DE102018002830A1

DE102018002830A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102018002830A1
Application number: DE102018002830.6A
Authority: DE
Inventors: Chao Zhi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2018-11-15
Also published as: US20180329390A1; CN108857460A; JP2018190328A

Abstract

Es ist eine Aufgabe, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, durch die ein Fehler bei der Positionierung eines zu bearbeitenden Elements ohne die Verwendung eines Wärmesensors oder dergleichen minimiert werden kann. In einer Werkzeugmaschine führt eine Steuervorrichtung eine Steuerung einer Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements (46X, 46Y) und einer Vorrichtung zum Drehen des Gestells so aus, dass eine Länge der Schneckenachse von einem Verbindungsabschnitt (44X, 44Y) des Schneckenachsenelements (45X, 45Y) einer Kugelrollspindel und einer Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements (46X, 46Y) zu einem Mutternabschnitt in einer Richtung, die zumindest eine von einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung ist und in der Genauigkeit erforderlich ist, minimiert wird, wenn ein Teil eines Platzierungsbereichs RE eines Gestells in einer dritten Richtung an einer Position gegenüber einer Frässpindel (77) angeordnet wird, und dass der Teil des Platzierungsbereichs RE des Gestells (5) in der dritten Richtung an die Position gegenüber der Frässpindel (77) bewegt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen wie ein Bearbeitungszentrum.
Verwandte Technik
Herkömmlicherweise ist eine Werkzeugmaschine bekannt, bei der ein zu bearbeitendes Element auf einem Gestell (einem Aufspanntisch) angeordnet wird, der Aufspanntisch so gedreht oder in einer Richtung einer X-Achse und einer Richtung einer Y-Achse bewegt wird, dass das zu bearbeitende Element an eine Position gegenüber einer Frässpindel bewegt wird und so das zu bearbeitende Element bearbeitet wird (siehe beispielsweise Patentschrift 1).
Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. S59-200305
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der in Patentschrift 1 offenbarten Werkzeugmaschine wird der Aufspanntisch beispielsweise von einer Kugelrollspindel oder dergleichen bewegt, und in der Kugelrollspindel treten aufgrund durch Reibung verursachter Wärmeerzeugung ein Temperaturanstieg oder eine Wärmeverschiebung auf. Dementsprechend tritt ein Fehler bei der Positionierung des zu bearbeitenden Elements auf. Zur Erfassung eines durch Wärme verursachten Fehlers ist es erforderlich, einen Wärmesensor oder dergleichen zu verwenden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, durch die ein Fehler bei der Positionierung eines zu bearbeitenden Elements ohne die Verwendung eines Wärmesensors oder dergleichen minimiert werden kann.

(1) Eine Werkzeugmaschine (beispielsweise ein Bearbeitungszentrum 1, das später beschrieben wird) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Hauptkörper der Werkzeugmaschine (beispielsweise ein Bett 2 und einen Ständer 3, die später beschrieben werden); eine Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements (beispielsweise einen X-Achsen-Servomotor 46X, einen Y-Achsen-Servomotor 46Y und einen Z-Achsen-Servomotor 46Z, die später beschrieben werden), die an dem Hauptkörper der Werkzeugmaschine befestigt ist; einen Gestellachsenabschnitt (beispielsweise einen Tischachsenabschnitt 51, der später beschrieben wird), der ein rotierendes Achsenelement umfasst, das in Bezug auf den Hauptkörper der Werkzeugmaschine drehbar gehalten wird; ein Gestell (beispielsweise einen Aufspanntisch 5, der später beschrieben wird), das so auf dem Gestellachsenabschnitt gehalten wird, dass es in Bezug auf den Hauptkörper der Werkzeugmaschine zumindest in einer von einer ersten Richtung (beispielsweise einer Richtung der X-Achse, die später beschrieben wird) und einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung (beispielsweise einer Richtung der Y-Achse, die später beschrieben wird) bewegt werden kann und dass es zusammen mit dem rotierenden Achsenelement gedreht werden kann, und das einen Platzierungsbereich (beispielsweise einen Platzierungsbereich RE, der später beschrieben wird) umfasst, auf dem jeweils ein oder mehrere zu bearbeitende Elemente (beispielsweise ein Werkstück W, das später beschrieben wird) angeordnet werden; eine Kugelrollspindel (beispielsweise eine X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und eine Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y, die später beschrieben werden), deren Fußabschnitt ein Schneckenachsenelement (beispielsweise eine X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X, eine Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y und eine Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z, die später beschrieben werden), das von der Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements drehbar gehalten wird, und einen Mutternabschnitt (beispielsweise einen Mutternabschnitt 47X, 47Y, 47Z, der später beschrieben wird) umfasst, der an dem Gestellachsenabschnitt befestigt ist und mit einem Abschnitt auf der Seite eines vorderen Abschnitts des Schneckenachsenelements in Eingriff steht und die das Gestell durch Drehen des Schneckenachsenelements mit der Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements zumindest in einer von der ersten Richtung und der zweiten Richtung bewegt; eine Vorrichtung zum Drehen des Gestells, die das Gestell über den Gestellachsenabschnitt dreht; eine Frässpindel (beispielsweise einen Spindelabschnitt 7 und ein Werkzeug 77, die später beschrieben werden), die in einer zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung senkrechten dritten Richtung (beispielsweise einer Richtung der Z-Achse, die später beschrieben wird) von dem Gestell entfernt und nahe an es heran bewegt werden kann; und eine Steuervorrichtung, die die Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements und die Frässpindel steuert, wobei die Steuervorrichtung die Steuerung der Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements und der Vorrichtung zum Drehen des Gestells so ausführt, dass eine Länge der Schneckenachse von einem Verbindungsabschnitt des Schneckenachsenelements der Kugelrollspindel und der Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements zu dem Mutternabschnitt in einer Richtung, die zumindest eine von der ersten Richtung und der zweiten Richtung ist und in der Genauigkeit erforderlich ist, minimiert wird, wenn ein Teil des Platzierungsbereichs des Gestells in der dritten Richtung an einer Position gegenüber der Frässpindel angeordnet wird, und dass der Teil des Platzierungsbereichs des Gestells in der dritten Richtung an die Position gegenüber der Frässpindel bewegt wird.
(2) Vorzugsweise sind bei der Werkzeugmaschine gemäß (1) zwei Vorrichtungen zum Drehen des Achsenelements und zwei Kugelrollspindeln vorgesehen, die Längsrichtung eines der Schneckenachsenelemente weist eine parallele Positionsbeziehung zu der ersten Richtung auf, und die Längsrichtung des anderen der Schneckenachsenelemente weist eine parallele Positionsbeziehung zu der zweiten Richtung auf, und die Steuervorrichtung führt die Steuerung der Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements und der Vorrichtung zum Drehen des Gestells so aus, dass die Summe der beiden Schneckenachsenlängen minimiert wird, wenn der Teil des Platzierungsbereichs des Gestells in der dritten Richtung an der Position gegenüber der Frässpindel angeordnet wird, und dass der Teil des Platzierungsbereichs des Gestells in der dritten Richtung an die Position gegenüber der Frässpindel bewegt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, durch die ein Fehler bei der Positionierung eines zu bearbeitenden Elements ohne die Verwendung eines Wärmesensors oder dergleichen minimiert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Vorderansicht, die ein Bearbeitungszentrum 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Seitenansicht, die das Bearbeitungszentrum 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine schematische Draufsicht, die eine Positionsbeziehung eines Aufspanntischs 5, eines Werkstücks W, eines Werkzeugs 77, eines X-Achsen-Servomotors 46X und eines Y-Achsen-Servomotors 46Y des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das die von einer Steuervorrichtung 8 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführte Steuerung zeigt;
5 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so gedreht wird, dass das Werkstück W in der Position von 45° angeordnet ist;
6 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück W in dem Zustand, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so bewegt wird, dass das Werkstück W in der Position von 45° angeordnet ist, an einer Position gegenüber einem Werkzeug angeordnet ist;
7 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so gedreht wird, dass das Werkstück W in der Position von 0° angeordnet ist;
8 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück W in dem Zustand, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so bewegt wird, dass das Werkstück W in der Position von 0° angeordnet ist, an einer Position gegenüber dem Werkzeug angeordnet ist;
9 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so gedreht wird, dass das Werkstück W in der Position von 90° angeordnet ist;
10 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück W in dem Zustand, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so bewegt wird, dass das Werkstück W in der Position von 90° angeordnet ist, an einer Position gegenüber dem Werkzeug angeordnet ist; und
11 ist ein Graph, der Veränderungen der Werte von sinθ, cosθ und sinθ + cosθ zeigt, wenn der Winkel verändert wird, um den der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gedreht wird.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine Vorderansicht, die ein Bearbeitungszentrum 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Seitenansicht, die das Bearbeitungszentrum 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird von dem Bearbeitungszentrum 1 gebildet.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst das Bearbeitungszentrum 1 ein Bett 2 und einen Ständer 3, die als Hauptkörper der Werkzeugmaschine dienen, Vorschubachsen 4, einen Aufspanntisch 5, der als Gestell dient, eine Spindelmontagebasis 6, einen Spindelabschnitt 7 und eine Steuervorrichtung 8.
Die Vorschubachsen 4 umfassen: eine Vorschubachse 4X, die sich so erstreckt, dass sie eine parallele Positionsbeziehung zu einer Richtung der X-Achse (gemäß 1 der Richtung von links nach rechts) aufweist, die eine erste Richtung ist; eine Vorschubachse 4Y, die sich so erstreckt, dass sie eine parallele Positionsbeziehung zu einer Richtung der Y-Achse (gemäß 2 der Richtung von links nach rechts) aufweist, die eine zweite Richtung ist; und eine Vorschubachse 4Z, die sich so erstreckt, dass sie eine parallele Positionsbeziehung zu einer Richtung der Z-Achse (gemäß 2 der Richtung von oben nach unten) aufweist, die eine dritte Richtung ist. Die Vorschubachse 4X in der Richtung der X-Achse und die Vorschubachse 4Y in der Richtung der Y-Achse sind über dem Bett 2 vorgesehen, und die Vorschubachsen 4X und 4Y bewegen den horizontalen Aufspanntisch 5, auf dem Werkstücke (zu bearbeitende Elemente) W in Bezug auf das Bett 2 und den Ständer 3 in einer horizontalen Richtung (der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse) montiert sind.
Insbesondere wird die Vorschubachse 4X in der Richtung der X-Achse von einer Kugelrollspindel, die eine X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X umfasst, die als Schneckenachsenelement dient, einem X-Achsen-Servomotor 46X, der als Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements dient, einem Mutternabschnitt 47X und einer (nicht dargestellten) Kugel gebildet. Ein Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X ist mit einer Kopplung 44X mit der Ausgangsachse (Drehachse) des an dem Bett 2 und dem Ständer 3 befestigten X-Achsen-Servomotors 46X verbunden. Der Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X wird von dem X-Achsen-Servomotor 46X drehbar gehalten, und die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X wird zusammen mit der Ausgangsachse des X-Achsen-Servomotors 46X gedreht.
Ein Innengewinde, das in der inneren Umfangsfläche des Mutternabschnitts 47X ausgebildet ist, steht über die von einer Stahlkugel gebildete (nicht dargestellte) Kugel mit einem Außengewinde in Eingriff, das sich in einem Abschnitt auf der Seite eines in Bezug auf den mit der Kopplung 44X verbundenen Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X vorderen Abschnitts befindet und auf der Umfangsfläche der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X ausgebildet ist. Die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X wird gedreht, und dadurch wird der Mutternabschnitt 47X in der Axialrichtung der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X bewegt. Der Mutternabschnitt ist 47X an dem Drehachsenhalteabschnitt eines später beschriebenen Tischachsenabschnitts 51 des Aufspanntischs 5 befestigt. Die Ausgangsachse des X-Achsen-Servomotors 46X wird zusammen mit der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X gedreht, und daher wird der Aufspanntisch 5 in der Richtung der X-Achse entlang der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X bewegt.
Die Vorschubachse 4Y in der Richtung der Y-Achse wird von einer Kugelrollspindel gebildet, die eine Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y, einen Y-Achsen-Servomotor 46Y, der als Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements dient, einen Mutternabschnitt 47Y und eine (nicht dargestellte) Kugel umfasst. Ein Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y ist mit einer Kopplung 44Y mit der Ausgangsachse (der Drehachse) des an dem Bett 2 und dem Ständer 3 befestigten Y-Achsen-Servomotors 46Y verbunden. Der Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y wird von dem Y-Achsen-Servomotor 46Y drehbar gehalten, und die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y wird zusammen mit der Ausgangsachse des Y-Achsen-Servomotors 46Y gedreht.
Ein Innengewinde, das in der inneren Umfangsfläche des Mutternabschnitts 47Y ausgebildet ist, steht über die von einer Stahlkugel gebildete (nicht dargestellte) Kugel mit einem Außengewinde in Eingriff, das sich in einem Abschnitt auf der Seite eines in Bezug auf den mit der Kopplung 44Y verbundenen Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y vorderen Abschnitts befindet und das in der Umfangsfläche der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y ausgebildet ist. Die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y wird gedreht, und dadurch wird der Mutternabschnitt 47Y in der Axialrichtung der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y bewegt. Der Mutternabschnitt 47Y ist an dem Drehachsenhalteabschnitt des später beschriebenen Tischachsenabschnitts 51 des Aufspanntischs 5 befestigt. Die Ausgangsachse des Y-Achsen-Servomotors 46Y wird zusammen mit der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y gedreht, und dadurch wird der Aufspanntisch 5 in der Richtung der Y-Achse entlang der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y bewegt.
Wie in 3 gezeigt, ist der Aufspanntisch 5 in der Form einer Scheibe ausgebildet, die einen Durchmesser d aufweist, und die Oberseite des Aufspanntischs 5 weist vier Platzierungsbereiche RE auf, auf denen jeweils vier Werkstücke W, die als zu bearbeitende Elemente dienen, die die gleiche Form aufweisen, in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung der Oberseite des Aufspanntischs 5 angeordnet werden können. 3 ist eine schematische Draufsicht, die eine Positionsbeziehung des Aufspanntischs 5, des Werkstücks W, eines Werkzeugs 77, des X-Achsen-Servomotors 46X und des Y-Achsen-Servomotors 46Y des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Platzierungsbereich RE weist die Form eines Kreises auf, und die Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE ist, wie in 3 gezeigt, um einen Abstand r von der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 entfernt. Um der Einfachheit der Beschreibung willen sind in den 3 und 5 bis 10 nur ein Werkstück W und ein Platzierungsbereich RE dargestellt. Die Figuren sind so dargestellt, dass der äußere Umfang des Werkstücks W mit dem äußeren Umfang des Platzierungsbereichs RE zusammenfällt.
Wie in 1 und dergleichen gezeigt, ist unterhalb der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 der Tischachsenabschnitt 51 als Gestellachsenabschnitt vorgesehen. Der Tischachsenabschnitt 51 umfasst als rotierende Achsenelemente eine (nicht dargestellte) Drehachse des Tischs und den (nicht dargestellten) Drehachsenhalteabschnitt. Die (nicht dargestellte) Drehachse des Tischs ist mit einem unteren Abschnitt des Aufspanntischs 5 verbunden und wird zusammen mit dem Aufspanntisch 5 in Bezug auf das Bett 2 und den Ständer 3 gedreht. Der (nicht dargestellte) rotierende Halteabschnitt hält die Drehachse des Tischs in Bezug auf das Bett 2 drehbar. Ein (nicht dargestellter) Motor, der als Vorrichtung zum Drehen des Gestells dient, ist mit der Drehachse des Tischs gekoppelt. Der (nicht dargestellte) Motor wird angetrieben, und dadurch werden die Drehachse des Tischs und der Aufspanntisch 5 gemeinsam gedreht.
Der Ständer 3 erstreckt sich von dem Bett 2 nach oben. Die Vorschubachse 4Z in der Richtung der Z-Achse ist an dem Vorderseitenabschnitt des Ständers 3 befestigt, und die Vorschubachse 4Z bewegt die Spindelmontagebasis 6 in einer vertikalen Richtung (der Richtung der Z-Achse).
Insbesondere umfasst die Vorschubachse 4Z in der Richtung der Z-Achse eine Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z, einen Z-Achsen-Servomotor 46Z, einen Mutternabschnitt 47Z und eine (nicht dargestellte) Kugel. Ein Endabschnitt des Fußes der Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z ist mit einer Kopplung 44Z mit der Ausgangsachse (der Drehachse) des Z-Achsen-Servomotors 46Z verbunden, der Endabschnitt des Fußes wird von dem Z-Achsen-Servomotor 46Z drehbar gehalten, und die Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z wird zusammen mit der Ausgangsachse des Z-Achsen-Servomotors 46Z gedreht.
Ein Innengewinde, das in der inneren Umfangsfläche des Mutternabschnitts 47Z ausgebildet ist, steht über die von einer Stahlkugel gebildete (nicht dargestellte) Kugel mit einem Außengewinde in Eingriff, das sich in einem Abschnitt auf der Seite eines in Bezug auf den mit der Kopplung 44Z verbundenen Endabschnitt des Fußes der Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z vorderen Abschnitts befindet und das auf der Umfangsfläche der Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z ausgebildet ist. Die Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z wird gedreht, und dadurch wird der Mutternabschnitt 47Z in der Axialrichtung der Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z bewegt. Der Mutternabschnitt 47Z ist an der Spindelmontagebasis 6 befestigt. Die Ausgangsachse des Z-Achsen-Servomotors 46Z wird zusammen mit der Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z gedreht, und dadurch werden die Spindelmontagebasis 6 und der Spindelabschnitt 7 in der Richtung der Z-Achse so entlang der Z-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Z bewegt, dass sie von dem Aufspanntisch 5 entfernt und nahe an diesen heran bewegt werden.
Die Spindelmontagebasis 6 erstreckt sich in der Richtung der Y-Achse von dem Vorderseitenabschnitt des Ständers 3 zu einer Seite (der Vorderseite), und der Spindelabschnitt 7 wird an dem verlängerten Endabschnitt (dem vorderen Endabschnitt) der Spindelmontagebasis 6 gehalten. Der Spindelabschnitt 7 umfasst eine Spindel 75 und einen Spindelmotor 76 und treibt den Spindelmotor 76 so an, dass die Spindel 75 gedreht wird. Die Spindel 75 ist über dem Aufspanntisch 5 angeordnet, und das Werkzeug 77, das als Frässpindel dient, ist am unteren Endabschnitt der Spindel 75 montiert. Das Werkzeug 77 kann in der Richtung der Z-Achse von dem Aufspanntisch 5 entfernt und in seine Nähe bewegt werden.
Die Steuervorrichtung 8 umfasst eine CPU, ein ROM und ein RAM. Die CPU liest über einen Bus ein in dem ROM gespeichertes Systemprogramm, steuert entsprechend dem Systemprogramm oder entsprechend der Eingabe von Signalen von in den einzelnen Abschnitten vorgesehenen (nicht dargestellten) Sensoren in die CPU den X-Achsen-Servomotor 46X den Y-Achsen-Servomotor 46Y, den Z-Achsen-Servomotor 46Z, den Spindelmotor 76 und den (nicht dargestellten) Motor und dergleichen, die die Vorrichtung zum Drehen des Gestells bilden, und treibt so den Aufspanntisch 5 und die Spindel 75 an. In dem RAM werden temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten gespeichert.
Anschließend wird die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführte Steuerung des X-Achsen-Servomotors 46X, des Y-Achsen-Servomotors 46Y, des Z-Achsen-Servomotors 46Z und des Motors und dergleichen beschrieben, die die Vorrichtung zum Drehen des Gestells bilden. Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 die Steuerung beschrieben, die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführt wird, wenn Genauigkeit in der Richtung der X-Achse und in der Richtung der Y-Achse erforderlich ist. Der Grund dafür, dass das Werkstück W bei dieser Steuerung so gedreht wird, dass θ 45° beträgt, wird später im Einzelnen beschrieben. Die Information, dass in der Richtung der X-Achse und in der Richtung der Y-Achse Genauigkeit erforderlich ist, wird vor dem Beginn der von der Steuervorrichtung 8 ausgeführten Steuerung vorab über eine Eingabevorrichtung wie eine (nicht dargestellten) Tastatur eingegeben. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die von der Steuervorrichtung 8 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführte Steuerung zeigt. 5 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so gedreht wird, dass das Werkstück W in der Position von 45° angeordnet ist. 6 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück W in dem Zustand, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so bewegt wird, dass das Werkstück W in der Position von 45° angeordnet ist, an einer Position gegenüber dem Werkzeug angeordnet ist. 7 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so gedreht wird, dass das Werkstück W in der Position von 0° angeordnet ist.
Wie in 4 gezeigt, bestimmt die Steuervorrichtung 8 in Schritt S101 zunächst, ob die Positionsbeziehung des Aufspanntischs 5 und des Werkstück W eine Positionsbeziehung ist, bei der das Werkstück W bei der vorliegenden Ausführungsform bearbeitet werden kann, oder nicht. Insbesondere bestimmt die Steuervorrichtung 8 zunächst, ob das Werkstück W in einem Zustand, in dem das auf dem Platzierungsbereich RE platzierte Werkstück W stabil platziert ist, ohne von dem Platzierungsbereich RE des Aufspanntischs 5 herunterzufallen, d.h. bei der vorliegenden Steuerung in einem Zustand, in dem nicht eine Hälfte oder mehr des Werkstücks W von der Umfangskante des Aufspanntischs 5 über den Aufspanntisch 5 hinaus ragt, in dem Platzierungsbereich RE angeordnet ist oder nicht. Insbesondere bestimmt die Steuervorrichtung 8, ob der Durchmesser d und der Abstand r des Aufspanntischs 5 (siehe 3), die über eine Eingabevorrichtung wie eine (nicht dargestellte) Tastatur eingegeben werden, die nachstehende Bedingung erfüllen oder nicht. $0 \leq r \leq d / 2$
Wenn die Umfangskante des Aufspanntischs 5 am nächsten an der Kopplung 44X angeordnet ist, bestimmt die Steuervorrichtung 8 auch, ob die Positionsbeziehung eine Positionsbeziehung ist, bei der das Werkstück W mit dem Werkzeug 77 der Spindel 75 in der Richtung der X-Achse bearbeitet werden kann, oder nicht. Insbesondere bestimmt die Steuervorrichtung 8, ob der Abstand Tx die nachstehende Bedingung erfüllt oder nicht, wenn angenommen wird, dass der Abstand zwischen der in 3 durch einen gestrichelten Kreis angezeigten Mitte des Werkzeugs 77 der Spindel 75 und der Kopplung 44X in der Richtung der X-Achse Tx ist. $Tx - r \geq d / 2$
Wenn die Umfangskante des Aufspanntischs 5 am nächsten an der Kopplung 44Y angeordnet ist, bestimmt die Steuervorrichtung 8 auch, ob die Positionsbeziehung eine Positionsbeziehung ist, bei der das Werkstück W mit dem Werkzeug 77 der Spindel 75 in der Richtung der Y-Achse bearbeitet werden kann, oder nicht. Insbesondere bestimmt die Steuervorrichtung 8, ob der Abstand Ty die nachstehende Bedingung erfüllt oder nicht, wenn angenommen wird, dass der Abstand zwischen der in 3 durch den gestrichelten Kreis angezeigten Mitte des Werkzeugs 77 der Spindel 75 und der Kopplung 44Y in der Richtung der Y-Achse Ty ist. $Ty - r \geq d / 2$
Wenn die Steuervorrichtung 8, wie vorstehend beschrieben, in Schritt S101 bestimmt, dass die Positionsbeziehung des Aufspanntischs 5 und des Werkstücks W die Positionsbeziehung ist, bei der das Werkstück W bei der vorliegenden Ausführungsform bearbeitet werden kann (JA), wird die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführte Verarbeitung mit Schritt S102 fortgesetzt. Wenn die Steuervorrichtung 8 in Schritt S101 bestimmt, dass die Positionsbeziehung des Aufspanntischs 5 und des Werkstücks W nicht die Positionsbeziehung ist, bei der das Werkstück W bei der vorliegenden Ausführungsform bearbeitet werden kann (NEIN), wird die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführte Verarbeitung mit Schritt S103 fortgesetzt.
In Schritt S102 führt die Steuervorrichtung 8 eine Steuerung aus, bei der der Motor, der als Vorrichtung zum Drehen des Gestells dient, so angetrieben wird, dass er den Aufspanntisch 5 so dreht, dass ein von einer Geraden, die sich von der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der gemäß 3 rechten Richtung erstreckt, und einer Geraden, die die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 mit der Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE verbindet, gebildeter Winkel θ in Bezug auf die Gerade, die sich von der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in einer gemäß 3 rechten Richtung erstreckt, im Gegenuhrzeigersinn 45° beträgt. In Schritt S103 führt die Steuervorrichtung 8 eine derartige Steuerung einer (nicht dargestellten) Vorrichtung zur Anzeige einer Warnung aus, dass die elektrisch mit der Steuervorrichtung 8 verbundene Vorrichtung zur Anzeige einer Warnung eine Anzeige erzeugt, die anzeigt, dass die Positionsbeziehung des Aufspanntischs 5 und des Werkstücks W nicht die Positionsbeziehung ist, bei der das Werkstück W bei der vorliegenden Ausführungsform bearbeitet werden kann.
In Schritt S104 bewegt die Steuervorrichtung 8 das auf dem Aufspanntisch 5 platzierte Werkstück W in der Richtung der Z-Achse (der Richtung von oben nach unten) an eine Position gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75. Insbesondere treibt die Steuervorrichtung 8 den X-Achsen-Servomotor 46X so an, dass er die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X dreht, und bewegt dadurch die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der Richtung der X-Achse nur um -r(cos45°). Die Steuervorrichtung 8 treibt auch den Y-Achsen-Servomotor 46Y so an, dass er die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y dreht, und bewegt dadurch die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der Richtung der Y-Achse nur um -r(sin45°). Auf diese Weise wird die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 von dem mit der Kopplung 44X verbundenen Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X in der Richtung der X-Achse an einer durch die nachstehende Formel angegebenen Position Cx_new angeordnet (siehe 6). $Tx - r (cos θ)$
Da θ = 45° gilt, ist die Position Cx_new bei Tx - r(cos45°) angeordnet. Die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 wird von dem mit der Kopplung 44Y verbundenen Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y in der Richtung der Y-Achse an einer durch die nachstehende Formel angegebenen Position Cy_new angeordnet. $Tx - r (sin θ)$
Da θ = 45° gilt, ist die Position Cy_new bei Tx - r(sin45°) angeordnet. Hier befindet sich das Werkstück W in der Richtung von oben nach unten gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75.
In Schritt S105 führt die Steuervorrichtung 8 eine derartige Steuerung aus, dass der Spindelmotor 76 angetrieben und dadurch die Spindel 75 gedreht wird. Auf diese Weise wird das als Fräser dienende Werkzeug 77 an dem unteren Endabschnitt der Spindel 75 in eine Richtung nach unten so bewegt, dass es mit dem Werkstück W in Kontakt gelangt, und so wird das Werkstück W bearbeitet. Wie vorstehend beschrieben, wird von der Steuervorrichtung 8 die Steuerung zur Bearbeitung des Werkstücks W ausgeführt.
Zur Minimierung der Einflüsse eines Temperaturanstiegs und einer Wärmeverschiebung, die durch aus Reibung resultierender Wärmeerzeugung verursacht werden, wenn die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y angetrieben werden, und zur dementsprechenden Verbesserung der Genauigkeit in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse ist es erforderlich, die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 am nächsten an dem Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X anzuordnen und sie am nächsten an dem Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y anzuordnen. Wie vorstehend beschrieben, wird die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der Richtung der X-Achse in dem durch (A) angegebenen Abstand zu dem mit der Kopplung 44X verbundenen Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X angeordnet und in der Richtung der Y-Achse in dem durch (B) angegebenen Abstand zu dem mit der Kopplung 44Y verbundenen Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y angeordnet.
Daher ist es zur Verringerung von (A) und (B) in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse (zur Minimierung von „Tx + Ty“) erforderlich, den Wert von θ zu verwenden, durch den sinθ + cosθ maximiert wird. Aus 11 ist ersichtlich, dass der vorstehend beschriebene Wert von θ 45° beträgt. Darauf basierend führt die Steuervorrichtung 8, wie vorstehend beschrieben, in Schritt S102 eine Steuerung aus, bei der das Werkstück W in einer derartigen Position angeordnet wird, dass das Werkstück W um 45° gedreht wird, so dass die Summe der beiden Schneckenachsenlängen der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y, d.h. die Summe des Abstands zwischen dem mit der Kopplung 44X verbundenen Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und dem Mutternabschnitt 47X und des Abstands zwischen dem mit der Kopplung 44Y verbundenen Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y und dem Mutternabschnitt 47Y minimiert wird, wenn die Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE in der Richtung von oben nach unten an einer Position gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75 angeordnet ist. 11 ist ein Graph, der Veränderungen der Werte von sinθ, cosθ und sinθ + cosθ bei einer Veränderung des Winkels zeigt, um den der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gedreht wird.
Anschließend wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 die Steuerung beschrieben, die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführt wird, wenn Genauigkeit in der Richtung der Y-Achse nicht maßgeblich erforderlich ist, Genauigkeit in der Richtung der X-Achse jedoch erforderlich ist. Der Grund dafür, dass das Werkstück W bei dieser Steuerung so gedreht wird, dass θ 0° beträgt, wird später im Einzelnen beschrieben. Die Information, dass Genauigkeit in der Richtung der Y-Achse nicht maßgeblich erforderlich ist, Genauigkeit in der Richtung der X-Achse jedoch erforderlich ist, wird vor dem Beginn der von der Steuervorrichtung 8 ausgeführten Steuerung vorab über die Eingabevorrichtung wie eine (nicht dargestellte) Tastatur eingegeben. 7 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so gedreht wird, dass das Werkstück W in der Position von 0° angeordnet ist. 8 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück W in dem Zustand, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so bewegt wird, dass das Werkstück W in der Position von 0° angeordnet ist, an einer Position gegenüber dem Werkzeug angeordnet ist.
Wenn bei der von der Steuervorrichtung 8 ausgeführten Steuerung Genauigkeit in der Richtung der X-Achse erforderlich ist, unterscheidet sich der Winkel, um den das Werkstück W in dem in 4 gezeigten Schritt S102 gedreht wird, von dem Winkel, um den das Werkstück W bei der Steuerung, die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführt wird, wenn Genauigkeit in der Richtung der X-Achse und in der Richtung der Y-Achse erforderlich ist, in Schritt S102 gedreht wird. Dementsprechend unterscheidet sich auch die Richtung, in der der Aufspanntisch 5 in Schritt S104 bewegt wird. Die mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen von der Steuervorrichtung 8 ausgeführte Steuerung stimmt mit der vorstehend beschriebenen Steuerung überein, die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführt wird, wenn Genauigkeit in der Richtung der X-Achse und in der Richtung der Y-Achse erforderlich ist, und daher wird auf ihre Beschreibung verzichtet, sofern sie nicht anderweitig beschrieben wird.
In Schritt S102 führt die Steuervorrichtung 8 eine Steuerung aus, bei der der als Vorrichtung zum Drehen des Gestells dienende Motor so angetrieben wird, dass er den Aufspanntisch 5 so dreht, dass der von der Geraden, die sich von der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der gemäß 3 rechten Richtung erstreckt, und der Geraden, die die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 mit der Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE verbindet, gebildete Winkel θ in Bezug auf die Gerade, die sich von der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der gemäß 3 rechten Richtung erstreckt, in der Gegenuhrzeigerrichtung 0° beträgt (siehe 7).
In Schritt S104 bewegt die Steuervorrichtung 8 das auf dem Aufspanntisch 5 platzierte Werkstück W in der Richtung von oben nach unten an die Position gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75. Genauer treibt die Steuervorrichtung 8 den X-Achsen-Servomotor 46X so an, dass er die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X dreht, und bewegt dadurch die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der Richtung der X-Achse nur um -r(cos0°), d.h. -r. Auf diese Weise wird die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 von dem mit der Kopplung 44X verbundenen Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X in der Richtung der X-Achse an einer durch die nachstehende Formel angegebenen Position angeordnet. $Tx - r (cos θ)$
Da θ = 0° gilt, ist die Mitte C1 in der Position von Tx - r(cos0°), d.h. der Position von Tx - r angeordnet. Hier befindet sich das Werkstück W in der Richtung von oben nach unten gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75.
Zur Minimierung der Einflüsse eines Temperaturanstiegs und einer Wärmeverschiebung, die durch aus Reibung resultierender Wärmeerzeugung verursacht werden, wenn die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X angetrieben wird, und zur dementsprechenden Verbesserung der Genauigkeit in der Richtung der X-Achse ist es erforderlich, die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 am nächsten an dem Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X anzuordnen. Wie vorstehend beschrieben, wird die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der Richtung der X-Achse in dem durch (A) angegebenen Abstand zu dem mit der Kopplung 44X verbundenen Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X angeordnet.
Daher ist es zur Verringerung von (A) in der Richtung der X-Achse (zur Minimierung von „Tx“) erforderlich, den Wert von θ zu verwenden, durch den cosθ maximiert wird. Aus 11 ist ersichtlich, dass der vorstehend beschriebene Wert von θ 0° beträgt. Darauf basierend führt die Steuervorrichtung 8, wie vorstehend beschrieben, in Schritt S102 eine Steuerung aus, bei der das Werkstück W in einer derartigen Position angeordnet wird, dass das Werkstück W um 0° gedreht wird, so dass die Länge der Schneckenachse der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X, d.h. der Abstand zwischen dem mit der Kopplung 44X verbundenen Endabschnitt des Fußes der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und dem Mutternabschnitt 47X minimiert wird, wenn die Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE in der Richtung von oben nach unten an der Position gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75 angeordnet wird.
Anschließend wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 die Steuerung beschrieben, die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführt wird, wenn Genauigkeit in der Richtung der X-Achse nicht maßgeblich erforderlich ist, Genauigkeit in der Richtung der Y-Achse jedoch erforderlich ist. Der Grund dafür, dass bei dieser Steuerung das Werkstück W so gedreht wird, dass θ 90° beträgt, wird später im Einzelnen beschrieben. Die Information, dass Genauigkeit in der Richtung der X-Achse nicht maßgeblich erforderlich ist, Genauigkeit in der Richtung der Y-Achse jedoch erforderlich ist, wird vor dem Beginn der von der Steuervorrichtung 8 ausgeführten Steuerung vorab über die Eingabevorrichtung wie eine (nicht dargestellte) Tastatur eingegeben. 9 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so gedreht wird, dass das Werkstück W in der Position von 90° angeordnet ist. 10 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück W in dem Zustand, in dem der Aufspanntisch 5 des Bearbeitungszentrums 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so bewegt wird, dass das Werkstück W in der Position von 90° angeordnet ist, an einer Position gegenüber dem Werkzeug angeordnet ist.
Wenn bei der von der Steuervorrichtung 8 ausgeführten Steuerung Genauigkeit in der Richtung der Y-Achse erforderlich ist, unterscheidet sich der Winkel, um den das Werkstück W in dem in 4 gezeigten Schritt S102 gedreht wird, von dem Winkel, um den das Werkstück W bei der Steuerung, die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführt wird, wenn Genauigkeit in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse erforderlich ist, in Schritt S102 gedreht wird. Dementsprechend unterscheidet sich auch die Richtung, in der der Aufspanntisch 5 in Schritt S104 bewegt wird. Die mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen von der Steuervorrichtung 8 ausgeführte Steuerung stimmt mit der vorstehend beschriebenen Steuerung überein, die von der Steuervorrichtung 8 ausgeführt wird, wenn Genauigkeit in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse erforderlich ist, und daher wird auf ihre Beschreibung verzichtet, sofern sie nicht anderweitig beschrieben wird.
In Schritt S102 führt die Steuervorrichtung 8 eine Steuerung aus, bei der der als Vorrichtung zum Drehen des Gestells dienende Motor so angetrieben wird, dass er den Aufspanntisch 5 so dreht, dass der von der Geraden, die sich von der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der gemäß 3 rechten Richtung erstreckt, und der Geraden, die die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 mit der Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE verbindet, gebildete Winkel θ in Bezug auf die Gerade, die sich von der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der gemäß 3 rechten Richtung erstreckt, in der Gegenuhrzeigerrichtung 90° beträgt (siehe 9).
In Schritt S104 bewegt die Steuervorrichtung 8 das auf dem Aufspanntisch 5 platzierte Werkstück W in der Richtung von oben nach unten an die Position gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75. Genauer treibt die Steuervorrichtung 8 den Y-Achsen-Servomotor 46Y so an, dass er die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y dreht, und dadurch wird die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der Richtung der Y-Achse nur um -r(sin90°), d.h. -r bewegt. Auf diese Weise wird die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 von dem mit der Kopplung 44Y verbundenen Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y in der Richtung der Y-Achse an einer durch die nachstehende Formel angegebenen Position angeordnet. $Ty - r (sin θ)$
Da θ = 90° gilt, ist die Mitte C1 an der Position von Ty - r(sin90°), d.h. der Position von Ty - r angeordnet. Hier befindet sich das Werkstück W in der Richtung von oben nach unten gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75.
Zur Minimierung der Einflüsse eines Temperaturanstiegs und einer Wärmeverschiebung, die durch aus Reibung resultierender Wärmeerzeugung verursacht werden, wenn die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y angetrieben wird, und zur dementsprechenden Verbesserung der Genauigkeit in der Richtung der Y-Achse ist es erforderlich, die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 am nächsten an der Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y anzuordnen. Wie vorstehend beschrieben, ist die Mitte C1 des Aufspanntischs 5 in der Richtung der Y-Achse in dem durch (B) angegebenen Abstand zu dem mit der Kopplung 44Y verbundenen Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y angeordnet.
Daher ist es zur Verringerung von (B) in der Richtung der Y-Achse (zur Minimierung von „Ty“) erforderlich, den Wert of θ zu verwenden, durch den sinθ maximiert wird. Aus 11 ist ersichtlich, dass der vorstehend beschriebene Wert von θ 90° beträgt. Darauf basierend führt die Steuervorrichtung 8 in Schritt S102, wie vorstehend beschrieben, eine Steuerung aus, bei der das Werkstück W in einer derartigen Position angeordnet wird, dass das Werkstück W um 90° gedreht wird, so dass die Länge der Schneckenachse der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y, d.h. der Abstand zwischen dem mit der Kopplung 44Y verbundenen Endabschnitt des Fußes der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y und dem Mutternabschnitt 47Y minimiert wird, wenn die Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE in der Richtung von oben nach unten an der Position gegenüber dem Werkzeug 77 der Spindel 75 angeordnet ist.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das als Werkzeugmaschine dienende Bearbeitungszentrum 1 bei der vorliegenden Ausführungsform: das Bett 2 und den Ständer 3, die als Hauptkörper der Werkzeugmaschine dienen; den X-Achsen-Servomotor 46X, den Y-Achsen-Servomotor 46Y und den Z-Achsen-Servomotor 46Z, die als an dem Bett 2 und dem Ständer 3 befestigte Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements dienen; den Gestellachsenabschnitt (den Tischachsenabschnitt 51) mit der Drehachse des Tischs als in Bezug auf das Bett 2 und den Ständer 3 drehbar gehaltenes rotierendes Achsenelement; den Aufspanntisch 5, der in Bezug auf das Bett 2 und den Ständer 3 in der Richtung der X-Achse, die die erste Richtung ist, und in der Richtung der Y-Achse bewegt werden kann, die die zur Richtung der X-Achse senkrechte zweite Richtung ist, der von dem Tischachsenabschnitt 51 so gehalten wird, dass er zusammen mit der Drehachse des Tischs gedreht werden kann, und der die Platzierungsbereiche RE umfasst, auf denen jeweils mehrere Werkstücke W angeordnet werden; die Schneckenachsenelemente (die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y), deren Fußabschnitte von der Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements drehbar gehalten werden; und die Mutternabschnitte 47X und 47Y, die an dem Tischachsenabschnitt 51 befestigt sind und mit den Abschnitten auf den Seiten der vorderen Abschnitte der Schneckenachsenelemente in Eingriff stehen, und umfasst ferner: die Kugelrollspindeln, deren Schneckenachsen von dem X-Achsen-Servomotor 46X und dem Y-Achsen-Servomotor 46Y so gedreht werden, dass der Aufspanntisch 5 in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse bewegt wird; den Motor, der als Vorrichtung zum Drehen des Gestells dient, die den Aufspanntisch 5 über den Tischachsenabschnitt 51 dreht; das als Frässpindel dienende Werkzeug 77, das in der zur Richtung der X-Achse und zur Richtung der Y-Achse senkrechten Richtung der Z-Achse von dem Aufspanntisch 5 entfernt und in seine Nähe bewegt werden kann; und die Steuervorrichtung 8, die den X-Achsen-Servomotor 46X, den Y-Achsen-Servomotor 46Y, den Z-Achsen-Servomotor 46Z und das Werkzeug 77 steuert. Die Steuervorrichtung 8 führt eine Steuerung des Motors aus, der den X-Achsen-Servomotor 46X, den Y-Achsen-Servomotor 46Y und den Aufspanntisch so dreht, dass die Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE des Aufspanntischs 5 in der Richtung der Z-Achse so an eine Position gegenüber dem Werkzeug 77 bewegt wird, dass die Längen der Schneckenachsen von den Kopplungen 44X und 44Y, die als Verbindungsabschnitte der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y der Kugelrollspindeln und des X-Achsen-Servomotors 46X und des Y-Achsen-Servomotors 46Y dienen, zu den Mutternabschnitten 47X und 47Y in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse, in denen Genauigkeit erforderlich ist, minimiert werden, wenn die Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE des Aufspanntischs 5 in der Richtung der Z-Achse an der Position gegenüber dem Werkzeug 77 angeordnet ist.
Auf diese Weise werden die Längen der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y von den Kopplungen 44X und 44Y zu den Mutternabschnitten 47X und 47Y minimiert. Dementsprechend ist es möglich, die Einflüsse eines Temperaturanstiegs und einer Wärmeverschiebung zu minimieren, die durch aus Reibung resultierender Wärmeerzeugung verursacht werden, wenn die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y angetrieben werden, und dadurch ist es möglich, eine Bearbeitung mit dem Werkzeug 77 hoch genau auszuführen. Daher ist es möglich, durch die vorstehend beschriebene einfache Steuerung eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen, und ist es möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der nicht die Notwendigkeit besteht, einen Sensor oder dergleichen zur Erfassung einer Wärmeverschiebung vorzusehen, wodurch die mit der Bearbeitung des Werkstücks W verbundenen Kosten und die mit der Werkzeugmaschine verbundenen Kosten reduziert werden können.
Die beiden Vorrichtungen zum Drehen der Achsenelemente (des X-Achsen-Servomotors 46X und des Y-Achsen-Servomotors 46Y) und die beiden Kugelrollspindeln (die X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und die Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y) sind einzeln vorgesehen. Die Steuervorrichtung 8 führt eine Steuerung der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X, der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y und des Motors aus, um den Aufspanntisch so zu drehen, dass die Summe der beiden Schneckenachsenlängen minimiert wird, wenn die Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE des Aufspanntischs 5 in der Richtung der Z-Achse an die Position gegenüber dem Werkzeug 77 bewegt wird, und dass die Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE des Aufspanntischs 5 in der Richtung der Z-Achse an die Position gegenüber dem Werkzeug 77 bewegt wird.
Auf diese Weise wird die Summe der Längen der X-Achsen-Kugelrollspindelachse 45X und der Y-Achsen-Kugelrollspindelachse 45Y von den Kopplungen 44X und 44Y zu den Mutternabschnitten 47X und 47Y minimiert. Dementsprechend wird die Verschiebung der Genauigkeit in einer unter der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse selbst dann reduziert, wenn sowohl in der Richtung der X-Achse als auch in der Richtung der Y-Achse Genauigkeit erforderlich ist, wodurch es möglich ist, das Werkstück W sowohl in der Richtung der X-Achse als auch in der Richtung der Y-Achse hoch genau zu bearbeiten.
Obwohl vorstehend die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Ergebnisse sind einfach die durch Auflisten der bevorzugtesten der mit der vorliegenden Erfindung erzielten Ergebnisse erhaltenen, und daher sind die Ergebnisse der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen beschränkt.
Obwohl das von dem Aufspanntisch 5 gebildete Gestell beispielsweise sowohl in der Richtung der X-Achse, die die erste Richtung ist, als auch in der Richtung der Y-Achse bewegt werden kann, die die zweite Richtung ist, besteht keine Beschränkung auf diese Konfiguration. Das Gestell kann beispielsweise vorzugsweise zumindest entweder in der ersten Richtung oder in der zweiten Richtung bewegt werden. Daher kann die Kugelrollspindel das Gestell in diesem Fall vorzugsweise zumindest entweder in der ersten Richtung oder in der zweiten Richtung bewegen.
Obwohl der Aufspanntisch 5 die vier Platzierungsbereiche RE umfasst, besteht keine Beschränkung auf diese Konfiguration. Der Aufspanntisch 5 kann beispielsweise nur einen Platzierungsbereich RE umfassen. Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform angenommen wird, dass der Abstand zwischen der Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE und der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 r ist, besteht keine Beschränkung auf diese Konfiguration. Es kann beispielsweise angenommen werden, dass der Abstand zwischen der Position eines Teils des Platzierungsbereichs RE und der Mitte C1 des Aufspanntischs 5 r ist. Wenn in diesem Fall anstelle der Mitte C2 des Platzierungsbereichs RE der Teil des Platzierungsbereichs RE in der Richtung der Z-Achse an der Position gegenüber dem Werkzeug 77 angeordnet wird, das als Frässpindel dient, führt die Steuervorrichtung 8 vorzugsweise die gleiche Steuerung wie in Schritt S104 und Schritt S105 aus, die vorstehend beschrieben wurden.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungszentrum (Werkzeugmaschine)
2: Bett (Hauptkörper der Werkzeugmaschine)
3: Ständer (Hauptkörper der Werkzeugmaschine)
4: Vorschubachse (Schneckenachsenelement)
5: Aufspanntisch (Gestell)
7: Spindelabschnitt (Frässpindel)
8: Steuervorrichtung
45X: X-Achsen-Kugelrollspindelachse (Schneckenachsenelement)
45Y: Y-Achsen-Kugelrollspindelachse (Schneckenachsenelement)
46X: X-Achsen-Servomotor (Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements)
46Y: Y-Achsen-Servomotor (Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements)
47X, 47Y, 47Z: Mutternabschnitt
51: Tischachsenabschnitt (Gestellachsenabschnitt)
77: Werkzeug (Frässpindel)
RE: Platzierungsbereich
W: Werkstück (zu bearbeitendes Element)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP S59200305 [0003]

Claims

Werkzeugmaschine, die umfasst: einen Hauptkörper (2, 3) der Werkzeugmaschine; eine Vorrichtung (46X, 46Y, 46Z) zum Drehen eines Achsenelements, die an dem Hauptkörper (2, 3) der Werkzeugmaschine befestigt ist; einen Gestellachsenabschnitt (51), der ein rotierendes Achsenelement umfasst, das in Bezug auf den Hauptkörper (2, 3) der Werkzeugmaschine drehbar gehalten wird; ein Gestell (5), das so auf dem Gestellachsenabschnitt (51) gehalten wird, dass es in Bezug auf den Hauptkörper (2, 3) der Werkzeugmaschine zumindest in einer von einer ersten Richtung und einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung bewegt werden kann und dass es zusammen mit dem rotierenden Achsenelement gedreht werden kann, und das einen Platzierungsbereich (RE) umfasst, auf dem jeweils ein oder mehrere zu bearbeitende Elemente (W) angeordnet werden; eine Kugelrollspindel (45X, 45Y), deren Fußabschnitt ein Schneckenachsenelement (45X, 45Y, 45Z), das von der Vorrichtung (46X, 46Y, 46Z) zum Drehen des Achsenelements drehbar gehalten wird, und einen Mutternabschnitt (47X, 47Y, 47Z) umfasst, der an dem Gestellachsenabschnitt (51) befestigt ist und mit einem Abschnitt auf der Seite eines vorderen Abschnitts des Schneckenachsenelements (45X, 45Y, 45Z) in Eingriff steht, und die das Gestell (5) durch Drehen des Schneckenachsenelements (45X, 45Y, 45Z) mit der Vorrichtung zum Drehen des Achsenelements (46X, 46Y, 46Z) zumindest in einer von der ersten Richtung und der zweiten Richtung bewegt; eine Vorrichtung zum Drehen des Gestells, die das Gestell (5) über den Gestellachsenabschnitt (51) dreht; eine Frässpindel (7, 77), die in einer zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung senkrechten dritten Richtung von dem Gestell (5) entfernt und nahe an es heran bewegt werden kann; und eine Steuervorrichtung (8), die die Vorrichtung (46X, 46Y, 46Z) zum Drehen des Achsenelements und die Frässpindel (7, 77) steuert, wobei die Steuervorrichtung (8) die Steuerung der Vorrichtung (46X, 46Y, 46Z) zum Drehen des Achsenelements und der Vorrichtung zum Drehen des Gestells so ausführt, dass eine Länge der Schneckenachse von einem Verbindungsabschnitt des Schneckenachsenelements (45X, 45Y, 45Z) der Kugelrollspindel (45X, 45Y) und der Vorrichtung (46X, 46Y, 46Z) zum Drehen des Achsenelements zu dem Mutternabschnitt in einer Richtung, die zumindest eine der ersten Richtung und der zweiten Richtung ist und in der Genauigkeit erforderlich ist, minimiert wird, wenn ein Teil des Platzierungsbereichs (RE) des Gestells (5) in der dritten Richtung an einer Position gegenüber der Frässpindel (7, 77) angeordnet wird, und dass der Teil des Platzierungsbereichs (RE) des Gestells (5) in der dritten Richtung an die Position gegenüber der Frässpindel (7, 77) bewegt wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei zwei Vorrichtungen (46X, 46Y, 46Z) zum Drehen eines Achsenelements und zwei Kugelrollspindeln (45X, 45Y) vorgesehen sind, eine Längsrichtung eines der Schneckenachsenelemente (45X) eine parallele Positionsbeziehung zu der ersten Richtung aufweist und eine Längsrichtung des anderen der Schneckenachsenelemente (45Y) eine parallele Positionsbeziehung zu der zweiten Richtung aufweist, und die Steuervorrichtung die Steuerung der Vorrichtung (46X, 46Y, 46Z) zum Drehen des Achsenelements und der Vorrichtung zum Drehen des Gestells so ausführt, dass eine Summe der beiden Schneckenachsenlängen minimiert wird, wenn der Teil des Platzierungsbereichs (RE) des Gestells (5) in der dritten Richtung an der Position gegenüber der Frässpindel (7, 77) angeordnet wird, und dass der Teil des Platzierungsbereichs (RE) des Gestells (5) in der dritten Richtung an die Position gegenüber der Frässpindel (7, 77) bewegt wird.