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Hintergrund der Erfindung
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Werkzeugwechselnde
Vorrichtung und eine Bearbeitungsmaschine. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich insbesondere auf eine automatische Werkzeugwechselnde
Vorrichtung zum automatischen Wechseln eines Werkzeuges bezüglich einer
Spindel, und auf eine Bearbeitungsmaschine.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Als
eine automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung zum automatischen
Wechseln eines Werkzeuges in Bezug auf eine Spindel einer Werkzeugmaschine
ist zum Beispiel eine automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung,
beschrieben in der
japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 2000-84777 , bekannt.
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Solch
eine automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung hat ein Werkzeugmagazin,
das mehrere Werkzeuge lagern und ein Werkzeug an einer vorbestimmten
Werkzeugabgabeposition positionieren kann, einen Dreharm, der an
dessen zwei Enden Werkzeuggreifer aufweist und drehbar zwischen der
Abgabeposition des Werkzeugmagazins und der Werkzeugwechselposition
angeordnet ist, und eine Steuereinheit, die einen Dreharbeitsgang
und einen vorfahrenden/zurückziehenden
Arbeitsgang in Richtung der Drehachse des Dreharms steuert.
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Bei
der Ausführung
eines Werkzeugwechsels wird ein gewünschtes Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin
ausgewählt,
und das ausgewählte Werkzeug
wird an der Werkzeugabgabeposition positioniert. Zur selben Zeit
wird die Spindel an der Werkzeugwechselposition positioniert. In
diesem Zustand wird der Dreharm gedreht, so dass die Werkzeuggreifer
an zwei Enden des Dreharms entsprechend die Werkzeuge greifen (dies
sind das Werkzeug, das an der Werkzeugabgabeposition positioniert
ist und das Werkzeug, das an der Spindel angebracht ist). Danach
wird der Dreharm in axialer Richtung geschoben, um 180° gedreht
und in axialer Richtung geschoben, so dass das Werkzeug, das an der
Werkzeugabgabeposition angeordnet ist, an der Spindel montiert wird,
und das Werkzeug, das an der Spindel montiert ist, in die Werkzeugabgabeposition zurückgeholt
wird. In dieser Weise wird der automatische Werkzeugwechsel durchgeführt.
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Bei
der konventionellen automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung,
muss die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung bei der Durchführung eines
automatischen Werkzeugwechsels, da die Spindel in einem Drehbereich
des Dreharms bewegt und angeordnet sein muss, in der Nähe des Bearbeitungsbereiches
der Spindel angeordnet sein, wenn der Bewegungshub der Spindel klein
ist.
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Bei
einer solchen Anordnung, wenn die Bearbeitung durch die Spindel
unter Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, bei denen zum Beispiel viel
Kühlflüssigkeit
verwendet werden muss oder viele Späne erzeugt werden, werden die
Kühlflüssigkeit und
die Späne
die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung verkleben, was zu
einem Ausfall führen
kann.
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Um
den Bearbeitungsbereich der Spindel und die automatische Werkzeugwechselnde
Vorrichtung separat voneinander anordnen zu können, muss der Bewegungshub
der Spindel erhöht
werden, wodurch die Bearbeitungsmaschine groß und kompliziert wird, und
ein wirtschaftlicher Nachteil erzeugt wird.
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Die
DE 103 30 098 A1 offenbart
ein Verfahren zum Wechseln eines Werkzeugs sowie einen Mutternantrieb
für Werkzeugmaschinen.
Dazu weist der Mutternantrieb eine Spindel mit Mutter auf, die zusammen
mit einem Mutternantrieb sowohl beim Einspannen als auch beim Ausspannen
bei er Spindel verbleibt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
grundlegendes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung sowie einer
Bearbeitungsmaschine, in der der Bearbeitungsbereich der Spindel
und die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung separat voneinander
angeordnet werden können,
ohne den Bewegungshub der Spindel zu erhöhen.
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Eine
automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung entsprechend einem Aspekt
der Erfindung ist zum Wechseln eines Werkzeuges bezüglich einer
Spindel, die an einer Werkzeugwechselposition angeordnet ist und
einen Werkzeugeinspannmechanismus an einer Endspitze aufweist, wobei
die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung umfasst: eine Werkzeuglagervorrichtung,
die mehrere Werkzeuge lagern und ein Werkzeug an einer vorbestimmten
Werkzeugabgabeposition anordnen kann; eine Werkzeugeinspanneinheit,
die zwischen der Werkzeuglagervorrichtung und der Werkzeugwechselposition
vorgeschoben/zurückgezogen
werden kann, wobei die Werkzeugeinspanneinheit einen Werkzeugbefestigungsmechanismus
zur Befestigung des Werkzeugeinspannmechanismus an der Werkzeugwechselposition
aufweist; eine Werkzeugaunspanneinheit, die zwischen der Werkzeuglagervorrichtung
und der Werkzeugwechselposition vorgeschoben/zurückgezogen werden kann, wobei die
Werkzeugausspanneinheit einen Werkzeuglösemechanismus zum Lösen des
Werkzeugeinspannmechanismus an der Werkzeugwechselposition aufweist;
und einen Werkzeugabgabemechanismus, der derart wirkt, dass, wenn
die Werkzeugeinspanneinheit zurückgezogen
ist, so dass der Werkzeugbefestigungsmechanismus in einer Position
entsprechend der Werkzeugabgabeposition ist, der Werkzeugabgabemechanismus
das Werkzeug, das an der Werkzeugabgabeposition angeordnet ist,
von der Werkzeuglagervorrichtung an den Werkzeugbefestigungsmechanismus
der Werkzeugeinspanneinheit abgibt, so dass das Werkzeug von dem
Werkzeugbefestigungsmechanismus gehalten ist; und wenn die Werkzeugausspanneinheit
zurückgezogen
ist, so dass der Werkzeuglösemechanismus
in einer Position entsprechend der Werkzeugabgabeposition ist, der
Werkzeugabgabemechanismus das Werkzeug, das von der Werkzeugausspanneinheit
zurückgezogen
wurde, von der Werkzeugausspanneinheit zu der Werkzeuglagervorrichtung
abgibt, so dass das Werkzeug von der Werkzeuglagervorrichtung gelagert
ist.
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(Werkzeugausspannoperation)
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Die
Beschreibung beginnt bei dem Zustand, in dem das Werkzeug an der
Spindel montiert ist. Von diesem Zustand wird die Spindel bewegt
und an der Werkzeugwechselposition angeordnet, und die Werkzeugausspanneinheit
wird ebenfalls in die Werkzeugwechselposition vorgeschoben. Danach wird
die Spindel in Richtung der Werkzeugausspanneinheit bewegt, so dass
der Werkzeugeinspannmechanismus der Spindel in dem Werkzeuglösemechanismus
der Werkzeugausspanneinheit aufgenommen ist, und der Werkzeugeinspannmechanismus wird
von dem Werkzeuglösemechanismus
gelöst. Danach
wird die Spindel von der Werkzeugausspanneinheit wegbewegt, so dass
das Werkzeug aus dem Werkzeugeinspannmechanismus herausgezogen wird,
um von der Werkzeugausspanneinheit gehalten zu werden. Das Werkzeug,
das von der Werkzeugausspanneinheit gehalten wird, wird zu der Werkzeuglagervorrichtung
zurückgezogen
durch eine Rückzugsoperation
der Werkzeugausspanneinheit und eine Abgabeoperation des Werkzeugabgabemechanismus.
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(Werkzeugeinspannoperation)
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Zuerst
wird das gewünschte
Werkzeug aus der Werkzeuglagervorrichtung ausgewählt, und das gewünschte Werkzeug
wird an der Werkzeugabgabeposition angeordnet. Mittels des Werkzeugabgabemechanismus
wird das gewünschte
Werkzeug, das an der Werkzeugabgabeposition angeordnet ist, an den
Werkzeugbefestigungsmechanismus der Werkzeugeinspanneinheit von
der Werkzeuglagervorrichtung abgegeben und von dem Werkzeugbefestigungsmechanismus
gehalten. Als nächstes
wird die Werkzeugeinspanneinheit vorgeschoben. Danach wird die Spindel
in Richtung der Werkzeugeinspanneinheit bewegt, so dass der Werkzeugeinspannmechanismus
der Spindel in dem Werkzeugbefestigungsmechanismus der Werkzeugeinspanneinheit
aufgenommen ist und der Werkzeugeinspannmechanismus durch den Werkzeugbefestigungsmechanismus
befestigt ist. Mit anderen Worten wird das gewünschte Werkzeug von dem Werkzeugeinspannmechanismus
gehalten. Danach wird die Spindel von der Werkzeugeinspanneinheit
wegbewegt und die Werkzeugeinspanneinheit wird zurückgezogen.
Somit ist das gewünschte
Werkzeug an der Spindel angebracht, mit dem die Bearbeitung ausgeführt wird.
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In
dieser Weise können,
da der Werkzeugwechsel durch ein Vorschieben/Zurückziehen der Werkzeugeinspanneinheit
und der Werkzeugausspanneinheit zwischen der Werkzeuglagervorrichtung
und der Werkzeugwechselposition erfolgt, der Bearbeitungsbereich
der Spindel und die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung
separat voneinander angeordnet werden ohne den Bewegungshub der
Spindel zu vergrößern. Somit
kann das Problem gelöst
werden, dass die Kühlflüssigkeit
und die Späne
auf der automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung verkleben
können,
was ein Nachteil für
den Fall ist, in dem die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung
in der Nähe
des Bearbeitungsbereiches angeordnet ist, wodurch ein dadurch verursachter
Ausfall verhindert werden kann.
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Bei
der zuvor genannten automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung
ist bevorzugt, dass die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung
einen Werkzeuglagerrevolver, der lösbar Werkzeugtöpfe, in
denen die Werkzeuge gelagert sind, in einem vorbestimmten Winkelintervall
lagert, und einen Drehantriebsmechanismus umfasst, der den Werkzeuglagerrevolver
dreht und das gewünschte
Werkzeug an der Werkzeugabgabeposition anordnet.
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Bei
einer solchen Anordnung ist nicht nur der Aufbau relativ einfach,
da die Werkzeuglagervorrichtung den Werkzeuglagerrevolver und den
Drehantriebsmechanismus umfasst, der den Werkzeuglagerrevolver dreht,
sondern auch die Positionierung kann mit großer Genauigkeit durchgeführt werden, wodurch
Fehler reduziert werden.
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Bei
der zuvor genannten automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung
ist bevorzugt, dass die Werkzeugeinspanneinheit zurückgezogen werden
kann bis der Werkzeugbefestigungsmechanismus eine Position erreicht,
die parallel zu der Drehachse des Werkzeuglagerrevolvers ist und
der Werkzeugabgabeposition entspricht; die Werkzeugausspanneinheit
zurückgezogen
werden kann bis der Werkzeuglösemechanismus
eine Position erreicht, die parallel zu der Drehachse des Werkzeuglagerrevolvers
ist und der Werkzeugabgabeposition entspricht; und der Werkzeugabgabemechanismus
einen Werkzeugabgabestab, der beweglich entlang einer Achse ist,
die parallel zu der Drehachse des Werkzeuglagerrevolvers ist und
der Werkzeugabgabeposition entspricht, und einen Vorschub/Rückzugsmechanismus
umfasst, der den Werkzeugabgabestab entlang der Achse vorschiebt/zurückzieht.
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Bei
einer solchen Anordnung kann die Vorrichtung im Ganzen schmal ausgeführt werden,
da die Werkzeugeinspanneinheit, die Werkzeugausspanneinheit und
der Werkzeugabgabestab des Vorschub/Rückzugsmechanismus auf der Achse
angeordnet sind, die parallel zu der Drehachse des Werkzeuglagerrevolvers
ist und der Werkzeugabgabeposition entspricht. Außerdem,
da der Werkzeugabgabestab des Vorschub/Rückzugsmechanismus nur in Richtung
der Achse bewegt werden muss, die parallel zu der Drehachse des
Werkzeuglagerrevolvers ist und der Werkzeugabgabeposition entspricht,
kann die Operation stufenlos ausgeführt werden.
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Bei
der zuvor genannten automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung
ist bevorzugt, dass die Werkzeugeinspanneinheit und die Werkzeugausspanneinheit
an den Positionen angeordnet sind, die gegeneinander versetzt sind
in Richtung der Achse, die parallel zu der Drehachse des Werkzeuglagerrevolvers
ist und der Werkzeugabgabeposition entspricht, wobei die Werkzeugeinspanneinheit und
die Werkzeugausspanneinheit in derselben Richtung senkrecht zu der
Richtung der Achse vorgeschoben/zurückgezogen werden können.
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Bei
einer solchen Anordnung kann die Ausdehnung der Vorrichtung in der
Breite reduziert werden, da die Werkzeugeinspanneinheit und die
Werkzeugausspanneinheit an den Positionen angeordnet sind, die in
axialer Richtung gegeneinander versetzt sind und die in derselben
Richtung senkrecht zu der Richtung der Achse vorgeschoben/zurückgezogen werden
können.
Somit kann die Vorrichtung als Ganzes kompakt ausgeführt werden.
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Bei
der zuvor genannten automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung
ist bevorzugt, dass der Werkzeugeinspannmechanismus eine Spannzange,
die an der Spindel angebracht ist, und ein Mutterelement zur Befestigung
der Spannzange umfasst; der Werkzeugbefestigungsmechanismus einen
Drehmechanismus zum Drehen der Mutter in eine Richtung umfasst,
so dass die Mutter befestigt ist; und der Werkzeuglösemechanismus
einen Drehmechanismus zum Drehen der Mutter in eine Richtung umfasst,
so dass die Mutter gelöst
ist.
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Bei
einer solchen Anordnung kann der Aufbau vereinfacht werden, da der
Werkzeugeinspannmechanismus die Spannzange befestigt und löst durch
eine Drehoperation des Mutterelements.
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Eine
Bearbeitungsmaschine gemäß einem weiteren
Aspekt der Erfindung weist die zuvor genannte automatische Werkzeugwechselnde
Vorrichtung und einen Bearbeitungsmaschinenaufbau auf, der einen
Bearbeitungsbereich aufweist, in dem die Spindel bewegt werden kann,
in dem der Bearbeitungsbereichsraum ein Fenster in einer Wand aufweist,
die an die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung angrenzt,
wobei die Werkzeugeinspanneinheit und die Werkzeugausspanneinheit
der automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung in den Bearbeitungsbereichsraum
durch das Fenster hineinragen können,
und das Fenster mit einer Klappe versehen ist, die geöffnet und
geschlossen werden kann.
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Bei
einer solchen Anordnung werden, da der Bearbeitungsbereichsraum
mit einem Fenster ausgebildet ist in einer Wand, die an die automatische Werkzeugwechselnde
Vorrichtung angrenzt, und da das Fenster mit einer Klappe versehen
ist, die geöffnet
und geschlossen werden kann, die Kühlflüssigkeit und die Späne des Bearbeitungsbereichsraums nicht
auf der automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung verkleben,
wenn die Klappe geschlossen ist. Außerdem können, wenn die Klappe geöffnet ist, die
Werkzeugeinspanneinheit und die Werkzeugausspanneinheit in den Bearbeitungsbereichsraum durch
das Fenster hineinragen, wodurch der Werkzeugwechsel leicht durchgeführt werden
kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Frontansicht, die eine Bearbeitungsmaschine in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Querschnitt, der einen Spindelkopf in der zuvor genannten Ausführungsform
zeigt;
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3 ist
eine Explosions-Perspektivansicht, die eine automatische Werkzeugwechselnde
Vorrichtung in der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;
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4 ist
ein Querschnitt, der einen Werkzeugbefestigungsmechanismus der automatischen Werkzeugwechselnden
Vorrichtung in der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;
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5 ist
eine Darstellung, die eine Werkzeugausspannoperation der automatischen
Werkzeugwechselnden Vorrichtung in der zuvor genannten Ausführungsform
erläutert;
und
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6 ist
eine Darstellung, die eine Werkzeugeinspannoperation der automatischen
Werkzeugwechselnden Vorrichtung in der zuvor genannten Ausführungsform
erläutert.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform(en)
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
beschrieben.
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<Beschreibung
der 1>
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1 zeigt
eine Bearbeitungsmaschine, die mit einer automatischen Werkzeugwechselnden
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Die Bearbeitungsmaschine 1 umfasst
einen Bearbeitungsmaschinenaufbau 10 und eine automatische Werkzeugwechselnde
Vorrichtung 30, die angrenzend an den Bearbeitungsmaschinenaufbau 10 angeordnet
ist.
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Die
Bearbeitungsmaschine 10 ist versehen mit einem Tisch 12,
auf dem ein Werkstück
angebracht ist, und einem Bearbeitungsbereichsraum 13, in
dem sich ein Spindelkopf 21 in Bezug auf drei Richtungen
bewegen kann (nämlich
in Vorwärts-
und Rückwärts, Seite
zu Seite- und Auf- und Abrichtung). Die Frontfläche des Bearbeitungsmaschinenaufbaus 10 ist
mit einem Beobachtungsfenster 14 versehen, durch das der
Bearbeitungsbereichsraum 13 beobachtet werden kann. In
der linken Seitenwand (die Seitenwand, die an die automatische Werkzeugwechselnde
Vorrichtung angrenzt) ist ein Fenster 15 vorgesehen, durch
das eine Werkzeugeinspanneinheit 41 (die später erwähnt werden
wird) und eine Werkzeugausspanneinheit 51 (die später erwähnt werden
wird) der automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung 30 in
den Bearbeitungsbereichsraum 13 hineinragen können. An
der rechten Seitenwand ist eine Bedientafel 16 vorgesehen.
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Das
Fenster 15 ist mit einer Klappe 18 über eine
Führungsschiene 19 versehen,
wobei die Klappe 18 von einem Zylinder 17 verschoben
wird. Mit anderen Worten kann das Fenster 15 von der Klappe 18 geöffnet/geschlossen
werden.
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<Beschreibung
der 2>
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2 zeigt
den Spindelkopf 21. Der Spindelkopf 21 umfasst
ein Lagerelement 22, eine Spindel 23, die drehbar
von dem Lagerelement 22 über ein statisches Luftdrucklager
(nicht dargestellt) gelagert wird, und einen Werkzeugeinspannmechanismus 24, der
an der Endspitze der Spindel 23 vorgesehen ist.
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Der
Werkzeugeinspannmechanismus 24 umfasst eine verjüngte Öffnung 25,
die an der Stirnseite der Endspitze der Spindel 23 ausgebildet
ist, eine Spannzange 26, die in der verjüngten Öffnung 25 angebracht
ist, und ein Mutterelement 27, das die Spannzange 26 befestigt
und löst.
Das Mutterelement 27 umfasst einen Mutterabschnitt 27A,
der an einem Außenumfang
der verjüngten Öffnung 25 an der
Endspitze der Spindel 23 ausgebildet ist und mit einem
externen Gewindeabschnitt 28 in Eingriff steht, und einen
Taschenförmigen
Druckabschnitt 27B, der an einem Ende des Mutterabschnitts 27A angeordnet
ist, um die Spannzange 26 von unten zu drücken. Somit
kann eine Werkzeug T gehalten werden, wenn das Mutterelement 27 (im
Uhrzeigersinn) geschraubt wird, da die Spannzange 26 in
die verjüngte Öffnung 25 eingeführt wird.
Während
durch Drehen des Mutterelements 27 in die entgegengesetzte
Richtung, da die Befestigung, die durch die Spannzange 26 verursacht
wird, gelöst
wird, das Werkzeug T entfernt werden kann. Obwohl in den Zeichnungen
nicht dargestellt, ist ein Spindeldrehregelmechanismus vorgesehen
zur Regelung der Drehung der Spindel während des Befestigens/Lösens des
Werkzeugeinspannmechanismus 24.
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<Beschreibung
der 3 und 4>
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3 zeigt
die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung 30. Die
automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung 30 umfasst
eine Werkzeuglagervorrichtung 31, in der mehrere Werkzeuge T
gelagert werden können
und mit der die Werkzeuge an einer vorbestimmten Werkzeugabgabeposition angeordnet
werden können,
die Werkzeugeinspanneinheit 41, die Werkzeugausspanneinheit 51 und
einen Werkzeugabgabemechanismus 61.
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Die
Werkzeuglagervorrichtung 31 umfasst einen Werkzeuglagerrevolver 32,
der lösbar
Werkzeugtöpfe 34,
in denen die Werkzeuge T gelagert sind, in einem vorbestimmten Winkelintervall
lagert, und einen Drehantriebsmechanismus 35, der den Werkzeuglagerrevolver 32 dreht
und das gewünschte
Werkzeug T an einer Werkzeugabgabeposition anordnet. Der Werkzeuglagerrevolver 32 ist
mit Lageröffnungen 33 an vorbestimmten
Winkelpositionen auf demselben Umfang ausgebildet, wobei die Lageröffnungen 33 lösbar die
Werkzeugtöpfe 34 lagern,
in denen die Werkzeuge T gelagert sind. Der Drehantriebsmechanismus 35 umfasst
einen Motor 36 und einen Riemen 37, der um eine
Abtriebswelle des Motors 36 und um eine Welle des Werkzeuglagerrevolvers
gelegt ist.
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Angetrieben
von einem Zylinder (nicht dargestellt), kann die Werkzeugeinspanneinheit 41 zwischen
der Werkzeugabgabeposition P1 der Werkzeuglagervorrichtung 31 und
einer Werkzeugwechselposition P2 in dem Bearbeitungsbereichsraum 13 vorgeschoben/zurückgezogen
werden. Die Werkzeugeinspanneinheit 41 weist einen Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 auf
zur Befestigung des Werkzeugeinspannmechanismus 24 an der
Werkzeugwechselposition P2. Mit anderen Worten kann der Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 zwischen
einer Position, die parallel zu der Drehachse des Werkzeuglagerrevolvers 32 ist
und der Werkzeugabgabeposition P1 entspricht, und der Werkzeugwechselposition
P2 vorgeschoben/zurückgezogen
werden.
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Wie
in 4 gezeigt, umfasst der Werkzeugbefestigungsmechanismus 42,
von oben nach unten, einen Drehmechanismus 43 zum Drehen
des Mutterelements 27 in einer Richtung zur Befestigung
des Mutterelements 27, und einen Halter 47 zum
Halten des Werkzeugtopfes 34, in dem das Werkzeug T gelagert
ist. Der Drehmechanismus 43 umfasst ein Mutterlagerelement 44,
das das Mutterelement 27 lagert und gedreht werden kann,
einen Ein-Richtungs-Drehmechanismus (nicht dargestellt), wie zum Beispiel
ein Sperrklinkenmechanismus, um die Drehung des Mutterlagerelement 44 nur
in eine Richtung zu gestatten (die Richtung, in der das Mutterelement 27 befestigt
wird) und einen Zylinder 46, der das Mutterelement 27 in
eine Richtung dreht, wobei der Zylinder 46 mit dem Mutterlagerelement 44 über einen Hebel 45 verbunden
ist. Der Halter 47 ist aus einem elastischen Material,
wie zum Beispiel Gummi gefertigt, so dass der Werkzeugtopf 34 elastisch
gehalten werden kann. Der Halter 47 weist eine Halteöffnung an
seinem Zentrum zum Halten des Werkzeugtopfes 34 auf.
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Angetrieben
von einem Zylinder (nicht dargestellt), kann die Werkzeugausspanneinheit 51 zwischen
der Werkzeugabgabeposition P1 der Werkzeuglagervorrichtung 31 und
der Werkzeugwechselposition P2 in dem Bearbeitungsbereichsraum 13 vorgeschoben/zurückgezogen
werden. Die Werkzeugausspannvorrichtung 51 weist einen
Werkzeuglösemechanismus 52 zum
Lösen des
Werkzeugeinspannmechanismus 24 an der Werkzeugwechselposition
P2 auf. Mit anderen Worten wird der Werkzeuglösemechanismus 52 zwischen
einer Position, die parallel zu der Drehachse des Werkzeuglagerrevolvers 32 ist
und der Werkzeugabgabeposition entspricht, und der Werkzeugwechselposition
P2 vorgeschoben/zurückgezogen.
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Obwohl
in den Zeichnungen nicht dargestellt, umfasst der Werkzeuglösemechanismus 52 einen
Drehmechanismus und einen Ein-Richtungs-Drehmechanismus zum Drehen
des Mutterelements 27, so dass das Mutterelement 27 gelöst wird, und
einen Halter zum Halten des zurückgezogenen Werkzeugs
T. Der Drehmechanismus weist grundsätzlich den gleichen Aufbau
wie in 4 angedeutet auf, daher entfällt dessen Beschreibung.
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Im Übrigen sind
die Werkzeugeinspanneinheit 41 und die Werkzeugausspanneinheit 51 an
Positionen angeordnet, die gegeneinander versetzt sind in Richtung
der Achse, die parallel zu der Drehachse des Werkzeuglagerrevolvers 32 ist
und der Werkzeugabgabeposition P1 entspricht, wobei die Einheiten 41, 51 in
derselben Richtung senkrecht zur Richtung der Achse vorgeschoben/zurückgezogen
werden.
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In
dem Zustand, in dem die Werkzeugeinspanneinheit 41 zurückgezogen
ist, so dass der Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 an
einer Position ist, die der Werkzeugabgabeposition P1 entspricht,
gibt der Werkzeugabgabemechanismus 61 das Werkzeug, das
an der Werkzeugabgabeposition P1 angeordnet ist, von der Werkzeuglagervorrichtung 31 in
den Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 der Werkzeugeinspanneinheit 41,
so dass das Werkzeug T von dem Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 gehalten
ist. Während
in dem Zustand, in dem die Werkzeugausspanneinheit 51 zurückgezogen
ist, so dass der Werkzeuglösemechanismus 52 in
einer Position ist, die der Werkzeugabgabeposition P1 entspricht,
gibt der Werkzeugabgabemechanismus 61 das Werkzeug T, das
von der Werkzeugausspanneinheit 51 zurückgezogen wurde, von der Werkzeugausspanneinheit 51 an
die Werkzeuglagervorrichtung 31, so dass das Werkzeug T
von der Werkzeuglagervorrichtung 31 gelagert wird.
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Insbesondere
umfasst der Werkzeugabgabemechanismus 61 einen Werkzeugabgabestab 62, der
entlang der Achse beweglich ist, die parallel der Drehachse des
Werkzeuglagerrevolvers 32 ist und der Werkzeugabgabeposition
P1 entspricht, und einen Vorschub/Rückzugsmechanismus 63,
der den Werkzeugabgabestab 62 entlang der Achse vorschiebt/zurückzieht.
Der Vorschub/Rückzugsmechanismus 63 umfasst
einen ersten Zylinder 65, der mit dem Werkzeugabgabestab 62 über eine
Verbindungsplatte 64 verbunden ist, und einen zweiten Zylinder 67,
der mit dem ersten Zylinder 65 über eine Verbindungsplatte 66 verbunden
ist.
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<Beschreibung
der 5>
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(Werkzeugausspannoperation)
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Die
Beschreibung beginnt bei dem Zustand, wo das Werkzeug T an der Spindel 23 angebracht
ist. Aus diesem Zustand wird der Spindelkopf 21 (die Spindel 23)
bewegt und an der Werkzeugwechselposition P2 angeordnet, und die
Werkzeugausspannvorrichtung 51 wird ebenfalls zu der Werkzeugwechselposition
P2 vorgeschoben. Als nächstes
wird der Spindelkopf 21 (die Spindel 23) in Richtung
der Werkzeugausspanneinheit 51 bewegt, so dass der Werkzeugeinspannmechanismus 24 des
Spindelkopfes 21 (der Spindel 23) von dem Werkzeuglösemechanismus 52 der
Werkzeugausspanneinheit 51 gehalten wird. Danach wird der
Spindelkopf 21 (die Spindel 23) von der Werkzeugausspanneinheit 51 wegbewegt,
so dass das Werkzeug T aus dem Werkzeugeinspannmechanismus 24 herausgezogen
wird, um von der Werkzeugausspanneinheit 51 gehalten zu
werden.
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Das
Werkzeug T, das von der Werkzeugausspanneinheit 51 gehalten
wird, wird zu der Werkzeuglagervorrichtung 31 zurückgezogen
durch eine Rückzugsoperation
der Werkzeugausspanneinheit 51 und einer Abgabeoperation
des Werkzeugabgabemechanismus 61.
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Zuerst
wird die Werkzeugausspanneinheit 51 in ihre Ausgangsposition
zurückgezogen.
Zur selben Zeit wird ein Werkzeuglagerrevolver 32 der Werkzeuglagervorrichtung 31 gedreht,
so dass der Werkzeugtopf 34 für das benutzte Werkzeugen der Werkzeugabgabeposition
P1 angeordnet ist. Als nächstes
wird der Werkzeugabgabestab 62 angehoben durch den Antrieb
des ersten und zweiten Zylinders 65, 67 des Werkzeugabgabemechanismus 61. Da
der Werkzeugabgabestab 62 angehoben ist, wird der Werkzeugtopf 34 für das benutzte
Werkzeug von der Werkzeuglagervorrichtung 31 in den Werkzeuglösemechanismus 52 der
Werkzeugausspanneinheit 51 getragen.
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Somit
wird das benutzte Werkzeug T in den Werkzeugtopf 34, der
in dem Werkzeuglösemechanismus 52 getragen
ist, zurückgezogen.
Danach wird der Werkzeugabgabestab 62 heruntergelassen durch
den Antrieb des ersten und zweiten Zylinders 65, 67 des
Werkzeugabgabemechanismus 61, und der Werkzeugtopf 34 für das benutzte
Werkzeug, der das benutzte Werkzeug T lagert, ist in dem Werkzeuglagerrevolver 32 der Werkzeuglagervorrichtung 31 gelagert.
Damit ist die Werkzeugausspannoperation beendet.
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<Beschreibung
der 6>
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(Werkzeugeinspannoperation)
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Zuerst
wird das gewünschte
Werkzeug T aus der Werkzeuglagervorrichtung 31 ausgewählt, und das
ausgewählte
Werkzeug T wird an der Werkzeugabgabeposition P1 durch Drehung des
Werkzeuglagerrevolvers 32 angeordnet. Mittels des Werkzeugabgabemechanismus 61,
wird das Werkzeug T, das an der Werkzeugabgabeposition P1 angeordnet
ist, von der Werkzeuglagervorrichtung 31 an den Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 der
Werkzeugeinspanneinheit 41 abgegeben. Mit anderen Worten, der
Werkzeugabgabestab 62 wird durch den Antrieb des zweiten
Zylinders 67 des Werkzeugabgabemechanismus 61 angehoben.
Da der Werkzeugabgabestab 62 angehoben ist, wird das gewünschte Werkzeug
T von der Werkzeuglagervorrichtung 31 an den Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 der
Werkzeugeinspanneinheit 41 abgegeben, so dass das gewünschte Werkzeug
T von dem Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 gehalten ist.
Danach wird der Werkzeugabgabestab 62 durch den Antrieb
des zweiten Zylinders 67 des Werkzeugabgabemechanismus 61 abgesenkt.
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Als
nächstes
wird der Spindelkopf 21 (die Spindel 23) bewegt
und an der Werkzeugwechselposition P2 angeordnet, und zur selben
Zeit wird die Werkzeugeinspanneinheit 41 vorgeschoben und
genau unter der Spindel 23 angeordnet. Danach wird der
Spindelkopf 21 (die Spindel 23) in Richtung der Werkzeugeinspanneinheit 41 bewegt,
so dass der Werkzeugeinspannmechanismus 24 der Spindel 23 von
dem Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 der Werkzeugeinspanneinheit 41 gehalten
ist, und der Werkzeugeinspannmechanismus 24 durch den Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 befestigt
ist. Mit anderen Worten, das gewünschte
Werkzeug T wird von dem Werkzeugeinspannmechanismus 24 gehalten.
Danach wird die Spindel 23 von der Werkzeugeinspanneinheit 41 wegbewegt.
Somit ist das gewünschte
Werkzeug T, mit dem die Bearbeitung ausgeführt wird, an der Spindel 23 montiert.
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Der
Werkzeugtopf 34, der von der Werkzeugeinspanneinheit 41 gehalten
ist, wird in die Werkzeuglagervorrichtung 31 zurückgezogen
durch eine Rückzugsoperation
der Werkzeugeinspanneinheit 41 und einer Abgabeoperation
des Werkzeugabgabemechanismus 61.
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Zuerst
wird die Werkzeugeinspanneinheit 41 in ihre Ausgangsposition
zurückgezogen.
Als nächstes
wird der Werkzeugabgabestab 62 durch den Antrieb des zweiten
Zylinders 67 des Werkzeugabgabemechanismus 61 angehoben.
Da der Werkzeugabgabestab 62 angehoben ist, wird der geleerte
Werkzeugtopf 34 zu dem Werkzeugabgabestab 62 zurückgezogen.
Danach wird der Werkzeugabgabestab 62 durch den Antrieb
des zweiten Zylinders 67 des Werkzeugabgabemechanismus 61 abgesenkt, und
der geleerte Werkzeugtopf 34 wird in dem Werkzeuglagerrevolver 32 der
Werkzeuglagervorrichtung 31 gelagert. Damit ist die Werkzeugeinspannoperation
beendet.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
können,
da der Werkzeugwechsel durch Vorschieben/Zurückziehen der Werkzeugeinspanneinheit 41 und
der Werkzeugaunspanneinheit 51 zwischen der Werkzeuglagervorrichtung 31 und
der Werkzeugwechselposition P2 erfolgt, der Bearbeitungsbereich der
Spindel 23 und die automatische Werkzeugwechselnde Vorrichtung 30 separat
voneinander angeordnet werden ohne den Bewegungshub der Spindel
zu erhöhen.
Somit kann das Problem gelöst
werden, dass die Kühlflüssigkeit
und die Späne
auf der automatischen Werkzeugwechselnden Vorrichtung 30 verkleben
werden, was im Falle der Anordnung der automatischen Werkzeugwechselnden
Vorrichtung 30 in der Nähe
des Bearbeitungsbereiches nachteilig ist, und somit kann ein Ausfall,
der hierdurch verursacht wird, ausgeschlossen werden.
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Des
Weiteren ist die vorliegende Erfindung vielfältig einsetzbar, da sie bei
jeden Bearbeitungsmaschinen, die eine Spindel aufweisen (solch eine Spindel
einer Maschine vom Spannzangentyp) angewendet werden kann, wobei
sie im Wesentlichen keine Abänderungen
im Basisaufbau der Spindel 23 und des Bearbeitungsmaschinenaufbaus 10 erfordert. Dieser
Vorzug ist besonders gut für
eine neue Hochgeschwindigkeitsspindel oder eine Ultrahochgeschwindigkeitsspindel
(die eine Drehgeschwindigkeit von 100.000 U/min oder höher aufweist),
vom Gesichtspunkt der Verhinderung einer Vibration der Spindel.
-
<Abänderungen>
-
Es
ist selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt
ist, und zahlreiche Abänderungen
und Verbesserungen können
vorgenommen werden, so lange die Ziele der vorliegenden Erfindung
erreicht werden.
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Zum
Beispiel ist in der oben beschriebenen Ausführungsform, obwohl die Spannzange 26 in
dem Werkzeugeinspannmechanismus 24, der das Werkzeug T
an der Spindel hält,
verwendet wird, die Anordnung nicht darauf beschränkt. Mit
anderen Worten, der Werkzeugeinspannmechanismus 24 kann jede
andere Anordnung aufweisen, so lange das Werkzeug T einfach in Bezug
auf die Spindel 23 gewechselt werden kann. In solch einem
Fall sollten der Werkzeugbefestigungsmechanismus 42 der
Werkzeugeinspanneinheit 41 und der Werkzeuglösemechanismus 52 der
Werkzeugausspanneinheit 51 Anordnungen aufweisen, die der
Anordnung des Werkzeugeinspannmechanismus 24 entsprechen.