CN108237422B - 机床 - Google Patents

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Abstract

本发明提供机床。机床(1)具备机座(10)、柱(40)、旋转主轴(60)、工具库(70)、工具更换装置(80)与控制装置(100)。工具更换装置(80)具备：装置主体(81)，其设置为能够相对于机座(10)向与柱(40)的移动方向正交的方向移动；更换臂(82)，其以能够旋转的方式设置于装置主体(81)；以及门(84)，其设置于装置主体(81)，对形成于装置主体(81)的开口部(88)进行开闭，通过对开口部(88)进行关闭，对柱(40)侧的区域与工具库(70)侧的区域进行区划。控制装置(100)使装置主体(81)的移动与门(84)的打开或者门(84)的关闭中至少任意一者并行地进行。

Description

机床
技术领域
本发明涉及机床。
背景技术
公知有如下机床：具备能够收纳多个工具的工具库、供工具以能够装卸的方式安装的旋转主轴以及进行收纳于工具库的工具与安装于旋转主轴的工具间的更换的工具更换装置。在日本特开2003－89028号公报中，公开有如下技术：设置对配置自动装卸装置(工具更换装置)的区域与配置主轴(旋转主轴)的区域进行区划的滑动门，通过滑动门遮挡从主轴侧向自动装卸装置侧飞溅的切屑、冷却液。
在日本特开2003－89028号公报所记载的技术中，由于在滑动门打开之后，开始利用自动装卸装置进行的工具的更换动作，所以更换工具所需的时间变长。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供能够实现更换工具所需的时间的缩短的机床。
本发明的一个方式的机床包括：
机座；
柱，其设置为在上述机座上能够往复移动；
旋转主轴，其以能够旋转的方式设置于上述柱；
工具库，其能够收纳工具；
工具更换装置，其进行安装于上述旋转主轴的上述工具与收纳于上述工具库的上述工具的更换；以及
控制装置，其进行与上述柱、上述旋转主轴以及上述工具更换装置相关的控制。
上述工具更换装置具备：装置主体，其设置为相对于上述机座能够向与上述柱的移动方向正交的方向移动；更换臂，其以能够旋转的方式设置于上述装置主体；以及门，其设置于上述装置主体，对形成于上述装置主体的开口部进行开闭，通过对上述开口部进行关闭，对上述柱侧的区域与上述工具库侧的区域进行区划。
上述控制装置使上述装置主体的移动，与上述门的打开或者关闭的至少任意一者并行地进行。
根据上述方式的机床，由于装置主体的移动与门的打开或者关闭的至少任意一者并行地进行，所以能够实现更换工具所需的时间的缩短。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的构件，其中，
图1是本发明的一个实施方式的机床的俯视图。
图2是表示加工用工具的动作的图。
图3A是机床的主视图。
图3B是机床的主视图，图示出收纳于工具库的一个加工用工具移动至工具保持部的状态。
图3C是机床的主视图，表示装置主体向柱侧的移动和更换臂的旋转开始之后的状态。
图3D是机床的主视图，表示装置主体向柱侧的移动和更换臂的旋转结束之后的状态。
图4是表示柱、门、装置主体以及更换臂的动作状态的时序图。
图5A是表示柱、门、装置主体以及更换臂的动作状态的变形例的时序图。
图5B是表示柱、门、装置主体以及更换臂的动作状态的变形例的时序图。
具体实施方式
以下，针对应用了本发明的机床的实施方式，参照附图进行说明。此外，这里举例说明机床1是对工件W创建内齿的齿轮加工装置的情况，但对于研磨机等其他机床，也能够应用本发明。
如图1所示，机床1主要具备机座10、工作台20、柱40、滑鞍50、旋转主轴60、工具库70、工具更换装置80与控制装置100。
机座10形成为大致矩形。工作台20配置于机座10上。在机座10上设置有沿X轴方向(图1左右方向)延伸的一对X轴导轨21，工作台20被未图示的滚珠丝杠机构驱动，沿X轴方向往复移动。
工作台20主要具备回旋工作台31与旋转工作台32。回旋工作台31设置为相对于工作台20能够绕与Y轴方向平行的B轴线旋转。旋转工作台32设置为相对于回旋工作台31能够绕与B轴线正交的A轴线(参照图2)旋转。工件W以能够与旋转工作台32一体旋转的方式受旋转工作台32保持，受旋转工作台32保持的工件W伴随着旋转工作台32的旋转绕A轴线旋转。
柱40配置于机座10的上表面。在机座10上设置有沿Z轴方向(图1上下方向)延伸的一对Z轴导轨41，柱40被未图示的滚珠丝杠机构驱动，沿Z轴方向往复移动。滑鞍50配置于柱40的侧面，且配置于和与Z轴方向正交的平面平行的一个侧面。在该柱40的侧面设置有沿Y轴方向(图1纸面垂直方向)延伸的一对Y轴导轨51，滑鞍50被未图示的滚珠丝杠机构驱动，向Y轴方向往复移动。
旋转主轴60设置为由收容于滑鞍50的内部的主轴马达(未图示)驱动而能够旋转。在旋转主轴60的顶端，以能够装卸的方式安装有在工件W形成内齿的加工用工具61。加工用工具61伴随着柱40和滑鞍50的移动，相对于机座10沿Z轴方向和Y轴方向移动。
如图2所示，机床1通过使加工用工具61与工件W同步旋转，在工件W的旋转轴线方向(A轴方向)进给，进行切削加工，创建内齿。加工用工具61通过旋转主轴60(参照图1)旋转，绕中心轴线O旋转。加工用工具61具备相对于中心轴线O具有扭转角的多个工具刃62。工具刃62的径向外表面相对于加工用工具61的中心轴线O具有后角，工具刃62的端面相对于与加工用工具61的中心轴线正交的平面具有前角。
在机床1进行齿轮加工时，机床1使回旋工作台31(参照图1)摆动，以使工件W的中心轴线(A轴)成为相对于加工用工具61的中心轴线(O轴)倾斜且扭转的状态。然后，机床1在维持回旋工作台31的倾斜角度的状态下，使加工用工具61与工件W同步旋转，并且使加工用工具61沿A轴方向相对移动。此时，由于在工件W与加工用工具61之间产生相对速度差，故在工件W与工具刃62形成接触的部位处，工件W的内周面被切削，在工件W创建内齿。
返回图1继续进行说明。工具库70收容多个加工用工具61。此外，在图1中，为了简化附图，仅图示两个加工用工具61。板状的支承板90固定于机座10的上表面，工具库70以能够旋转的方式设置于该支承板90。
工具更换装置80进行安装于旋转主轴60的加工用工具61与收容于工具库70的加工用工具61间的更换。在X轴方向上，工具更换装置80配置于工具库70与柱40之间。
工具更换装置80主要具备装置主体81、更换臂82、框部83、门84、移动体85与工具保持部86。装置主体81将更换臂82支承为能够绕与Z轴平行的轴线旋转。更换臂82是形成为长边方向两侧能够把持加工用工具61的叉状的大致S字状部件，更换臂82通过被臂用马达87驱动而绕与Z轴平行的轴线旋转。
框部83配置于比支承板90接近柱40的位置，且在X轴方向上，配置于工具库70与柱40之间。开口部88形成于框部83，且形成于在X轴方向上与更换臂82对置的位置。
门84设置于框部83，对开口部88进行开闭。在框部83设置有未图示的弹簧，门84由弹簧的作用力收卷，打开开口部88。另外，在框部83设置有与门84连结的驱动器(未图示)。门84因驱动驱动器，克服弹簧的作用力而打开，对开口部88进行关闭。
移动体85相对于支承板90设置于与装置主体81相反一侧。在支承板90，且在与安装工具库70一侧相反一侧的面，设置有未图示的滚珠丝杠机构，并且移动体85设置为能够通过该滚珠丝杠机构相对于支承板90沿X轴方向相对移动。移动体85与框部83一体形成，装置主体81经由托架89与框部83连结。即，装置主体81和框部83设置为伴随着移动体85的移动能够沿X轴方向一体地移动。
工具保持部86设置于装置主体81，并且与装置主体81一体地移动。工具保持部86保持与安装于旋转主轴60的加工用工具61进行更换的一个加工用工具61。此外，在装置主体81设置有未图示的驱动器，通过该驱动器从工具库70取出的加工用工具61被保持于工具保持部86。
控制装置100进行与柱40、滑鞍50、旋转主轴60、工具库70以及工具更换装置80相关的控制。控制装置100例如进行柱40和滑鞍50的位置控制、旋转主轴60的旋转控制、与工具库70和工具更换装置80的动作相关的控制等。
接下来，参照图3A～图4，对进行加工用工具61的更换时的机床1的动作进行说明。如图3A所示，在工具库70以能够装卸的方式安装有多个插座71，在该插座71收容有加工用工具61。此外，在图3A所示的状态下，由于收容于工具库70的多个加工用工具61中的一个加工用工具61安装于旋转主轴60，所以成为在安装于工具库70的多个插座71中的一个插座71未收容有加工用工具61的状态。
控制装置100在开始利用工具更换装置80更换加工用工具61之前，使工具库70旋转，将接下来使用的加工用工具61配置于与工具保持部86对置的位置。工具更换装置80配置于在Z轴方向观察下不与柱40干扰的位置。更换臂82被保持在长边方向朝向Y轴方向的状态。此时，更换臂82整体配置得比框部83靠工具库70侧，开口部88由门84关闭。由此，由于柱40侧的区域与工具库70侧的区域被门84形成区划，所以能够防止附着于在旋转主轴60上安装的加工用工具61处的切屑、冷却液等穿过开口部88向工具库70侧飞溅。
如图3B所示，被分至与工具保持部86对置的位置的加工用工具61和插座71由未图示的驱动器向工具保持部86移送。由此，移送至工具保持部86的加工用工具61配置于能由更换臂82把持的位置。
如图4所示，在开始加工用工具61的更换时，首先，为了在不与工具更换装置80干扰的位置配置柱40，控制装置100使柱40向与工作台20分离的方向(图1左方)后退。另外，控制装置100通过停止旋转主轴60的旋转，并且使滑鞍50移动，而将安装于旋转主轴60的加工用工具61配置于能由更换臂82把持的位置。
与柱40的后退动作并行地，控制装置100开始门84的打开动作。另外，在柱40后退至能够避免与工具更换装置80的干扰的位置时，控制装置100开始装置主体81向柱40侧(图1右侧)的移动。此时，控制装置100并行地进行门84的打开动作和装置主体81的移动。而且，如图3C所示，若通过门84的打开动作将开口部88打开至能够避免更换臂82与门84干扰的位置时，则控制装置100开始更换臂82向图3C所示的逆时针方向的旋转。
如图3D所示，装置主体81在移动至从安装于旋转主轴60的加工用工具61的中心轴线至更换臂82的旋转中心轴线的距离和从保持于工具保持部86的加工用工具61的中心轴线至更换臂82的旋转中心轴线的距离相等的位置时停止。然后，更换臂82把持安装于旋转主轴60的加工用工具61和保持于工具保持部86的加工用工具61双方，将各加工用工具61、61从旋转主轴60和工具保持部86分别拔出。
接着，更换臂82进一步向图3D的逆时针方向旋转，使从工具保持部86拔出的加工用工具61向旋转主轴60的位置移动，使从旋转主轴60拔出的加工用工具61向工具保持部86的位置移动。然后，更换臂82将各加工用工具61、61安装于旋转主轴60和工具保持部86。这样，更换臂82进行加工用工具61、61的更换动作。
如图4所示，若利用更换臂82进行的加工用工具61的更换动作结束，则控制装置100开始更换臂82向图3D所示的顺时针方向的旋转。由此，解除两个加工用工具61相对于更换臂82形成的把持状态。而且，与更换臂82的旋转动作并行地，控制装置100开始装置主体81向工具库70侧的移动和门84的关闭动作。而且，在工具更换装置80移动至在Z轴方向观察下不与柱40干扰的位置时，控制装置100开始柱40向工作台20侧的前进动作。更换臂82在旋转至长边方向朝向Y轴方向的状态时停止，开口部88由门84关闭。
这样，与门84的打开动作并行地，控制装置100进行装置主体81向柱40侧的移动。相同地，与门84的关闭动作并行地，控制装置100进行装置主体81向工具库70侧的移动。因此，和在装置主体81的移动结束之后开始门84的打开动作的情况、以及从门84的关闭动作结束开始装置主体81的移动的情况相比，机床1能够实现使更换加工用工具61所需的时间缩短。
并且，控制装置100在门84的打开动作和装置主体81向柱40侧移动结束之前，开始更换臂82的旋转。相同地，控制装置100在结束更换臂82的旋转之前，开始门84的关闭动作和装置主体81向工具库70侧的移动。即，控制装置100使门84的开闭动作和装置主体81的移动，与更换臂82的旋转动作并行地进行。因此，和在门84的打开动作和装置主体81向柱40侧的移动结束之后开始更换臂82的旋转的情况、在更换臂82的旋转结束之后开始门84的关闭动作和装置主体81的移动的情况相比，机床1能够实现使更换加工用工具61所需的时间缩短。
另外，在加工用工具61的更换时，工具更换装置80在移动至在Z轴方向上与柱40重叠的位置之后，进行加工用工具61的更换。在该情况下，能够实现柱40在X轴方向上的宽度尺寸的大型化，因此能够提高柱40的刚性。另外，在利用更换臂82进行加工用工具61的更换动作时，能够使更换臂82的旋转轴线与安装于旋转主轴60的加工用工具61的中心轴线的距离接近。由此，由于能够缩短更换臂82在长边方向上的长度尺寸，所以工具更换装置80能够实现使利用更换臂82进行加工用工具61的更换动作所需的时间缩短。
并且，与安装于旋转主轴60的加工用工具61更换的加工用工具61受工具保持部86保持，该工具保持部86与更换臂82一体地移动。由此，由于能够缩短更换臂82在长边方向上的长度尺寸，所以工具更换装置80能够实现使利用更换臂82进行加工用工具61的更换动作所需的时间缩短。
以上，基于上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明丝毫不受限于上述各方式，能够容易推测出在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形改进。
例如，在上述实施方式中，对在门84的打开动作和装置主体81向柱40侧的移动结束之前开始更换臂82的旋转的情况进行了说明。另外，对在更换臂82的旋转结束之前开始门84的关闭动作和装置主体81向工具库70侧的移动的情况进行了说明。然而，并不限定于此。
例如，如图5A所示，控制装置100也可以在门84的打开动作和装置主体81向柱40侧的移动结束之后，开始更换臂82的旋转。相同地，控制装置100也可以在更换臂82的旋转结束之后，开始门84的关闭动作和装置主体81向工具库70侧的移动。由此，机床1能够将控制装置100对工具更换装置80的控制简化。
另外，如图5B所示，控制装置100也可以在门84的打开动作结束之前，并在向柱40侧的移动结束之后，开始更换臂82的旋转。相同地，控制装置100也可以在更换臂82的旋转结束之后，开始装置主体81向工具库70侧的移动，并且在更换臂82的旋转结束之前开始门84的关闭动作。由此，机床1能够将工具更换装置80的控制简化，并且能够实现更换加工用工具61所需的时间的缩短。
如以上说明那样，机床1具备：机座10；柱40，其设置为在机座10上能够往复移动；旋转主轴60，其以能够旋转的方式设置于柱40；工具库70，其能够收纳作为工具的加工用工具61；工具更换装置80，其进行安装于旋转主轴60的工具与收纳于工具库70的工具的更换；以及控制装置100，其进行与柱40、旋转主轴60以及工具更换装置80相关的控制。
工具更换装置80具备：装置主体81，其设置为能够相对于机座10向与柱40的移动方向正交的方向移动；更换臂82，其以能够旋转的方式设置于装置主体81；以及门84，其设置于装置主体81，对形成于装置主体81的开口部88进行开闭，通过对开口部88进行关闭，对柱40侧的区域与工具库70侧的区域进行区划。控制装置100使装置主体81的移动与门84的打开或者门84的关闭中至少任意一者并行地进行。
根据该机床1，由于装置主体81的移动与门84的打开或者门84的关闭中至少任意一者并行地进行，所以能够实现使更换作为工具的加工用工具61所需的时间缩短。
在上述机床1中，控制装置100使装置主体81向柱40侧的移动与门84的打开动作并行地进行。该机床1能够实现使更换作为工具的加工用工具61所需的时间缩短。
在上述机床1中，控制装置100使装置主体81向工具库70侧的移动与门84的关闭动作并行地进行。该机床1能够实现使更换工具所需的时间缩短。
在上述机床1中，控制装置100在门84的打开动作结束之前开始更换臂82的旋转动作。在该机床1中，能够实现使更换工具所需的时间缩短。
在上述机床1中，控制装置100在更换臂82的旋转动作结束之前开始门84的关闭动作。在该机床1中，能够实现使更换工具所需的时间缩短。
在上述机床1中，控制装置100使装置主体81向柱40侧的移动与更换臂82的旋转动作并行地进行。在该机床1中，能够实现使更换工具所需的时间缩短。
在上述机床1中，控制装置100使装置主体81向工具库70侧的移动与更换臂82的旋转动作并行地进行。在该机床1中，能够实现使更换工具所需的时间缩短。
在上述机床1中，门84配置于，在利用更换臂82进行工具的更换动作时，从柱40的移动方向观察，门84与柱40重叠的位置。在该机床1中，由于能够实现柱40的大型化，所以能够确保柱40的刚性。另外，根据该机床1，由于能够缩短更换臂82在长边方向上的长度尺寸，所以工具更换装置80能够实现使利用更换臂82进行加工用工具61的更换动作所需的时间缩短。
在上述机床1中，工具更换装置80具备被固定于装置主体81并且保持从工具库70取出的一个工具的工具保持部86。更换臂82使保持于工具保持部86的工具与安装于旋转主轴60的工具进行更换。根据该机床1，由于能够缩短更换臂82的长度尺寸，所以工具更换装置80能够实现使利用更换臂82进行加工用工具61的更换动作所需的时间缩短。
在上述机床1中，控制装置100使装置主体81的移动与柱40的移动并行地进行。在该机床1中，能够实现使更换工具所需的时间缩短。

Claims (7)

1.一种机床，包括：
机座；
柱，其设置为在所述机座上能够往复移动；
旋转主轴，其以能够旋转的方式设置于所述柱；
工具库，其能够收纳工具；
工具更换装置，其进行安装于所述旋转主轴的所述工具与收纳于所述工具库的所述工具的更换；以及
控制装置，其进行与所述柱、所述旋转主轴以及所述工具更换装置相关的控制，其中，
所述工具更换装置具备：
装置主体，其设置为能够相对于所述机座向与所述柱的移动方向正交的方向移动；
更换臂，其以能够旋转的方式设置于所述装置主体；以及
门，其设置于所述装置主体，对形成于所述装置主体的开口部进行开闭，通过对所述开口部进行关闭，对所述柱侧的区域与所述工具库侧的区域进行区划，
所述控制装置使所述装置主体向所述柱侧的移动与所述门的打开动作并行地进行，并且所述控制装置在所述门的打开动作结束之前开始所述更换臂的旋转动作。
2.根据权利要求1所述的机床，其中，
所述控制装置使所述装置主体向所述柱侧的移动与所述更换臂的旋转动作并行地进行。
3.一种机床，包括：
机座；
柱，其设置为在所述机座上能够往复移动；
旋转主轴，其以能够旋转的方式设置于所述柱；
工具库，其能够收纳工具；
工具更换装置，其进行安装于所述旋转主轴的所述工具与收纳于所述工具库的所述工具的更换；以及
控制装置，其进行与所述柱、所述旋转主轴以及所述工具更换装置相关的控制，其中，
所述工具更换装置具备：
装置主体，其设置为能够相对于所述机座向与所述柱的移动方向正交的方向移动；
更换臂，其以能够旋转的方式设置于所述装置主体；以及
门，其设置于所述装置主体，对形成于所述装置主体的开口部进行开闭，通过对所述开口部进行关闭，对所述柱侧的区域与所述工具库侧的区域进行区划，
所述控制装置使所述装置主体向所述工具库侧的移动与所述门的关闭动作并行地进行，并且，所述控制装置在所述更换臂的旋转动作结束之前开始所述门的关闭动作。
4.根据权利要求3所述的机床，其中，
所述控制装置使所述装置主体向所述工具库侧的移动与所述更换臂的旋转动作并行地进行。
5.一种机床，包括：
机座；
柱，其设置为在所述机座上能够往复移动；
旋转主轴，其以能够旋转的方式设置于所述柱；
工具库，其能够收纳工具；
工具更换装置，其进行安装于所述旋转主轴的所述工具与收纳于所述工具库的所述工具的更换；以及
控制装置，其进行与所述柱、所述旋转主轴以及所述工具更换装置相关的控制，其中，
所述工具更换装置具备：
装置主体，其设置为能够相对于所述机座向与所述柱的移动方向正交的方向移动；
更换臂，其以能够旋转的方式设置于所述装置主体；以及
门，其设置于所述装置主体，对形成于所述装置主体的开口部进行开闭，通过对所述开口部进行关闭，对所述柱侧的区域与所述工具库侧的区域进行区划，
所述控制装置使所述装置主体的移动与所述门的打开和所述门的关闭中至少任意一者并行地进行，
所述门配置于，在利用所述更换臂进行所述工具的更换动作时，从所述柱的移动方向观察，所述门与所述柱重叠的位置。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的机床，其中，
所述工具更换装置具备被固定于所述装置主体并且保持从所述工具库取出的一个所述工具的工具保持部，
所述更换臂使保持于所述工具保持部的所述工具与安装于所述旋转主轴的所述工具进行更换。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的机床，其中，
所述控制装置使所述装置主体的移动与所述柱的移动并行地进行。
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