CN101134283A - 工件交换装置及车床单元 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于交换已加工工件与未加工工件的工件交换装置，所述工件交换装置包括：一抓臂，所述抓臂的两个纵向端部设有抓紧部，用于分别抓紧已加工工件及未加工工件，所述抓臂可绕设在抓臂的纵向中心部的转动轴线转动，并可沿转动轴线的轴向作线性移动；使所述抓臂转动的第一凸轮机构；以及使抓臂作线性移动的第二凸轮机构。

Description

工件交换装置及车床单元

对相关申请的交叉参考

本申请要求2006年8月31日申请的日本专利申请No.2006-236473的优先权，该文件结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及用也要加工的工件交换一个已机加工的工件的工件交换装置以及包括这种工件交换装置及一个车床的车床单元。

背景技术

在其中用工件加工装置(例如车床)加工工件的机加工操作中，需要缩短用一个未加工的工件交换已被工件加工装置加工好的工件的时间，以便使工件加工操作更有效。因此，例如工件运输装置(如装料机)以及装卸机器人已开发出作为工件交换装置，用于从工件加工装置收回已加工的工件，并且把未加工的工件提供到工件加工装置(参见例如JP-A-07-266184)。

但是，有这种工件交换装置变成较大且更贵的倾向，结果，难以缩短工件的交换时间。

发明内容

本发明的一些方面的一个优点是可以得到有简单结构的工件交换装置，并且用这种工件交换装置可快速交换已加工的工件与未加工的工件。

本发明的一个主要方面是提供了一种用于交换已加工工件与未加工工件的工件交换装置，所述工件交换装置包括：一抓臂，抓臂的两个纵向端部设有抓紧部，用于分别抓紧已加工工件及未加工工件，抓臂可绕设在抓臂的纵向中心部的转动轴线转动，并可沿转动轴线的轴向作线性移动；一个使抓臂转动的第一凸轮机构；和一个使抓臂作线性移动的第二凸轮机构。

说明书及附图将使本发明的其它特点及方面更加清楚。

附图说明

图1是车床10的概略图；

图2是凸轮单元100的外观的示意图；

图3是沿图2中H-H剖面截取的凸轮单元100的剖面图；

图4是沿图2中I-I剖面截取的凸轮单元100的剖面图；

图5是沿图2中J-J剖面截取的凸轮单元100的剖面图；

图6是当支承轴110已达到支承轴110的线性运动范围的一端时的沿图2A的I-I的剖面和沿图5中K-K的剖面；

图7是当支承轴110已达到支承轴110的线性运动范围的另一端时的沿图2A的I-I的剖面和沿图5中K-K的剖面；

图8是示意地示出偏压件160的外观的透视图；

图9是示出夹持偏压件162的夹持件的另一实例的图；

图10是图9中夹持件171的附近的放大图；

图11是示出当AWC30交换一个工件时车床单元10的各种元件的操作的定时图的一个实例；

图12A是示出在第一转动操作时抓臂31、卡盘31a和车床侧卡盘21a的状态的示意图；

图12B是示出在第一线性运动操作时抓臂31、卡盘31a和车床侧卡盘21a的状态的示意图；

图12C是示出在第二线性运动操作时抓臂31、卡盘31a和车床侧卡盘21a的状态的示意图；

图12D是示出在第二转动操作时抓臂31、卡盘31a和车床侧卡盘21a的状态的示意图；

图12E是示出在第三线性运动操作时抓臂31、卡盘31a和车床侧卡盘21a的状态的示意图；

图12F是示出在第四线性运动操作时抓臂31、卡盘31a和车床侧卡盘21a的状态的示意图；

图12G是示出在第三转动操作时抓臂31、卡盘31a和车床侧卡盘21a的状态的示意图。

具体实施方式

从说明书及附图至少将清楚下面方面。

本发明提供了用一个未加工的工件交换一个已加工的工件的工件交换装置，该工件交换装置包括一个抓臂、一个使抓臂转动的第一凸轮机构，及一个使抓臂作线性运动的第二凸轮机构，所述抓臂的两个纵向端部设有抓紧部用于分别抓紧一个已加工的工件及一个未加工的工件，抓臂可绕设在抓臂的纵向中心部分的一个转动轴线转动，并可沿转动轴线的轴向作线性移动。

采用这种工件交换装置，可以用以凸轮机构实现的简单的机械结构快速地交换已加工的工件及未加工的工件。

抓臂可执行一个操作，其中抓臂从抓臂的准备位置线性移动到用来交接已加工工件与未加工工件的工件交接位置，以便使抓紧部抓紧已加工工件及未加工工件；还可执行一个操作，其中抓臂从工件交接位置线性移动到用来退出在工件交接位置接收的已加工工件及未加工工件的工件退出位置；还执行一个操作，其中抓臂转动使得被抓紧部抓住的已加工工件及未加工工件的位置交换；还执行一个操作，其中抓臂从工件退出位置线性移动到工件交接位置，以便抓紧部释放出已加工工件及未加工工件；以及还执行一个操作，其中抓臂线性移动以便从工件交接位置返回准备位置。

在这种情形下，抓紧部可在工件交接位置同时抓紧或释放已加工工件及未加工工件。结果，可甚至更快地交换已加工工件和未加工工件。

工件交换装置可以进一步包括一个支承轴，支承轴支撑抓臂使得支承轴的中心轴线与转动轴线重合，支承轴与抓臂一起绕中心轴线转动，并且与抓臂一起沿中心轴线的轴向作线性移动。

在这种情形下，第一凸轮机构和第二凸轮机构通过支承轴驱动抓臂。

工件交换装置可进一步包括可转动地支承的驱动轴，驱动轴通过转动驱动第一凸轮机构和第二凸轮机构；以及装有第一凸轮机构、第二凸轮机构、支承轴和驱动轴的壳体。

在这种情形下，壳体可制成紧凑，因为第一凸轮机构和第二凸轮机构由同一驱动轴驱动。另外，容易使第一凸轮机构的驱动和第二凸轮机构的驱动同步，因此可以甚至更快地交换已加工工件与未加工工件。

另外，第一凸轮机构可包括第一凸轮和第一凸轮随动件，第一凸轮由驱动轴支承着并且可与驱动轴一起转动，而第一凸轮随动件由支承轴支承，并且当第一凸轮转动时通过与第一凸轮接合而使支承轴转动；第二凸轮机构可包括第二凸轮、枢转臂和偏压件，第二凸轮与第一凸轮一起由驱动轴支承并且可与驱动轴一起转动，枢转臂在沿其纵向的一个端部有与第二凸轮接合并可由第二凸轮的转动而枢转的第二凸轮随动件，而偏压件与枢转臂的另一纵向端部接合并偏压支承轴使得当枢转臂枢转时支承轴线性移动。

另外，偏压件可包括一个管形部和一个接合部，管形部使支承轴的小直径部配合在管形部内，接合部与管形部的两个纵向端部中更远离抓臂的端部邻近，并有与枢转臂的另一个纵向端部接合的接合孔，而且当枢转臂枢转时，随着接合部和管形部沿支承轴的中心轴线的轴向作线性移动，管形部偏压支承轴。

如果使用这种偏压件，那么可使壳体更紧凑，因为用于连接偏压件的空间减小了。

另外，相对抓臂的线性运动方向，准备位置可比工件退出位置更靠近工件交接位置。

在这种情形下，抓臂作线性移动时的移动量减小，使得可甚至更快地交换已加工工件与未加工工件。

另外，在其中抓臂作线性移动以便从工件退出位置返回到工件交接位置时的操作中抓臂达到工件交接位置时，抓臂可首先从工件交接位置缩回，随后抓臂可朝着工件交接位置送进，并且再达到工件交接位置。

在这种情形下，当抓住未加工工件的抓臂达到工件交接位置时发生的未加工工件的偏移减小，并且未加工工件在工件交接位置合适地交接。

另外，可得到一个车床单元，该单元包括(A)加工工件的车床；和(B)用于用一个未加工的工件交换已用车床加工的已加工工件的工件交换装置，工件交换装置包括一抓臂；一个第一凸轮机构和一个第二凸轮机构，抓臂的两个纵向端部设有分别用于抓紧已加工工件和未加工工件的抓紧部，抓臂可绕设在抓臂的纵向中心部的转动轴线转动，并可沿转动轴线的轴向作线性移动，第一凸轮机构使抓臂转动，而第二凸轮机构使抓臂作线性移动。

使用该车床单元，可快速地交换已用车床加工的已加工工件与未加工工件。

<车床单元的要点>

参见图1和2，下面是车床单元10的说明，车床10是使用工件交换装置的工件加工装置。图1示出车床10的概要并且是从上方看的车床10的视图。图2是凸轮单元100的外观的示意图，并示出了凸轮单元100的正视图(右图)和侧视图(左图)。应该注意在图1中，箭头代表X轴和Y轴，而在图2中，箭头代表凸轮单元100的顶侧和底侧。

在本实施例中，如图1所示，车床单元10包括至少一个用于加工工件的车床20，和一个自动工件交换装置(所谓的“自动工件交换器”，下面也简称为“AWC30”)，这是用于交换已用车床20加工的已加工工件Wa与未加工工件Wb的工件交换装置的实例。

车床20是数控(NC)车床，并可实施复杂的工件加工操作，如车削操作及铣削操作。如图1所示，车床20包括由车床头24可转动地支承的一个主轴21、切削工件的刀具22、通过转台23a夹持刀具22的刀具夹持器23、和支承主轴21、刀具夹持器23等的底座25。另外，用于夹紧工件的车床侧卡盘21a设在主轴21的前端。车床侧卡盘21a执行夹紧(卡紧)工件或松开(放松)夹紧的工件，并且当主轴21转动时，与主轴21一起转动。另外，车床侧卡盘21a的夹紧及放松操作由来自控制装置(后面要说明)的控制信号控制。另外，刀具夹持器23可相对于底座25沿X轴的方向、Y轴的方向和Z轴的方向运动，Z轴方向与X轴及Y轴垂直(垂直于图1的纸面)。

具有这种结构的车床20基于控制装置的控制信号加工工件(也就是说，该车床把未加工工件Wb加工成已加工工件Wa)。更具体地，当夹紧未加工工件Wb的车床侧卡盘21a与主轴21一起转动时，刀具夹持器23基于控制信号运动，并且通过把由刀具夹持器23夹持的刀具22紧贴在对着未加工工件Wb的一个合适的位置，刀具22紧贴着的、未加工工件Wb的部分被切削加工。

应该注意在该实施例中，如图1所示，未加工工件Wb的形状是具有在同一轴线上排着的、有不同外径的两个柱形段的工件的形状。另外，为说明起见，假定在用车床20加工前后，两个柱形段的外径没有改变。也就是说，与未加工工件Wb一样，已加工工件Wa沿着已加工工件的中心轴线方向有不同的外径。下面，已加工工件Wa及未加工工件Wb的有小外径的段称为“小直径段”，而有较大外径的段称为“大直径段”。

AWC30是车床20的外围装置，该装置在车床20已制成已加工工件Wa时从车床20收回已加工工件Wa并把未加工工件Wb放到车床20。如图1所示，AWC30安排成平行于车床20，并包括一个抓臂31、一个凸轮单元100、和一个驱动电动机40。

抓臂31的两个纵向端部设有卡盘31a，卡盘31a是用于夹紧已加工工件Wa和未加工工件Wb的抓紧部的一个实例。换言之，按照本实施例的抓臂31包拓两个卡盘31a。另外，如图1所示，两个卡盘31a固紧到抓臂31沿X轴的方向的两侧中更靠近车床20的主轴21和凸轮单元100的那侧。另外，与车床侧卡盘21a一样，卡盘31a执行夹紧操作及松开操作，并且夹紧操作及松开操作由控制装置的控制信号控制。

另外，抓臂31的纵向中心部由凸轮单元100设的支承轴110的前端支承。另外，抓臂31可相对其纵向绕位于中部的一个转动轴线转动(也就是，沿图1中标为“R”的转动方向转动)。另外，抓臂31可沿转动轴线的轴向线性地伸出和缩回(也就是，沿图1中标为“T”的方向)。抓臂31执行一个转动操作及一个线性延伸/缩回操作，以便用未加工工件Wb交换已加工工件Wa。应该注意抓臂31的转动操作及线性延伸/缩回操作将在下面的“车床单元的操作实例”一节中说明。

凸轮单元100是用于驱动抓臂31的装置，并且如图2所示，设有支承轴110。在内部，凸轮单元100设有多个用于驱动抓臂31的凸轮机构和用于把驱动功率传给多个凸轮机构的驱动轴120。在本实施例中，当多个凸轮机构被驱动时，用于转动抓臂31的驱动力和用于线性移动抓臂31的驱动力通过支承轴110传到抓臂31。更具体地，当多个凸轮机构被驱动时，支承轴110与抓臂31一起绕支承轴110的中心轴线110a转动，并沿中心轴线110a的轴向作线性移动。因此，支承轴110的中心轴线110a用作抓臂31的转动轴线。也就是说，抓臂31通过用多个凸轮机构驱动支承轴110而被驱动。应该注意凸轮单元100的结构的细节将在下面的“凸轮单元的结构实例”一节中说明。

驱动电动机40是凸轮单元100的驱动源，驱动电动机40的转动通过(在图中未示出的)驱动力传送机构(例如一个包括准双曲面齿轮或类似物的齿轮机构)传送到驱动轴120，因而驱动多个凸轮机构。

使用这种AWC30，当驱动电动机40由来自控制装置的控制信号起动时，凸轮单元100被驱动，并且抓臂31执行一个转动操作及一个线性延伸/缩回操作。通过抓臂31的这一系列操作，已加工工件Wa从车床20退下来，而未加工工件Wb从工件储存空间(图1中未加工工件Wb所处的位置)退下来，工件由抓臂31传送，并且最后，未加工工件Wb放到车床20上，而已加工工件Wa放到工件储存空间。这就是说，每次抓臂31执行该系列操作一个周期，AWC30执行一次工件交换。

不用说，当车床单元10起动，还没制出已加工工件Wa，因此AWC30的抓臂31仅从工件储存空间取回一未加工工件Wb，转送它并把未加工工件Wb放在车床20。另一方面，在所有的工件已加工好之后，车床单元10停止，抓臂31仅从车床20取回已加工工件Wa，转送它并把已加工工件Wa放到工件储存空间。也就是说，在车床单元10起动和停止时，AWC30没执行工件交换。应注意AWC30的操作在下面的“车床单元的操作实例”一节中说明。

另外，按照本实施例的车床单元10设有控制装置(也称为“NC装置”)，以便控制车床20和AWC30，该控制装置在图中未示出。该控制装置包括一个CPU和一个记忆器，记忆器中储存着数控程序，并且通过该数控程序控制车床单元10的各部分。如上所述，基于从控制装置送来的控制信号，车床20执行工件的加工，而AWC30执行工件的交换。换言之，在本实施例的车床单元10中，工件加工和工件交换是自动控制的。

另外，为了防止车床20产生的油或刮削在工件储存空间散射，按照本实施例的车床单元10设有用于划分工件储存空间和车床单元10的闸门(图中未示出)。当打开闸门时，AWC30的抓臂31可进入工件储存空间。该闸门的打开和闭合操作也由来自控制装置的控制信号控制。

<凸轮单元的结构实例>

下面是参照图3-10对按照本实施例的凸轮单元100的结构实例的说明。图3是沿上述图2中H-H线的剖面的示意图。图4是沿图2中I-I线的剖面的示意图。图5是沿图2中J-J线的剖面的示意图。图6和7是示出支承轴110的线性延伸/缩回运动的图。图6示出当支承轴110已沿从壳体130突出的方向线性移动并达到线性运动范围的一端时的、沿图2中I-I线的剖面(左图)和沿图5中K-K线的剖面(右图)。图7示出当支承轴110已沿着把它拉进壳体130的方向线性移动和已达到其线性运动的范围的另一端时的、沿图2中I-I线的剖面(左图)和沿图5中K-K线的剖面(右图)。图8是示意地示出偏压件160的外观的透视图。图9是示出夹持偏压件160的夹持部的另一实例的图。图10是示出图9中夹持件171的周围的放大图。应注意箭头代表图3-5以及图6的左图及图7的左图中凸轮单元100的顶侧和底侧。

在本实施例中，如图3及4所示，凸轮单元100包括一支承轴110、一驱动轴120、一壳体130、一第一凸轮机构140、一第二凸轮机构150等。也就是说，上述的多个凸轮机构涉及第一凸轮机构140和第二凸轮机构150。

如上面说明，支承轴110把抓臂31的纵向中心部支撑在支承轴110的前端。另外，在本实施例中，如图6所示，支承轴110的外径成四级沿支承轴110的轴向改变。更具体地，从支承轴110的前端依顺序，支承轴110包括外径相继变小的一个大直径部111、一个小直径部112、一个夹持件连接部113和一个滑动部114。抓臂31固定到从壳体130突起的、大直径部111的前端。小直径部112支承偏压件160(下面进一步说明)在一个状态，其中该小直径部112配合在偏压件160的管形部161中。夹持件连接部113是连接夹持件170(下面进一步说明)的部分。当支承轴110沿上述轴向作线性移动时，滑动部114相对转塔143(下面进一步说明)滑动。

驱动轴120绕其中心轴线转动以便驱动第一凸轮机构140和第二凸轮机构150。

壳体130是内装着第一凸轮机构140、第二凸轮机构150、支承轴110和驱动轴120的一个外壳。该壳体130通过一个驱动轴轴承132可转动地支撑驱动轴120，并通过一个转塔轴承133可转动地支撑下面说明的转塔143。另外，壳体130间接地支撑支承轴110，因为转塔143与支承轴110的滑动部114连接。应该注意，如图3所示，用于抑制转塔143沿支承轴110的轴向游隙的一个轴承张紧件133a设在转塔轴承133的一端。另外，壳体130设有一个管形支承轴法兰131以便支撑支承轴110的大直径部111。另外，一个密封件131a设在支承轴法兰131的前端侧，用来密封大直径部111和支承轴法兰131之间的间隙。也可以在支承轴法兰131里面设一个支承件(图中未示出)，使支承件支撑支承轴110的大直径部111。在这种情形下，支承轴110在两端被支承着，可消除抓臂31作用在支承轴110上的悬伸的负载(例如弯曲支承轴110等)的影响。

第一凸轮机构140是用来转动支承轴110及固定到支承轴110的抓臂31的凸轮机构。如图3所示，第一凸轮机构140包括用作第一凸轮的一个辊子齿轮式凸轮(roller gear cam)141、第一凸轮随动件142和转塔143。

辊子齿轮式凸轮141由驱动轴120支承，并可与驱动轴120一起转动。如图5所示，在辊子齿轮式凸轮141的外圆周表面上设有螺旋斜肋。

第一凸轮随动件142是与辊子齿轮式凸轮141接合的凸轮随动件。转塔143是辊子齿轮式凸轮141的随动件，并且如图5所示，四个第一凸轮随动件142以十字形安排设在转塔143的外圆周上。转塔143安排成靠近辊子齿轮式凸轮141，使得转塔143设置的第一凸轮随动件142在辊子齿轮式凸轮141转动时与辊子齿轮式凸轮141接合。转塔143设有与支承轴110的滑动部114连接的一个连接孔，通过把滑动部114配合入连接孔而与转塔143连接。另外，在该实施例中，一个键143a设在转塔143的连接孔的内壁，转塔143和滑动部114通过键连接而接合。因此，当支承轴110绕其中心轴线110a转动时，支承轴110与转塔143一起转动。另一方面，当支承轴110沿着中心轴线110a的轴向作线性移动时，滑动部114在连接孔的里面滑动(换言之，支承轴110可相对转塔143作线性移动)。

使用有这种结构的第一凸轮机构140，当驱动轴120转动时，在辊子齿轮式凸轮141转动时与其接合的第一凸轮随动件142在辊子齿轮式凸轮141的斜肋表面上滑动，从而转塔143与支承轴110一起转动。也就是说，由于驱动轴120的转动，第一凸轮随动件142使支承轴110转动。随后，当支承轴110转动时，抓臂31与支承轴110一起绕支承轴110的中心轴线110a转动。

第二凸轮机构150是一个使支承轴110和抓臂31沿支承轴110的轴向作线性移动的凸轮机构。如图4所示，第二凸轮机构包括用作第二凸轮的槽凸轮151、第二凸轮随动件152、枢转臂153和偏压件160。

如图4所示，相对辊子齿轮式凸轮141的中心轴线(也就是，驱动轴120的中心轴线)的轴向，槽凸轮151形成在辊子齿轮式凸轮141的第一端面中。也就是说，在该实施例中，辊子齿轮式凸轮141和槽凸轮151设在单一的凸轮体上，槽凸轮151与辊子齿轮式凸轮141一起由驱动轴120支承，并且该两齿轮与驱动轴120一起转动。槽凸轮151也成形为包住驱动轴120的一个无端环的形式。

第二凸轮随动件152是与槽凸轮151接合的凸轮随动件。枢转臂153是槽凸轮151的随动件，第二凸轮随动件152设在枢转臂153的一个纵向端部，如图4所示。该枢转臂153由枢转轴153b可枢转地支撑着，枢转轴153b连接到壳体130并平行于驱动轴120延伸。另外，枢转臂153安排在设有槽凸轮151的、辊子齿轮式凸轮141的端面的更外面，使得当第二凸轮随动件152转动时被槽凸轮151接合。当槽凸轮151随驱动轴120的转动而转动并且第二凸轮随动件152沿着槽凸轮151滑动时，与第二凸轮随动件152配合，枢转臂153绕枢转轴153b枢转。应注意枢转臂153的纵向中心部比纵向端部更宽，如图4所示。另外，一个弧形开口部153c的弧的中心在枢转轴153b上，并且其内径比驱动轴120的直径大，该弧形开口部153c设在中心部，延伸过枢转臂153的枢转范围。因此，枢转臂153可以不与驱动轴120干扰的情形下枢转。另外，用于接合下面说明的偏压件160的柱形突起部153a设在枢转臂153的另一纵向端部。

偏压件160把枢转臂153的枢转传给支承轴110并偏压支承轴110，使该支承轴作线性移动。如图8所示，偏压件160包括一管形部161、一接合部162、一用作接合枢转臂153的接合孔的接合槽163、一滑动部164等。

通过把小直径部116配合到管形部161中，管形部由支承轴110的小直径部112支承。另外，当小直径部116配合到管形部161中，小直径部112的中心轴线和管形部161的中心轴线成为基本重合。另外，润滑油薄膜设在小直径部112的外圆周表面和管形部161的内圆周表面之间。换言之，允许形成油膜的间隙设在小直径部112和管形部161之间。因此，管形部161可相对于小直径部112转动。另外，管形部161还以可与小直径部112一起作线性移动的方式被小直径部112支承着。也就是说，当支承轴110绕中心轴线110a转动时，支承轴110相对偏压件160转动。另一方面，当支承轴110沿中心轴线110a的轴向作线性移动时，支承轴110与偏压件160一起作线性移动。另外，管形段161的外径等于或小于支承轴110的大直径部111的外径。因此，在支承轴110作线性移动期间，被小直径部112支承的管形部161不会与支承轴法兰131干扰并且可进入支承轴法兰131中(见图6)。另外，管形部161的中心轴线(也就是支承轴110的中心轴线110a)的轴向长度比小直径部112的中心轴线的轴向长度长。管形部161的内径在两个步骤中改变。在管形部161的内周表面中，有小内径的部分与支承轴110的小直径部112的外圆周表面面接触，而后面要说明的夹持件170安排在有大的内径的部分和支承轴110的夹持件连接部113之间，如图6和7所示。

接合部162与管形部161的两个轴向端部中更远离抓臂31的端部邻近。如图8所示，接合部162有外径比管形部161的外径大的一个管形(在本实施例中近似于四分之一圆柱形)。接合槽163设在接合部162中，并与枢转臂153的突起部153a接合。接合槽163设在接合部162的外圆周表面的两个轴向端部(也就是相对支承轴110的轴向的外圆周表面的两个轴向端部)中更远离管形部161的端部。另外，接合槽163设有沿着弧形表面圆周方向的一个椭圆形，接合槽163的长直径的长度与枢转臂153的枢转范围相当。另外，接合部162沿着支承轴110的轴向延伸到接合槽163可与枢转臂153的突起部153a接合的一个位置。应该注意接合部162的内径调整成使得当偏压件160与支承轴110一起作线性移动时，接合部162不与转塔143及第一凸轮随动件142干扰，如图6和7所示。

滑动部164设在接合部162的外圆周表面上、接合槽163的上方。滑动部164有用于穿过滑动轴164a的通孔，滑动轴164a固定到壳体130使滑动轴安排成与支承轴110平行。当偏压件160和支承轴110一起作线性移动时，滑动部164沿着穿过通孔的滑动轴164a滑动。另一方面，当支承轴110和偏压件160相互相对转动时，由于管形部161和小直径部112之间的摩擦力，滑动部164防止偏压件160转动。也就是说，在该实施例中，滑动部164有防止偏压件160转动的功能。

使用有上述结构的偏压件160，当枢转臂153枢转时，枢转臂153的突起部153a沿着接合槽163的大直径方向在接合槽中运动。在这种情形下，突起部153a沿着支承轴110的轴向对着接合槽163的内表面推。也就是说，枢转臂153的偏压传送到偏压件160，并且由于沿着支承臂110的中心轴线110a的轴向用偏压件160偏压支承轴110，支承轴110与偏压件160一起沿轴向作线性移动。

另外，如上面提到，在该实施例中，用来夹持偏压件160的夹持件170安排在夹持件连接部113和管形部161之间。使用这种夹持件170，偏压件160被夹持成使得可与支承轴110一起作线性移动，更具体地，偏压件160被小直径部112支承成其中偏压件160的管形部161被夹在夹持件170和支承轴110的大直径部111之间的状态。结果，减小了相对支承轴110的轴向的管形部161的游隙，并且整个偏压件160与支承轴110一起作线性移动。换言之，管形部161被夹持件170限制成其不在小直径部112上滑动的方式。应注意夹持件170被固定螺栓固定到支承轴110的夹持件连接部113。

使用这种第二凸轮机构150，驱动轴120的转动首先被在槽凸轮151中滑动的第二凸轮随动件152转化成第二凸轮随动件152所设有的枢转臂153的枢转。随后，通过偏压件160接合枢转臂153，枢转臂153的枢转转化成支承轴110的线性移动，因此，由支承轴110支承的抓臂31沿着支承轴的轴向作线性移动。在这种情形下，支承轴110的大直径部111在密封件131a上滑动，与转塔143键接的滑动部114在转塔143的连接孔中滑动，而滑动部164在滑动轴164a上滑动。随后，支承轴110沿着支承轴的中心轴线110a的轴向在稳定的运动范围(下面称作“线性移动范围”)内前后移动。这里，当支承轴110沿大直径部111从壳体130突出的方向作线性移动并达到线性移动范围的一端时，管形部161进入支承轴法兰131，而接合部162与第一凸轮随动件142分开，如图6所示。另一方面，当支承轴110沿着大直径部111被壳体130接收的方向作线性移动，并达到线性运动范围的另一端时，接合部162包围着转塔143和第一凸轮随动件142，如图7所示。

使用以这种方式构成的凸轮单元100，当驱动电动机40起动时，第一凸轮机构140和第二凸轮机构150相互没有干扰地各驱动支承轴110和抓臂31。

如上面提到，允许形成油膜的间隙设在小直径部112和管形部161之间，使得支承轴110可相对偏压件160转动。也就是说，管形部161可滑动地连接到小直径部112。这里，当偏压件160与支承件110一起作线性移动时，会发生管形部161的中心轴线与支承轴110的中心轴线110a不匹配。换言之，当偏压件160线性移动时，存在由该间隙造成的游隙，并且管形部161的中心轴线会相对支承轴110的中心轴线110a倾斜。为了在保证允许形成油膜的间隙的同时，减小管形部161的中心轴线相对支承轴110的中心轴线110a的倾斜，必须相对管形部161的中心轴线的方向，增加管形部161的长度。相应地，支承轴110的轴向长度(或更精确地，支承轴110的小直径部112)成为更长。因此，如图9所示，可设想滚动件172(如钢球等)设在小直径部112和管形部161之间，并且小直径部112和管形部161通过滚动件172相互接触。在这一情形下，由于管形部161通过滚动件172与支承轴110的小直径部112接触，甚至当不设间隙时，支承轴110可相对偏压件160转动。另外，当不需要间隙时，管形部161的中心轴线将不相对支承轴110的中心轴线110a倾斜，因此不需要相对管形部161的中心轴线方向增加管形部161的长度。结果，整个支承轴110的长度可缩短，因此可以进一步减小作用在支承轴110上的悬伸负载的影响。

另外，如果使用滚动件172，用于接收滚动件172的滚动件接收槽115设在小直径部112和管形部161之间，如图10所示。通过滚动件172夹持偏压件160的夹持件171(也就是与图6和7所示的夹持件170不同的一个夹持件)固定到支承轴110的夹持件连接部113。夹持件171把这样一个预负荷加到滚动件172上，使它们被朝着支承轴110的大直径部111顶推。另外，为了调节该预负荷，夹持件171设有处理成带螺纹的螺纹部171a。随后，当夹持件171用螺纹部171a拧到夹持件连接部113上，通过调节螺纹部171a固紧的范围，可调节预负荷。

<车床单元的操作实例>

参见图11-12G，下面是当AWC30交换工件时，车床单元10的各种元件的操作实例的说明。如上面提到，当车床单元10起动或停止时，没有工件用AWC30交换。但是，当车床单元10起动或停止时，车床单元10的各种元件的操作基本与工件交换时的操作一样，因此下面的说明用于交换工件时的操作。

图11是示出当AWC30交换一工件时，车床单元10的各种元件的操作的定时图的实例。图11示出抓臂31的转动操作的图(图A)；抓臂31的线性移动的图(图B)；划分工件储存空间和车床单元10的闸门的开/关操作的图(图C)；车床侧卡盘21a的夹紧/松开操作的图(图D)；和抓臂31的卡盘31a的夹紧/松开操作的图(图E)。应注意在图11中，字母a-o表示当驱动轴120转动一次时，驱动轴120的各个转动送进状态(也就是，从开始状态起的转动角度)。例如，状态“a”是驱动轴120从开始状态转过0°的状态(也就是没有转动的状态)，而状态“m”是驱动轴120已转过270°的状态。

图12A-12G是示出在工件交换时在各个时间点抓臂31、卡盘31a、车床侧卡盘21a的示意图。图12A是示出第一转动操作的图；图12B是示出第一线性移动操作的图；图12C是示出第二线性移动操作的图；图12D是示出第二转动操作的图；图12E是示出第三线性移动操作的图；图12F是示出第四线性移动操作的图；和图12G是示出第三转动操作的图。图12A-12G各包括示出抓臂31、卡盘31a、车床侧卡盘21a、和从上方看的已加工工件Wa和未加工工件Wb的视图(上图)和从与固定抓臂31的卡盘31a的一侧相对的侧所看的图(下图)。应注意图12A-12G中，在上图中X轴线及Y轴线用箭头标出，而在下图中Y轴线及Z轴线用箭头标出。

首先，刚好在AWC30交换工件前的阶段中，车床单元10的各个元件处在开始状态。更具体地，在AWC30中，驱动电动机40停止，抓臂31处在等待位置(抓臂31安排在图12A中X轴线的方向的位置)，其中抓臂31的纵向沿Z轴方向延伸(这是图12A中双点链线指示的抓臂31的状态)。另外，抓臂31的卡盘31a处在释放状态(也就是在松开状态)。另一方面，车床20在加工工件的状态。也就是说，设在车床20的主轴21上的车床侧卡盘21a抓住被加工的工件Wc的小直径部(也就是，在夹紧状态)。另外，闸门处在关闭状态。

在这状态后，当用车床20加工工件已完成(换言之，已制成已加工工件Wa)，闸门打开，如图11C所示，抓臂31可进入工件储存空间。另一方面，AWC30的驱动电动机40起动，凸轮单元100的驱动轴120开始转动，驱动第一凸轮机构140和第二凸轮机构150。也就是说，AWC30开始工件的交换。紧接着开始工件交换的驱动轴120的状态当然是状态“a”。

随后，随驱动轴120的转动向前和驱动轴120从状态“a”到状态“b”，即使第一凸轮机构140和第二凸轮机构150被驱动，抓臂31处在搁在准备位置的状态，该状态是所谓的“停顿状态”。

随后，当驱动轴120到达状态“b”时，第一凸轮机构140绕支承轴110的中心轴线110a转动支承轴110及抓臂31。也就是说，支承臂31执行沿图12A中箭头指示的转动方向转动90°(下面也称为“第一转动操作”)。在驱动轴120从状态“b”进到状态“d”时，进行了该第一转动操作，并且由于该第一转动操作，在抓臂31上的各卡盘31a安排在已加工工件Wa和未加工工件Wb的前面。

当驱动轴120达到状态“c”，第二凸轮机构150沿支承轴110的轴向(也就是X轴的方向)线性移动支承轴110和抓臂31。也就是说，抓臂31执行沿图12B的箭头指示的方向的线性移动操作(下面称作“第一线性移动操作”)。在驱动轴120从状态“c”进到状态“e”的情形下，进行了第一线性移动操作。通过该第一线性移动操作，抓臂31被从准备位置带到用于交接未加工工件Wb与已加工工件Wa的工件交接位置(其中抓臂31安排在如图12B中的双点链线指示的X轴线方向位置)。另外，在第一线性移动操作中，抓臂31沿X轴方向移动St1的距离(见图11的B图)。应注意在该实施例中，在第一转动操作完成前，抓臂31开始第一线性移动操作，如图11的A图和B图所示。也就是说，当抓臂31从状态“c”到状态“d”，第一转动操作与第一线性移动操作重迭。

接着，当驱动轴120到达状态“e”，卡盘31a安排在工件交接位置，在已加工工件Wa和未加工工件Wb的前面，如图12B所示。也就是说，各卡盘31a安排在可以抓住未加工工件Wb和已加工工件Wa的位置。随后，如图11所示，抓臂31已在停顿状态一个预定的时间段之后，驱动电动机40停止，驱动轴120的转动中断。当驱动电动机40停止，卡盘31a进行一个夹紧操作，其中卡盘同时抓住由车床侧卡盘21a抓住的已加工工件Wa的大直径部以及放在工件储存空间中的未加工工件Wb，如图11的E图所示。随后，当卡盘31a抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb，车床侧卡盘21a执行一个松开操作，其中该卡盘释放掉已加工工件Wa的抓紧状态，如图11的D图所示。因此，抓臂31(更精确地，抓臂31的卡盘31a)从车床侧卡盘21a收回已加工工件Wa和从工件储存空间收回未加工工件Wb。

应注意车床20中已加工工件Wa的位置和工件储存空间中未加工工件Wb的位置已事先调整使得抓臂31的卡盘31a可同时抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb。换言之，整个车床单元10设计成已加工工件Wa及未加工工件Wb可被同时抓住。

当各卡盘31a已把已加工工件Wa及未加工工件Wb抓住在工件交接位置时，驱动电动机40再起动，驱动轴120再开始转动。随后，当驱动轴120达到状态“f”，第二凸轮机构150使支承轴110和抓臂31沿图12c中箭头方向作线性移动。也就是说，当卡盘31a已抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb，抓臂31执行一个线性移动操作，其中抓臂从工件交接位置移出(下面称为“第二线性移动操作”)，如图12C所示。在驱动轴120从状态“f”进到状态“h”的情形下，进行了该第二线性移动操作。由于第二线性移动操作，抓臂31从工件交接位置移动到用于退出已加工工件Wa和未加工工件Wb的工件退出位置(图12C中粗实线所示的抓臂31的X轴线方向位置)。在第二线性移动操作中，抓臂31沿X轴线方向仅移动距离St2(见图11中B图)。在本实施例中，距离St2大于第一线性移动操作中移动的距离St1(换言之，相对X轴线方向，准备位置比工件退出位置更接近工件交接位置)。这是为了防止在抓臂31进行如下所述的第二转动操作时，被卡盘31a抓住的已加工工件Wa和未加工工件Wb与车床20或凸轮单元100的壳体130碰撞。随后，当抓臂31到达工件退出位置，抓臂31搁在工件退出位置一段预定的时间(更具体地，在驱动轴120从状态“h”进到状态“i”时)，如图11中B图所示。

当驱动轴120到达状态“g”，第一凸轮机构140绕支承轴110的中心轴线110a转动抓臂31。也就是说，抓臂31执行沿图12D中箭头指示的转动方向转动180°的操作(下面称为“第二转动操作”)。在驱动轴120从状态“g”进到状态“j”时，进行了该第二转动操作，并且通过该第二转动操作，卡盘31a抓住的已加工工件Wa和未加工工件Wb的位置交换了。更具体地，通过该第二转动操作，由卡盘31a抓住的未加工工件Wb位于车床侧卡盘21a的前面，如图12D所示。应该注意，如图11中A图和B图所示，在第二线性移动操作完成之前就开始了第二转动操作，在抓臂31从状态“g”进到状态“h”的情形下，第二转动操作与第二线性移动操作重迭。

另外，当驱动轴120达到状态“i”，第二凸轮机构150沿图12E中箭头指示的方向线性移动支承轴110和抓臂31。也就是说，执行了朝着工件交接位置的一个线性移动操作，使抓臂31释放在工件交接位置由第二转动操作交换的已加工工件Wa和未加工工件Wb(下面称为“第三线性移动操作”)。在驱动轴120从状态“i”进到状态“k”的情形下进行了第三线性移动操作。随后，通过该第三线性移动操作，抓臂31被带到工件交接位置，其中车床侧卡盘21a接收未加工工件Wb，而工件储存空间接收已加工工件Wa。相应地，在第三线性移动操作中，抓臂31沿X轴线方向仅移动距离St2。在该实施例中，在第二转动操作完成前就开始了第三线性移动操作，在抓臂31从状态“i”进到状态“j”的情形下，第二转动操作与第三线性移动操作重迭。因此，如图12D所示，当第二转动操作完成，抓臂31已从工件退出位置移出，并到达更接近于工件交接位置的一个位置(图12D中由粗实线指示的抓臂31的X轴方向位置)。

随后，如图12E所示，当抓臂31达到工件交接位置，由卡盘31a抓住的已加工工件Wa和未加工工件Wb被安排在预定位置(图12E所示的已加工工件Wa和未加工工件Wb的位置)。更具体地，未加工工件Wb与车床侧卡盘21a接触。但是，当抓臂31从工件退出位置移动到工件交接位置，并到达工件交接位置，并且未加工工件Wb与车床侧卡盘21a接触时，由于接触时的间隙，未加工工件Wb可能偏离预定位置。因此，在本实施例中，当在第三线性移动操作中抓臂31到达工件交接位置时，抓臂31从工件交接位置仅缩回距离St3(见图11中B图)。之后，抓臂31朝着工件交接位置仅送进距离St3，并且再到达工件交接位置。这里，距离St3比距离St1和距离St2短。也就是说，通过在首先达到工件交接位置后，来回线性移动抓臂31一段比较短的距离St3，可减小当抓臂31达到工件交接位置时与车床侧卡盘21a接触期间可能发生的未加工工件Wb的位置偏差。

而且，当驱动轴120达到状态“k”，在支承轴110和抓臂31已搁在停顿状态一段预定的时间后，驱动电动机40停止，并且驱动轴120的转动中断，如图11所示。当驱动电动机40停止，车床侧卡盘21a执行一个夹紧操作，其中卡盘21a抓住未加工工件Wb的小直径部，如图11的D图所示。随后，当车床侧卡盘21a已抓住未加工工件Wb的小直径部，抓臂31的卡盘31a执行松开操作，其中卡盘31a释放对已加工工件Wa和未加工工件Wb的抓住，如图11的E图所示，已加工工件Wa和未加工工件Wb同时释放。如此，已加工工件Wa从抓臂31的卡盘31a交接到工件储存空间，而未加工工件Wb从抓臂31的卡盘31a交接到车床侧卡盘21a。

当已加工工件Wa和未加工工件Wb从卡盘31a中释放掉，驱动电动机40再启动，且驱动轴120的转动再开始。随后，当驱动轴120达到状态“l”，支承轴110和抓臂31由第二凸轮机构150沿图12F中箭头所示方向线性地移动。也就是说，抓臂31执行从工件交接位置回到准备位置的线性移动操作(下面称为“第四线性移动操作”)。在驱动轴120从状态“l”移动到状态“n”的情形下进行了该第四线性移动操作，而抓臂31由于该第四线性移动操作沿X轴方向移动仅仅一距离St1直到达到准备位置。

当驱动轴120达到状态“m”，第一凸轮机构140使抓臂31执行一个转动操作，其中抓臂31沿图12G箭头指示方向转动90°(下面称为“第三转动操作”)。在驱动轴120从状态“m”进到状态“o”的情形下，进行了该第三转动操作，通过第三转动操作，抓臂31恢复到其开始位置。应该注意在第四线性移动操作完成之前就开始了第三转动操作，在驱动轴120从状态“m”到状态“n”的情形下，第四线性移动操作与第三转动操作重迭。

接着，抓臂31在准备位置处于准备状态，其中抓臂31的纵向方向沿着Z轴方向延伸，并且支承轴110和抓臂31保持在停顿状态直到驱动轴120已经转动一次。那么，当驱动轴120已转动一次时，驱动电动机40停止，而车床20开始对未加工工件Wb的加工，如图12G所示。此外，闸门关闭，一个新的未加工工件Wb(与已被车床侧卡盘21a抓住的未加工工件Wb不同)放在工作储存空间，车床单元10的各种元件恢复到原始位置。另外，随着用车床20加工工件的进展，车床侧卡盘21a抓住被加工的工件Wc。

上述系列的操作在车床单元10中进行，而单一的工件交换终止。另外，由抓臂31执行的各种转动操作的开始时间和转动量由辊子齿轮式凸轮141的斜肋的形状调节，而抓臂31执行的线性移动操作的开始时间和移动的距离由槽凸轮151的槽形状调节。如上提到，在抓臂31执行的操作中，可能有操作之间的重迭，以便缩短工件交换的时间。由于第一凸轮机构140的驱动与凸轮单元100的第二凸轮机构150的驱动不干扰，可实现操作时间的重迭。但是，也可以仅在前一个操作已完成之后开始接下来的操作，而没有操作之间的重迭。

另外，可以使用驱动电动机40作为开关闸门的驱动力以及抓臂31的卡盘31a和车床侧卡盘21a的夹紧/松开操作的驱动力。在这一情形下，容易使工件交换期间车床单元10的各个元件的操作同步，因此使工件交换的时间可更加缩短。

<按照该实施例的AWC的效果>

如上所述，用于交换已加工工件Wa和未加工工件Wb的AWC30包括具有在纵向相应的端部抓住已加工工件Wa与未加工工件Wb的卡盘31a的抓臂31，抓臂31可绕位于抓臂31的纵向的中部的转动轴线转动并可沿转动轴线的轴向作线性移动，还有用于转动抓臂31的第一凸轮机构140和用于线性移动抓臂31的第二凸轮机构150。该AWC30有用凸轮机构实现的简单机械结构并允许快速交换已加工工件Wa与未加工工件Wb。

也就是说，如在“背景技术”一节中说明的，普通的工件交换装置大多是越来越笨重及昂贵，结果，难以缩短工件交换的时间。例如，在普通的工件交换装置的工件运送装置(如装载机)中，工件交换期间运送已加工工件Wa和未加工工件Wb的工件运送路途变得愈来愈长，从而整个装置变得更大，以及变得难以缩短工件交换的时间。另一方面，作为另一类工件交换装置的装卸机器人使用比工件运送装置更小的安装空间，因此作为整个装置，它们容易制成很小，但它们大都昂贵，并要求复杂的操作设定及维修。也就是说，装卸机器人的引入需要大的投资，因此难以努力缩短工件的交换时间。另外，使用普通的装卸机器人，用于抓住工件的抓紧部仅设在一个位置，因此难以有效地交换工件。

另一方面，使用按照本实施例的AWC30，执行工件交换的系列操作的抓臂31由凸轮机构驱动。也就是说，AWC30有简单的机械结构，因此与普通的工件交换装置比较，AWC30耐久性高，并且容易设计成更紧凑并且不太贵的装置。而且，抓臂31使用凸轮机构驱动，因此抓臂31的定位精确性高，并且已加工工件Wa和未加工工件Wb的交接可合适地进行。另外，在该实施例中，用于抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb的卡盘31a设在抓臂31的两个纵向端部。因此，已加工工件Wa和未加工工件Wb可同时抓住，因此工件的交换被有效地执行。由于这些效果，AWC30可比普通工件交换装置更快地交换已加工工件Wa与未加工工件Wb。

<其他实施例>

上面是按照本发明的一个实施例的工件交换装置的说明，但是本发明的上面实施例仅用于说明本发明的目的，而不能解释为对本发明的限制。本发明当然可以在不背离本发明的精神情形下改变及改进，并可包括功能等同物。

上述实施例是对包括车床20和使用工件交换装置的作为工件加工站的AWC30的车床单元10的实例的说明。也就是说，AWC30是与车床20交换工件的工件交换装置，但并不限于此。也就是说，按照本发明的工件交换装置也可以用于其它工件加工装置，比如切割机、磨削机或焊接机。

而且，工件形状并不限于有安排在公共轴线上两个不同外径的柱形部的结构的工件。只要抓臂31的卡盘31a和在工件加工装置侧的卡盘的形状可以调节，就可把本发明应用到很多形状的工件。

另外，在本实施例中，已解释了一种情况，其中抓臂31执行一个第一线性移动操作，到一个工件交接位置让卡盘31a抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb；一个朝向退出在工件交接位置已接收的已加工工件Wa和未加工工件Wb的工件退出位置的第二线性移动操作；一个第二转动操作，其中通过转动交换了已加工工件Wa和未加工工件Wb的位置；一个朝向工件交接位置以便使卡盘31a释放已加工工件Wa及未加工工件Wb的第三线性移动操作；和回到准备位置的一个第四线性移动操作。也就是说，在上述实施例中，在工件交接位置，AWC30同时收集已加工工件Wa和未加工工件Wb，并同时释放它们。但是，并不限于此，例如，已加工工件Wa的交接位置相对于图1中X轴线方向可与未加工工件Wb的交接位置不同。但是，如果已加工工件Wa和未加工工件Wb同时被收集及释放，那么可以更快地进行工件交换。关于这一方面，上述实施例是优选的。

在上述实施例中，支承轴110被设成支撑抓臂31使得支承轴的中心轴线110a有与抓臂31同样的转动轴线，并且支承轴110与抓臂31一起转动及线性移动。也就是说，说明了一种情形，其中第一凸轮机构140和第二凸轮机构150通过支承轴110驱动抓臂31，但是并不限于此。例如，也可以是一种结构，其中第一凸轮机构140和第二凸轮机构150直接驱动抓臂31。

另外，在上述实施例的凸轮单元100的壳体130中，当驱动轴120转动时，第一凸轮机构140和第二凸轮机构150被驱动。也就是说，第一凸轮机构140和第二凸轮机构150有同样的驱动源，但是并不限于此。例如，也可以使第一凸轮机构140和第二凸轮机构150设有分开的驱动源。但是，如果由来自单一驱动轴120的驱动力传送到第一凸轮机构140和第二凸轮机构150，那么凸轮单元100的结构更简单，因而壳体130可更紧凑。另外，更容易使第一凸轮机构140和第二凸轮机构150的驱动同步，使得工件可更快地交换。

另外，在上述实施例中，第一凸轮机构140包括由支承轴120支承并可与支承轴120一起转动的一个辊子齿轮式凸轮141，以及通过转塔143由支承轴110支承的第一凸轮随动件140。另一方面，第二凸轮机构150包括由驱动轴120支承并可与驱动轴120一起转动的槽凸轮151、与槽凸轮151接合的第二凸轮随动件152、在一个纵向端部设有第二凸轮随动件152的枢转臂153、和当枢转臂153枢转时偏压支承轴110的偏压件160。但是，并不是限于此，并且只要凸轮单元100包括绕支承轴110的中心轴线110a转动支承轴110的凸轮机构和沿支承轴的中心轴线110a线性移动支承轴110的凸轮机构，对它的使用没有限制。

另外，在上述实施例中，偏压件160包括与支承轴110的小直径部112配合的管形部161，和有与枢转臂153的突起部153a接合的接合槽163的接合部162。也就是说，按照上述实施例的偏压件160由支承轴110支承，以及当枢转臂153枢转时，枢转臂153与支承轴110一起作线性移动，但这不是限于此。例如，偏压件也可设成邻近支承轴110，及通过沿平行于支承轴110的中心轴线110a的方向线性移动偏压支承轴110。这种偏压件可包括用于接合支承轴110的接合部，因此当偏压件线性移动时，接合部被偏压使支承轴110作线性移动。但是，如果用这种偏压件，壳体130需要制成大一个使偏压件从支承轴110中移出的量。相反，用按照本实施例的偏压件160，偏压件160制成与支承轴110成整体，使连接偏压件160的空间更小。结果，使壳体130更紧凑，因此上述实施例是可优选的。

另外，在上述实施例中，相对X轴方向，准备位置比工件退出位置更接近工件交换位置。也就是说，已说明了一种情形，其中图11的B图的距离St1比距离St2短，但是并不限于此。例如，也可以是相对X轴，准备位置和工件退出位置在同一位置，距离St1和距离St2等长度。

抓臂31的线性移动距离越短，执行工作交换越快。但是，在抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb的情形下，抓臂31转动时，必须调节线性移动的距离到一个距离，其中在已加工工件Wa和未加工工件Wb之间及已加工工件Wa与壳体130之间没有干扰。但是，也可以使在其中抓臂31不抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb的状态下抓臂31作线性移动的情形下，线性移动的距离比不发生干扰的距离更短。因此，通过使抓臂31抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb的情形与抓臂31不抓住已加工工件Wa和未加工工件Wb的情形的线性移动距离不同，可以让抓臂31更有效地线性移动。结果，工件可更快地交换，因此就这方面而言，上述实施例是可优选的。

当在上述实施例中的抓臂31在第三线性移动操作中达到工件交接位置，抓臂仅从工件交接位置退出距离St3，随后朝工件交接位置送进，并再到达工件交接位置。但是，并不限于此，也可以一旦抓臂31在第三线性移动操作过程中达到工件交接位置，就没有缩回地留在工件交接位置。但是如果如上所述，在达到工件交接位置后，抓臂31前后移动距离St3，就减小了当未加工工件Wb与车床侧卡盘21a接触时发生的未加工工件Wb的位置偏移，并且未加工工件Wb被放置于合适的位置。在这方面，上述的实施例是可优选的。

Claims (9)

1.一种用于交换已加工工件与未加工工件的工件交换装置，所述工件交换装置包括：

抓臂，所述抓臂的两个纵向端部设有抓紧部，用于分别抓紧一已加工工件及一未加工工件，所述抓臂可绕设在抓臂的一纵向中心部的一转动轴线转动，并可沿所述转动轴线的轴向作线性移动；

使所述抓臂转动的一第一凸轮机构；和

使所述抓臂作线性移动的一第二凸轮机构。

2.按照权利要求1的工件交换装置，其特征在于所述抓臂执行以下操作：

所述抓臂从它的一准备位置线性移动到用于交接所述已加工工件和所述未加工工件的一工件交接位置，以便使所述抓紧部抓紧所述已加工工件和所述未加工工件；

所述抓臂从所述工件交接位置线性移动到一工件退出位置，用于退出在所述工件交接位置处接收的所述已加工工件和所述未加工工件；

所述抓臂转动使得被所述抓紧部抓紧的所述已加工工件和所述未加工工件的位置交换；

所述抓臂从所述工件退出位置线性移动到所述工件交接位置，以便所述抓紧部释放所述已加工工件和所述未加工工件；

所述抓臂线性移动以便从所述工件交接位置返回到所述准备位置。

3.按照权利要求2的工件交换装置，其特征在于还包括一支承轴，所述支承轴支承所述抓臂使得所述支承轴的中心轴线与所述转动轴线重合，

所述支承轴与所述抓臂一起绕所述中心轴线转动，并且与所述抓臂一起沿所述中心轴线的轴向作线性移动。

4.按照权利要求3的工件交换装置，其特征在于还包括：

一可转动地被支承的驱动轴，所述驱动轴通过转动驱动所述第一凸轮机构和所述第二凸轮机构，以及

一壳体，所述壳体包含所述第一凸轮机构、所述第二凸轮机构、所述支承轴及所述驱动轴。

5.按照权利要求4的工件交换装置，其特征在于：

所述第一凸轮机构包括：

由所述驱动轴支承并可以与所述驱动轴一起转动的一第一凸轮；

由所述支承轴支承并在所述第一凸轮转动时通过与所述第一凸轮接合使所述支承轴转动的一第一凸轮随动件；以及

所述第二凸轮机构包括：

一第二凸轮，其与所述第一凸轮一起由所述驱动轴支承并可与所述驱动轴一起转动；

一枢转臂，所述枢转臂的一个纵向端部有一个第二凸轮随动件，所述第二凸轮随动件与所述第二凸轮接合并可由所述第二凸轮的转动来枢转；和

一偏压件，其与所述枢转臂的另一纵向端部接合并在所述枢转臂枢转时偏压所述支承轴以使所述支承轴作线性移动。

6.按照权利要求5的工件交换装置，其特征在于：

所述偏压件包括：

内部配合所述支承轴的一小直径部的管形部；和

接合部，所述接合部与所述管形部的两个纵向端部中离所述抓臂更远的端部邻近，并有与所述枢转臂的另一纵向端部接合的一接合孔；以及

当所述枢转臂转动时，随着所述接合部和所述管形部沿着所述支承轴的中心轴线的轴向作线性移动，所述管形部偏压所述支承轴。

7.按照权利要求2-6中任一项的工件交换装置，其特征在于，相对于所述抓臂的线性移动方向，所述准备位置比所述工件退出位置更接近所述工件交接位置。

8.按照权利要求2-7中任一项的工件交换装置，其特征在于：当在抓臂作线性移动以便从工件退出位置返回到工件交换位置的操作过程中抓臂达到工件交接位置时，抓臂首先从工件交接位置缩回，随后抓臂朝工件交接位置送进并再达到工件交接位置。

9.一种车床单元，包括：

(A)用于加工工件的车床，和

(B)用于交换用车床已加工好的已加工工件与未加工工件的工件交换装置，所述工件交换装置包括：

在两个纵向端部设有抓紧部用来分别抓紧已加工工件和未加工工件的一抓臂，所述抓臂可绕位于抓臂的纵向中心部的转动轴线转动，并可沿转动轴线的纵向作直线移动；

使抓臂转动的第一凸轮机构；和

使抓臂作线性移动的第二凸轮机构。

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