CN106573352A - 加工中心 - Google Patents

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Abstract

加工中心构成为在机械主体的内部收纳工具库(120)，并且具有使该工具库(120)移动的工具库移动装置，在上述机械主体的上部支撑头移动装置及头升降装置，在更换工具时，使工具库(120)前进以从机械主体的前表面突出，使多个工具支架中的供更换的工具支架位于能够通过头移动装置使主轴移动的区域内，其中，能够使工具库(120)整体超过能够利用工具库移动装置使该工具库(120)进行移动的可移动范围而移动至机械主体的外部，从而脱离机械主体。

Description

加工中心
技术领域
本发明涉及能够对安装于主轴的工具自动地进行更换的加工中心。
背景技术
下述专利文献1记载了一种立式加工中心，具备：(A)主轴头，具有安装工具的主轴和使该主轴旋转的主轴旋转装置；(B)头升降装置，使主轴头沿上下方向移动；(C)头移动装置，使主轴头沿着相互正交的两个方向移动从而沿着水平面移动；(D)工件台，对工件进行保持；及(E)工具库，具有分别对安装于主轴的工具进行保持的多个工具支架而收纳多个工具，上述立式加工中心能够自动地对该工具库收纳的多个工具中的一个与安装于主轴的工具进行更换，是具备所谓的自动工具更换装置的加工中心。
专利文献1：日本特开2005-34933号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1记载的加工中心中，工具库配置在机械的中心部，详细而言，配置在工件台与控制盘之间且使主轴移动的移动装置的下侧。因此，存在工具库的工具更换、维修用的靠近变得困难这样的问题。本发明鉴于这样的实际情况而作出，其课题在于提供一种能够容易地进行工具库的工具更换、维修的加工中心。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的加工中心的特征在于，
加工中心具有机械主体，在该机械主体的上部支撑头移动装置及头升降装置，在该机械主体的内部收纳工具库，
加工中心具有使工具库移动的工具库移动装置，在更换工具时，使工具库前进以从机械主体的一侧面突出，并使多个工具支架中的供更换的工具支架位于能够利用头移动装置而使主轴进行移动的区域内，并且，
加工中心构成为，能够使工具库整体超出能够利用工具库移动装置使工具库进行移动的可移动范围而移动至机械主体的外部，从而脱离机械主体。
发明效果
根据本发明的加工中心，利用使工具库移动的构造，能够使工具库整体移动至机械主体的外部，从而脱离机械主体，因此能够容易地进行工具库的工具更换、维修。
附图说明
图1是以从右前方的视点表示与搭载有本发明的一实施方式的加工中心的机械工作系统相关联的系统的立体图。
图2是以从左前方的视点表示将外装板的一部分打开的状态下的图1所示的系统的立体图。
图3是以从左前方的视点表示拆下了外装板的状态下的图1所示的系统的立体图。
图4是表示对图1所示的系统能够采用的工件进行搬运的装置的立体图。
图5是表示将图3所示的作业机模块从底座向后方拉出后的状态的立体图。
图6是以从左前方的视点表示本发明的实施方式的加工中心的立体图。
图7是以从右前方的视点表示本发明的实施方式的加工中心的立体图。
图8是表示图6所示的加工中心具备的工具库的立体图。
图9是表示使工具库从机械主体脱离后的状态的立体图。
图10是将图9的工具库周边放大表示的图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的一实施方式的加工中心的一例。另外，本发明除了下述实施方式之外，能够基于本领域技术人员的知识以实施了各种变更的形态来实施。
<与搭载有本发明的加工中心的机械工作系统相关联的系统的结构>
首先，在说明搭载有本发明的一实施方式的加工中心的机械工作系统之前，说明与该系统相关联的机械工作系统(以下，有时简称为“关联系统”)。如图1～图3所示，该关联系统包括底座10和载置并排列在底座10上的四个作业机模块(以下，有时简称为“模块”)12而构成。图1示出装有外装板的状态，图2示出将外装板的一部分打开的状态，图3示出拆下了外装板的状态。另外，在以下的说明中，将设置操作面板14的一侧称为正面侧，将关于该系统的“前后”、“左右”、“上下”作为从系统的正面侧观察时的前后、左右、上下来处理。即，四个模块12排列的左右方向是排列方向，前后方向是与排列方向交叉(正交)的方向即交叉方向。
图1～图3所示的四个作业机模块12分别是将车床模块化了的车床模块，通过主轴16使工件W4(参照图3)旋转，并通过头18保持的车刀20对位于作业位置的工件W4进行切削加工。其中，在该关联系统中，通过工件输送装置22遍及各模块12地输送工件。在各模块12中，由工件输送装置22输送来的工件被工件移送装置24向安装在主轴16的前端的作为保持用具的卡盘装配。并且，由模块12完成了加工的工件通过工件移送装置24从卡盘向工件输送装置22搬运，并通过工件输送装置22向下一模块12输送。
另外，在关联系统中，也可以取代上述工件输送装置22及工件移送装置24，而采用能够进行这两者的作业的工件输送拆装装置26。如图4所示，该工件输送拆装装置26能够沿着在底座10的前表面安装的一对轨道28在沿着排列方向移动，能够遍及多个模块12地输送工件。而且，工件输送拆装装置26具有多关节型的臂30和设置在该臂30的前端而保持工件的作为保持用具的卡盘32。即，工件输送拆装装置26能够使其臂30伸至模块12的加工位置，并通过卡盘32从加工位置接收工件及向加工位置装配工件。
其中，图2及图3省略或示意性地表示构成要素的一部分和工件。图2的W1及图3的W4示意性地示出位于设定的作业位置的工件，图2的W2示意性地示出通过输送装置而遍及各模块12地输送的工件，W3示意性地示出在各模块12内向作业位置移送时的工件的存在空间区域。
由图1至3可知，四个模块12设为相互具有大致相等的形状、尺寸、构造，在排列方向上，以设定的排列间距相互接近地排列。各模块12的间隔设为50mm以下，实际上，几乎没有间隙地排列四个模块12。各模块12大致呈长方体形状，左右方向的尺寸(以下，有时称为“模块宽度”)远小于前后方向的尺寸(以下，有时称为“模块长度”)。并且，底座10具有与载置四个模块12时的四个模块12整体的左右方向的尺寸大致相等的左右方向的尺寸。即，底座10在左右方向上设为正好载置四个模块12的大小。
底座10包含并列且相互固定的两个底座单元34而构成。如图5所示，各底座单元34能够载置两个模块12。上述两个底座单元34分别规格化，为相互相同的形状、尺寸、构造。
如图5所示，在各底座单元34上沿排列方向排列设置有与其载置的模块的个数对应的个数的轨道对36，具体而言为两个轨道对36。一个轨道对36由空出间隔沿交叉方向(前后方向)延伸的方式敷设的一对轨道38构成。轨道38划定拉出模块12时的模块12移动的轨道。另一方面，在各模块12的床身42上以能够旋转的方式保持有前后分别一对的车轮40，即两对车轮40。通过上述两对车轮40在一对轨道38上滚动，而模块12能够容易地从底座单元34向交叉方向的两侧，详细而言既向前方侧也向后方侧拉出。其中，图2的最右侧的模块12、及图3的从右侧起第二个模块12被向交叉方向中的前方拉出。
进而言之，能够拉出模块12直至能够脱离底座单元34。图5示出利用台车44从后方拉出了该模块12的状态。该台车44具有与设于底座单元34的一对轨道36相同的截面形状且相同的间隔的一对轨道46，一对轨道46安设于底座10，以延长一对轨道38。在该状态下，能够使模块12的一部分或者整体在台车44上移动。
<搭载本实施方式的加工中心的机械工作系统的结构>
如上所述，上述关联系统能够将各车床模块12拉出至脱离底座10，并且能够更换为其他作业机模块，例如，更换为图6、图7所示的其他作业机模块50。该作业机模块50是将立式加工中心模块化，后文进行详细说明，通过钻头或立铣刀等对固定保持于工件台的工件W5进行切削加工。在以下的说明中，有时将该作业机模块50称为移动磨机模块50。另外，该移动磨机模块50是本发明的实施方式的加工中心。
移动磨机模块50利用与上述车床模块12相同的床身42，设为相同的模块宽度。即，移动磨机模块50也与车床模块12相同地模块宽度远小于前后方向的尺寸。以下，详细地说明实现了该较小的模块宽度的移动磨机模块50的结构及包含该移动磨机模块50而构成的机械工作系统的结构。
如图6、图7所示，移动磨机模块50具备：将多个车轮40保持为能够旋转的床身42；设置在该床身42上而进行加工作业的模块主体52；及对该模块主体52进行控制的控制盘54。模块主体52具备：固定在床身42上的机械主体60；在下端部保持工具的主轴头62；使该主轴头62沿上下方向移动的头升降装置64；通过使主轴头62沿相互正交的两个方向移动而沿着水平面移动的头移动装置66；及保持工件W5的工件台68。
机械主体60在自身的上部支撑有头移动装置66及头升降装置64。第一滑动件70以能够通过设于第一滑动件70的一对导轨72和设于机械主体60的多个轴承74而沿前后方向滑动的方式支撑于机械主体60的上部。该第一滑动件70通过前后移动机构而沿前后方向移动，上述前后移动机构包含前后移动用电动机76及滚珠丝杠机构等而构成。而且，作为保持主轴头62的头保持体的第二滑动件80以能够沿着在第一滑动件70的前表面设置的一对导轨82而沿左右方向滑动的方式支撑于第一滑动件70。该第二滑动件80通过左右移动机构而沿左右方向移动，上述左右移动机构包含左右移动用电动机84及滚珠丝杠机构86等而构成。即，包含上述第一滑动件70、一对导轨72、轴承74、前后移动机构、第二滑动件80、一对导轨82、左右移动机构等而构成头移动装置66。
主轴头62以能够通过设于主轴头62的一对导轨90和设于第二滑动件80的多个轴承92而沿上下方向滑动的方式支撑于第二滑动件80。另外，头升降装置64以头升降用电动机94及滚珠丝杠机构等为主要构成要素，通过该头升降装置64使主轴头62沿上下方向移动。
主轴头62通过上述那样的头移动装置66及头升降装置64的结构，被支撑在比机械主体60的前表面靠前方侧的位置。该主轴头62具有：主轴100，沿铅垂方向延伸且在下端保持作为工具的钻头或立铣刀等；及主轴旋转装置，以使该主轴100绕着其轴线旋转的主轴旋转电动机102为主体而构成。
工件台68被支撑为从机械主体60的前表面向前方伸出的状态。模块主体52具备使该工件台68绕着沿前后方向延伸的轴线旋转的台旋转装置106，能够在使工件W5倾斜的状态下由工具进行加工。另外，台旋转装置不限于前后方向，也可以采用绕着沿左右方向延伸的轴线旋转的结构，或者在前后方向与左右方向之间，即，绕着沿水平方向延伸的轴线旋转的结构。进而言之，台旋转装置也可以采用绕着铅垂轴线旋转的结构，或者绕着水平轴线和绕着铅垂轴线这两者旋转的结构。
另外，在该机械工作系统中，通过图4所示的具有多关节型的臂30的工件输送拆装装置26，将工件从相邻的模块搬运至工件台68，并且将由移动磨机模块50完成了加工的工件从工件台68搬运至下一模块。
移动磨机模块50在对工件实施切削加工时，一边向工件施加冷却液一边进行切削加工。而且，在切削加工中产生切削屑。本机械工作系统是考虑了上述冷却液及切削屑的结构。具体而言，如图6、图7所示，在底座单元34的内部内置有收纳冷却液的冷却液罐110。并且，以位于在模块主体60的前方侧设置的工件台68的下方的位置的方式，在底座单元34的前方侧的上表面设有接收口112，该接收口112用于接收冷却液及切削屑进入冷却液罐110。该冷却液罐110省略详细的说明，但是构成为在内部设有螺旋输送器，将冷却液与切削屑分开，仅将切削屑向冷却液罐110的后方侧输送。冷却液罐110向底座单元34的后方伸出，在该突出的后端部配置有螺旋输送器的排出管道114。即，在模块50的前方侧的作业位置产生的切削屑在冷却液罐110内由螺旋输送器向后方侧输送，通过排出管道114而向该系统的后方排出。另外，包括上述冷却液罐110及螺旋输送器等而构成将底座10接收的切削屑从底座10的后方侧排出的切削屑排出装置。
另外，移动磨机模块50具有对安装于主轴100的多个工具进行收纳的工具库120，能够自动地对该工具库120收纳的多个工具中的一个与安装于主轴100的工具进行更换。工具库120收纳在机械主体60的内部，在更换工具时，如图7所示，从设置在机械主体60的前表面的开口突出。另外，在移动磨机模块50进行加工作业期间，如图6所示，其开口被罩124堵住，防止冷却液或切削屑等进入机械主体60的内部而附着于工具库120所收纳的工具等。
如图8所示，工具库120具有多个工具支架(以下，有时简称为“支架”)130，分别将工具保持为沿上下方向延伸的姿势。即，工具库120将多个工具收纳成各自的轴线成为平行。另外，如图8(a)所示，通常一个以上的支架130未保持工具，为了接收安装于主轴100的工具而空出。其中，该图8的T示意性地表示各支架130保持的工具的收纳空间区域。
上述多个工具支架130沿着在前后方向(交叉方向)上较长的椭圆排列。具体而言，工具库120具有两个链轮132和挂设于上述两个链轮132的滚子链134，并在该滚子链134固定多个工具支架130，由此将上述多个工具支架130沿着在交叉方向上较长的椭圆排列。即，工具库120由于沿着椭圆排列多个工具支架130，因此左右方向(排列方向)的尺寸较小。
工具库120具有用于驱动前方侧(图的右侧)的链轮132旋转的链轮驱动用电动机和将该链轮驱动用电动机的旋转向链轮132传递的减速机138。工具库120通过链轮驱动用电动机使链轮132旋转，由此使滚子链134旋转而能够使多个工具支架130进行环绕。即，包含两个链轮132、滚子链134、链轮驱动用电动机、减速机138来构成工具支架转圈机构。
另外，工具库120能够通过以沿前后方向延伸的姿势固定在机械主体60内部的一对导轨150和固定于自身的作为被引导部的轴承152，而沿前后方向移动。并且，移动磨机模块50具备使上述工具库120沿前后方向移动的工具库移动装置150。该工具库移动装置150包括滚珠丝杠机构和使该滚珠丝杠机构的滚珠丝杠156旋转的工具库移动用电动机158而构成。滚珠丝杠机构的螺母固定在工具库120的下表面，固定于机械主体60的工具库移动用电动机158使滚珠丝杠156旋转，由此能够使工具库120整体沿前后方向移动。
移动磨机模块50构成为，通过工具库移动装置150使工具库120前进，从而该工具库120的前端部从机械主体60的开口突出。并且，在工具库120位于前进端的状态下，多个工具支架130中的更换用的工具支架130，即，位于前端的工具支架130位于能够利用头移动装置66使主轴100移动的区域内，对位于其前端的支架130进行主轴100的工具更换。
若详细地说明工具更换，首先，通过工具库移动装置150使工具库120前进，并且通过头移动装置66使主轴100移动到更换位置。另外，在工具库120中，在更换工具之前，使未保持工具的支架130位于工具库120的前端。支架130是利用两个爪进行把持的结构，使主轴100向后方移动而使安装于主轴100的工具从支架130的两个爪之间的间隙嵌入，从而使支架130把持该工具。接下来，使主轴100上升，而使工具脱离主轴100。接下来，使工具支架130进行环绕，而使安装于主轴100的工具位于工具库120的前端。然后，使主轴100下降，向主轴100安装工具。接下来，使主轴100向前方移动，并且使工具库120后退，由此将工具从支架130拔出，工具更换结束。
如先前说明那样，上述移动磨机模块50使用与车床模块12相同的床身42，因此能够与该车床模块12相同地沿着在交叉方向(前后方向)上延伸的轨道从底座10拉出。图9示出右侧的移动磨机模块50被拉出至前方侧的状态。此外，如该图9所示，移动磨机模块50能够使工具库120整体超过基于工具库移动装置150的可移动范围而移动至机械主体60的外部，从而脱离机械主体60。
在该机械工作系统中，工具库120从机械主体60的脱离利用图9、图10所示的临时放置台200进行。该临时放置台200具有与设置于机械主体60的一对轨道150相同的截面形状且相同的间隔的一对延长轨道202，一对延长轨道202固定于移动磨机模块50，以延长一对轨道150。该临时放置台200在相对于移动磨机模块50被固定的状态下，能够使工具库120的一部分或整体移动到临时放置台200上。
另外，在将临时放置台200相对于移动磨机模块50进行固定时，利用作为台车的动力升降机204。在该动力升降机204上以使延长轨道202成为水平的方式载放临时放置台200，利用人力，使支撑有临时放置台200的状态下的动力升降机204移动到该机械工作系统旁边，详细而言，移动到移动磨机模块50旁边。另一方面，在移动磨机模块50中，首先，解除与工具库120的机械主体60的卡合，并且拆下导轨150的限动件。然后，使动力升降机204移动，并且调整临时放置台200的高度，将动力升降机204固定设置成临时放置台200的延长轨道202延长导轨150的状态，将临时放置台200固定于机械主体60。并且，当通过人力从机械主体60内拉出工具库120时，作为设于工具库120的被引导部的轴承152由延长轨道202引导，将工具库120移载到临时放置台200上。另外，移载到临时放置台200的工具库120在图9所示的状态下，可以进行工具的更换或维修，也可以解除临时放置台200相对于机械主体60的固定，利用动力升降机204进行搬运。例如，如果准备有另一个工具库，则能够在短时间内进行工具更换。
在该机械工作系统中，尽管包含移动磨机模块50在内的多个模块接近配置，但能够利用工具库移动装置150的构造而使机械主体60的内部收纳的工具库120移动到机械主体60的外部，能够简单地进行工具库120的工具更换、工具库的120的维修的作业。
附图标记说明
10：底座 12：作业机模块(车床模块) 26：工件输送拆装装置 34：底座单元 36：轨道对 38：轨道 40：车轮 42：床身 44：台车 46：轨道 50：移动磨机模块〔加工机模块〕 52：加工中心 60：模块主体 62：主轴头 64：头升降装置 66：头移动装置 68：工件台 70：第一滑动件 76：前后移动用电动机 80：第二滑动件 84：左右移动用电动机 94：头升降用电动机 100：主轴 102：主轴旋转电动机 106：台旋转装置 110：冷却液罐 112：接收口 114：排出管道 120：工具库 124：罩 130：工具支架 132：链轮 134：滚子链 150：导轨 152：轴承〔被引导部〕 156：滚珠丝杠 158：工具库移动用电动机 200：临时放置台 202：一对延长轨道 204：动力升降机。

Claims (6)

1.一种加工中心，具备：(A)主轴头，具有安装工具的主轴和使该主轴旋转的主轴旋转装置；(B)头升降装置，使所述主轴头沿上下方向移动；(C)头移动装置，使所述主轴头沿着相互正交的两个方向移动从而沿着水平面移动；(D)工件台，对工件进行保持；及(E)工具库，具有分别对安装于所述主轴的工具进行保持的多个工具支架而收纳多个工具，所述加工中心能够自动地对所述工具库收纳的所述多个工具中的一个工具与安装于所述主轴的工具进行更换，其中，
所述加工中心具有机械主体，在该机械主体的上部支撑所述头移动装置及所述头升降装置，在该机械主体的内部收纳所述工具库，
所述加工中心具有使所述工具库移动的工具库移动装置，在更换工具时，使所述工具库前进以从所述机械主体的一侧面突出，并使所述多个工具支架中的供更换的工具支架位于能够利用所述头移动装置而使所述主轴进行移动的区域内，并且，
所述加工中心构成为，能够使所述工具库整体超出能够利用所述工具库移动装置使所述工具库进行移动的可移动范围而移动至所述机械主体的外部，从而脱离所述机械主体。
2.根据权利要求1所述的加工中心，其中，
所述工具库移动装置包含设于所述机械主体的导轨和固定于所述工具库并被沿着所述导轨进行引导的被引导部，
所述加工中心将具有用于延长所述导轨的延长轨道的临时放置台固定于该加工中心以延长所述导轨，并能够通过将所述工具库沿着所述延长轨道拉出而将所述工具库移载于所述临时放置台。
3.根据权利要求2所述的加工中心，其中，
所述加工中心将对所述临时放置台进行支撑且能够在支撑该临时放置台的状态下进行移动的台车固定设置于该加工中心旁边，以利用所述延长轨道来延长所述导轨，并能够通过将所述工具库沿着所述延长轨道拉出而将所述工具库移载于所述临时放置台。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的加工中心，其中，
所述多个工具支架沿着在所述交叉方向上较长的椭圆排列，
所述工具库具有使所述多个工具支架进行环绕转动的工具支架环绕机构。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的加工中心，其中，
在包含底座和配置在该底座上并沿排列方向排列的多个作业机模块而构成的机械工作系统中，搭载该加工中心作为所述多个作业机模块中的一个作业机模块。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的加工中心，其中，
所述加工中心在所述底座上与所述多个作业机模块中的相邻的作业机模块在所述排列方向上相互接近地排列。
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