CN103447878A - 加工中心 - Google Patents

Abstract

加工中心的遮挡板具有竖立在滑动座上的背面板和设于背面板的左右的侧面板，在遮挡板的背面板上设置能供主轴头及安装在主轴上的工具通过的开口部。在工具库的互为相邻的一组工具抓持部之间设有将开口部加以封闭的封闭板。在对被加工物进行加工时，用封闭装置将开口部封闭，以将加工区域与非加工区域隔离，在对安装在主轴上的工具进行更换时，使主轴头经过开口部而从加工区域进入非加工区域，从而由被推出的工具抓持部对主轴交接工具。

Description

加工中心

技术领域

本发明涉及进行无臂自动工具更换的加工中心，尤其涉及在被支承成能沿Y轴方向移动的滑动座上载放用来放置被加工物的工作台并且具备无臂型自动工具更换装置的加工中心。

背景技术

有一种加工中心，其是在被支承成能沿Y轴方向移动的滑动座上设置用来载放被加工物的工作台和具有配置成环状的多个工具抓持部的圆盘状的工具库，且使工具库与工作台一同沿Y轴方向移动，从而进行无臂自动工具更换(例如参照日本专利特开2008-142891号公报）。

而在进行无臂自动工具更换的加工中心上，有一种加工中心为了防止加工时产生的切屑等进入工具库而具备将加工区域与配置有工具库的区域加以隔离的结构。例如在日本专利特开平7-112341号公报记载了一种结构中，在工具库盖上设置可动式的开闭盖，通过将该开闭盖关闭来防止切屑等进入。

另外，还有一种卧式加工中心，其固定设置有具备工具保持板的圆盘状的工具库，并且设有固定盖，该固定盖用于将配置有工具库的区域与加工区域之间分离。例如日本专利特开2011-45947号公报中记载了一种结构，用安装在工具保持板上的可动盖来将在固定盖上形成的用于更换工具的开口部加以封闭，以防止切屑等进入。

然而，上述日本专利特开平7-112341号公报记载的用开闭盖来开闭工具库盖的开口部的结构会导致制造成本上升。

而日本专利特开2011-45947号公报记载的在工具保持板上设置转动盖的结构虽然能够以简单的结构来封闭开口部，但不能防止切屑等进入包含底座上所设的支柱的移动区域等在内的非加工区域。另外，由于开口部较大，因此，切屑和冷却剂容易进入工具库内，而且在更换工具时与更换的工具(安装在主轴上的工具或从主轴上取下的工具）相邻的工具上可能附着切屑等。

发明内容

鉴于这些问题，本发明的目的在于提供一种加工中心，其具备结构简单的遮挡板，能够防止加工时产生的切屑或冷却剂进入配置有工具库的非加工区域。

为了解决上述问题，本发明的加工中心包括：底座，在该底座的上表面形成了滑动面；滑动座，该滑动座在上述滑动面上被支承成能沿前后方向滑动；工作台，该工作台设置在上述滑动座上，并用于载放被加工物；主轴，该主轴配置在上述工作台的上方而使安装的工具旋转；主轴头，该主轴头支承上述主轴；无臂型自动工具更换装置，该无臂型自动工具更换装置具有工具库，并对上述主轴上所安装的工具进行更换；以及遮挡板，该遮挡板将配置有上述工作台的加工区域与配置有上述工具库的非加工区域加以隔离，其特征是，在上述底座的上述滑动面的后方竖立支柱，上述主轴头以可沿上下方向及左右方向移动的方式支承于上述支柱，上述无臂型自动工具更换装置的上述工具库具有被配置成环状的多个工具抓持部，，这多个工具抓持部装卸自如地抓持在上部配置有锥柄部的工具，并通过分度电动机使上述工具库旋转从而将所需的上述工具抓持部推出，上述遮挡板具有竖立在上述滑动座上的背面板和设置在上述背面板的左右的侧面板，在上述背面板上设有能供上述主轴头及安装在上述主轴上的工具通过的开口，在上述工具库上设能将上述开口部封闭的封闭装置，上述封闭装置配置在上述工具库的互为相邻的一组上述工具抓持部之间，在对安装在上述主轴上的工具进行更换时，通过上述滑动座向前后方向的移动、上述主轴头向上下方向的移动、以及上述工具库的旋转，使上述主轴头从上述加工区域经过上述开口部而进入上述非加工区域，从而使被推出的上述工具抓持部对上述主轴进行工具交接，且在对被加工物进行加工时，通过上述工具库的旋转而被推出的上述封闭装置就将上述开口部加以封闭。

采用这种结构，设在遮挡板上的开口部只要能供主轴头及安装在主轴上的工具通过即可，因此，可以是较小的形状，容易用遮挡板封闭。从而，能够用简单的结构防止加工过程中切屑和冷却剂进入配置有工具库的非加工区域。

在上述加工中心中，也可采用以下结构：上述封闭装置也可以是竖立固定在上述工具库上的板部件。

这种结构能够通过结构简单的封闭装置来实现低成本的无臂型自动工具更换装置。

另外，在上述加工中心中，也可采用以下结构：在上述工具库上设置多个上述封闭装置，并且一个上述封闭装置配置在与夹着另一个上述封闭装置的一组上述工具抓持部不同组的上述工具抓持部之间。

这种结构具有多个封闭装置，因此，能够缩短推出时间并缩短工具更换时间。

另外，在上述加工中心中，也可采用以下结构：通过上述分度电动机来实施的所需上述工具抓持部的推出动作也可以在上述主轴头移动的过程中实施。

这种结构是在对被加工物的加工结束后与主轴头的移动同时地推出工具抓持部，因此能够缩短工具更换时间。

另外，在上述加工中心中，也可采用以下结构：上述无臂型自动工具更换装置可以固定在上述滑动座上，且能够与该滑动座一同在上述滑动面上沿前后方向移动。

另外，在上述加工中心中，也可采用以下结构：上述开口部可以是只能供由上述主轴头及安装在上述主轴上的工具组成的一组部件通过。

另外，在上述加工中心中，也可采用以下结构：可以在上述背面板的上述开口部的边缘部设置有能与上述封闭装置抵接的衬垫部件。

附图说明

图1是本发明加工中心一例的侧视图，其表示加工时的状态。

图2是图1的A部放大图，其用剖视图来表示主轴。

图3是将图1的加工中心一部抽出的立体说明图。

图4是遮挡板的立体图，图4(a）是从加工区域一侧观察到的图，图4(b）是从非加工区域一侧观察到的图。

图5是ATC装置的立体图。

图6是工具库的主视图。

图7是表示图1状态下工具库与主轴头的位置关系的俯视说明图。

图8是图7的B部放大图。

图9表示在图1的加工中心上主轴头处于工具更换位置的状态。

图10是表示图9状态下工具库与主轴头的位置关系的俯视说明图。

图11是图10的C部放大图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的具体实施方式。图1表示本发明加工中心的一例，是加工时的状态的侧视图。符号1是构成加工中心的基部的底座，符号2是设置在后述的滑动座3上而载放被加工物的工作台，符号3是用于使工作台2沿前后方向移动的滑动座，符号4是配置在工作台2的上方而使安装的工具T旋转的主轴，符号5是支承主轴4的主轴头，符号6是使主轴头5升降移动的主轴头升降体，符号7是用于收容多个工具T而对安装在主轴4上的工具T进行更换的无臂自动工具更换装置(以下简称为ATC装置），符号8是支承主轴头升降体6的支柱，符号9是支承ATC装置7的支承杆，符号11是将加工区域与非加工区域隔离而防止切屑、冷却剂等进入非加工区域的遮挡板。

在图1中，图中所示的左方是前方，以下以该方向为Y轴方向，以与Y轴正交的左右方向为X轴方向，以上下方向为Z轴方向来进行说明。

底座1具有平坦的上表面，在该上表面上形成了用于使滑动座3向前后方向滑动的Y轴滑动面。在该Y轴滑动面的后方竖立着支柱8，主轴头升降体6支承在支柱8上。主轴头升降体6配置在底座2的上方。

具体是，从底座1的后部竖立形成的支柱8的上部向前方弯折而形成为大致L字形。在向着前方的前端部形成了X轴滑动面，滑鞍12被支承成可相对于支柱8沿X轴方向移动。并且在滑鞍12的前面形成了Z轴滑动面，主轴头升降体6被支承成能够相对于滑鞍12沿Z轴方向移动。这样，主轴5就被支柱8支承成能够沿上下方向及左右方向移动。

图2是图1的A部放大图，用剖面来表示主轴4和主轴4周围的结构。如图2所示，工具T具有在上部形成的圆锥状的锥柄部13和杆状的牵引螺栓(pullstud）14。主轴4具有供该锥柄部13插入的锥形孔4a、以及抓持并拉住牵引螺栓14的牵引杆4b。图2所示的结构与传统结构同样，因此省略详细说明。

图3是将加工中心一部抽出的立体说明图，表示工作台2、ATC装置7及遮挡板11的关系。图3所示的E1是配置有工作台2及主轴4的加工区域，E2则是配置有工具库20的非加工区域，通过遮挡板11将两个区域隔离。

图4是遮挡板11的立体图，图4(a）是从前方(加工区域E1一侧）观察到的图，图4(b）是从后方(非加工区域E2一侧）观察到的图。遮挡板11具有竖立在滑动座3上的背面板11a、从前方看时配置于背面板11a的左侧的左侧面板11b、以及设于背面板11a的右侧的右侧面板11c，从上方看形成为大致コ字形。在背面板11的中央上部设有长方形状的开口部30。开口部30用更换工具T时能够让主轴头5及安装在主轴4上的工具T通过的宽度及高度来形成。并且，在封闭板23的开口部30的左右两侧边缘部安装能够与后述的封闭板23抵接的带状橡胶片30a(衬垫部件）。这样，在用封闭板23封闭时就不会有间隙。

另外，在背面板11a的下部设有向前方倾斜的倾斜面板31，防止切屑和冷却剂等在滑动座3的后方下落到底座1等的上面。遮挡板11固定在滑动座3上。

而图3所示的方式是用封闭板(封闭装置）23来封闭开口部30。该封闭板23如后所述安装在工具库20上。

另一方面，ATC装置7具有配置成水平状态的圆盘状的工具库20，在工具库20上呈环状地配置了多个工具抓持部21。工具抓持部21以能够自由装拆的方式将设于工具T的上部的锥柄部13加以抓持。并且，如图1所示，在工具库20的中央下部配置了使工具库20旋转的分度电动机(index motor）22。该分度电动机22具有能够使工具库20旋转而推出所需的工具抓持部21的功能。另外，分度电动机22固定在从滑动座3的背部延伸的支承杆9的前端。这样，ATC装置7配置于滑动座3的后方斜上部并固定在滑动座3上，从而能够与滑动座3一同在滑动面上沿前后方向移动。

图5是从斜后方看ATC装置7的立体图，图6则是工具库的主视图。如图5、图6所示，用于将遮挡板11的开口部30加以封闭的封闭板23安装在工具库20的一端。即，封闭板23竖立在工具库20的互为相邻的一组工具抓持部21之间，并固定在工具库20上。另外，封闭板23形成为与开口部30一致的长方形状。

图7是表示工具库20与主轴头的位置关系的俯视说明图，图8则是图7的B部放大图。在用封闭板23封闭开口部30的状态下，如图7所示，只要使工具库20旋转来推出、以使封闭板23位于与开口部30一致的规定位置，就能够将开口部30封闭。并且如图8所示，封闭板23与安装在开口部30周围的橡胶片30a抵接，从而将开口部30无间隙地封闭。工具库20具备多个工具抓持部21，图7表示其状态，而图7以外附图所示的工具库20，则只显示一部分工具抓持部21及被工具抓持部21抓持的工具T。又如后述的图11所示，具备橡胶片30a的开口部30的宽度与主轴头5的直径W大致相同，开口部30用能供主轴头5通过的最小宽度来形成。即，开口部30只能让由主轴头及安装在主轴4上的工具T组成的一组部件通过。另外，主轴头5用比工具T大的直径来形成。

采用本实施方式的加工中心，在将安装在主轴4上的工具T进行更换时，通过使滑动座3向前后方向移动，使主轴头5从加工区域E1经过开口部30进入非加工区域E2。另外，通过主轴头5向上下方向的移动和工具库20的旋转，使推出的工具抓持部21对主轴4交接工具T，使工具T得以更换。另外，在对被加工物进行加工时，由于工具库20的旋转而推出的封闭板23将开口部30封闭。

这种结构的加工中心上的工具更换方法如下所示。图9是主轴头5处于工具更换位置的状态的加工中心侧视图，图10是表示在图9状态下工具库20与主轴头5的位置关系的俯视图，图11是图10的C部放大图，以下参照这些附图来说明。

在更换工具T时，主轴头5在X轴上的规定位置上移动到规定的高度，与此同时，滑动座3向前方移动，主轴头5通过遮挡板11的开口部30而进行工具更换。图9表示这种工具更换的工作状态。另外，在上述图7中表示主轴头5配置于第一规定位置上的状态，在这种场合，主轴头5配置在开口部30的前方。

以下更具体地说明工具更换的方法。

通过滑鞍12在X轴方向的移动和主轴头升降体6在Z轴方向的移动，将主轴头5定位在第一规定位置上。图7所示的主轴头5的位置表示第一规定位置，在主轴头5定位于该第一规定位置的状态下，主轴头5配置于开口部30的前方，且配置于滑动座3的上方。在该主轴头5移动的同时，分度电动机22使工具库20旋转，以使封闭板23移动而将开口部30打开，同时将所需的工具抓持部(收容主轴4上所装的工具T的工具抓持部）推出而置于开口部30的后方。再使滑动座3向前方(Y轴方向）移动，以将ATC装置7定位在规定的位置上。此时，遮挡板11与ATC装置7一同向前方移动。由此，使主轴头5比第一规定位置更接近开口部30并定位在第二规定位置上。图11中用P表示的位置表示第二规定位置。

然后，使滑动座3进一步向前方移动，由此使主轴头5通过遮挡板11的开口部30，并移动到图11中用Q表示的工具更换位置。通过这种移动操作，使安装在主轴4上的工具T被工具抓持部21抓持。

一旦工具T被工具抓持部21抓持，主轴4对工具的抓持即被解除。然后，使主轴头5上升(在Z轴方向上移动）。这样，安装在主轴4上的工具T就从主轴4被交到工具库20的工具抓持部21。即，该工具抓持部21从主轴4接受工具T。

在工具库20接受了工具T之后，就安装后面要用的工具T。

工具T的安装动作如下进行：在使主轴5上升的状态下使工具库20旋转，将所需的工具T向工具更换位置推出。然后，使主轴头5下降。这样，被工具抓持部21所抓持的工具T就从工具抓持部21交到主轴4。这样，就将后面要用的工具T安装到主轴4上。此时，除了这个被推出的工具抓持部21以外的工具抓持部21配置于遮挡板11的背面板11a的后方。

在工具T安装到主轴4上后，使滑动座3向后方移动(在Y轴方向上移动）。由此，将主轴头5从非加工区域E2拉出并经过开口部30移动至加工区域E1。

另一方面，ATC装置7的分度电动机22使工具库20旋转，以推出封闭板23并将其配置于开口部30。由此，将开口部30封闭。

这样，安装在主轴4上的工具T就被更换，重新开始对被加工物的加工。在对被加工物进行加工的过程中，开口部30始终被封闭。

就这样，设在遮挡板11上的开口部30只要能供主轴头5及工具T通过即可，因此，可以用较小的形状来形成，能够用遮挡板11容易地实施封闭。从而，能够用简单的结构防止加工过程中切屑和冷却剂进入配置有工具库20的非加工区域E2。

另外，封闭板20可以是简单形状的板部件，能够低成本地构成无臂型自动工具更换装置。

不过，上述实施方式是在工具库20上设置一块封闭板23，但也可以在工具库20上设置多个封闭板23，通过设置多个封闭板23能够缩短推出时间并缩短工具更换时间。在这种场合下，一个封闭板23配置于与夹着另一封闭板23的一组工具抓持部21不同组的工具抓持部21之间。

另外，用分度电动机22进行所需工具抓持部21的推出动作可以是在主轴5移动的过程中进行。在这种场合下，能够缩短工具更换时间。而且，工具抓持部21的推出动作可以是在主轴4上所安装的工具T结束对被加工物的加工的时刻开始，这样就消除了使ATC装置7前进时的待机时间，能够缩短工具更换时间。

本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离发明宗旨的范围内适当地变更一部分结构。

Claims (7)

1.一种加工中心，包括：

底座，在该底座的上表面形成了滑动面；

滑动座，该滑动座在所述滑动面上被支承成能沿前后方向滑动；

工作台，该工作台设置在所述滑动座上而用于载放被加工物；

主轴，该主轴配置在所述工作台的上方，并使安装的工具旋转；

主轴头，该主轴头支承所述主轴；

无臂型自动工具更换装置，该无臂型自动工具更换装置具有工具库，并对所述主轴上所安装的工具进行更换；以及

遮挡板，该遮挡板将配置有所述工作台的加工区域与配置有所述工具库的非加工区域加以隔离，

其特征在于，

在所述底座的所述滑动面的后方竖立支柱，

所述主轴头以可沿上下方向及左右方向移动的方式支承于所述支柱，

所述无臂型自动工具更换装置的所述工具库具有被配置成环状的多个工具抓持部，这多个工具抓持部装卸自如地抓持在上部配置有锥柄部的工具，并通过分度电动机使所述工具库旋转从而将所需的所述工具抓持部推出，

所述遮挡板具有竖立在所述滑动座上的背面板和设置在所述背面板的左右的侧面板，

在所述背面板上设有能供所述主轴头及安装在所述主轴上的工具通过的开口，

在所述工具库上设能将所述开口部封闭的封闭装置，所述封闭装置配置在所述工具库的互为相邻的一组所述工具抓持部之间，

在对安装在所述主轴上的工具进行更换时，通过所述滑动座向前后方向的移动、所述主轴头向上下方向的移动、以及所述工具库的旋转，使所述主轴头从所述加工区域经过所述开口部而进入所述非加工区域，从而使被推出的所述工具抓持部对所述主轴进行工具交接，

在对被加工物进行加工时，通过所述工具库的旋转而被推出的所述封闭装置就将所述开口部加以封闭。

2.如权利要求1所述的加工中心，其特征在于，

所述封闭装置是竖立固定在所述工具库上的板部件。

3.如权利要求2所述的加工中心，其特征在于，

在所述工具库上设置多个所述封闭装置，

一个所述封闭装置配置在与夹着另一个所述封闭装置的一组所述工具抓持部不同组的所述工具抓持部之间。

4.如权利要求1至3中任一项所述的加工中心，其特征在于，

通过所述分度电动机来实施的所需所述工具抓持部的推出动作在所述主轴头移动的过程中实施。

5.如权利要求1至4中任一项所述的加工中心，其特征在于，

所述无臂型自动工具更换装置固定在所述滑动座上，且能够与该滑动座一同在所述滑动面上沿前后方向移动。

6.如权利要求1至5中任一项所述的加工中心，其特征在于，

所述开口部只能供由所述主轴头及安装在所述主轴上的工具组成的一组部件通过。

7.如权利要求1至6中任一项所述的加工中心，其特征在于，

在所述背面板的所述开口部的边缘部设置有能与所述封闭装置抵接的衬垫部件。

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