CN104339207A - 自动刀具储放机构 - Google Patents

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CN104339207A
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cutter cup
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北村彰皓
北村耕作
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Kitamura Machinery Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种自动刀具储放机构，具有：多个主刀库，收容有多个安装有刀具的刀杯；搬送单元，用于在主刀库与主轴附近的等候位置之间逐个搬送刀具安装刀杯；刀具交换臂，从在等候位置等候中的刀杯中取出使用前的刀具而安装于主轴，并将安装于主轴的使用后的刀具从主轴取下而安装于刀杯。在主刀库与主轴附近的等候位置之间追加配置用于临时持有多个刀具和刀杯的副刀库。用副刀库临时持有从主刀库取出而搬送过来的刀具和刀杯。从副刀库到等候位置逐个搬送安装有刀具的刀杯。

Description

自动刀具储放机构
技术领域
本发明涉及一种具有用于收容多个刀具和刀杯的多个刀库的自动刀具储放机构。
背景技术
近来，在使用于机床尤其是加工中心的自动换刀装置中，刀具(Tool)的数量变得非常多。为了收容众多的刀具，配置了多个刀库(magazine)。在各个刀库中，多个刀杯(pot)通过链条而连接，且各个刀杯中安装有各种各样的刀具。
已公知的一种刀具自动交换装置具有：刀库，收容多个刀具和刀杯；搬送单元，从刀库中取出安装于预定的刀杯中的刀具，并搬送至等候位置；刀具交换臂，用于交换在该等候位置上等候中的使用前的刀具与主轴侧的使用后的刀具。例如参照专利文献1和2。
在现有的自动换刀装置中，利用爪来抓住从配备于刀库的物件中呼出(选择)的刀具的V字形法兰部分，并从刀杯中取出刀具。并且，该刀杯残留在刀库中而只将刀具从刀库搬送至等候位置。
如果像现有技术一样地将刀具从刀杯中分离并以只是用爪抓住刀具的V字形法兰部分的状态搬送刀具，则在刀具为较重的刀具或较长的刀具的情况下，刀具在搬送时变得容易倾斜，尤其在漫长的搬送路途和高速的情况下难以进行稳定的搬送。
为了有力地抓住刀具的V字形法兰部分，爪要具有较高的刚性。
因此，本申请的发明人开发出了专利文献3中所公开的那样的一种自动刀具储放机构，这种机构即使在刀具为较重的刀具或较长的刀具的情况下，也可以在搬送时避免刀具过度地倾斜并能够确保刀具搬送时的稳定性。
参照图1～10而对专利文献3中记载的自动刀具储放机构进行说明。
图1表示如下情形：从一个刀库中一并取出使用前的刀具和刀杯，并将这些搬送至等候位置，并将该使用前的刀具与主轴侧的使用后的刀具进行交换。
图2表示将交换的使用后的刀具和刀杯一并返送到别的刀库的情形。
刀杯(还被称为筒形刀夹)采用对所有刀具(还被称为刀夹)共同适用的刀杯。
在图1～2的现有例中，第一刀库10收容第1号至第50号的刀具12(只图示一个而其他的并未图示)和刀杯14。第二刀库16收容第51号至第100号的刀具18(只图示一个而其他的并未图示)和刀杯14。第一刀库与第二刀库以外的刀库并没有在图1～2中图示。
图1的(1)表示初始状态的一例。收容于第一刀库10中的第1号刀具12通过控制单元(未图示)而被呼出。
在图1的(2)中，被呼出的第1号刀具12及用于其的刀杯14一并从第一刀库10中被取出，并在图1中向右方得到移送而来到刀杯移动臂22的下方位置。
在图1的(3)中，刀杯移动臂22下降，并通过刀杯移动臂22的多个爪而抓住第1号刀具12的V字形法兰部分和刀杯14。
在图1的(4)中，通过刀杯移动臂22的上升而使第1号刀具12和刀杯14移动至引导部26的入口。
在图1的(5)中，在通过多个爪而将第1号刀具12和刀杯14保持而使其停止在引导部26的入口的状态下，只有刀杯移动臂22上升而回到初始状态。
在图1的(6)中，在第1号刀具12和刀杯14得以保持的状态下，第1号刀具12和刀杯14一同沿着引导部26而移动到等候位置。
在图1的(7)中，刀具交换臂28将使用前的第1号刀具12与主轴30侧的使用后的第51号刀具18进行交换。
图1的(8)表示刀具交换完毕的状态。
在图2的(1)中，被交换的使用后的第51号刀具18与用于其的刀杯14一同朝引导部26的入口向左移动。
在图2的(2)中，使用后的第51号刀具18和刀杯14来到刀杯移动臂22的下方位置。
在图2的(3)中，刀杯移动臂22通过多个爪而抓住第51号刀具18的V字形法兰部分和刀杯14。
在图2的(4)中，在刀杯移动臂22通过多个爪而抓住第51号刀具18的V字形法兰部分和刀杯14的状态下，刀杯移动臂22上升而回到初始位置。
在图2的(5)中，刀杯移动臂22将刀具18和刀杯14抓住便直接移动到第二刀库16的位置。
在图2的(6)中，刀杯移动臂22将刀具18和刀杯14抓住便直接下降到第二刀库16中的第51号刀具18的返回位置。
在图2的(7)中，刀杯移动臂22从刀具18和刀杯14分离而只有刀杯移动臂22上升到初始状态的位置。
在图2的(8)中，第51号刀具18与刀杯14一同返回到第二刀库16。其结果，整体回到初始状态。
图3～8具体表示图1～2所示的自动刀具储放机构。
相同基本构成的多个(例如为5个)刀库10、16、40、46、50朝纵向并排配置成一列。
在各个刀库10、16、40、46、50中，对其共同适用的多个刀杯14被配置为旋转自如以便以环形绕周旋转。这些刀杯14的每一个上分别安装有一个各种各样的刀具12、18(在图1～2中只是示例性地图示出两种)。
全部刀库中收容的刀杯14的总数可以取数百(例如300)。
安装有刀具12、18的特定刀杯14通过控制装置(未图示)而被选择(即被呼出)，并通过搬送单元(后述)而从刀库侧的位置90(图4)被搬送至主轴附近的等候位置100。
为了刀杯的搬送，引导部由被搬送至全部刀库的每一个的前方而确定位置的刀库侧的第一引导部分51、以及在预定位置处被设置于第一引导部分51与等候位置100之间的第二引导部分26构成。
刀杯移动单元具有：第一驱动单元(优选为油压缸55)，使安装有刀具的刀杯即刀具安装刀杯在第一引导部分51与各个刀库之间进行水平方向移动；第二驱动单元101(优选为滚珠螺杆及伺服电机)，沿着第二引导部分26而使刀具安装刀杯朝水平方向移动；刀杯移动臂22，在第一引导部分51与第二引导部分26之间使刀具安装刀杯朝竖直方向移动。
如图5中明确表示的那样，两条轨道状的刀杯移动臂行进用引导部61跨在机构的两侧而被配置为在水平方向上平行。沿着这些刀杯移动臂行进用引导部61而将多个刀库10、16、40、46、50并排设置成一列。
刀杯移动臂22通过升降用驱动部71而在竖直方向或上下方向上升降。
沿着两条刀杯移动臂行进用引导部61，通过延伸设置于机构的两侧之间的两条带73、75并借助于行进用驱动部77(优选为包括减速机和伺服电机)而向水平方向移动，并在选择的刀库的位置处停止。
通过两条刀杯移动臂行进用引导部61和刀杯移动臂22，可将第一引导部分51设定于所期望的纵向和横向的位置。
参照图6而进行说明。
在收容于第一刀库10的多个刀具中，第1号刀具12被控制装置(未图示)所呼出(被选择)，从而通过设置于刀库10的刀杯出入位置的油压缸55而使第1号刀具12及用于其的刀杯14一并从第一刀库10中被挤压出，从而沿着第一引导部分51而在图6中向右得到移送。此时，在第1号刀具12及用于其的刀杯14来到刀杯移动臂22的下方位置为止，在刀杯锁紧缸57的作用下刀杯14将被刀杯把持部59所把持。
然后，使刀杯移动臂22下降，从而用起多个爪，例如用爪22a抓住第1号刀具12的V字形法兰部分，并用爪22b、22c抓住刀杯14的两处。
符号103表示用于通过爪22a、22b、22c锁紧而把持刀具和刀杯14的刀杯锁紧缸。
启动刀杯锁紧缸103而使之成为“锁紧”状态，在此状态下使刀杯移动臂22上升，从而将第1号刀具12和刀杯14一并移动至第二引导部分26的入口。
在第二引导部分26的入口上，刀杯把持部65在刀杯锁紧缸105的作用下把持刀杯14。在将刀杯14把持的状态下，刀杯14及安装于其上的刀具12通过第二驱动单元101而被搬送至等候位置100。
在使用前的第1号刀具12和刀杯14来到等候位置100之后，刀具交换臂28启动而使一对把持部28a、28b旋转，从而将存在于等候位置100的使用前的第1号刀具12与安装于主轴30的使用后的第51号刀具18进行交换。即，将第1号刀具12从刀杯14拆卸的同时将第51号刀具18从主轴30拆卸，然后将其旋转180°，并且将第1号刀具12安装于主轴30的同时将第51号刀具18安装于刀杯14。
如图2所示，使用后的第51号刀具18和刀杯14沿着引导部而朝预定的刀库方向得到搬送。此时，刀杯锁紧缸103和105、刀杯移动臂22、把持部59和65、油压缸55等以与刀杯14从刀库被搬送至等候位置100之时相反的顺序进行同样的操作。
当取出持有于远离对于刀具交换臂28的刀具和刀杯的等候位置100的刀库(例如刀库50)中的所期望的刀具和刀杯时，从该刀库50到对于刀具交换臂28的等候位置100的距离长，因此，分度(indexing)后的到等候位置100为止的搬送时间长。
专利文献1：日本特开2003-291046
专利文献2：日本特开2008-155343
专利文献3：日本特许第4972120号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题为提供一种自动刀具储放机构，根据这种机构，与多个主刀库单独地在对于刀具交换臂28的等候位置100附近追加配置临时持有用的副刀库，并先从主刀库到副刀库搬送所期望的刀具和刀杯，并取出持有于该追加的副刀库中的所期望的刀具和刀杯，并从该副刀库搬送至对于交换臂28的等候位置100，从而可以缩短临时持有于副刀库而正在等候的所期望的刀具和刀杯的分度后的搬送时间。
本发明的优选形态如下。
(1)一种自动刀具储放机构，其特征在于，具有：多个主刀库，收容有多个安装有刀具的刀杯；搬送单元，用于在主刀库与主轴附近的等候位置之间逐个搬送安装有刀具的刀杯；刀具交换臂，从在等候位置等候中的刀杯中取出使用前的刀具而安装于主轴，并将安装于主轴的使用后的刀具从主轴取下而安装于刀杯，其中，在主刀库与主轴附近的等候位置之间追加用于临时持有多个刀具和刀杯的副刀库，并将从主刀库取出而搬送过来的刀具和刀杯用副刀库临时持有，并从副刀库到等候位置逐个搬送安装有刀具的刀杯。
(2)所述的一种自动刀具储放机构，其特征在于，搬送单元具有：一对的第一引导部分和第二引导部分，设置于主刀库与副刀库之间；第三引导部分，设置于副刀库与主轴附近的等候位置之间。
(3)所述的一种自动刀具储放机构，其特征在于，收容于主刀库的安装有刀具的刀杯沿着主刀库与副刀库之间配置的第一引导部分和第二引导部分而被搬送至副刀库，且临时持有于副刀库的安装有刀具的刀杯沿着副刀库与等候位置之间配置的第三引导部分而被搬送至等候位置。
(4)所述的一种自动刀具储放机构，其特征在于，搬送单元具有刀杯移动单元，且该刀杯移动单元具有用于使安装有刀具的刀杯在主刀库与第一引导部分之间进行移动的油压缸。
(5)所述的一种自动刀具储放机构，其特征在于，刀杯移动单元具有用于使安装有刀具的刀杯在第一引导部分与第二引导部分之间进行移动的刀杯移动臂。
(6)所述的一种自动刀具储放机构，其特征在于，将多个主刀库沿着刀杯移动臂行进用引导部而并排配置，且设置有用于使刀杯移动臂在刀杯移动臂行进用引导部上行进的驱动单元，并在选择的一个主刀库所在处停止刀杯移动臂，在该主刀库与第一引导部分之间移动安装有刀具的刀杯。
(7)所述的一种自动刀具储放机构，其特征在于，收容于多个主刀库的刀杯的总数为数百个。
(8)所述的一种自动刀具储放机构，其特征在于，通过使用带而使刀杯移动臂沿着刀杯移动臂行进用引导部行进。
(9)所述的一种自动刀具储放机构，其特征在于，刀杯移动臂具有用于抓住刀杯的爪和用于抓住刀具的爪。
在多个主刀库中收容多个刀具和刀杯，并选择所期望的刀具和刀杯而首先搬送至临时持有(收容)用的副刀库，并在该处临时持有(即等候)。恰当地选择临时持有于该副刀库的一个或多个刀具和刀杯，并搬送至对于刀具交换臂的等候位置。
优选地，副刀库也与主刀库相同地具备拥有固定地址的刀具收容功能。可将副刀库内的若干个刀杯作为用于临时持有从主刀库搬送过来的刀具的刀杯。例如，在副刀库内临时持有的刀杯可定为2～3个。
这样一来，与选择远处的主刀库内的刀具和刀杯而直接搬送至等候位置的情形相比，在本发明中，在其间存在副刀库，且该处临时持有若干个刀杯，因此在任何时候只要将所期望的刀具和刀杯从主刀库搬送至副刀库，就可以在将所需的刀杯从副刀库搬送至等候位置时缩短包含呼出时间和/或分度时间在内的时间。换言之，追加一种叫副刀库的等候站，从而可以缩短等候位置附近处的刀具的选择时间。从主刀库到副刀库的刀具和刀杯的搬送作业效率得到改善。
附图说明
图1为表示在现有的自动刀具储放机构中从第一刀库向等候位置搬送刀具和刀杯的情形的说明图。
图2为表示在图1所示自动刀具储放机构中从等候位置向第二刀库搬送刀具和刀杯的情形的说明图。
图3为表示现有的自动刀具储放机构的概略立体图。
图4表示图3所示自动刀具储放机构的一个刀库与搬送单元之间的关系。
图5为稍微放大表示图3所示自动刀具储放机构的概略立体图。
图6为稍微放大表示图3所示自动刀具储放机构的概略立体图。
图7为表示在图3所示自动刀具储放机构中尤其是刀杯移动臂的爪与刀具和刀杯之间的关系的图。
图8表示图7所示刀杯移动臂的一对爪。
图9为表示图7所示刀杯移动臂的三对爪的概略俯视图。
图10为表示图7所示刀杯移动臂的三对爪的概略侧面图。
图11为表示根据本发明的一个实施例的自动刀具储放机构的主要部分的概略立体图。
图12为表示图11所示自动刀具储放机构的主要部分的详情的说明图。
具体实施方式
图11～12具体表示根据本发明的一个实施例的自动刀具储放机构的主要部分。
将图1～10所示的现有技术中的自动刀具储放机构与图11～12所示的本发明的自动刀具储放机构进行比较。并排成一列的5个刀库10、16、40、46、50(在本发明中将这些刀库称为主刀库)、两条引导部61、沿着其运动的刀杯移动臂22在实质上为同一构成。在本发明中，沿着两条引导部61运动的刀杯移动臂22与主轴附近的等候位置100之间增加了临时持有(临时收容)用的副刀库200，然而在现有的自动刀具储放机构中刀杯移动臂22与等候位置100之间并没有设置临时持有用的刀库。
在本发明中，将具有相同基本构成的多个(例如5个)主刀库10、16、40、46、50并排配置成一列，而且，在等候位置100附近追加了临时持有用的副刀库200。
在各个主刀库10、16、40、46、50以及副刀库200中，对其共同适用的多个刀杯14被配置为旋转自如以便以环形绕周旋转。这些刀杯14的每一个上分别安装有一个各种各样的刀具(例如12、18)。
主刀库10、16、40、46、50和副刀库200中收容的刀杯14的总数可以取数百(例如300)。
收容于主刀库的刀杯当中，特定的刀杯14通过控制装置(未图示)而被选择(即被呼出)，并为了临时持有(即等候)而通过搬送单元(后述)而从主刀库侧的位置90(参照图4)首先被搬送至临时持有用的副刀库200，从而被临时持有于该临时持有用副刀库200的最优位置(各个刀具的固定地址)，并根据需要而从该处搬送至主轴附近的等候位置100。
为了刀杯的搬送，设置被搬送至全部主刀库10、16、40、46、50的每一个的前方而确定位置的主刀库侧的第一引导部分301，并在预定的位置上在第一引导部分301与副刀库200之间设置第二引导部分302。
刀杯移动单元具有：第一驱动单元(优选为油压缸55)，使安装有刀具的刀杯即刀具安装刀杯在第一引导部分301与各个主刀库10、16、40、46、50之间进行水平方向移动；第二驱动单元101(参照图6，优选为滚珠螺杆及伺服电机)，沿着第二引导部分302而使刀具安装刀杯朝水平方向移动；刀杯移动臂22，在第一引导部分301与第二引导部分302之间使刀具安装刀杯朝竖直方向移动。
如图11中明确表示的那样，用于刀杯移动臂22的行进用的两条轨道状的引导部61跨在机构的两侧而被配置为在水平方向上平行。沿着这些刀杯移动臂22的行进用引导部61而将多个主刀库并排设置成一列。
刀杯移动臂22通过升降用驱动部71而在竖直方向或上下方向上升降。
沿着用于刀杯移动臂22的行进用引导部61，通过延伸设置于机构的两侧之间的两条带73、75(参照图5)并借助于行进用驱动部77(优选为包括减速机和伺服电机)而向水平方向移动，并在选择的主刀库的位置处停止。
通过行进用引导部61和刀杯移动臂22，可将第一引导部分301设定于所期望的纵向和横向的位置。
将从主轴30附近的等候位置100远离的第五主刀库50作为例子进行说明。在收容于其中的多个刀具中，所期望的刀具12被控制装置(未图示)所呼出(被选择)，从而通过设置于第五主刀库50的刀杯出入位置的油压缸而使该刀具12及用于其的刀杯14一并从第五主刀库50中被挤压出，从而沿着第一引导部分301而得到移送。此时，在刀具12及用于其的刀杯14来到刀杯移动臂22的下方位置为止，在刀杯锁紧缸57(参照图6)的作用下刀杯14将被刀杯把持部59所把持。
然后，使刀杯移动臂22下降，从而用多个爪，例如用爪22a抓住刀具12的V字形法兰部分，并用别的爪抓住刀杯14的两处。
刀杯锁紧缸103用这样的爪锁紧而把持刀具12和刀杯14。启动刀杯锁紧缸103而成为“锁紧”状态，在此状态下使刀杯移动臂22上升，从而使刀具12和刀杯14一同向第二引导部分302的入口移动。在该第二引导部分302的入口上，刀杯把持部65在刀杯锁紧缸105的作用下把持刀杯14。在将刀杯14把持的状态下，刀杯14及安装于其上的刀具12在第二驱动单元的作用下沿着第二引导部分302而被搬送至副刀库200的所期望的位置。
副刀库200中临时持有(收容)着从主刀库10、16、40、46、50搬送而来的多个刀具安装刀杯14。在这些刀具安装刀杯14中，所期望的刀杯14被控制装置(未图示)所呼出(被选择)，并通过设置于副刀库200的刀杯出入位置的油压缸210而使该刀具12及用于其的刀杯14一并从副刀库200被挤压出，从而沿着第三引导部分303而被移送至等候位置100。
在使用前的刀具12和刀杯14来到等候位置100之后，刀具交换臂28启动而使一对把持部28a、28b旋转，从而将存在于等候位置100的使用前的刀具12与安装于主轴30的使用后的刀具18进行交换。即，将使用前的刀具12从刀杯14拆卸的同时将使用后的刀具18从主轴30拆卸，然后将其旋转180°，并且将使用前的刀具12安装于主轴30的同时将使用后的刀具18安装于刀杯14。
使用后的刀具18和刀杯14沿着第三引导部分303而被搬送至副刀库200的所期望的位置。并且，使用后的刀具18和刀杯14沿着第二引导部分302和第一引导部分301而被刀杯锁紧缸103和105、刀杯移动臂22、把持部59和65、油压缸55等驱动，从而以与从主刀库被搬送至副刀库200之时相反的顺序从副刀库200回到预定的主刀库。
优选地，副刀库也与主刀库一样具备拥有固定地址的刀具收容功能。副刀库内的若干个刀杯被作为临时持有从主刀库搬送而来的刀具的刀杯。例如，在副刀库内用于临时持有的刀杯可以定为2～3个。其结果，与将主刀库的刀杯直接搬送至等候位置而进行交换的情形相比，在追加副刀库的情况下，可以缩短至等候位置的刀杯的搬送时间，并能够减少交换时间。

Claims (9)

1.一种自动刀具储放机构，其特征在于，具有：
多个主刀库，收容有多个安装有刀具的刀杯；
搬送单元，用于在主刀库侧的位置与主轴附近的等候位置之间逐个搬送安装有刀具的刀杯；
刀具交换臂，从在等候位置等候中的刀杯中取出使用前的刀具而安装于主轴，并将安装于主轴的使用后的刀具从主轴取下而安装于刀杯，
其中，在主刀库与主轴附近的等候位置之间追加用于临时持有多个刀具和刀杯的副刀库，并将从主刀库取出而搬送过来的刀具和刀杯用副刀库临时持有，并从副刀库到等候位置逐个搬送安装有刀具的刀杯。
2.如权利要求1所述的自动刀具储放机构，其特征在于，搬送单元具有：
成对的第一引导部分和第二引导部分，设置于主刀库与副刀库之间；
第三引导部分，设置于副刀库与主轴附近的等候位置之间。
3.如权利要求1所述的自动刀具储放机构，其特征在于，收容于主刀库的安装有刀具的刀杯沿着主刀库与副刀库之间配置的第一引导部分和第二引导部分而被搬送至副刀库，且临时持有于副刀库的安装有刀具的刀杯沿着副刀库与等候位置之间配置的第三引导部分而被搬送至等候位置。
4.如权利要求2或3所述的自动刀具储放机构，其特征在于，搬送单元具有刀杯移动单元，且该刀杯移动单元具有用于使安装有刀具的刀杯在主刀库与第一引导部分之间进行移动的油压缸。
5.如权利要求4所述的自动刀具储放机构，其特征在于，刀杯移动单元具有用于使安装有刀具的刀杯在第一引导部分与第二引导部分之间进行移动的刀杯移动臂。
6.如权利要求5所述的自动刀具储放机构，其特征在于，将多个主刀库沿着刀杯移动臂行进用引导部而并排配置，且设置有用于使刀杯移动臂在刀杯移动臂行进用引导部上行进的驱动单元，并在选择的一个主刀库所在处停止刀杯移动臂，在该主刀库与第一引导部分之间移动安装有刀具的刀杯。
7.如权利要求6所述的自动刀具储放机构，其特征在于，收容于多个主刀库的刀杯的总数为数百个。
8.如权利要求6所述的自动刀具储放机构，其特征在于，通过使用带而使刀杯移动臂沿着刀杯移动臂行进用引导部行进。
9.如权利要求6所述的自动刀具储放机构，其特征在于，刀杯移动臂具有用于抓住刀杯的爪和用于抓住刀具的爪。
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