DE69708934T2

DE69708934T2 - Drehautomat und dessen verfahren zur steuerung

Info

Publication number: DE69708934T2
Application number: DE69708934T
Authority: DE
Inventors: Takaichi Nakaya; Hiroshi Shinohara
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2017-08-30
Also published as: EP1048380A4; EP1053811B1; TW391907B; JP4067134B2; US6257109B1; EP1048380B1; USRE38571E1; WO1999011408A1; EP1053811A1; WO1999011409A1; KR100379934B1; EP1048380A1; DE69824636D1; EP1053811A4; DE69708934D1; DE69824636T2; KR20010023431A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehautomaten, der mit einer Revolvervorrichtung versehen ist, in die eine Mehrzahl von Werkzeugen eingesetzt werden kann und die Werkzeuge optional durch Umschaltdrehungen auswählen kann, wie beispielsweise in der US 4413539 offenbart ist.

Hintergrundtechnologie

Seit kurzem bestand ein erhöhter Bedarf nach Drehautomaten, die mit einer Revolvervorrichtung versehen sind, in die eine Mehrzahl von Werkzeugen eingesetzt werden kann, um mit einem Bedarf nach einer Anpassung an eine große Vielfalt und nach einem kleinen Herstellungssystem gerecht zu werden, während eine Automatisierung und ebenso eine Beschleunigung des Bearbeitungsvorganges bewirkt wird.
Die Revolvervorrichtung ist so aufgebaut, dass ein Revolverkopf, der auf einem Werkzeughaltehauptkörper befestigt ist, in der Lage ist, Umschaltdrehungen auszuführen, um irgendeine von normalerweise 5 bis 12 Umschaltpositionen optional darzustellen. Werkzeugmontageabschnitte sind auf einer Umfangsseite oder einer äußeren Abschlussseite der Revolvervorrichtung ausgebildet und auf den jeweiligen Werkzeugmontageabschnitten, können verschiedene Werkzeuge wie ein Drehmeißel, ein Bohrer u. s. w. montiert werden, wobei durch die Umschaltdrehungen der Revolvervorrichtung eine automatische Auswahl geeigneter Werkzeuge in Abhängigkeit von dem Umfang eines Bearbeitungsvorganges ermöglicht wird.
Zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper und der Revolvervorrichtung sind ein Paar Kopplungsbauteile vorgesehen, die in der Lage sind, miteinander in Eingriff und außer Eingriff zu gelangen (zu klemmen/nicht zu klemmen), und die Revolvervorrichtung kann in einer vorgegebenen indexierten Position frei drehbar belassen oder fixiert gehalten werden, indem das Paar Kopplungsbauteile miteinander in Eingriff oder voneinander außer Eingriff gelangt.
Für die Kopplungsbauteile, die oben beschrieben wurden, werden im Allgemeinen Kopplungsbauteile in der Gestalt von Zahnkränzen aus gebogenen Kopplungsteilen oder dergleichen zur gegenseitigen Abwälzung verwendet.
Mit dieser Art an Kopplungsbauteilen wird normalerweise deren in Eingriff und außer Eingriff gelangen durch Bewegen eines Kopplungsteiles, das auf der Revolvervorrichtungsseite angeordnet ist, in der Axialrichtung hinsichtlich eines Kopplungsbauteiles, das auf der Seite des Werkzeughaltehauptkörpers angeordnet ist, bewirkt. Genauer gesagt wird zum Bewirken der Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung der Eingriff zwischen den jeweiligen Kopplungsbauteilen gelöst, indem die Revolvervorrichtung in der axialen Richtung relativ zu dem Werkzeughaltehauptkörper bewegt wird, und während die jeweiligen Kopplungsbauteile in diesem Zustand gehalten werden, wird die Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung ausgeführt.
Die Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung wird nachfolgend ausgeführt, um einen Bearbeitungsvorgang unter Verwendung eines bestimmten Werkzeuges zu beenden. Dementsprechend sind in der Nähe der Revolvervorrichtung zur Zeit der Umschaltdrehung ein Werkstück und ein Hauptspindeltisch zum Lagern des Werkstückes anwesend.
Daher bringt dies, wenn die Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung ausgeführt wird, wobei die Revolvervorrichtung in einer Position bleibt, in der sie sich bei der Vollendung des Bearbeitungsvorganges befindet, ein Risiko mit sich, dass sich die Revolvervorrichtung und ein darin eingesetztes Werkzeug mit dem Hauptspindeltisch und dem Werkstück gegenseitig stören, als ein Ergebnis einer Bewegung der Revolvervorrichtung in der axialen Richtung.
Dementsprechend war es herkömmlicherweise notwendig, eine Programmierung für einen Bearbeitungsvorgang auszuführen, so dass die Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung ausgeführt wurde, nachdem die Revolvervorrichtung in eine Position bewegt wurde, in der eine solche Störung vermieden werden konnte.
Ein solcher Programmiervorgang für einen Bearbeitungsvorgang muss von einem Nutzer selbst in Abhängigkeit von dem Umfang des Bearbeitungsvorganges ausgeführt werden. Ein Bearbeitungsprogramm, das in einen Drehautomaten eingegeben werden muss, wird im Allgemeinen von einem Nutzer entwickelt, während er sich auf eine Konstruktionszeichnung eines Produktes bezieht.
Jedoch kann die Bewegung der Revolvervorrichtung in der axialen Richtung, die von deren Umschaltdrehung begleitet wird, aus der Konstruktionszeichnung des Produktes nicht bekannt sein, da die Bewegung eine Bewegung in Abhängigkeit von einem Aufbau des Drehautomaten ist. Dementsprechend war es für den Benutzer problematisch, ein Bearbeitungsprogramm zu entwickeln, das immer eine Distanz der Bewegung berücksichtigte. Ferner bestand ein Risiko, dass der Benutzer einen Fehler bei der Entwicklung eines Bearbeitungsprogramms begeht, ohne die Bewegung der Revolvervorrichtung in der axialen Richtung, die mit der Umschaltdrehung verbunden ist, zu berücksichtigen. In einem Fall, in dem ein solcher Fehler begangen wurde, besteht die Möglichkeit, dass sich die Revolvervorrichtung und die Werkzeuge mit dem Hauptspindeltisch und dem Werkstück stören, wodurch letzteres zerstört wird.
Wenn die Revolvervorrichtung dazu gebracht wird, jedes mal dann, wenn die Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung ausgeführt wird, eine Evakuierungsbewegung auszuführen, wird dies zusätzlich zu einer längeren Bearbeitungszeit führen, zumindest um die Zeitdauer, die für die Bewegung benötigt wird.
Im Lichte solcher Umstände, die vorstehend beschrieben wurden, wurde die Erfindung entwickelt und es ist eine Aufgabe der Erfindung, zu verhindern, dass die Revolvervorrichtung und ein darin eingesetztes Werkzeug von dem Hauptspindeltisch und dem Werkstück gestört werden, und eine Bearbeitungszeit durch Beseitigen der Bewegung der Revolvervorrichtung relativ zu dem Drehautomatenhauptkörper, auf dem der Hauptspindeltisch befestigt ist, während der Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung zu verkürzen, während die Programmierung durch den Benutzer für einen Bearbeitungsvorgang vereinfacht wird.

Offenbarung der Erfindung

Zu dem oben beschriebenen Zweck weist der Drehautomat gemäß der Erfindung einen Drehautomaten gemäß Anspruch 1 auf.
In diesem Zusammenhang ist der Hauptspindeltisch ein elementarer Bestandteil zum Halten und Drehen des Werkstückes. Die Drehachse für das Werkstück, das von dem Hauptspindeltisch gelagert wird, wird als Hauptspindelachse bezeichnet und der Werkzeughaltehauptkörper ist so aufgebaut, dass er zumindest in der Z-Achsenrichtung parallel zur Hauptspindelachse frei bewegbar ist.
Eine Mehrzahl von Werkzeugen sind optional auf der Revolvervorrichtung montierbar und Werkzeuge, die benötigt werden, können automatisch durch die Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung ausgewählt werden. Und durch eine Relativbewegung zwischen dem Hauptspindeltisch und dem Werkzeughaltehauptkörper wird das Werkstück, das von dem Hauptspindeltisch gelagert wird, zu einer erforderlichen Form bearbeitet.
Die Revolvervorrichtung wird durch das Paar Kopplungsbauteile an dem Werkzeughaltehauptkörper geklemmt. Während der Umschaltdrehung zum Auswählen eines Werkzeuges ist das Paar Kopplungsbauteile durch relatives Bewegen des Werkzeughaltehaupt körpers gegen die Revolvervorrichtung in der Z-Achsenrichtung nicht geklemmt, so dass die Revolvervorrichtung frei indexierbar bleibt.
Infolgedessen bewirkt die Steuervorrichtung, dass der Werkzeughaltehauptkörper in der Z-Achsenrichtung relativ zu dem Drehautomatenhauptkörper bewegt wird, synchron zu der Relativbewegung in der Z-Achsenrichtung, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper und der Revolvervorrichtung stattfindet. Die Bewegung des Werkzeughaltehauptkörpers wird unter Berücksichtigung der Richtung und Bewegungsdistanz so eingestellt, dass die Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird.
Als ein Ergebnis einer solchen Steuerung der Bewegung, wie sie beschrieben wurde, wird kein Relativversatz der Revolvervorrichtung und eines darin eingesetzten Werkzeuges gegenüber dem Hauptspindeltisch und einem Werkstück auftreten, wodurch ein Risiko einer gegenseitigen Störung, die unter diesen elementaren Bestandteilen einschließlich des Werkstückes stattfindet, beseitigt wird.
Zur Zeit der Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung wird somit der Relativversatz zwischen dem Werkstück, das von dem Hauptspindeltisch gelagert wird, und dem Werkzeug, das in die Revolvervorrichtung eingesetzt ist, auf diese Weise beseitigt, so dass die Programmierung zur Bearbeitung durch einen Nutzer auf der Basis einer Position des Werkstückes relativ zu dem Werkzeug zur Zeit der Beendigung des Bearbeitungsvorganges ausgeführt werden kann. Demgemäß besteht keine Notwendigkeit, den Relativversatz zwischen dem Werkstück und der Revolvervorrichtung, der von der Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung begleitet wird, wie im herkömmlichen Fall, zu berücksichtigen, wodurch der Vorgang vereinfacht wird.
Da keine Notwendigkeit der Evakuierung der Revolvervorrichtung vor der Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung besteht, kann des weiteren die Bearbeitungszeit durch wenigstens eine Zeitdauer, die aufgrund des Weglassens einer solchen Bewegung eingespart wird, verkürzt werden.
Wenn ein Hauptspindeltisch auf einem Drehautomatenhauptkörper wenigstens in einer Z-Achsenrichtung, parallel zu einer Hauptspindelachse, bewegbar ist, kann die Erfindung ferner einen solchen Aufbau besitzen, dass die Steuervorrichtung in der Lage ist, eine Relativbewegung zwischen einer Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch zu beseitigen, indem der Hauptspindeltisch in der Z-Achsenrichtung relativ zu dem Drehautomatenhauptkörper bewegt wird, synchron zu einer Bewegung der Revolvervorrichtung in der Z-Achsenrichtung.
Die Bewegung des Hauptspindeltisches wird in diesem Fall in Bezug auf die Richtung und den Bewegungsabstand auf eine solche Art eingestellt, dass die Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird.
Die vorliegende Erfindung kann ferner auf einen Drehautomaten angewandt werden, der einen Werkzeughaltehauptkörper aufweist, der auf einem Drehautomatenhauptkörper zumindest in einer X- Achsenrichtung orthogonal zu einer Hauptspindelachse frei bewegbar ist, und ein Paar Kopplungsbauteile aufweist, die in der Lage sind, als ein Ergebnis einer Relativbewegung in der X- Achsenrichtung, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper und einer Revolvervorrichtung stattfindet, miteinander in Eingriff oder voneinander außer Eingriff zu gelangen.
In diesem Fall weist die Erfindung eine Steuervorrichtung zur Beseitigung einer Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und einem Hauptspindeltisch durch Bewegen des Werkzeughaltehauptkörpers in der X-Achsenrichtung relativ zu dem Drehautomatenhauptkörper auf, synchron zu der Relativbewegung in der X-Achsenrichtung, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper und der Revolvervorrichtung stattfindet.
Die Bewegung des Werkzeughaltehauptkörpers wird in diesem Fall in Bezug auf die Richtung und den Bewegungsabstand in einer solchen Art und Weise eingestellt, dass die Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird.
Des weiteren kann die vorliegende Erfindung durch ein Verfahren zur Steuerung eines Drehautomaten gemäß Anspruch 2 verkörpert werden.
D. h., mit dem Verfahren zur Steuerung des Drehautomaten gemäß der Erfindung wird eine Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt, indem der Werkzeughaltehauptkörper in der Z-Achsenrichtung relativ zu dem Drehautomatenhauptkörper bewegt wird, synchron zu der Relativbewegung in der Z-Achsenrichtung, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper und der Revolvervorrichtung stattfindet.
Die Bewegung des Werkzeughaltehauptkörpers wird in diesem Fall in Bezug auf die Richtung und den Bewegungsabstand in einer solchen Art und Weise eingestellt, dass die Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird.
Auf ähnliche Weise kann die vorliegende Erfindung auch durch ein Verfahren zur Steuerung eines Drehautomaten verkörpert werden, der einen Drehautomatenhauptkörper mit einem darauf befestigten Werkzeughaltehauptkörper aufweist, einen Hauptspindeltisch, der auf dem Drehaufomatenhauptkörper zumindest in einer Z-Achsenrichtung parallel zur Hauptspindelachse bewegbar ist, einer Revolvervorrichtung, die so auf dem Werkzeughaltehauptkörper montiert ist, dass die Revolvervorrichtung in der Z- Achsenrichtung frei bewegt werden und um ein vorbestimmtes Drehzentrum herum frei umgeschaltet werden kann, und ein Paar Kopplungsbauteile, die jeweils auf dem Werkzeughaltehauptkörper und der Revolvervorrichtung montiert sind und in der Lage sind, als ein Ergebnis einer Bewegung der Revolvervorrichtung in der Z-Achsenrichtung miteinander in Eingriff oder voneinander außer Eingriff zu gelangen.
D. h., mit diesem Verfahren wird eine Steuerung bewirkt, so dass eine Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird, indem der Hauptspindeltisch in der Z-Achsenrichtung relativ zu dem Drehautomatenhauptkörper bewegt wird, synchron zu der Bewegung der Revolvervorrichtung in der Z-Achsenrichtung.
Die Bewegung des Hauptspindeltisches wird in diesem Fall ebenso in Bezug auf eine Richtung und Bewegungsdistanz in einer solchen Art und Weise eingestellt, dass die Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird.
Ferner kann die vorliegende Erfindung durch ein Verfahren zur Steuerung eines Drehautomaten verkörpert werden, der einen Drehautomatenhauptkörper mit einem darauf montierten Hauptspindeltisch aufweist, einen Werkzeughaltehauptkörper, der auf dem Drehautomatenhauptkörper zumindest in einer X-Achsenrichtung orthogonal zu einer Hauptspindelachse frei bewegbar ist, eine Revolvervorrichtung, die auf dem Werkzeughaltehauptkörper befestigt ist und in der Lage ist, in der X-Achsenrichtung gegen den Werkzeughaltehauptkörper relativ bewegt und um ein vorbestimmtes Drehzentrum herum geschaltet zu werden, und ein Paar Kopplungsbauteile, die jeweils auf dem Werkzeughaltehauptkörper und der Revolvervorrichtung montiert sind, und die in der Lage sind, als ein Ergebnis einer Relativbewegung in der X- Achsenrichtung, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper und der Revolvervorrichtung stattfindet, miteinander in Eingriff und voneinander außer Eingriff zu gelangen.
D. h., mit diesem Verfahren wird eine Steuerung bewirkt, so dass eine Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird, indem der Werkzeughaltehauptkörper in der X-Achsenrichtung relativ zu dem Drehautomatenhauptkörper bewegt wird, synchron zu der Relativbewegung in der X-Achsenrichtung, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper und der Revolvervorrichtung stattfindet.
Die Bewegung des Hauptspindeltisches wird in diesem Fall ebenso in Bezug auf die Richtung und Bewegungsdistanz in einer solchen Art und Weise eingestellt, dass die Relativbewegung zwischen der Revolvervorrichtung und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird.
Mit den jeweiligen Konfigurationen, die im vorstehenden beschrieben wurden, wird kein Relativversatz der Revolvervorrichtung und eines darin eingesetzten Werkzeuges gegenüber dem Hauptspindeltisch und einem Werkstück auftreten, so dass ein Risiko einer gegenseitigen Störung, die unter diesen elementaren Bauteilen einschließlich des Werkstückes, auftritt, beseitigt wird.
Da zu der Zeit der Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung der Relativversatz zwischen dem Werkstück, das von dem Hauptspindeltisch gelagert wird, und dem Werkzeug, das in die Revolvervorrichtung eingesetzt ist, beseitigt ist, kann zusätzlich die Programmierung zur Bearbeitung von einem Nutzer auf der Basis einer Position des Werkstückes relativ zu dem Werkzeug infolge der Beendigung eines Bearbeitungsvorganges ausgeführt werden. Dementsprechend wird keine Notwendigkeit bestehen, den Relativversatz zwischen dem Werkstück und der Revolvervorrichtung, der von der Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung begleitet wird, wie im herkömmlichen Fall zu berücksichtigen, wodurch der Vorgang vereinfacht wird.
Da des weiteren keine Notwendigkeit der Evakuierung der Revolvervorrichtung vor der Umschaltdrehung der Revolvervorrichtung besteht, kann die Bearbeitungszeit zumindest um eine Zeitdauer, die aufgrund des Weglassens einer solchen Bewegung eingespart wird, verkürzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die einen äußeren Aufbau einer Ausführungsform eines Drehautomaten zeigt, an dem die Erfindung angewandt wird;
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht, die eine Revolvervorrichtung zeigt;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Kopplungsbauteile aneinander abwälzen, während die Kupplungsstücke außer Eingriff voneinander sind;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Kopplungsbauteile voneinander außer Eingriff sind, während die Kupplungsstücke miteinander abwälzen;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem eines Werkzeugschlittens und einer Revolvervorrichtung zeigt;
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerbetrieb des Werkzeugschlittens und der Revolvervorrichtung gemäß dem Steuersystem zeigt, das in Fig. 5 gezeigt ist;
Fig. 7A ist eine vergrößerte Schnittansicht, die Zahnprofile der Kopplungsbauteile zeigt;
Fig. 7B ist ebenso eine vergrößerte Schnittansicht, die die Zahnprofile der Kopplungsbauteile in einem gemeinsamen Eingriffszustand zeigt;
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die einen äußeren Aufbau einer anderen Ausführungsform eines Drehautomaten zeigt, der einen anderen Aufbau besitzt, an dem die Erfindung angewandt wird; und
Fig. 9 ist eine Draufsicht, die einen äußeren Aufbau einer weiteren anderen Ausführungsform eines Drehautomaten zeigt, der einen weiteren anderen Aufbau besitzt, an dem die Erfindung angewandt wird.

Bester Ausführungsmodus für die Erfindung

Im Nachfolgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Draufsicht, die einen äußeren Aufbau eines Drehautomaten zeigt, an dem die vorliegende Erfindung angewandt wird. Wie in der Figur gezeigt ist, ist der Drehautomat mit einem Hauptspindeltisch 1 und einer Revolvervorrichtung 2, die auf einem Drehautomatenhauptkörper 100 montiert ist, ausgestattet.
Der Hauptspindeltisch 1 ist mit einem Spannfutter 3 zum Klemmen eines Werkstückes W versehen und das Werkstück W wird durch" das Spannfutter 3 festgeklemmt. Und der Hauptspindeltisch 1 hat einen Funktion zur Drehung des Werkstückes W um eine Hauptspindelachse 1a mittels eines Hauptspindelmotors (nicht gezeigt), der darin eingebaut ist.
Die Revolvervorrichtung 2 ist auf einem Werkzeugschlitten 4 montiert. Der Werkzeugschlitten 4 ist in der Lage, die Revolvervorrichtung 2 in einer Z-Achsenrichtung, parallel zu der Hauptspindelachse 1a, zu bewegen, und ebenso in einer X- Achsenrichtung, orthogonal zu der Hauptspindelachse 1a, durch eine Antriebsvorrichtung, die hier nicht gezeigt ist. Die Revolvervorrichtung 2 wird sowohl in der Z-Achsenrichtung als auch in der X-Achsenrichtung gemeinsam mit dem Werkzeugschlitten 4 bewegt, wodurch das Werkstück W geschnitten wird.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die die Revolvervorrichtung 2 zeigt.
Die Revolvervorrichtung 2 ist mit einem Werkzeughaltehauptkörper 10 versehen, der auf dem Werkzeugschlitten 4 montiert ist, und einem Revolverkopf 11, der drehbar in dem Werkzeughaltehauptkörper 10 eingebaut ist.
Der Revolverkopf 11 ist mit einer Mehrzahl von Werkzeugbefestigungsabschnitten 12 versehen, die mit indexierten Winkeln auf dem Außenumfang des vorderen Endes davon eingebaut sind. Ein Schneidwerkzeug 13 wie ein Drehmeißel oder dergleichen, das in einem Werkzeughalter 15 eingesetzt ist, und ein Drehwerkzeug 14, wie ein Bohrer oder dergleichen, das in einem anderen Werkzeughalter 16 eingesetzt ist, sind auf den Befestigungsabschnitten 12 jeweils zusammen mit den Werkzeughaltern 15, 16 montierbar.
Der Werkzeughalter 15 für das Schneidwerkzeug 13 wird durch Einsetzen eines Vorsprunges 15a, der auf dem Werkzeughalter 15 ausgebildet ist, in ein Befestigungsloch 12a, das in einem der Werkzeugbefestigungsabschnitte 12 ausgebildet ist, fixiert und der Werkzeughalter 15 wird anschließend mittels einer Befestigungsvorrichtung (nicht gezeigt) wie beispielsweise Bolzen und dergleichen festgehalten.
Der Werkzeughalter 16 für das Drehwerkzeug 14 besitzt eine Werkzeugdrehwelle 17, die durch die Mitte eines Haltekörpers 16a geht und drehbar ist, während ein Werkzeugspannfutter 18 zum Klemmen des Drehwerkzeuges 14 an der Spitze der Werkzeugdrehwelle 17 eingebaut ist. Ferner ist ein Werkzeugdrehzahnrad 19 am Basisendabschnitt der Werkzeugdrehwelle 17 montiert.
Der Werkzeughalter 16 für das Drehwerkzeug 14 wird mittels einer (nicht gezeigten) Befestigungsvorrichtung wie Bolzen und dergleichen sicher gehalten, indem der Haltekörper 16a in ein Befestigungsloch 12a eingesetzt wird, das in einem der Werkzeugbefestigungsabschnitte 12 des Revolverkopfes 11 gebohrt ist, wohingegen das Werkzeugdrehzahnrad 19, das am Basisendabschnitt der Werkzeugdrehwelle 17 montiert ist, dazu gebracht wird, den Revolverkopf 11 zu durchdringen, um hinter demselben vorzustehen.
In diesem Zusammenhang kann die gleiche wie die gut bekannte Konfiguration eines Revolverkopfes und montierter Werkzeuge, wie sie bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen angewandt werden, für eine Konfiguration der Werkzeugbefestigungsabschnitte 12 und der Werkzeuge in Bezug zu dem Revolverkopf 11 übernommen werden, die sich von der Konfiguration, die oben beschrieben wurde, unterscheiden.
Ein Basisendabschnitt 11a, der in einem Teil des Revolverkopfes 11 mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist, ist in einer solchen Art und Weise in dem Werkzeughaltehauptkörper 10 eingesetzt, dass er um das Drehzentrum O frei drehbar und ebenso entlang des Drehzentrums O über ein Gleitlager 20, das im Inneren eines hohlen Teiles 10a des Werkzeughaltehauptkörpers 10 ausgebildet ist, linear bewegbar ist.
Das Drehzentrum O erstreckt sich in der Z-Achsenrichtung, d. h. parallel zur Hauptspindelachse 1a.
Des weiteren ist in dem hohlen Teil 10a des Werkzeughaltehauptkörpers 10 eine Kugelumlaufspindel 21 koaxial zu dem oben beschriebenen Drehzentrum O über Walzenlager 22 eingebaut. Ein Bewegungsübertragungszähnrad 23 ist an dem Basisendabschnitt der Kugelumlaufspindel 21 befestigt.
In der Zwischenzeit ist ein Kopplungsmotor 24, der einen Servomotor aufweist, auf dem Werkzeughaltehauptkörper 10 befestigt. Ein Antriebszahnrad (nicht gezeigt), das mit dem Bewegungsübertragungszahnrad 23, das vorstehend beschrieben wurde, in Eingriff ist, ist an der Drehwelle des Kopplungsmotors 24 befestigt, so dass die Drehantriebskraft des Kopplungsmotors 24 über das Antriebszahnrad und das Bewegungsübertragungszahnrad 23 auf die Kugelumlaufspindel 21 übertragen wird, wodurch die Kugelumlaufspindel 21 in Drehung versetzt wird.
Eine Mutter 25 ist in der Kugelumlaufspindel 21 eingeschraubt und fest an dem Basisendabschnitt 11a des Revolverkopfes 11 befestigt. Dementsprechend wird eine Drehung der Kugelumlaufspindel 21 von einer linearen Bewegung der Mutter 25 entlang des Drehzentrums O begleitet, wodurch bewirkt wird, dass sich der Revolverkopf 11 linear entlang des Drehzentrums O (d. h. in der Z-Achsenrichtung) fest zusammen mit der Mutter 25 bewegt. Somit wird ein Schraubenzuführmechanismus 26 aus der Kugelumlaufspindel 21 und der Mutter 25 aufgebaut, um den Revolverkopf 11 linear zu bewegen.
Ferner ist der Revolverkopf 11 mit einem ringförmigen Zahnrad 29 verbunden, das über Nadellager 28 koaxial zu dem Drehzentrum O eingebaut ist. Die Außenumfangsseite des ringförmigen Zahnrades 29 ist mit einer Verzahnung versehen, die so ausgebildet ist, dass sie sowohl mit dem Werkzeugdrehzahnrad 19 der Werkzeugdrehwelle 17 als auch einem Zahnrad zur Übertragung der Antriebskraft eines Schaltmotors 32, der später beschrieben wird, in verzahnendem Eingriff steht, während die innere Umfangsseite davon durch die Nadellager 28 drehbar gelagert wird.
Der innere Ring der Nadellager 28 ist als eine Ausnehmung 30 ausgebildet, die auf der äußeren Umfangseite des Revolverkopfes 11 gebildet ist und er ist relativ zu dem Revolverkopf 11 drehbar, jedoch an der Bewegung in der Richtung entlang des Drehzentrums O gehindert, so dass sich die Nadellager 28 fest zusammen mit dem Revolverkopf 11 in der gleichen Richtung bewegen, wenn der Revolverkopf 11 eine lineare Bewegung entlang des Drehzentrums O macht.
Inzwischen ist, wie in den Fig. 3 und 4 in vergrößerten Ansichten gezeigt ist, das ringförmige Zahnrad 29 so aufgebaut, dass eine Umfangsnut 29a, die an dessen Rückseite ausgebildet ist, mit einem Vorsprung 10b, der auf dem Werkzeughaltehauptkörper 10 ausgebildet ist, in Eingriff steht, so dass das ringförmige Zahnrad 29 durch den Eingriff der Umfangsnut 29a mit dem Vorsprung 10b in einer vorgegebenen Position gehalten wird.
Der hohle Teil 10a des Werkzeughaltehauptkörpers 10 besitzt einen Abschnitt, dessen Durchmesser auf der spitzen Endseite davon hinter einem abgestuften Teil 10c größer ist, während der Revolverkopf 11 auch einen Abschnitt hat, dessen Durchmesser auf der spitzen Endseite davon hinter einem abgestuften Teil 11b größer ist. Und ein Kopplungsbauteil 27, das eine Werkzeughaltehauptkörperseitenkopplung 27a und eine revolverkopfseitige Kopplung 27b mit einer gebogenen Kopplung aufweist, ist auf der Seite des abgestuften Teiles 10c des Werkzeughaltehauptkörpers 10 und dem abgestuften Teil 11b des Revolverkopfes 11 vorgesehen.
Die Kopplungen 27a, 27b besitzen jeweils ein Zahnprofil in einer bekannten Art wie einer Zahnkranzform, eine Funktion zum Positionieren durch jeweiliges Abwälzen der Zahnprofile aneinander, und, wie in Fig. 7A und 7B gezeigt ist, besitzen die Kopplungen ein geneigtes Zahnprofil 27c, das jeweils in vorgegebenen Teilungen ausgebildet ist. Und eine lineare Bewegung des Revolverkopfes 11 wird von einer Bewegung der revolverkopfseitigen Kopplung 27b begleitet, die fest an dem Revolverkopf 11 befestigt ist, in der Richtung, die durch "a" in Fig. 7A bezeichnet wird, so dass das Zahnprofil 27c der Werkzeughaltehauptkörperseitenkopplung 27ä und das Zahnprofil 27c der revolverkopfseitigen Kopplung 27b, einander gegenüberliegend, miteinander in Eingriff oder voneinander außer Eingriff gelangt.
Des weiteren sind die hintere Endkante des ringförmigen Zahnrades 29 und die vordere Seite der revolverkopfseitigen Kopplung 27b des Kopplungsbauteiles 27, das auf dem Revolverkopf 11 vorgesehen ist, jeweils mit Kupplungsstücken 31b und 31a versehen, die so ausgebildet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wodurch ein Kupplungsbauteil 31 hergestellt wird. Ein schräges Zahnprofil ähnlich zu jenen der Kopplungen 27a, 27b ist auf den Oberflächen der Kupplungsstücke 31a, Mb, einander gegenüberliegend mit vorgegebenen Teilungen ausgebildet. Diese Zahnprofile gelangen als ein Ergebnis einer linearen Bewegung des Revolverkopfes 11 entlang des Drehzentrums O miteinander in Eingriff oder voneinander außer Eingriff.
Das in Eingriff gelangen und außer Eingriff gelangen zwischen den Kupplungsstücken 31a und 31b besitzt ein umgekehrtes Verhältnis zu dem in Eingriff gelangen und dem außer Eingriff gelangen zwischen den Kopplungen 27a, 27b. D. h., wenn der Revolverkopf 11 entlang der Z-Achse nach rechts in Fig. 2 bewegt wird, relativ zu dem Werkzeughaltehauptkörper 10, gelangen die Kopplungen 27a, 27b miteinander in Eingriff, während die Kupplungsstücke 31a, 31b außer Eingriff gelangen.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Kopplungen 27a, 27b, die das Kopplungsbauteil 27 bilden, miteinander in Eingriff stehen, wodurch die Drehung des Revolverkopfes 11 verhindert wird, während die Kupplungsstücke 31a, 31b, die das Kupplungsbauteil 31 bilden, voneinander außer Eingriff sind.
In dem in der Figur gezeigten Zustand wird der Revolverkopf 11 durch die Kopplungen 27a, 27b, die miteinander in Eingriff stehen, daran gehindert, zu drehen, womit eine Umschaltdrehung ausgeschlossen wird. Wenn der Revolverkopf 11 entlang der Z- Achse nach links bewegt wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, relativ zu dem Werkzeughaltehauptkörper 10, durch Drehen der Kugelumlaufspindel 21, gelangen die Kopplungen 27a, 27b außer Eingriff und nachfolgend gelangen die Kupplungsstücke 31a, 31b, miteinander in Eingriff.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Kopplungen 27a, 27b außer Eingriff voneinander sind, während die Kupplungsstücke 31a, 31b miteinander in Eingriff stehen.
Wie in der Figur gezeigt ist, wälzt das ringförmige Zahnrad 29 an dem Werkzeugdrehzahnrad 19, das in den Werkzeughalter 16 für ein Drehwerkzeug eingesetzt ist, das auf den Werkzeugbefestigungsabschnitten 12 des Revolverkopfes 11 befestigt ist, ab.
Des weiteren ist ein Schaltmotor 32, der einen Servomotor aufweist, auf dem Werkzeughaltehauptkörper 10 befestigt und die Antriebskraft des Schaltmotors 32 wird über einen Zahnradmechanismus 33 auf das ringförmige Zahnrad 29 übertragen, wodurch das ringförmige Zahnrad 29 gedreht wird.
Dementsprechend wird das ringförmige Zahnrad 29 in dem Zustand, der in Fig. 3 gezeigt ist, durch den Schaltmotor 32 über den Zahnradmechanismus 33 gedreht, wodurch nur die Werkzeugdrehwelle 17, die in den Werkzeughalter 16 eingesetzt ist, dreht, so dass das Drehwerkzeug 40 zur Drehung angetrieben wird. Andererseits wird in dem Zustand, der in Fig. 4 gezeigt ist, in dem die Kopplungen 27a, 27b außer Eingriff stehen und die Kupplungsstücke 31a, 31b miteinander in Eingriff stehen, die Drehung des ringförmigen Zahnrades 29 auf die Kopplung 27b, die fest an dem Revolverkopf 11 angebracht ist, übertragen, so dass der Schaltmotor 32 den Revolverkopf 11 dazu bringt, einer Umschaltung zu unterliegen.
Der Schraubenzuführmechanismus 26, der vorstehend beschrieben wurde, kann so abgeändert werden, dass die Mutter 25 auf der Antriebsseite angeordnet ist, während die Kugelumlaufspindel 21 auf der angetriebenen Seite angeordnet ist. In diesem Fall ist die Kugelumlaufspindel 21 fest an dem Revolverkopf 11 befestigt und wird dazu gebracht, durch die Drehung der Mutter 25, die so aufgebaut ist, dass sie nicht in der Lage ist, sich in der Hauptspindelrichtung zu bewegen, und die in der Lage ist, sich nur zu drehen, sich linear zu bewegen, so dass der Revolverkopf 11, der einstückig mit der Kugelumlaufspindel 21 aufgebaut ist, sich entlang des Drehzentrums O bewegt, womit ermöglicht wird, dass der Schraubenzuführmechanismus 26 dieselbe Funktion besitzt.
Ferner kann in einem Fall, dass die Reibung niedrig und eine hohe Präzision des Schraubenzuführmechanismus 26 nicht erforderlich ist, eine einfache Schraube anstelle der Kugelumlaufspindel 21 verwendet werden.
In einem solchen Fall ist es wünschenswert, eine Vorrichtung zur Abhaltung der Drehung des Revolverkopfes 11 einzubauen, bis unmittelbar vor dem die Kupplungsstücke 31a, 31b miteinander abwälzen (beispielsweise eine Passfeder oder Keilnuten, die infolge der Position, in der ein Eingriff der Kupplungsstücke 31a, 31b miteinander auftritt, wegbewegt werden können).
Des weiteren sind neben der Bogenkopplung für das Kopplungsbauteil 27, das im vorstehenden beschrieben wurde, ein Hirthkopplung u. s. w. mit einer ähnlichen Konfiguration anwendbar. Ferner kann eine Positioniervorrichtung mit der Verwendung einer Reibungskupplung (Bremse), die eine ausreichende Reibungskraft besitzt, oder ein Schusszapfen anstelle der Kopplungen 27a, 27b, die in Fig. 2 gezeigt sind, etc. verwendet werden.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem des Werkzeugschlittens und der Revolvervorrichtung zeigt.
Wie in der Figur gezeigt ist, weist das Steuersystem der Revolvervorrichtung 2 ein Steuerteil (CPU) 40 auf, ein ROM/RAM 41, einen Datenspeicherteil 42, einen Eingabeteil 43, einen Anzeigenteil 44, einen Hauptspindeltreiber 45, einen Kopplungsmotortreiber 46, einen Schaltmotortreiber 47, einen Werkzeugschlittentreiber 48, einen Werkzeugaustauschpositionserfassungssensor 49, einen Kopplungssensor 50, einen Kupplungssensor 51, einen Schaltsensor 52, u. s. w..
Ein Steuerprogramm zum Antrieben der Revolvervorrichtung 2 ist in dem ROM/RAM 41 gespeichert. Das Steuerteil 40 steuert jeweils Komponenten des Werkzeugschlittens 4 und der Revolvervorrichtung 2 in Abhängigkeit von dem Steuerprogramm. Das Eingabeteil 43 weist eine Tastatur, etc. auf und Daten, die zur Steuerung der jeweiligen Komponenten der Revolvervorrichtung 2 (Auswahl der Werkzeuge, Gestalt und Formen eines Werkstückes, das bearbeitet werden soll, Drehzahl der Hauptspindel, Zuführgeschwindigkeit der Werkzeuge, u. s. w.) werden durch das Eingabeteil 43 eingegeben. Diese Daten können in einem interaktiven Modus durch Schreiben in numerischen Werten auf Anzeigefiguren, die auf dem Anzeigenteil 44 gezeigt sind, eingegeben werden.
Die von dem Eingabeteil 43 eingegebenen Daten und verschiedene Daten, die zum Antreiben und Steuern der Revolvervorrichtung 2 notwendig sind, werden in dem Datenspeicherteil 24 gespeichert.
Das Steuerteil 40 sendet einen vorbestimmten Befehl auf der Basis des Steuerprogramms, das in dem ROM/RAM 41 gespeichert ist, und die Daten für die Auswahl der Werkzeuge (Umschaltdrehung des Revolverkopfes) und zur Bearbeitung, die in dem Datenspeicherteil 42 gespeichert sind, aus.
Der Hauptspindeltreiber 45 treibt einen Hauptspindelmotor gemäß einem Befehl, der aus dem Steuerteil 40 ausgesendet wird, an, um das Werkstück, das durch das Spannfutter 3 des Hauptspindeltisches 1 geklemmt ist, zu drehen. Das Werkstück wird durch die Bewegung des Werkzeugschlittens 4 in der Z-Achsenrichtung und der X-Achsenrichtung bearbeitet und auch durch die Drehung des Drehwerkzeuges 14, das durch den Schaltmotor 32 angetrieben wird, je nach Bedarf.
Der Werkzeugschlittentreiber 48 treibt den Werkzeugschlitten 4 in den Z-Achsen- und den X-Achsenrichtungen durch jeweiliges Antreiben der Zuführmotoren für die Z-Achsen- und die X- Achsenrichtungen auf der Basis eines Befehles an, der von dem Steuerteil 40 ausgesendet wurde.
Ein Steuersystem des Werkzeugschlittentreibers 48 dient auch als Steuervorrichtung zur Beseitigung einer Relativbewegung zwischen dem Revolverkopf 11 und dem Hauptspindeltisch 1, synchron zu dem Kopplungsmotortreiber 46.
Der Kopplungsmotortreiber 46 führt einen Eingriffsvorgang und einen Trennvorgang zwischen den Kopplungen 27a, 27b zur Positionierung und zum festen Halten des Revolverkopfes 11 durch, durch Antreiben des Kopplungsmotors 24 auf der Basis eines Befehles, der von dem Steuerteil 40 ausgesendet wird, während der Eingriff und die Trennung zwischen den Kupplungsstücken 31a, 31b ebenso ausgeführt wird.
Der Schaltmotortreiber 47 führt die Umschaltdrehung des Revolverkopfes 11 oder den Drehantrieb des Drehwerkzeuges 14 aus, indem der Schaltmotor 32 auf der Basis eines Befehles, der von dem Steuerteil 40 ausgesendet wird, angetrieben wird. In diesem Fall wird der Drehantrieb des Drehwerkzeuges 14 beim Bearbeiten des, Werkstückes ausgeführt, während die Umschaltung des Revolverkopfes 11 beim Auswählen eines Werkzeuges, bevor oder nachdem das Werkstück bearbeitet wurde, ausgeführt wird.
Der Werkzeugaustauschpositionserfassungssensor 49 stellt fest, ob sich die Revolvervorrichtung 2 in einer Position befindet. oder nicht, die für den Werkzeugaustausch geeignet ist (d. h., in einer vorgegebenen rückwärtigen Position des Werkzeugschlittens 4, in der der Revolverkopf 11 umgeschaltet werden kann, entsprechend dem Nullpunkt der Werkzeuge), auf der Basis der Koordinaten für die vorliegende Position des Werkzeugschlittens 4.
Der Kopplungssensor 50 überwacht den Eingriff und die Trennung zwischen den Kopplungen 27a, 27b und erfasst eine Zunahme des Drehmomentes des Kopplungsmotors 24 infolge der Beendigung des gegenseitigen Eingriffs der Kopplungen 27a, 27b, wobei er ein Kopplungsbeendigungssignal an das Steuerteil 40 aussendet. Der Kupplungssensor 51 überwacht den Eingriff und die Trennung zwischen den Kupplungsstücken 31a, 31b und sendet in ähnlicher Weise ein Kupplungsbeendigungssignal an das Steuerteil 40 aus, wenn die Kupplungsstücke 31a, 31b miteinander in Eingriff stehen. Des weiteren überwacht der Schaltsensor 52 (indexing sensor) einen Drehwinkel während der Umschaltdrehung des Revolverkopfes 11 und sendet ein Umschalt-Beendigungssignal an das Steuerteil 40 infolge der Beendigung der Umschaltdrehung bis zu einer Winkelposition gemäß einem Befehl, der durch das Steuerteil 40 gegeben wurde, an das Steuerteil 40 aus.
Wie vorstehend beschrieben wurde, müssen bei dieser Ausführungsform der Erfindung keine Sensoren einer bestimmten Bauart vorgesehen werden, da diese Sensoren, die mit 49 bis 52 bezeichnet sind, so aufgebaut sind, dass sie durch Erfassung einer Änderung der Drehposition oder des Drehmomentes des Servomotors eine Veränderung feststellen.
In dem in Fig. 5 gezeigten Steuersystem ist eine Konfiguration gezeigt, bei der eine Änderung der Drehposition oder des Drehmomentes des Servomotors durch einen Erfassungssensor des Werkzeugaustauschpositionserfassungssensors 49, des Kopplungssensors 50, des Kupplungssensors 51 und des Umschaltsensors 52 erfasst wird, jedoch kann offensichtlich ein gewöhnlicher Sensor zur Erfassung einer Position für diese Sensoren übernommen werden. Des weiteren können die drei Sensoren mit der Ausnahme des Umschaltsensors 52 weggelassen werden, obwohl es wünschenswert ist, all die Sensoren eingebaut zu haben, wenn die Betriebssicherheit des Drehautomaten berücksichtigt wird.
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerbetrieb zur Ausführung der Umschaltdrehung, des Positionierens und festen Haltens des Revolverkopfes 11 (Drehtisches) und des Drehantriebes des Drehwerkzeuges 14 mittels des Steuersystems, das wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, zeigt. Da der Steuerbetrieb hauptsächlich durch Befehle ausgeführt wird, die von dem Steuerteil 40 ausgesendet werden, wird der Steuerbetrieb im Nachfolgenden hauptsächlich auf der Basis der von dem Steuerteil 40 ausgesendeten Befehlen beschrieben werden.
Der Schaltmotor 32 dient als Antriebsquelle für die Ausführung der Umschaltdrehung des Revolverkopfes 11 und zum Drehantrieb des Drehwerkzeuges 14. Da die Drehzahl und die Drehrichtung des Schaltmotors 32 in Abhängigkeit von einem dadurch anzutreibenden Gegenstand abhängt, sind zwei Modi vorgesehen, unter denen der Schaltmotor 32 gesteuert wird, d. h., ein Modus zur Ausführung der Umschaltdrehung des Revolverkopfes 11 (T/I-Modus) und ein anderer Modus zur Ausführung des Drehantriebes des Drehwerkzeuges 14 (T/S-Modus), und Steuerprogramme, die den jeweiligen Modi entsprechen, sind in dem ROM/RAM 41 gespeichert.
Bei der Ausführung eines Schrittes zum Umschalten des Revolverkopfes 11, um ein nächstes Werkzeug für die Beendigung eines Schneidvorganges auszuwählen, beginnt das Steuerteil 40 zuerst die Umschaltdrehung des Revolverkopfes 11, nachdem die Beendigung des Schneidbetriebes überprüft wurde, und schaltet das Steuerprogramm des Schaltmotors 32 auf den T/I-Modus (S1).
Nachfolgend wird ein Befehl zum Antreiben an den Kopplungsmotortreiber 46 ausgesendet, wodurch der Kopplungsmotor 24 in Vorwärtsdrehrichtung angetrieben wird (S2).
In dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine Drehrichtung des Kopplungsmotors 24 zum Bewegen der Mutter 25 des Schraubenzuführmechanismus 26 in der Vorwärtsrichtung (nach links entlang der Z-Achse in Fig. 2) als Vorwärtsrichtung definiert.
Wenn der Kopplungsmotor 24 in der Vorwärtsrichtung gedreht wird, wird die Drehantriebskraft des Kopplungsmotors 24 auf die Kugelumlaufspindel 21 des Schraubenzuführmechanismus 26 über das in Fig. 2 gezeigte Bewegungsübertragungszahnrad 23 übertragen, wodurch sich die Kugelumlaufspindel 21 dreht. Wenn die Kugelumlaufspindel 21 gedreht wird, wird die Mutter 25 dazu gedrängt, eine lineare Bewegung nach vorne (nach links entlang der Z-Achse) entlang des Drehzentrums O zu machen. Da der Revolverkopf 11 fest an der Mutter 25 befestigt ist, wird auch der Revolverkopf 11 dazu gedrängt, sich nach vorne zu bewegen (nach links entlang der Z-Achse), relativ zu dem Werkzeughaltehauptkörper 10, zusammen mit der Mutter 25.
Wenn sich der Revolverkopf 11 nach vorne bewegt (nach links entlang der Z-Achse), relativ zu dem Werkzeughaltehauptkörper 10, wie vorstehend genannt, macht der Revolverkopf 11 und ein Werkzeug (das Schneidwerkzeug 13 im Fall von Fig. 2) eine Bewegung nach links entlang der Z-Achse, relativ zu dem Hauptspindeltisch 1 und dem Werkstück W, wodurch das Risiko einer Störung steigt.
Daher treibt das Steuerteil 40 den Zuführmotor für die Z- Achsenrichtung durch Steuerung des Werkzeugschlittentreibers 48 an. Eine solche Steuerung des Werkzeugschlittentreibers 48 wird synchron zu der linearen Bewegung der Mutter 25 ausgeführt (d. h. die Bewegung des Revolverkopfes 11 nach links entlang der Z-Achse relativ zu dem Werkzeughaltehauptkörper 10), und in einer solchen Art und Weise, dass der Werkzeugschlitten 4 dazu gebracht wird, sich in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen (d. h. nach rechts entlang der Z-Achse des Revolverkopfes 11), um eine Wegstrecke, die von der linearen Bewegung der Mutter 25 abgedeckt ist (S2).
Infolge einer solchen Bewegung des Werkzeugschlittens 4 wird der Werkzeughaltehauptkörper 10 zusammen mit ihm bewegt und folglich wird keine Relativbewegung des Revolverkopfes 11 im Verhältnis zu dem Hauptspindeltisch 1 und dem Werkstück W auftreten, womit die Störung unter den jeweiligen Bauteilen verhindert wird, wie vorstehend beschrieben wurde.
Als ein Ergebnis einer Relativbewegung nach links entlang der Z-Achse, die zwischen dem Revolverkopf 11 und dem Werkzeughaltehauptkörper 10 stattfindet, trennen sich die Kopplungen 27a, 27b des Kopplungsbauteiles 27, das zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper 10 und dem Revolverkopf 11 eingebaut ist, so dass der Revolverkopf 11 frei drehbar ist.
Da eine Reibungskraft zwischen der Kugelumlaufspindel 21 und der Mutter 25, die den Schraubenzuführmechanismus bilden, ausreichend kleiner als diejenige zwischen dem Basisendabschnitt 11a des Revolverkopfes 11 und dem Gleitlager 20 des Werkzeughaltehauptkörpers 10 ist, wird infolgedessen der Revolverkopf 11 dazu gebracht, sich ohne gedreht zu werden, linear zu bewegen.
Wenn die Vorwärtsdrehung des Kopplungsmotors 24 wie vorstehend beschrieben fortgeführt wird, gelangen die Kupplungsstücke 31a, 31b der Kupplung 31 miteinander in Eingriff, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Infolge des vollständigen Eingriffes der Kupplungsstücke 31a, 31b miteinander, wie oben beschrieben wurde, wird eine schnelle Zunahme des Drehmomentes des Kopplungsmotors 24 auftreten, wodurch der Kupplungssensor 51 dazu gebracht wird, ein Kupplungsbeendigungssignal auszugeben (S3).
Das Steuerteil 40 besitzt eine Timerfunktion zur Messung einer Zeitdauer, die von einer Zeit an gezählt wird, wenn der Treiberbefehl an den Kopplungsmotortreiber 46 ausgesendet wird (S4), und wenn das Kupplungsbeendigungssignal nicht dort eingegeben wird, sogar nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer, entscheidet das Steuerteil 40, das ein anormaler Zustand vorliegt und stoppt die Bewegung der Revolvervorrichtung 2 und zeigt einen Alarm an (S5).
Wenn andererseits das Kupplungsbeendigungssignal in das Steuerteil 40 innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer eingegeben wird, stoppt das Steuerteil 40 andererseits die Drehung des Kopplungsmotors 24, wodurch die Bewegung des Revolverkopfes 11 gestoppt wird. Zur gleichen Zeit stoppt das Steuerteil 40 die Drehung des Zuführmotors für die Z-Achse, wodurch die Bewegung des Werkzeugschlittens 4 ebenso gestoppt wird (S6).
Nachfolgend sendet das Steuerteil 40 einen Antriebsbefehl an den Schaltmotortreiber 47 (S7), wodurch der Schaltmotor 32 in einer Drehrichtung gedreht wird, und um einen Drehwinkel, der durch die vorliegende Werkzeugbefestigungsposition und die als nächstes auszuwählende Werkzeugbefestigungsposition bestimmt wird. Die Drehantriebskraft des Schaltmotors 32 wird über den Zahnradmechanismus 33, das ringförmige Zahnrad 29 und die Kupplungsstücke 31a, 31b auf den Revolverkopf 11 übertragen. Der Revolverkopf 11 wird dazu gebracht, eine Umschaltung durch diese Drehantriebskraft bis zur Werkzeugbefestigungsposition, die als nächstes ausgewählt werden soll, durchzuführen.
Infolge der Umschaltdrehung des Revolverkopfes 11 durch die Drehantriebskraft des Schaltmotors 32 wird nun die Mutter 25 des Schraubenzuführmechanismus 26, die fest an dem Revolverkopf 11 befestigt ist, zusammen mit dem Revolverkopf 11 gedreht. Wenn eine relative Drehung zwischen der Mutter 25 und der Kugelumlaufspindel 21 stattfindet, wird die Kugelumlaufspindel 21 dazu gedrängt, eine lineare Relativbewegung entlang des Drehzentrums O durch die Relativdrehung der Mutter 25 durchzuführen.
Da die Kugelumlaufspindel 21 durch die Walzenlager 22 daran gehindert wird, die lineare Bewegung entlang des Drehzentrums O durchzuführen, wird die Mutter 25 dazu gebracht, sich zu bewegen, was in einer Bewegung des Revolverkopfes 11 entlang des Drehzentrums O resultiert.
Wenn der Revolverkopf 11 durch den Schraubenzuführmechanismus 26 dazu gebracht wird, sich nach rechts zu bewegen, stört das Kopplungsteil 27b bei der Drehung an dem Kopplungsteil 27a, wodurch der Schaltmotor 32 nicht in der Lage ist, zu drehen, und wenn der Revolverkopf 11 dazu gebracht wird, sich nach links zu bewegen, wird das Kupplungsstück 31a, das an dem Kupplungsstück 31b abwälzt, stark dort hin gepresst, wodurch der Schaltmotor 32 daran gehindert wird, zu drehen.
Da mit dieser Ausführungsform der Erfindung der Kopplungsmotor 24 so konstruiert ist, dass er sich in einer vorgegebenen Drehrichtung mit einem vorgegebenen Verhältnis einer Drehzahl gedreht wird, um keine Relativdrehung zwischen der Mutter 25 und der Kugelumlaufspindel 21 des Schraubenzuführmechanismus 26 hervorzurufen, synchron zu der Drehung des Schaltmotors 32 zum Umschalten des Revolverkopfes 11.
Das Verhältnis der Drehzahl und der Drehrichtung zwischen dem Kopplungsmotor 24 und dem Schaltmotor 32 werden jeweils durch ein Verhältnis eines Getriebezuges, einer Drehrichtung der Zahnräder, die sich von dem Schaltmotor 32 zum ringförmigen Zahnrad 29 erstrecken (dem Revolverkopf 11) und derjenigen von dem Kopplungsmotor 24 zu der Kugelumlaufspindel 21, bestimmt, und deshalb wird dies für den beschriebenen Zweck ausreichen, wenn ein Steuerprogramm, das auf dem Vorgenannten basiert, in dem ROM/RAM 41 gespeichert ist.
Infolge der Beendigung der Umschaltdrehung des Revolverkopfes 11, wie vorstehend beschrieben wurde, erfasst der Umschaltsensor 52 eine gedrehte Position des Schaltmotors 32 und gibt ein Umschaltsbeendigungssignal aus (S8).
Infolgedessen misst das Steuerteil 40 eine Zeitdauer, die von der Zeit an verstreicht, wenn der Antriebsbefehl an den Schaltmotortreiber 47 ausgesandt wird (S9) und entscheidet, dass die Vorrichtung nicht normal funktioniert, wenn das Umschaltbeendigungssignal nicht nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer eingegeben wird, wodurch die Bewegung der Revolvervorrichtung 2 gestoppt wird und ein Alarm angezeigt wird (S5).
Wenn andererseits das Umschaltbeendigungssignal innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer eingegeben wird, stoppt das Steuerteil 40 die Drehung des Schaltmotors 32 und sendet einen Antriebsbefehl an den Kopplungsmotortreiber 46 aus, wodurch der Kopplungsmotor 24 in der umgekehrten Richtung gedreht wird (S10).
Infolge der umgekehrten Drehung des Kopplungsmotors 24 wird die Drehantriebskraft davon auf die Kugelumlaufspindel 21 des Schraubenzuführmechanismus 26 über das Bewegungsüberträgungszahnrad 23, das in Fig. 2 gezeigt ist, übertragen, wodurch die Kugelumlaufspindel 21 dazu gebracht wird, in umgekehrter Richtung zu drehen. Der umgekehrten Drehung der Kugelumlaufspindel 21 folgend werden die Mutter 25 und der Revolverkopf 11 dazu gedrängt, eine Relativbewegung nach hinten zu machen (nach rechts entlang der Z-Achse, die in Fig. 2 gezeigt ist), entgegen dem Werkzeughaltehauptkörper 10.
In diesem Fall macht der Revolverkopf 11 und ein Werkzeug (das Schneidwerkzeug 13 in dem Fall, der in Fig. 2 gezeigt ist) eine Bewegung nach links entlang der Z-Achse, relativ zu dem Hauptspindeltisch 1 und dem Werkstück W und erhöht auch ein Risiko einer Störung zwischen diesen.
Dementsprechend treibt das Steuerteil 40 den Zuführmotor für die Z-Achsenrichtung durch Steuerung des Werkzeugschlittentreibers 48. Eine solche Steuerung des Werkzeugschlittentreibers 48 wird synchron mit der linearen Bewegung der Mutter 25 ausgeführt (d. h., die Bewegung des Revolverkopfes 11 nach rechts entlang der Z-Achsenrichtung, relativ zu dem Werkzeughaltehauptkörper 10), und auf eine solche Art und Weise wird bewirkt, dass der Werkzeugschlitten 4 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird (d. h. in die linke Richtung entlang der Z-Achse des Revolverkopfes 11), um einen Abstand, der durch die lineare Bewegung der Mutter 25 abgedeckt, ist (S10).
Da eine solche Bewegung des Werkzeugschlittens 4 von einer Bewegung des Werkzeughaltehauptkörpers 10 begleitet wird, der zusammen mit dem Werkzeugschlitten 4 bewegt wird, kann eine Relativbewegung des Revolverkopfes 11 gegen den Hauptspindeltisch 1 und das Werkstück W beseitigt werden, und ein Risiko der Störung zwischen den jeweiligen Bauteilen, das vorstehend beschrieben wurde, kann ausgeschlossen werden.
Als ein Ergebnis der Relativbewegung des Revolverkopfes 11 in die Richtung nach rechts entlang der Z-Achse gegen den Werkzeughaltehauptkörper 10 lösen sich die Kupplungsstücke 31a, 31b voneinander.
Wenn die Rückwärtsdrehung des Kopplungsmotors 24 weiter fortgeführt wird, gelangen die Kopplungsteile 27a, 27b miteinander in Eingriff, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Infolge des Vervollständigens des gegenseitigen Eingriffes der Kopplungsteile 27a, 27b, wie beschrieben wurde, tritt eine schnelle Zunahme des Drehmoments des Schaltmotors 32 auf und ein Kopplungsbeendigungssignal wird durch den Kopplungssensor 50 ausgegeben (S11).
Das Steuerteil 40 misst eine Zeitdauer, die von einer Zeit an verstreicht, wenn ein Antriebsbefehl zur Rückwärtsdrehung an den Kopplungsmotortreiber 46 ausgesendet wird (S12) und es entscheidet, dass die Vorrichtung nicht normal arbeitet, wenn das Kopplungsbeendigungssignal nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer nicht eingegeben wird, wodurch eine Bewegung der Revolvervorrichtung 2 gestoppt wird und ein Alarm angezeigt wird (S5).
Wenn das Kupplungsbeendigungssignal innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer eingegeben wird, stoppt das Steuerteil 40 in der Zwischenzeit die Drehung des Kopplungsmotors 24, wodurch die Bewegung des Revolverkopfes 11 stoppt. Zur gleichen Zeit stoppt das Steuerteil 40 die Drehung des Zuführmotors für die Z-Achse wodurch die Bewegung des Werkzeugschlittens 4 ebenso gestoppt wird (S13).
Als ein Ergebnis ist die Auswahl eines Werkzeuges beendet.
Nach folgend schaltet das Steuerteil 40 den Steuermodus des Schaltmotors 32 auf den Modus zur Ausführung des Drehantriebes des Drehwerkzeuges 14 (T/S-Modus)(S14), während ein Ausgangsdrehmoment des Kopplungsmotors 24 reduziert wird (S15).
Das Ausgangsdrehmoment des Kopplungsmotors 24 wirkt zwischen den Kopplungsteilen 27a, 27b über den Schraubenzuführmechanismus 26 und wird auf eine Messung des Drehmomentes reduziert, das gerade ausreicht, um einen Zustand der Kopplungsteile 27a, 27b aufrechtzuerhalten, in der diese aneinander abwälzen (Haltedrehmoment).
Mit dieser Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kopplungsteile 27a, 27b die Bogenkopplung bilden und die lineare Bewegung des Revolverkopfes 11 mittels des Schraubenzuführmechanismus 26 ausgeführt wird, kann das Haltedrehmoment zu einem ausreichend kleinen Drehmoment gemacht werden.
Eine Abfolge an Arbeitsschritten für den Werkzeugaustausch werden wie oben beschrieben vervollständigt und danach wird der Schneidvorgang ausgeführt.
In dem zuvor beschriebenen Steuerbetrieb kann ein Schritt zur Überprüfung, ob die Revolvervorrichtung 2 momentan am Ursprungspunkt der Werkzeuge positioniert ist oder nicht (eine Position, in der die Revolvervorrichtung 2 umgeschaltet werden kann und ein Austausch der Werkzeuge ermöglicht ist), auf der Basis eines Erfassungssignals, das von dem Werkzeugaustauschpositionserfassungssensor 49 ausgesendet wird, eingesetzt werden, nachdem das Steuerprogramm des Schaltmotors 32 auf den T/I- Modus geschaltet wird (d. h. nach dem Schritt S1).
Wenn die Revolvervorrichtung 2 nicht am Ursprungspunkt der Werkzeuge positioniert ist, wird ein Befehlssignal zur Bewegung zum Ursprungspunkt der Werkzeuge an den Werkzeugschlittentreiber 48 ausgesandt, wodurch der Werkzeugschlitten 4 der Revolvervorrichtung 2 in der X-Achsenrichtung bis zum Ursprungspunkt der Werkzeuge bewegt wird.
Durch Einfügen einer solchen Evakuierungsbewegung, die vorstehend beschrieben wurde, in das Steuerprogramm des Drehautomaten, kann die Störung durch Hindernisse, die durch den in Fig. 6 gezeigten Steuerbetrieb nicht vermieden werden können, automatisch vermieden werden. Eine solche Ausweichbewegung kann beispielsweise in einem Fall wirksam werden, in dem das Steuerprogramm auf den T/I-Modus geschaltet wird, während ein Werkzeug mit dem Werkstück in Kontakt ist.
Nach dem Überprüfen, dass die Revolvervorrichtung 2 am Ursprung der Werkzeuge positioniert ist, wird somit ein Antriebsbefehl an den Kopplungsmotortreiber 46 erteilt, wodurch der Kopplungsmotor 24 in die Vorwärtsdrehrichtung angetrieben wird.
Da die Evakuierungsbewegung in der X-Achsenrichtung wie vorstehend beschrieben eine Steuerbewegung des Zuführmotors für die X-Achsenrichtung ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, während die Bewegung des Werkzeugschlittens 4 synchron zu der Drehung des Kopplungsmotors 24 eine Steuerbewegung des Zuführmotors für die Z-Achsenrichtung ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, können des weiteren diese Steuerbewegungen gleichzeitig ausgeführt werden.
Des weiteren ist es möglich, einen Benutzer mit einem solchen Weg auszustatten, dass die Evakuierungsbewegung in der X- Achsenrichtung weggelassen werden kann und wenn ein Befehl, der eine Anweisung zu diesem Zweck ausgibt, in das Bearbeitungsprogramm eingebaut wird, kann auf die Evakuierungsbewegung in der X-Achsenrichtung verzichtet werden.
Die Ausführungsformen der Erfindung, die im Vorgenannten beschrieben wurden, haben die Konfiguration gezeigt, bei der der Werkzeugschlitten 4, der in Fig. 1 gezeigt ist, in der Z- Achsenrichtung und der X-Achsenrichtung bewegt wird, um einen Schneidbetrieb auszuführen, jedoch kann eine Konfiguration, die in Fig. 8 gezeigt ist, so übernommen werden, dass der Hauptspindeltisch 1 in der Z-Achsenrichtung auf dem Drehautomatenhauptkörper 100 bewegt wird, anstatt des Werkzeugschlittens 4, der in der Z-Achsenrichtung bewegt wird.
Mit einer solchen Konfiguration wird der Hauptspindeltisch 1 durch eine Antriebskraft des Hauptspindeltischzuführmotors 60 in die Z-Achsenrichtung bewegt, wodurch das Werkstück W in der Richtung der Hauptspindelachse zugeführt wird. Der Hauptspindeltischzuführmotor 60 wird durch einen Hauptspindeltischzuführmotortreiber 61 gesteuert. Der Hauptspindeltischzuführmotortreiber 61 steuert den Hauptspindeltischzuführmotor 60 in Abhängigkeit von einer Anweisung aus dem Steuerteil 40 (siehe Fig. 5).
Ein Steuersystem für den Hauptspindeltischzuführmotor 60 dient ferner als Steuervorrichtung zur Beseitigung einer Relativbewegung zwischen dem Revolverkopf 11 und dem Hauptspindeltisch 1 synchron zu dem Kopplungsmotortreiber 46.
Genauer gesagt, wenn das Kopplungsbauteil 27 durch die Bewegung des Revolverkopfes 11 in der Z-Achsenrichtung relativ zu dem Werkzeughaltehauptkörper 10 vor der Umschaltdrehung des Revolverkopfes 11 in oder außer Eingriff gelangt, wird der Hauptspindeltisch 1 dazu gebracht, in der Richtung entgegengesetzt zu dem Revolverkopf 11 entlang der Z-Achse um denselben Weg wie dem für die Bewegung des Revolverkopfes 11 synchron zu der Bewegung des Revolverkopfes 11 zu bewegen.
Eine solche Bewegung des Hauptspindeltisches 1 beseitigt eine Relativbewegung des Revolverkopfes 11 gegen den Hauptspindeltisch 1 und das Werkstück W, wodurch die Störung zwischen den jeweiligen Bauteilen, die beschrieben wurde, verhindert wird.
Desweiteren ist die Erfindung auf einen Drehautomaten anwendbar, der eine Konfiguration hat, die in Fig. 9 gezeigt ist, so dass sich die Drehmitte O der Kugelumlaufspindel 21 in der X- Achsenrichtung orthogonal zur Hauptspindelachse erstreckt.
Mit dieser Konfiguration führt der Revolverkopf 11 eine Relativbewegung in der X-Achsenrichtung gegen den Werkzeughaltehauptkörper 10 durch, für einen Eingriff oder ein Lösen des Kopplungsbauteiles 27. Daher wird der Werkzeugschlitten 4 synchron zu der Bewegung des Revolverkopfes 11 dazu gebracht, sich in der Richtung entgegengesetzt zum Revolverkopf 11 entlang der X-Achse, um denselben Weg wie denjenigen für die Bewegung des Revolverkopfes 11 zu bewegen, wodurch sich der Werkzeughaltehauptkörper 10 zusammen mit dem Werkzeugschlitten 4 bewegt.
Diese Bewegung des Werkzeughaltehauptkörpers 10 beseitigt eine Relativbewegung des Revolverkopfes 11 gegen den Hauptspindeltisch 1 und das Werkstück W, wodurch die Störung zwischen den jeweiligen Bauteilen, die beschrieben wurde, verhindert wird.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf einen Drehautomaten, der so aufgebaut ist, dass ein Revolverkopf eine Relativbewegung gegen einen Werkzeughaltehauptkörper macht, um ein Kopplungsbauteil für eine Umschaltdrehung des Revolverkopfes in oder außer Eingriff zu bringen, kann eine Relativbewegung des Revolverkopfes gegen einen Hauptspindeltisch und ein Werkstück während der Umschaltdrehung des Revolverkopfes beseitigt werden.
Als ein Ergebnis kann eine Störung des Revolverkopfes und der Werkzeuge mit dem Hauptspindeltisch und dem Werkstück verhindert werden und die Bearbeitungszeit kann verkürzt werden, während das Programmieren durch einen Benutzer für die Bearbeitung vereinfacht wird.

Claims

1. Drehautomat, aufweisend:

einen Drehautomatenhauptkörper (100) mit einem Hauptspindeltisch (1), der darauf befestigt ist;

einen Werkzeughaltehauptkörper (10), der zumindest in einer Z-Achsenrichtung parallel zu einer Hauptspindelachse oder in einer X-Achsenrichtung, orthogonal zu einer Hauptspindelachse (1a), frei bewegbar ist;

einen Revolverkopf (11), der auf dem Werkzeughaltehauptkörper (10) befestigt ist und in der Lage ist, sich relativ in der Z-Achsen- oder der X-Achsenrichtung in Bezug zu dem Werkzeughaltehauptkörper (10) zu bewegen und um ein vorbestimmtes Drehzentrum parallel zur Z-Achse oder zur X-Achse weiter zu schalten;

ein Paar Kopplungsbauteile (27), die jeweils auf dem Werkzeughaltehauptkörper (10). und dem Revolverkopf (11) installiert sind und in der Lage sind, infolge einer Relativbewegung in der Z-Achsen- oder der X-Achsenrichtung, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper (10) und dem Revolverkopf (11) stattfindet, miteinander in oder voneinander außer Eingriff zu gelangen, gekennzeichnet durch

eine Steuervorrichtung zur Beseitigung einer Relativbewegung zwischen dem Revolverkopf (11) und dem Hauptspindeltisch (1, die dazu angepasst ist, eine Bewegung des Werkzeughaltehauptkörpers (10) oder des Hauptspindeltisches (1) in der entgegengesetzten Z-Achsen- oder der X-Achsenrichtung in Bezug zu dem Drehautomatenhauptkörper (100) zu bewirken, synchron zu der Relativbewegung in der Z-Achsen- oder der X-Achsenrichtung und diese kompensierend, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper (10) und dem Revolverkopf (11) stattfindet.

2. Verfahren zur Steuerung eines Drehautomaten, aufweisend einen Drehautomatenhauptkörper (100) mit einem darauf montierten Hauptspindeltisch (1);

einen Werkzeughaltehauptkörper (10), der zumindest in einer Z-Achsenrichtung parallel zu einer Hauptspindelachse (1a) oder in einer X-Achsenrichtung orthogonal zu der Hauptspindelachse (1a) frei bewegbar ist;

einen Revolverkopf (11), der auf dem Werkzeughaltehauptkörper (10) montiert ist und in der Lage ist, sich relativ in der Z-Achsen- oder der X-Achsenrichtung in Bezug zu dem Werkzeughaltehauptkörper (10) zu bewegen und um ein vorbestimmtes Drehzentrum parallel zur Z-Achse oder der X-Achse weiter zu schalten;

ein Paar Kopplungsbauteile (27), die jeweils auf dem Werkzeughaltehauptkörper (10) und dem Revolverkopf (11) installiert sind und in der Lage sind, infolge einer Relativbewegung in der Z-Achsen- oder der X-Achsenrichtung, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper (10) und dem Revolverkopf (11) stattfindet, miteinander in oder voneinander außer Eingriff zu gelangen,

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem Revolverkopf und dem Hauptspindeltisch beseitigt wird, indem der Werkzeughaltehauptkörper oder der Hauptspindeltisch (1) in der entgegengesetzten Z-Achsen- oder der X-Achsenrichtung, relativ zu dem Drehautomatenhauptkörper (100), bewegt wird, synchron zu der Relativbewegung in der Z-Achsen- oder der X-Achsenrichtung und diese kompensierend, die zwischen dem Werkzeughaltehauptkörper (10) und dem Revolverkopf (11) stattfindet.