CN104669023B - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机床。机床具有刀库，且在刀库的刀库主体外周具有能够摆动的多个夹持臂。刀库主体在分别与多个夹持臂对应的位置具有引导构件。设于夹持臂的后端部的钢球在引导构件的引导面上滑动。引导面呈大致圆弧状弯曲且以围绕夹持臂的轴的方式折曲。在换刀动作中钢球自设于引导面的槽脱离时，钢球在引导面上向另一端部侧滑动，但停止在引导面的折曲部位。设于夹持臂上的凸轮从动件位于设于主轴头上的辅助凸轮的凸轮面的下方。当在该状态下主轴头下降时，凸轮从动件与辅助凸轮的凸轮面抵接，夹持臂恢复到正规的摆动动作。

Description

机床

技术领域

本发明涉及一种机床。

背景技术

机床具有换刀装置。换刀装置是交换安装于主轴上的刀具的装置。换刀装置具有刀库。刀库具有刀库主体、多个夹持臂和多个支点台等。多个夹持臂沿着刀库主体的外周呈放射状排列。多个支点台分别固定于刀库主体的外周，以夹持臂能够摆动的方式支承该夹持臂。夹持臂在一端具有把持部。把持部以对刀具进行保持的刀柄装卸自由的方式安装该刀柄。夹持臂在支点台附近具有第一凸轮从动件和第二凸轮从动件，第一凸轮从动件和第二凸轮从动件朝向主轴头侧。在主轴头相对于刀库主体上下运动时，第一凸轮从动件在设于主轴头上的第一凸轮部的凸轮面上滑动，第二凸轮从动件在设于主轴头上的第二凸轮部的凸轮面上滑动。第一凸轮部的凸轮面与第一凸轮从动件抵接而使夹持臂摆动。第二凸轮部的凸轮面与第二凸轮从动件抵接而在夹持臂摆动的范围内限制夹持臂的动作，以使第一凸轮从动件抵接于第一凸轮面。因此，夹持臂以支点台为中心稳定地摆动。

刀库主体在分别与多个夹持臂对应的位置具有引导构件。引导构件的引导面位于刀库主体和主轴头之间。当夹持臂以支点台为中心摆动时，设于夹持臂另一端的滑动部在引导面上滑动。滑动部例如为钢球。引导面沿着摆动的夹持臂的另一端的轨迹呈大致圆弧状地弯曲。引导面在刀库主体侧的一端侧具有槽。在滑动部嵌入到槽中时，夹持臂保持把持部移动到接近主轴的接近位置的状态。在该状态下，当主轴头自允许刀库旋转的ATC原点下降时，保持有刀具的刀柄的上部进入主轴的锥孔中而安装于主轴。通过第一凸轮从动件在第一凸轮部的凸轮面上滑动，滑动部脱离引导面的槽。因此，夹持臂以支点台为中心摆动，把持部离开主轴。

当夹持臂受到某种较强的外部冲击作用时，滑动部可能会脱离引导面的槽。当滑动部脱离槽时，滑动部在引导面上向主轴头侧移动。夹持臂以支点台为中心摆动，把持部离开主轴。因此，夹持臂成为向刀库主体的前方摆起的状态。在上述情况下，第二凸轮从动件向下方移动而错位。当在该状态下主轴头下降，第二凸轮从动件无法接触到第二凸轮部的凸轮面时，第二凸轮部对夹持臂动作的限制消失。因此，第一凸轮从动件无法抵接于第一凸轮面，因此夹持臂无法恢复到正规的摆动动作。

日本特许公开1990年15936号公报所公开的换刀装置为了在作为滑动部的钢球脱离引导面的槽时使夹持臂恢复到正规的摆动动作，而在主轴头前表面中的与第二凸轮部的下侧相邻的位置设有第三凸轮部。在上述情况下，在第二凸轮从动件向下方移动而错位时，第二凸轮从动件会与第三凸轮部的凸轮面接触。第三凸轮部的凸轮面将第二凸轮从动件引导到第二凸轮部的凸轮面。第二凸轮部的凸轮面与第二凸轮从动件抵接，限制夹持臂的动作而使第一凸轮从动件抵接于第一凸轮面。因此，夹持臂恢复到正规的摆动动作。

上述公报的换刀装置在向把持部安装刀柄不牢靠时，有时刀柄的姿势会发生倾斜。当在该状态下主轴头自ATC原点下降时，刀柄的上部可能无法进入主轴的锥孔，而与主轴顶端发生碰撞。在碰撞时的冲击作用下，把持部向下方大幅移动。钢球脱离槽，夹持臂以支点台为中心大幅摆动。因此，夹持臂成为向刀库主体的前方大幅摆起的状态。第二凸轮从动件向下方移动而大幅错位。当在该状态下主轴头下降时，第二凸轮从动件不仅无法与第二凸轮部的凸轮面接触，也无法与第三凸轮部的凸轮面接触。在该状态下，夹持臂无法恢复到正规的摆动动作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种机床，在换刀动作中即使在滑动部脱离引导面的槽时，也能使夹持臂恢复到正规的摆动动作。

技术方案1的机床包括：主轴头，其以主轴能够旋转的方式支承该主轴；立柱，其以该主轴头能够上下运动的方式支承该主轴头；刀库主体，其以能够以一轴线为中心旋转且能定位的方式设于该立柱；多个夹持臂，该多个夹持臂呈放射状地设于上述刀库主体的外周，且各夹持臂在一端具有把持部，该把持部对供安装于上述主轴的刀具进行把持；支点台，其支承被设于上述夹持臂的上述一端和另一端之间的轴，且固定于上述刀库主体的外周；以及引导构件，其具有引导面，该引导面在上述刀库主体和上述主轴头之间引导上述夹持臂的上述另一端；随着上述夹持臂以上述支点台为中心摆动，上述把持部在接近上述主轴的接近位置和远离上述主轴的退避位置之间往复移动，该机床的特征在于，上述夹持臂包括：滑动部，其在上述引导面上滑动；支承部，其设于上述另一端，且以上述滑动部能够在上述引导面内移动的方式支承该滑动部；施力机构，其设于上述支承部，对上述滑动部施加朝向上述引导面的力；第一凸轮从动件，其设于上述夹持臂的靠上述主轴头那一侧；以及第二凸轮从动件，其设于上述夹持臂的靠上述主轴头那一侧；上述引导面在上述刀库主体侧的第一端侧具有供上述滑动部嵌入的槽，当该滑动部嵌入该槽中时，上述夹持臂的上述把持部停止在上述接近位置；上述引导面在向上述第一端侧离开与上述第一端相反的第二端的规定位置处，以围绕上述夹持臂的上述轴的方式折曲；上述规定位置是上述引导面中离上述轴最远的位置；上述主轴头包括：第一凸轮部，其具有第一凸轮面，该第一凸轮面在上述主轴头相对于上述刀库主体下降时与上述第一凸轮从动件抵接，而使上述夹持臂摆动；第二凸轮部，其具有第二凸轮面，该第二凸轮面在上述主轴头相对于上述刀库主体下降时与上述第二凸轮从动件抵接，而在上述夹持臂摆动的范围内限制上述夹持臂的动作，以使上述第一凸轮从动件与上述第一凸轮面抵接；以及第三凸轮部，其具有第三凸轮面，当在上述滑动部脱离上述槽的状态下，上述主轴头相对于上述刀库主体自上方移动到下方时，该第三凸轮面与上述第二凸轮从动件抵接且向上述第二凸轮面引导上述第二凸轮从动件，在上述主轴头相对于上述刀库主体上升时，上述第二凸轮面与上述第二凸轮从动件抵接而使上述夹持臂摆动，上述第一凸轮面与上述第一凸轮从动件抵接而在上述夹持臂摆动的范围内限制上述夹持臂的动作，以使上述第二凸轮从动件与上述第二凸轮面抵接。在向把持部安装刀具不牢靠时，刀具姿势会倾斜。当在该状态下主轴头相对于刀库主体自上方向下方移动时，刀具无法安装于主轴，而会与主轴发生碰撞。在该碰撞时的冲击作用下，滑动部脱离槽，夹持臂以轴为中心摆动。滑动部在引导面上向另一端侧滑动，但因引导面的形状和施力机构的作用而停止在引导面的规定位置。因此，夹持臂不会成为向刀库主体侧大幅摆起的状态，因此，第二凸轮从动件能够保持朝向主轴头侧的状态。当在该状态下主轴头相对于刀库主体自上方向下方移动时，第二凸轮从动件与第三凸轮部的第三凸轮面抵接。第三凸轮面向第二凸轮面引导第二凸轮从动件，因此，第二凸轮构件能够限制夹持臂的动作，以使第一凸轮从动件与第一凸轮面抵接。因此，夹持臂能够恢复到正规的摆动动作。

技术方案2的机床的特征在于，上述第三凸轮部在侧视状态下呈梯形状；上述第三凸轮面具有自下端向上述第二凸轮部去而朝上述刀库主体侧突出的倾斜面；当在上述滑动部脱离上述槽并停止在上述规定位置的状态下，上述主轴头相对于上述刀库主体自上方移动到下方时，上述第二凸轮从动件在上述第三凸轮部的上述第三凸轮面的下端和上端之间抵接于上述第三凸轮面。在滑动部停止在引导面的规定位置时，第二凸轮从动件在第三凸轮部的第三凸轮面的下端和上端之间可靠地抵接于第三凸轮面。因此，夹持臂能够可靠地恢复到正规的摆动动作。第三凸轮部在侧视状态下呈梯形状，因此，机床能够将第三凸轮部的下端配置在比主轴下端靠上方的位置。

技术方案3的机床的特征在于，上述第二凸轮部和上述第三凸轮部是一体化的凸轮构件。因此，机床能够将第二凸轮部和第三凸轮部这两者以一个构件的形式设于主轴头上，因此能够获得削减组装时的工时、减少部件数量、简化定位等效果。

附图说明

图1是机床1的立体图。

图2是自右侧面观察主轴头7周围得到的局部剖视图。

图3是夹持臂90的立体图。

图4是夹持臂90的侧视图。

图5是引导构件80的立体图。

图6是引导构件80的侧视图。

图7是表示主轴头7和夹持臂90之间的位置关系的图。

图8是表示主轴头7和夹持臂90之间的位置关系的图。

图9是表示主轴头7和夹持臂90之间的位置关系的图。

图10是表示主轴头7和夹持臂90之间的位置关系的图。

图11是表示主轴头7和夹持臂90之间的位置关系的图。

图12是表示主轴头7和夹持臂90之间的位置关系的图。

图13是表示将刀具4倾斜地安装在把持部91上的状态的图。

图14是表示刀具4与主轴9顶端发生碰撞的状态的图。

图15是表示在碰撞时的冲击作用下，夹持臂90向前方大幅摆起的状态的图。

图16是表示后端部94移动到了第三引导面87的状态的图。

图17是凸轮从动件96抵接于辅助凸轮13的凸轮面时的辅助凸轮13周围的局部放大图。

图18是表示固定有一体凸轮120的主轴头7的周围的图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。以下说明使用图中箭头所示的上下、左右、前后。机床1的左右方向、前后方向和上下方向分别为机床1的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向。Z轴原点为Z轴的机械原点。机械原点是X轴和Y轴的机械坐标为零，且Z轴的机械坐标达到能够加工加工物的上限的位置。

参照图1说明机床1的构造。机床1包括机座2、机床主体3、工作台10和换刀装置20等。机座2为大致长方体状的金属制底座。机床主体3设于机座2的上部后方，对保持于工作台10上表面的加工物(省略图示)进行切削。工作台10设于机座2的上部中央，能够借助X轴马达(省略图示)、Y轴马达(省略图示)和引导机构(省略图示)沿X轴方向和Y轴方向移动。换刀装置20固定在设于机床主体3上部的框架8上，用于将安装于机床主体3的主轴9上的刀具4换成其他刀具。机床1具有操作盘(省略图示)。操作者使用操作盘输入NC程序、刀具信息和各种参数等。刀具信息是刀具的信息，例如为刀具的种类、刀具直径、刀具长度等。

参照图1、图2说明机床主体3的结构。机床主体3包括立柱5、主轴头7、主轴9和控制箱6等。立柱5竖立设置于机座2的上部后方。主轴头7能够沿着立柱5的前表面在Z轴方向上升降。如图2所示，主轴头7在内部以主轴9能够旋转的方式支承有该主轴9。在主轴9的锥孔18中安装有刀柄17，主轴9在主轴马达52的驱动下高速旋转。主轴马达52设于主轴头7的上部。刀柄17保持刀具4。图1所示的控制箱6容纳有数控装置(省略图示)。数控装置控制机床1的动作。在本实施方式中，“在主轴9的锥孔18中安装有刀柄17”的记载与简化后的“在主轴9上安装有刀具4”的记载意思相同。

如图2所示，主轴头7借助设于立柱5前表面的Z轴移动机构沿Z轴方向升降。Z轴移动机构包括Z轴滚珠丝杠26、Z轴马达(省略图示)和一对Z轴直线导轨(省略图示)。Z轴直线导轨沿Z轴方向延伸且沿Z轴方向引导主轴头7。Z轴滚珠丝杠26配置于一对Z轴直线导轨之间。上侧轴承部27和下侧轴承部(省略图示)以Z轴滚珠丝杠26能够旋转的方式支承该Z轴滚珠丝杠26。主轴头7在背面具有螺母29。螺母29螺纹接合于Z轴滚珠丝杠26。Z轴马达使Z轴滚珠丝杠26向正反方向旋转。因此，主轴头7与螺母29一同沿Z轴方向移动。

参照图2说明主轴头7的内部构造。主轴头7在前方下部内侧以主轴9能够旋转的方式支承有该主轴9。主轴9沿上下方向延伸。主轴9借助连结部23与主轴马达52的驱动轴相连结。因此，主轴9在主轴马达52的旋转驱动下旋转。主轴9包括锥孔18、刀柄夹持构件19和拉杆69。锥孔18设于主轴9的顶端部(下端部)。刀柄夹持构件19设于锥孔18的上方。拉杆69以与通过主轴9中心的轴孔同轴地插入到该轴孔中的方式设置。

刀柄17在一端侧(图2中的下端侧)保持有刀具4，在另一端侧(图2中的上端侧)具有安装部17A和拉钉17B。安装部17A呈大致圆锥状。拉钉17B自安装部17A的顶部沿轴向突出。安装部17A安装于主轴9的锥孔18中。当安装部17A安装于锥孔18中时，刀柄夹持构件19夹持拉钉17B。当拉杆69向下方按压刀柄夹持构件19时，刀柄夹持构件19解除对拉钉17B的夹持。

主轴头7在后方上部的内侧具有曲杆60。曲杆60呈大致字母L型，能够以轴61为中心自由摆动。轴61固定于主轴头7内。曲杆60包括纵向杆63和横向杆62。纵向杆63自轴61向斜上方往立柱5侧延伸，在中间部65处折向上方并进一步向上方延伸。横向杆62自轴61向立柱5的前方大致水平地延伸。横向杆62的顶端部能够自上方卡合于与拉杆69正交地突出设置于拉杆69的销58。纵向杆63在上端部背面具有板凸轮体66。板凸轮体66在立柱5侧具有凸轮面。板凸轮体66的凸轮面能够与固定于上侧轴承部27的凸轮从动件67接触和自凸轮从动件67分离。凸轮从动件67在板凸轮体66的凸轮面上滑动。拉伸螺旋弹簧(省略图示)以蓄力状态设于纵向杆63和主轴头7之间。自右侧面观察曲杆60时，拉伸螺旋弹簧始终绕顺时针方向对曲杆60施力。因此，曲杆60始终解除横向杆62对销58的朝向下方的按压。

参照图2说明向主轴9的锥孔18安装刀柄17的动作和自锥孔18拆卸刀柄17的动作。在主轴9的锥孔18中安装有刀柄17的安装部17A的状态下，主轴头7自工作台10上的加工位置上升。通过该上升，设于曲杆60的板凸轮体66与凸轮从动件67接触并滑动。曲杆60以轴61为中心绕自右侧面观察时的逆时针方向旋转。横向杆62自上方卡合于销58并朝下方按压拉杆69。拉杆69朝下方对刀柄夹持构件19施力。刀柄夹持构件19解除对拉钉17B的夹持。几乎在同时，夹持臂90的把持部92把持刀柄17。主轴头7进一步上升到ATC原点。刀柄17脱离主轴9的锥孔18。完成自主轴9的锥孔18拆卸刀柄17的动作。ATC原点是即使后述的刀库21旋转，后述的夹持臂90也不会与主轴头7发生碰撞的位置。

当主轴头7到达ATC原点时，刀库21基于数控装置的控制指令进行旋转，将NC程序的控制命令所指定的刀具4定位在换刀位置。换刀位置是刀库21的最下方位置，且是接近主轴9并与主轴9相对的位置。定位在换刀位置上的刀具4位于移动到了ATC原点的主轴头7的下方。

当主轴头7自ATC原点下降时，保持有刀具4的刀柄17的安装部17A进入到主轴9的锥孔18中。在安装部17A插入到了锥孔18中的状态下，主轴头7进一步下降。设于曲杆60的板凸轮体66沿凸轮从动件67滑动。曲杆60以轴61为中心绕自右侧面观察时的顺时针方向旋转。因此，横向杆62离开销58，因此，解除朝向下方对拉杆69的按压。拉杆69解除朝向下方对刀柄夹持构件19的施力，刀柄夹持构件19夹持拉钉17B。完成向主轴9的锥孔18中安装刀柄17的动作。

参照图1、图2说明换刀装置20的构造。换刀装置20具有刀库21。刀库21具有刀库主体71和多个夹持臂90。刀库主体71呈圆盘状。多个夹持臂90以规定间隔配置于刀库主体71的外周，且以能够在刀库21的前后方向上摆动的方式设置。刀库支承台45固定于框架8。框架8固定于立柱5且设于主轴头7附近。刀库支承台45以轴75能够旋转的方式支承该轴75。轴75向斜下方往机床1的前方延伸。轴75以刀库主体71能够旋转的方式支承该刀库主体71。因此，刀库主体71以使正面朝向机床1前方的方式配置。

参照图2说明刀库主体71的构造。刀库主体71包括筒部73和凸缘部72。筒部73呈筒状。轴75插入到筒部73内。凸缘部72在筒部73的前端部向径向外侧延伸。筒部73在后端部设有圆板77。圆板77以轴75为中心在背面侧(与主轴头7相对的面)具有多个凸轮从动件(省略图示)。多个凸轮从动件分别对应多个夹持臂90的各位置地配置。

减速器41固定于刀库支承台45的上部。减速器41具有多个齿轮和凸轮(省略图示)。刀库马达55固定于减速器41的上部。刀库马达55的旋转轴与减速器41相连结。圆板77的多个凸轮从动件分别嵌合于形成在减速器41的凸轮上的凸轮槽(省略图示)中。因此，圆板77能够定位多个夹持臂90中的一个夹持臂，使其移动到刀库主体71的最下方位置并进行定位。

凸缘部72沿着其背面外周以规定间隔固定有多个支点台78。支点台78支承夹持臂90的轴931。凸缘部72在分别与多个夹持臂90对应的各位置分别固定有板状的引导构件80。引导构件80具有引导面83。设于夹持臂90的后端部94的钢球98在引导面83上滑动。因此，夹持臂90能够以支点台78为中心在刀库21的前后方向上稳定地摆动。引导构件80也可以一体地形成为环状。

参照图3、图4说明夹持臂90的构造。夹持臂90包括轴部93、臂主体91、把持部92、后端部94、凸轮从动件支承部95、凸轮从动件96和凸轮从动件97等。轴部93呈沿着大致水平方向延伸的大致圆柱状，轴931分别自轴部93的轴向两端面中心延伸出来。支点台78以轴931能够旋转的方式支承该轴931。臂主体91呈沿着与轴931的轴线方向正交的方向延伸且顶端侧缓缓弯曲的棱柱状。把持部92呈两岔形状，且在该两岔形状的内侧安装并把持刀柄17。如图4所示，后端部94借助筒状构件103在有底孔99的内侧收纳有钢球98和保持构件101。保持构件101在顶端侧保持钢球98且在内侧收纳有弹簧102。弹簧102宜采用压缩螺旋弹簧。弹簧102始终自有底孔99的端部向外侧对钢球98施力。钢球98自有底孔99突出的量因引导面的形状和弹簧102而变化。因此，后端部94以钢球98能够移动的方式保持该钢球98。

如图3所示，凸轮从动件支承部95设于轴部93的轴向中央部且朝向主轴头7侧(参照图2)地支承凸轮从动件96。凸轮从动件97设于臂主体91的处于轴部93附近且是朝向主轴头7侧的面的右端侧的部分。浮动凸轮12固定于主轴头7的前表面的左右方向中央部。摆动凸轮11沿着主轴头7的前表面的右端部固定。因此，定位在换刀位置的夹持臂90的凸轮从动件96与浮动凸轮12的凸轮面相对，凸轮从动件97与摆动凸轮11的凸轮面相对。凸轮从动件96、97以与刀库21的左右方向平行延伸的轴线为中心旋转。

参照图5、图6说明引导构件80的构造。引导构件80是具有规定厚度的、在侧视时呈大致三角形状的板构件。引导构件80具有大致圆弧状的引导面83，并且以使该引导面83朝向刀库主体71的径向外侧的方式固定于凸缘部72的背面外周(参照图2)。如图6所示，引导构件80具有能固定于凸缘部72的背面外周的固定面，该固定面包括固定孔105、固定孔106和凸状的卡合部89。凸缘部72在背面外周设有凹状的卡合孔(省略图示)和两个固定孔(省略图示)。卡合部89卡合于卡合孔(省略图示)。固定孔105、106与两个固定孔(省略图示)分别对应且紧固有螺钉等。由此，引导构件80被固定于凸缘部72的背面外周。

如图6所示，引导面83以围绕夹持臂90的轴931周围的一部分的方式弯曲。引导面83具有作为第一端的一端部81和作为第二端的另一端部82。一端部81是刀库主体71侧的端部，另一端部82是主轴头7侧的端部。引导面83自一端部81朝向另一端部82依次具有槽84、第一引导面85、第二引导面86、第三引导面87和第四引导面88。槽84是供后端部94的钢球98嵌入的槽。第三引导面87在引导面83中的离轴931最远的位置以围绕轴931的方式折曲。第三引导面87的位置是以夹持臂90的轴931为中心，例如自槽84的中心向另一端部82侧偏转35°后的位置。该位置是向一端部81侧远离另一端部82的位置。轴931的位置对应支点台78的轴心的位置。第二引导面86和第四引导面88与第三引导面87的两侧分别连接且形成为平面状。第四引导面88与另一端部82相连接。第一引导面85以大致圆弧状的面连接槽84和第二引导面86。连结第一引导面85的靠槽84侧的端部和轴931的线段长度为50mm，连结第三引导面87和轴931的线段长度为57mm，连结第四引导面88的离槽84较远的端部和轴931的线段长度为53mm。因此，第三引导面是离轴931最远的位置。

后端部94的钢球98在弹簧102的作用下紧贴引导面83地滑动。在钢球98嵌入到槽84中时，夹持臂90保持把持部92移动到接近主轴9的接近位置的状态。在钢球98脱离槽84时，若没有后述的凸轮机构的作用，则钢球98会在弹簧102的作用力下向第三引导面87移动并在第三引导面87处停止。

参照图7说明用于使夹持臂90摆动的凸轮机构。主轴头7在前表面具有凸轮机构。凸轮机构由摆动凸轮11、浮动凸轮12和辅助凸轮13构成。摆动凸轮11沿着主轴头7前表面的右端部设置。摆动凸轮11的凸轮面自上部向下方呈直线状延伸，自中间起向斜后方缓缓倾斜。夹持臂90通过凸轮从动件97在摆动凸轮11的凸轮面上滑动而摆动。浮动凸轮12设于主轴头7前表面的左右方向中央部。浮动凸轮12的凸轮面自上部往前方缓缓倾斜至中央部，再自该中央部往后方缓缓倾斜至下部。浮动凸轮12内置有弹簧(省略图示)。弹簧为压缩螺旋弹簧(省略图示)，因此向外侧(刀库21侧)对浮动凸轮12施力。因此，在凸轮从动件97在摆动凸轮11上滑动时，浮动凸轮12限制夹持臂90的动作，以使凸轮从动件97和摆动凸轮11不分离。因此，浮动凸轮12的缓缓的倾斜与夹持臂90摆动时的凸轮从动件96的移动轨迹一致。辅助凸轮13设于浮动凸轮12的下侧。辅助凸轮13在侧视时呈梯形状，其凸轮面随着自上部向下方去而往后方缓缓倾斜。该倾斜的面是向刀库主体71侧突出的倾斜面。假设将辅助凸轮13形成为三角形状时，辅助凸轮13的下端会延伸到比主轴9的下端靠下方的位置，因此可能会与夹持臂90发生碰撞。由于辅助凸轮13在侧视时呈梯形状，因此，能够将其下端配置在比主轴9的下端靠上方的位置。辅助凸轮13的凸轮面的上部与浮动凸轮12的凸轮面的最下部连续且辅助凸轮13的凸轮面自其上部往斜后方缓缓倾斜至其下部。与浮动凸轮12的凸轮面的最下部连续是指满足以下两个条件。第一个条件是，浮动凸轮12的最下部的高度方向位置和辅助凸轮13的最上部的高度方向位置大致一致。第二个条件是，浮动凸轮12自中央部缓缓倾斜至下部的倾斜角度和辅助凸轮13的凸轮面缓缓倾斜的倾斜角度大致一致。在夹持臂90不在后述的正规位置时，凸轮从动件96与辅助凸轮13抵接。凸轮从动件96在辅助凸轮13的凸轮面上向浮动凸轮12滑动。因此，夹持臂90能够向把持部92接近主轴9的接近位置摆动。

参照图7～图12说明夹持臂90利用凸轮机构摆动的动作。在以下说明中，说明主轴头7自ATC原点下降，向主轴9安装刀柄17的情况。另外，以下说明的夹持臂90的位置为正规位置。如图7所示，在主轴头7自ATC原点下降时，夹持臂90的后端部94的钢球98呈嵌入到引导面83的槽84中的状态。因此，夹持臂90保持把持部92移动到接近位置的状态。把持部92以大致水平状态正常把持刀柄17。在该状态下，刀柄17位于主轴9的锥孔18(参照图2)的正下方。刀柄17的拉钉17B呈朝向锥孔18内侧的状态。

主轴头7如图8、图9的顺序所示那样开始下降。拉钉17B进入锥孔18的内侧。凸轮从动件96与浮动凸轮12的凸轮面抵接，凸轮从动件97与摆动凸轮11的凸轮面抵接。刀柄17安装于主轴9的锥孔18中。当主轴头7进一步下降时，凸轮从动件96在浮动凸轮12的凸轮面上向上方滑动，凸轮从动件97在摆动凸轮11的凸轮面上向上方滑动。浮动凸轮12在内部的弹簧的作用下向凸轮从动件96远离主轴头7的方向对该凸轮从动件96施力。因此，凸轮从动件96不离开浮动凸轮12的凸轮面地滑动。如图10所示，夹持臂90开始以轴931为中心绕从右侧面观察时的顺时针方向摆动，钢球98脱离槽84。把持部92逐渐离开已被安装于主轴9上的刀柄17。

如图10～图12的顺序所示，随着主轴头7下降，钢球98在引导面83上向另一端部82侧滑动。夹持臂90以轴931为中心进一步摆动，因此，把持部92向刀库21的前方移动。钢球98滑动到引导面83的另一端部82(参照图6)附近(参照图12)。当主轴头7停止在Z轴原点时，夹持臂90保持把持部92移动到向前方远离主轴9的退避位置的状态。以上，完成换刀动作，机床1使主轴头7下降到被保持在工作台10上的加工物所处位置，开始对加工物进行加工。

参照图13～图16说明在刀柄17非正常地安装于把持部92的状态下，主轴头7下降时的夹持臂90的复位动作。如图13所示，例如在刀柄17非正常地安装于把持部92时，有时刀柄17呈相对于把持部92倾斜的姿势。刀柄17的拉钉17B没有朝向正上方，因此拉钉17B相对于主轴9的锥孔18在横向上错开。

当在该状态下主轴头7自ATC原点下降时，拉钉17B无法进入锥孔18。如图14所示，拉钉17B与主轴9的顶端部发生碰撞。如图15所示，在碰撞时的冲击作用下，把持部92向下方猛烈摆动，因此，有时刀柄17会自把持部92脱落。后端部94的钢球98脱离槽84，在引导面83上一下子滑动到另一端部82附近。把持部92朝前方大幅移动。因此，夹持臂90绕从右侧面观察时的顺时针方向大幅摆动，因此成为向刀库主体71前方大幅摆起的状态。

在该状态下，凸轮从动件支承部95向主轴头7侧大幅倾斜，因此，凸轮从动件96位于比辅助凸轮13下端的前侧角部所在的铅直线靠主轴头7侧的位置。假设在该状态下主轴头7下降时，凸轮从动件96可能无法接触到辅助凸轮13的凸轮面。在凸轮从动件96接触不到辅助凸轮13的凸轮面时，夹持臂90无法恢复到上述正规的摆动动作。而在凸轮从动件96与辅助凸轮13下端的前侧角部发生碰撞时，凸轮从动件支承部95可能会发生损坏。

在本发明中，如上所述，引导构件80的引导面83的第三引导面87处在离轴931最远的位置，弹簧102始终自有底孔99的端部向外侧对钢球98施力。因此，脱离槽84后的钢球98向第三引导面87移动。即使钢球98经过第三引导面87暂时到达第二引导面86、第一引导面85，钢球98也会移动到第三引导面87。在图15所示的状态下，钢球98脱离槽84，因而钢球98在弹簧102的作用力下向第三引导面87移动。夹持臂90以轴931为中心绕从右侧面观察时的逆时针方向摆动。因此，凸轮从动件支承部95稍稍向刀库主体71侧返回，因此凸轮从动件96能够位于比辅助凸轮13下端的前侧角部所在的铅直线靠刀库21侧的位置。当在该状态下主轴头7下降时，如图17所示，凸轮从动件96可靠地抵接于辅助凸轮13的凸轮面的下端和上端之间的大致中央位置。因此，凸轮从动件96能够可靠地抵接于辅助凸轮13的凸轮面。当主轴头7继续下降时，凸轮从动件96沿着辅助凸轮13的凸轮面滑动，然后在浮动凸轮12的凸轮面上滑动。因此，夹持臂90向使钢球98嵌入槽84的方向摆动，回到正规位置。由于凸轮从动件96在浮动凸轮12的凸轮面上滑动，因此，凸轮从动件97能够良好地在摆动凸轮11的凸轮面上滑动。因此，夹持臂90能够恢复到正规的摆动动作。即使在钢球98脱离槽84后，凸轮从动件96也能可靠地抵接于辅助凸轮13的凸轮面。因此，换刀装置20能够防止凸轮从动件支承部95发生损坏。

此外，虽在上述实施方式中未进行说明，但例如，在主轴头7自加工物所处位置上升到ATC原点时，浮动凸轮12的凸轮面与凸轮从动件96抵接而使夹持臂90摆动。摆动凸轮11的凸轮面与凸轮从动件97抵接而在夹持臂90摆动的范围内限制夹持臂90的动作，以使凸轮从动件96与浮动凸轮12的凸轮面抵接。

在以上说明中，钢球98相当于本发明的滑动部，后端部94相当于本发明的支承部，弹簧102相当于本发明的施力机构，凸轮从动件97相当于本发明的第一凸轮从动件，凸轮从动件96相当于本发明的第二凸轮从动件，槽84相当于本发明的槽，摆动凸轮11相当于本发明的第一凸轮部，浮动凸轮12相当于本发明的第二凸轮部，辅助凸轮13相当于本发明的第三凸轮部。

如上所述，本实施方式的机床1具有刀库21。刀库21包括刀库主体71和多个夹持臂90。固定于刀库主体71上的支点台78以夹持臂90的轴931能够摆动的方式支承该轴931。夹持臂90在一端侧具有把持部92，在另一端侧具有后端部94。后端部94在顶端侧以钢球98能够移动的方式保持该钢球98的一部分。刀库主体71在分别与多个夹持臂90对应的位置固定有引导构件80。钢球98在引导构件80的引导面83上滑动。引导面83具有沿着后端部94的轨迹呈大致圆弧状弯曲且在第三引导面87处以围绕轴931的方式折曲的形状。第三引导面87处于引导面83中离轴931最远的位置。主轴头7在前表面具有摆动凸轮11、浮动凸轮12和辅助凸轮13。主轴头7相对于刀库主体71升降，由此，夹持臂90的凸轮从动件97在摆动凸轮11的凸轮面上滑动，凸轮从动件96在浮动凸轮12的凸轮面上滑动。在凸轮从动件97在摆动凸轮11上滑动时，浮动凸轮12限制夹持臂90的动作，以使凸轮从动件97和摆动凸轮11不分离。在凸轮从动件96在浮动凸轮12上滑动时，摆动凸轮11限制夹持臂90的动作，以使凸轮从动件96和浮动凸轮12不分离。因此，夹持臂90以轴931为中心稳定地摆动。

当在刀柄17呈相对于把持部92倾斜的姿势的状态下主轴头7自ATC原点下降时，刀柄17无法进入主轴9的锥孔18。主轴9的顶端部会与刀柄17的拉钉17B发生碰撞。在碰撞时的冲击作用下，把持部92向下方大幅移动，夹持臂90以支点台78为中心摆动。钢球98脱离槽84，在引导面83上猛烈地向另一端部82侧滑动，但由于引导面83的形状和弹簧102的作用力，钢球98移动到引导面83中的远离另一端部82的第三引导面87处而停止。

夹持臂90以轴931为中心绕从右侧面观察时的逆时针方向摆动。因此，凸轮从动件支承部95稍稍向刀库主体71侧返回，凸轮从动件96能够位于比辅助凸轮13下端的前侧角部所在的铅直线靠刀库21侧的位置。当在该状态下主轴头7下降时，凸轮从动件96在辅助凸轮13的凸轮面的下端和上端之间可靠地抵接于辅助凸轮13的凸轮面。因此，机床1能够可靠地使夹持臂90恢复到正规的摆动动作。在钢球98脱离槽84后，凸轮从动件96能够可靠地抵接于辅助凸轮13的凸轮面。因此，机床1能够防止凸轮从动件支承部95发生损坏。

本发明除了上述实施方式，还可以进行各种变更。

上述实施方式的浮动凸轮12和辅助凸轮13是彼此独立的部件，但也可以彼此一体化而做成一个部件。例如，如图18所示，固定于主轴头7前表面的一体凸轮120是将浮动凸轮12和辅助凸轮13彼此一体化地做成一个部件而成的凸轮。图18以截掉摆动凸轮11下侧的方式表示。一体凸轮120的凸轮面具有第一凸轮面121和第二凸轮面122。第一凸轮面121相当于浮动凸轮12的凸轮面。第二凸轮面122相当于辅助凸轮13的凸轮面。第一凸轮面121和第二凸轮面122形成彼此上下连接起来的一个凸轮面。上述实施方式通过使用一体凸轮120，能够获得削减组装时的工时、减少部件数量、简化定位等效果。一体凸轮120也可以在内侧收纳有弹簧，从而具有与浮动凸轮12相同的功能。

在上述实施方式中，第三引导面87的位置是以夹持臂90的轴931为中心自槽84的中心向另一端部82侧偏转35°后的位置，但也可以设定为除此以外的角度，但采用至少自另一端部82向一端部81侧偏转后的位置为宜。上述实施方式的施力机构为弹簧102，但只要对钢球98施力即可，也可以使用例如具有弹力的橡胶、树脂。

Claims (3)

1.一种机床，其包括：

主轴头(7)，其以主轴(9)能够旋转的方式支承该主轴；立柱(5)，其以该主轴头能够上下运动的方式支承该主轴头；刀库主体(71)，其以能够以一轴线为中心旋转且能定位的方式设于该立柱；多个夹持臂(90)，该多个夹持臂呈放射状地设于上述刀库主体的外周，且各夹持臂在一端具有把持部(92)，该把持部对供安装于上述主轴的刀具(4)进行把持；支点台(78)，其支承被设于上述夹持臂的上述一端和另一端之间的轴(931)，且固定于上述刀库主体的外周；以及引导构件(80)，其具有引导面(83)，该引导面在上述刀库主体和上述主轴头之间引导上述夹持臂的上述另一端；

随着上述夹持臂以上述轴(931)为中心摆动，上述把持部在接近上述主轴的接近位置和远离上述主轴的退避位置之间往复移动，

该机床的特征在于，

上述夹持臂包括：滑动部(98)，其在上述引导面上滑动；支承部(94)，其设于上述另一端，且以上述滑动部能够在上述引导面内移动的方式支承该滑动部；施力机构(102)，其设于上述支承部，对上述滑动部施加朝向上述引导面的力；第一凸轮从动件(97)，其设于上述夹持臂的靠上述主轴头那一侧；以及第二凸轮从动件(96)，其设于上述夹持臂的靠上述主轴头那一侧；

上述引导面在上述刀库主体侧的第一端侧具有供上述滑动部嵌入的槽(84)，当该滑动部嵌入该槽中时，上述夹持臂的上述把持部停止在上述接近位置；上述引导面在向上述第一端侧离开与上述第一端相反的第二端的规定位置处，以围绕上述夹持臂的上述轴的方式折曲；上述规定位置是上述引导面中离上述轴最远的位置；

上述主轴头包括：第一凸轮部(11)，其具有第一凸轮面，该第一凸轮面在上述主轴头相对于上述刀库主体下降时与上述第一凸轮从动件抵接，而使上述夹持臂摆动；第二凸轮部(12)，其具有第二凸轮面，该第二凸轮面在上述主轴头相对于上述刀库主体下降时与上述第二凸轮从动件抵接，而在上述夹持臂摆动的范围内限制上述夹持臂的动作，以使上述第一凸轮从动件与上述第一凸轮面抵接；以及第三凸轮部(13)，其具有第三凸轮面，当在上述滑动部脱离上述槽并停止在上述规定位置的状态下，上述主轴头相对于上述刀库主体自上方移动到下方时，该第三凸轮面与上述第二凸轮从动件抵接且向上述第二凸轮面引导上述第二凸轮从动件，

在上述主轴头相对于上述刀库主体上升时，上述第二凸轮面与上述第二凸轮从动件抵接而使上述夹持臂摆动，上述第一凸轮面与上述第一凸轮从动件抵接而在上述夹持臂摆动的范围内限制上述夹持臂的动作，以使上述第二凸轮从动件与上述第二凸轮面抵接。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

上述第三凸轮部在侧视状态下呈梯形状；

上述第三凸轮面具有自下端向上述第二凸轮部去而朝上述刀库主体侧突出的倾斜面；

当在上述滑动部脱离上述槽并停止在上述规定位置的状态下，上述主轴头相对于上述刀库主体自上方移动到下方时，上述第二凸轮从动件在上述第三凸轮部的上述第三凸轮面的下端和上端之间抵接于上述第三凸轮面。

3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

上述第二凸轮部和上述第三凸轮部是一体化的凸轮构件。