CN107921595A

CN107921595A - 加工设备

Info

Publication number: CN107921595A
Application number: CN201680047270.5A
Authority: CN
Inventors: 小池规司; 两角和重; 佐藤达典; 宇田佳通; 山田祯博
Original assignee: Yuan Zhou Co Ltd
Current assignee: Yuan Zhou Co Ltd
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: WO2017056847A1; JP2017064867A; CN107921595B; JP6604592B2

Abstract

本发明提供一种加工设备，即使在工具库与工作台一体地移动的加工设备中，仍在不增加工件交换机构的结构上的限制和不让工件的加工效率降低的状态下具备工件交换机构。加工设备(100)具备加工头(101)、Y轴方向移动机构(110)及工件交换机构(116)。加工头(101)具备主轴(102)，可装卸地保持加工工具(104)，并在X、Y轴方向上往复移动。Y轴方向移动机构(110)具备保持工件(WK)的工作台(108)、工具库(112)及加工区域区隔体(117)，并使这些构件一体性在Y轴方向上往复移动。工件交换机构(116)在Y轴方向上被设置在：当工具库(112)位于加工工具(104)的交换位置时，在工作台(108)的位置上可交换工件(WK)的位置，而交换在Y轴方向移动机构(110)上的工作台(108)。

Description

加工设备

技术领域

本发明涉及对工件进行切削加工藉以形成3维形状的加工设备。

背景技术

对工件进行切削加工藉以形成3维形状的加工设备，以往已有一种加工设备，其具备工具库，可预先保持多个加工工具而将这些加工工具选择性地装到主轴上工具库。例如在下述专利文献1中，公开了工具库与保持工件的工作台一体地移动而定位于主轴的下方，故不必用工具交换用臂即可自动进行工具交换的加工设备。在此情况，工具库与工作台一体地移动的加工设备，相较于工作台单方面移动的加工设备，具有考量工具交换要让工作台移动的距离需较长的结构上的特点。

背景技术

专利文献

专利文献1：特开2013-248709号公报

然而，引用专利1所示的加工设备，在装设用以自动交换工作台上的工件的工件交换机构时，与工作台单方面移动的加工设备相同，会有如下问题：持续需要不让工件交换机构的结构上的限制增加、和不让工件的加工效率降低的状态的设置。

本发明为了要解决上述问题，其目的为提供一种加工设备，即使在工具库与工作台一体地移动的加工设备中，仍以不增加工件交换机构的结构上的限制和不让工件的加工效率降低的状态具备工件交换机构。

发明内容

为了要达成上述目的，本发明的特点为具备有工作台，用来保持工件；主轴，与前述工作台相向配置，并可旋转驱动地保持对前述工件进行切削加工的加工工具；工具库，以与工作台一体地在Y轴方向上往复移动的方式被设置在工作台往复移动的Y轴方向上的其中一侧，且将多种的前述加工工具可装卸地保持于主轴；Y轴方向移动机构，在与主轴的轴转方向正交的Y轴方向上，使工作台和工具库一体地相对于主轴往复移动；及工件交换机构，至少用以将工作台上的工件交换成另一个工件，其中，工件交换机构被设置在：当工具库位于加工工具相对于主轴的交换位置时，在工作台的位置上可交换工件的位置。

依据在这种结构下本发明的特点，加工设备由于当工具库位于加工工具相对于主轴的交换位置时，在工作台的位置上于可交换工件的位置上设置工件交换机构，故可在加工工具交换处理的前后或加工工具交换中进行工件的交换处理，防止降低工件的加工效率。另外，加工设备由于工件交换机构被设置在工作台离主轴最远的位置，可扩大工件交换机构在结构上的自由度并防止增加结构上的限制。此外，设置工件交换机构的位置，除工作台与工具库一体地移动的Y轴方向上外，还可相对于该Y轴方向配置在对Y轴方向和Z轴方向分别正交的X轴方向侧。

另外，本发明的其它特点为，前述加工设备中，工件交换机构被设置在工作台往复移动的Y轴方向上的另一侧的位置。

依据在这种结构下本发明的其它特点，加工设备由于将工件交换机构设置在工作台往复移动的Y轴方向上的另一侧的位置，可抑制加工设备往宽度方向(X轴方向)突出而有效使用厂区的设置空间。尤其当多台加工设备并排设置时，可减少加工设备间容易产生的无效空间(无法有效活用的空间)。

另外，本发明的其它特点为，前述加工设备中，工件交换机构利用交换工作台藉以将工件交换。

依据在这种结构下本发明的其它特点，加工设备由于工件交换机构利用交换工作台藉以将工件交换，即使用该加工设备加工和该加工设备的后续加工过程仍可通过以工作台为基准而进行精确的加工。

本发明的其它特点为，前述加工设备中，还具备：加工区域区隔体，将工作台与工具库之间的空间区隔开；连通开口部，被设置在加工区域区隔体，并将工作台侧与工具库侧连通；及封塞体，被设置在工具库并用以可开闭地封塞连通开口部，其中，加工区域区隔体被设置在Y轴方向上的加工工具相对于主轴的交换位置的靠工作台侧，封塞体为以包围位于加工工具的交换位置的主轴所保持的加工工具的周围一部分并遮盖连通开口部的方式，而相对于加工区域区隔体被形成为向工具库侧呈凹状突出。

依据在这种结构下本发明的其它特点，加工设备在不需工具交换时工具库预先分度封塞体，因而当工件交换处理时使主轴所保持的加工工具闪避到形成为凹状的封塞体内，可防止工具交换、工具库和涵盖工具库的周围不必要的污损。

另外，本发明的其它特点为，前述加供设备中，还具备：控制装置，控制工具库、Y轴方向移动机构及工件交换机构的各个作动，其中控制装置当使工具库位于加工工具相对于主轴的交换位置进行加工工具的交换时也一并执行工件的交换。

依据在这种结构下本发明的其它特点，加工设备由于控制装置当使工具库位于加工工具相对于主轴的交换位置而进行加工工具的交换时也一并执行工件的交换，可提高加工效率。

附图说明

图1为表示本发明一个实施形态的加工设备的概略外观结构的前部示意图。

图2为用以控制图1所示的加工设备的作动的控制系统的方块图。

图3为表示图1所示的加工设备省略了加工头和柱体的内部结构的前部示意图。

图4为表示图3所示的加工设备省略了加工区域区隔体的内部结构的前部示意图。

图5为表示从上方看图4所示的加工设备的内部结构的顶视图。

图6为用以说明图1所示的加工设备的加工头、Y轴方向移动机构、工具库与工件交换机构的位置关系和作动过程的说明图并表示工件加工时的状态。

图7为用以说明图1所示的加工设备的加工头、Y轴方向移动机构、工具库与工件交换机构的位置关系和作动过程的说明图并表示工作台交换处理时的状态。

图8为用以说明图1所示的加工设备的加工头、Y轴方向移动机构、工具库与工件交换机构的位置关系和作动过程的说明图并表示在工具库的保持部插入加工工具的状态。

图9为用以说明图1所示的加工设备的加工头、Y轴方向移动机构、工具库与工件交换机构的位置关系和作动过程的说明图并表示使保持在工具库的封塞体闪避的状态。

图10为用以说明图1所示的加工设备的加工头、Y轴方向移动机构、工具库与工件交换机构的位置关系和作动过程的说明图并表示加工工具交换处理时的状态。

具体实施方式

以下参考图面说明本发明的加工设备的一个实施形态。图1为表示本发明的加工设备100的主要部位的概略外观结构的示意图。图2为用以控制加工设备100的作动的控制系统的方块图。此外，本说明书参考的附图为了要更容易理解本发明而夸大显现局部的结构要件等以示意图呈现。因而各结构要件间的尺寸或比率会有不同的情形。该加工设备100为一种通过计算机控制(NC控制)而使加工工具104相对于工件WK移动来进行切削加工藉以对工件WK形成3维形状的机械装置。

(加工设备100的结构)

加工设备100具备有加工头101。加工头101为保持加工工具104并旋转驱动的机械装置，主要分别具备有主轴102和主轴驱动电机103。主轴102为金属制的圆筒状部件，具有可装卸地保持加工工具104的圆锥状的连接部。主轴驱动电机103为用以旋转驱动主轴102的电动机，通过后述的控制装置120控制作动。

加工工具104为用以切削工件WK的刀具，具体上由钻头或端铣刀等的切削工具构成。该加工工具104为根据工件WK的加工种类来准备形成有切削刃的多种类加工工具104，且分别保持在后述的工具库112。

该加工头101以可分别在接近或离开后述工作台108的方向上也就是Z轴方向上(加工设备100的上下方向)和与该Z轴方向正交的X轴方向上(加工设备100的左右方向)往复移动的状态被支撑于加工设备100的柱部105。柱部105主要为用以支撑加工头101的铸铁制柱构件，由从机床115的上面向图示上方竖起的门型形状构成。

在此情况，柱部105分别具备有产生使加工头101在前述Z轴方向上移动的驱动力的Z轴驱动电机106、螺杆进给机构(未图标)及线性导轨(未图标)；透过这些组件以可在Z轴方向上移动的状态支撑加工头101。另外，柱体105分别具备有产生用以使加工头101在前述X轴方向上移动的驱动力的X轴驱动电机107、螺杆进给机构(未图标)及线性导轨(未图标)；透过这些组件以可在X轴方向上移动的状态支撑加工头101。

工作台108为透过保持加工设备100的切削加工对象的工件WK的夹头装置(未图标)而可装卸地保持的部件，将铸铁材形成板状而构成。该工作台108以可装卸的状态被支撑于Y轴方向移动机构110上。

Y轴方向移动机构110为用以使工作台108、工具库112和加工区域区隔体117一体地在分别与前述Z轴方向和前述X轴方向正交的Y轴方向(加工设备100的前后方向)上往复移动的机械装置，并被设置在机床115上。该Y轴方向移动机构110为产生用以使工作台108和工具库112一体地在Y轴方向上移动的驱动力的Y轴驱动电机111、螺杆进给机构(未图标)以及线性导轨(未图标)设置在机床而构成。

工具库112如各个图3至图6所示，为以可装卸主轴102所保持的多个加工工具104并且固定握持封闭体塞114的机械装置，被设置在从Y轴方向移动机构110的后端部延伸到Y轴方向后方及Z轴方向上方的工具库支柱113上。该工具库112呈环状配置而具有保持加工工具104的多个保持部112a和1个封塞体114，通过控制装置120的作动控制将1个保持部112a或封塞体114定位于主轴102侧。另外，该工具库112被设置在Y轴方向移动机构110的工作台108在Y轴方向移动方向上的其中一侧也就是加工设备100的后方侧。此外图1、图2至图5中工件WK以双点划线表示。

封塞体114为可开闭地封塞后述加工区域区隔体117的连通开口部118且用以确保Y轴方向移动机构110上的工作台108交换处理执行时主轴102所保持的加工工具104的闪避区域的钢板制的部件，且形成为从加工区域区隔体117向工具库112侧突出的凹状。更具体上封塞体114如图7所示工作台108交换处理时在物理性不干涉下可闪避主轴102所能保持最大尺寸的加工工具104洼下呈凹状而形成。在此情况，封塞体114形成为左右的侧面朝工具库112缩窄内侧宽度并且底面朝工具库112侧向上方倾斜的形状。另外，封塞体114以在外缘部设有橡胶片等的弹性体而形成密贴于连通开口部118的方式构成。

机床115主要是一种分别支撑柱体105、Y轴方向移动机构110和工件交换机构116而成为加工设备100的基础的结构体；将铸体材或钢板材组合在一起而形成为梯形形状。工件交换机构116是一种用以将Y轴方向移动机构110上的工作台108交换成另一个工作台108而藉以将加工设备100进行机械加工的工件WK交换的机械装置，且被设置在Y轴方向移动机构110的工作台108的在Y轴方向移动方向上的另一端部，也就是加工设备100的前方侧端部。

该工件交换机构116具备有油压缸(未图示)及/或电动机(未图示)等而构成，该油压缸及/或电动机为用以将相对于工件交换机构116被配置在Y轴方向上的两侧的2个工作台108，即Y轴方向移动机构110上的工作台108及被移到Y轴方向移动机构110上的工作台108同时升起后，使两者以工件交换机构116为旋转中心旋转180度而下降。

该工件交换机构116如图8所示被设置在工具库112的保持部112a位于主轴102正下方的位置，即对主轴102执行加工工具104交换处理的位置时可进行工作台108的交换处理的位置。本实施形态中，工具库112对主轴102执行加工工具104交换处理的位置设定在Y轴方向移动机构110可往加工设备100的Y轴方向前方侧移动的界限位置，且被设置在对位于该Y轴方向上可移动界限位置的工作台108可进行工作台108的交换处理的位置。本实施形态中的工件交换机构116被设置在加工头101可在X轴方向上移动范围的中心位置的Y轴方向上(也就是X轴方向的中心线上)。

加工区域区隔体117为用以将工作台108与工具库112之间的空间分隔开以防止工作台108上在机械加工时切削屑或加工液往工具库112飞溅的壁状的部件，且以向Y轴方向移动机构110上竖起的状态沿着X轴方向延伸而形成。该加工区域区隔体117被形成在Y轴方向移动机构110上的工作台108的后方(工具库112侧)，且不会因工具库112的旋转驱动而使工具库112所保持的加工工具104和封塞体114分别受到物理性干涉的位置。本实施形态中的加工区域区隔体117为使钢板向工作台108侧突出而从工具库112侧看形成为凹型。在该加工区域区隔体117的X轴方向中央部形成有连通开口部118。

连通开口部118为对主轴102执行加工工具104的交换处理时或执行工作台108的交换处理时使主轴102通过的部位，且以下述贯穿孔来构成：即主轴102所保持的加工工具104不会物理性干涉的从正面看由长方形的贯穿孔来构成。

控制装置120由以CPU、ROM、RAM等组成的微电脑组成；全面控制加工设备100整体的作动，并且通过执行操作员准备的加工程序(即NC(Numerical Control)程序)对工件WK进行机械加工。具体上，控制装置120为控制主轴驱动电机103、Z轴驱动电机106、X轴驱动电机107、Y轴驱动电机111、工具库112及工作交换机构116的各作动，并且使加工工具104相对于工件WK在由X轴方向、Y轴方向和Z轴方向所组成的正交3轴方向上相对移动，而分别执行工件WK的切削加工、工作台108的交换处理和加工工具104的交换处理。

该控制装置120连接操作面板121。操作面板121由收到操作员的指示并输入至控制装置120的开关群所组成的输入装置和显示控制装置120的作动状况的液晶显示装置所构成，并被设置在构成加工设备100的外在表面的外壳(未图示)。

外壳为用以遮盖加工头101、柱体105、工作台108、Y轴方向移动机构110、工具库112、机床115、工件交换机构116及加工区域区隔体117的各周围，防止切削屑或加工液的飞溅的部件，并由金属板构成。在此情况，于外壳内，在加工区域区隔体117的靠前方侧(工作台108侧)为加工区，而在加工区域区隔体117靠后方侧(工具库112侧)为非加工区。

另外，该外壳在加工设备100的正面侧前方设有由操作员开闭的开闭门(未图示)。进而该加工设备100还具备有供应电力使主轴驱动电机103、Z轴驱动电机106、X轴驱动电机107、Y轴驱动电机111、工具库112、工件交换机构116及控制装置120分别作动的电源部、或用以将外部机器电连接到控制装置120的外部界面等，其它与本发明无直接关连的结构则省略说明。

(加工设备100的作动)

其次，说明上述结构的加工设备100的作动。该加工设备100在工件WK加工的工厂内单独配置或组装在加工线上而构成工件WK加工的一个制程。本实施形态针对工作台108及加工工具104的交换处理作说明，与本发明无直接关连的通过执行加工程序对工件WK切削加工的详细说明则省略。此外，图6至图10中加工工具104以双点划线表示。

首先在加工设备100对工件WK进行机械加工时，控制装置120控制工具库112的作动，并将封塞体114分度定位在主轴102侧。藉此加工设备100由于在加工区域区隔体117的连通开口部118通过封塞体114封塞，故可防止切削屑或加工液飞溅到工具库112侧并进行工件WK的机械加工。

其次，在加工设备100执行加工工具104交换处理时，如图9所示，控制装置120控制工具库112的作动，将取得主轴102所保持的加工工具104所接收的保持部112a分度定位在主轴102侧。接着控制装置120如图8所示，控制X轴驱动电机107、Y轴驱动电机111及Z轴驱动电机106的各个动作，在主轴102正下方的位置定位工具库112的保持部112a，将加工工具104插入保持部112a内。

接着控制装置120如图10所示，控制Z轴驱动电机106的作动并使加工头101上升且将加工工具104保持到保持部112a后，控制工具库112的作动，并将保持主轴102所新保持的加工工具104的保持部112a分度定位在主轴102侧。接着控制装置120控制Z轴驱动电机106的作动使加工头101下降，并保持保持部112a所保持的加工工具104。藉此控制装置120完成加工工具104的交换处理。

在该加工工具104的交换处理时，如图8所示工作台108定位于工件交换机构116的工作台交换位置。因此，控制装置120在加工工具104的交换处理时不一定要执行工作台108的交换处理，不过亦可在加工工具104交换处理的前后或与交换处理同时执行工作台108的交换处理。

其次，说明工作台108的交换处理。在该工作台108的交换处理，控制装置120会有不进行加工工具104的交换处理情况及进行同样交换处理的情况。首先，针对在工作台108交换处理不进行加工工具104的交换处理的情况作说明。

控制装置120以封塞体114封塞加工区域区隔体117的连通开口部118的状态控制X轴驱动电机107、Y轴驱动电机111和Z轴驱动电机106的各个作动，并使工具库112的保持部112a定位于主轴102正下方的位置。藉此工作台108定位于工作交换机构116的工作台交换位置。另外，在此情况，被保持在主轴102的加工工具104由于工具库112将封塞体114分度定位在主轴102侧，并且该封塞体114向工具库112侧洼下呈凹状而形成，故不会物理性地干涉到工具库112的保持部112a或封塞体114。

接着控制装置120控制工件交换机构116的作动，将在Y轴方向上隔着工件交换机构116对置的2个工作台108分别升起后旋转180度将两者互换位置(参考图7)。藉此控制装置120完成工作台108的交换处理。此外，在此情况，被移到Y轴方向移动机构110上的工作台108(即加工设备100加工前的工作台108)和从Y轴方向移动机构110上移走的工作台108(换言之通过加工设备100加工后的工作台108)，通过搬送装置(未图标)，自动供应或撤离工件交换机构116在Y轴方向上的前方侧。另外，工作台108位于工件交换机构116的在Y轴方向上的前方侧时，会有只工件WK以自动或由手动来交换的情况。

在工作台108的交换处理，控制装置120由于封塞体114与主轴102所保持的加工工具104相向配置，故无法进行加工工具104的交换处理。因而控制装置120在工作台108交换处理的前后或与工作台108的交换处理的同时来执行加工工具104交换处理时，控制工具库112的作动将保持部112a分度定位在主轴102侧后，将工作台108移动到工件交换机构116侧。

藉此控制装置120由于通过工作台108相对于工件交换机构116的定位使主轴102定位于工具库112的保持部112a，故可与工作台108的交换处理一起执行加工工具104的交换处理。此外，这些加工工具104的交换处理及工作台108的交换处理可通过加工设备100的操作者所作成用以进行工件WK的机械加工的加工程序(即NC程序)来执行，亦可透过操作者操作操作面板121直接单独执行。

由上述的作动说明可理解，依据上述实施形态，加工设备100由于当工具库112位于加工工具104相对于主轴102的交换位置时，在工作台108的位置可交换工作台108的位置上设置工件交换机构116，可在加工工具104交换处理的前后或加工工具104交换中进行工件WK的交换处理，防止降低工件WK的加工效率。另外，加工设备100由于工件交换机构116设置在工作台108离主轴102最远的位置，可防止扩大工件交换机构116在结构上的自由度以及结构上限制的增加。

此外，本发明的实施并不局限于上述实施形态，在不脱离本发明精神的情况下可进行各种变更。

例如在上述实施形态，工件交换机构116与Y轴方向移动机构110上的工作台108和工具库112相同配置在Y轴线上。但是当工具库112位于加工工具104相对于主轴102的交换位置时，工件交换机构116设置在工作台108的位置可交换工作台108的位置上。因此工件交换机构116亦可设置在从Y轴方向移动机构110上的工作台108和工具库112所分别所配置的Y轴线向X轴方向的两侧(左右方向)错开的位置。在此情况，工件交换机构116亦可通过在X轴方向上进行工作台108的交换处理，并且以可在X轴方向上移动的的方式构成Y轴方向移动机构110，故可以与上述实施形态相同进行工作台108的交换处理。

另外，在上述实施形态，工件交换机构116亦能通过将以被载置于Y轴方向移动机构110上的工作台108以及相对于该工作台108经由工件交换机构116而被相向配置的工作台108的两个工作台108同时升起旋转移动，藉以将两者交换来构成。但是工件交换机构116亦能以至少可交换工件WK的方式构成。因此，工件交换机构116能设置下述机构以交换工作台108：将相对于Y轴方向移动机构110上的工作台108和相对于工具库112的Y轴线上把工作台108向X轴方向错开的机构，在X-Y轴方向移动以交换工作台108。另外，工件交换机构116亦能以直接用机扑手握持交换工作台108上的工件WK。

另外，在上述实施形态，加工设备100具备有加工区域区隔体117、连通开口部118和封塞体114而构成。但是加工设备100亦可省略加工区域区隔体117、连通开口部118和封塞体114构成。在此情况，加工设备100在工作台108交换处理时为使主轴102所保持的加工工具104不会与工具库112冲突，而在工作台108交换处理前预先将插入有保持于主轴102的加工工具104的保持部112a分度定位。

附图标记说明

WK 工件

100 加工设备

101 加工头

102 主轴

103 主轴驱动电机

104 加工工具

105 柱部

106 Z轴驱动电机

107 X轴驱动电机

108 工作台

110 Y轴方向移动机构

111 Y轴驱动电机

112 工具库

112a 保持部

113 工具库支柱

114 封塞体

115 机床

116 工件交换机构

117 加工区域区隔体

118 连通开口部

120 控制装置

121 操作面板

Claims

1.一种加工设备，其特征在于，具备：

工作台，用来保持工件；

主轴，与前述工作台相向配置，并可旋转驱动地保持对前述工件进行切削加工的加工工具；

工具库，以与前述工作台一体地在前述Y轴方向上往复移动的方式被设置在前述工作台往复移动的前述Y轴方向上的其中一侧，且将多种的前述加工工具可装卸地保持于前述主轴；

Y轴方向移动机构，在与前述主轴的旋转方向正交的Y轴方向上，使前述工作台和前述工具库一体地相对于前述主轴往复移动；及

工件交换机构，至少用以将前述工作台上的前述工件交换成另一个前述工件，

前述工件交换机构被设置在：当前述工具库位于前述加工工具相对于前述主轴的交换位置时，在前述工作台的位置上可交换前述工件的位置。

2.根据权利要求1所述的加工设备，其特征在于，前述工件交换机构被设置在前述工作台往复移动的前述Y轴方向上的另一侧的位置。

3.根据权利要求1或2所述的加工设备，其特征在于，前述工件交换机构利用交换前述工作台，藉以交换前述工件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加工设备，其特征在于，还具备：

加工区域区隔体，将前述工作台与前述工具库之间的空间区隔开；

连通开口部，被设置在前述加工区域区隔体且将前述工作台侧与前述工具库侧连通；及

封塞体，被设置在前述工具库且用以可开闭地封塞前述连通开口部，

其中，前述加工区域区隔体设置在前述Y轴方向上的前述加工工具相对于前述主轴的交换位置的靠前述工作台侧，

前述封塞体以包围位于加工工具的交换位置的前述主轴所保持的前述加工工具的周围一部分且遮盖前述连通开口部的方式，而相对于前述加工区域区隔体形成为向前述工具库侧呈凹状突出。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加工设备，其特征在于，还具备：控制装置，控制前述工具库、前述Y轴方向移动机构及前述工件交换机构的各个作动，

其中，前述控制装置当使前述工具库位于前述加工工具相对于前述主轴的交换位置并进行前述加工工具的交换时，一并执行前述工件的交换。