CN108687571B - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够检测凸轮机构的劣化从而防止破损的机床。机床具有：立柱、支承于立柱的主轴头、设于主轴头的主轴、在主轴内向上方移动从而将工具夹持在主轴的下端部并向下方移动从而将工具自下端部释放的拉杆、对拉杆向上方施力的施力部、具有设于立柱的凸轮以及能够转动地支承于主轴头且在一端在凸轮的凸轮面滑动时另一端将拉杆向下方压下的臂的凸轮机构，且还具有：利用设于主轴头的距离传感器，测量拉杆的位置的测量部、存储正常时的主轴头和拉杆的位置关系的存储部、根据由测量部测量的拉杆的位置和存储于存储部的关系，判定凸轮机构的异常的异常判定部。

Description

机床

技术领域

本发明涉及机床。

背景技术

以往，已知有这样的机床，该机床能够夹持配置在规定位置的工具，并根据需要释放夹持的工具从而更换为其他工具。详细地说，机床具有：拉杆，其配置在主轴的内部，并向下方移动从而夹持工具；臂，其压下拉杆；以及凸轮机构，其利用凸轮压下臂(例如，参照专利文献1)。拉杆构成为：在主轴内被弹簧向上方施力，当使用凸轮压下臂时，弹簧伸长，从而进行工具的夹持或松开。

当拉杆夹持工具的机构出现不良情况时，工具有可能下落。在此，提出有如下技术：监视夹持工具的拉杆的内部的弹簧力，从而检测弹簧的劣化(例如，参照专利文献2以及3)。

专利文献

专利文献1：日本特开昭60－9629号公报

专利文献2：日本特开2009－160690号公报

专利文献3：日本特开2001－322013号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，会产生劣化的不限于内部的弹簧。当使弹簧伸长并压下拉杆时，会对凸轮机构的构成零件施加负荷，凸轮机构的构成零件有可能破损。当凸轮机构破损时，有可能无法正常地进行解除夹持而使工具下落，因此，需要防止这样的凸轮机构的破损。

本发明的目的在于提供一种机床，该机床能够检测凸轮机构的异常并防止破损。

用于解决问题的方案

(1)本发明涉及一种机床(例如，后述的机床1)，其具有：立柱(例如，后述的立柱2)，其具有沿上下方向延伸的输送轴(例如，后述的输送轴21)；主轴头(例如，后述的主轴头3)，其以能够沿上下方向移动的方式被所述立柱支承；主轴(例如，后述的主轴4)，其设于所述主轴头，且沿上下方向延伸；拉杆(例如，后述的拉杆5)，其以能够沿上下方向移动的方式设于所述主轴内，通过使该拉杆相对于所述主轴相对地向上方移动，从而与所述主轴协作地将工具(例如，后述的工具101)夹持在所述主轴的下端部，并且通过使该拉杆相对于所述主轴相对地向下方移动，从而自所述下端部释放所述工具；施力部(例如，后述的施力部6)，其对所述拉杆向上方施力；以及凸轮机构，其具有凸轮(例如，后述的凸轮70)和臂(例如，后述的臂7)，该凸轮设于所述立柱，该臂以能够转动的方式支承于所述主轴头，通过使所述臂的一端在所述凸轮的凸轮面滑动，从而使所述臂的另一端将所述拉杆向下方压下，其中，所述机床具有：测量部(例如，后述的测量部91)，其利用设于所述主轴头的距离传感器(例如，后述的距离传感器8)，测量所述拉杆的上下方向的位置；存储部(例如，后述的存储部92)，其存储所述拉杆为正常的情况下的所述主轴头的位置和所述拉杆的位置之间的关系；以及异常判定部(例如，后述的异常判定部93)，其根据由所述测量部测量的所述拉杆的位置和存储于所述存储部的所述关系，判定所述凸轮机构的异常。

(2)在(1)所述的机床中，优选的是，所述凸轮具有自下方依次地将倾斜面(例如，后述的倾斜面701)和平面(例如，后述的平面702)连续地形成而成的凸轮面，该倾斜面随着向上方去而向所述主轴头的顶端侧倾斜，该平面沿上下方向延伸，在所述臂的一端到达所述凸轮面的平面后，所述测量部测量所述拉杆的上下方向的位置

发明的效果

采用本发明，能够提供一种能够检测凸轮机构的异常从而能够防止破损的机床。

附图说明

图1是本实施方式的机床的局部侧视图。

图2是本实施方式的机床的局部剖视图，表示拉杆位于上方的状态。

图3是本实施方式的机床的局部剖视图，表示拉杆位于下方的状态。

图4是控制本实施方式的机床的控制部的功能框图。

图5是表示本实施方式的异常判定处理的流程图。

附图标记说明

1、机床、2、立柱、3、主轴头、4、主轴、5、拉杆、6、施力部、7、臂、8、距离传感器、70、凸轮、91、测量部、92、存储部、93、异常判定部。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。

图1是本实施方式的机床1的局部侧视图。具体而言，机床1是加工中心，其具有：转塔10、立柱2、主轴头3、主轴4、拉杆5、施力部6、构成凸轮机构的凸轮70以及臂7、距离传感器8、控制部9(参照图4)。

转塔10是保持多个工具101的圆盘状的部分，转塔10以能够旋转的方式安装于机床1，从而能够根据作业需要更换为期望的工具101。

立柱2是沿相对于工作台(未图示)大致垂直方向延伸的支柱部分。立柱2具有配置于内部的输送轴21。输送轴21在立柱2的内部沿上下延伸，并被设于立柱2的上端的伺服电动机22(参照图4)驱动。

主轴头3以能够沿上下方向移动的方式支承于立柱2，主轴头3的基端侧连接于立柱2的输送轴21。主轴头3自立柱2侧向与立柱2的延伸的方向大致正交的方向，朝向转塔10侧延伸，主轴头3是支承后述的主轴4以及臂7等的部分。

主轴4以沿上下方向延伸的方式设于主轴头3的顶端侧。主轴4设为内部为中空且旋转自如。主轴4的大致圆筒状的中空部分具有工具收纳部41，该工具收纳部41随着向下端部去而扩径。

图2是图1的局部剖视图。在图2中，省略转塔10。图3是表示主轴头3相比于图1以及图2的状态进一步上升的状态的局部剖视图。

如图2以及图3所示，拉杆5配置于中空的主轴4的内部，且以能够沿上下移动的方式设于主轴4内。拉杆5具有拉杆主体51、球52以及夹持凸轮53。

拉杆主体51是大致圆筒形的构件。

球52配置于拉杆主体51的顶端侧，当拉杆主体51相对于主轴4向上方移动了时，球52作用于工具收纳部41的内表面并卡合于沿工具的顶端的外周设置的槽部(未图示)。而且，球52构成为：当拉杆主体51相对于主轴4向下方移动了时，球52自槽部的外周脱离从而释放工具101。

夹持凸轮53配置于拉杆主体51的上端，为了松开夹持的工具101而向下方压出拉杆5。

施力部6配置于拉杆主体51的外周面和主轴4的内周面之间，施力部6对拉杆5相对于主轴4向上方施力。施力部6为螺旋弹簧。

凸轮70设于立柱2的主轴4侧的面的、自立柱2向主轴4靠近地突出的位置。凸轮70由沿大致铅垂方向延伸的板状的构件构成。如图1所示，凸轮70在侧剖视情况下自下方依次具有：倾斜面701，其随着向上方去而向主轴头3的顶端侧倾斜；以及平面702，其自倾斜面701的上端沿上下方向呈直线状延伸。倾斜面701以及平面702相互连续地构成凸轮70的凸轮面。

臂7以能够转动的方式支承于主轴头3，臂7的一端在凸轮70的凸轮面滑动，臂7的另一端连接于拉杆5。臂7具有臂主体71、转动支点72、凸轮从动件73以及压出部74。

臂主体71配置于凸轮70和主轴头3的顶端侧之间。

转动支点72设于臂主体71。转动支点72通过设于主轴头3的水平轴插通其内部，从而将臂主体71支承为能够向立柱2侧以及拉杆5侧转动。

凸轮从动件73是设于臂主体71的一端的圆柱体。凸轮从动件73的轴沿与转动支点72的水平轴相同的方向延伸。在凸轮从动件73的轴的周围旋转的圆柱体的表面在凸轮70上滑动。

压出部74自转动支点72延伸到臂主体71的另一端，并连接于拉杆5的上端的夹持凸轮53。

距离传感器8设于主轴头3的顶端侧，距离传感器8是配置于拉杆5的上端附近的非接触的接近传感器。距离传感器8测量主轴头3的顶端与拉杆5的上端之间的距离D。

图4是对机床1进行控制的控制部9的功能框图。

如图4所示，控制部9包含：测量部91、存储部92以及异常判定部93。该控制部9既可以设于机床1，也可以设于对机床1的动作进行控制的未图示的数值控制装置。

测量部91获取距离传感器8所测量的距离D的信息。测量部91通过距离D测量拉杆5未夹持工具101时的、拉杆5的上下方向的位置。

存储部92将在凸轮机构没有异常，拉杆5正常地动作的状态下，拉杆5未夹持工具101时的主轴头3的位置和拉杆5的位置之间的关系作为正常位置预先存储。而且，存储部92存储拉杆5夹持工具101时的主轴头3的位置和拉杆5的位置之间的关系。

异常判定部93参照利用测量部91测量的拉杆5的位置，并且自伺服电动机22获取主轴头3的位置。然后，将判定异常时的拉杆5的位置和自伺服电动机22获取的主轴头3的位置与预先存储于存储部92的主轴头3以及拉杆5的正常位置相比较，判定拉杆5的位置是否位于正常位置。在拉杆5的位置没有位于正常位置的情况下，异常判定部93判定为，具有凸轮70以及臂7的凸轮机构的某一部位处具有异常。

另外，异常判定部93构成为：在判定为拉杆5的位置没有位于正常位置的情况下，利用未图示的通知构件等，通过点灯或者警告音等进行通知。

图5是表示本实施方式的异常判定处理的流程图。参照图1～图5，说明机床1的动作。

在图1中，表示工具101被夹持于主轴4内的拉杆5的状态。而且，多个工具101由转塔10保持。

在该状态下，施力部6对拉杆5向上方施力。通过使拉杆5相对于主轴4相对地向上方移动，从而使拉杆5的球52嵌于工具101的外周的槽部，与主轴4一起在主轴4的下端部侧的工具收纳部41内对工具101进行夹持。

距离传感器8继续测量并监视拉杆5和主轴头3之间的距离D，从而判断拉杆5是否夹持着工具101。

关于拉杆5的位置，夹持工具101时和未夹持工具101时所处位置不同。在拉杆5夹持工具101时，拉杆5位于比未夹持工具101时拉杆5所处的位置靠下方的位置。机床1的控制部9的存储部92预先存储未夹持工具101时的拉杆5和主轴头3之间的距离的适当的阈值T1作为正常位置。而且，存储部92预先存储夹持工具101时的拉杆5和主轴头3之间的距离的适当的阈值T2。阈值T1是比阈值T2小的范围。另外，距离D取阈值是因为，如上述那样，还存在主轴头3在下降后暂时上升的情况，因此，需要是一定的范围。

若测量部91自距离传感器8获取的值在阈值T1内，则异常判定部93判定为：拉杆5处于正常位置，并且，拉杆5未夹持工具101。在判定为拉杆5未夹持的情况下，主轴4不旋转。

若测量部91自距离传感器8获取的值在阈值T1外，且在阈值T2的范围内(即，拉杆5离开至比距主轴头3距离D的位置靠下方的位置)，则判定为：拉杆5正常地动作，并且，拉杆5夹持着工具101。

当通过使用者的操作，自控制部9接收工具更换指令时，主轴头3自图1的位置上升(参照图5的ST1)。伴随着主轴头3的上升，转塔10一边摆动一边握住拉杆5夹持的工具101。

如图3所示，当主轴头3自图2的状态上升时，设于臂7的一端的凸轮从动件73抵接于凸轮70，在倾斜面701向上方滑动。由于倾斜面701自立柱2侧向主轴头3的顶端侧抬起地倾斜，因此，凸轮从动件73向主轴头3的顶端侧(图3右侧)移动。

控制部9感知凸轮从动件73是否自倾斜面701的上端到达平面702，在凸轮从动件73到达平面702之后(参照图5的ST2)，通过距离传感器8获取拉杆5的上下方向的位置，从而使测量部91测量拉杆5的位置。而且，控制部9使异常判定部93自伺服电动机22获取主轴头3的位置(参照图5的ST3)。

接着，异常判定部93判定：测量部91所测量的拉杆5的位置和自伺服电动机22获取的主轴头3的位置之间的距离D是否比阈值T1的范围小。如上述那样，在拉杆5未夹持工具101时，在距离D处于适当的阈值T1的范围内的情况下，异常判定部93判定拉杆5处于正常位置。

在拉杆5和主轴头3之间的距离D为小于阈值T1的范围的较短的距离的情况下，异常判定部93判定为凸轮机构存在异常。即，在拉杆5仅下降了阈值T1以下的距离的情况下，检测到在压下拉杆5的机构的某一处存在不良情况，并判定为异常(参照图5的ST4)。

如果，当凸轮机构存在不良情况时，即，当由于凸轮面的磨耗、错位、臂7的错位、凸轮从动件73的圆柱的变形、外轮的磨耗、圆柱的中心轴的错位、转动支点72的轴的错位、连接于臂7的另一端的拉杆5的夹持凸轮53的错位等，导致臂7的转动支点72的旋转角度变小时，臂7的另一端无法下降，难以充分地压下拉杆5。当拉杆5无法十分地下降时，球52不会脱离，工具101的夹持不会解除。在无法正常地解除工具101的夹持的状态下，当欲进行工具101的更换时，存在工具101下落的可能性。因此，在主轴头3的顶端和拉杆5的上端的位置比正常位置靠上方的情况下，(距离D处于比正常位置的阈值T1小的阈值内的情况)，能够知晓到：臂7的下降并不充分，因此在凸轮机构的某一零件产生不良情况。

在通过异常判定部93判断为异常的情况下，能够利用未图示的通知构件通知异常，从而让使用者进行逐一检查或者修理等。

在凸轮机构没有异常的情况下，伴随着凸轮从动件73在倾斜面701向上方滑动，臂7以转动支点72为支点旋转，压出部74向下方移动。通过压出部74的移动，使连接于压出部74的拉杆5的上端沿着夹持凸轮53移动，臂7的另一端将拉杆5向下方压下。拉杆5克服施力部6的施力而下降。

当拉杆5下降时，卡合于工具101的槽部的球52向半径方向外侧脱离，解除工具101的把持。像这样，通过使拉杆5相对于主轴4相对地向下方移动，从而自主轴4的下端部释放工具101。于是，将被转塔10握住的工具101抽出。

之后，主轴4暂时上升并且转塔10旋转，分配应更换的工具101来代替被抽出的工具101，并将其夹持于拉杆5。

采用本实施方式，能够获得以下的效果。

采用本实施方式，机床1构成为含有如下构件：立柱2，其具有沿上下方向延伸的输送轴21；主轴头3，其以能够沿上下方向移动的方式被立柱2支承；主轴4，其设于主轴头3，且沿上下方向延伸；拉杆5，其以能够沿上下方向移动的方式设于主轴4内，通过使拉杆5相对于主轴4相对地向上方移动，从而与主轴4协作地将工具夹持在主轴4的下端部，并且通过使拉杆5相对于主轴4相对地向下方移动，从而自下端部释放工具101；施力部6，其对拉杆5向上方施力；以及凸轮机构，其具有凸轮70和臂7，该凸轮70设于立柱2，该臂7以能够转动的方式支承于主轴头3，通过使臂7的一端在凸轮70的凸轮面滑动，从而使臂7的另一端将拉杆5向下方压下。而且，机床1构成为含有如下构件：测量部91，其利用设于主轴头3的距离传感器8，测量拉杆5的上下方向的位置；存储部92，其存储拉杆5为正常的情况下的主轴头3的位置和拉杆5的位置之间的关系；以及异常判定部93，其根据由测量部91测量的拉杆5的位置和存储于存储部92的关系，判定凸轮机构的异常。

采用本实施方式，使用距离传感器8测量拉杆5的位置，并根据预先存储的正常情况下的主轴头3的位置和拉杆5的位置之间的关系，能够检测凸轮机构的劣化。因此，能够提早发现凸轮机构的异常，并作出应对，由此，能够防止工具的下落、凸轮机构的破损。

而且，采用本实施方式，能够将为了检测拉杆5是否夹持着工具101而使用的距离传感器用于发现凸轮机构的异常，能够不追加新的机构地发现凸轮机构的异常。

而且，采用本实施方式，使凸轮70构成为含有自下方依次地将倾斜面701和平面702连续地形成而成的凸轮面，该倾斜面701随着向上方去而向主轴头3的顶端侧倾斜，该平面702沿上下方向延伸，在臂7的一端到达凸轮面的平面702后，使测量部91测量拉杆5的上下方向的位置。由此，能够测量在拉杆5下降的状态下的位置，且能够根据是否仅下降比正常的范围短的距离，无法充分地下降完全，或者是否正常地进行了下降，来判定凸轮机构的状态。

另外，本发明不限于上述实施方式。能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良当然也包含在本发明中。

例如，作为上述实施方式的变形例，除了距离传感器8，能够将温度传感器安装于机床。具体而言，通过将温度传感器安装于凸轮70的凸轮面，从而对由凸轮的摩擦热导致的温度的上升进行检测。

测量部91自温度传感器获取凸轮面的温度。

存储部92预先将正常的使用状态下凸轮从动件73在凸轮70表面滑动时的摩擦热的正常的温度范围分别作为阈值进行存储。

异常判定部93将测量部91对凸轮从动件73在凸轮70表面滑动时的摩擦热重新进行测量所得的值与预先存储的正常的温度范围相比较，从而判定凸轮70表面的温度是否正常。在摩擦热超过正常的温度范围的情况下，判定凸轮70或者凸轮从动件73的状态为异常。

通过安装温度传感器，与仅通过拉杆5的位置来检测异常相比，能够进一步可靠地检测凸轮机构的异常。

Claims (1)

1.一种机床，其具有：

立柱，其具有沿上下方向延伸的输送轴；

主轴头，其以能够沿上下方向移动的方式被所述立柱支承；

主轴，其设于所述主轴头的顶端侧，且沿上下方向延伸；

拉杆，其以能够沿上下方向移动的方式设于所述主轴内，通过使该拉杆相对于所述主轴相对地向上方移动，从而与所述主轴协作地将工具夹持在所述主轴的下端部，并且通过使该拉杆相对于所述主轴相对地向下方移动，从而自所述下端部释放所述工具；

施力部，其对所述拉杆向上方施力；以及

凸轮机构，其具有凸轮和臂，该凸轮设于所述立柱，该臂以能够转动的方式支承于所述主轴头，通过使所述臂的一端在所述凸轮的凸轮面滑动，从而使所述臂的另一端将所述拉杆向下方压下，

其特征在于，所述机床具有：

测量部，其利用设于所述主轴头的距离传感器，测量所述拉杆的上下方向的位置；

存储部，其存储所述拉杆为正常的情况下的所述主轴头的位置和所述拉杆的位置之间的关系；以及

异常判定部，其根据由所述测量部测量的所述拉杆的位置和存储于所述存储部的所述关系，判定所述凸轮机构的异常，

所述凸轮具有自下方依次地将倾斜面和平面连续地形成而成的凸轮面，该倾斜面随着向上方去而向所述主轴头的顶端侧倾斜，该平面沿上下方向延伸，

在所述臂的一端到达所述凸轮面的平面后，所述测量部测量所述拉杆的上下方向的位置。