CN105764648B - 机床 - Google Patents

Abstract

机床具备：工具库(24)，其以能装卸的方式保持多个工具(18)；主轴(17)，其能在工具更换排队位置与工具更换位置之间移动；以及工具更换装置(26)，其在工具更换位置的主轴(17)与工具库(24)之间进行工具更换动作。在主轴(17)与工具交接装置(50)之间设有连接机构，连接机构通过从工具更换排队位置到工具更换位置的主轴(17)的移动进行工具(18)的交接。因为利用主轴(17)的移动进行工具(18)的交接，所以不需要用于驱动工具(18)的交接动作的缸体等驱动构件。因此，不需要用于使缸体进行动作的流体泵等，可简化机床的构成。

Description

机床

技术领域

本发明涉及构成为在主轴与工具库之间更换工具的机床。

背景技术

这种机床已在专利文献1中有所公开。在该现有构成中，在将工具库上的1个工具保持部配置于工具更换用分度位置的状态下，工具库从排队位置移动到与主轴对应的工具更换位置。然后，通过工具库向轴线方向移动，从而可在工具库上的工具保持部与主轴之间更换工具。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平7－214445号公报

但是，在专利文献1的现有构成中，从说明书的0027段等可知：为了使工具库在排队位置与工具更换位置之间移动，在工具更换装置上设有由缸体(cylinder)构成的驱动构件。因此，除了缸体之外，还需要用于使缸体进行动作的流体泵等周边构件，有装置整体的构成变得复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供如下机床：其能简化在主轴与工具库之间更换工具的工具更换装置的构成。

为了达成上述目的，根据本发明的第一方式，提供一种机床，具备：工具库，其以能装卸的方式保持多个工具；主轴，其能在工具更换排队位置与工具更换位置之间移动；工具更换装置，其在工具更换位置的主轴与工具库之间进行工具更换动作；以及工具交接装置，其在工具库与工具更换装置之间进行工具的交接。在主轴与工具交接装置之间设有连接机构，该连接机构将从工具更换排队位置到工具更换位置的主轴的移动传递到工具交接装置以进行工具的交接。

在该机床中，从工具更换排队位置到工具更换位置的主轴的移动通过连接机构传递到工具交接装置，由此工具交接给工具更换装置，工具被更换。因此，不需要用于使工具移动到工具更换位置的专用的驱动构件。因此，能简化机床的构成。

连接机构具备传递构件，传递构件将主轴的移动传递到工具交接装置，传递构件包括：第1齿条；小齿轮，其与第1齿条啮合；以及第2齿条，其以与小齿轮啮合的方式设于用于工具交接的交接构件上。因此，能以简单的结构使连接机构适当地进行动作。

另外，即使由通过驱动体的移动而旋转的连动杆和通过连动杆的旋转而移动的移动体构成传递构件，也能以简单的结构使连接机构适当地进行动作。

发明效果

能简化用于在主轴与工具库之间更换工具的构成，能简化机床的构成。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的机床的立体图。

图2是机床的侧视图。

图3是将机床的机台去除后示出的侧视图。

图4是将机床的主要部分放大示出的侧视图。

图5是表示工件加工中的工具更换装置的立体图。

图6是表示门将开口开放的状态的工具更换装置的立体图。

图7是表示工具更换开始时的工具更换装置的立体图。

图8是表示将工具从主轴和工具筒拔出的状态的工具更换装置的立体图。

图9是表示与图5的状态对应的工具更换装置的俯视图。

图10是表示与图6的状态对应的工具更换装置的俯视图。

图11是表示本发明的第2实施方式的机床的立体图。

图12是表示X轴移动台和Y轴移动台的局部的立体图。

图13是表示主轴配置于加工室内时的连接机构及其周边的机构的立体图。

图14是表示主轴配置于工具更换位置时的连接机构及其周边的机构的立体图。

图15是表示主轴配置于工具更换位置时的连接机构及其周边的机构的立体图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，按照附图说明第1实施方式。

如图1～图4所示，在机床的机台11上支承着X轴移动台12。X轴移动台12能通过未图示的X轴移动用电机在水平面内沿着轨道121向X轴方向移动。在X轴移动台12上支承着Y轴移动台14。Y轴移动台14能通过Y轴移动用电机15沿着轨道141在水平面内向Y轴方向移动。即，如图4所示，在能正反旋转的Y轴移动用电机15的输出轴上连结有螺旋轴151。在螺旋轴151上螺合有作为驱动体的内螺纹体143。内螺纹体143固定于Y轴移动台14的下表面。因此，当通过伴随Y轴移动用电机15的旋转的螺旋轴151的旋转使内螺纹体143在Y轴方向上往复移动时，Y轴移动台14也与内螺纹体143向相同方向且与内螺纹体143一体地移动。此外，在X轴方向上引导X轴移动台12的轨道121铺设于机台11上。另外，被轨道121引导的滑块122设于X轴移动台12。在Y轴方向上引导Y轴移动台14的轨道141铺设于Y轴移动台14上。另外，由轨道141引导的滑块142设于X轴移动台12上。在Y轴移动台14上支承着主轴17。主轴17以在上下方向(Z轴方向)上延伸的轴线为中心旋转。在主轴17的下端以能装卸的方式安装有工具18。

如图1、图9以及图10所示，机台11在加工室19与工具室20之间具有分隔壁21。在分隔壁21的一部分形成有开口211。在分隔壁21上安装有将开口211打开关闭的门22，门22能向X轴方向移动。在门22移动到开口211的开放位置的状态下，通过Y轴移动用电机15使Y轴移动台14在Y轴方向上移动。由此，主轴17在图1、图9所示的加工室19内的工具更换排队位置P1与图10中双点划线所示的工具室20内的工具更换位置P2之间移动。

如图1和图2所示，在机台11中的加工室19内设有工作台23，工作台23被支承于未图示的支承台。在工作台23上可装卸未图示的工件。主轴17在配置于加工室19内的状态下以Z轴中心旋转。与此同时，主轴17根据需要在X轴和Y轴方向上移动，并且工作台23通过未图示的移动机构在Z轴方向上移动。由此，通过安装于主轴17上的工具18针对工作台23上的工件实施所需的加工。

如图4和图5所示，在机台11中的工具室20内配置有圆盘状的工具库24。工具库24能以在上下方向(Z轴方向)上延伸的轴线为中心在水平面内旋转。在工具库24的外周面隔开等角度间隔地形成有多个凹槽状的工具保持部241。在各工具保持部241上与工具筒25一起支承着种类等不同的工具18。工具18相对于工具筒25能插拔地安装。另外，工具18与工具筒25一起相对于工具保持部241在工具库24的半径方向上装卸。为了进行工具更换，通过工具库24的旋转，工具筒25与工具库24一体地分度旋转。在工具筒25的两侧面形成有工具库24的工具保持部241和能与后述的承载台30卡合的一对支承槽251。在工具筒25的上表面形成有突起252，突起252能与后述的交接构件32的卡合槽321卡合。

如图3、图4以及图5所示，在机台11中的工具室20内配置有工具更换装置26。工具更换装置26在图7所示的工具更换位置P2的主轴17与工具库24之间进行工具更换动作。

以下对工具更换装置26进行说明。如图4、图5以及图7所示，在工具更换排队位置P1的主轴17与工具库24之间的位置配置有工具更换臂27。工具更换臂27在其中央部被在上下方向上延伸的旋转轴28支承成能在水平面内旋转且能沿着轴方向上下移动。在工具更换臂27的两端设有把持工具18的把持部271。把持部271可与工具18的上端外周面的槽部181卡合脱离。

如图3、图9以及图10所示，在分隔壁21的门22与工具更换臂27的旋转轴28之间夹设有连动机构29，连动机构29具备连动臂291。连动臂291与工具更换臂27的旋转连动地将门22打开关闭。连动臂291与工具更换臂27一体地旋转，并且在轴方向上移动。连动臂291在其两端具备销292。销292与在门22上突出设置的杆221的长孔222对应。销292与长孔222卡合，门22与连动臂291连结。当工具更换臂27向轴线方向的下方移动时，销292从长孔222脱离，门22和连动臂291的连结被解除。

如图5～图8所示，在工具室20内且在工具更换臂27与工具库24之间的位置上配置有承载台30。承载台30从工具库24的工具保持部241接受安装于工具筒25上的工具18，或者将工具18交接给工具保持部241。

以下，说明用于通过承载台30交接工具18的工具交接装置50的构成。如图4和图5所示，在工具库24的上方且在机台11上支承着交接构件32。交接构件32在Y轴方向上延伸，并且能向其延长方向移动。在交接构件32的承载台30附近的端部的下表面形成有卡合槽321，卡合槽321能与工具筒25上的突起252卡合。如图5和图8所示，在交接构件32位于Y轴方向的后退端时，卡合槽321位于突起252的旋转轨迹上。如图5～图8所示，当交接构件32向Y轴方向前进时，突起252和卡合槽321卡合，所以安装于工具筒25上的工具18在工具库24的工具保持部241与承载台30之间移动。

如图5～图8所示，在主轴17与工具交接装置50的交接构件32之间设有连接机构33。连接机构33将工具更换排队位置P1与工具更换位置P2之间的主轴17的移动传递到交接构件32，进行工具18的交接动作。

以下对连接机构33进行说明。如图4和图5所示，在机台11(参照图1和图2)上固定有支承体31。在支承体31上支承着被动体35，被动体35能在Y轴方向上移动。在被动体35上突出设置有销351，销351能与内螺纹体143的端部卡合。因为螺旋轴151和内螺纹体143螺合，所以当Y轴移动用电机15驱动时，Y轴移动台14开始与主轴17一起朝向工具更换位置P2移动。当Y轴移动台14到达移动端时，内螺纹体143与销351卡合，被动体35开始与Y轴移动台14向相同方向移动。

在被动体35与交接构件32之间设有传递构件36，传递构件36将被动体35的移动传递到交接构件32。传递构件36包括：第1齿条37，其固定于被动体35的下表面；小齿轮38，其与第1齿条37啮合；以及第2齿条39，其与小齿轮38啮合。小齿轮38支承于支承体31且相对于支承体31能旋转。第2齿条39固定于交接构件32的上表面。当被动体35随着主轴17向工具更换位置P2的移动而向图4和图5的右方移动时，交接构件32通过传递构件36的第1齿条37、小齿轮38以及第2齿条39向图4和图5的左方移动。由于交接构件32的移动，安装于工具筒25上的工具18从工具库24的工具保持部241移动到承载台30上。

在支承体31与交接构件32之间夹设有弹簧40。弹簧40对交接构件32等向与通过内螺纹体143使被动体35移动的方向相反的方向赋予施力。因此，当主轴17从工具更换位置P2向工具更换排队位置P1移动、内螺纹体143的端部从被动体35上的销351离开时，通过弹簧40的施力，交接构件32向图4和图5～图8的右方移动，最终返回到原来的位置。由于这样的交接构件32的移动，工具18与工具筒25一起从承载台30上移动到工具库24的工具保持部241。

接着，说明上述机床的作用。

在图5和图9所示的状态下，主轴17配置于加工室19内的工具更换排队位置P1，工具18安装于该主轴17的下端。另外，工具更换装置26的工具更换臂27配置于轴线方向的上方位置，并且配置于与门22的移动方向(X轴方向)平行的非更换位置。另外，连动机构29的销292与杆221的长孔222卡合，工具更换臂27和门22连结，门22通过该连动机构29配置于将分隔壁21的开口211封闭的位置。通过在该状态下一边使主轴17、工作台23向X、Y、Z这3个轴方向中的任一方向移动一边使主轴17旋转，从而通过工具18对工作台23上的工件实施规定的加工。此时，分隔壁21的开口211被门22封闭。因此，加工屑、冷却液不可能从加工室19通过开口211侵入到工具室20内。

在工件的加工中进行下面的加工准备。即，工具库24进行分度旋转，支承于工具保持部241的多个工具18中使用于下次的加工的工具18配置于与承载台30对应的位置。并且，对所选择的工具18进行支承的工具筒25上的突起252与工具更换装置26中的交接构件32的卡合槽321卡合。

在安装于主轴17上的工具18对工件的加工结束、需要进行工具18的更换的情况下，工具更换臂27从图5和图9的状态向逆时针方向旋转90度。并且，如图6和图10所示，工具更换臂27配置于向与门22的移动方向交叉的方向(Y轴方向)延伸的更换位置。此时，销292与长孔222卡合，所以通过工具更换臂27的旋转，门22移动到将分隔壁21的开口211开放的位置。

然后，当通过Y轴移动用电机15使Y轴移动台14移动时，如图10的双点划线和图7所示，主轴17从加工室19内的工具更换排队位置P1通过分隔壁21的开口211移动到工具室20内的工具更换位置P2。此时，安装于主轴17上的工具18上的槽部181与工具更换臂27的一方把持部271卡合。并且，当主轴17朝向工具更换位置P2移动而到达其移动端时，连接机构33的内螺纹体143的端部与销351卡合，具有销351的被动体35开始与Y轴移动台14向相同方向移动。被动体35的移动通过第1齿条37、小齿轮38以及第2齿条39传递到交接构件32，由此交接构件32朝向承载台30(图10的下方)前进。此时，突起252与卡合槽321卡合，所以通过交接构件32的前进移动，工具18开始与工具筒25一起从工具库24的工具保持部241移动到承载台30上。此时，安装于工具筒25上的工具18上的槽部181与工具更换臂27的另一方把持部271卡合。

在该状态下，工具更换臂27向轴方向的下方移动，使用完的工具18被从主轴17拔下，未使用的工具18被从工具筒25拔下。与此同时，臂291向下方移动，销292和长孔222的卡合被解除，所以工具更换臂27和门22的连结也被解除。接着，工具更换臂27从图7的状态开始向逆时针方向旋转180度。即，工具更换臂27经由图8中实线所示的状态进一步旋转90度。由此，被一方把持部271把持的使用完的工具18配置于承载台30上的工具筒25的下方，被另一方把持部271把持的未使用的工具18配置于主轴17的下方。在该状态下，工具更换臂27向轴方向的上方移动，由此工具18从下方分别安装到工具筒25和主轴17两者上。与此同时，销292与长孔222卡合，所以工具更换臂27与门22连结。

然后，通过Y轴移动用电机15使Y轴移动台14移动，主轴17从工具室20内的工具更换位置P2通过分隔壁21的开口211移动到加工室19内的工具更换排队位置P1。此时，当连接机构33的内螺纹体143的端部从被动体35上的销351离开时，通过弹簧40的施力，交接构件32朝向工具库24后退。通过这样的交接构件32的移动，工具18与工具筒25一起从承载台30上移动到工具库24的工具保持部241。接着，工具更换臂27从图10的状态开始向顺时针方向旋转90度。并且，如图5和图9所示，工具更换臂27配置于与门22的移动方向平行的非更换位置。此时，因为销292与长孔222卡合，所以通过工具更换臂27的旋转，门22移动到将分隔壁21的开口211封闭的位置。在该状态下，通过安装于主轴17上的工具18，重新开始针对工件的加工。

因此，根据该实施方式，能得到如下效果。

(1)在该实施方式中，在主轴17与工具交接装置50之间设有连接机构33。连接机构33通过从工具更换排队位置P1到工具更换位置P2的主轴17的移动，进行工具更换臂27与工具库24之间的工具18的交接。

因此，在该机床中，将用于使主轴17移动的Y轴移动用电机15用作驱动电机，使主轴17在工具更换排队位置P1与工具更换位置P2之间移动，由此进行工具18的交接。因此，不需要用于取出放入工具18的专用的缸体等驱动装置。因此，不需要用于驱动缸体等的流体泵等，能简化机床的构成。

(2)具有多个工具保持部241的工具库24能以在上下方向上延伸的轴线为中心在水平面内旋转地被支承。另外，当主轴17在工具更换排队位置P1与工具更换位置P2之间在水平方向上移动时，连接机构33也在水平面内进行动作。这样，工具更换动作、连接机构33的动作可在水平面内顺利地执行。因此，能在工具库24的工具保持部241与主轴17之间顺利地且不困难地更换工具18。

(3)工具交接装置50具备：工具更换臂27，其配置于工具更换位置P2的主轴17与工具库24之间；以及交接构件32，其能在该工具更换臂27与工具库24之间进行工具18的交接。另外，交接构件32伴随工具更换排队位置P1与工具更换位置P2之间的主轴17的移动，通过连接机构33进行动作。因此，能通过简单的构成顺利地进行工具更换臂27与工具库24之间的工具18的交接。

(4)连接机构33具备：内螺纹体143，其与主轴17一起移动；被动体35；以及弹簧40。在主轴17朝向工具更换位置P2移动到达其移动端时，被动体35与内螺纹体143卡合而开始移动。弹簧40向与被动体35的移动方向相反的方向对被动体35施力。因此，连接机构33的部件个数少，构成简单。另外，当主轴17朝向工具更换位置P2移动时，交接构件32在工具更换臂27与工具库24之间向一方向进行动作。另外，当主轴17从工具更换位置P2朝向工具更换排队位置P1移动时，通过弹簧40的施力，交接构件32在工具更换臂27与工具库24之间向反方向进行动作。因此，不使用缸体等致动器就能使交接构件32适当地进行动作。

(5)传递构件36包括：第1齿条37，其设于被动体35上；小齿轮38，其与第1齿条37啮合；以及第2齿条39，其以与小齿轮38啮合的方式设于交接构件32上。因此，传递构件36通过将被动体35的移动可靠地传递到交接构件32，能使交接构件32正确地进行动作。

(第2实施方式)

接着，基于图11～图15，以与第1实施方式不同的部分为中心说明第2实施方式。在第2实施方式中，即使标注了与第1实施方式相同的附图标记的构件等的形状、位置等与第1实施方式的相同附图标记的构件等不同，也具有与第1实施方式的相同附图标记的构件等相同的功能。

如图11和图12所示，X轴移动台12和Y轴移动台14的上下关系与第1实施方式相反。即，在机台11上在Y轴方向延伸的轨道141上支承着Y轴移动台14的滑块142。另外，在Y轴移动台14上在X轴方向延伸的轨道121上支承着X轴移动台12的滑块122。在第2实施方式中，X轴移动台12构成与主轴17一起移动的驱动体。

在第2实施方式中，交接装置50的构成与第1实施方式不同，所以以下说明交接装置50的构成的详情。

如图11～图13所示，固定于机台11上的支承台31形成为板状。如图13～图15所示，在支承台31的中央部的上表面铺设有在Y轴方向延伸的轨61。在第1移动体62的下表面设有滑块63。第1移动体62通过滑块63支承于轨61的上表面且能在Y轴方向移动。在第1移动体62的顶端部固定有交接构件32，交接构件32具有卡合槽321。

在支承台31的端部上表面铺设有与轨61平行地延伸的轨64。在第2移动体65的下表面设有滑块66。第2移动体65通过滑块66支承于轨64的上表面且能在Y轴方向移动。从第2移动体65的端部突出有导杆67。通过导杆67插通到导向构件68的孔(未图示的)中，从而可引导第2移动体65的Y轴方向的移动。弹簧69设于第2移动体65与导向构件68之间的导杆67的外周面上。弹簧69朝向加工室19对第2移动体65施力。在Y轴移动台14上固定有抵接板70。因此，当Y轴移动台14以从加工室19离开的方式移动、主轴17朝向工具更换位置P2移动时，抵接板70与第2移动体65的承受板651抵接。通过该抵接，第2移动体65对抗弹簧69的施力与Y轴移动体14向相同方向移动。此外，将第1和第2移动体62、65向加工室19的移动设为前进，将第1和第2移动体62、65向从加工室19离开的方向的移动设为后退。

在第1移动体62与第2移动体65之间，在支承台31的上表面支承着连动杆81。连动杆81能以轴82为中心旋转。连动杆81的一方端部通过轴83与第1移动体62连结。连动杆81的另一方端部通过轴84与第2移动体65连结。在第2实施方式中，由第2移动体65和连动杆81构成被动体，由第1移动体62、第2移动体65以及连动杆81构成传递构件。

如图13所示，在主轴17位于加工室19内的状态下，第2移动体65通过弹簧69的施力配置于靠近加工室19的前进位置。另外，第1移动体62通过连动杆81配置于后退位置。在该情况下，交接构件32配置于后退位置。因此，交接构件32的卡合槽321位于工具库24上的工具筒25的突起252的旋转轨迹上。

在该状态下，如图14和图15所示，当通过Y轴移动台14的移动使主轴17移动到工具更换位置P2时，Y轴移动台14的抵接板70与第2移动体65的承受板651抵接。因此，第2移动台65对抗弹簧69的施力后退。因此，第1移动体62通过连动杆81前进，工具库24的工具18前进到由工具更换臂27把持的位置。

然后，与第1实施方式同样，通过工具更换臂27的下降而从主轴17和工具筒25拔下工具18，通过工具更换臂27的旋转而替换工具18的配置。接着，通过工具更换臂27的上升，在主轴17和工具筒25两者上安装工具18，工具18被更换。并且，当Y轴移动台14移动、主轴17向加工室19移动时，第2移动体65通过弹簧69的施力而前进，并且通过连动杆81使第1移动体62与交接构件32一起后退。这样，工具更换臂27上的工具18容纳于工具库24中。

因此，在第2实施方式中，有以下效果。

(6)工具库24与更换臂27之间的工具18的取出放入是通过基于Y轴移动台14移动的第2移动体65的后退和前进、连动臂81的旋转、第1移动体62的前进和前进而进行的。这样，能将Y轴移动台14的移动通过简单的机械要素传递到交接构件32，能简化机床的构成。

此外，该实施方式也可以变更为如下。

·也可以将本发明具体化为如下构成：将工具更换装置26的中心轴线配置于水平面内的构成。

·作为设于主轴17与工具更换装置26之间的连接机构33的构成，也可以取代齿条和小齿轮而采用连杆机构。即，也可以使内螺纹体143与交接构件32之间夹着能传递动力的连杆。

·在第2实施方式中，也可以省略第2移动体65，取而代之，设置对第1移动体62施力以使其后退的弹簧。在该情况下将交接装置50构成为：在主轴17移动到工具更换位置P2时，Y轴移动台14与连动杆81的自由端部抵接，第1移动体62前进。这样，即使省略第2移动体65，也能得到第2实施方式的作用。

附图标记说明

14…Y轴移动台、143…内螺纹体、15…Y轴移动用电机、17…主轴、18…工具、24…工具库、241…工具保持部、25…工具筒、26…工具更换装置、27…更换臂、30…承载台、31…支承体、32…交接构件、33…连接机构、35…被动体、36…传递构件、37…第1齿条、38…小齿轮、39…第2齿条、40…弹簧、50…工具交接装置、62…第1移动体、69…弹簧、81…连动杆、P1…工具更换排队位置、P2…工具更换位置。

Claims (4)

1.一种机床，具备：

工具库，其以能装卸的方式保持多个工具；

主轴，其能在工具更换排队位置与工具更换位置之间移动；

工具更换装置，其在所述工具更换位置的主轴与所述工具库之间进行工具更换动作；以及

工具交接装置，其在所述工具库与所述工具更换装置之间进行工具的交接，

上述机床的特征在于，

所述工具交接装置具备交接构件，所述交接构件以能交接工具的方式配置在所述工具更换装置的工具更换臂与所述工具库之间，

在所述主轴与所述工具交接装置之间设有连接机构，所述连接机构将从工具更换排队位置到工具更换位置的所述主轴的移动传递到所述工具交接装置以进行所述工具的交接，

所述交接构件通过所述连接机构进行动作，

所述连接机构具备：

驱动体，其与所述主轴一起移动；

被动体，在所述主轴朝向所述工具更换位置移动到达该工具更换位置的移动端时，所述被动体与所述驱动体卡合并移动；

传递构件，其将所述被动体的移动传递到所述交接构件；以及

弹簧，其具有向与通过所述驱动体使被动体移动的方向相反的方向的施力。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述工具库能以在上下方向上延伸的轴线为中心旋转地被支承，并且具有设有多个工具保持部的外周面，

所述主轴在所述工具更换排队位置与所述工具更换位置之间在水平方向上移动，

所述连接机构在水平面内进行动作。

3.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述传递构件具备：

第1齿条，其设于所述被动体上；

小齿轮，其与所述第1齿条啮合；以及

第2齿条，其以与所述小齿轮啮合的方式设于所述交接构件上。

4.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述传递构件具备：

连动杆，通过所述驱动体的移动使所述连动杆旋转；以及

移动体，其具有所述交接构件，通过所述连动杆的旋转使所述移动体移动。