CN108927693B - 机床 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机床。该机床容易使用门式进料机等自动地自上方更换工件。工具库(40)能够在利用安装于主轴(30)的工具(2)对被加工物进行加工的状态的加工位置、更换安装于主轴(30)的工具(2)的工具更换位置、不妨碍自动工件输送装置进行的相对于工件载置部(20)的被加工物的载置及拆卸的退避位置之间移动。利用自动工件输送装置相对于工件载置部(20)自上方载置被加工物、或自工件载置部(20)向上方拆卸被加工物。机床(1)包括：工具库退避部(413、175)，其使工具库(40)向退避位置移动；以及控制装置(60)，其进行使工具库退避部的动作与自动工件输送装置进行的被加工物相对于工件载置部(20)的载置及拆卸的动作同步的控制。

Description

机床
技术领域
本发明涉及一种通过使工具库转动动作而使工具相对于主轴靠近、远离从而进行工具的装卸的机床。
背景技术
以往以来，公知有一种能够自动更换安装于机床的主轴的工具的机床。在这样的机床中，在工具库中以放射状配置的多个工具把持部预先安装有相对于被加工物的加工作业所需的工具，安装于机床的主轴的工具能够根据被加工物的加工状态被自动更换成指定的工具(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2015－054370号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为上述以往的机床，公知有一种工具库配置于主轴的前表面或侧面的结构。作为被加工物的工件穿过形成于机床的前表面或侧面的盖构件的开口部而载置于在机床中载置工件的工件载置部。在该结构中，能够减小相对于主轴进行工具的交换时的动作，能够缩短工具更换时间。
考虑这样一种结构：不是这样地穿过形成于机床的前表面或侧面的盖构件的开口部将工件载置于在机床中载置工件的工件载置部，而是例如自机床的上方输送工件并使工件配置于在工具库的下方配置的工件载置部。该情况下，在以往的机床中，被工具库把持着的工具的顶端和与工具库相对配置的机床的盖构件之间的距离较短。因此，用于在机床的工件载置部载置工件、更换载置于工件载置部的工件的空间较小，难以使用门式进料机等自动更换工件。
本发明的目的在于提供一种容易使用门式进料机等自动地自上方更换工件的机床。
用于解决问题的方案
(1)本发明的机床(例如，后述的加工中心1)包括：工具库(例如，后述的工具库40)，其具有能够把持工具(例如，后述的工具2)并以放射状配置的多个工具把持部(例如，后述的工具把持部43)；工件载置部(例如，后述的工件载置部20)，其利用自动工件输送装置载置及拆卸被所述工具加工的被加工物；以及主轴(例如，后述的主轴30)，其供所述工具安装，对所述工件载置部的被加工物进行加工，其中，所述工具库能够在利用安装于所述主轴的所述工具对被加工物进行加工的状态的加工位置、更换安装于所述主轴的所述工具的工具更换位置、不妨碍所述自动工件输送装置进行的相对于所述工件载置部的被加工物的载置及拆卸的退避位置之间移动，利用所述自动工件输送装置相对于所述工件载置部自上方载置被加工物、或自所述工件载置部向上方拆卸被加工物，所述机床包括：工具库退避部(例如，后述的转动凸轮175、气缸171、凸轮从动件413)，其使所述工具库向所述退避位置移动；以及控制装置(例如，后述的控制装置60)，其进行使工具库退避部的动作与所述自动工件输送装置进行的被加工物相对于所述工件载置部的载置及拆卸的动作同步的控制。
(2)根据(1)所述的机床，可以是，该机床包括在水平方向上配置于与所述工具库相对的位置的由壁部构成的盖构件(例如，后述的盖构件C)，所述工具库退避部以能够确保所述自动工件输送装置能够在上下方向上在所述壁部与所述工具库之间穿过的空间的方式使所述工具库退避。
(3)根据(1)或(2)所述的机床，可以是，所述工具库能够以工具库轴部为中心转动，所述工具库退避部具有能够以与所述工具库轴部平行的退避部轴部为中心旋转的转动凸轮(例如，后述的转动凸轮175)和跟随所述转动凸轮的凸轮面(例如，后述的凸轮面177)并在所述工具库上具有支点的凸轮从动件(例如，后述的凸轮从动件413)。
(4)根据(3)所述的机床，可以是，所述转动凸轮的凸轮面具有随着以所述转动凸轮的所述退避部轴部为中心沿着凸轮面行进、与所述退避部轴部之间的距离逐渐变短的曲面。
(5)根据(3)或(4)所述的机床，可以是，所述工具库退避部包括用于使所述转动凸轮旋转的气缸(例如，后述的气缸171)。
发明的效果
采用本发明，能够提供一种容易使用门式进料机等自动地自上方更换工件的机床。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的加工中心1的立体图。
图2A是表示本发明的一实施方式的加工中心1的工具库40位于动作位置的状态的侧视图。
图2B是表示本发明的一实施方式的加工中心1的工具库40位于工具装卸位置的状态的侧视图。
图3是表示本发明的一实施方式的加工中心1的工具库40位于动作位置的状态时的转动凸轮175和凸轮从动件413的位置关系的侧视图。
图4是表示本发明的一实施方式的加工中心1的工具库40位于退避位置的状态时的转动凸轮175和凸轮从动件413的位置关系的侧视图。
附图标记说明
1、加工中心(机床)；2、工具；20、工件载置部；30、主轴；40、工具库；43、工具把持部；60、控制装置；151、工具库轴部；175、转动凸轮(工具库退避部)；177、凸轮面；171、气缸(工具库退避部)；413、凸轮从动件(工具库退避部)；C、盖构件(壁部)。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的一实施方式的加工中心1的立体图。
本实施方式的机床包括加工中心1。
如图1所示，加工中心1包括机械主体部10、工件载置部20、主轴30、工具库40、工具库退避部(后述的气缸171、转动凸轮175、凸轮从动件413)以及控制装置60。
工具库40具有圆盘形状，被支承为相对于机械主体部10能够转动且能够摆动。工具库40具有多个工具把持部43(参照图2A等)。多个工具把持部43在工具库40的周向上以规定的间隔配置、即在工具库40中以放射状配置。多个工具把持部43能够逐个把持工具2(参照图2A等)。
在水平方向上的工具库40的前方(图1的右下方向)、且是与工具库40相对的位置配置有由壁部构成的盖构件C(参照图3等)。另外，在图1、图2A、图2B中，为了方便说明，省略了对盖构件C的图示。
在工件载置部20载置工件。在主轴30能够装卸被工具库40把持着的工具2。安装了工具2的主轴30对载置于工件载置部20的工件进行加工。利用由门式进料机等构成的自动工件输送装置(未图示)将工件相对于工件载置部20自上方穿过盖构件C(参照图4等)与工具库40之间的空间(具有距离d2的空间)而载置于工件载置部20、或相对于工件载置部20向上方拆卸。在自动工件输送装置(未图示)相对于工件载置部20自上方载置工件、或者相对于工件载置部20向上方拆卸工件时，工具库退避部(后述的气缸171、转动凸轮175、凸轮从动件413)使工具库40向不妨碍自动工件输送装置进行的工件相对于工件载置部20的载置及拆卸的退避位置移动。
控制装置60包括CPU、ROM、RAM。CPU经由总线读取存储于ROM的系统程序，按照该系统程序，控制后述的气缸171等，并驱动转动凸轮175等，或者，通过向CPU输入来自设于各部位的传感器(未图示)的信号，从而控制后述的气缸171等，并驱动转动凸轮175等。在RAM存储暂时的计算数据、显示数据。
例如，控制装置60进行使工具库退避部的动作和自动工件输送装置进行的工件相对于工件载置部20的载置及拆卸的动作同步的控制，如下所述，在工具库40位于不妨碍自动工件输送装置进行的工件相对于工件载置部20的载置及拆卸的退避位置时，进行自动工件输送装置进行的工件相对于工件载置部20的载置及拆卸。
接着，以下详细说明工具库40和支承工具库40的结构。图2A是表示本发明的一实施方式的加工中心1的工具库40位于动作位置的状态的侧视图。图2B是表示本发明的一实施方式的加工中心1的工具库40位于工具拆卸位置的状态的侧视图。图3是表示本发明的一实施方式的加工中心1的工具库40位于动作位置的状态时的转动凸轮175和凸轮从动件413的位置关系的侧视图。图4是表示本发明的一实施方式的加工中心1的工具库40位于退避位置的状态时的转动凸轮175和凸轮从动件413的位置关系侧视图。
工具库40具有工具库主体部41，在工具库主体部41设有施力弹簧414、被支承部411、凸轮从动件412、413。被支承部411利用沿左右方向(图2A中的连结纸面的正面侧和背面侧的方向)延伸的转动轴即工具库轴部151被支承为相对于机械主体部10能够转动。施力弹簧414由拉伸弹簧构成，一端部固定于工具库40的比被支承部411靠下侧的部分，另一端部固定于机械主体部10(参照图1)。利用施力弹簧414的作用力，成为后述的凸轮从动件412与凸轮18的凸轮面181、182抵接、或者后述的凸轮从动件413与转动凸轮175的凸轮面177抵接的状态。
凸轮从动件412自工具库主体部41的后表面(图2A的右侧的面)向后方向(图2A的右方向)延伸。凸轮从动件412的伸出端部与凸轮18抵接，从而跟随凸轮18的凸轮面181、182。如图2A所示，凸轮18的上部的凸轮面181具有最向前方向(图2A的左方向)突出的平坦面，凸轮18的下部的凸轮面182具有比凸轮面181向后方向(图2A的右方向)后退的平坦面，凸轮18的中间部具有连结凸轮18的上部的凸轮面181和凸轮18的下部的凸轮面182的倾斜面。
根据上述的凸轮18和凸轮从动件412的结构，在凸轮从动件412跟随着凸轮18的上部的凸轮面181时，如图2A所示，工具库40位于利用安装于主轴30的工具2对工件进行加工的状态的加工位置。另外，在凸轮从动件412跟随着凸轮18的下部凸轮面182时，如图2B所示，工具库40位于更换安装于主轴30的工具2的工具更换位置。即，通过凸轮从动件412对凸轮18的凸轮面181、182的跟随，工具库40以工具库轴部151为中心转动，并在图2A所示的加工位置和图2B所示的工具更换位置之间移动。
工具库退避部具有转动凸轮175、凸轮从动件413以及气缸171。气缸171固定于机械主体部10(参照图1等)。如图4等所示，固定于气缸171的活塞(未图示)并与活塞一体地移动的气缸171的输出轴172自气缸171的下端部向下方向延伸，伴随着活塞的上下移动，输出轴172与活塞一体地在上下方向上移动。输出轴172的下端部抵接于后述的转动凸轮175的被驱动部178，通过输出轴172上下移动，转动凸轮175旋转。
转动凸轮175具有凸轮部176和被驱动部178。如图3等所示，凸轮部176具有如下形状：利用穿过椭圆的两个焦点的直线和与该直线正交且穿过该椭圆的中心的直线切开该椭圆而得到的四分割后的该椭圆中的一个的那样的形状。
如图3等所示，被驱动部178以延长具有四分割后的椭圆的形状的凸轮部176的该分割线(直线状的部分)的方式自凸轮部176延伸。凸轮部176与被驱动部178一体地连接，凸轮部176与被驱动部178之间的连接部分利用与工具库轴部151平行地延伸的旋转轴、即退避部轴部153支承为相对于机械主体部10能够旋转。因而，转动凸轮175利用退避部轴部153能够以退避部轴部153为中心旋转。而且，转动凸轮175的凸轮面177具有如下曲面：随着以退避部轴部153为中心沿着凸轮面177行进而自退避部轴部153到凸轮面177的距离逐渐变短(若向与其相反的方向沿着凸轮面177行进，则自退避部轴部153到凸轮面177的距离逐渐变长)的曲面。
凸轮从动件413固定设于工具库主体部41，如图4所示，凸轮从动件413能够与转动凸轮175的凸轮面177抵接。即，凸轮从动件413跟随着转动凸轮175的凸轮面177，并在工具库40上具有支点。
根据这些转动凸轮175的凸轮面177和凸轮从动件413的结构，在工具库40以工具库轴部151为中心转动，凸轮从动件413跟随着凸轮面177的顶端附近的部分时，如图4所示，工具库40以能够确保自动工件输送装置能够在上下方向上在盖构件C的壁部与工具库40之间穿过的空间的方式位于使工具库40退避的退避位置。在凸轮从动件413跟随着凸轮面177的基端部(凸轮部176的连接于被驱动部178的部分)附近的部分时，如图3所示，工具库40位于在工具库40中把持工具2、且利用安装于主轴30的工具2对工件进行加工的状态的加工位置。即，通过凸轮从动件413对凸轮面177的跟随，工具库40以工具库轴部151为中心转动，并在图4所示的退避位置与图2A及图3所示的加工位置之间移动。
接着，说明工具库40的动作。
首先，如图2A所示，在凸轮从动件412跟随着凸轮18的上部时，工具库40位于利用安装于主轴30的工具2对工件进行加工的状态的加工位置。从该状态开始，如图2B所示，利用以将工具库40的下侧的部分向后方(图2A的右方向)拉伸的方式施力的施力弹簧414的作用力，凸轮从动件412与凸轮18的下部抵接并跟随，工具库40以工具库轴部151为中心转动，从而主轴30向上方移动，成为更换安装于主轴30的工具2的工具更换位置。
这样，在工具库40位于加工位置、工具更换位置时，位于工具库40的上部的工具2处于靠近盖构件C的壁部的位置关系，因此，如图3所示，盖构件C的壁部与工具2的顶端之间的距离d1变短，因而，盖构件C的壁部与工具库40之间的空间变窄。此时，通过控制装置60的控制，气缸171未被驱动，以图3所示的状态被固定。
接着，在将工件载置于工件载置部20、或者拆卸载置于工件载置部20的工件时，通过控制装置60的控制，使气缸171驱动，使转动凸轮175向逆时针方向旋转。由此，凸轮从动件413与转动凸轮175的凸轮面177抵接，并沿着凸轮面177相对于凸轮面177相对移动，成为抵接了转动凸轮175的凸轮部176的顶端部的状态。由此，如图4所示，在工具库40中，工具库40的直径方向位于垂直的位置，盖构件C的壁部与工具2的顶端之间的距离d2变长，因而，盖构件C的壁部与工具库40之间的空间变大。此时，通过控制装置60的控制，与工具库40同步地，使自动工件输送装置驱动，将工件输送并载置于工件载置部20、或拆卸载置于工件载置部20的工件。
如上所示，根据本实施方式，作为机床的加工中心1包括：工具库40，其具有能够把持工具2且以放射状配置的多个工具把持部43；工件载置部20，其利用自动工件输送装置载置及拆卸被工具2加工的工件；以及主轴30，其供工具2安装，用于对工件载置部20的工件进行加工。
工具库40能够在利用安装于主轴30的工具2对工件进行加工的状态的加工位置、更换安装于主轴30的工具2的工具更换位置、不妨碍自动工件输送装置进行的工件相对于工件载置部20的载置及拆卸的退避位置之间移动。
利用自动工件输送装置相对于工件载置部20自上方载置工件，或自工件载置部20向上方拆卸工件。
而且，加工中心1包括：转动凸轮175，其作为使工具库40向退避位置移动的工具库退避部；凸轮从动件413；气缸171；以及控制装置60，其进行使工具库退避部的动作与自动工件输送装置进行的工件相对于工件载置部20的载置及拆卸的动作同步的控制。
由此，在工具库40位于退避位置时，工具库40位于不妨碍自动工件输送装置进行的工件相对于工件载置部20的载置及拆卸的位置。因此，例如能够利用由门式进料机等构成的自动工件输送装置自工件载置部20的上方相对于工件载置部20容易地将工件载置于工件载置部20、拆卸载置于载置部的工件。
其结果，在使相对于加工中心1的工件的载置、拆卸自动化的情况下，相比于自加工中心1的前表面、侧面载置、拆卸工件的情况，由于自加工中心1的上方相对于工件载置部20装卸工件，因此，例如，能够在多个加工中心1的上方以跨过多个加工中心1的方式载置工件载置部20，能够减小包含加工中心1在内的系统整体的设置面积。
另外，加工中心1包括在水平方向上配置于与工具库40相对的位置的由壁部构成盖构件C。工具库退避部(气缸171、转动凸轮175、凸轮从动件413)以能够确保自动工件输送装置能够在上下方向上在盖构件C的壁部与工具库40之间穿过的空间的方式使工具库40退避。
由此，被工具库40把持着的工具2的顶端和与工具库40相对配置的加工中心1的盖构件C之间的距离变长。因此，由门式进料机等构成的自动工件输送装置能够容易地在被工具库40把持着的工具2的顶端和与工具库40相对配置的加工中心1的盖构件C之间穿过，能够利用自动工件输送装置将工件载置于工件载置部20、拆卸载置于工件载置部20的工件。
另外，工具库40能够以工具库轴部151为中心转动，工具库退避部具有能够以与工具库轴部151平行的退避部轴部153为中心旋转的转动凸轮175和跟随转动凸轮175的凸轮面177并在工具库40上具有支点的凸轮从动件413。由此，例如，相比于利用气缸171使工具库40转动的情况，能够减小使工具库40转动时的冲击。
另外，转动凸轮175的凸轮面177具有随着以转动凸轮175的退避部轴部153为中心沿着凸轮面177行进而与退避部轴部153之间的距离逐渐变短的曲面。由此，在工具库40在退避位置与加工位置之间移动时，相比于利用气缸171直接使工具库40移动的情况，能够使工具库40的移动顺畅地变化。
另外，工具库退避部包括用于使转动凸轮175旋转的气缸171。由此，利用气缸171的驱动，能够使转动凸轮175向适当的旋转角度旋转。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式。另外，本实施方式所说明的效果仅列举了由本发明产生的最佳的效果，本发明的效果并不限定于本实施方式所说明的效果。
例如，本发明的各部位的结构并不限定于上述实施方式的各部位的结构。即，本发明的工具库、工件载置部、主轴、工具库退避部、控制装置等的结构并不限定于本实施方式的工具库40、工件载置部20、主轴30、转动凸轮175、凸轮从动件413、气缸171、控制装置60等的结构。

Claims (5)

1.一种机床，其包括：
工具库，其具有能够把持工具并以放射状配置的多个工具把持部；
工件载置部，利用自动工件输送装置载置及拆卸被所述工具加工的被加工物；
主轴，其供所述工具安装，对所述工件载置部的被加工物进行加工；以及
在水平方向上配置于与所述工具库相对的位置的由壁部构成的盖构件，
其中，所述工具库能够在利用安装于所述主轴的所述工具对被加工物进行加工的状态的加工位置、更换安装于所述主轴的所述工具的工具更换位置、不妨碍所述自动工件输送装置进行的相对于所述工件载置部的被加工物的载置及拆卸的退避位置之间移动，
利用所述自动工件输送装置相对于所述工件载置部自上方载置被加工物、或自所述工件载置部向上方拆卸被加工物，
所述机床还包括：
工具库退避部，其使所述工具库向所述退避位置移动；以及
控制装置，其进行使所述工具库退避部的动作与所述自动工件输送装置进行的被加工物相对于所述工件载置部的载置及拆卸的动作同步的控制，
其中，所述工具库退避部以能够确保所述自动工件输送装置能够在上下方向上在所述壁部与所述工具库之间穿过的空间的方式使所述工具库退避，
对于被所述工具库的最上方的工具把持部所把持的工具的顶端与所述盖构件的壁部之间的距离，在所述工具库处于所述退避位置时比在所述工具库处于所述加工位置和所述工具更换位置时更长。
2.根据权利要求1所述的机床，其中，
所述工具库能够以工具库轴部为中心转动，
所述工具库退避部具有能够以与所述工具库轴部平行的退避部轴部为中心旋转的转动凸轮和跟随所述转动凸轮的凸轮面并在所述工具库上具有支点的凸轮从动件。
3.根据权利要求2所述的机床，其中，
所述转动凸轮的凸轮面具有随着以所述转动凸轮的所述退避部轴部为中心沿着凸轮面行进而与所述退避部轴部之间的距离逐渐变短的曲面。
4.根据权利要求2所述的机床，其中，
所述工具库退避部包括用于使所述转动凸轮旋转的气缸。
5.根据权利要求3所述的机床，其中，
所述工具库退避部包括用于使所述转动凸轮旋转的气缸。
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