DE60202722T2

DE60202722T2 - Steuereinheit für eine werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE60202722T2
Application number: DE60202722T
Authority: DE
Inventors: Tsunehiko Nagoya-shi Yamazaki; Haruhiko Gifu-shi Koike; Noboru Komaki-shi Yamamoto
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: EP1291102B1; EP1291102A1; DE60202722D1; JP2003071617A; US6705186B2; US20030041707A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Diese Steuereinheit ist aus der US 4,624,466 A bekannt.
Ein jüngster Vorschlag für einen Fräs- und Drehbearbeitungsvorgang, bei dem ein Werkstück mit einem kreisförmigen oder einem eine andere Form als kreisförmig aufweisenden Querschnitt sicher gehalten wird, ist, dass eine Vielzahl an stangenförmigen Halterungen an einem Futter zur Halterung eines Werkstückes, die in die Richtung eines axialen Zentrums des Futters geschoben werden und antreiben, vorgesehen ist, und ein Werkstück durch eine Vielzahl an Halterungen gehalten wird.
Ein derart ausgebildetes Futter wird angetrieben und hält die an jeder Backe vorgesehenen Halterungen durch Öldruck fest. Sinkt der Öldruck während der Bearbeitung aus irgendeinem Grund, so sinkt die Haltekraft der Halterungen zum Haltern eines Werkstückes schnell. Gewünscht wird dann eine Maßnahme, die bewirkt, dass der Öldruckabfall erfasst und das Werkstück solange ordentlich gehalten wird, bis die Werkzeugmaschine aufgrund der vorliegenden Notsituation gestoppt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, in Anbetracht der eingangs erwähnten Umstände, zusätzlich zu einem Werkstück mit einem kreisförmigen Querschnitt ein verschiedene Querschnittsformen aufweisendes Werkstück auch dann ordentlich zu halten, wenn die Haltekraft der Halterung, beispielsweise der Öldruck, sinkt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale nach Anspruch 1, wobei das antreibende Steuermittel des Gleitelements die sich hin- und herbewegenden Antriebsmittel derart antreibt und steuert, dass das Gleitelement in die Richtung der zentralen Achse angetrieben wird, wenn der Sensor während der Rotation der Spindel die Freigabe des an den Werkstückhalterungen befestigten und gehaltenen Werkstücks erfasst. Somit kann ein Abfall der Haltekraft des Werkstücks größtenteils dadurch vermieden werden, dass die Gleitelemente in die Richtung der zentralen Achse, das heißt in die Richtung des Werkstücks, auch dann bewegt werden, wenn die Haltekraft der Werkstückhalterung, beispielsweise der Öldruck, nachlässt, wobei das verschiedene Querschnittsformen aufweisende Werkstück zusätzlich zu dem Werkstück mit kreisförmigem Querschnitt ordentlich gehalten werden kann.
Nach Anspruch 2 wird die Steuerung im Falle eines Ausfalls erleichtert und es kann eine sehr zuverlässige Steuereinheit geschaffen werden, indem als sich hin- und herbewegendes Antriebsmittel ein Antriebszylinder verwendet wird.
Nach Anspruch 3 erfasst der Sensor die Bewegung des Elements der sich hin- und herbewegenden Antriebsmittel, das frei antreiben und sich innerhalb eines vorbestimmten Hubes bewegen kann, und dabei ebenfalls die Freigabe des an den Werkstückhalterungen befestigten und gehaltenen Werkstücks. Dann kann die Freigabe der befestigten und gehaltenen Werkstücke leicht erfasst werden.
Nach Anspruch 4 besteht bei den durch die formschlüssig zusammenwirkenden Antriebsmittel der Werkstückhalterung synchron angetriebenen Werkstückhalterungen die Gefahr, dass diese die zum Halten des Werkstücks erforderliche Haltekraft auch im Falle eines Ausfalls gleichzeitig verlieren. Durch eine erfindungsgemäße geeignete Maßnahme kann dies verhindert werden.
Nach Anspruch 5 besteht bei den über die Fluidleitungen miteinander verbundenen und kommunizierenden Werkstückhalterungen die Gefahr, dass diese die zum Halten des Werkstücks erforderliche Haltekraft im Falle eines Ausfalls, bei einem in den Fluidleitungen auftretenden Problem, gleichzeitig verlieren. Auch hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe.
Nach Anspruch 6 ist die Position des befestigten und festgehaltenen Werkstücks in einer Zwischenposition des vorbestimmten Hubes der sich hin- und herbewegenden Antriebsmittel vorgesehen. Dann kann das Gleitelement leicht in die Richtung der zentralen Achse angetrieben werden, indem im Falle eines Ausfalls das sich hin- und herbewegende Antriebsmittel in die Richtung des Hubanschlags angetrieben wird.
Nach Anspruch 7 kann ein Steuermittel zum Anhalten des Spindelantriebs zumindest die Rotation und den Antrieb der Spindel anhalten, wenn der Sensor die Freigabe des an den Werkstückhalterungen befestigten und gehaltenen Werkstücks erfasst. Dann wird die Spindel unverzüglich in dem Zustand angehalten, in dem sie die Halterung des Werkstücks aufrechterhält, so dass dieses sicher ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine mit einem die Erfindung anwendenden Drehmaschinenfutter;
2 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
3 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
4 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
5 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
6 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
7 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
8 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
9 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
10 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
11 zeigt den Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1;
12 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Drehmaschinenfutters;
13 zeigt beispielhaft ein Blockdiagramm der Steuerung der Werkzeugmaschine.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine mit einem die Erfindung anwendenden Drehmaschinenfutter, die 2 bis 11 zeigen jeweils einen an einem Werkstück vorgenommenen Bearbeitungsvorgang unter Verwendung des Drehmaschinenfutters aus 1, 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Drehmaschinenfutters und 13 zeigt beispielhaft ein Blockdiagramm der Steuerung der Werkzeugmaschine.
Wie in 1 zu sehen ist, hat eine als Drehmaschine 1 ausgebildete Werkzeugmaschine einander gegenüberliegende Spindelträger 2, 3. Die Spindelträger 2, 3 sind in einer durch die Pfeile A und B gekennzeichneten Richtung, der Richtung der Z-Achse, frei beweglich und können in diese Richtung antreiben. Am Spindelträger 2 ist eine Spindel 5 vorgesehen, die sich mit als Zentrum die parallel zur Z-Achse verlaufende zentrale Achse CT1 frei bewegen und antreiben kann und drehbar in einem frei wählbaren Winkel positionierbar ist, d.h. im Winkel der C-Achse mit als Zentrum die zentrale Achse CT1. An einem oberen Ende der Spindel 5 ist ein Futter 6 montiert. Zwei oder mehrere Backen 6a sind am Futter 6 vorgesehen und sind in einer durch die Pfeile C und D angegebenen Richtung, die eine radiale Richtung ist und als Zentrum die zentrale Achse CT1 aufweist, frei sich zu bewegen und anzutreiben.
Weiterhin ist am Spindelträger 3 eine Spindel 9 vorgesehen, die sich mit als Zentrum die parallel zur Z-Achse verlaufende zentrale Achse CT2 (entspricht der zentralen Achse CT1) frei bewegen und antreiben kann und drehbar in einem frei wählbaren Winkel positionierbar ist, d.h. im Winkel der C-Achse mit als Zentrum die zentrale Achse CT2. An einem oberen Ende der Spindel 9 ist ein eine Futtereinheit 8 aufweisendes Futter 10 montiert.
Das Futter 10 hat einen zylinderförmigen Hauptkörper 11. In einem mittleren Teil des Hauptkörpers 11 ist eine Durchgangsbohrung 12 eingebracht, deren Zentrum der zentralen Achse CT2 entspricht. In die Durchgangsbohrung 12 ist eine Hülse 13 eingeführt. In der Figur ist links von der Hülse 13 eine Bohrung 13a ausgebildet. Eine Öldruckzufuhrbohrung 13b, deren Zentrum der zentralen Achse CT2 entspricht, ist mit der Bohrung 13a verbunden. Eine Spitze 15 ist in die Bohrung 13a eingeführt und mit dieser im Eingriff, so dass es in der durch die Pfeile A und B angegebenen Richtung verschieblich gelagert ist, wobei seine zentrale Achse sich mit der zentralen Achse CT2 deckt.
Die Spitze 15 hat eine Bohrung 15a. Zwischen der Wandung des in der Figur linken Endes der Bohrung 15a und der Wandung des in der Figur rechten Endes der Bohrung 13a ist eine Schraubendruckfeder 16 vorgesehen, die die Spitze 15 in die durch den Pfeil A angegebene Richtung vorbelastet. Am in der Figur linken Ende der Spitze 15 ist ein die Form eines Konus mit kreisförmigem Grundriss aufweisendes vorspringendes Teil 15b ausgebildet, und an der in der Figur linken Stirnseite der Hülse 13 ist ein Anschlagring 17 montiert.
An einem Sockelendteil auf der in der Figur rechten Seite der Hülse 13 ist ein Sockel 19 montiert, an dem eine Stange 19a vorgesehen ist, deren zentrale Achse der zentralen Achse CT2 entspricht. An einem umfänglichen Abschnitt des Sockels 19 sind drei in einem Winkel von 120° geneigte Eingriffsflächen 19b gebildet, die als Zentrum die zentrale Achse CT2 aufweisen und den im Folgenden beschriebenen ersten Backen entsprechen. Eine auf einer Achse 20a gelagerte Nocke 20 ist in der durch die Pfeile G und H angegebenen Richtung hin- und her bewegbar und mit jeder Eingriffsfläche 19b im Eingriff. Es sind drei in einem Winkel von 120° geneigte Nocken 20 gebildet, die als Zentrum die zentrale Achse CT2 aufweisen, wobei an jedem Nocken 20 ein Eingriffsteil 20b gebildet ist.
Erste Backen 21 sind am Hauptkörper 11 gelagert und in die durch die Pfeile C und D angegebene Richtung, die einer radialen Richtung mit als Zentrum die zentrale Achse CT2 entspricht, beweglich. Es sind drei erste Backen 21 vorgesehen, die jeweils den oben erwähnten Nocken 20 gegenüber stehen. Auf der in der Figur rechten Seite einer jeden Backe 21 ist eine Nut 21a ausgebildet, wobei der Eingriffsteil 20b der oben erwähnten Nocke 20 in die Nut 21a eingreift. Eine zweite Backe 22 ist auf jeder ersten Backe 21 montiert und eine drehbare Stellschraube 23 greift in die zweite Backe 22 ein.
Die Stellschraube 23 hat eine Verstellbohrung 23a mit einem viereckigen Querschnitt, die an einer äußeren Umfangsfläche 10a des Futters 10 gebildet ist, wobei eine Vorschubschraube 23c am äußeren Umfangsteil der Stellschraube 23 ausgebildet ist.
Weiterhin ist an der zweiten Backe 22 eine dritte Backe 25 vorgesehen, die in die durch die Pfeile C und D angegebene Richtung, die einer radialen Richtung mit als Zentrum die zentrale Achse CT2 entspricht, beweglich ist. Auf der in der Figur rechten Seite der dritten Backe 25 ist eine Schraube 25a ausgebildet, die mit der Vorschubschraube 23c der Stellschraube 23 in Eingriff ist. Die dritte Backe 24 hat einen Zylinder 25b, wobei ein in die durch die Pfeile C und D angegebene Richtung frei beweglicher Kolben 25c in den Zylnder 25b eingeführt ist und mit diesem in Eingriff steht.
Eine in die dritte Backe 25 hineinpassende Betätigungsstange 25d steht mit dem relativ drehbaren Kolben 25c in Eingriff. Ein in der Figur oberes Ende der Betätigungsstange 25d springt an der äußeren Umfangsfläche 10a des Futters 10 vor. Zudem ist an ihrem oberen Endabschnitt eine Verstellbohrung 25e ausgebildet, die einen viereckigen Querschnitt aufweist. Im in der Figur unteren Teil des Zylinders 25b sind zwei oder mehrere Unterzylinder 25f ausgebildet, wobei eine Kolbenstange 25g mit jedem Unterzylinder 25f in Eingriff steht und entlang der durch die Pfeile C und D angegebenen Richtung, die der Richtung der zentralen Achse des Unterzylinders 25f entspricht, unabhängig gleiten kann.
Außerdem ist in der Figur oberhalb der Spindelträger 2, 3 eine Werkzeugauflage 26 vorgesehen, welche in die durch die Pfeile A und B angegebene Richtung, wobei diese Richtung die Richtung der Z-Achse ist, und in die durch die Pfeile C und D angegebene Richtung, die der Richtung der im rechten Winkel zur Z-Achse stehenden Y-Achse entspricht, sich frei bewegen und antreiben kann. Auf der Werkzeugauflage 26 kann zusätzlich zu den üblichen Schneidwerkzeugen, wie zum Beispiel einer Bohrkrone, einem Bohrer und einer Fräse, auch ein Präzisionsspannfutter 27 befestigbar und lösbar montiert sein.
Am oberen Ende des Präzisionsspannfutters 27, ist ein einen viereckigen Querschnitt aufweisendes Betriebsteil 27a ausgebildet, wobei das Präzisionsspannfutter 27 das Betriebsteil 27a über eine nicht dargestellte Antriebseinheit in einem frei wählbaren Winkel in die durch die Pfeile E und F angegebene Richtung, mit als Zentrum eine zentrale Achse CT3, durch Montieren an der Werkzeugauflage 26 in einer ähnlichen Weise wie das rotierende Werkzeug antreiben und drehen kann.
Zudem sind, wie in 12 zu sehen ist, die jeweiligen Zylinder 25b der jeweiligen dritten Backen 25 über eine Vielzahl an aus flexiblem Kunstharz bestehenden Verbindungsrohren 40 (von denen in der Figur nur ein einziges dargestellt ist) leitend miteinander verbunden, wobei das Verbindungsrohr 40 mit einem Mantel 41 versehen ist, der das Rohr 40 gegen Späne schützt. In diesem Fall zeigt die 12 einen Zustand, in dem ein oberer Teil 41a des Mantels aus dem Mantel 41 herausgenommen wurde. Zudem können die jeweiligen Zylinder 25b zusätzlich zur Verbindung über das Verbindungsrohr 40 aus Kunstharz über eine geeignete Verbindungsstelle durch ein aus Metall hergestelltes biegsames Rohrelement verbunden sein.
Weiterhin ist, wie in 13 zu sehen ist, ein Antriebszylinder 42 zum Antreiben der Stange 19a mit der in 1 rechten Seite der Stange 19a verbunden. Der Antriebszylinder 42 ist mit einem Kolben 42b versehen, der in der durch die Pfeile E und F angegebenen Richtung innerhalb des Hubwegs L1 gleiten kann. Der Kolben 42a ist mit einer Kolbenstange 42b versehen, die auf der rechten Seite in der Fig. vorspringt, wobei die weiter oben erwähnte Stange 19a mit der Kolbenstange 42b verbunden ist.
Sensoren 42c, 42d zum Erfassen der Hubposition des Antriebszylinders 42 befinden sich an geeigneten Stellen des Antriebszylinders 42. Die jeweiligen Sensoren 42c, 42d sind mit einer Sensorsteuerung 43 verbunden. Ein Steuerteil 46 für den Fall eines Ausfalls des Futters, ein Steuerteil 47 für den Motorantrieb, ein Steuerteil 50 für den Zylinderantrieb und ein Hauptsteuerteil 49 sind mit dem Steuerteil 43 für den Sensor über eine Busleitung 45 verbunden.
Die Drehmaschine 1 hat den eingangs erwähnten Aufbau. Zum Bearbeiten eines einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Ausgangswerkstückes 7 anhand der Drehmaschine 1 wird, wie in 2 zu sehen ist, das Ausgangswerkstück 7 über die Backen 6a auf das Futter 6 des Spindelträgers 2 montiert, und es wird mit einem auf der Werkzeugauflage 26 montierten nicht dargestellten Bohrer zum Bohren von Zentrierbohrungen in eine Stirnfläche des Werkstücks 7 eine Zentrierbohrung 7a eingebracht. Daraufhin wird ein Schneidwerkzeug, beispielsweise eine Bohrkrone 29, oder ein rotierendes Werkzeug, beispielsweise ein Bohrer oder eine Fräse, auf die Werkzeugauflage 26 montiert, so dass, wie in 3 zu sehen ist, der erste Bearbeitungsvorgang am Werkstück 7 vorgenommen werden kann. Dabei kann das Ausgangswerkstück 7 aufgrund seines kreisförmigen Querschnitts vom normalen Futter 6 leicht gehalten werden. In dem gehaltenen Zustand kann der erste Bearbeitungsvorgang an einem rechten Teil, des Werkstücks 7 gleichmäßig durchgeführt werden.
Nach Beendigung des in der in 4 gezeigten Weise durchgeführten ersten Bearbeitungsvorgangs am in der Fig. rechten Teil des Werkstückes 7 wird das Werkstück 7 nach dem ersten Bearbeitungsvorgang dem Spindelträger 3 zugeführt, um den linken vorbearbeiteten Teil des Werkstückes 7, der zuvor vom Spindelträger 2 gehalten wurde, zu bearbeiten. Zur Bearbeitung des linken Teils des Werkstückes 7 muss der rechte Teil des Werkstückes 7 gehalten werden, dessen Querschnitt, ausgehend von der Kreisform des Ausgangsmaterials, nach Beendigung des ersten Bearbeitungsvorgangs mit dem Futter 10 zu verschiedenen Formen bearbeitet wird.
Hierzu wird, wie in 1 zu sehen ist, der Spindelträger 2, an dem das Werkstück 7 gehalten wird, das gerade mit dem ersten Bearbeitungsvorgang bearbeitet wurde, in die durch den Pfeil B angegebene Richtung bewegt, und das obere Ende des Werkstücks 7 wird in einen Werkstückhalteraum 30 eingeführt, der durch zwei oder mehrere dritte Backen 25 begrenzt wird, welche im geöffneten Zustand an der Futtereinheit 8 des Spindelträgers 3 sind.
In diesem Zustand wird die Kolbenstange 25g der dritten Backe 25 von der Betätigungsstange 25d über den Kolben 25c in die in der Fig. durch den Pfeil C angegebene Richtung bis zum äußersten Ende bewegt. Daher ist eine Werkstückhalterung 25h am oberen Ende der Kolbenstange 25g in der radialen Richtung mit Bezug auf die zentrale Achse CT2 so weit wie möglich geöffnet, das heißt; dass sie sich in die durch Pfeil C angegebene Richtung bis zum äußersten Ende bewegt. Dann wird das obere Ende des Werkstücks 7 nach Beendigung des ersten Vorgangs behutsam in den Werkstückhalteraum 30 eingeführt, ohne dass sich dabei die Kolbenstange 25g und das Werkstück 7 gegenseitig stören.
Wird nun das obere Ende des Werkstücks, an dem gerade der erste Bearbeitungsvorgang durchgeführt wurde, in den zwischen den dritten Backen 25 in der Futtereinheit 8 gebildeten Werkstückhalteraum 30 eingeführt, so wird der vorspringende Teil 15b der Spitze 15 in die Zentrierbohrung 7a des oberen Endes des Werkstücks eingeführt und mit dieser in Eingriff gebracht. Zudem wird die Spitze 15 leicht in die durch den Pfeil B angegebene Richtung entgegen der elastischen Kraft der Schraubenfeder 16 bewegt, indem der Spindelträger 2 in die durch den Pfeil B angegebene Richtung angetrieben wird, so dass das Werkstück 7 ordentlich zwischen dem Spindelträger 5 und der Spitze 15 gehalten wird, wobei die zentrale Achse des Werkstücks 7 und die zentrale Achse CT1 bzw. CT2 der Spindel 5 bzw. 9 miteinander in Übereinstimmung gebracht werden.
Dann wird der Kolben 42a des in 13 gezeigten Antriebszylinders 42 durch das Steuerteil 50 für den Antriebszylinder von der offenen Position P1 des Futters in eine geschlossene Position P2 des Futters bewegt und angetrieben. Dann wird die Stange 19a durch den Kolben 42a in die durch den Pfeil E angegebene Richtung, d.h. in die durch den Pfeil B in 1 angegebene Richtung, bewegt und angetrieben. Die Nocke 20, die mit der Eingriffsfläche 19b des Sockels 19 in Eingriff steht, wird um die Achse 20a in die durch den Pfeil G angegebene Richtung geschwenkt, wobei durch diese Bewegung die drei ersten Backen 21 synchron durch den Eingriffsteil 20b und die Nut 21a in die durch den Pfeil D angegebene Richtung, d.h. in die Richtung der zentralen Achse CT2, bewegt werden. Dann werden die zweiten Backen 22 und die dritten Backen 25, die auf den ersten Backen 21 montiert sind, auf ähnliche Weise in die durch den Pfeil D angegebene Richtung bewegt und die Kolbenstangen 25g der drei dritten Backen 25 werden eine vorbestimmte Strecke in die Richtung der zentralen Achse CT2 synchron bewegt und angetrieben, so dass die dritten Backen 25 in die Nähe des bearbeiteten Werkstücks 7 positioniert werden.
Danach wird das Präzisionsspannfutter 27 auf die Werkzeugauflage 26 montiert und in diesem Zustand wird dann die Werkzeugauflage 26 in die durch die Pfeile A und B angegebene Richtung und in die durch die Pfeile C und D angegebene Richtung bewegt und angetrieben, und das Betriebsteil 27a am oberen Ende des Präzisionsspannfutters 27 wird in die Richtung der Stellschraube 23 der zweiten Backe 22 bewegt und in die Verstellbohrung 23a eingeführt.
Wird das Präzisionsspannfutter 27 in diesem Zustand um einen vorbestimmten Drehwinkel in die durch den Pfeil F angegebene Richtung angetrieben, so wird die Stellschraube 23 ebenfalls in die durch den Pfeil F gezeigte Richtung gedreht, so dass die dritte Backe 25 durch die Vorschubschraube 23c und die Schraube 25a allmählich in die durch den Pfeil D angegebene Richtung, d.h. in die Richtung der zentralen Achse CT2 bewegt wird. Auf diese Weise wird die dritte Backe 25, gerade bevor die Werkstückhalterung 25h am oberen Ende der Kolbenstange 25g der dritten Backe 25 mit dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 in Kontakt gelangt, allmählich in Richtung auf das Werkstück 7 zu bewegt.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Antreiben und Drehen der Stellschraube 23 durch das Präzisionsspannfutter 27 gestoppt und das Präzisionsspannfutter 27 wird in die durch den Pfeil C angegebene Richtung zurückbewegt. Zudem wird die Futtereinheit 8 mit als Zentrum die zentrale Achse CT2 um einen vorbestimmten Drehwinkel derart angetrieben und gedreht, dass die der zuvor angetriebenen Stellschraube 23 nächstliegende Stellschraube 23 und das Präzisionsspannfutter 27 einander gegenüber stehen. Durch ähnliche Vorgänge wird das Präzisionsspannfutter 27 in die Verstellbohrung 23a der Stellschraube 23 eingeführt und die mit der Stellschraube 23 verbundene Werkstückhalterung 25h der dritten Backe 25 wird weiter bewegt, unmittelbar bevor sie mit dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 in Kontakt gelangt.
Was die übrigen Stellschrauben 23 betrifft, so wird die Werkstückhalterung 25h der entsprechenden dritten Backe 25 von dem Präzisionsspannfutter 27 auf ähnliche Weise weiter bewegt, unmittelbar bevor sie mit dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 in Kontakt gelangt.
Dabei kann auf die Bewegung der dritten Backen durch Antreiben und Drehung der Verstellschrauben 23 verzichtet werden, wenn die Werkstückhalterung 25h der dritten Backe 25 durch die Bewegung mit dem Antriebszylinder 42 an die Stelle gebracht wird, an der sie nahezu mit dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 in Kontakt steht. Zudem kann die dritte Backe 25 direkt an der ersten Backe 21 montiert sein, wobei keine zweite Backe 22 vorhanden ist.
Daraufhin wird der Betriebsteil 27a am oberen Ende des Präzisionsspannfutters 27 in Richtung auf die Betätigungsstange 25d der dritten Backe 25 zu bewegt, so dass er, wie in 5 zu sehen ist, in die Verstellbohrung 25e eingeführt wird und mit dieser in Eingriff steht. In diesem Zustand wird das Präzisionsspannfutter 27 um einen vorbestimmten Drehwinkel in die durch den Pfeil F angegebene Richtung angetrieben. Dann wird die in der dritten Backe 25 einsitzende Betätigungsstange 25d ebenfalls in die durch den Pfeil F angegebene Richtung gedreht und die Betätigungsstange 25d zusammen mit dem Kolben 25c an ihrem oberen Ende allmählich in die durch den Pfeil D angegebene Richtung, d.h. in die Richtung der zentralen Achse CT2 bewegt. Dann wird in den Zylinder 25b eingefülltes Drucköl den über den Zylinder 25b und das Verbindungsrohr 40 verbundenen Zylindern 25b der anderen beiden dritten Backen 25 zugeführt und alle Kolbenstangen 25g in den Unterzylindern 25f jeder dritten Backe 25 werden synchron in die Richtung der zentralen Achse CT2 bewegt.
Dabei schlägt die Werkstückhalterung 25h am oberen Ende einer jeden Kolbenstange 25g am bearbeiteten äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 an, an dem der erste Bearbeitungsvorgang gerade zu Ende geführt wurde, so dass eine weitere Bewegung in die Richtung der zentralen Achse CT2, d.h. in die durch den Pfeil D angegebene Richtung zu diesem Zeitpunkt verhindert wird. Die Kolbenstange 25g jedoch, die noch nicht in Anschlag mit dem Werkstück 7 der zwei oder der Mehrzahl an Kolbenstangen 25g gekommen ist, wird unabhängig von den bereits in Anschlag gekommenen Kolbenstangen 25g in die Richtung der zentralen Achse CT2 bewegt, und hört erst dann auf sich zu bewegen, wenn die Werkstückhalterung 25h an ihrem oberen Ende mit dem bearbeiteten äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 in Anschlag kommt.
Der Anlagedruck zwischen der Werkstückhalterung 25h der bereits in Anschlag gekommenen Kolbenstange 25g und dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 wird so lange nicht erhöht, wie mindestens eine Kolbenstange 25g nicht mit dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 in Anschlag gekommen ist, selbst wenn eine bzw. mehrere Kolbenstangen 25g am äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 anliegen. Die Energie des Drucköls im Zylinder 25b wird zum Antreiben der noch nicht am Werkstück 7 in Anschlag gekommenen Kolbenstangen 25g aufgebracht, wobei durch die Kolbenstangen 25g, die bereits mit dem Werkstück 7 in Verbindung gebracht wurden, kein unbeabsichtigt hoher Druck auf das Werkstück 7 ausgeübt wird. Dann wird das Werkstück 7 gehalten, wobei seine zentrale Achse und die zentralen Achsen CT1 bzw. CT2 der Spindeln 5 bzw. 9 miteinander in Übereinstimmung gebracht werden.
Infolgedessen werden alle Kolbenstangen 25g der drei dritten Backen 25 mit dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 entlang der Bearbeitungsform des Werkstücks 7 in Anschlag und in Kontakt gebracht. Dabei wird das Werkstück 7 auch dann nicht gebogen, wenn die Kolbenstangen 25g mit der bearbeiteten Kontur des Werkstücks 7 in Anlage sind, weil das Werkstück 7 durch die Spitze 15 und das Futter 6 ordentlich gehalten wird, wobei seine zentrale Achse wie bereits erwähnt mit der zentralen Achse CT1 bzw. CT2 der Spindel 5 bzw. 9 in Übereinstimmung gebracht wird. Zudem sind zusätzlich zur Ausführungsform, die von dem Zylinder 25b Gebraucht macht, verschiedene Ausführungsformen eines Kolbenstangenantriebs 25g denkbar, wobei verschiedene Ausführungsformen, beispielsweise eine Luft verwendende und eine die Magnetkraft verwendende, Ausführungsform verwendet werden können.
Wenn alle Kolbenstangen 25g der drei dritten Backen 25 leicht am Werkstück 7 anliegen, wird das Antreiben und Drehen der Betätigungsstange 25d durch das Präzisionsspannfutter 27 gestoppt und das Präzisionsspannfutter 27 wird in die durch den Pfeil C angegebene Richtung zurückbewegt. Dann werden alle Kolbenstangen 25g leicht mit dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 in Anschlag und in Anlage gebracht, so dass, wie in 5 zu sehen ist, der Teil des Werkstücks 7, an dem der erste Bearbeitungsvorgang zu Ende geführt wurde, durch die Werkstückhalterungen 25h von zahlreichen Kolbenstangen 25g radial mit Bezug auf seine zentrale Achse eingeschlossen wird.
Daraufhin wird das Präzisionsspannfutter 27 in die durch den Pfeil C angegebene Richtung zurückbewegt, und die Stange 19a des Sockels 19 wird, wie in 6 zu sehen ist, durch den Antriebszylinder 42 aus 13 von der zuvor eingenommenen geschlossenen Position P2 des Futters in die durch den Pfeil E angegebene Richtung, d.h. in die durch den Pfeil B in 1 angegebene Richtung, weiter bewegt. Dann bewegt sich die mit der Eingriffsfläche 19b des Sockels 19 in Eingriff stehende Nocke 20 durch die Achse 20a in die durch den Pfeil G angegebene Richtung. Gleichzeitig werden drei erste Backen 21 durch den Eingriffsteil 20b und die Nut 21a synchron in die durch den Pfeil D angegebene Richtung, d.h. in die Richtung der zentralen Achse CT2 bewegt. Dann werden die erste Backe 22 und die an der ersten Backe 21 montierte dritte Backe 25 ebenfalls in die durch den Pfeil D angegebene Richtung auf ähnliche Weise bewegt, und die Kolbenstangen 25g der drei dritten Backen 25 werden synchron in die Richtung der zentralen Achse CT2 gedrückt.
Das Volumen des Zylinders 25b der dritten Backe 25, an der die Kolbenstangen 25g vorgesehen sind, ist festgelegt, da der Kolben 25c durch die in der dritten Backe 25 einsitzende Betätigungsstange 25d festgelegt ist, wobei das Drucköl im Zylinder 25b nicht weiter komprimiert werden kann.
In Anbetracht der oben erwähnten Umstände, wird jede Kolbenstange 25g, die mit leichtem Anlagedruck am Werkstück 7 anliegt, durch Bewegung der dritten Backe 25 in die Richtung der zentralen Achse CT2 mit dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 in Anlage und in Eingriff gebracht, wobei der Druck dem Bewegungshub der dritten Backe 25 in der durch den Pfeil D angegebenen Richtung entspricht. Dann wird das Werkstück 7 von den drei dritten Backen 25 über zahlreiche an diesen dritten Backen 25 vorgesehene Kolbenstangen 25g fest gehalten. In diesem Fall stehen die Kolbenstangen 25g der jeweiligen dritten Backen 25 über jeden Zylinder 25b und das Verbindungsrohr 40 miteinander in Verbindung. Dann wird der Anlagedruck mit Bezug auf das Werkstück 7 unabhängig vom Bewegungshub, der ausgeführt wird, wenn die Kolbenstange den äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 zum ersten Mal berührt, konstant gehalten.
Zudem ist der Anlagezustand zwischen einer jeden Kolbenstange 25g und dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 vor der Bewegung der ersten Backe 21 in die durch den Pfeil D angegebene Richtung derart, dass die Kolbenstange 25g leicht mit der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks 7 in Anlage und in Eingriff gebracht wird. Somit kann der Unterschied im Anlagedruck zwischen den Kolbenstangen 25g jeder dritten Backe 25 in einem derartigen Zustand nahezu vernachlässigt werden. Daher ist der Anlagedruck zwischen den Kolbenstangen 25g mit Bezug auf das Werkstück 7 fast gleich, wenn das Werkstück 7 durch die dritten Backen 25 gehalten wird, wobei gleichzeitig die ersten Backen 21 eingefahren werden, wobei das Werkstück 7 durch die dritten Backen 25 mit gleichem Haltedruck gehalten wird.
Der Antriebszylinder 42 braucht lediglich extrem wenig von der geschlossenen Position P2 des Futters in die durch den Pfeil E in 13 angegebene Richtung gezogen werden, beispielsweise in der Größenordnung eines Millimeters, da jede Kolbenstange 25g bereits in der geschlossenen Position P2 des Futters am Werkstück 7 anliegt. Daher kann das Steuerteil 43 für den Sensor über einen nicht dargestellten Sensor einen Anstieg des den Antriebzylinder 42 versorgenden Öldrucks erfassen und der Sensor 42d kann die Endphase der Halterung des Werkstücks 7 durch die dritten Backen 25 des Futters 10 ordentlich erfassen. Die jeweiligen Sensoren 42c, 42d aus 13 dienen dem Erfassen von nicht dargestellten Nasen, die in geeigneten Positionen an der Kolbenstange 42a montiert sind. Es kann aber jede Struktur der Mittel zum Erfassen der Futterbackenposition, beispielsweise der Sensoren 42c, 42d verwendet werden, solange damit der Positionierungszustand in radialer Richtung der dritten Backe 25, d.h. in der durch die Pfeile C und D in 1 angegebenen Richtung, erfasst werden kann.
Der Hub L1 des Antriebszylinders 42 als Betätigungselement zum Antreiben der dritten Backe 25 bei deren Bewegung von der geöffneten Position P1 des Futters in die geschlossene Position P2 des Futters wird im Vergleich zum gesamten Bewegungshub L1 des Antriebszylinders 42 verringert, wobei der Antriebszylinder 42 einen am Rand vorgesehenen Hub L3 aufweist, der auf der linken Seite der 13 von der geschlossenen Position P2 des Futters aus weiter bewegt werden kann. Dann kann die dritte Backe 25 ebenfalls in die durch den Pfeil D angegebene Richtung weiter bewegt werden und braucht nicht in der Bereit-Position P2 zu bleiben.
Wird das Werkstück 7 durch die dritten Backen 25 des Futters 10 auf diese Weise gehalten und werden die Backen 6a des Futters 6 des Spindelträgers 2 in die durch den Pfeil C angegebene Richtung geöffnet, so wird das Werkstück 7, an dem der erste Bearbeitungsvorgang zu Ende geführt wird, wie in 7 zu sehen ist, sicher durch die dritten Backen 25 an der Futtereinheit 8 gehalten, wobei dessen zentrale Achse mit der zentralen Achse CT2 der Futtereinheit 8 in Übereinstimmung gebracht wird.
In diesem Zustand werden die Spindelträger 2, 3, wie in 8 zu sehen ist, voneinander weg bewegt. Die Bohrkrone 29 oder ein Werkzeug, zum Beispiel eine Fräse, und ein Bohrer, wird anstelle des Präzisionsspannfutters 27 auf die Werkzeugauflage 26 montiert. Dann wird ein zweiter Bearbeitungsvorgang am bereits bearbeiteten Teil der in der Fig. linken Hälfte des Werkstücks 7 derart ausgeführt, dass die Spindel 9 mit einer vorbestimmten Drehzahl angetrieben und gedreht wird, oder in einer vorbestimmten Winkelposition entsprechend dem Programm zur Bearbeitung des Werkstücks 7 positioniert und gehalten wird. Der zweite Bearbeitungsvorgang wird gleichmäßig durchgeführt, da das Werkstück 7, wie bereits erwähnt, an dem Teil, an dem der erste Bearbeitungsvorgang zu Ende geführt wird, durch die dritten Backen 25 sicher gehalten wird.
Nach Beendigung des zweiten Bearbeitungsvorgangs am Werkstück 7 wird das von der Futtereinheit 8 gehaltene Werkstück 7, wie in 9 zu sehen ist, nach dem zweiten Bearbeitungsvorgang durch einen Handhabungsroboter 31 gehalten. In diesem Zustand wird der Antriebszylinder 42 in die durch den Pfeil F in 13 angegebene Richtung derart bewegt, dass es von der zuvor eingenommenen geschlossenen Position P2 des Futters in die geöffnete Position P1 des Futters bewegt wird. Dann wird die Stange 19a des Sockels 19 in die durch den Pfeil A in 9 angegebene Richtung gedrückt und die mit der Eingriffsfläche 19b des Sockels 19 in Eingriff stehende Nocke 20 wird durch die Achse 20a in die durch den Pfeil H angegebene Richtung bewegt.
Gleichzeitig werden die drei ersten Backen 21 synchron durch den Eingriffsteil 20b und die Nut 21a in die durch den Pfeil C angegebene Richtung, d.h. in die radiale Richtung mit als Zentrum die zentrale Achse CT2, in die sich von der zentralen Achse CT2 entfernende Richtung bewegt. Dann werden die zweite Backe 22 und die auf der ersten Backe 21 montierte dritte Backe 25 ebenfalls auf ähnliche Weise in die durch den Pfeil C angegebene Richtung bewegt, die Kolbenstangen 25g der drei dritten Backen 25 bewegen sich ebenfalls in die durch den Pfeil C angegebene Richtung und die Werkstückhalterungen 25h, die mit einem vorbestimmten Haltedruck mit dem Werkstück 7 in Anlage und in Eingriff gelangt sind, bewegen sich auch in die durch den Pfeil C angegebene Richtung.
Dabei werden Anlage und Eingriff zwischen der Kolbenstange 25g und dem äußeren Umfangsteil des Werkstücks 7 ebenfalls aufgehoben und das Werkstück 7 durch den Handhabungsroboter 31 gehalten. Dann wird das bearbeitete Werkstück 7 aus dem Werkstückhalteraum 30 der Futtereinheit 8 entnommen, indem der Handhabungsroboter 31, wie in 10 zu sehen ist, relativ zum Spindelträger 3 in die durch den Pfeil A angegebene Richtung bewegt wird. Das so entnommene bearbeitete Werkstück 7 wird einem geeigneten Auffangbehälter für Werkstücke außerhalb der Maschine zugeführt.
Um sämtliche Kolbenstangen 25g in die eingefahrene Position in die durch den Pfeil C angegebene Richtung zu bewegen, wird die Betätigungsstange 25d der dritten Backe 25 in die durch den Pfeil E angegebene Richtung angetrieben und bewegt und der Kolben 25c wird in die durch den Pfeil C angegebene Richtung, das heißt, in die von der zentralen Achse CT2 sich entfernende Richtung bewegt. Dann werden die jeweiligen Kolbenstangen 25g in den Unterzylindern 25f von allen dritten durch das Verbindungsrohr 40 in Verbindung miteinander stehenden Backen 25 synchron in die durch den Pfeil C angegebene Richtung, d.h. in die sich von der zentralen Achse CT2 entfernende Richtung derart bewegt, dass sie in der eingefahrenen Position RP, wie in 11 zu sehen ist, gelagert werden. Dadurch werden die Werkstückhalterungen 25h ebenfalls in die durch den Pfeil C angegebene Richtung zurückbewegt und der Werkstückhalteraum 30 um die zentrale Achse CT2 herum wird weit geöffnet.
Dabei kann die Kolbenstange 25g gezwungen werden, sich in die durch den Pfeil C angegebene Richtung zu bewegen, indem jeder Unterzylinder 25f von einer geeigneten Betriebsmittelversorgung mit Druckluft versorgt wird, beispielsweise von der Werkzeugauflage 26 über einen Luftversorgungsweg 25i, der derart ausgebildet ist, dass er sich in der Nähe der Verstellbohrung 25e der Betätigungsstange 25d des äußeren Umfangteils einer jeden Backe 25 öffnet, wenn die Kolbenstange 25g durch die alleinige Bewegung des Kolbens 25c in der durch den Pfeil C angegebenen Richtung nicht genügend in die durch den Pfeil C angegebene Richtung in die eingefahrene Position bewegt wurde.
Nach einem weiteren Verfahren kann jede Kolbenstange 25g in dem Unterzylinder 25f dadurch verstaut werden, dass die Spindel 9 mit einer mittleren Geschwindigkeit gedreht wird, so dass jede Kolbenstange 25g zwangsweise durch die Fliehkraft in die durch den Pfeil C angegebene Richtung bewegt wird.
Die zweite Backe 22 und die Stellschraube 23 sind nicht erforderlich, wenn der Hub der dritten Backe 25 in Richtung der zentralen Achse CT2, wie oben erwähnt, durch den Antriebszylinder 42 genügend gesichert werden kann, wobei eine Ausgestaltung, bei der die dritte Backe 25 direkt durch die erste Backe 21 synchron in die durch die Pfeile C und D angegebene Richtung bewegt werden kann, ebenfalls möglich ist.
Zudem kann die Struktur der ersten, der zweiten und der dritten Backe derart gestaltet sein, dass die erste und die zweite Backe zu einem Gleitelement miteinander verbunden werden, wobei die erste Backe derart mit der Stellschraube 23 versehen ist, dass die dritte Backe durch die Stellschraube 23 direkt in die durch die Pfeile C und D angegebene Richtung bewegt und angetrieben wird.
Zudem muss die Zahl der Werkstückhalterungen, beispielsweise der dritten Backen, und der Gleitelemente zum Öffnen, Schließen und Antreiben der Werkstückhalterung, beispielsweise der ersten Backen, die auf dem Hauptkörper 11 der Futtereinheit 8 zu montieren sind, nicht immer drei sein; es können davon auch nur zwei oder aber vier oder mehr vorgesehen sein.
Außerdem sind es nicht immer, wie in dem Ausführungsbeispiel, vier Werkstückhaltestangen, beispielsweise vier Kolbenstangen 25g, die auf jeder Werkstückhalterung mit Bezug auf jede Backe in einer Linie aufgereiht montiert sind. Es kann auch eine Vielzahl an Werkstückhaltestangen mit Bezug auf jede Backe vorgesehen sein. Zudem können die Werkstückhaltestangen eine Vielzahl an Linien haben, die mit Bezug auf jede Backe im rechten Winkel zur Papierebene in 1 verlaufen.
Weiterhin ist das Vorspannmittel zum Vorspannen der Werkstückhaltestange in die eingefahrene Position RP in die durch den Pfeil C angegebene Richtung mit Bezug auf die zentrale Achse CT2 nicht immer der Luftversorgungsweg 25i. Es ist jedoch eine Ausgestaltung möglich, bei der eine zusammengedrückte Schraubendruckfeder denkbar ist, die die Werkstückhaltestange immer in die durch den Pfeil C angegebene Richtung derart belastet, dass sie in die durch den Pfeil C angegebene Richtung bewegt wird, wobei sie in einem geöffneten Zustand von der Elastizität der Schraubenfeder Gebrauch macht.
Auf diese Weise wird das am Futter 10 montierte Werkstück 7 bearbeitet. Sinkt nun aus irgendeinem Grund der Fluiddruck, der verwendet wird, um die Kolbenstange 25g zu halten, zum Beispiel der Öldruck im Zylinder 25b, so wird dieser Öldruckabfall auf die Zylinder 25b aller dritter Backen 25 übertragen, da die jeweiligen Kolbenstangen 25g von alle dritten das Werkstück 7 haltenden Backen 25 über das Verbindungsrohr 40 durch die Zylinder 25b in leitender Verbindung miteinander stehen.
Dann werden die Kolbenstangen 25g einer jeden dritten Backe 25 zwangsweise durch die Fliehkraft des rotierenden Futters 10 in die durch den Pfeil C angegebene Richtung bewegt und das Werkstück 7 kann aus dem Futter 10 herausfallen.
Dann erfasst das Hauptsteuerteil 49 der Drehmaschine 1 die Bewegung der Kolbenstange 25g in die durch den Pfeil D angegebene Richtung, d.h. sie erfasst die Bewegung der dritten Backe 25 in die geschlossene Richtung durch den Sensor 42c des Steuerteils 43 für den Sensor, wenn der Antriebszylinder 42 des Futters 10 vom Steuerteil 50 für den Antriebszylinder von der geöffneten Position P1 des Futters in die geschlossene Position des Futters, d.h. in die durch den Pfeil E in 13 angegebene Richtung angetrieben und bewegt wird. Nachdem die dritte Backe 25 um eine vorbestimmte Strecke in die durch den Pfeil D angegebene Richtung bewegt wurde, erfasst der Sensor 42d die Bewegung des Antriebszylinders 42 in die durch den Pfeil E angegebene Richtung und den Antrieb der dritten Backe 25 in die geschlossene Position P2, die eine übliche Werkstückhalteposition ist.
Der Sensor 42d ist dafür vorgesehen, die Position des Antriebszylinders 42 innerhalb von vorbestimmten Grenzen in der durch die Pfeile E und F angegebenen Richtung zu erfassen, da die übliche Werkstückhalteposition (die geschlossene Position P2 des Futters) sich mit der Form des zu bearbeitenden Werkstücks ändert. Dabei können verschiedene Arten von Sensoren verwendet werden, beispielsweise ein Ultraschallsensor und ein Magnetsensor. Dabei ist es notwendig, den Sensor 42d in eine mittlere Position des Bewegungshubes des Antriebszylinders 42 in die durch die Pfeile E und F angegebene Richtung zu positionieren, wobei der Sensor 42d nicht in die maximal eingefahrene Position des Bewegungshubes in die durch den Pfeil E angegebene Richtung, d.h. in die Position, in der die dritte Backe 25 maximal zum Zentrum des Futters 10 hin bewegt wurde, positioniert werden sollte.
In diesem Zustand wird, wenn das Futter 10 die Stellschraube 23 aufweist, jede dritte Backe 25 durch die Stellschraube 23 weiter in die durch den Pfeil D angegebene Richtung bewegt, so dass bei der in 1 gezeigten individuellen Ausgestaltung des Futters 10 die Werkstückhalterungen 25h der dritten Backe 25 wie eingangs erwähnt, in Positionen gebracht werden, die extrem nahe am Werkstück liegen. Weist das Futter 10 keine Stellschraube 23 auf und ist die dritte Backe 25 direkt am Gleitelement 21 oder dgl. montiert, so befinden sich die Werkstückhalterungen 25h der dritten Backe 25 bereits in den Positionen, die extrem nahe am Werkstück 7 liegen.
Danach wird die Werkstückhalterung 25h in die durch den Pfeil D angegebene Richtung angetrieben und geschoben, so dass die Werkstückhalterung 25h entlang der Bearbeitungskontur des Werkstücks 7 geführt wird, wie dies zum Beispiel aus 5 ersichtlich ist. Nachdem die Werkstückhalterungen 25h aller dritter Backen 25 zum Werkstück 7 hin geschoben wurden und dabei über das Verbindungsrohr 40 so formschlüssig zusammenwirken, dass sie am äußeren Umfangsteil des bearbeiteten Werkstücks 7 in Anschlag kommen, wird die Position der Werkstückhalterung 25h gehalten und der Antriebszylinder 42 wird weiter in die durch den Pfeil E in 13 angegebene Richtung gezogen, so dass das Werkstück 7 durch die jeweiligen dritten Backen 25 fest gehalten wird.
Dabei bewegt sich der Antriebszylinder 42 leicht um etwa 1 mm in die durch den Pfeil E angegebene Richtung, wobei die Position dennoch sicher durch den Sensor 42d erfasst werden kann. Aufgrund der durch das Steuerteil 50 des Antriebszylinders erfassten Daten, die einen erhöhten Öldruck im Antriebszylinder 42 ergeben, und der durch den Sensor 42d erfassten geschlossenen Position P2 des Antriebszylinders 42 kann der Hauptsteuerteil 49 zudem erkennen, dass das Werkstück 7 sicher von dem Futter 10 über die drei dritten Backen 25 gehalten wird.
In diesem Zustand wird am Werkstück 7 der zweite Bearbeitungsvorgang, wie weiter oben erwähnt, ausgeführt. Sinkt aus irgendwelchen Gründen während der Bearbeitung der Fluiddruck des Haltemechanismus zur Halterung der Kolbenstangen 25g der dritten Backe 25, während sie das Werkstück hält, so kommt es rasch zu einem Verlust der Kraft zum Halten des Werkstücks 7 durch die Werkstückhalterungen, beispielsweise der Kolbenstangen 25g. Somit ist dringend erforderlich, einen Notstopp einzuleiten, beispielsweise die gesamte Maschine einschließlich der Spindel zu stoppen.
Wie bereits eingangs erwähnt, sind die Haltemechanismen zum Halten der Werkstückhalterungen, beispielsweise die jeweiligen Zylinder 25b, in vorbestimmten Positionen in einer Vielzahl an dritten Backen 25 des Futters 10 über das Verbindungsrohr 40 leitend untereinander verbunden. Daher bewirkt ein Abfall des Fluiddrucks in einem Teil der Haltemechanismen einen Druckabfall in allen Haltemechanismen und die Kolbenstangen 25g jeder dritten Backe 25 befinden sich in einem Zustand, in dem sie während der Rotation der Spindel aufgrund der Fliehkraft in die durch den Pfeil C angegebene Richtung bewegt werden können.
Der Antriebszylinder 42 ist jedoch während des Haltens des Werkstücks 7 in der geschlossenen Position P2 des Futters und wird vom Steuerteil 50 für den Antriebszylinder im Zustand, in dem er das Werkstück 7 hält, derart gesteuert, dass er die Stange 42b immer in die Richtung vorbelastet, die durch den Pfeil E in 13 angegeben ist. Bei dieser Ausgestaltung wird jede dritte Backe 25 immer in die durch den Pfeil D angegebene Richtung, das heißt in die Richtung des Werkstücks 7, gedrückt. Dann versorgt das Steuerteil 50 für den Antriebszylinder den Antriebszylinder 42 mit Öldruck, so dass der Kolben 42b auf die Seite des Pfeils E bewegt und angetrieben wird, wenn die Kolbenstange 25g jeder dritten Backe 25 sich in dem Zustand befindet, in dem sie durch Senken des Öldrucks im Zylinder 25b in die durch den Pfeil C angegebene Richtung bewegt werden kann. Dabei wird die dritte Backe 25 schnell in die durch den Pfeil D angegebene Richtung bewegt und angetrieben, wobei die jeweiligen Kolbenstangen 25g relativ hierzu in die durch den Pfeil C angegebene Richtung gezogen werden.
Dann kann das von den jeweiligen Werkstückhalterungen 25h gehaltene Werkstück 7 durch eine gewisse Haltekraft auch dann gehalten werden, wenn der Betriebsmitteldruck im Zylinder 25b gesunken ist, da die dritte Backe 25 schnell in die durch den Pfeil D angegebene Richtung bewegt und angetrieben wird, wobei das Werkstück 7 eine vorbestimmte Zeit lang durch das Futter 10 sicher gehalten werden kann, da jede dritte Backe 25 im vollen Bewegungshub in die durch den Pfeil D angegebene Richtung bewegt wird.
Wenn die dritte Backe 25 beginnt, sich in die durch den Pfeil D angegebene Richtung zu bewegen, beginnt auch der Kolben 42b des Antriebszylinders 42 zum Antreiben der dritten Backe 25 sich von der geschlossenen Position P2 des Futters in die durch den Pfeil E angegebene Richtung zu bewegen. Dann kann der Sensor 42d, der die Positionierung des Zylinders 42 in der geschlossenen Position P2 des Futters erfasst hat, die Position des Kolbens 42b des Zylinders 42, der beginnt, sich in die durch den Pfeil E angegebene Richtung zu bewegen, nicht erfassen und das Signal des Sensors 42d wird ausgeschaltet.
Dann erkennt das Steuerteil 46 für den Fall eines Ausfalls des Futters aufgrund der Änderung des Signals am Sensor 42d, dass der Antriebszylinder 42 während der Bearbeitung eine unvorhergesehene Bewegung ausführt, und gibt unverzüglich alle Stoppbefehle ASC in das Steuerteil 47 für den Motorantrieb ein. Sobald das Steuerteil 47 für den Motorantrieb diese Befehle erhält, stoppt es alle Motore der Drehmaschine 1. Dadurch kann das Werkstück 7 daran gehindert werden, aus dem rotierenden Futter 10 herauszufallen.
Dabei ist die Länge, um die die Kolbenstange 25g in die durch den Pfeil D angegebene Richtung herausragt, wenn das Werkstück 7 gehalten wird, so klein wie möglich, da die dritte Backe 25 zum Halten des Werkstücks 7 in die durch den Pfeil D angegebene Richtung bewegt und angetrieben wird, und bereits im vorhinein in die Position nahe dem Werkstück 7 bewegt und positioniert wird, wobei das Werkstück 7 in diesem Zustand dadurch gehalten wird, dass die Kolbenstange 25g in die Richtung des Werkstücks 7 geschoben und angetrieben wird. Dann ist die relative Bewegung der Kolbenstange 25g mit Bezug auf den Zylinder 25b in die durch den Pfeil C angegebene Richtung klein und die Kolbenstange 25g kann in die durch den Pfeil C angegebene Richtung nicht weiter bewegt werden, da es sofort die Hubgrenze erreicht, selbst wenn der Fluiddruck des Haltemechanismus der Kolbenstange 25g sinkt und die Kolbenstange 25g in die durch den Pfeil C angegebene Richtung zurückgefahren wird.
Dann wird die Bewegung der Kolbenstange 25g in die durch den Pfeil C angegebene Richtung eingeschränkt, da die Kolbenstange 25g die Hubgrenze erreicht, bevor die dritte Backe 25 in die durch den Pfeil D angegebene Richtung angetrieben und bewegt wird und die volle Hubhöhe erreicht. Dabei kann die weiter in die durch den Pfeil D angegebene Richtung bewegte und angetriebene dritte Backe 25 über die Kolbenstange 25g, deren Bewegung eingeschränkt ist, das Werkstück 7 weiter halten, und das Werkstück 7 kann wirksam weiter gehalten werden, bis das Steuerteil 46 für den Fall eines Ausfalls des Futters alle Motore zum Stoppen gebracht hat.
Der Sensor zum Erfassen der Position des Zylinders 42 kann beliebig ausgebildet sein, solange er in der Lage ist zu erfassen, dass der Zylinder 42 um einen vorbestimmten Hub oder um mehr bewegt wird, und sich nicht in der üblichen Werkstückbearbeitungsposition oder Werkstückhalteposition befindet.
In der vorliegenden Erfindung wird die Steuerung derart ausgeführt, dass die dritten Backen in die Richtung der zentralen Achse CT2, das heißt in die Richtung, in der das Werkstück gehalten wird, gezogen werden, und das Werkstück 7 wird solange sicher gehalten, bis die Spindel 9 notgestoppt wurde, wenn die Haltekraft zum Halten des Werkstücks durch die jeweiligen Werkstückhalterungen 25h der dritten Backe 25 sinkt.
Daher ist die An des Antriebs der jeweiligen Werkstückhalterungen 25h des Gleitelements, beispielsweise der dritten Backe 25, nicht auf die Ausgestaltung beschränkt, die, wie in der vorliegenden Ausführungsform erwähnt, Öldruck oder Luftdruck für den Antrieb verwendet. Es kann vielmehr jede Ausgestaltung des Futters und jede An des Antriebs für die Werkstückhalterungen 25h verwendet werden, solange das Gleitelement in die Richtung der zentralen Achse bewegt und angetrieben wird und ein Nachlassen der Haltekraft zum Halten des Werkstücks durch die Werkstückhalterungen 25h verhindert werden kann, so dass in der Zwischenzeit der Stoppvorgang, beispielsweise ein Notstopp, durchgeführt werden kann, wenn die befestigenden Haltemittel zum Befestigen und Halten der Werkstückhalterungen 25h aus irgendeinem Grund im Futter mit den jeweiligen Werkstückhalterungen 25h, die mit Bezug auf die zentrale Achse CT2 frei beweglich sind und befestigt und gehalten werden können, ausfallen.
So kann zum Beispiel anstelle des Verfahrens, welches zum Befestigen und Halten einen mit Öldruck oder mit Luftdruck angetriebenen Zylinder 25b verwendet, eine Vorrichtung verwendet werden, bei der jede Werkstückhalterung 25h durch Magnetkraft befestigt und gehalten wird. In diesem Fall wird das Gleitelement unmittelbar in die Richtung der zentralen Achse bewegt und angetrieben, ein Nachlassen der Haltekraft zum Halten des Werkstücks durch die Werkstückhalterung 25h wird möglichst verhindert, wobei in der Zwischenzeit der Stoppvorgang, beispielsweise ein Notstopp, auch dann vorgenommen wird, wenn aufgrund von Stromausfall oder dgl. das Elektromagnet ausfällt und die Werkstückhalterung 25h in den Zustand gerät, in dem sie frei beweglich ist.
Die Werkstückhalterung 25h kann mit einem geeigneten Dämpfungselement versehen sein, so dass die Werkstückhalterung 25h in radialer Richtung mit Bezug auf die zentrale Achse CT2 (in die durch den Pfeil C in 1 angegebene Richtung) nicht mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird, so dass bei einem Ausfall die Haltekraft jeder Werkstückhalterung 25h durch die Bewegung des Gleitelements in die durch den Pfeil D angegebene Richtung, das heißt, in die Richtung der zentralen Achse, möglichst aufrecht erhalten bleibt.
Das heißt, dass die Werkstückhalterung 25h, deren Haltekraft bei einem Ausfall verloren gegangen ist, unter der Einwirkung des Dämpfungselements in einem Zustand gehalten wird, in dem sie sich auch dann nicht mit hoher Geschwindigkeit in die durch den Pfeil C angegebene Richtung bewegt, wenn die Haltekraft verloren gegangen ist. Dann kann die Antriebskraft des Gleitelements in die durch den Pfeil D angegebene Richtung in die Haltekraft zum Halten des Werkstücks 25h durch die Werkstückhalterungen 25h umgewandelt werden, indem, die Verzögerungseigenschaft des Dämpfungselements ausnutzend, das Gleitelement mit hoher Geschwindigkeit in die durch den Pfeil D angegebene Richtung, das heißt in die Richtung der zentralen Achse bewegt wird, wobei das Werkstück 7 wirksam gehalten wird.
Weiterhin ist ein sich hin- und herbewegendes Antriebsmittel zum Bewegen und Antreiben der dritten Backe 25 in die Richtung der zentralen Achse CT2 nicht auf den durch Öldruck angetriebenen Antriebszylinder 42 beschränkt; es kann vielmehr jedes Mittel verwendet werden, das in der Lage ist, innerhalb eines vorbestimmten Hubes anzutreiben und hin- und herzubewegen, beispielsweise ein Linearmotor.
Zudem können, zusätzlich zum Sensor für den Antriebszylinder 42 zum Erfassen der Bewegung von der geschlossenen Position P2 des Futters, welche, wie bei der oben genannten Ausführungsform, die übliche Stellung zum Halten eines Werkstücks ist, als Mittel zum Erfassen der Freigabe des Werkstücks aus dem Zustand, in dem es durch die Werkstückhaltemittel, beispielsweise die Werkstückhalterungen 25h und die Kolbenstange 25g, befestigt und gehalten war, je nach der Art, in der das Werkstück durch das Futter gehalten wird, verschiedene Sensoren, beispielsweise ein Öldrucksensor, ein elektrischer Drucksensor und ein Magnetsensor, verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand der weiter oben beschriebenen Ausführungsform erläutert. Die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen haben beispielhaften Charakter und sind nicht einschränkend zu verstehen. Der Rahmen der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und wird nicht durch die Beschreibung von spezifischen Ausführungsformen eingeschränkt. Dementsprechend umfasst die vorliegende Erfindung alle in den Ansprüchen unter Schutz gestellten Änderungen und Umgestaltungen.

Claims

Steuereinheit für eine Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugmaschine folgendes umfasst: eine Spindel (5, 9), die um eine zentrale Achse (CT2) als Zentrum drehbar gelagert ist; ein auf der Spindel (5, 9) vorgesehenes Futter (10); eine Vielzahl an an diesem Futter (10) vorgesehenen Gleitelementen (25), die in radialer Richtung mit der zentralen Achse (CT2) als Zentrum frei beweglich sind; eine an jedem dieser Gleitelemente (25) vorgesehene Werkstückhalterung (25h); am Futter (10) vorgesehene, sich hin- und herbewegende Antriebsmittel (42), welche innerhalb eines vorbestimmten Hubes (L1) frei antreiben und sich hin- und herbewegen können, wodurch sie die Gleitelemente (25) in der radialen Richtung mit als Zentrum die zentrale Achse (CT2) frei bewegen und antreiben können; Verschieben der Werkstückhalterung (25h) in die radiale Richtung mit der zentralen Achse (CT2) als Zentrum und Antreiben der sich hin- und herbewegenden Antriebsmittel (42), so dass die Gleitelemente (25) in die radiale Richtung bewegt werden, wenn ein Werkstück (7) an diesem Futter (10) befestigt ist und von diesem gehalten wird; wobei die Steuereinheit folgendes umfasst: einen Sensor (42d), der erfasst, wenn während der Rotation der Spindel (5, 9) das an den Werkstückhalterungen (25h) befestigte und von diesen gehaltene Werkstück freigegeben wird, und ein antreibendes Steuermittel (46, 50) des Gleitelementes (25) zum Antreiben und Steuern der sich hin- und herbewegenden Antriebsmittel (42), um das Gleitelement (25) in die radiale Richtung anzutreiben, wenn der Sensor (42d) erfasst, dass das an den Werkstückhalterungen (25h) befestigte und von diesen gehaltene Werkstück freigegeben ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl an Werkstückhalterungen (25h) an jedem der Gleitelemente (25) vorgesehen ist, dass die Werkzeughalterungen (25h) unabhängig von den Gleitelementen (25) in der radialen Richtung mit der zentralen Achse (CT2) als Zentrum frei beweglich sind und frei antreiben können, dass die Werkstückhalterungen (25h) ein Werkstück (7) derart halten können, dass die Werkstückhalterungen (25h) des Werkstücks (7) mit einem vorbestimmten Haltedruck an diesem anliegen und mit diesem in Eingriff sind, wenn sie dieses Werkstück (7) fixieren und festhalten, und dass das Gleitelement (25) einen Halterungsmechanismus (25b) zum Festhalten der Werkstückhalterung (25h) in einer vorbestimmten Position und zum Festhalten der Werkstückhalterung (25h) in einem Zustand, in dem das Werkstück (7) mit den Gleitelementen (25) gehalten wird, aufweist.
Steuereinheit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sich hin- und herbewegende Antriebsmittel (42) einen Antriebszylinder (42) hat, dass der Antriebszylinder sich frei hin- und herbewegen und eine Kolbenstange (42a) antreiben kann, und dass die Kolbenstange (42a) derart angetrieben und hin- und herbewegt wird, dass das Gleitelement (25) in die radiale Richtung mit der zentralen Achse (CT2) als Zentrum bewegt wird.
Steuereinheit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sich hin- und herbewegende Antriebsmittel (42) ein Element (42a) hat, dass das Element (42a) innerhalb eines vorbestimmten Hubes (L1) frei antreiben und sich hin- und herbewegen kann und dass der Sensor (42d) eine Bewegung dieses Elements (42a) erfasst, um so die Freigabe des an den Werkstückhalterungen (25g, 25h) befestigten und gehaltenen Werkstücks zu erfassen.
Steuereinheit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gleitelementen (25) jeweils formschlüssig zusammenwirkende Antriebsmittel (40) der Werkstückhalterungen (25g, 25h) vorgesehen sind, und dass die Werkstückhalterungen (25g, 25h) der jeweiligen Gleitelemente (25) durch die formschlüssig zusammenwirkenden Antriebsmittel (40) gleichzeitig bewegt werden können.
Steuereinheit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gleitelement (25) mit einem fluiden Antriebsmittel (25b, 25c, 25d) der Werkstückhalterung (25h) versehen ist, und dass die formschlüssig zusammenwirkenden Antriebsmittel (40) ein fluides Antriebsmittel (25b, 25c, 25d) zur Verbindung der fluiden Antriebsmittel der jeweiligen Gleitelemente (25) aufweisen.
Steuereinheit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position (P2) des mit den sich hin- und herbewegenden Antriebsmitteln (42) befestigten und festgehaltenen Werkstücks (7) auf eine Zwischenposition (P2) des vorbestimmten Hubes (L1) der sich hin- und herbewegenden Antriebsmittel (42) festgelegt wird.
Steuereinheit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuermittel (47) zum Anhalten des Spindelantriebs vorgesehen ist, mit welchem die Rotation und der Antrieb der Spindel (5, 9) zumindest dann angehalten wird, wenn der Sensor (42d) die Freigabe des an den Werkstückhalterungen (25g, 25h) befestigten und gehaltenen Werkstücks (7) erfasst.