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Technischer
Bereich
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spindeleinheit mit einer automatischen
Werkzeugwechselvorrichtung, und insbesondere eine Vorrichtung zum
Ermitteln der Position einer Kupplungsstange, die in der Spindeleinheit
angeordnet ist, wobei die Vorrichtung, nachdem die Position der
Deichsel ermittelt wurde, ein Signal an eine Hauptsteuerung derart übermittelt,
dass die Hauptsteuerung den Status eines Werkzeugs überprüfen kann,
das von der Kupplungsstange gehalten wird.
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Allgemein
wird eine Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel in einem
Bearbeitungszentrum oder einer automatischen Fräsbearbeitungsmaschine benutzt,
um automatisch ein benutztes Werkzeug gegen ein neues, sich in einer
Warteposition befindendes Werkzeug auszutauschen. Eine solche Vorrichtung
zum automatischen Werkzeugwechsel umfasst einen Wechselarm in Greiferform, damit
die Austauscharbeit schnell und präzise durchgeführt werden
kann.
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Das
Bearbeitungszentrum ist eine Art zahlengesteuertes Maschinenwerkzeug,
das automatisch verschiedene Arten der spanenden Bearbeitung durchführen kann.
Das Bearbeitungszentrum weist eine automatische Werkzeugwechselfunktion
auf und kann automatisch wenigstens zwei Ebenen eines Arbeitsstückes schneiden
oder bohren. Um in einer kurzen Zeitspanne viele diverse Bearbeitungen durchführen zu
können,
muss das Bearbeitungszentrum automatisch Werkzeuge auswechseln.
Im Folgenden sollen unter Bezugnahme auf 1 die Arretier- und Löseschritte einer üblichen
Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel eines solchen Bearbeitungszentrums
beschrieben werden.
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Im
Fall eines Arretierschritts wird ein Werkzeug 9 in einen
Spindelschaft 6 entlang einer sich verjüngenden Fläche des Spindelschafts 6 eingeführt, so
dass eine Spannzange 10 in das Werkzeug 9 eingeführt wird.
Dann wird Druckluft in eine Druckluft-Einlassöffnung 2 eingebracht,
so dass ein Kolben 3 und eine Stößelstange 5, die am
Kolben 3 angeordnet ist, nach oben bewegt werden. Im Zuge
der Bewegung von Stößelstange 5 nach
oben wird auch eine Kupplungsstangeneinheit 7, die im Spindelschaft 6 angeordnet
ist, aufgrund der Vorspannung einer Scheibenfeder 12, die
zwischen Spindelschaft 6 und Kupplungsstangeneinheit 7 angeordnet
ist, nach oben bewegt.
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Entsprechend
wird ein Aufweitungsteil 8, das an einem Endabschnitt der
Kupplungsstangeneinheit 7 ausgebildet ist, in die Spannzange 10 eingeführt, so dass
die Spannzange 10 aufgeweitet wird. Auf diese Weise ergreift
Spannzange 10 sicher das Werkzeug 9 und den Spindelschaft 6 und
arretiert so das Werkzeug 9.
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Im
Fall eines Löseschritts
wird Druckluft in eine Druckluft-Einlassöffnung 1 eingebracht,
so dass der Kolben 3 sich unter Einwirken der Druckluft
nach unten bewegt. Im Zuge der Abwärtsbewegung des Kolbens 3 bewegt
sich die Stößelstange 5,
die an den Kolben 3 gekoppelt ist, ebenfalls abwärts entlang
einer Führungsfläche eines
Gehäuses 4.
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Im
Zuge der Bewegung von Stößelstange 5 nach
unten drückt
ein Endabschnitt der Stößelstange 5 auf
die Kupplungsstangeneinheit 7, die im Spindelschaft 6 angeordnet
ist, so dass die Kupplungsstangeneinheit 7 ebenfalls nach
unten bewegt wird.
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Im
Zuge der Abwärtsbewegung
der Kupplungsstangeneinheit 7 erreicht die Spannzange 10, die
aufgeweitet worden war, wieder ihre ursprüngliche Form, und der Endabschnitt
der Kupplungsstangeneinheit 7 drückt auf Werkzeug 9 und
löst so
das Werkzeug 9.
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In
jüngerer
Zeit ist dann, wenn ein automatischer Werkzeugwechsler an einem
Hauptschaft eines Maschinenwerkzeugs einschließlich einer Hochfrequenz-Spindeleinheit
oder einer riemengetriebenen Spindeleinheit angeordnet ist, eine
Kupplungsstangeneinheit im Spindelschaft vorgesehen, um eine starke
Zugkraft auf ein Werkzeug oder einen Werkzeughalter einschließlich eines
konischen Schafts auszuüben,
so dass das Werkzeug oder der Werkzeughalter an einer Nase des Spindelschafts gesichert
ist. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich die Kupplungsstange in einem
Bereich von 10 mm in axialer Richtung zum Spindelschaft, um das
Werkzeug zu ziehen und zu befestigen. Das heißt, die Kupplungsstangeneinheit
kann in einem Bereich von 10 mm in axialer Richtung zum Spindelschaft
in drei verschiedenen Positionen angeordnet sein, nämlich einer
Frontposition, einer mittleren Position und einer Hinterposition,
je nach Zustand des Werkzeugs.
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In
der Frontposition wird das Werkzeug aus der Kupplungsstangeneinheit
gelöst.
Da das Werkzeug in freiem Zustand ist, kann das Werkzeug auf Wunsche
des Benutzers in den Spindelschaft eingeführt oder vom Spindelschaft
getrennt werden. In der mittleren Position zieht die Kupplungsstangeneinheit das
Werkzeug sicher fest und arretiert das Werkzeug am Spindelschaft.
In der Hinterposition ist das Werkzeug vom Spindelschaft getrennt,
und die Kupplungsstangeneinheit kehrt in ihre Ausgangsposition zurück, ohne
ein Werkzeug zu halten.
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Informationen
zu den drei verschiedenen Positionen der Kupplungsstangeneinheit
müssen
an eine Hauptsteuerung übertragen
werden, damit die Hauptsteuerung einen nächsten Schritt vorbereiten kann,
indem der Werkzeugwechselstatus überprüft wird,
und damit die Bearbeitung in zuverlässiger und sicherer Weise durchgeführt werden
kann. Ein Näherungsschalter
wird allgemein als Inspektionsvorrichtung benutzt, um Information
zu den drei verschiedenen Positionen der Kupplungsstangeneinheit
zu erhalten. Da nur eine Position von jeweils einem Näherungsschalter
erfasst werden kann, sind für
die Spindeleinheit drei Näherungsschalter
vorgesehen, damit diese Information zu den drei verschiedenen Positionen
der Kupplungsstangeneinheit erhalten kann.
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Auf
dem freien Markt erhältliche
Näherungsschalter
sind jedoch zu groß,
als dass sie im Innenbereich der Spindeleinheit angeordnet werden
könnten.
Außerdem
ist es schwierig, drei Näherungsschalter
in einem Bereich von 10 mm anzuordnen, welche den drei verschiedenen
Positionen der Kupplungsstangeneinheit entsprechen. Auch wenn die drei
Näherungsschalter
in der Spindeleinheit angeordnet werden, ist es nötig, die
Position der drei Näherungsschalter
mit Hilfe einer variablen Positionseinstellungsvorrichtung anzupassen,
um die drei Näherungsschalter
präzise
zu installieren. Da außerdem
drei Kabelleitungen für
die Stromversorgung und die Signalübertragung in Bezug auf die
drei Näherungsschalter
benötigt
werden, sind zusätzlich
Leitungsverlegearbeiten notwendig.
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Offenlegung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte deshalb unter Berücksichtigung der genannten
Probleme, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zum Ermitteln der Position einer Kupplungsstange bereitzustellen,
die in einer Spindeleinheit angeordnet ist, damit durch Ermitteln
der Position der Kupplungsstangeneinheit eine Positionsinformation
der Kupplungsstangeneinheit an eine Hauptsteuerung übermittelt
wird.
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Um
die genante Aufgabe zu erfüllen,
ist eine Vorrichtung zum Ermitteln der Position einer Kupplungsstange
einer Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel vorgesehen,
welche die Kupplungsstangeneinheit und eine Spindeleinheit umfasst,
welche die Kupplungsstangeneinheit derart aufnimmt, dass die Kupplungsstangeneinheit
leicht das Werkzeug arretieren kann, wobei die Vorrichtung zum Ermitteln
der Position für
die Kupplungsstange Folgendes umfasst: Einen Kern, der an einem
hinteren Umfangsabschnitt der Kupplungsstangeneinheit angeordnet
ist, einen Spulenabschnitt, der um einen äußeren Umfangsabschnitt des
Kern gewickelt ist und eine hohle Zylinderform von vorbestimmter
Dicke und vorbestimmter Länge
aufweist, einen LC-Schwingkreis, der mit dem Spulenabschnitt verbunden
ist, um ein Frequenzsignal zu erzeugen, das je nach Induktivitätswert des
Spulenabschnitts variiert, sowie einen Positionsermittlungsabschnitt,
der so an den LC-Schwingkreis
angeschlossen ist, dass er Positionsinformation der Kupplungsstangeneinheit an
eine Hauptsteuerung überträgt, indem
er die Position der Kupplungsstangeneinheit anhand des Frequenzsignals
ermittelt, das von dem LC-Schwingkreis erzeugt wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfasst der Positionsermittlungsabschnitt
einen Zähler,
der wiederholt das Frequenzsignal zählt, das von dem LC-Schwingkreis für jeden
Zyklus während
jeder vorbestimmten Zeitdauer erzeugt wird, einen Speicher zum Spei chern erster
Zählwerte
der Frequenzsignale pro vorbestimmter Zeiteinheit, die den drei
verschiedenen Positionen der Kupplungsstangeneinheit entsprechen, sowie
einen Mikrocomputer, der die ersten Zählwerte, die im Speicher gespeichert
sind, mit einem zweiten Zählwert
eines Schwingsignals pro vorbestimmter Zeiteinheit vergleicht, das
gegenwärtig
vom Zähler übermittelt
wird, so dass eine gegenwärtige
Position der Kupplungsstangeneinheit ermittelt wird.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung arretiert die Kupplungsstangeneinheit, die
in der Spindeleinheit angeordnet ist, welche die Vorrichtung zum
automatischen Werkzeugwechsel bildet, das Werkzeug an dessen Stirnseite.
Am hinteren Abschnitt der Kupplungsstangeneinheit ist eine Verlängerungsstange
ausgebildet. Die Verlängerungsstange
ist so vorgesehen, dass der Magnetkern stabil um einen äußeren Umfangsabschnitt
derselben herum angeordnet ist. Wenn die Größe eines Außendurchmessers der Kupplungsstangeneinheit
für das
Anordnen des Magnetkerns geeignet ist, ist es nicht nötig, eine
Verlängerungsstange
vorzusehen.
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Der
Magnetkern ist um den äußeren Umfang der
Verlängerungsstange
herum angeordnet, und der zylinderförmige Spulenabschnitt ist um
den äußeren Umfangsabschnitt
des Kerns herum angeordnet. Der Spulenabschnitt ist mit dem LC-Schwingkreis
als Teil des LC-Schwingkreises verbunden. Ein variables Frequenzsignal,
das von dem LC-Schwingkreis erzeugt wird, wird an den Positionsermittlungsabschnitt übertragen,
so dass der Positionsermittlungsabschnitt ei ne gegenwärtige Position
der Kupplungsstangeneinheit ermittelt. Der Positionsermittlungsabschnitt überträgt die Positionsinformation
der Kupplungsstangeneinheit an eine Hauptsteuerung, damit die Hauptsteuerung
den Betrieb der Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel genau
steuern kann.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung können besser anhand der folgenden
genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren
nachvollzogen werden, wobei
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1 eine
schematische Ansicht eines Aufbaus einer üblichen Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel
zeigt,
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2 eine Ansicht eines Aufbaus einer Kupplungsstangeneinheit
einer Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei „A" ein Arretierwerkzeug der Kupplungsstangeneinheit
darstellt, „B" eine Kupplungsstangeneinheit
darstellt, von der ein Werkzeug gelöst ist, und „C" eine arretierte
Kupplungsstangeneinheit darstellt, die kein Werkzeug hält,
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3 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Positionsermittlung zeigt,
die an einem hinteren Abschnitt einer Kupplungsstangeneinheit gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angeordnet ist, und
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4 eine
Ansicht von Vorrichtungen zur Positionsermittlung zeigt, die an
einem hinteren Abschnitt einer Kupplungsstangeneinheit gemäß einer zweiten
und dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angeordnet sind.
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Beste Art
der Durchführung
der Erfindung
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Im
Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
im Detail behandelt.
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Bei
der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird auf eine
genaue Beschreibung bekannter, in die Erfindung aufgenommener Funktionen
und Konfigurationen verzichtet, sofern sie vom Thema der vorliegenden
Erfindung ablenken könnten.
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Im
Folgenden soll eine bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren genau beschrieben
werden.
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1 eine
schematische Ansicht eines Aufbaus einer üblichen Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel
und 2 ist eine Ansicht einer Kupplungsstangeneinheit
einer Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei „A" ein Arretierwerkzeug der Kupplungsstangeneinheit
darstellt, „B" eine Kupplungsstangeneinheit
darstellt, von der ein Werkzeug gelöst ist, und „C" eine arretierte
Kupplungsstangeneinheit darstellt, die kein Werkzeug hält. Zusätzlich zeigt 3 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Positionsermittlung,
die an einem hinteren Abschnitt einer Kupplungsstangeneinheit angeordnet
ist.
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Bezug
nehmend auf 2 und 3 ist
ein Werkzeug an der Stirnseite einer Kupplungsstangeneinheit 50 arretiert,
die Teil einer Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel ist.
A einem hinteren Abschnitt der Kupplungsstangeneinheit 50 ist
eine Verlängerungsstange 52 ausgebildet
und erstreckt sich von dieser weg. Ein Kern 54 aus einem
magnetischen Element mit hoher magnetischer Durchlässigkeit
ist an einer äußeren Umfangsfläche der
Verlängerungsstange 52 angeordnet.
Auf diese Weise sind die Verlängerungsstange 52 und
der Kern 54 einstückig
mit der Kupplungsstangeneinheit 50 ausgebildet, so dass
sie gemeinsam auf- und abwärts bewegt
werden.
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Ein
Spulenabschnitt 56 ist um den Kern 54 herum angeordnet.
Der Spulenabschnitt 56 weist eine hohle Zylinderform und
auf, und ein Induktivitätswert
von Spulenabschnitt 56 variiert ja nach Position des Kerns 54.
Ein LC-Schwingkreis 58 ist
mit dem Spulenabschnitt 56 verbunden, um ein Frequenzsignal
zu erzeugen, welches je nach Induktivitätswert des Spulenabschnitts 56 variiert.
Der LC-Schwingkreis 58 ist
mit einem Positionsermittlungsabschnitt 60 verbunden.
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Der
Positionsermittlungsabschnitt 60 weist einen Zähler 64 auf,
der die vom LC-Schwingkreis 58 erzeugten Frequenzsignale
zählt.
Der Positionsermittlungsabschnitt 60 umfasst einen Speicher 68 zum
Speichern der vom LC- Schwingkreis 58 erzeugten
Frequenzsignale, wenn sich die Kupplungsstangeneinheit 50 in
den drei verschiedenen Positionen befindet, nämlich einer Arretierposition,
einer Entarretierposition und einer Werkzeuglöseposition der Kupplungsstangeneinheit 50.
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Sowohl
Speicher 68 als auch Zähler 64 sind mit
einem Mikrocomputer 66 verbunden. Der Mikrocomputer 66 vergleicht
den Zählwert,
der im Speicher 68 gespeichert ist, mit einem gegenwärtigen Frequenzzählwert des
Zählers 64 und
ermittelt auf diese Weise eine gegenwärtige Position der Kupplungsstangeneinheit 50.
Eine Hauptsteuerung 70 ist mit dem Mikrocomputer 66 verbunden,
so dass der Mikrocomputer 66 Positionsinformationen der
Kupplungsstangeneinheit 50 an die Hauptsteuerung 70 überträgt. Durch
den Empfang von Positionsinformationen der Kupplungsstangeneinheit 50 steuert
die Hauptsteuerung 70 den Betrieb einer Vorrichtung zum
automatischen Werkzeugwechsel gemäß der Position der Kupplungsstangeneinheit 50.
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Im
Folgenden soll die Positionsermittlung für die Kupplungsstangeneinheit 50 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
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Wenn
die Kupplungsstangeneinheit 50 das Werkzeug arretiert,
bewegt sich die Kupplungsstangeneinheit 50 zunächst aufwärts, so
dass der Kern 54 weiter in den Spulenabschnitt 56 eingeführt wird, so
dass der Kern 54 fast vollständig im Spulenabschnitt 56 aufgenommen
ist, wie unter „A" in 2 dargestellt.
Wenn andererseits die Kupplungsstangeneinheit 50 das Werkzeug
entarretiert, bewegt sich die Kupplungsstangeneinheit 50 abwärts, so
dass der Kern 54 ein wenig aus dem Spulenabschnitt 56 herausgezogen
wird, wie unter „B" in 2 dargestellt.
Wenn aber die Kupplungsstangeneinheit 50 arretiert und
das Werkzeug vollständig
aus der Kupplungsstangeneinheit 50 gelöst ist, bewegt sich die Kupplungsstangeneinheit 50 so
weit aufwärts
wie möglich,
so dass der Kern 54 vollständig im Spulenabschnitt 56 aufgenommen
ist.
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Die
Position des Kerns 54 im Verhältnis zum Spulenabschnitt 56 kann
also in Abhängigkeit
von den drei Positionen der Kupplungsstangeneinheit 50 variieren,
das heißt,
wenn das Werkzeug von Kupplungsstangeneinheit 50 arretiert
ist, wenn das Werkzeug von Kupplungsstangeneinheit 50 entarretiert
ist und wenn das Werkzeug vollständig
von Kupplungsstangeneinheit 50 gelöst ist.
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Ein
Wert einer Schwingungsfrequenz, die von dem LC-Schwingkreis 58 erzeugt wird,
welcher mit dem Spulenabschnitt 56 verbunden ist, kann
je nach Position des Kerns im Verhältnis zum Spulenabschnitt 56 variieren.
Das Schwingungsfrequenzsignal, das vom LC-Schwingkreis 58 erzeugt
wird, wird dem Zähler 64 des
Positionsermittlungsabschnitts 60 zugeführt.
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Der
Zähler 64 zählt also
die Frequenzsignale und überträgt den Zählwert an
den Mikrocomputer 66. Der Mikrocomputer 66 vergleicht
den Zählwert, der
vom Zähler 64 übertragen
wurde, mit dem Zählwert,
der im Speicher 68 gespeichert ist und ermittelt auf diese
Weise, ob das Werkzeug von der Kupplungsstangeneinheit 50 arretiert,
entarretiert oder vollständig
von der Kupplungsstangeneinheit 50 gelöst ist. Zusätzlich überträgt der Mikrocomputer 66 aufgrund
der oben beschriebenen Bestimmung ein entsprechendes Signal an die
Hauptsteuerung 70.
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Die
Hauptsteuerung 70 steuert den Betrieb der Vorrichtung zum
automatischen Werkzeugwechsel anhand des Signals, das vom Mikrocomputer 66 des
Positionsermittlungsabschnitts 60 übertragen wurde.
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Gemäß einer
zweiten und einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 4 dargestellt
sind, umfasst der Positionsermittlungsabschnitt 60 der
vorliegenden Erfindung zusätzlich
zu dem Mikrocomputer 66, dem Speicher 68 und dem
Zähler 64 einen
F/V-Wandler 72 zum Umwandeln eines Frequenzsignals in ein
Voltsignal. In diesem Fall wird das Schwingungssignal, das vom LC-Schwingkreis 58 erzeugt
wird, vom F/V-Wandler 72 in ein Voltsignal umgewandelt,
und die Position der Kupplungsstangeneinheit 50 wird anhand
des Voltsignals ermittelt.
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Beispielsweise
liest der Mikrocomputer 66 das Voltsignal über einen
A/D-Wandler 73 und ermittelt so die Position der Kupplungsstangeneinheit 50. Oder
ein Voltvergleichselement 74 vergleicht die Voltsignale
miteinander und ermittelt so die Position der Kupplungsstangeneinheit 50.
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Für den Fall,
dass der A/D-Wandler 73 benutzt wird, wird ein Frequenzsignal,
das erzeugt wird, wenn die Kupplungsstangeneinheit 50 sich
in einer vorbestimmten Position befindet, mit Hilfe des F/V-Wandlers 72 in
ein Voltsignal umgewandelt, und der Mikrocomputer 66 speichert
das Voltsignal im Speicher 68 über den A/D-Wandler 73.
Wenn die Kupplungsstangeneinheit 50 arbeitet, vergleicht
der Mik rocomputer 66 den Spannungswert, der im Speicher 68 gespeichert
ist, mit einem Spannungswert, der einer gegenwärtigen Position der Kupplungsstangeneinheit 50 entspricht
und ermittelt so die Position der Kupplungsstangeneinheit 50.
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Um
die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auszuführen, in der der Mikrocomputer 66 das
Voltsignal über
einen A/D-Wandler 73 liest, um so die Position der Kupplungsstangeneinheit 50 zu
ermitteln, kann der Positionsermittlungsabschnitt den F/V-Wandler 72 zur
Umwandlung des Frequenzsignals in ein Voltsignal umfassen, und den A/D-Wandler 73 zur
Umwandlung eines analogen Wertes des Voltsignals in einen digitalen
Wert, und den Speicher 68 zum Speichern der Spannungswerte,
die den drei Positionen der Kupplungsstangeneinheit 50 entsprechen,
und den Mikrocomputer 66 zur Ermittlung der gegenwärtigen Position
der Kupplungsstangeneinheit 50 durch einen Vergleich des Spannungswertes,
der im Speicher 68 gespeichert ist, mit dem Spannungswert,
der durch den F/V-Wandler 72 bereitgestellt wird.
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Für den Fall,
dass das Voltvergleichselement 74 benutzt wird, werden
vorbestimmte Voltsignale eingestellt, indem die vorbestimmten Voltsignale
mit Hilfe eines variablen Widerstands 75 geteilt werden, um
die vorbestimmten Voltsignale mit einem Voltsignal zu vergleichen,
das erzeugt wird, wenn sich die Kupplungsstangeneinheit 50 in
einer vorbestimmten Position befindet. Wenn dann die Kupplungsstangeneinheit 50 arbeitet,
werden die vorbestimmten Voltsignale mit einem erzeugten Spannungswert
verglichen, der einer gegenwärtigen
Position der Kupplungsstangeneinheit 50 entspricht, so
dass die Position der Kupplungsstangeneinheit 50 ermittelt
wird. Mit Hilfe dieser Ausführungsform
können
die Kosten zur Bereitstellung von Software zum Betreiben des Mikrocomputers
oder des Speichers reduziert werden.
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Um
die dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auszuführen, in der Voltsignale mit
Hilfe des Voltvergleichselements 74 miteinander verglichen
werden, um so die Position der Kupplungsstangeneinheit 50 zu
ermitteln, kann der Positionsermittlungsabschnitt den F/V-Wandler 72 zur
Umwandlung des Frequenzsignals in ein Voltsignal umfassen, und wenigstens
zwei variable Widerstände 75 zum
Einstellen mehrerer Voltsignale, um die Voltsignale mit einem Voltsignal
zu vergleichen, das erzeugt wird, wenn sich die Kupplungsstangeneinheit 50 in
einer bestimmten Position befindet, und das Voltvergleichselement 74 zum
Vergleichen der Spannungswerte der variablen Widerstände 75 mit
dem gegenwärtigen
Spannungswert, der durch den F/V-Wandler 72 bereitgestellt
wird, und einen Diskriminator 76 zum Ermitteln der Position
der Kupplungsstangeneinheit 50 anhand des genannten Vergleichs.
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Kommerzielle
Anwendbarkeit
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Wie
aus den oben gemachten Ausführungen hervorgeht,
ist der hohle Spulenabschnitt am hinteren Abschnitt der Kupplungsstangeneinheit
vorgesehen, und die Verlängerungsstange,
die einstückig
mit der Kupplungsstangeneinheit ausgebildet ist, ist in dem hohlen
Spulenabschnitt derart aufgenommen, dass die Verlängerungsstange
sich gemeinsam mit der Kupplungsstangeneinheit auf und ab bewegt.
Außerdem
ist der Magnetkern an einem äußeren Abschnitt
der Verlängerungsstange
angeordnet, so dass der Magnetkern ebenfalls gemeinsam mit der Kupplungsstangeneinheit
auf und ab bewegt wird. Auf diese Weise variiert der Induktivitätswert des Spulenabschnitts
in Abhängigkeit
vom Magnetkern, so dass auch die Schwingungsfrequenz variiert, die von
dem LC-Schwingkreis erzeugt wird. Die vorliegende Erfindung erreicht
Positionsinformation der Kupplungsstangeneinheit durch Ausnutzung
der Variation der Schwingungsfrequenz des LC-Schingkreises.
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Obwohl
diese Erfindung im Zusammenhang mit den Ausführungsformen beschrieben wurde,
die zum gegenwärtigen
Zeitpunkt als die praktischsten und damit bevorzugten angesehen
werden, muss beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten
Ausführungsformen
und die Figuren beschränkt
ist, sondern im Gegenteil dafür
vorgesehen ist, diverse Modifikationen und Variationen im Rahmen
des Geistes und des Umfangs der beiliegenden Ansprüche abzudecken.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Offenbart
ist eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Position einer Kupplungsstangeneinheit,
die in einer Spindeleinheit angeordnet ist. Die Vorrichtung ist
Teil einer Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel zum Wechseln
von Werkzeugen in der Spindeleinheit einer Bearbeitungsmaschine.
Die Vorrichtung überträgt ein Signal
an eine Hauptsteuerung, nachdem sie die Position der Kupplungsstange ermittelt
hat, so dass die Hauptsteuerung einen Status des von der Kupplungsstangeneinheit
arretierten Werkzeug überprüft. Die
Kupplungsstangeneinheit ist in der Spindeleinheit angeordnet und
bildet die Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel und arretiert
das Werkzeug an einer Stirnseite derselben. Ein Kern ist um den äußeren Umfang
der Kupplungsstangeneinheit herum angeordnet, und ein zylinderförmiger Spulenabschnitt
ist um den äußeren Umfangsabschnitt
des Kerns herum gewickelt. Ein LC-Schwingkreis ist so vorgesehen,
dass der Schwingkreis den Spulenabschnitt als Teil desselben umfasst.
Eine Schwingfrequenz des LC-Schwingkreises variiert je nach Position
des Kerns, der aus magnetischem Material hergestellt ist, so dass
die Vorrichtung die Position der Kupplungsstangeneinheit anhand
der Schwingungsfrequenz des LC-Schwingkreises ermittelt. Ein Positionsermittlungsabschnitt überträgt die Positionsinformation
der Kupplungsstangeneinheit an eine Hauptsteuerung, so dass die Hauptsteuerung
die gegenwärtige
Position der Kupplungsstangeneinheit ermittelt.