CN106181508A - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机床，具有：主轴，旋转自如地支承于主轴箱；装夹装置，装夹沿主轴的轴线方向被拉入后的工具；工具保持部(61、62)，保持装配于装夹装置的工具；以及回转臂(60)，使工具保持部移动至主轴的可到达位置，其中，经由支承机构(80)将工具保持部(61、62)支承于回转臂(60)，支承机构(80)具有位移追随机构(88)，其支承为能够在与工具的轴线(Z)交叉的方向(L、W)上位移。

Description

机床

技术领域

本发明涉及机床，尤其涉及用于在高转速的基础上进行高精度切削的机床。

背景技术

以往，在加工中心等机床中，在支承于主轴箱的主轴的前端装配各种切削工具，通过使主轴旋转来进行工件的切削加工。

关于切削工具，根据针对工件的加工内容而选择多种多样的切削工具。为了将多种多样形状的工具装配于同一主轴的前端，使用BT标准等通用化了的保持器。

通过将各工具固定于这种通用化了的保持器，并在一方的主轴设置与保持器对应的装夹装置，无论工具的形状如何都能够装配于主轴。

此外，在加工中心等机床中，利用自动工具更换装置。在这些自动工具更换装置中，在利用回转臂等操纵工具时，通过把持通用化了的保持器，无论工具的形状如何都能够进行可靠的操作(参照文献1：日本特开2009－39792号公报)。

另一方面，近年来，为了应对主轴旋转的高速化以及高精度化的要求，使用不使用保持器而将工具装配于主轴的机床。

例如，在一部分机床中，使用气体轴承进行主轴的支承，能够实现每分钟达到数万至数十万转速的高转速化(参照文献2：日本特开平09－257037号公报)。

此处，在如上所述的高速旋转型的机床中，经由保持器来装配工具的构造不合适。例如，若在将工具固定于保持器时轴心精度不足，则高速旋转时的振摆变大，不适用于利用空气静压轴承进行的旋转支承。并且，高速旋转型的机床多用于微细形状的高精度加工，但由于使用保持器而不适合机械方面的小型化。

基于这样的背景，使用在工具的装配中不使用保持器、而将工具的直柄部分直接固定于主轴的结构。

例如，作为将工具直接固定于主轴的机床，开发出了通过热装来固定工具的机床(参照文献3：日本特开2004－237408号公报)。

另一方面，作为将工具直接固定于主轴的结构，还提出有将工具的旋转支承和来自主轴的旋转传递分离、由此在主轴与工具的直接的连结部分主要仅进行旋转传递的机床(参照文献4：日本特开2009－248224号公报)。

在该机床中，在主轴的前端增设与主轴箱连结的空气静压轴承，将工具的直柄部分支承为旋转自如。进而，通过将工具的端部的锥状真空吸附于主轴而将工具和主轴连结。

在前述的文献3那样的热装方式中，能够在将工具直接固定于主轴的同时确保高轴线精度。但是，每次进行工具的装卸都需要进行热装，升温以及冷却需要时间。因此，存在每次更换工具都长时间停止利用主轴进行的加工、作业效率降低的问题。

在前述的文献4那样的方式中，存在如下的问题：需要追加的支承构造，在主轴的前端占据大的空间，除了加工上的制约增大之外，在设置时也受到制约的问题。

此外，作为不使用保持器而将工具直接固定于主轴的方式的共同的问题，无法利用把持通用化了的保持器的现有型的自动工具更换装置。因此，例如需要使主轴移动至工具储存器而装夹工具、或者需要进行作业者所进行的手动工具更换，主轴的运转停止时间变长，不利于作业的效率化。

即，针对现有的文献3、文献4所记载的技术，谋求能够将工具直接固定于主轴且主轴部分的构造简单的机床。

此外，谋求能够将工具直接固定于主轴且能够缩短工具更换时的主轴的运转停止时间的机床。

本申请发明人针对这种要求进行了深入研究，结果开发出了满足上述期望的技术，作为日本特愿2014－246055提出了专利申请。

在前述的本申请发明人所提出的专利申请中，针对前述的构造简化的要求，采用如下的结构。

一种机床，具有：主轴，旋转自如地支承于主轴箱；装夹装置，设置在上述主轴的前端；以及工具，由上述装夹装置装夹，其中，上述装夹装置具有：圆筒状的筒夹部件，能够插入上述工具；装夹孔，在上述主轴的端面开口且能够收纳上述筒夹部件；挤压机构，形成在上述筒夹部件的外周与上述装夹孔的内周之间、且具有随着从上述装夹孔的开口趋向里侧而接近上述主轴的中心轴线的锥面；以及拉入机构，将上述筒夹部件从上述装夹孔的开口朝里侧拉入。

在这种机床中，能够利用筒夹部件、装夹孔、挤压机构以及拉入机构将工具沿主轴的轴线方向拉入且从整周紧固而进行夹持，能够将工具直接固定于主轴，并且不存在在主轴的前端侧突出的机构等，能够使主轴部分的构造简化。

在该机床中，相对于前述的停止时间缩短的要求，进一步采用如下的结构。

在前述的机床中，形成为具有工具储存器和工具处理器的结构，该工具储存器设置在主轴的前端的到达范围外，且能够收纳工具，该工具处理器将收纳于上述工具储存器的上述工具装配于上述主轴。

在这种机床中，能够利用工具处理器把持收纳于工具储存器的工具并装配于主轴。因此，除了在利用工具处理器进行工具的装卸的时间以外都不约束主轴，能够缩短工具更换时的主轴的运转停止时间。

并且，工具储存器能够设置在主轴的前端的到达范围外，不会干涉主轴的动作，且不会缩窄主轴的动作范围。

此外，在前述的机床中，上述工具处理器形成为具有工具保持部和保持部移动机构的结构，该工具保持部能够保持上述工具，该保持部移动机构使上述工具保持部从上述工具储存器移动至上述主轴的可到达位置。

在这种机床中，能够利用工具保持部保持被收容于工具储存器的工具，利用保持部移动机构使工具保持部移动至主轴附近，将工具装配于主轴。另一方面，能够将装配于主轴的工具回收至工具保持部，利用保持部移动机构使工具保持部移动至工具储存器，由此能够使工具返回工具储存器。

因而，即便工具储存器设置在主轴的前端的到达范围外，也能够利用工具处理器可靠地进行工具相对于主轴的装卸。

但是，在使用前述的本申请发明人所发明的机床那样的装夹装置、工具处理器以及工具储存器时，判明存在如下的问题。

即，在工具处理器中，利用工具保持部牢固地保持工具，利用保持部移动机构使工具保持部移动至工具更换位置、即主轴的可到达位置。在工具更换时，使主轴接近工具保持部，将所保持的工具插入装夹装置的筒夹部件，并利用挤压装置进行挤压从而进行装夹。

此时，即便假设工具保持部配置在预定的工具更换位置，在所保持的工具的轴心与接近的装夹装置的轴心之间也无法避免微小的偏心。

若产生这样的偏心，则会在工具与筒夹部件之间产生偏于一方的滑动，作为装夹装置的工具的保持精度降低。结果，存在如下的问题：在装夹于主轴的工具中，伴随着旋转的振摆变大的问题。

并且，当筒夹部件与工具之间的偏心大的情况下，存在无法顺畅地进行工具相对于筒夹部件的插入、产生工具更换时的动作不良的可能性。

此外，除了前述的偏心的问题之外，在前述的装夹装置中，还存在如下的情况：在其构造上，若切屑等异物进入筒夹部件，则这些异物在工件的夹持时被啮入，无法确保工具的保持精度，伴随着工具的旋转的振摆变大。

这种装夹装置中的问题并不限于前述的本申请发明人所申请的专利申请那样的、使用了筒夹部件、装夹孔、挤压机构以及拉入机构的装夹装置，在为了能够将工具直接固定于主轴而工具沿主轴的轴线方向被拉入从而进行装配的装夹装置中是共同的问题，希望解决该问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将工具沿主轴的轴线方向拉入而进行装配、且能够降低工具与筒夹部件之间的偏于一方的滑动的机床。

本发明的机床具有：主轴，旋转自如地支承于主轴箱；工具，装配于上述主轴；装夹装置，设置在上述主轴的前端，且装夹沿上述主轴的轴线方向被拉入后的上述工具；工具保持部，保持装配于上述装夹装置的上述工具；以及保持部移动机构，使上述工具保持部移动至上述主轴的可到达位置，其特征为，具有支承机构，将上述工具保持部支承于上述保持部移动机构，上述支承机构具有位移追随机构，该位移追随机构将上述工具保持部支承为相对于上述保持部移动机构能够在与上述工具的轴线交叉的方向位移。

在这样的本发明中，在将工具沿主轴的轴线方向保持于工具保持部的状态下，利用保持部移动机构使工具保持部移动，将工具配置在主轴能够到达的工具装配位置。并且，使主轴移动，将卡盘配置于工具装配位置，并使其与工具对置。进而，使装夹装置与工具保持部相对移动，将工具插入于装夹装置并进行装夹。

此时，在本发明中，利用支承机构将工具保持部支承于保持部移动机构，并在该支承机构设置位移追随机构，因此，工具保持部能够相对于保持部移动机构在与工具的轴线交叉的方向位移。因此，在将工具插入装夹装置时，即便在保持于工具保持部的工具的轴心与装夹装置的轴心之间产生偏心，也能够使工具保持部追随装夹装置的轴线位置而进行位移，能够降低或者消除工具与筒夹部件之间的滑动。

另一方面，在将工具从装夹装置卸下时，与装配时同样将装夹装置以及工具保持部配置于工具装配位置，利用工具保持部保持装夹于装夹装置的工具。进而，使装夹装置从工具保持部离开，将工具从装夹装置沿轴向拔出，仅利用工具保持部进行保持而回收。

即便在该情况下，在从装夹装置拔出时，存在产生因偏心而导致的滑动的可能性，但与前述的装配时同样，能够利用支承机构及其位移追随机构来追随偏心，能够降低或者消除工具与筒夹部件之间的滑动。

在本发明的机床中，优选上述位移追随机构具有在与上述工具的轴线方向交叉且为相互交叉的两个方向上弹性变形的部分。

作为这种弹性变形的部分，能够利用在两个方向上配置由弹性材料形成的板材的构造，例如能够利用折弯形成为平面大致L字状的金属制支架等。

在这样的本发明中，能够使用简单的构造形成位移追随机构，并且作为位移追随机构能够得到足够的功能。

在本发明的机床中，优选上述支承机构具有位置调整机构，该位置调整机构能够在与上述工具的轴线交叉的方向上调整上述工具保持部相对于上述保持部移动机构的位置。

在这样的本发明中，通过在与上述工具的轴线交叉的方向上调整上述工具保持部相对于上述保持部移动机构的位置，能够降低或者消除在保持于工具保持部的工具的轴心与装夹装置的轴心之间产生的常态的偏心。

借助这种调整，能够减轻上述的位移追随机构所导致的针对偏心的追随，能够进一步降低或者消除工具与筒夹部件之间的滑动。

另外，作为位置调整机构处的调整，除了通过平行移动实现的偏心应对之外，还能够包含通过转动实现的相对于工具轴心的倾斜调整。

在本发明的机床中，优选上述位置调整机构具有能够在与上述工具的轴线方向交叉且为相互交叉的两个方向上调整位置的部分。

作为这样的能够调整位置的部分，能够利用将两个部件螺钉固定的部分，例如能够利用将上述的支架螺钉固定的部分等。通过旋松这样的螺钉固定部分，并在调整位置之后再次紧固螺钉，能够进行位置调整。

在这样的本发明中，能够使用简单的构造形成位置调整机构，并且作为位置调整机构能够得到足够的功能。

在本发明的机床中，优选上述装夹装置具有：圆筒状的筒夹部件，能够插入上述工具；装夹孔，在上述主轴的端面开口且能够收容上述筒夹部件；挤压机构，形成在上述筒夹部件的外周与上述装夹孔的内周之间，且具有随着从上述装夹孔的开口趋向里侧而接近上述主轴的中心轴线的锥面；以及拉入机构，将上述筒夹部件从上述装夹孔的开口朝里侧拉入。

在这样的本发明中，工具与主轴由设置于主轴的前端的装夹装置直接固定。

在装夹装置中，通过筒夹部件由拉入机构朝装夹孔的里侧拉入，由此利用挤压机构挤压筒夹部件，插入于筒夹部件的工具被紧固固定(夹持)。

此时，由于是借助筒夹部件进行的紧固固定，因此即便工具的柄部是直的也能够可靠地固定。

并且，在借助筒夹部件进行的夹持中，通过利用拉入机构将筒夹部件沿着主轴的中心轴线拉入、并利用挤压机构进行挤压，由此能够将工具紧固。因而，不会像借助旋转式的外筒进行的筒夹部件的紧固等那样在筒夹部件上产生旋转方向的变形、轴心方向的偏移，能够进行高精度的固定。

另一方面，通过克服拉入机构的拉入力将筒夹部件朝主轴前端侧拉出，并从借助挤压机构进行的挤压将筒夹部件释放，能够解除借助筒夹部件进行的工具的夹持，从主轴将工具卸下。

在这样的夹持的解除时，也可以使用解除拉入机构的拉入力的其他机构，也可以使用克服拉入机构的拉入力而使筒夹部件移动的其他驱动机构。例如，能够经在主轴的中心穿通的冷却介质孔供给加压空气等来驱动筒夹部件。

这样，在本发明中，能够利用筒夹部件、装夹孔、挤压机构以及拉入机构将工具沿主轴的轴线方向拉入并从整周进行紧固而进行夹持，能够将工具直接固定于主轴，并且不存在在主轴的前端侧突出的机构等，能够使主轴部分的构造简化。

另外，作为装夹装置，也可以形成为在主轴的前端直接形成的构造、即在主轴自身上直接形成装夹孔，并在该装夹孔中收容筒夹部件的构造。另一方面，也可以使用具有装夹孔的套筒部件，将筒夹部件收容于套筒部件，作为装夹装置而组件化，并将该装夹装置固定于主轴。作为这样的装夹装置的组件，可以将挤压机构至拉入机构也一并组件化。

在本发明的机床中，优选上述挤压机构具有：外侧圆锥面，形成在上述筒夹部件的外周，且在上述主轴的前端侧扩开；以及内侧圆锥面，形成在上述装夹孔的内周，且能够与上述外侧圆锥面密接。

在这样的本发明中，能够利用筒夹部件的外侧圆锥面和装夹孔的内侧圆锥面在筒夹部件被朝装夹孔的里侧拉入时挤压筒夹部件，作为挤压机构能够形成为合适的结构。

另外，作为挤压机构，并不限于圆锥面，也可以在筒夹部件的外周面或者装夹孔的内侧面形成在周向上均等配置且沿主轴轴线方向延伸的多个突条，将其表面形成为装夹孔的里侧接近主轴中心轴线的倾斜面，并将这些倾斜面形成为挤压机构。

在本发明的机床中，优选上述拉入机构具有对上述筒夹部件相对于上述主轴朝与上述主轴的前端侧相反侧施力的拉入用弹性部件。

在这样的本发明中，能够利用拉入用弹性部件的弹性获得拉入力，无需另外的动力，在构造的简化方面也是有效的。

在本发明的机床中，优选上述拉入用弹性部件是在上述主轴的轴线方向上重叠的多个碟形弹簧。

在这样的本发明中，能够利用多个碟形弹簧得到拉入用的弹力，能够通过碟形弹簧的片数、碟形弹簧的种类的选择而容易地进行拉入力的设定。并且，能够使多个碟形弹簧通过插通于中心轴而整齐排列，在高速旋转时也能够防止产生振摆等。因此，即便在设置于高速旋转的主轴的情况下也不会产生不良情况。

另外，拉入用弹性部件并不限于多个碟形弹簧，也可以是螺旋弹簧等其他的弹性部件，也可以是体积压缩的材料等。

在本发明的机床中，优选上述主轴经由空气轴承支承于上述主轴箱。

在这样的本发明中，能够形成为利用空气轴承将主轴支承于主轴箱的高精度且高速旋转的机床，能够最大限度地发挥基于前述的本发明的装夹装置所带来的有效性。

其中，作为将主轴旋转自如地支承于主轴箱的构造，并不限于空气轴承，只要能够得到所期望的精度以及转速，也可以是其他轴承。

在本发明的机床中，优选具有：工具储存器，设置在上述主轴的前端的到达范围外，且能够收纳上述工具；以及工具处理器，包含上述工具保持部以及上述保持部移动机构，将收纳于上述工具储存器的上述工具装配于上述主轴。

在这样的本发明中，能够利用工具处理器把持被收纳于工具储存器的工具并装配于主轴。因此，在除了利用工具处理器进行工具的装卸的时间以外无需约束主轴，能够缩短工具更换时的主轴的运转停止时间。

并且，工具储存器能够设置在主轴的前端的到达范围外，不会干涉主轴的动作，且不会缩窄主轴的动作范围。

在本发明的机床中，优选上述工具保持部具有夹持上述工具的一对工具夹持部件。

在这样的本发明中，在保持工具时，利用一对工具夹持部件进行夹持，因此，即便工具的柄是直的、进而柄的直径尺寸变动，也能够进行可靠的保持。

在本发明的机床中，优选上述工具保持部具有：供给侧保持部，保持应装配于上述主轴的上述工具；以及回收侧保持部，保持从上述主轴回收的上述工具。

在这样的本发明中，利用工具处理器的保持部移动机构使供给侧保持部接近工具储存器，接着将要装配于主轴的工具保持于供给侧保持部。在该状态下，利用保持部移动机构使回收侧保持部接近主轴，将装配于主轴的工具保持于回收侧保持部。

接着，借助主轴的移动或者保持部移动机构的移动，使主轴接近供给侧保持部，将新的工具装配于主轴。进而，使保持部移动机构从主轴离开，在主轴中再次开始运转。与主轴的再次开始运转并行地，借助保持部移动机构的移动使回收侧保持部接近工具储存器，使从主轴卸下的工具返回工具储存器。

这样，作为工具处理器的工具保持部，使用供给侧保持部和回收侧保持部，由此能够通过保持部移动机构的一次移动进行工具储存器与主轴之间的新旧工具的交接。

另外，供给侧保持部以及回收侧保持部也可以以能够移动的方式设置于保持部移动机构，使回收侧保持部正对主轴并回收旧工具，然后，供给侧保持部移动至与主轴正对的位置，装配新工具等，由此，无需使主轴移动，能够连续地进行工具的装卸。

并且，也可以构成为：通过将供给侧保持部和回收侧保持部沿保持部移动机构的移动方向排列，从而使保持部移动机构稍稍移动，由此，供给侧保持部以及回收侧保持部交替地与主轴正对。即便形成为这样的结构，也无需使主轴移动，能够连续地进行工具的装卸。

在本发明的机床中，优选上述保持部移动机构是回转臂，该回转臂在上述主轴的前端的到达范围外具有转动中心，并且前端能够从上述工具储存器的位置回转至上述主轴的可到达位置。

在这样的本发明中，由于保持部移动机构进行转动，因此与直线移动相比能够减少滑动部分，能够将滑动部分处的切屑所导致的不良情况等防范于未然。

另外，保持部移动机构的移动也可以是直线移动。例如，在利用防尘壳体覆盖包含主轴在内的机床的主要部分，且将工具储存器以及工具处理器的主要部分设置在防尘壳体的外部的情况下，在防尘壳体上需要设置在保持部移动机构的工具保持部侧进行出入的门等，但若为直线移动的结构则能够使门等形成为最小限度的大小。

在本发明的机床中，优选具有在上述工具储存器与上述工具保持器之间移载上述工具的工具移载机构。

在这样的本发明中，即便在工具处理器的工具保持部无法自主地在与工具储存器之间交接工具的情况下、或者工具处理器的保持部移动机构无法使其工具保持部充分接近工具储存器的情况下，也能够利用工具移载机构可靠地进行工具的交接。

作为这样的工具移载机构，能够适当利用现有的斯卡拉机器人或其他的机械手等。

根据本发明的机床，能够利用设置于主轴的前端的装夹装置直接固定工具和主轴。进而，通过利用具有位移追随机构的支承机构将工具保持部支承于保持部移动机构，在工具更换时，即便在保持于工具保持部的工具的轴心与装夹装置的轴心之间产生偏心，也能够使工具保持部追随装夹装置的轴线位置位移，能够降低或者消除工具与筒夹部件之间的滑动。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的机床的主视图。

图2是示出上述实施方式的机床的俯视图。

图3是示出上述实施方式的机床的侧视图。

图4是示出上述实施方式的主轴部分的剖视图。

图5是示出上述实施方式的装夹装置的剖视图。

图6是示出上述实施方式的工具储存器以及工具处理器的主视图。

图7是示出上述实施方式的工具储存器以及工具处理器的俯视图。

图8是示出上述实施方式的工具储存器以及工具处理器的侧视图。

图9是示出上述实施方式的工具保持部的主视图。

图10是示出上述实施方式的工具保持部的俯视图。

图11是示出上述实施方式的工具保持部的支承机构的、从后面上方观察的放大立体图。

图12是示出上述实施方式的工具保持部的支承机构的、从前面上方观察的放大分解立体图。

图13是示出上述实施方式的工具保持部的支承机构的、从后面上方观察的放大分解立体图。

具体实施方式

[机床10的结构]

图1至图10的各图中示出本发明的一个实施方式。

在图1、图2、图3中，本实施方式的机床10利用装配于主轴20的直柄的工具1进行针对工件的高速、高精度的切削加工。

机床10具有设置于基础地面上的床身11，在床身11的上表面设置有工作台12。工作台12在上表面固定有加工对象的工件。

以跨越床身11的方式设置有门型的支柱13。在支柱13的上方设置有横臂14，在横臂14上设置有床鞍15。

在床鞍15上设置有主轴箱16，前述的主轴20从主轴箱16以朝向下方的方式设置，能够对固定于工作台12的工件进行切削。

此处，工作台12能够相对于床身11在X轴方向(图1以及图2的左右方向)移动。并且，床鞍15能够沿着横臂14在Y轴方向(图2的纵向以及图3的左右方向)移动，主轴箱16能够相对于床鞍15在Z轴方向(图1以及图3的纵向)移动。

通过上述各轴的移动，主轴20以及工具1能够相对于工件三维地相对移动，由此能够在工件上切削加工任意的立体形状。

设置于主轴箱16的主轴20作为主轴组件30而组件化。

在图4中，主轴组件30具有大致圆筒状的组件壳体31，在其内部具备主轴20、将主轴20支承为绕中心轴线C旋转自如的空气轴承32、对空气轴承32供给加压空气的空气供给路径33、以及驱动主轴20绕中心轴线C旋转的驱动马达34。

主轴20具有主轴主体21，在主轴主体21的心部，形成有沿着主轴20的中心轴线C贯通主轴主体21的中心孔22。

在主轴20的前端具有用于装配工具1的装夹装置40。

主轴组件30在与主轴20的前端相反侧(以下称作基端侧)具备推缸35。在推缸35上连接有推杆36，推杆36插通于主轴20的中心孔22，其前端到达装夹装置40。

在图5中，装夹装置40具有固定于主轴20的前端的套筒部件41，从套筒部件41的前端侧朝向基端侧形成有装夹孔42。在装夹孔42中收容有筒夹部件43。

筒夹部件43呈筒状，能够将工具1从前端侧插入。在筒夹部件43上，从前端侧到中途位置形成有多个切槽44。借助该切槽44，筒夹部件43的前端侧(供工具1插入的部分)能够弹性变形而扩径或者缩径。

筒夹部件43的前端侧的外周面形成为随着趋向前端而外径逐渐增大，由此形成有随着趋向前端而扩径的外侧圆锥面431。

在套筒部件41的前端侧，装夹孔42的内周面形成为随着趋向前端而内径逐渐增大，由此形成有随着趋向前端而扩径的内侧圆锥面421。

上述外侧圆锥面431和内侧圆锥面421能够通过将筒夹部件43插入于装夹孔42的内部而密接。进而，通过从密接的状态起进一步朝装夹孔42的里侧压入筒夹部件43，外侧圆锥面431由内侧圆锥面421挤压，筒夹部件43的前端侧以缩径的方式变形。

利用上述外侧圆锥面431以及内侧圆锥面421形成挤压机构45，通过利用该挤压机构45使筒夹部件43的前端侧缩径，能够将从筒夹部件43的前端插入的工具1的直柄部分紧固固定。

前述的筒夹部件43的基端侧从套筒部件41露出，在端部螺合有筒夹螺母46。在筒夹部件43的从套筒部件41露出的部分，以层叠状态插通有多个碟形弹簧47。

上述碟形弹簧47被夹在套筒部件41与筒夹螺母46之间，借助其弹性斥力而相对于套筒部件41将筒夹螺母46以及筒夹部件43朝基端侧施力。

利用上述碟形弹簧47以及筒夹螺母46形成拉入机构48，筒夹部件43由该拉入机构48始终朝装夹孔42的里侧拉入，筒夹部件43的前端始终维持在缩径的状态。

因而，若工具1的直柄部分从筒夹部件43的前端插入，则利用拉入机构48而维持工具1的紧固固定状态。

返回图4，装夹装置40从主轴主体21的前端侧插入中心孔22的内部，将套筒部件41的凸缘部分固定在主轴主体21的端面。对于装夹装置40的基端侧，筒夹部件43的端部隔开少许间隙与推杆36的前端对置配置。

此处，通过利用推缸35使推杆36朝前端侧推进，筒夹部件43由推杆36推压，筒夹部件43克服拉入机构48的拉入力而朝前端侧移动。借助这样的移动，筒夹部件43的外侧圆锥面431从装夹孔42的内侧圆锥面421离开，挤压机构45所进行的筒夹部件43的前端侧的挤压被解除。结果，筒夹部件43的前端侧的工具1的紧固固定被解除，工具1能够从装夹装置40拔出。

这样，在装夹装置40中，通过利用推缸35使推杆36朝前端侧推进，工具1的紧固固定被解除，通过使推杆36返回，拉入机构48以及推压机构45再次有效化，能够将工具1紧固固定。

为了在处于装夹装置40的紧固固定的解除状态时装卸工具1，在机床10上设置有自动工具更换装置50。

在图1、图2、图3中，自动工具更换装置50具有在基础地面上与床身11邻接设置的支承座51，在支承座51的上表面设置有工具储存器52以及工具处理器53。

如在图6、图7、图8中放大示出的那样，工具储存器52在矩形板状的主体的上表面具有多个工具收容孔521。作为工具收容孔521，例如纵向10个、横向10个而总计有100个。

工具处理器53具有作为保持部移动机构的回转臂60。

回转臂60将基端支承于回转马达63而能够回转，前端侧能够沿着圆弧状的轨迹(参照图7)移动。

回转臂60的转动中心、即回转马达63的转动轴设置在前述的机床10的主轴20的前端的到达范围外。

回转臂60的前端能够配置在工具储存器62的附近(图7的实线的状态)，并且能够通过回转而配置在机床10的主轴20的可到达位置(图7的点划线的状态、也参照图2)。

在回转臂60的前端设置有作为工具保持部的回收侧保持部61以及供给侧保持部62。

在图9以及图10中，回收侧保持部61以及供给侧保持部62分别具有一对杆611、612以及杆621、622，能够利用这些杆夹住并保持工具1的直柄部分。

回收侧保持部61能够在使主轴20接近而将工具1配置在杆611、612之间的状态下夹持该工具1。

在该状态下，若解除装夹装置40的紧固固定并使主轴20上升，则工具1被从装夹装置40拔出，并被保持于回收侧保持部61。

由此，能够将装配于主轴20的工具1回收至回收侧保持部61。

供给侧保持部62在保持工具1的状态下配置在主轴20的下方。在解除了装夹装置40的紧固固定后的状态下，使主轴20下降，将保持于供给侧保持部62的工具1插入于装夹装置40。

在该状态下，若使装夹装置40的紧固固定有效，并使主轴20上升，则工具1被从供给侧保持部62拔出。

由此，能够将来自供给侧保持部62的新的工具1装配于主轴20。

返回图6、图7、图8，回转臂60能够通过或回转而将回收侧保持部61以及供给侧保持部62配置成与工具储存器52邻接的状态。

为了使来自邻接配置的回收侧保持部61的工具1返回工具储存器52，并将新的工具1从工具储存器52换装于供给侧保持部62，作为工具移载机构设置有斯卡拉(SCARA)机器人70。

斯卡拉机器人70将能够水平回转的第一臂71、第二臂72、第三臂73依次连结。第二臂72和第三臂73能够在转动轴上进行垂直方向的位移。

在第三臂73的前端设置有用于保持工具1的移载用保持部74。

移载用保持部74具有一对杆741、742，能够利用这一对杆741、742夹住并保持工具1的直柄部分。

如图6所示，斯卡拉机器人70能够使第一臂71、第二臂72、第三臂73工作而将移载用保持部74配置在回收侧保持部61的正上方，使移载用保持部74下降，利用移载用保持部74保持由回收侧保持部61保持的工具1。进而，通过使移载用保持部74朝工具储存器52移动，能够使所保持的工具1返回工具储存器52。

另一方面，斯卡拉机器人70能够利用移载用保持部74保持收容于工具储存器52的工具1的任一个，并使各臂工作而移动至供给侧保持部62，并使供给侧保持部62保持工具1。

由此，斯卡拉机器人70能够在工具储存器52与回收侧保持部61以及供给侧保持部62之间进行工具1的换装。

[机床10的动作]

在这种本实施方式的机床10中，能够进行如下的动作。

在通常的运转时，机床10利用装配于主轴20的工具1进行针对固定于工作台12的工件的切削加工。

在更换工具1时，利用斯卡拉机器人70选择被收容于工具储存器52的工具1中的任一个，并保持于回转臂60的供给侧保持部62。在该状态下，主轴20可以继续进行工件的加工。

其次，使回转臂60回转而将其前端配置在工作台12上。在该状态下，停止主轴20所进行的加工，将主轴20配置在回转臂60的前端的上方。进而，解除装夹装置40，将当前装配的工具1交接至回收侧保持部61。

接着，使主轴20位移而移动至供给侧保持部62的上方，从供给侧保持部62接收新的工具1，并使装夹装置40所进行的紧固固定有效。

由此，在主轴20上装配有新的工具1，在回转臂60从工作台12上退避之后，能够再次开始工件的加工。

在回转臂60的前端返回工具储存器52附近之后，斯卡拉机器人70将拔取由回收侧保持部61保持的工具1，并使其返回工具储存器52。

[机床10的效果]

根据这样的本实施方式的机床10，能够得到如下的效果。

即，在本实施方式中，工具1和主轴20由设置于主轴20的前端的装夹装置40直接固定。

在装夹装置40中，筒夹部件43由拉入机构48朝装夹孔42的里侧拉入，由此，利用挤压机构45挤压筒夹部件43，插入于筒夹部件43的工具1被夹持。

这样，工具1的夹持是利用筒夹部件43进行的紧固固定，由此，即便工具1的柄部是直的也能够可靠地固定。

并且，在进行筒夹部件43所进行的夹持时，利用拉入机构48将筒夹部件43沿着主轴20的中心轴线C拉入，并利用挤压机构45进行挤压，由此来紧固工具1。因而，不会像利用旋转式的外筒进行的筒夹部件43的紧固等那样，在筒夹部件43上产生旋转方向的变形、轴心方向的偏移，能够进行高精度的固定。

另一方面，通过克服拉入机构48的拉入力将筒夹部件43朝主轴20的前端侧拉出，并从挤压机构45所进行的挤压将筒夹部件43释放，由此能够解除筒夹部件43所进行的工具1的夹持，能够从主轴20将工具卸下。

这样，在本实施方式中，能够利用筒夹部件43、装夹孔42、挤压机构45以及拉入机构48将工具1沿主轴20的轴线方向拉入并从整周紧固而进行夹持，能够将工具1直接固定于主轴20，并且不存在在主轴20的前端侧突出的机构等，能够使主轴部分的构造简化。

在本实施方式中，在筒夹部件43被朝装夹孔42的里侧拉入时，能够利用筒夹部件43的外侧圆锥面431和装夹孔42的内侧圆锥面421挤压筒夹部件43，作为挤压机构45能够形成为合适的结构。

在本实施方式中，作为拉入机构48使用作为拉入用弹性部件的多个碟形弹簧47，能够利用其弹性而得到拉入力，无需另外的动力，在构造简化的方面也是有效的。

并且，容易根据碟形弹簧47的片数或碟形弹簧的种类的选择而设定拉入力。并且，多个碟形弹簧47能够通过插通于中心轴而整齐排列，在高速旋转时也能够防止产生振摆等。因此，即便在设置于高速旋转的主轴的情况下也不会产生不良情况。

在本实施方式中，由于将主轴20利用空气轴承32支承于主轴箱16，因此能够形成高精度且高速旋转的机床10，能够最大限度地发挥前述的装夹装置40所带来的有效性。

在本实施方式中，能够设置自动工具更换装置50，并利用工具处理器53保持被收纳于工具储存器52的工具1而装配于主轴20。因此，除了利用工具处理器53进行工具1的装卸的时间之外无需约束主轴20，能够缩短工具更换时的主轴20的运转停止时间。

并且，工具储存器52能够设置在工作台12的侧方等主轴20的前端的到达范围外，不会干涉主轴20的动作，且不会缩窄主轴20的动作范围。

在本实施方式中，能够利用供给侧保持部62保持被收容于工具储存器52的工具1，利用回转臂60使其移动至工作台12上的主轴20附近，将工具1装配于主轴20。另一方面，通过将装配于主轴20的工具1在工作台1上回收至回收侧保持部61，并利用回转臂60使其移动，能够使工具返回工具储存器52。

因而，即便工具储存器52设置在主轴20的前端的到达范围外，也能够利用工具处理器53可靠地进行工具1相对于主轴20的装卸。

在本实施方式中，在保持工具1时，利用一对工具夹持部件(杆611～622、741、742)进行夹持，因此，即便工具1的柄是直的、且进一步柄的直径尺寸变动，也能够进行可靠的保持。

在本实施方式中，作为保持部移动机构使用回转臂60，且为进行转动的结构，因此，与直线移动相比能够减少滑动部分，能够将滑动部分处的因切屑而导致的不良情况等防范于未然。

[支承机构80]

在前述的本实施方式的机床10中，如图9以及图10所示，将作为工具保持部的回收侧保持部61以及供给侧保持部62设置于回转臂60。

进而，为了将上述回收侧保持部61以及供给侧保持部62支承于回转臂60，使用基于本发明的支承机构80。

如图11、图12以及图13所示，支承机构80与回收侧保持部61以及供给侧保持部62的各个对应地设置。支承回收侧保持部61的支承机构80A和支承供给侧保持部62的支承机构80B形成为左右相反的对称性状，但各自的结构是相同的。

另外，在图9至图13中，设回转臂60的长边方向为L、回转臂60的宽度方向为W、所保持的工具1的轴向为Z。上述各方向L、W、Z相互正交，在支承机构80中，回转臂60的回转动作为宽度方向W的移动。

在图9以及图10中，支承机构80具有夹设在回转臂60的上表面与回收侧保持部61或者供给侧保持部62的下表面之间的调整板81。

调整板81由平面长方形且规定厚度的金属制板材构成，且沿着回转臂60的上表面被固定。

如图10、图11以及图12所示，在调整板81上，沿着其两侧缘形成有贯通上下表面的贯通孔811。在贯通孔811中分别插通有螺栓812，并分别拧入在回转臂60的上表面形成的螺纹孔813(参照图12)。通过紧固该螺栓812，调整板81被紧固固定于回转臂60。

贯通孔811形成为沿着调整板81的两侧缘延伸的长孔。进而，调整板81以贯通孔811延伸的方向沿着回转臂60的宽度方向的方式配置。

因此，通过旋松紧固用的螺栓812，使该螺栓812在贯通孔811内相对移动，能够使调整板81的固定位置在回转臂60的宽度方向W位移。

如图10以及图11所示，支承机构80具有连接调整板81和回收侧保持部61或者供给侧保持部62的支架82。

如图12以及图13所示，支架82是将金属制的板材折弯而形成为平面大致L字状的部件。

支架82在中间具有折弯部820，该折弯部820的一方形成为第一部分821，另一方形成为第二部分822。

第一部分821沿着调整板81的后面配置，沿着回转臂60的长边方向L延伸，且将前端部利用螺栓823固定于调整板81。

第二部分822沿着回收侧保持部61或者供给侧保持部62的侧面配置，沿着回转臂60的宽度方向W延伸，且将前端部利用螺栓824固定于回收侧保持部61或者供给侧保持部62。

第一部分821的利用螺栓823固定于调整板81的部分与折弯部820之间的部分离开规定长度。通过该部分弹性变形，第一部分821能够使折弯部820以及第二部分822相对于调整板81朝回转臂60的宽度方向W位移。

第二部分822的利用螺栓824固定于回收侧保持部61或者供给侧保持部62的部分与折弯部820之间的部分离开规定长度。通过该部分弹性变形，第二部分822能够使回收侧保持部61或者供给侧保持部62相对于折弯部820至调整板81朝回转臂60的长度方向L位移。

支承机构80的第一部分821能够在宽度方向W位移，第二部分822能够在长度方向L位移。因而，在支承机构80中，即便假设在回收侧保持部61或者供给侧保持部62处的工具1的支承轴线(Z方向)、与前述的装夹装置40处的工具1的支承轴线之间存在宽度方向W以及长度方向L的偏移，也能够利用第一部分821以及第二部分822的弹性变形来吸收该偏移。

在本实施方式的支承机构80中，利用具有弹性变形的第一部分821以及第二部分822的支架82构成位移追随机构88。

然而，在支架82的第一部分821中，插通螺栓823的孔形成为比螺栓823的轴部大，通过旋松螺栓823，能够在回转臂60的长边方向L调整支架82与调整板81的固定位置。

在将螺栓823旋松后的状态下，能够使支架82相对于调整板81绕沿着回转臂60的宽度方向W的轴转动，由此能够调整支架82与调整板81的倾斜。并且，在支架82的第二部分822中，插通螺栓824的孔形成为比螺栓824的轴部大，通过旋松螺母824，能够在回转臂60的宽度方向W调整支架82与回收侧保持部61或者供给侧保持部62之间的固定位置。

在将螺母824旋松后的状态下，能够使支架82相对于回收侧保持部61或者供给侧保持部62绕沿着回转臂60的长度方向L的轴转动，由此能够调整支架82与回收侧保持部61或者供给侧保持部62的倾斜。

此外，如前面所述，对于调整板81，通过旋松穿过贯通孔811的螺栓812，能够在宽度方向W调整相对于回转臂60的固定位置。

因而，在将上述螺栓823、824、812旋松后的状态下，回收侧保持部61以及供给侧保持部62能够分别在宽度方向W以及长度方向L调整相对于回转臂60的固定位置。

同时，在将螺栓823、824、812旋松后的状态下，能够针对绕沿着回转臂60的宽度方向W的轴、绕沿着回转臂60的长度方向L的轴、绕沿着工具1的支承轴线即Z方向的轴这三个轴调整倾斜。

在本实施方式的支承机构80中，利用上述的调整板81、支架82以及螺栓823、824、812构成位置调整机构89。

[支承机构80的效果]

根据这样的本实施方式的支承机构80，能够得到如下的效果。

即，在本实施方式中，能够经由支承机构80将回收侧保持部61以及供给侧保持部62分别固定于回转臂60。

此时，在支承机构80中，由于构成有位移追随机构88，因此，即便假设在回收侧保持部61或者供给侧保持部62处的工具1的支承轴线(Z方向)与前述的装夹装置40处的工具1的支承轴线之间存在偏心，也能够吸收该偏心。

在本实施方式中，利用具有弹性变形的第一部分821以及第二部分822的支架82构成位移追随机构88，因此，构造简单，并且能够使回收侧保持部61或者供给侧保持部62顺畅地追随支承于装夹装置40的工具1。

因此，在进行工具1相对于装夹装置40的装卸时，不会在工具1与筒夹部件43之间产生偏于一方的滑动，能够消除装夹装置40处的工具1的保持精度降低这一情况。

此外，在支承机构80中，由于构成有位置调整机构89，因此，能够以使得回收侧保持部61或者供给侧保持部62处的工具1的支承轴线与前述的装夹装置40处的工具1的支承轴线之间的偏心消除的方式调整相互的位置。

即，在始终产生偏心的情况下等，能够通过利用位置调整机构89进行位置调整来消除常态化了的偏心。进而，对于利用前述的位移追随机构88进行的追随，能够在一定程度上抑制相对于每次更换工具1时偶发性的偏心的追随，能够始终进行顺畅的工具1的更换。

此外，在本实施方式的位置调整机构89中，除了借助W方向以及L方向的平行移动所进行的位置调整之外，能够借助以W方向以及L方向分别为轴的绕这两个轴的转动来调整回收侧保持部61或者供给侧保持部62相对于回转臂60的倾斜，能够使工具1的支承轴线(Z方向)与装夹装置40处的工具1的支承轴线高精度地对齐。

[其他实施方式]

另外，本发明并不限定于前述的实施方式，能够达成本发明的目的的范围内的变形等也包含于本发明。

在上述实施方式中，经由支架82将回收侧保持部61或者供给侧保持部62支承于调整板81，利用该支架82的弹性变形构成位移追随机构88，但是，例如也可以从回收侧保持部61或者供给侧保持部62的四方利用螺旋弹簧等吊挂回收侧保持部61或者供给侧保持部62，将其支承为能够朝宽度方向W以及长度方向L位移。并且，并不限于机械式的部件的弹性变形，也可以是借助利用了流体压力、磁力的斥力来支承载荷并吸收位移的部件等。

在上述实施方式中，经由调整板81将回收侧保持部61或者供给侧保持部62支承于回转臂60，但是，例如也可以不使用调整板81而将支架82直接连接于回转臂60。在该情况下，无法得到借助调整板81实现的宽度方向W的调整余量，因此期望能够获得相应地扩大支架82处的调整余量等、作为位置调整机构89的调整功能。

在上述实施方式中，在支承机构80中构成位移追随机构88以及位置调整机构89这双方，但位置调整机构89也可以省略。

在上述实施方式中，使用矩形板状的工具储存器52，在工具处理器53中，在与回转臂60之间的工具1的交接中使用斯卡拉机器人70(参照图7等)。

与此相对，也可以使用圆板状的工具储存器，在工具处理器53与工具储存器之间的工具1的替换载置中，也可以使用从工具储存器使工具1上升的升降机构。

在上述实施方式的装夹装置40中，在解除工具1的夹持时，也可以使用解除拉入机构48的拉入力的其他机构，也可以使用克服拉入机构48的拉入力使筒夹部件43移动的其他驱动机构。例如，能够经在主轴20的中心孔22穿通的冷却介质孔供给加压空气等来驱动筒夹部件43。

另外，若在筒夹部件43的内表面附着有切屑，则有时使工具1的安装精度降低。因此，也可以在工具1的装配之前朝筒夹部件43的内表面进行加压气体的吹送，从而进行切屑的除去。

作为挤压机构45，并不限于圆锥面，也可以在筒夹部件43的外周面或者装夹孔42的内侧面形成在周向均等配置且沿主轴20的中心轴线C方向延伸的多条突条，将其表面形成为越是靠近装夹孔42的里侧就越是接近中心轴线C的倾斜面，将这些倾斜面形成为挤压机构。

作为拉入机构48，拉入用弹性部件并不限于多个碟形弹簧47，也可以是螺旋弹簧等其他的弹性部件，也可以是体积压缩的材料等。

作为将主轴20旋转自如地支承于主轴箱16的构造，并不限于空气轴承32，只要能够得到所期望的精度以及转速，也可以是其他轴承。

在上述实施方式中，将装夹装置40组件化，将筒夹部件43收容于具有装夹孔42的套筒部件41，且还包含挤压机构45以及拉入机构48。与此相对，挤压机构45或者拉入机构48也可以从组件脱离而构成于主轴组件30，或者也可以并不将装夹装置40组件化，而是形成为如下的结构：在主轴主体21上直接形成装夹孔42，并将筒夹部件43收容于此。

回收侧保持部61以及供给侧保持部62也可以并不固定于回转臂60，而是设置成能够在回转臂60上移动。在从主轴20将工具1卸下之后，通过在回转臂60上使回收侧保持部61以及供给侧保持部62以替换的方式移动，由此无需使主轴20移动就能够进行新的工具1的装配。

作为保持部移动机构，并不限于回转臂60这样的转动，也可以是直线移动。

例如，在利用防尘壳体覆盖包含主轴20在内的机床10的主要部分、且将工具储存器52以及工具处理器53的主要部分设置在防尘壳体的外部的情况下，在防尘壳体上需要设置在保持部移动机构的工具保持部侧进行出入的门等，但若为直线移动的结构则能够使门等形成为最小限度的大小。

Claims (4)

1.一种机床，

具有：

主轴，旋转自如地支承于主轴箱；

工具，装配于上述主轴；

装夹装置，设置在上述主轴的前端，且装夹沿上述主轴的轴线方向被拉入后的上述工具；

工具保持部，保持装配于上述装夹装置的上述工具；以及

保持部移动机构，使上述工具保持部移动至上述主轴的可到达位置，

该机床的特征在于，

具有支承机构，该支承机构将上述工具保持部支承于上述保持部移动机构，

上述支承机构具有位移追随机构，该位移追随机构将上述工具保持部支承为相对于上述保持部移动机构能够在与上述工具的轴线交叉的方向位移。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

上述位移追随机构具有在与上述工具的轴线方向交叉且为相互交叉的两个方向上弹性变形的部分。

3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

上述支承机构具有位置调整机构，该位置调整机构能够在与上述工具的轴线交叉的方向上调整上述工具保持部相对于上述保持部移动机构的位置。

4.根据权利要求3所述的机床，其特征在于，

上述位置调整机构具有能够在与上述工具的轴线方向交叉且为相互交叉的两个方向上调整位置的部分。