ist. Das Wechselventil 13 führt einen
Hochdruckstrom bzw. -fluss des Arbeitsfluides ein, welches durch
eine der Hauptleitungen 9, 10 in einem Druckschalter 14 fließt. Der
Druckschalter 14 erfasst den Druck des Arbeitsfluids, welcher
von dem Wechselventil 13 eingeführt wird, und gibt ein Erfassungssignal
an die Regeleinrichtung 61 (dargestellt in 3) aus.
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Der
Aktuator 8 ist ein hydraulischer Zylinder (im folgenden
als "hydraulischer
Zylinder 8" bezeichnet),
welcher durch das Arbeitsfluid betreibbar ist, und ist in dem Bett 82 angeordnet.
Der hydraulische Zylinder 8 weist einen Kolbenschaft 22 und
einen Kolben 23 auf. Der Kolbenschaft 22 ist fest
in dem Bett 82 aufrecht angeordnet und weist eine Buchse 24 auf,
welche an einem distalen Ende davon angeordnet ist. Der Kolben 23 besitzt
eine tassenförmige Form
mit einem offenen Ende. Die Buchse 24 des Kolbenschafts 22 ist
in den Kolben 23 von dem offenen Ende davon eingesetzt,
so dass der Kolben 23 um den Kolbenschaft 22 bezüglich des
Kolbenschafts 22 gleitend verschiebbar passt. Das offene Ende
des Kolbens 23 ist durch eine Buchse 25 verschlossen,
welche gleitend verschiebbar um den Kolbenschaft 22 herum
passt. Somit sind die Druckkammer 26 und 27 zwischen
den Buchsen 24 und 25 und zwischen der Buchse 24 und
der Decke des Kolbens 23 jeweils in dem hydraulischen Zylinder 8 definiert. Die
Druckkammern 26 und 27 sind jeweils mit den Hauptleitungen 9 und 10 über Kommunikationskanäle verbunden,
welche in dem Kolbenschaft 22 gebildet sind. Der hydraulische
Zylinder 8 trägt
den Dreharm 89 auf der Oberseite des Kolbens 23 davon.
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In
der hydraulischen Einheit 2 wird das Arbeitsfluid in die
Hauptleitung 9 durch einen Antrieb der hydraulischen Pumpe 6 ausgegeben.
Das Arbeitsfluid wird in die Druckkammer 27 durch das Prüfventil 11 und
einen der Kommunikationskanäle
des Kolbenschafts 22 eingeführt, wodurch der Kolben 23 des
hydraulischen Zylinders 8 aufwärts bewegt wird. Somit wird
der Dreharm 89 aufwärts
bewegt. Ferner wird das Arbeitsfluid in die Hauptleitung 10 von
der hydraulischen Pumpe 6 in die hydraulische Einheit 2 ausgegeben.
Das Arbeitsfluid wird in die Druckkammer 26 durch den anderen
Kommunikationskanal des Kolbenschafts 22 eingeführt und
gleichzeitig in das Prüfventil 11 durch
die Führungsleitung 15 eingeführt, wodurch
das Prüfventil 11 zwangsweise
geöffnet
wird. Somit wird der Kolben 23 abwärts bewegt, während das
Arbeitsfluid in die hydraulische Pumpe 6 von der Druckkammer 27 durch
die Hauptleitung 10 und das Prüfventil 11 hindurch
zurückgeführt wird. Somit
wird der Dreharm 89 abwärts
bewegt.
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Der
Transportmechanismus 3 ist ein Untersetzungsgetriebemechanismus,
welcher in dem Bett 82 vorgesehen ist, und umfasst beispielsweise
drei Getriebeschäfte 31 bis 33 und
eine Vielzahl an Getrieben 34 bis 38. Die jeweiligen
Getriebeschäfte 31 bis 33 sind
parallel zueinander in dem Bett 82 vorgesehen. Die Getriebeschäfte 31, 32 sind
drehbar durch das Bett 82 gelagert und der Getriebeschaft 33 ist
fest durch das Bett 82 gelagert. Der Getriebeschaft 31 ragt
unten aus dem Bett 82 hervor, um sich in der Nähe der hydraulischen
Pumpe 6 zu erstrecken. Das Getriebe 34 ist drehbar
um den Getriebeschaft 31 in dem Bett 82 gelagert
und die Getriebe 35, 36 sind fest um den Getriebeschaft 32 gelagert. Das
Getriebe 37 ist drehbar um den Getriebeschaft 33 gelagert,
und das Getriebe 38 ist auf einem äußeren Umfangsabschnitt des
Kolbens 23 gebildet. Die Getriebe 34 und 35,
die Getriebe 36 und 37, und die Getriebe 37 und 38 sind
miteinander zahnverbunden.
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Wenn
der Getriebeschaft 31 gedreht wird, überträgt der Transportmechanismus 3 die
Drehbewegung an das Getriebe 38 des Kolbens 23 mit
der Drehgeschwindigkeit, welche mittels der jeweiligen Getriebe 34 bis 38 verringert
wird. Somit wird der Kolben 23 des hydraulischen Zylinders 8 rotiert,
um den Dreharm 89 zu drehen.
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Der
elektrische Motor 4 ist beispielsweise ein Schrittmotor
(im folgenden als "Schrittmotor 4" bezeichnet), dessen
Drehwinkel mit einem hohen Genauigkeitsgrad steuerbar ist. Eine
Rolle 41 ist um einen Drehschaft des Schrittmotors 4 herum
vorgesehen. Ein Übertragungsriemen 43 ist
zwischen der Rolle 41 und einer Rolle 42 gespannt,
welche fest durch den Getriebeschaft 31 gelagert wird.
Der Schrittmotor 4 ist mit der Regeleinrichtung 61 (dargestellt
in 3) verbunden.
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Der
Getriebeschaft 31 wird durch den Schrittmotor 4 über die
Rolle 41, den Übertragungsriemen 43 und
die Rolle 42 für einen
Antrieb des Transportmechanismus 3 und der hydraulischen
Pumpe 6 gedreht.
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Die
Umschalteinrichtung 5 umfasst zwei elektromagnetische Kupplungen 51, 52.
Die elektromagnetischen Kupplungen 51, 52 umfassen
jeweils eine Kupplungsscheibe 54, eine Kupplungsabdeckung 55 mit
einer Magnetisierungsspule, oder dergleichen. Die elektromagnetische
Kupplung 51 ist benachbart zu dem Getriebe 34 in
dem Bett 82 angeordnet. Die Kupplungsscheibe 54 der
elektromagnetischen Kupplung 51 ist drehbar um den Getriebeschaft 31 herum
gelagert, um mit dem Getriebe 34 verbunden zu werden, und
die Kupplungsabdeckung 55 ist fest um den Getriebeschaft 31 herum
gelagert. Die elektromagnetische Kupplung 52 ist benachbart zu
der hydraulischen Pumpe 6 vorgesehen. Die Kupplungsscheibe 54 der
elektromagnetischen Kupplung 52 ist fest um einen Antriebsschaft 56 der hydraulischen
Pumpe 6 gelagert, und die Kupplungsabdeckung 55 ist
an einem distalen Ende des Getriebeschaftes 31 befestigt.
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Die
Umschalteinrichtung 5 magnetisiert die Magnetisierungsspule
der elektromagnetischen Kupplung 51, um die Kupplungsscheibe 54 mit
der Kupplungsabdeckung 55 zu verbinden, wodurch der Schrittmotor 4 mit
dem Transportmechanismus 3 verbunden wird. Wenn die elektromagnetische
Kupplung 51 entmagnetisiert wird, wird der Schrittmotor 4 von
dem Transportmechanismus 3 entkoppelt. Ferner magnetisiert
die Umschalteinrichtung 5 die Magnetisierungsspule der
elektromagnetischen Kupplung 52, um die Kupplungsscheibe 54 mit
der Kupplungsabdeckung 55 zu verbinden, wodurch die Verbindung
des Schrittmotors 4 von dem Transportmechanismus 3 zu
der hydraulischen Pumpe 6 umgeschaltet wird, um den Schrittmotor 4 mit
der hydraulischen Pumpe 6 zu verbinden.
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Wie
in 3 dargestellt ist,
ist die Regeleinrichtung 61 mit einer Antriebsschaltung 62 für den Schrittmotor 4 ver bunden.
Die Antriebsschaltung 62 gibt ein Pulssignal auf Grundlage
eines Antriebbefehls der Regeleinrichtung 61 aus, um den
Antrieb des Schrittmotors 4 zu steuern. Die Regeleinrichtung 61 ist
ferner mit elektromagnetischen Kupplungen 51, 52 verbunden,
um die Magnetisierung und Entmagnetisierung der jeweiligen elektromagnetischen Kupplungen 51, 52 zu
steuern. Die Regeleinrichtung 61 steuert ferner den Antrieb
des Schrittmotors 4 auf Grundlage des Erfassungssignals,
welches von dem Druckschalter 14 angelegt wird.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird eine Erläuterung
der Betriebe des Antriebs 1 und des automatischen Palettenwechslers 86 sowie
des Betriebes des Bearbeitungszenters 81 gegeben.
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In 1 wird das Werkzeug des
Spindelkopfes 85 entlang der drei Achsen (X-, Y- und Z-Achsen) durch
Hin- und Herbewegen der Säule 83,
des Tisches 84 und des Spindelkopfes 85 in dem
Bearbeitungszenter 81 bewegt, wodurch die Arbeitsstücke W auf
dem Tisch bearbeitet werden. Der Tisch 84 wird horizontal
gedreht, um jedes der Arbeitsstücke
W festzulegen, welches durch den Klemmblock 92 in einem
gegenläufigen
Verhältnis
bezüglich
des Werkzeuges für
eine nachfolgende Bearbeitung der Arbeitsstücke W befestigt ist. In dem
Arbeitsbereich C ist eine Palette 90 auf der Trägerbasis 91 montiert, und
Arbeitsstücke
W, welche nachfolgend bearbeitet werden sollen, sind an dem Klemmblock 92 für einen Vorbereitungsbetrieb
befestigt.
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Nach
Beendigung der Bearbeitung in dem Bearbeitungscenter 81 tauscht
der automatische Palettenwechsler 86 die Palette 90 in
dem Bearbeitungsbereich B und die Palette 90 in dem Arbeitsbereich
C aus, wie in 1 dargestellt
ist.
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Der
Austausch der Paletten 90 wird durch Aufwärts- und
Abwärtsbewegen
und Drehen des Dreharms 89 mittels des Antriebs 1 erreicht,
wie in 2 illustriert
ist. Wie in 3 dargestellt
ist, gibt die Regeleinrichtung 61 einen Magnetisierungsbefehl
(elektrischer Strom) an die elektromagnetische Kupplung 52 aus,
um die elektromagnetische Kupplung 52 für eine Verbindung zwischen
dem Schrittmotor 4 und der hydraulischen Pumpe 6 zu
magnetisieren. Die Regeleinrichtung 61 gibt einen Antriebsbefehl
an die Antriebsschaltung 62 aus, um den Schrittmotor 4 auf
Grundlage eines Pulssignals der Antriebsschaltung 62 anzutreiben.
Somit wird der Schrittmotor 4 in einer regulären Richtung
gedreht, wodurch die hydraulische Pumpe 6 für eine Drehung davon
(in einer normalen Richtung) über
die Rolle 41, den Übertragungsriemen 43,
die Rolle 42, den Getriebeschaft 31 und die elektromagnetische
Kupplung 52 angetrieben wird, wie in 2 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt
ist die elektromagnetische Kupplung 51 von dem Transportmechanismus 3 entkoppelt,
so dass der Getriebeschaft 31 relativ zu der Kupplungsscheibe 54 der
elektromagnetischen Kupplung 51 und dem Getriebe 34 gedreht
wird. Daher wird lediglich die hydraulische Pumpe 6 für eine Drehung
davon angetrieben.
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Wie
in 2 dargestellt ist,
gibt die hydraulische Pumpe 6 das Arbeitsfluid an die Hauptleitung 9 unter
Druck aus. Das Arbeitsfluid öffnet
das Prüfventil 11 und
fließt
durch die Hauptleitung 9, wodurch es in die Druckkammer 27 des
hydraulischen Zylinders 8 eingeführt wird. Somit wird der Kolben 23 des
hydraulischen Zylinders 8 zusammen mit dem Dreharm 89 aufwärts bewegt.
Zu diesem Zeitpunkt empfängt der
Dreharm 89 die Paletten 90 (die Arbeitsstücke W und
den Klemmblock 92) von dem Tisch 84 in dem Bearbeitungsbereich
B und von der Trägerbasis 91 in dem
Arbeitsbereich C, während
er aufwärts
bewegt wird. Das Arbeitsfluid, welches in die Hauptleitung 9 ausgegeben
wird, wird in das Auswahlventil 12 durch die Führungsleitung 19 eingeführt. Wenn
der Druck des Arbeitsfluids auf ein höheres als ein vorbestimmtes
Niveau ansteigt, wird das Auswahlventil 12 von der Nicht-Betätigungsstellung
(a) zu der Betätigungsstellung
(b) umgeschaltet, um den Öltank 18 mit
der Zweigleitung 17 zu verbinden. Somit fließt das Arbeitsfluid,
welches in dem Öltank 18 enthalten
ist, in die Hauptleitung 10, wodurch es in die hydraulische Pumpe 6 geliefert
wird.
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Nach
der Aufnahme der Paletten 90 auf dem Dreharm 89,
wie in 3 dargestellt
ist, beendet bzw. bricht die Regeleinrichtung 61 den Antriebsbefehl
ab, welcher an die Antriebsschaltung 62 angelegt ist, wodurch
der Schrittmotor 4 deaktiviert wird. Somit wird der Antrieb
der hydraulischen Pumpe 6 angehalten, so dass die Zufuhr
des Arbeitsfluids in die Druckkammer 27 des hydraulischen
Zylinders 8 angehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das
Prüfventil 11 geschlossen,
so dass der Kolben 23 des hydraulischen Zylinders 8 und
der Dreharm 89 an oberen Stellungen zurückgehalten werden. Das Arbeitsfluid
wird ebenfalls in das Wechselventil 13 durch die Hauptleitung 9 und
die Verbindungsleitung 21 eingeführt. Somit erfaßt der Druckschalter 14 den
inneren Druck der Druckkammer 27 des hydraulischen Zylinders 8, und
gibt ein Erfassungssignal an die Regeleinrichtung 61 aus.
Nach einem Empfang des Erfassungssignals, welches von dem Druckschalter 14 eingegeben
wird, beurteilt die Regeleinrichtung 61, dass der Dreharm 89 und
dergleichen aufgrund der Reduzierung des Drucks abwärts bewegt
werden, und dreht erneut den Schrittmotor 4 in der normalen
Richtung, wodurch die hydraulische Pumpe 6 für eine Drehung davon
angetrieben wird. Somit wird der Kolben 23 des hydraulischen
Zylinders 8 zusammen mit dem Dreharm 89 durch
das Arbeitsfluid aufwärts
bewegt, welches in die Druckkammer 27 eingeführt wird.
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Nachdem
der Schrittmotor 4 deaktiviert ist, entmagnetisiert die
Regeleinrichtung 61 die elektromagnetische Kupplung 52,
wie in 3 dargestellt ist,
wodurch der Schrittmotor 4 von der hydraulischen Pumpe 6 entkoppelt
wird. Zu dem gleichen Zeitpunkt gibt die Regeleinrichtung 61 einen
Magnetisierungsbefehl (elektrischer Strom) an die elektromagnetische
Kupplung 51 aus, um die elektromagnetische Kupplung 51 zu
magnetisieren, wodurch die Verbindung des Schrittmotors 4 von
der hydraulischen Pumpe 6 zu dem Transportmechanismus 3 umgeschaltet
wird, um den Schrittmotor 4 mit dem Transportmechanismus 3 zu
verbinden. Ferner gibt die Regeleinrichtung 61 einen Antriebsbefehl
an die Antriebsschaltung 62 aus, und treibt den Schrittmotor 4 auf
Grundlage eines Pulssignals der Antriebsschaltung 62 an.
Das Pulssignal, welches von der Antriebsschaltung 62 ausgegeben
wird, veranlasst den Schrittmotor 4 dazu, den Dreharm 89 um
180 Grad zu drehen. Somit, wie in 2 dargestellt
ist, treibt der Schrittmotor 4 den Transportmechanismus 3 für eine Drehung
davon über
die Rolle 41, den Übertragungsriemen 43,
die Rolle 42, den Getriebeschaft 31 und die elektromagnetische
Kupplung 51 an. Zu diesem Zeitpunkt ist die elektromagnetische
Kupplung 52 von der hydraulischen Pumpe 6 derart
entkoppelt, dass der Getriebeschaft 31 zusammen mit der
elektromagnetischen Kupplung 51 und dem Getriebe 34 gedreht
wird. Somit wird lediglich der Transportmechanismus 3 für eine Drehung
davon angetrieben.
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Wie
in 2 dargestellt ist, überträgt der Transportmechanismus 3 die
Drehbewegung von dem Schrittmotor 4 an den Kolben 23 des
hydraulischen Zylinders 8, wobei die Drehgeschwindigkeit durch
die Getriebe 34 bis 38 verringert wird, wodurch der
Kolben 23 zusammen mit dem Dreharm 89 gedreht
wird. Somit werden die Palette 90 in dem Arbeitsbereich
C und die Palette 90 in dem Bearbeitungsbereich B in den
Bearbeitungsbereich B und in den Arbeitsbereich C durch den Dreharm 89 beim Austausch
der Paletten 90 jeweils übertragen. Der Schrittmotor 4 wird
um einen der 180 Grad-Drehung des Dreharms 89 entsprechenden
Winkel gedreht und auf Grundlage des Puls signals angehalten, welches
von der Antriebsschaltung 62 ausgegeben wird. Zu dem gleichen
Zeitpunkt wird der Dreharm 89 um 180 Grad gedreht und angehalten,
wodurch die Paletten 90 auf dem Tisch 84 in dem
Bearbeitungsbereich B und auf der Trägerbasis 91 in dem
Arbeitsbereich C mit einem höheren
Genauigkeitsgrad angeordnet werden.
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Wie
in 3 dargestellt ist,
entmagnetisiert die Regeleinrichtung 61 die elektromagnetische Kupplung 51,
um den Schrittmotor 4 von dem Transportmechanismus 3 zu
entkoppeln, und gibt einen Magnetisierungsbefehl (elektrischer Strom)
an die elektromagnetische Kupplung 52 aus, wodurch die Verbindung
des Schrittmotors 4 von dem Transportmechanismus 3 zu
der hydraulischen Pumpe 6 umgeschaltet wird, um den Schrittmotor 4 mit
der hydraulischen Pumpe 6 zu verbinden. Ferner gibt die Regeleinrichtung 61 einen
Antriebsbefehl an die Antriebsschaltung 62 aus und treibt
den Schrittmotor 4 auf Grundlage eines Pulssignals der
Antriebsschaltung 62 an. Somit wird der Schrittmotor 4 in
einer umgekehrten Richtung gedreht, so dass die hydraulische Pumpe 6 für eine Drehung
davon (in einer umgekehrten Richtung) über die Rolle 41,
den Übertragungsriemen 43,
die Rolle 42, den Getriebeschaft 31 und die elektromagnetische
Kupplung 52 angetrieben wird, wie in 2 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt
ist die elektromagnetische Kupplung 51 von dem Transportmechanismus 3 entkoppelt,
so dass der Getriebeschaft 31 relativ zu der Kupplungsscheibe 54 der
elektromagnetischen Kupplung 51 und dem Getriebe 34 gedreht
wird. Daher wird lediglich die hydraulische Pumpe 6 für eine Drehung
davon angetrieben.
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Wie
in 2 dargestellt ist,
gibt die hydraulische Pumpe 6 das Arbeitsfluid an die Hauptleitung 10 unter
Druck aus. Das Arbeitsfluid fließt durch die Hauptleitung 10,
wodurch es in die Druckkammer 26 des hydraulischen Zylinders 8 eingeführt wird.
Ferner wird das Arbeitsfluid in das Prüfventil 11 durch die Führungsleitung 15 eingeführt, wodurch
sich das Prüfventil 11 zwangsweise öffnet. Somit
wird das Arbeitsfluid von der Druckkammer 27 des hydraulischen
Zylinders 8 zu der Hauptleitung 10 zurückgeführt, wodurch
sich der Kolben 23 zusammen mit dem Dreharm 89 abwärts bewegt
wird. Zu diesem Zeitpunkt überträgt der Dreharm 89 die
Paletten 90 auf den Tisch 84 in dem Bearbeitungsbereich
B und auf die Trägerbasis 91 in
dem Arbeitsbereich C, während
er abwärts
bewegt wird. Somit ist der Austausch der Paletten vervollständigt. Das
Arbeitsfluid, welches in die Hauptleitung 10 ausgegeben
wird, wird in das Auswahlventil 12 durch die Führungsleitung 20 eingeführt. Wenn
der Druck des Arbeitsfluids auf ein höheres Niveau als ein vorbestimmtes
Niveau ansteigt, wird das Auswahlventil 12 von der Betätigungsstellung
(b) zu der Betätigungsstellung
(c) umgeschaltet, um den Öltank 18 mit
der Zweigleitung 16 zu verbinden. Somit fließt das Arbeitsfluid,
welches in dem Öltank 18 enthalten
ist, in die Hauptleitung 9 heraus, wodurch es der hydraulischen
Pumpe 6 zugeführt
wird.
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Wenn
der Palettenaustausch erneut durchgeführt wird, wird der Dreharm 89 aufwärts bewegt, um
Paletten 90 davon aufzunehmen, und um 180 Grad in umgekehrter
Richtung gedreht, um die Paletten 90 auf den Tisch 84 in
dem Bearbeitungsbereich B und auf die Trägerbasis 91 in dem
Arbeitsbereich C zu transportieren. Danach wird der Dreharm 89 abwärts bewegt,
um die Paletten 90 in den jeweiligen Bereichen B und C
zu plazieren. Wenn der Palettenaustausch nacheinander ausgeführt ist,
wird der Dreharm 89 nicht um 360 Grad, sondern um 180 Grad
in die normale und entgegengesetzte Richtung gedreht.
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In
dem Antrieb 1 und dem automatischen Palettenwechsler 86 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird die Verbindung des herkömmlichen
elektrischen Motors 4 zwischen der hydraulischen Pumpe 6 und
dem Transportmechanismus 3 durch die Umschalteinrichtung 5 derart
umgeschaltet, dass die hydraulische Pumpe 6 und der Transportmechanismus 3 einzeln
durch den einzigen gemeinsamen elektrischen Motor 4 angetrieben
werden. Dies eliminiert die Notwendigkeit eines Vorsehens separater
elektrischer Motoren für
die hydraulische Pumpe 6 und für den Transportmechanismus 3, wodurch
eine Reduzierung der Größe und eine
Reduzierung der Kosten des Antriebs 1 und des automatischen
Palettenwechslers 86 ermöglicht wird, und wodurch somit
eine Reduzierung der Größe und eine Reduzierung
der Kosten des Maschinenwerkzeugs ermöglicht wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf den Antrieb 1 und
den automatischen Palettenwechsler 86, welche in den 1 bis 3 dargestellt sind, sondern kann auf
die folgenden Arten ausgeführt
werden.
- (1) Der Antrieb 1 kann nicht
nur an das Maschinenwerkzeug angelegt werden, sondern auch an jedes
Gerät mit
einer Fluiddruckpumpe und einem Transportmechanismus.
- (2) Der elektrische Motor 4 ist nicht beschränkt auf den
Schrittmotor, sondern er kein ein Servomotor, oder dergleichen sein.
- (3) Die Umschalteinrichtung 5 ist nicht beschränkt auf
die elektromagnetischen Kupplungen 51, 52, sondern
sie kann irgendeine Umschalteinrichtung sein, welche den elektrischen
Motor 4 umschaltbar mit der hydraulischen Pumpe 6 und
dem Transportmechanismus 3 verbinden kann.
- (4) Der Transportmechanismus 3 ist nicht notwendigerweise
ausgebildet, um den Dreharm 89 zu drehen, sondern er kann
ausgebildet sein, um einen bewegbaren Körper durch eine Zahnstange und
ein Ritzel linear zu bewegen.
- (5) Wenn der Antrieb 1 an dem Maschinenwerkzeug angewendet
wird, kann die Regeleinrichtung 61 als eine Regeleinrichtung
für eine
Steuerung des gesamten Maschinenwerkzeugs verdoppelt bzw. doppelfunktional
ausgebildet werden.
- (6) Der Antrieb 1 ist nicht beschränkt auf die Kombination der
hydraulischen Einheit und des Transportmechanismus, sondern er kann
eine Kombination einer pneumatischen Schaltung und eines Transportmechanismus
sein.
- (7) Die Anzahl der Getriebe des Transportmechanismus 3 und
der Aufbau der hydraulischen Schaltung 7 können wie
gewünscht
ausgewählt werden.