DE102019126937A1

DE102019126937A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102019126937A1
Application number: DE102019126937.7A
Authority: DE
Inventors: Seiichi Ohno; Minoru Sato; Takuya Nakayama; Tetsuro Furuhata
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2020-04-16
Also published as: CN111014834A; JP7298131B2; JP2020059088A; US20200114439A1; US11311953B2

Abstract

Eine Werkzeugmaschine, die Innenverzahnungen oder Außenverzahnungen an einem zylindrischen Werkstück erzeugt, die einen Werkstückhalter, einen Ständer, der relativ zu dem Werkstückhalter verschiebbar ist, eine Rotationshauptspindel, die in Bezug auf den Ständer drehbar ist, ein Arbeitswerkzeug, das von der Rotationshauptspindel getragen wird, und eine Phasenerkennungseinheit beinhaltet, die die Phase eines Arbeitswerkzeuges in Bezug auf die Rotationshauptspindel erkennt. Das Arbeitswerkzeug beinhaltet einen Schneideabschnitt, der Schneiden, einen Halteabschnitt, und einen zu detektierenden Abschnitt hat, der in dem Halteabschnitt geformt ist. Die Phasenerkennungseinheit beinhaltet einen Detektionsbereich, der den zu detektierenden Abschnitt erkennt, und einen Berechnungsbereich, der einen Phasenwinkel des zu detektierenden Abschnittes in Bezug auf eine Referenzposition der Rotationshauptspindel berechnet, basierend auf einem Ergebnis, das von dem Detektionsbereich erkannt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine.
TECHNISCHER HINTERGRUND
JP H06-55341 A offenbart eine Werkzeugmessvorrichtung, die die Form eines schraubenförmigen Arbeitswerkzeuges misst, das für die Bearbeitung von Verzahnungen verwendet wird. Die Werkzeugmessvorrichtung, die in JP H06-55341 A offenbart wird, bewegt eine Messsonde in die X- und Y-Achsenrichtung, während sie das Arbeitswerkzeug um die Achse rotiert, und misst dadurch die Form des schraubenförmigen Arbeitswerkzeugs. Dahingehend offenbart JP 2018-001343 A ein Verzahnungsschneidewerkzeug, das bei dem Schälen in der Bearbeitung von Verzahnungen verwendet wird.
In der Bearbeitung von Verzahnungen wird manchmal durch Schälen eine Hartbearbeitung durchgeführt (spanende Bearbeitung eines hochfesten Werkstücks), in dem ein grob bearbeitetes Werkstück durch das Verwenden einer anderen Maschine thermisch bearbeitet wird und das Werkstück dann fertig bearbeitet wird, oder es werden andere spanende Bearbeitungen durchgeführt, in denen ein Werkstück, wie ein Bestandteil einer Synchronisierhülse, spanend bearbeitet wird, indem eine Vielzahl von Arbeitswerkzeugen verwendet wird. In einer solchen spanenden Bearbeitung muss ein Phasenabgleich zwischen dem Verzahnungsschneidewerkzeug, das neu auf die Rotationshauptspindel montiert ist, und dem Werkstück durchgeführt werden, an dem die Verzahnung geformt wird, wenn ein Verzahnungsschneidewerkzeug, das auf einer Rotationshauptspindel montiert ist, durch ein anderes Verzahnungsschneidewerkzeug ausgetauscht wird. Als eine Vorstufe des Phasenabgleiches zwischen dem Verzahnungsschneidewerkzeug und dem Werkstück muss außerdem in Bezug auf die Rotationshauptspindel die Phase des Verzahnungsschneidewerkzeugs bestimmt werden, das neu auf die Rotationshauptspindel montiert wird.
In dem Fall, wenn die Phase des Verzahnungsschneidewerkzeugs in Bezug auf die Rotationshauptspindel basierend auf den Formen der Schneiden des Verzahnungsschneidewerkzeugs ermittelt werden soll, wird eine lange Zeitspanne benötigt. Das bedeutet, dass die Formen der Schneiden des Verzahnungsschneidewerkzeuges kompliziert sind, das in dem Schälverfahren verwendet wird, und daher wird viel Zeit und Aufwand benötigt, um die Formen der Schneiden, die auf der Rotationshauptspindel montiert sind, zu kennen. In einem Verzahnungsschneidewerkzeug wird der Schrägungswinkel und dergleichen von jeder der Schneiden durch Nachschleifen verändert. Nach jedem Nachschleifen muss deshalb die Form der Schneiden erneut gemessen werden und es ist erforderlich, die Formdaten der Schneiden zu korrigieren, die als die Referenz in der Phasenbestimmung verwendet werden. Zusätzlich ist die Austauschhäufigkeit des Verzahnungsschneidewerkzeugs in der Bearbeitung von Verzahnungen durch Schälen hoch und es gibt daher eine Anforderung, die Zeitspanne zu verkürzen, die benötigt wird, um die Phase des Verzahnungsschneidewerkzeuges mit Bezug auf die Rotationshauptspindel zu bestimmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung dient dazu, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, mit der die Zeitspanne verkürzt werden kann, die benötigt wird, um die Phase des Arbeitswerkzeuges in Bezug auf die Rotationshauptspindel zu bestimmen.
Entsprechend einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Werkzeugmaschine, die Innenverzahnungen oder Außenverzahnungen an einem zylindrischen Werkstück erzeugt, einen Werkstückhalter, der das Werkstück drehbar trägt, einen Ständer, der so vorgesehen ist, dass er in Bezug auf den Werkstückhalter relativ verschiebbar ist, eine Rotationshauptspindel, die so vorgesehen ist, dass sie in Bezug auf den Ständer drehbar ist, ein Arbeitswerkzeug, das von der Rotationshauptspindel getragen wird, und eine Phasenerkennungseinheit, die so gestaltet ist, dass sie eine Phase des Arbeitswerkzeuges in Bezug auf die Rotationshauptspindel erkennt. Das Arbeitswerkzeug beinhaltet einen Schneideabschnitt, der eine Vielzahl an Schneiden hat, um das Werkstück zu schneiden, einen Halteabschnitt, der so vorgesehen ist, dass er zusammen mit dem Schneideabschnitt drehbar ist und der lösbar an der Rotationshauptspindel montiert ist, und einen zu detektierenden Abschnitt beinhaltet, der auf dem Halteabschnitt geformt ist. Die Phasenerkennungseinheit beinhaltet einen Detektionsbereich, der so gestaltet ist, dass er den zu detektierenden Abschnitt detektiert, und einen Berechnungsbereich, der so gestaltet ist, dass er einen Phasenwinkel des zu detektierenden Abschnittes in Bezug auf eine Referenzposition der Rotationshauptspindel basierend auf einem Ergebnis berechnet, das durch den Detektionsbereich detektiert ist.
Entsprechend dem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung detektiert der Detektionsbereich den zu detektierenden Abschnitt, der in einem Halteabschnitt angeordnet ist. Anschließend berechnet der Berechnungsbereich den Phasenwinkel (Verschiebung) des zu detektierenden Abschnitts in Bezug auf die Referenzposition der Rotationshauptspindel basierend auf dem Ergebnis der Detektion durch den Detektionsbereich und bestimmt die Phase des Arbeitswerkzeuges. Die Phasenerkennungseinheit bestimmt nämlich die Phase des Arbeitswerkzeuges basierend auf der Position des zu detektierenden Abschnittes, in dem die Form nicht durch Nachschleifen geändert wurde und dadurch ist es nicht notwendig, die Form der Schneiden zu kennen, auch in dem Fall, bei dem die Schneiden nachgeschliffen sind. In der Werkzeugmaschine kann folglich die Zeitspanne, die benötigt wird, um die Phase des Arbeitswerkzeuges in Bezug auf die Rotationshauptspindel zu bestimmen, verkürzt werden, ohne dass sie von den Formen der Schneiden abhängt.
Figurenliste

1 ist eine ebene Ansicht einer Werkzeugmaschine einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2A ist ein Ausschnitt einer vergrößerten Seitenansicht einer Werkzeugmaschine, der einen Teil des Schneideabschnittes geschnitten darstellt.
2B ist eine Schnittansicht der Werkzeugmaschine, die entlang der Linie IIB-IIB in 2A erzeugt ist, die einen Detektionsbereich 81 über eine gestrichelte Linie darstellt.
3 ist eine Ansicht, die einen Betrieb der Werkzeugmaschine darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm einer Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung.
5A ist eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine.
5B ist eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine, die einen Zustand darstellt, in dem, ausgehend von dem Zustand, der in 5A dargestellt ist, ein Arbeitswerkzeug, das in einem Werkzeugmagazin untergebracht ist, zu einem Werkzeughalteabschnitt bewegt wird.
5C ist eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine, die einen Schritt des Austauschens des Arbeitswerkzeugs durch einen Austauscharm darstellt.
5D ist eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine, die einen Zustand darstellt, in dem ein Abtasten durch den Detektionsbereich auf einem Halteaufsatzabschnitt des Arbeitswerkzeuges durchgeführt wird, das an einer Rotationshauptspindel montiert ist.
6 ist ein Flussdiagramm, das das Abtastverfahren darstellt, das durch ein Steuergerät durchgeführt wird.
7A ist ein Diagramm, das die Detektionsergebnisse darstellt, in dem Fall, bei dem das Abtasten an einem Halteaufsatzabschnitt während des Drehens der Rotationshauptspindel in eine Richtung durchgeführt wird.
7B ist ein Diagramm, das die Detektionsergebnisse darstellt, in dem Fall, bei dem das Abtasten an einem Halteaufsatzabschnitt während des Drehens der Rotationshauptspindel in der anderen Richtung durchgeführt wird.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Entwurf der Werkzeugmaschine 1)
Nachstehend wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine Ausführungsform beschrieben, als die die Werkzeugmaschine der vorliegenden Offenbarung angewendet wird. Zuerst wird ein Entwurf einer Werkzeugmaschine 1 mit Bezug auf 1 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Werkzeugmaschine 1 im Wesentlichen eine Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 und ein Voreinstellgerät 200.
Die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 ist ein Bearbeitungszentrum, das als Antriebsachsen drei geradlinige Achsen (X-, Y-, und Z-Achse) rechtwinklig zueinander, und zwei Drehachsen (A- und C-Achse) hat. Die beschriebene Ausführungsform veranschaulicht einen Fall, bei dem eine Innenverzahnung an einem zylindrischen Werkstück W erzeugt wird, indem die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 verwendet wird. Allerdings kann die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 auch in dem Fall verwendet werden, bei dem eine Außenverzahnung an dem Werkstück W erzeugt werden soll. Allerdings kann die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 zum Beispiel auch in dem Fall verwendet werden, bei dem in einer Synchronisierhülse angeordnete Rillen spanend bearbeitet werden sollen. Das Voreinstellgerät misst verschiedene Abmaße von Arbeitswerkzeugen 40, die bei der spanenden Bearbeitung des Werkstückes W verwendet werden.
(Verzahnungsbearbeitungsmaschinenvorrichtung 100)
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Werkzeugmaschine 1 in Wesentlichen ein Bett 10, einen Werkstückhalter 20, eine Werkzeughaltevorrichtung 30 und die Arbeitswerkzeuge 40. Das Bett 10 ist in einer näherungsweise rechtwinkligen Form geformt.
Der Werkstückhalter 20 trägt das Werkstück W drehbar. Der Werkstückhalter 20 beinhaltet einen Tisch 21, einen Schwenktisch 22 und einen Drehtisch 23. Der Tisch 21 ist auf dem Bett 10 platziert. Ein Paar von X-Achsen-Führungsschienen 11, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken (seitliche Richtung in 1) sind auf dem Bett 10 angeordnet. Der Tisch 21 ist von einem Schneckenradmechanismus angetrieben, der nicht dargestellt ist, um sich wechselseitig in der X-Achsenrichtung zu bewegen.
Der Schwenktisch 22 ist auf dem Tisch 21 so angeordnet, dass er um die B-Achse schwenkbar ist, die parallel zu der Y-Achsenrichtung ist. Der Rotationstisch 23 ist auf dem Schwenktisch 22 so angeordnet, dass er um die A-Achse drehbar ist, die rechtwinklig zu der B-Achse ist. Das Werkstück W wird von dem Drehtisch 23 so getragen, dass es zusammen mit dem Drehtisch drehbar ist. Das Werkstück W, das von dem Rotationstisch 23 getragen wird, dreht um die A-Achse zusammen mit der Drehung des Rotationstisches 23.
Die Werkzeughaltevorrichtung 30 beinhaltet im Wesentlichen einen Ständer 31, einen Hauptschlitten 32, und eine Rotationshauptspindel 33. Der Ständer 31 ist auf der oberen Fläche des Betts 10 platziert. Ein Paar von Z-Achsen-Führungsschienen 12, die sich in der Z-Achsenrichtung erstrecken (vertikale Richtung in 1), sind auf dem Bett 10 angeordnet. Der Ständer 31 wird von einem Schneckenradmechanismus angetrieben, der nicht dargestellt ist, um sich wechselweise in der Z-Achsenrichtung zu bewegen. Daher ist der Ständer 31 so angeordnet, dass er in Bezug auf den Werkstückhalter 20 relativ verschiebbar ist.
Der Hauptschlitten 32 ist an einer seitlichen Fläche des Ständers 31 angeordnet, der parallel zu einer Ebene senkrecht zu der Z-Achsenrichtung ist. Ein Paar Y-Achsen-Führungsschienen 34, die sich in der Y-Achsenrichtung erstrecken (Richtung senkrecht zu der Zeichenebene von 1), sind an der seitlichen Fläche des Ständers 31 angeordnet. Der Hauptschlitten 32 wird von einem Schneckenradmechanismus angetrieben, der nicht dargestellt ist, um sich wechselweise in der Y-Achsenrichtung zu bewegen.
Die Rotationshauptspindel 33 ist so angeordnet, dass sie relativ zu dem Ständer 31 und dem Hauptschlitten 32 drehbar ist. Insbesondere die Rotationshauptspindel 33 wird drehbar von dem Hauptschlitten 32 getragen und wird von einem Spindelmotor gedreht (nicht dargestellt), der in dem Hauptschlitten 32 untergebracht ist. Eines der Arbeitswerkzeuge 40 wird so getragen, dass es zusammen mit der Rotationshauptspindel 33 drehbar ist. Das Arbeitswerkzeug 40 bewegt sich in der Z- und Y-Achsenrichtung in Bezug auf das Bett 10 gemeinsam mit der Bewegung des Ständers 31 und des Hauptschlittens 32.
Wie in 2A dargestellt, beinhaltet jedes der Arbeitswerkzeuge 40 einen Schneideabschnitt 41, der eine Vielzahl an Schneiden 43 hat, um das Werkstück W zu schneiden, und einen Halteabschnitt 42, der so angeordnet ist, dass er zusammen mit dem Schneideabschnitt 41 drehbar ist. Die Vielzahl an Schneiden 43 hat einen Schrägungswinkel in Bezug auf die Mittelachse O des Arbeitswerkzeuges 40. Die radial äußere Fläche jeder der Schneiden 43 hat einen Freiwinkel in Bezug auf die Mittelachse O des Arbeitswerkzeuges 40. Die Endfläche 43a der Schneide 43 hat einen Spanwinkel in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der Mittelachse O des Arbeitswerkzeuges 40.
Der Halteabschnitt 42 beinhaltet einen Halteaufsatzabschnitt 44 und einen Werkzeughalter 45. Der Halteaufsatzabschnitt 44 ist ein ringförmiger Abschnitt, der zusammen mit dem Schneideabschnitt 41 geformt ist. Der Werkzeughalter 45 ist ein säulenförmiges Teil. Eine Seite (die linke Seite aus 2A) in der Längsrichtung des Werkzeughalters 45 ist zusammen drehbar an dem Halteaufsatzabschnitt 44 befestigt und die andere Seite (die rechte Seite aus 2A) in der Längsrichtung des Werkzeughalters 45 ist lösbar an die Rotationshauptspindel 33 montiert. Daher dreht sich das Arbeitswerkzeug 40 um die Mittelachse O gemeinsam mit der Drehung der Rotationshauptspindel 33 (siehe 1).
Wie in 2B dargestellt, beinhaltet der Halteabschnitt 42 zusätzlich einen zu detektierenden Abschnitt 46 und zwei Wuchtaussparungen 47, 48. Der zu detektierende Abschnitt 46 und die zwei Wuchtaussparungen 47, 48 sind konkave Bestandteile, die von der äußeren umlaufenden Fläche des Halteaufsatzabschnittes 44 radial nach Innen vertieft sind.
Wie später beschrieben wird, fungiert der zu detektierende Abschnitt 46 in dem Fall als die Referenz, bei dem der Phasenwinkel (Verschiebung) des Arbeitswerkzeugs 40 in Bezug auf die Rotationshauptspindel 33 erkannt werden soll. Die beiden Wuchtaussparungen 47, 48 sind so angeordnet, dass sie eine Unwucht ausgleichen, die aufgrund der Zentrifugalkraft auftritt, die in dem Halteaufsatzabschnitt 44 während der Drehung des Arbeitswerkzeuges 40 erzeugt wird, und die durch den zu detektierenden Abschnitt 46 verursacht wird. Insbesondere sind die axialen Positionen der beiden Wuchtaussparungen 47, 48 in dem Halteaufsatzabschnitt 44 äquivalent zu der axialen Position des zu detektierenden Abschnitts 46, und die Umfangspositionen der beiden Wuchtaussparungen 47, 48 in dem Halteaufsatzabschnitt 44 sind unterschiedlich zu der Umfangsposition des zu detektierenden Abschnittes 46. Außerdem ist die radiale Abmessung der beiden Wuchtaussparungen 47, 48 kleiner als die radiale Abmessung des zu detektierenden Abschnitts 46.
Wenn eine Innenverzahnung an der inneren umlaufenden Fläche des Werkstücks W erzeugt werden soll, wie in 3 dargestellt, führt die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 die Schneidearbeit durch, in der das Arbeitswerkzeug 40 und das Werkstück W in der Rotationsachsenrichtung (A-Achsenrichtung) des Werkstücks W zugestellt werden, während das Arbeitswerkzeug 40 und das Werkstück W synchron gedreht werden. Wenn die Bearbeitung von Verzahnungen durchgeführt werden soll, schwenkt die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 insbesondere den Schwenktisch 22 (siehe 1), um den Zustand zu erreichen, in dem die Mittelachse (A-Achse) des Werkstücks W in Bezug auf die Mittelachse (O-Achse) des Arbeitswerkzeuges 40 geneigt und verdreht ist. In dem Zustand, in dem der Neigungswinkel des Schwenktischs 22 beibehalten wird, bewegt die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 anschließend das Arbeitswerkzeug 40 relativ in die A-Achsenrichtung, während sie das Arbeitswerkzeug 40 und das Werkstück W synchron dreht. Zu diesem Zeitpunkt ist eine relative Drehzahldifferenz zwischen dem Werkstück W und dem Arbeitswerkzeug 40 erzeugt und in dem Abschnitt, der eine der Schneiden 43 berührt, wird die innere umlaufende Fläche des Werkstückes W geschnitten.
Zurückkehrend zu 1 wird die Beschreibung der Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 fortgesetzt. Die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 beinhaltet ein Werkzeugmagazin 50 und eine Werkzeugaustauschvorrichtung 60. Das Werkzeugmagazin 50 nimmt eine Vielzahl von Arbeitswerkzeugen 40 auf. In 1, um die Zeichnung zu vereinfachen, sind lediglich zwei Werkzeuge 40 dargestellt. Eine ebene Stützplatte 13 ist an der oberen Fläche des Bettes 10 befestigt und das Werkzeugmagazin 50 ist drehbar auf der Stützplatte 13 angeordnet.
Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 tauscht das Arbeitswerkzeug 40, das an die Rotationshauptspindel 23 montiert ist mit einem anderen Werkzeug 40, das in dem Werkzeugmagazin 50 untergebracht ist. Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 ist in der X-Achsenrichtung zwischen dem Werkzeugmagazin 50 und der Werkzeughaltevorrichtung 30 angeordnet.
Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 beinhaltet hauptsächlich eine Vorrichtungshaupteinheit 61, einen Austauscharm 62, einen Armmotor 63, einen Rahmenabschnitt 64, eine Tür 65, ein bewegtes Teil 66 und einen Werkzeughalteabschnitt 67. Die Vorrichtungshaupteinheit 61 ist auf dem Bett 10 angeordnet. Der Austauscharm 62 ist auf der Vorrichtungshaupteinheit 61 drehbar um die Achse angeordnet, die parallel zu der Z-Achse ist. Hakenähnliche Greifabschnitte 62 (siehe 5A), die den Werkzeughalter 45 greifen können, sind jeweils an beiden längsstehenden Ende in Längsrichtung des Austauscharms 62 geformt. Der Armmotor 63 ist ein Motor für das Erzeugen einer Antriebskraft, um den Austauscharm 62 zu drehen.
Der Rahmenabschnitt 64 ist an einer Stelle platziert, die dem Ständer 31 näher ist als der Stützplatte 13, und in der X-Achsenrichtung zwischen dem Werkzeugmagazin 50 und der Werkzeughaltevorrichtung 30. In dem Rahmenabschnitt 64 ist ein Öffnungsabschnitt 64a geformt an einer Stelle, die dem Austauscharm 62 in der X-Achsenrichtung gegenüberliegt. Der Öffnungsabschnitt 64a ist in der X-Achsenrichtung zwischen dem Ständer 31 und der Vorrichtungshaupteinheit 61 angeordnet. Die Türe 65 ist auf dem Rahmenabschnitt 64 angeordnet, um den Öffnungsabschnitt 64a zu öffnen und zu schließen.
Eine Feder, die nicht dargestellt ist, ist in dem Rahmenabschnitt 64 darstellt. Wenn die Türe 65 von der Antriebskraft der Feder aufgewickelt wird, ist der Öffnungsabschnitt 64a geöffnet. Ein Aktuator (nicht dargestellt), der an die Türe 65 gekoppelt ist, ist in dem Rahmenabschnitt 64 angeordnet. Wenn der Aktuator betätigt wird und die Tür 65 sich entgegen der Antriebskraft der Feder ausbreitet, ist der Öffnungsabschnitt 64a geschlossen.
Das Bewegungsbauteil 66 ist an der Stützplatte 13 auf der Seite angeordnet, die der Vorrichtungshaupteinheit 61 gegenüberliegt. Außerdem ist ein Schneckenradmechanismus, der nicht dargestellt ist, auf der Stützplatte 13 auf der Fläche angeordnet, die der Fläche gegenüberliegt, auf der das Werkzeugmagazin 50 befestigt ist. Das Bewegungsbauteil 66 ist so angeordnet, dass das Bauteil relativ bezogen auf die Stützplatte 13 in der X-Achsenrichtung durch den Schneckenradmechanismus bewegt werden kann. Das Bewegungsbauteil 66 ist zusammen mit dem Rahmenabschnitt 64 geformt und die Vorrichtungshaupteinheit ist an den Rahmenabschnitt 64 durch einen Winkel 68 gekoppelt. Die Vorrichtungshaupteinheit 61 und der Rahmenabschnitt 64 sind nämlich so angeordnet, dass sie zusammen mit der Bewegung des Bewegungsbauteiles 66 in der X-Achsenrichtung verschiebbar sind.
Der Werkzeughalteabschnitt 67 ist an der Vorrichtungshaupteinheit 61 angeordnet und zusammen mit der Vorrichtungshaupteinheit 61 verschiebbar. Der Werkzeughalteabschnitt 67 hält eines der Arbeitswerkzeuge 40, das durch ein anderes Werkzeug 40 ausgetauscht werden soll, das auf der Rotationshauptspindel 33 montiert ist. Ein Stellmotor, der nicht dargestellt ist, ist an der Vorrichtungshaupteinheit 61 angeordnet und der Werkzeughalteabschnitt 67 trägt das Arbeitswerkzeug 40, das dem Werkzeugmagazin 50 durch den Stellmotor entnommen wird.
Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 beinhaltet zusätzlich einen Detektionsbereichsarm 69, der einen Detektionsbereich 81 trägt (siehe 5A), der später beschrieben wird. Der Detektionsbereichsarm 69 ist an dem Armmotor 63 an einer Stelle befestigt, die entfernter von der Vorrichtungshaupteinheit 61 ist, als der Austauscharm 62. Der Detektionsbereichsarm 69 ist verlängerbar und zusammenziehbar und wird teleskopisch von einem Stellmotor angetrieben, der nicht dargestellt ist.
Wie in 4 dargestellt, beinhaltet die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 zusätzlich eine Werkzeugformspeichereinheit 70 und eine Phasenerkennungseinheit 80. Die Werkzeugformspeichereinheit 70 speichert mindestens einen Wert, der sich auf die Form des Arbeitswerkzeugs 40 bezieht. Insbesondere sind Messergebnisse der axialen Längen H der Arbeitswerkzeuge 40 und äußere Durchmesser D der Schneideabschnitte 41, die von dem Voreinstellgerät 200 (ein Wert, der von dem Voreinstellgerät 200 gemessen wird) gemessen werden, in der Werkzeugformspeichereinheit 70 gespeichert. Das Voreinstellgerät 200 misst die Entfernung von dem Kantenende (axiales Kopfende des Arbeitswerkzeuges 40) von mindestens einer der Schneiden 43, die in dem Schneideabschnitt 41 angeordnet sind, bis zu dem zu detektierenden Abschnitt 46, als die axiale Länge H von jedem der Arbeitswerkzeuge 40. Das Voreinstellgerät 200 kann den Schrägungswinkel der Schneiden 43 des Arbeitswerkzeuges 40 messen. In diesem Fall kann die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 den Phasenwinkel (Verschiebung) basierend auf der Kopfposition (Winkel) und der Abschleifmenge zum Beispiel in dem Fall des Schleifens des Arbeitswerkzeugs 40, berechnen.
Die Phasenerkennungseinheit 80 detektiert die Phase des Arbeitswerkzeuges 40 in Bezug auf die Rotationshauptspindel 33 (siehe 1). Die Phasenerkennungseinheit 80 beinhaltet den Detektionsbereich 81 und einen Berechnungsbereich 82. Der Detektionsbereich 81 ist ein Sensor, der für die Detektion des zu detektierenden Abschnitts 46 verwendet wird. Der Detektionsbereich 81 wird von dem Detektionsbereichsarm 69 (siehe 1) getragen. In der Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 kann der Detektionsbereich 81 durch Auseinanderziehen des Detektionsbereichsarms 69 nahe an den Halteaufsatzabschnitt 44 des Arbeitswerkzeuges 40 gebracht werden, das an der Rotationshauptspindel 33 montiert ist. Obwohl der Detektionsbereich 81 in der Ausführungsform ein kontaktloser Wirbelstromsensor ist, kann der Erkennungsabschnitt zum Beispiel ein berührender Messfühler sein.
Basierend auf dem Ergebnis der Detektion durch den Detektionsbereich 81 erhält der Berechnungsbereich 82 durch Berechnung den Phasenwinkel (Verschiebung) des zu detektierenden Abschnittes 64 mit Bezug auf die vorgegebene Referenzposition der Rotationshauptspindel 33. Der Berechnungsbereich 82 erhält durch Berechnung zusätzlich die Kopfposition der Schneiden 43 (siehe 2A) basierend auf mindestens einem gespeicherten Wert, der in der Werkzeugformspeichereinheit 70 (siehe 1) gespeichert ist.
Eine Steuereinheit 90 steuert die Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 hauptsächlich. Die Steuereinheit 90 steuert zum Beispiel: die Positionen des Ständers 31 und des Hauptschlittens 32; und die Drehung der Rotationshauptspindel 33 und Steuerungen bezogen auf: die Vorgänge des Werkzeugmagazins 50 und der Werkzeugaustauschvorrichtung 60; und das Ausführen des Abtastens, das durch den Detektionsbereich 81 der Phasenerkennungseinheit 80 durchgeführt wird.
(Verfahren der Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 bei dem Austauschen von Werkzeugen 40)
Bezogen auf 5A bis 5D wird als nächstes das Verfahren der Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 beschrieben, das durchgeführt wird, wenn die Arbeitswerkzeuge 40 untereinander ausgetauscht werden. Wie in 5A dargestellt, sind eine Vielzahl an Fassungen 51 an dem Werkzeugmagazin 50 lösbar montiert und die Arbeitswerkzeuge 40 sind jeweils in den Fassungen 51 aufgenommen.
Bevor das Austauschen der Arbeitswerkzeuge 40 durch die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 begonnen wird, schwenkt die Steuereinheit 90 das Werkzeugmagazin 50 um das Arbeitswerkzeug 40, das als Nächstes verwendet wird, an der Stelle zu platzieren, die dem Werkzeughalteabschnitt 67 gegenüberliegt. Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 ist in der Position platziert, in der sich die Vorrichtung in der Z-Achsenrichtung betrachtet nicht mit dem Ständer 31 überschneidet, und in der der Austauscharm 62 in einem Zustand getragen wird, in dem die Längsrichtung in der Y-Achsenrichtung ausgerichtet ist.
Zu diesem Zeitpunkt sind der Austauscharm 62 und der Detektionsbereichsarm 69 bezogen auf den Rahmenabschnitt 64 auf der Seite des Werkzeugmagazins 50 platziert und der Öffnungsabschnitt 64a ist durch die Tür 65 geschlossen. In der Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 sind während der Bearbeitung von Verzahnungen ein Bearbeitungsbereich, der auf der Seite des Ständers 31 ist, und ein Nicht-Bearbeitungsbereich, der auf der Seite des Werkzeugmagazins 50 ist, durch die Tür 65 auf diese Weise definiert. In der Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 können daher Späne, Kühlmittel und dergleichen, die an dem Arbeitswerkzeug 40 haften, das an der Rotationshauptspindel 33 befestigt ist, daran gehindert werden, durch den Öffnungsabschnitt 64a in Richtung des Werkzeugmagazins 50 gestreut zu werden und Späne, Kühlmittel und dergleichen können somit daran gehindert werden, an den Werkzeugen 49, die in dem Werkzeugmagazin 50 untergebracht sind, und an dem Detektionsbereich 81 zu haften.
Wie in 5B dargestellt, werden das Arbeitswerkzeug 40 und die Fassung 51, die zu der Position indiziert sind, die dem Werkzeughalteabschnitt 67 gegenüberliegt, zu dem Werkzeughalteabschnitt 67 durch die Stellmotor übertragen, der nicht dargestellt ist. Dann wird das Arbeitswerkzeug 40, das zu dem Werkzeughalteabschnitt 67 übertragen ist, an einer Stelle platziert, an der das Werkzeug von dem Austauscharm 62 gegriffen werden kann.
Bevor der Austausch der Arbeitswerkzeuge 40 begonnen wird, veranlasst die Steuereinheit 90 den Ständer 31, sich in die Richtung (Linksrichtung in 1) zurückzuziehen, in die der Ständer sich von dem Tisch 21 trennt und platziert den Ständer 31 an der Stelle, an der sich der Ständer nicht mit der Werkzeugaustauschvorrichtung 60 überschneidet. Zu diesem Zeitpunkt, wenn sich der Ständer 31 zu einer Stelle zurückzieht, an der die Überschneidung mit dem Werkzeugaustauschvorrichtung 60 vermeidbar ist, veranlasst die Steuereinheit 90 die Vorrichtungshaupteinheit 61, sich in Richtung des Bearbeitungsbereiches zu bewegen (die rechte Seite aus 1). Außerdem beendet die Steuereinheit 90 die Drehung der Rotationshauptspindel 33, verschiebt den Hauptschlitten 32 und platziert das Arbeitswerkzeug 40, das an der Rotationshauptspindel 33 montiert ist, an einer Stelle, an der das Werkzeug von dem Austauscharm 62 gegriffen werden kann.
Wie in 5C dargestellt, hält die Vorrichtungshaupteinheit 61 in einer Position, in der der Abstand von der Mittelachse O des Arbeitswerkzeugs 40, das auf der Rotationshauptspindel 33 montiert ist, zu der Drehachse des Austauscharms 62 gleich ist zu dem Abstand von der Mittelachse O des Arbeitswerkzeugs 40, das von dem Werkzeughalteabschnitt 67 gehalten wird, zu der Rotationsachse des Austauscharms 62. Dann öffnet die Steuereinheit 90 die Tür 65 und veranlasst, dass der Austauscharm 62 um 90 Grad entgegen den in 5C gezeigten Uhrzeigersinn schwenkt.
Danach greift der Austauscharm 62 sowohl das Arbeitswerkzeug 40, das an die Rotationshauptspindel 33 montiert ist, als auch das Arbeitswerkzeug 40, das von dem Werkzeughalteabschnitt 67 getragen wird, und löst die Arbeitswerkzeuge 40, 40 jeweils von der Rotationshauptspindel 33 und dem Werkzeughalteabschnitt 67. Dann schwenkt der Austauscharm 62 entgegen dem Uhrzeigersinn in 5C, um jeweils das Arbeitswerkzeug 40, das von dem Werkzeughalteabschnitt 67 gelöst ist, in Bezug auf die Rotationshauptspindel 33 zu der Montageposition zu bewegen und das Arbeitswerkzeug 40, das gelöst von der Rotationshauptspindel 33 ist, in Bezug auf den Werkzeughalteabschnitt 67 zu einer Aufnahmeposition zu bewegen. Die Arbeitswerkzeuge 40, 40 werden jeweils an der Rotationshauptspindel 33 und dem Werkzeughalteabschnitt 67 montiert und anschließend schwenkt der Austauscharm 62 um 90 Grad in dem Uhrzeigersinn, der in 5C dargestellt ist.
Nachdem das Austauschen der Arbeitswerkzeuge 40 durch die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 beendet wurde, wie in 5D dargestellt, veranlasst die Steuereinheit 90 den Detektionsbereichsarm 69, sich auseinanderzuziehen. Dann platziert die Steuereinheit 90 den Detektionsbereich 81 in einer Detektionsposition, in der der Halteaufsatzabschnitt 44 des Arbeitswerkzeuges 40, das an der Rotationshauptspindel 33 montiert ist, dem Abtasten unterzogen werden kann. Anschließend führt die Steuereinheit 90 ein Abtasten durch, indem sie den Detektionsbereich 81 verwendet, während sie die Rotationshauptspindel 33 antreibt, um das Arbeitswerkzeug 40 zu drehen.
In Übereinstimmung damit ermittelt der Berechnungsbereich 82 die Position des zu detektierenden Abschnitts 46 basierend auf dem Ergebnis der Detektion, die durch den Detektionsbereich 81 durchgeführt wurde. Dann erhält der Berechnungsbereich 82 durch Berechnung den Phasenwinkel (Verschiebung) des zu detektierenden Abschnittes 46 mit Bezug auf die Referenzposition der Rotationshauptspindel 33. Der Berechnungsbereich 82 erhält zusätzlich durch Berechnung die Kopfposition der Schneide 43 des Arbeitswerkzeuges 40, das an die Rotationshauptspindel 33 montiert ist, basierend auf mindestens einem Wert, der in der Werkzeugformspeichereinheit 70 gespeichert ist, und der sich auf die Form des Arbeitswerkzeuges 40 bezieht.
Wenn das Abtasten, das durch den Detektionsbereich 81 durchgeführt wird, beendet ist, veranlasst die Steuereinheit 90 den Detektionsbereichsarm 69, sich von der Detektionsposition zurückzuziehen. Außerdem veranlasst die Steuereinheit 90 die Vorrichtungshaupteinheit 61, sich in Richtung des Nicht-Bearbeitungsbereiches (die linke Seite aus 1) zu bewegen, und der Öffnungsabschnitt 64a wird durch die Tür 65 geschlossen. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 in die Position verschoben wird, in der sich die Vorrichtung in der Z-Achsenrichtung betrachtet nicht mit dem Ständer 31 überschneidet, veranlasst die Steuereinheit 90 den Ständer 31, sich vorwärts zu bewegen, um nahe an dem Tisch 21 zu sein, und startet die Schneidearbeit.
(Phasenerkennungsverfahren)
Bezogen auf 6 bis 7B wird nachfolgend das Verfahren des Erkennens der Phase des zu detektierenden Abschnitts 46 von der Phasenerkennungseinheit 80 mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben. Bezogen auf das Flussdiagramm, das in 6 dargestellt ist, wird zunächst ein Abtastverfahren beschrieben, das von der Steuereinheit 90 ausgeführt wird. Das Abtastverfahren ist ein Verfahren, das ausgeführt wird, nachdem das Arbeitswerkzeug 40 an der Rotationshauptspindel 33 montiert ist. In diesem Verfahren wird das Abtasten an der äußeren umlaufenden Fläche des Halteaufsatzabschnitts 44 durch den Detektionsbereich 81 angewendet und die Position des zu detektierenden Abschnittes 46 wird detektiert.
In dem Abtastverfahren, wie in 6 dargestellt, veranlasst die Steuereinheit 90 anfangs den Detektionsbereichsarm 69, sich auseinanderzuziehen, um den Detektionsbereich 81 in der Position zu platzieren, in der die äußere umlaufende Fläche des Halteaufsatzabschnittes 44 einem Abtastverfahren unterzogen werden kann (S1).
Anschließend veranlasst die Steuereinheit 90 den Detektionsbereich 81, das Abtasten durchzuführen, während die Rotationshauptspindel 33 einmal mit einer konstanten Geschwindigkeit in eine Richtung dreht (S2). Dann veranlasst die Steuereinheit 90 den Detektionsbereich 81, ein Abtasten durchzuführen, während die Rotationshauptspindel 33 einmal mit der konstanten Geschwindigkeit in die andere Richtung (entgegen der Richtung in dem Verfahren von Schritt S2) dreht (S3). Danach veranlasst die Steuerfreiheit 90 den Detektionsbereichsarm 69, sich zusammenzuziehen, wobei der Detektionsbereich 81 von der Abtastposition zurückgezogen wird und in dem Nicht-Bearbeitungsbereich platziert wird (S4), und dann wird das Verfahren beendet. In dem Abtastverfahren, wie zuvor beschrieben, veranlasst die Steuereinheit 90 den Detektionsbereich 81, ein Abtasten durchzuführen, während das Arbeitswerkzeug 40 in beide Richtungen dreht.
Bezogen auf 7A und 7B wird anschließend ein Berechnungsverfahren beschrieben, das durch den Berechnungsbereich 82 durchgeführt wird. 7A ist ein Diagramm, das Detektionsergebnisse darstellt, in dem Fall während des Verfahrens des Schrittes S2, der in dem Abtastverfahren durchgeführt wird, in dem ein Abtasten von dem Detektionsbereich 81 durchgeführt wird, während die Rotationshauptspindel 33 in der einen Richtung dreht. 7 ist ein Graph, der Detektionsergebnisse zeigt, in dem Fall während des Verfahrens des Schrittes S3, der in dem Erkennungsverfahren durchgeführt wird, in dem das Abtasten von dem Detektionsbereich 81 durchgeführt wird, während die Rotationshauptspindel 33 in der anderen Richtung dreht. In 7A und 7B zeigen die Detektionsergebnisse einen Sensorausgangswert des Detektionsbereichs 81.
Wenn das Abtasten durchgeführt wird, während die Rotationshauptspindel 33 dreht, ist der Abstand zwischen dem Halteaufsatzabschnitt 44 und dem Detektionsbereich 81 näherungsweise konstant in den Abschnitten, in denen der zu detektierende Abschnitt 46 und die beiden Wuchtaussparungen 47, 48 nicht geformt sind. In den Zeiträumen, wenn Abtasten an den Positionen angewendet wird, an denen der zu detektierende Abschnitt 46 und die beiden Wuchtaussparungen 47, 48 nicht geformt sind, ist daher der Sensorausgangswert des Detektionsbereiches 81 näherungsweise konstant.
Im Gegensatz dazu wird der Sensorausgangswert des Detektionsbereiches 81 abgesenkt, wenn die Position des Abtastens durch den Detektionsbereich 81 von einem der Abschnitte, in denen der zu detektierende Abschnitt 46 und die Wuchtaussparungen 47, 48 nicht geformt sind, zu einem der Bereiche überführt wird, in welchen einer der zu detektierende Abschnitt 46 und der Wuchtaussparungen 47, 48 geformt ist. Als Ergebnis der Detektion durch den Detektionsbereich 81 kann der Berechnungsabschnitt 82 daher bestimmen, dass drei Zeitabschnitte (P, Q, R) vorhanden sind, wenn der Sensorausgangswert abgesenkt wird, im Laufe des Zeitraumes, in dem das Erkennen durchgeführt wird, während das Arbeitswerkzeug 40 einmal dreht. Mit anderen Worten kann der Berechnungsbereich 82 bestimmen, dass der zu detektierende Abschnitt 46 und die Wuchtaussparungen 47, 48 des Halteaufsatzabschnittes 44 in den jeweiligen Positionen sind, in denen der Detektionsbereich 81 das Abtasten durchführt, wenn der Sensorausgangswert abgesenkt wird.
Außerdem ist der zu detektierende Abschnitt 46 größer in einer Breite in der Umfangsrichtung als die beiden Wuchtaussparungen 47, 48. Daher kann der Berechnungsabschnitt 82 bestimmen, dass sich der zu detektierende Abschnitt 46 in der Position befindet, in der das Abtasten innerhalb des Zeitraums (P) durchgeführt wird, in dem der Sensorausgangswert abgesenkt wird, und der der Längste unter den drei Zeiträumen ist, in denen der Erkennungsabschnitt 81 kein Ausgangssignal hat. Außerdem ist einer der beiden Wuchtaussparungen 47, 48, zum Beispiel die Wuchtaussparung 47, größer in der Breite in der Umfangsrichtung als die andere Wuchtaussparung 48. Daher kann der Berechnungsbereich 82 die Positionen bestimmen, an denen die beiden Wuchtaussparungen 47, 48 jeweils geformt sind.
Wenn Abtasten auf der äußeren umlaufenden Fläche des Halteaufsatzabschnitts 44 durch den Detektionsbereich 81 angewendet wird, während das Arbeitswerkzeug 40 dreht, treten die Bodenfläche des zu detektierenden Bereichs 46 und die der einen Wuchtaussparung 47 durch Positionen, die durch den Detektionsbereich von dem möglichen Messbereich 81 getrennt sind. Während dem Abtasten des zu detektierenden Bereichs 46 und dem einen Wuchtaussparung 47 hat der Detektionsbereich 81 also keinen Sensorausgang. Im Gegensatz dazu tritt die Bodenfläche der anderen Wuchtaussparung 48 durch den möglichen Messbereich von dem Detektionsbereich 81. Durch das Erkennen der anderen Wuchtaussparung 48 kann das Absinken des Sensorausgangswertes begutachtet werden, aber der Sensorausgangswert wird nicht auf null abgesenkt. Somit kann der Berechnungsbereich 82 die Position der anderen Wuchtaussparung 48 abhängig von dem Vorhandensein oder dem Fehlen des Sensorausgangswertes identifizieren.
In dem Fall, bei dem die Rotationshauptspindel 33 schneller gedreht wird, kann manchmal ein Fehler zwischen der Position des zu detektierenden Abschnitts 46, der basierend auf dem Signalausgang des Detektionsbereiches 81 bekannt ist, und der momentanen Position des zu detektierenden Abschnitts 46 auftreten. Daher erhält der Berechnungsbereich 82 durch Berechnung eine erste Mittelposition A1 des zu detektierenden Abschnitts 46, die durch das Durchführen eines Abtastens durch den Detektionsbereich 81 identifiziert wird, während die Rotationshauptspindel 33 in der eine Richtung einmal dreht, und eine zweite Mittelposition A2 des zu detektierenden Abschnitts 46, die durch die Durchführung eines Abtastens durch den Detektionsbereich 81 identifiziert wird, während die Rotationshauptspindel 33 einmal in der anderen Richtung dreht. Danach erhält der Berechnungsbereich 82 durch Berechnung die gemittelte Position A (A = (A1 + A2)/2) zwischen der ersten Mittelposition A1 und der zweiten Mittelposition A2 und legt die erhaltene Position als die Position des detektiert zu werdenden Teiles 46 fest. Infolgedessen kann die Phasenerkennungseinheit 80 die Position des zu detektierenden Abschnitts 46 zutreffend erkennen.
In der Phasenerkennungseinheit 80 wird der zu detektierende Abschnitt 46, der in dem Halteaufsatzabschnitt 44 angeordnet ist, von dem Detektionsbereich 81 detektiert, wenn die Phase des Arbeitswerkzeuges 40, wie zuvor beschrieben, bestimmt werden soll. Dann berechnet der Berechnungsbereich 82 den Phasenwinkel (Verschiebung) des zu detektierenden Abschnitts 46 in Bezug auf die Referenzposition der Rotationshauptspindel 33, basierend auf dem Ergebnis der Detektion, die durch den Detektionsbereich 81 durchgeführt wird, und bestimmt die Phase des Arbeitswerkzeuges 40. Die Phasenerkennungseinheit 80 bestimmt nämlich die Phase des Arbeitswerkzeuges 40, basierend auf der Position des zu detektierenden Abschnittes 46, dessen Form nicht durch das Nachschleifen geändert wird, und daher ist es nicht notwendig, die Form der Schneiden 43 zu kennen, auch in dem Fall, bei dem die Schneiden 43 nachgeschliffen worden sind. In der Werkzeugmaschine 1 kann folglich die Zeitspanne verkürzt werden, die benötigt wird, um die Phase des Arbeitswerkzeuges 40 mit Bezug auf die Rotationshauptspindel 33 zu bestimmen.
Außerdem ist der zu detektierende Bereich 46 ein konkaver Bestandteil, der von der äußeren umlaufenden Fläche des Halteaufsatzabschnittes 44 radial nach innen vertieft ist. Daher kann der Berechnungsbereich 82 leicht eine Änderung des Sensorausgangswertes erkennen als Folge der Detektion durch den Detektionsbereich 81 und kann somit die Position des zu detektierenden Abschnittes 46 zuverlässig bestimmen.
In der Werkzeugmaschine 1 werden darüber hinaus die axialen Längen H der Arbeitswerkzeuge 40 und die äußeren Durchmesser D der Schneideabschnitte 41 durch das Voreinstellgerät 200 gemessen. Auch in dem Fall, bei dem die Schneiden 43 nachgeschliffen sind, können daher die axialen Längen H der Arbeitswerkzeuge 40 und die äußeren Durchmesser D der Schneideabschnitte 41 zutreffend gemessen werden. Auf der anderen Seite erhält die Werkzeugmaschine 1 durch Berechnung den Phasenwinkel (Verschiebung) des zu detektierenden Abschnittes 46 in Bezug auf die Referenzposition der Rotationshauptspindel 33, durch das Verwenden der Phasenerkennungseinheit 80, anstatt der Messung der Formen der Schneiden 43, für die das Voreinstellgerät 200 verwendet wird. In diesem Fall kann in der Arbeitsmaschine 1 die Zeitspanne, die benötigt wird, um die Phase des Arbeitswerkzeuges 40 in Bezug auf die Rotationshauptspindel 33 zu bestimmen, verkürzt werden verglichen mit dem Fall, bei dem der Schneideabschnitt der Schneide 43 durch das Voreinstellgerät 200 und dergleichen identifiziert wird, und die Phase des Arbeitswerkzeuges 40 wird bestimmt, basierend auf der erkannten Kantenposition der Schneide 43.
Wenn die Entfernung von dem zu detektierenden Abschnitt 46 zu der Kante der Schneide 43 als die Länge H des Arbeitswerkzeugs 40 gemessen wird, kann das Voreinstellgerät 200 die axiale Länge H des Arbeitswerkzeugs 40 zutreffend messen.
Der Werkzeughalter 45 ist getrennt von dem Halteaufsatzabschnitt 44 angeordnet, der zusammen mit dem Schneideabschnitt 41 geformt ist. Wenn das Arbeitswerkzeug 40 der Messung unterzogen wird, die durch das Voreinstellgerät 200 in dem Zustand durchgeführt wird, in dem der Werkzeughalter 45 von dem Halteaufsatzabschnitt 44 gelöst ist, kann die Messung durch das Voreinstellgerät 200 wirksam durch das Maß durchgeführt werden, das mit der Größenreduktion des Messobjekts übereinstimmt.
(Sonstiges)
Obwohl die vorliegende Offenbarung in Bezug auf die Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsform beschränkt und es kann leicht abgeleitet werden, dass die Ausführungsform vielseitig verändert oder verbessert werden kann, ohne von dem Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Obwohl zum Beispiel die Ausführungsform beschrieben wurde, in der der zu detektierende Abschnitt 46 ein konkaver Bestandteil ist, der von der äußeren umlaufenden Fläche des Halteaufsatzabschnittes 44 radial nach innen vertieft ist, kann der zu detektierende Abschnitt 46 ein konvexer Bestandteil sein, der von der äußeren umlaufenden Fläche des Halteaufsatzabschnitts 44 radial nach außen hervorsteht. Auch in diesem Fall kann der Berechnungsbereich 82 leicht eine Änderung des Sensorausgangswertes in dem Ergebnis der Detektion durch den Detektionsbereich 81 erkennen und dadurch kann die Position des zu detektierenden Abschnittes 46 zuverlässig bestimmt werden.
Obwohl die Ausführungsform beschrieben worden ist, in der der zu detektierende Abschnitt 46 auf der äußeren umlaufenden Fläche des Halteaufsatzabschnittes 44 geformt ist, kann der zu detektierende Abschnitt 46 auf der äußeren umlaufenden Fläche des Werkzeughalters 45 geformt sein. Obwohl die Ausführungsform beschrieben worden ist, in der der Werkzeughalter 45 getrennt von dem Schneideabschnitt 41 und dem Halteaufsatzabschnitt 44 geformt ist, und lösbar an dem Halteaufsatzabschnitt 44 montiert ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und der Werkzeughalter 45 kann zusammen mit dem Halteaufsatzabschnitt 44 geformt sein.
Obwohl die Ausführungsform beschrieben worden ist, in der der Detektionsbereich 81 von dem Detektionsbereichsarm 69 getragen wird, der auf der Vorrichtungshaupteinheit 61 der Werkzeugaustauschvorrichtung 60 angeordnet ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Detektionsbereich 81 auf dem Ständer 31, dem Hauptschlitten 32 oder dergleichen der Werkzeughaltevorrichtung 30 befestigt sein. In diesem Fall ist der Detektionsbereich 81 zusammen mit dem Ständer 31 verschiebbar. Daher kann in der Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 der Detektionsbereich 81 das Abtasten an dem Halteaufsatzabschnitt 44 anwenden, nachdem ein neues Arbeitswerkzeug 40 an der Rotationshauptspindel 33 montiert ist, und während der Ständer 31 dann von der Werkzeugaustauschposition zu der Bearbeitungsposition verschoben wird. Somit kann in der Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung 100 die Zeitspanne verkürzt werden, die von der Vollendung des Austausches des Arbeitswerkzeuges 40 bis zu dem Start der spanenden Bearbeitung des Werkstücks W benötigt wird.
Obwohl die Ausführungsform beschrieben worden ist, in der der zu detektierende Abschnitt 46 so geformt ist, dass der Bestandteil größer in der Breite in der Umfangsrichtung ist als die beiden Wuchtaussparungen 47, 48, ist gefordert, dass der zu detektierende Abschnitt 46 eine Form hat, die mindestens von den Wuchtaussparungen unterschiedlich ist, und die es dem Berechnungsbereich 82 ermöglicht, die Position basierend auf dem Ergebnis der Detektion durch den Detektionsbereich 81 zu bestimmen. Zum Beispiel kann der zu detektierende Abschnitt 46 so geformt sein, dass der Bestandteil in der Breite in der Umfangsrichtung kleiner ist als die der Wuchtaussparung oder dass der Bestandteil in der Tiefe unterschiedlich zu der der Wuchtaussparung ist.
Obwohl die Ausführungsform beschrieben worden ist, in der die Wuchtaussparungen 47, 48 in dem Halteaufsatzabschnitt 44 geformt sind, können die Wuchtaussparungen 47, 48 weggelassen sein. In diesem Fall kann die Form des Halteabschnittes 42 des Arbeitswerkzeuges 40 vereinfacht werden. Wenn in diesem Fall das Abtasten an dem Halteaufsatzabschnitt 44 während des Drehens der Rotationshauptspindel 33 angewendet wird, ist es nicht immer nötig, dass die Steuereinheit 90 die Rotationshauptspindel 33 veranlasst, eine Umdrehung durchzuführen. In dem Fall, bei dem ein konkaver Bestandteil in dem Halteaufsatzabschnitt 44 geformt ist, an dem das Abtasten angewendet wird, wenn die Rotationshauptspindel 33 in eine Richtung gedreht wird, kann die Drehung in der einen Richtung der Rotationshauptspindel 33 nämlich zu dem Zeitpunkt beendet werden, wenn die Position des konkaven Abschnitts bestimmt werden kann (der Zeitpunkt, wenn das Absenken oder dergleichen des Sensorausgangswertes bestätigt wird). Daher kann die Steuereinheit 90 die Zeitspanne verkürzen, die benötigt wird, um den Phasenwinkel des Arbeitswerkzeuges 40 in Bezug auf die Rotationshauptspindel 33 zu bestimmen.
Obwohl die Ausführungsform beschrieben worden ist, in der der Berechnungsbereich 82 die Position des zu detektierenden Abschnittes basierend auf dem Ergebnis der Detektion bestimmt, in der das abtasten durch den Detektionsbereich 81 durchgeführt wird, während das Arbeitswerkzeug 40 in eine Richtung rotiert, und das Ergebnis der Detektion, in dem Abtasten durch den Detektionsbereich 81 durchgeführt wird, während das Arbeitswerkzeug 40 in der anderen Richtung dreht, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Der Berechnungsbereich 82 kann nämlich die Position des zu detektierenden Abschnittes 46 basierend auf lediglich dem Ergebnis der Detektion bestimmen, in der das Abtasten durchgeführt wird, während das Arbeitswerkzeuges 40 in eine Richtung oder die andere Richtung dreht. Daher kann die Steuereinheit 90 die Zeitspanne verkürzen, die benötigt wird, um den Phasenwinkel des Arbeitswerkzeuges 40 mit Bezug auf die Rotationshauptspindel 33 zu bestimmen
Bezugszeichenliste

1:: Werkzeugmaschine
20:: Werkstückhalter
30:: Werkzeughaltevorrichtung
31:: Ständer
33:: Rotationshauptspindel
40:: Arbeitswerkzeug
41:: Schneideabschnitt
42:: Halteabschnitt
43:: Schneide
44:: Halteaufsatzabschnitt
45:: Werkzeughalter
46:: zu detektierender Abschnitt
60:: Werkzeugaustauschvorrichtung
61:: Vorrichtungshaupteinheit
62:: Austauscharm
64a:: Öffnungsabschnitt
65:: Tür
69:: Detektionsbereichsarm
70:: Werkzeugformspeichereinheit
80:: Phasenerkennungseinheit
81:: Detektionsbereich
82:: Berechnungsbereich
90:: Steuereinheit
100:: Verzahnungsbearbeitungsvorrichtung
200:: Voreinstellgerät
D:: Außendurchmesser des Schneidabschnittes
H:: axiale Länge des Arbeitswerkzeuges
O:: Mittelachse des Arbeitswerkzeuges
W:: Werkstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H0655341 A [0002]
JP 2018 A [0002]

Claims

Werkzeugmaschine, die Innenverzahnungen oder Außenverzahnungen an einem zylindrischen Werkstück erzeugt, wobei die Werkzeugmaschine aufweist: einen Werkstückhalter, der so gestaltet ist, dass er das Werkstück drehbar trägt; einen Ständer, der so vorgesehen ist, dass er in Bezug auf den Werkstückhalter relativ verschiebbar ist; eine Rotationshauptspindel, die so vorgesehen ist, dass sie in Bezug auf den Ständer drehbar ist; ein Arbeitswerkzeug, das von der Rotationshauptspindel getragen wird; und eine Phasenerkennungseinheit, die so gestaltet ist, dass sie eine Phase des Arbeitswerkzeuges in Bezug auf die Rotationshauptspindel erkennt, wobei das Arbeitswerkzeug beinhaltet: einen Schneideabschnitt, der eine Vielzahl an Schneiden hat, um das Werkstück zu schneiden; einen Halteabschnitt, der so vorgesehen ist, dass er zusammen mit dem Schneideabschnitt drehbar ist, und der lösbar an der Rotationshauptspindel montiert ist; und einen zu detektierenden Abschnitt, der auf dem Halteabschnitt geformt ist, und wobei die Phasenerkennungseinheit beinhaltet: einen Detektionsbereich, der so gestaltet ist, dass er den zu detektierenden Abschnitt detektiert; und einen Berechnungsabschnitt, der dazu gestaltet ist, um einen Phasenwinkel des zu detektierenden Abschnittes in Bezug auf eine Referenzposition der Rotationshauptspindel, basierend auf einem Ergebnis zu berechnen, das von dem Detektionsbereich detektiert wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei der zu detektierende Abschnitt einen konkaven Abschnitt hat, der so geformt ist, dass er von einer äußeren umlaufenden Fläche des Halteabschnittes in einer radialen Richtung des Arbeitswerkzeuges vertieft ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei der zu detektierende Abschnitt einen konvexen Bestandteil hat, der so geformt ist, dass er von einer äußeren umlaufenden Fläche des Halteabschnittes in einer radialen Richtung des Arbeitswerkzeuges nach außen hervorsteht.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Werkzeugmaschine zusätzlich aufweist: eine Werkzeugformspeichereinheit, die so gestaltet ist, dass sie mindestens einen Wert speichert, der sich auf die Form des Arbeitswerkzeuges bezieht; und ein Voreinstellgerät, das so gestaltet ist, dass es eine axiale Länge des Arbeitswerkzeuges und einen Außendurchmesser des Schneideabschnittes misst, wobei die Werkzeugformspeichereinheit einen Wert speichert, der von dem Voreinstellgerät gemessen wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei das Voreinstellgerät einen Abstand von dem zu detektierenden Abschnitt zu einem Kantenende von mindestens einer der Schneiden misst, und wobei der Abstand als axiale Länge des Arbeitswerkzeuges gemessen wird.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Halteabschnitt beinhaltet: einen Halteaufsatzabschnitt, der zusammen mit dem Schneideabschnitt geformt ist; und einen Werkzeughalter, der gesondert von dem Halteaufsatzabschnitt geformt ist und der lösbar an der Rotationshauptspindel montiert ist, wobei der zu detektierende Abschnitt an dem Halteaufsatzabschnitt geformt ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Werkzeugmaschine zusätzlich eine Steuereinheit aufweist, die dazu gestaltet ist, eine Steuerung durchzuführen, die sich auf die Rotationshauptspindel und die Phasenerkennungseinheit bezieht, und wobei der zu erkennende Abschnitt von dem Detektionsbereich durch die Steuerung detektiert wird, die veranlasst, dass der Detektionsbereich das Arbeitswerkzeug, das an der Rotationshauptspindel montiert ist, in eine Richtung dreht, wenn die Phase des Arbeitswerkzeuges in Bezug auf die Rotationshauptspindel detektiert wird, und wobei anschließend der zu detektierende Teil erneut durch die Steuerung detektiert wird, die veranlasst, dass der Detektionsbereich das Arbeitswerkzeug in die andere Richtung dreht.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Werkzeugmaschine zusätzlich eine Werkzeugaustauschvorrichtung aufweist, die so gestaltet ist, dass sie das Arbeitswerkzeug, das an der Rotationshauptspindel montiert ist, durch ein anderes Arbeitswerkzeug austauscht, und die Werkzeugaustauschvorrichtung beinhaltet: eine Vorrichtungshaupteinheit; einen Austauscharm, der drehbar an der Vorrichtungshaupteinheit angeordnet ist; einen Öffnungsabschnitt, der zwischen der Vorrichtungshaupteinheit und dem Ständer angeordnet ist; eine Türe, die so gestaltet ist, dass sie den Öffnungsabschnitt öffnet oder schließt; und einen Detektionsbereichsarm, der den Detektionsbereich trägt und der so gestaltet ist, dass er den zu detektierenden Abschnitt zwischen einer Seite des Ständers und einer Seite der Vorrichtungshaupteinheit bewegt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Detektionsbereich auf dem Ständer angeordnet ist.