CN109803789A - 自动工具更换装置 - Google Patents

Abstract

自动工具更换装置包括：罩(16)，分隔加工区域(MS)和非加工区域(CS)；开闭构件(17A、17B)，与工具更换库(12A、12B)的旋转联动地转动而开闭罩(16)的开口部。开闭构件(17A、17B)具有在罩(16)的开口部的位置分隔加工区域(MS)和非加工区域(CS)的板部(174A、174B)。在工具更换库(12A、12B)与工具储藏库之间进行工具更换的情况下，板部(174A、174B)成为横向的姿势而关闭罩(16)的开口部。在工具更换库(12A、12B)与主轴(9A、9B)之间进行工具更换的情况下，板部(174A、174B)从横向的姿势向倾斜的姿势或纵向的姿势位移，从而打开罩(16)的开口部。

Description

自动工具更换装置

技术领域

本发明涉及机床的自动工具更换装置，特别是，涉及具有容纳多个工具的工具储藏库和用于将工具储藏库的工具交接到主轴的工具更换库的自动工具更换装置。

背景技术

以往，在加工复杂形状的被加工物时，根据加工内容使用不同的机床，由此进行经过多道工序的加工，所述多道工序需要被加工物的搬入/搬出或夹紧等。但是，近年来，为了提高工厂中机床的单位设置面积的生产率，要求通过一次装载/夹紧进行所有加工的所谓工序集约的情况增多。此外，不仅是一种被加工物的加工，在加工尺寸或形状不同的多种被加工物的情况下，也多要求工序集约。

作为用一台机床对应这种多品种加工等的方法，有每当被加工物的种类改变时通过作业者的手进行工具库的工具的替换的方法、和使用大型的工具库而不经过人为作业就能够处理多种被加工物的方法。在通过人手更换工具的情况下，由于工具中也有重量大的工具，所以在安全性上存在问题，另外，存在更换错误等人为错误的可能性，且存在工具的更换需要时间的难点。

另一方面，即使在使用大型的工具库的情况下，从设置空间的高效化的观点来看，也希望工具库的占用面积不要过大。因此，例如专利文献1所公开的那样，为了不扩大设置空间而增加工具收纳数量，提出了一种自动工具更换装置，该自动工具更换装置除了具有主工具储藏库之外，还具有收纳数量比主工具储藏库少的副工具储藏库。在该装置中，当进行用于将工具从主工具储藏库交接到主轴的工具更换时，首先，工具储藏库的工具刀座回旋90度，然后，通过回旋臂将工具从主轴中拉出，并且使回旋臂回旋180度，将下一个工具安装到主轴上。

但是，为了不使加工中产生的切屑侵入，回旋臂相对于加工区域隔着开闭构件配置，在开闭构件关闭的期间，不能使回旋臂回旋，不能进行用于将工具交接给主轴的事前动作。此外，在被加工物的加工在极短的时间内完成并且将下一个工具从工具储藏库保持在回旋臂之前的时间长的情况下，会产生工具更换的等待时间，并且周期时间不能有效地缩短。

因此，在专利文献2所公开的自动工具更换装置中，通过在加工中进行从工具储藏库向主轴交接工具为止的事前动作，能够实现工具更换时间的缩短。具体地说，代替回旋180度的回旋臂，采用以V字的根部为中心回旋的V形变换臂，在该变换臂的周边一体地配置罩。由此，在主轴对被加工物进行加工的期间，能够将自动工具更换的动作的一部分作为准备动作并行处理，并且能够削减专利文献1那样的工具更换的等待时间。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：日本特开2007-125642号公报

专利文献2：日本特开2002-283166号公报

发明内容

本发明要解决的问题

但是，专利文献2中的自动工具更换装置的罩由半圆弧状的固定外周罩和大致V形的罩体(以下称为"V形罩体")构成，该固定外周罩设置成，在V形变换臂回旋时，接近两个工具把持部所保持的工具的外周端所通过的旋转轨道，该大致V形的罩体配置在具有两个工具把持部的臂片的外侧，并伴随着V形变换臂的回旋而与该臂一体地旋转。

半圆弧状的固定外周罩的顶部部分位于与处于工具储藏库的分度更换位置的工具相面对的位置，并设置有开口部。在V形罩体的旋转前端缘设置有与固定外周罩的内表面接触的刮板，防止切屑等从V形罩体的前端与固定外周罩的间隙侵入非加工区域。在加工中，为了使与固定外周罩的分度更换位置对应的开口部不开放，V形罩体必须停留在能够遮蔽该开口部的范围的位置。因此，V形变换臂的待机位置必须离开主轴，V形变换臂的工具把持部不能以最接近主轴的工具更换位置的状态待机。因此，在与主轴之间进行工具更换时，V形变换臂必须进行接近180度的较大的旋转。另外，在工具更换结束后，如果V形罩体不返回到能够遮蔽固定外周罩的开口部的范围的位置，则主轴无法开始加工，因此V形变换臂为了工具更换而必须顺时针和逆时针各旋转大致180度，合计旋转接近约360度，工具更换的周期时间的缩短存在极限。

因此，本发明的目的在于提供一种自动工具更换装置，在向主轴交接工具前的事前准备中，通过使工具把持部最接近主轴的工具更换位置，能够进一步缩短工具更换的周期时间。

解决问题的手段

本发明的自动工具更换装置包括：工具储藏库，储藏安装于机床的主轴上的工具；可旋转的工具更换库，与主轴之间以及与工具储藏库之间进行工具更换；罩，分隔加工区域(工具更换库与主轴之间进行工具更换的区域)和非加工区域(工具更换库与工具储藏库之间进行工具更换的区域)；开口部，设置在该罩上，允许工具更换库与主轴之间的工具交接；以及开闭构件，与工具更换库的旋转联动地转动而开闭上述开口部。开闭构件具有在罩的开口部的位置分隔加工区域和非加工区域的板部。在工具更换库与工具储藏库之间进行工具更换的情况下，板部成为横向的姿势或纵向的姿势而关闭罩的开口部。另外，在工具更换库与主轴之间进行工具更换的情况下，板部从横向的姿势向倾斜的姿势或纵向的姿势、或者从纵向的姿势向倾斜的姿势或横向的姿势位移，从而打开罩的开口部。

在本发明的优选实施方式中，仅在工具更换库与主轴之间进行工具更换的情况下，开闭构件才与工具更换库的旋转联动地旋转，并且在工具更换库与工具储藏库之间进行工具更换的情况下，所述开闭构件不与工具更换库的旋转联动地旋转。

在本发明中，能够设置切换机构，该切换机构切换开闭构件相对于工具更换库的旋转的联动和非联动。

该切换机构例如包括固定于工具更换库的按压体部和固定于开闭构件的被按压体部。在这种情况下，在工具更换库与主轴之间进行工具更换的情况下，按压体部与被按压体部抵接，开闭构件与工具更换库一体地转动，在工具更换库与工具储藏库之间进行工具更换的情况下，按压体部从被按压体部离开，仅工具更换库旋转，开闭构件不转动即可。

上述的按压体部例如是具有辊和轴的凸轮从动件，被按压体部例如是具有引导凸轮从动件的槽的槽体。在优选实施方式中，在槽体形成有凸轮从动件能够出入的切口。并且，在工具更换库与主轴之间进行工具更换的情况下，凸轮从动件从切口进入并与槽体抵接。另外，当工具更换库与工具储藏库之间进行工具更换时，凸轮从动件从切口脱离，从而解除凸轮从动件与槽体的抵接。

在本发明中，按压体部以及被按压体部的一方也可以包含电磁铁。该情况下，通过电磁铁的吸引力，按压体部和被按压体部抵接。

此外，在本发明中，工具更换库的旋转轴与开闭构件的旋转轴也可以偏心。

发明的效果

根据本发明，在工具更换库与工具储藏库之间进行工具更换的情况下，由于罩的开口部处于通过开闭构件关闭的状态，因此在主轴进行加工的期间，能够在工具更换库与工具储藏库之间并行地进行用于接下来的工序的工具的事前准备，由此能够缩短工具更换的周期时间。另外，开闭构件不是专利文献2那样的V形罩体，而是具有在罩的开口部的位置分隔非加工区域和加工区域的板部，因此能够使工具更换库在最接近主轴的状态下在非加工区域待机，能够使与主轴的工具更换的周期时间最短。

附图说明

图1是表示具备本发明的第一实施方式的自动工具更换装置的机床的立体图。

图2是图1的机床的主视图。

图3是图1的机床的主要部分的侧视图。

图4是工具更换库用的开闭构件的主视图。

图5是工具更换库用的开闭构件的俯视图。

图6是表示工具更换库位于原点位置的状态的图。

图7是工具更换库在加工区域内旋转的情况的图。

图8是工具更换库在非加工区域内旋转的情况的图。

图9是本发明的第二实施方式的主要部分的主视图。

图10是本发明的第三实施方式的主要部分的主视图。

图11是说明本发明的第四实施方式的动作的图。

图12是表示伴随工具更换库的旋转的凸轮从动件的位移的图。

图13是表示凸轮从动件和槽体的详细构造的图。

图14是表示本发明的第五实施方式的概略图。

图15是表示第五实施方式的变形例的概略图。

图16是表示第五实施方式的其他变形例的概略图。

具体实施方式

参照图1及图2，对具备本发明的第一实施方式的自动工具更换装置100A、100B的机床1进行说明。以下，以具有两个主轴的机床1为例进行说明。图1是表示机床1的整体的立体图，图2是图1的机床1的主视图。机床1作为其构造体具备柱座5。柱座5具有底座部2、立设在该底座部2的左右两端的两个柱部3、和架设在该两个柱部3的上部之间的横梁部4。在底座部2的后部，2台第一滑鞍6A、6B设置成可向X轴方向(图2中的左右方向)移动。在第一滑鞍6A、6B的前面，分别设置有第二滑鞍7A、7B，该第二滑鞍7A、7B能够向Y轴方向(图2中的上下方向)移动。主轴头8A、8B以可沿Z轴方向(图2中与纸面垂直的前后方向)移动的方式支承于第二滑鞍7A、7B。在主轴头8A、8B，可旋转地内置有在前端安装工具TA、TB的主轴9A、9B。在柱座5的前方设置有固定被加工物(工件)W的工作台10。

接着，对自动工具更换装置100A、100B进行说明。在柱座5的横梁部4分别设置有可旋转的工具更换库12A、12B，用于在工具储藏库11A、11B和主轴9A、9B之间交接工具TA、TB。工具储藏库11A、11B设置在矩形的框架支承体13A、13B上，该框架支承体13A、13B水平地(与XZ平面平行)固定在机床1的柱部3和横梁部4的上部。而且，在横梁部4的上部设置有用于在工具储藏库11A、11B和工具更换库12A、12B之间交接工具T的工具刀座回旋机构。工具刀座回旋机构包括工具刀座回旋部14A、14B，工具刀座回旋部14A、14B分别设置在与分度更换位置(图8中的P1A、P1B)相对应的位置，分度更换位置是工具刀座15A、15B在工具储藏库11A、11B与工具更换库12A、12B之间交接的位置。

另外，在图1和图2中，为了方便，将作为一个构造体的柱座5的右半部分称为机床1A，将左半部分称为机床1B，以下对机床1A侧的自动工具更换装置100A进行详细说明。

自动工具更换装置100A的工具储藏库11A是矩形旋转库，其通过环形链连接多个工具刀座15A，并且以公知的方法沿设置在矩形框架13A上的未图示的矩形轨道(未示出)循环。该库11A在水平面(XZ平面)内旋转，进行工具TA的分度，在与工具更工具更换库12A之间交接工具刀座15A。当工具储藏库11A旋转时，工具刀座15A保持工具TA，使得工具TA的旋转轴是垂直的状态(工具TA向上直立的状态)。这是为了尽可能多地储藏工具TA，同时尽可能地减小工具储藏库11A的安装空间。另外，根据机床1的大小而不同，本实施方式的工具储藏库11A能够储藏70个工具TA(即，机床1能够储藏140个工具TA、TB)。

图2所示的附图标记16是作为隔板的罩，其分隔通过主轴9A、9B进行被加工物的加工的加工区域MS和具有工具储藏库11A、工具更换库12A的非加工区域CS。该罩16用于防止在加工区域MS产生的切屑或切削剂进入非加工区域CS，在机床1A、1B共用地设置。在罩16设置有允许工具TA、TB在工具更换库12A、12B与主轴9A、9B之间的交接的开口部16a(参照图7)。该开口部16a通过后面详述的开闭构件17A、17B而开闭自如。

图3是机床1A的侧视图，放大表示自动工具更换装置100A的部分。当工具储藏库11A旋转，并且容纳在下一工序中使用的工具TA的工具刀座15A被定位在分度更换位置P1A时，工具刀座15A被交接到工具刀座回旋部14A，并且工具刀座回旋部14A回旋90度，并且工具TA的旋转轴被水平地保持为平行于主轴9A的旋转轴X2A。工具更换库12A的工具把持部(图4的HaA～HdA)位于工具TA的正下方，工具刀座回旋部14A下降，以使工具TA的凸缘部被该工具保持部的爪部把持。其结果，以公知的方法，将工具TA的凸缘部把持在工具更换库12A的工具把持部，同时，将工具TA的柄部从工具刀座15A松开。当进行工具TA的交接时，工具刀座回旋部14A后退，之后向上升和回旋，从而将空的工具刀座15A返回到工具储藏库11A。

接着，对开闭构件17A、17B的作用进行说明。图4是开闭构件17A、17B的主视图，图5是开闭构件17A、17B的俯视图。在工具更换库12A、12B旋转而在与主轴9A、9B之间交接工具TA、TB时，开闭构件17A、17B与工具更换库12A、12B的旋转联动地转动，成为打开罩16的开口部16a的状态(参照图7)。此外，当工具更换库12A、12B经由工具刀座回旋部14A、14B在工具储藏库11A、11B之间交接工具时，开闭构件17A、17B不与工具更换库12A、12B的旋转联动，而是将罩16的开口部16A维持在关闭状态(参照图8)。即，开闭构件17A、17B具有打开或关闭罩16的开口部16A的挡板的功能。

以机床1A侧的工具更换库12A和开闭构件17A为例，对工具更换库12A、12B和开闭构件17A、17B的动作进行详细说明。如图4所示，工具更换库12A具有扇形的盘体121A，并可旋转地固定在控制旋转马达122A的转速的减速器123A(参照图5)的旋转部。在盘体121A的圆弧部124A上，以旋转轴X1A(参照图6)为中心放射状地配置有四个工具把持部HaA、HbA、HcA、HdA。该旋转轴X1A是旋转马达122A与减速器123A共用的旋转轴，如图2以及图3所示，与主轴9A的旋转轴X2A平行且位于相同的垂直平面(YZ平面)上。另外，图4和图6表示工具更换库12A位于原点位置的状态。

图2中的附图标记18A是凸轮机构，如图4所示，凸轮机构18A包括凸轮从动件181A、保持该凸轮从动件181A的凸轮从动件保持部182A、以及引导凸轮从动件181A的槽体183A。另外，凸轮机构18A的各部分应该用虚线描绘，但在图4中为了明确构造，特意用实线描绘。在后面说明的图13中，示出了凸轮从动件181A和槽体183A的构造。在图4中，凸轮从动件保持部182A与开闭构件17A平行地固定在工具更换库12A的盘体121A的边部125A。如图3所示，槽体183A固定在开闭构件17A的内侧。如图4所示，在槽体183A的工具更换库12A侧(图4中左侧)的上部设置有切口184A(也参照图13)。当工具更换库12A位于原点位置时(图4的状态)，凸轮从动件181A位于槽体183A的切口184A的位置，并与槽体183A抵接。凸轮机构18A是本发明中的“切换机构”的一例，凸轮从动件181A是本发明中的“按压体部”的一例，槽体183A是本发明中的“被按压体部”的一例。

图12是表示凸轮从动件181A随着工具更换库12A的旋转而如何位移的图。为了方便，在(B)～(j)中省略了各部分的符号。当工具更换库12A从(A)的位置如(B)那样顺时针旋转时，在(c)的位置，凸轮从动件181A插入槽体183A的切口184A，在(d)的位置，凸轮从动件181A与槽体183A抵接。当工具更换库12A从该状态进一步顺时针旋转时，工具更换库12A的旋转力经由凸轮从动件181A和槽体183A传递到开闭构件17A，因此开闭构件17A与工具更换库12A的旋转联动而顺时针转动。在该情况下，如(e)～(j)所示，凸轮从动件181A与槽体183A的抵接点根据工具更换库12A的旋转角度而变化。这是因为，如图(a)所示，固定有槽体183A的开闭构件17A的旋转轴X3A从固定有凸轮从动件181A的盘体121A的旋转轴X1A偏心。工具更换库12A逆时针旋转时的凸轮从动件181A的动作与上述相反，成为(j)～(A)的状态。在机床B侧的工具更换库12B和开闭构件17B中也进行与图12相同的动作。

图13表示凸轮从动件181A和槽体183A的详细结构，A是立体图，B是俯视图，C是主视图，D是右视图。机床B侧的槽体183B也具有同样的构造。槽体183A具有对凸轮从动件181A进行引导的槽185A。另外，在槽体183A形成有凸轮从动件181A能够出入的切口184A。凸轮从动件181A具有公知的结构，该公知的结构具有辊181r和轴181s。槽185A的上下宽度与凸轮从动件181A的辊181r的直径大致相同，如图13的C、D所示，凸轮从动件181A在辊181r与槽185A的上下壁抵接的状态下位移。在图13C中，为了方便，将槽体183A设为固定位置，但实际上如图12所示，槽体183A与开闭构件17A一起旋转，位置逐渐变化。另外，在本实施方式中，列举了由凸轮从动件181A构成按压体部，由槽体183A构成被按压体部的例子，但也可以取而代之，例如使用轴和轴承，由轴构成按压体部，由轴承构成被按压体部。

在工具更换库12A与主轴9A之间交接工具TA的情况下，工具更换库12A在图6中以旋转轴X1A为中心向顺时针的箭头方向旋转。在该情况下，在图13C中，凸轮从动件181A在从切口184A进入并与槽体183A抵接之后，朝箭头a的方向移动，并一边被槽185A引导一边位移。其结果，开闭构件17A与工具更换库12A一体地向顺时针方向转动。

另一方面，当工具更换库12A经由工具刀座回旋部14A在工具更换库12A和工具储藏库11A之间进行工具TA的交接时，工具更换库12A在图6中以旋转轴X1A为中心向逆时针箭头方向旋转。在该情况下，在图13C中，凸轮从动件181A在槽体183A的槽185A内向箭头b的方向移动，当到达左端位置时，之后随着工具更换库12A的旋转而从切口184A脱离。因此，凸轮从动件181A与槽体183A的抵接被解除。其结果，开闭构件17A不与工具更换库12A联动地转动，而维持将罩16的开口部16A关闭的状态。机床1B侧的工具更换库12B和开闭构件17B的动作也与机床1A侧相同。

这样，在本实施方式中，通过凸轮从动件181A与槽体183A的抵接/脱离来切换开闭构件17A相对于工具更换库12A的旋转的联动/非联动。因此，当在工具更换库12A与主轴9A之间进行工具更换时，通过使凸轮从动件181A与槽体183A抵接，使开闭构件17A与工具更换库12A的旋转联动，从而无需另外设置用于驱动开闭构件17A的动力源。在机床1B侧也同样。

但是，在上述机床1中，为了尽可能地减小设置空间，在图2中，将主轴9A、9B的旋转轴X2A、X2B的X轴方向(左右方向)的间隔设定为作为主轴9A、9B的X轴方向的移动范围所需的最小限度的距离。工具更换库12A、12B的旋转轴X1A、X1B的X轴方向的间隔也设定为与主轴9A、9B的X轴方向的间隔相同。

但是，从图6可知，在把工具TA、TB把持在工具更换库12A、12B的工具把持部，以旋转轴X1A、X1B为中心使工具更换库12A、12B旋转时，工具TA、TB的外周端通过的轨道OA、OB的半径的合计，比主轴9A、9B的X轴方向的间隔大。因此，在工具更换库12A、12B旋转时，需要考虑旋转角度以使两者不干涉。通常，由于控制为使工具更换库12A、12B同步旋转，或者以相同的旋转角度旋转，所以不用担心两者干涉。即使在使工具更换库12A、12B的旋转不同步的情况下，只要是不产生干涉的范围的角度的偏差就被允许。

如图6所示，与马达122A、122B的旋转联动地转动的开闭构件17A、17B的旋转轴X3A、X3B与马达122A、122B的旋转轴X1A、X1B平行，但相对于旋转轴X1A、X1B，从正面看偏向右斜上方的位置设置。即，开闭构件17A、17B的旋转轴X3A、X3B相对于马达122A、122B的旋转轴X1A、X1B偏心。这是为了使开闭构件17A、17B彼此不干涉。

接着，对开闭构件17A的构造进行说明(开闭构件17B的构造也相同)。如图3所示，开闭构件17A具有覆盖工具更换库12A的前方部的前方罩171A、和可旋转地设置在工具更换库12A的盘体121A的后方位置的后方罩172A。前方罩171A具有覆盖马达122A的前方的板部173A和覆盖工具更换库12A的下方整体的板部174A(也参照图5)，在侧视下形成为L字形。后方罩172A具有设于减速器123A侧的板部175A和覆盖工具更换库12A的下方部的板部176A(也参照图5)，在侧视下形成为L字形。如图5所示，前方罩171A的板部174A与后方罩172A的板部176A部分重合，两者通过螺钉等固定。以下，为了方便，将两个板部174A、176A统一标记为板部174A，两个板部174B、176B也同样地标记为板部174B。板部174A根据开闭构件17A的旋转角度而成为图6那样的横向姿势、图7A那样的纵向姿势、或者图7B～图7D那样的倾斜姿势。另外，在本例中，板部174A、174B由平坦的板材构成，但板材也可以不完全平坦，也可以是稍微弯曲的形状等。另外，板部174A、174B在横向的姿势下也可以不完全水平，也可以是相对于水平倾斜规定角度(例如5度～20度)的状态。同样地，板部174A、174B在纵向姿势下也可以不完全垂直，而是相对于垂直倾斜规定角度(例如5度～20度)的状态。在后述的其他实施方式中也同样。

图4和图5的符号19A是固定于减速器123A的导轨。导轨19A是以开闭构件17A的旋转轴X3A为中心的圆盘，在该圆盘内形成有以马达122A的旋转轴X1A为中心的圆形的孔191A。通过使马达122A通过孔191A，并将孔191A的外周部螺纹固定在减速器123A的固定部，导轨19A以不能旋转的状态固定于减速器123A。后方罩172A的板部175A位于导轨19A的前表面侧(图5)，在该板部175A设有以开闭构件17A的旋转轴X3A为中心的圆形的孔177A(图4)。孔177A的直径比导轨19A的直径稍小。在孔177A的外周部的三个位置处，凸轮从动件178A螺纹固定于板部175A的后表面侧(图5)，并且沿着导轨19A的外周端192A配置(图4)。

图3的符号20A是固定于减速器123A的固定部的马达罩。在马达罩20A的托架部201A的前端保持有以开闭构件17A的旋转轴X3A为中心的轴承202A。该轴承202A固定于开闭构件17A的前方罩171A的板部173A，将开闭构件17A支承为能够转动。开闭构件17A由固定于前方罩171A的板部173A的轴承202A和与导轨19A的外周端192A卡合的后方罩172A的板部175A的凸轮从动件178A在前后以双支承状态支承，因此不易产生弯矩，能够稳定地转动。

在后方罩172A的板部175A的右下部固定有上述的凸轮机构18A的槽体183A。当工具更换库12A为了与主轴9A进行工具TA的交接而顺时针旋转时，由于固定于盘体121A的凸轮从动件181A成为与槽体183A抵接的状态，因此后方罩172A与盘体121A一体地顺时针转动。因此，与后方罩172A连结的前方罩171A也与后方罩172A一体地旋转。即，开闭构件17A与工具更换库12A一体地转动。并且，该开闭构件17A的板部174A如图6所示成为横向的姿势，从而罩16的开口部16A(图7)被关闭，如图7所示从横向的姿势向纵向的姿势或倾斜的姿势位移，从而罩16的开口部16a被打开。

工具更换库12A在与主轴9A之间交接工具TA的情况下，顺时针旋转，但在工具TA的交接后返回原点位置，因此也逆时针旋转。因此，为了方便，将在与主轴9A之间进行工具交接时的工具更换库12A的顺时针以及逆时针的旋转称为“加工区域内旋转”。

另一方面，当工具更换库12A与工具储藏库11A之间进行工具TA的交接时，工具更换库12A的盘体121A逆时针旋转。在该情况下，凸轮从动件181A从槽体183A的切口184A脱离，解除与槽体183A的抵接，因此开闭构件17A维持关闭罩16的开口部16a(图7)的状态。此时，开闭构件17A的板部174A以图6所示的横向姿势位于开口部16a，在该位置将加工区域MS和非加工区域CS分隔。

工具更换库12A在与工具储藏库11A之间进行工具TA的交接时，逆时针旋转，但在工具TA的交接后，为了返回原点位置，因此也顺时针旋转。因此，为了方便，将在与工具储藏库11A之间进行工具交接时的工具更换库12A的逆时针以及顺时针的旋转称为“非加工区域内旋转”。

另外，虽省略图示，但也可以设置止动机构等，用于在工具更换库12A进行非加工区域内旋转的情况下，使开闭构件17A维持关闭了罩16的开口部16a的状态。

下面，参照图6和图7，对使开闭构件17A、17B的旋转轴X3A、X3B从工具更换库12A、12B的旋转轴X1A、X1B偏心的意义进行说明。图6是表示工具更换库12A、12B位于原点位置的状态的图。图7是工具更换库12A、12B进行加工区域内旋转时的图，图7A是工具保持部HaA、HaB位于与主轴9A、9B的工具分度更换位置P2A、P2B的状态的图，图7B是工具保持部HbA、HbB位于与主轴9A、9B的工具分度更换位置P2A、P2B的状态的图，图7C是工具把持部HcA、HcB位于主轴9A、9B的工具分度更换位置P2A、P2B的状态的图，图7D是工具把持部HdA、HdB位于主轴9A、9B的工具分度更换位置P2A、P2B的状态的图。在下面的描述中，附图标记HaA至HdA被统称为HA，并且附图标记HaB至HdB被统称为HB。

如图6所示，开闭构件17A的板部174A和开闭构件17B的板部174B在左右方向上的长度(以下，称为“左右宽度”)不同，板部174A的左右宽度比板部174B的左右宽度短。图6的符号OA、OB是在使工具把持部HA、HB把持工具TA、TB的情况下，工具TA、TB的外周端通过的轨道。轨道OA、OB的中心是工具库12A、12B的旋转轴X1A、X1B。另外，附图标记QA、QB是开闭构件17A、17B的右下端部17rA、17rB通过的轨道，附图标记RA、RB是开闭构件17A、17B的左下端部17lA、17lB通过的轨道。轨道QA、QB以及轨道RA、RB的中心是开闭构件17A、17B的旋转轴X3A、X3B，从工具更换库12A、12B的旋转轴X1A、X1B向右斜上方的位置偏心约45°。

如图6所示，开闭构件17A的左下端部17lA的位置被设定在不与轨道OB发生干涉的位置，所述轨道OB是被工具更换库12B的工具把持部HB把持的工具TB的外周端所通过的轨道。另外，开闭构件17B的右下端部17rB的位置由开闭构件17A的左下端部17lA的位置决定，在本例中，开闭构件17B的右下端部17rB与开闭构件17A的左下端部17lA稍微在左右方向上重叠。这样使端部17lA、17rB重叠的理由之一是为了不设置切屑等侵入的间隙，另一个是为了抑制开闭构件17A、17B彼此的旋转。但是，使端部17lA、17rB重叠不是唯一的手段，只要能够实现上述目的，也可以采用其他结构。

另外，开闭构件17B的左下端部17lB的位置被设定在不与轨道OB干涉且不与轨道QB干涉的极限位置，所述轨道OB是由工具更换库12B的工具把持部HB把持的工具TB的外周端通过的轨道，所述轨道QB是开闭构件17B的右下端部17rB通过的轨道。如图6所示，由于开闭构件17B的旋转轴X3B从工具更换库12B的旋转轴X1B向右斜上方偏心，因此，在开闭构件17B顺时针旋转180度时，其右下端部17rB通过的轨道QB与工具TB的外周端通过的轨道OB大致为相同轨道。在开闭构件17B的旋转轴X3B不偏心的情况下，开闭构件17B的左下端部17lB的位置从图6的位置向左侧偏移，但通过使旋转轴X3B偏心，可将左下端部17lB的位置设定为靠右。

然而，通过将开闭构件17A的右下端部17rA的位置设定在与工具更换库12A的工具把持部HA所把持的工具TA的外周端所通过的轨道OA不干涉的极限位置，能够使开闭构件17A的板部174A的左右宽度成为必要最低限度的长度。但是，在图6中，右下端部17rA的位置设定在从上述界限位置向右侧偏移一些的位置。这是因为考虑了设置开闭构件17A的未图示的旋转制动机构的空间。另外，当然该右下端部17rA向右侧的变化位置必须在右下端部17rA的轨道QA不与旋转的工具更换库12B的工具TB的外周端干涉的范围内。

如上所述，在上述实施方式中，将开闭构件17A、17B的旋转轴X3A、X3B设置成相对于工具更换库12A、12B的旋转轴X1A、X1B向右斜上方的位置偏心。因此，能够使开闭构件17A、17B的左下端部17lA、17lB都向右侧靠近。其结果，即使主轴9A、9B的X轴方向的间隔比工具TA、TB的外周端轨道OA、OB的半径的合计宽度窄，开闭构件17A、17B也能够互不干涉地转动，因此能够减小机床1的X轴方向的设置空间。

接着，参照图8对工具更换库12A、12B在非加工区域内旋转时的动作进行说明。图8A是工具保持部HaA、HaB位于工具储藏库11A、11B的工具分度更换位置P1A、P1B的状态的图，图8B是工具保持部HbA、HbB分别位于工具分度更换位置P1A、P1B的状态的图，图8C是工具保持部HcA、HcB分别位于工具分度更换位置P1A、P1B的状态的图，图8D是工具保持部HdA、HdB分别位于工具分度更换位置P1A、P1B的状态的图。

在工具更换库12A、12B进行非加工区域内旋转的情况下，开闭构件17A、17B维持关闭罩16的开口部16A(图7)的状态。另外，通过工具更换库12A、12B的非加工区域内旋转，有时会对开闭构件17A、17B作用顺时针方向(打开开口部16A的方向)的转动力，但通过设置弹簧等施力机构(省略图示)，能够防止开闭构件17A、17B转动而打开开口部16A。

以机床1A侧的工具更换库12A为例，对在工具更换库12A、12B与主轴9A、9B之间进行工具更换时的周期时间进行说明。图6是在工具把持部HaA为空、工具把持部HbA、HcA、HdA把持工具TA的状态下，工具更换库12A在原点位置待机的图。从主轴9A接收加工中使用的工具TA的空的工具把持部HaA，在非加工区域CS内，在最接近主轴9A的位置待机，如图7A所示，能够以最小限度的旋转角度(约90度)从主轴9A接收工具TA。接下来，如图7B所示，在将下一工序的工具从工具把持部HbA交接给主轴9A的情况下，使工具更换库12A顺时针旋转工具把持部HaA与工具把持部HbA角度即可。虽然也取决于工具直径的大小，但本例的工具把持部间的角度为25度。结束工具更换的工具更换库12A逆时针旋转与顺时针旋转的角度相同的角度，由此能够返回原点位置(图6)。若工具更换库12A返回原点位置，则开闭构件17A关闭罩16的开口部16A，因此主轴9A能够立即开始加工。即，与专利文献2相比，能够将工具更换所需的工具更换库12A的旋转角度最大减小40％左右，相应地能够进一步缩短循环时间。对于机床1B侧的工具更换库12B也可以说是同样的。

另一方面，如图8所示，在工具更换库12A返回原点位置后，在进行非加工区域内旋转的期间，成为维持通过开闭构件17A关闭罩16的开口部16A(图7)的状态。因此，只要在主轴执行加工期间，在工具更换库12A和工具储藏库11A之间，可以并行地执行用于下一工序的工具TA的准备，则该事前准备不会影响工具更换的周期时间。从图8A可知，在工具更换库12A在非加工区域CS内旋转，在与工具刀座回旋部14A(图2)之间进行工具交接的情况下，旋转角度最大的工具把持部是工具把持部HaA，其旋转角度约为90度。将从主轴9A接受的工具架设在工具刀座回旋部14A上，如图8B所示，变空的工具把持部HbB从工具刀座回旋部14A接受新的工具。这样，进行用于与下一个主轴9A进行工具更换的事前准备。然而，在主轴9A的加工时间极短、事前准备动作所需的时间长的情况下，该事前准备时间使工具更换的周期时间延长。

因此，如果在主轴9A接收到工具把持部HbA的工具之后加工时间非常短，则工具更换库12A与工具储藏库11之间不执行作为事前准备动作的工具的交接，将工具最近地交接到主轴9A而变空的工具把持部HbA从主轴9A接收工具，如图7C所示，将工具把持部HcA的工具交接到主轴9A即可。这样，不需要事前准备动作所花费的时间，如果主轴9A的加工结束，则能够立刻转移到工具更换，所以在循环时间上不会产生损失，能够避免循环时间变长。进而，向主轴9A交接工具而变空的工具把持部HcA从主轴9A接受工具，如图7D所示，将工具把持部HdA的工具向主轴9A交接也可以。即，在工具更换库12A的四个工具把持部HaA～HdA中，至少一个部位为空，最大能够把持三个工具。虽说如此，在与主轴9A的加工时间的关系中，关于主轴9A将工具交接到工具把持部HaA、HbA、HcA、HdA中的哪一个、从哪一个接受工具，能够任意地编排程序。并且，工具把持部HA的数量最低限度需要两个，不需要如本例那样为四个，也可以是三个或五个等。

接着，参照图9，对本发明的第二实施方式进行说明。在图9中，与上述第一实施方式相同的部分用相同的附图标记表示。第一实施方式的机床具有两个主轴，但第二实施方式的机床具有一个主轴。图9表示作为第二实施方式的主要部分的工具更换库12和开闭构件27。在主轴为一个的情况下，能够使工具更换库12与开闭构件27的旋转轴X1同轴。附图标记28是切换开闭构件27与工具更换库12的旋转的联动/非联动的切换机构，由固定在盘体121的边部125的按压体部281和固定在开闭构件27的被按压体部282构成。被按压体部282是侧视时形成为L字状的构件，其底边部283是电磁铁。当工具更换库12在加工区域MS内顺时针旋转时，按压体部281受到按压被按压体部282的底边部283的力，开闭构件27与工具更换库12一体地转动，打开罩16的开口部。此外，当工具更换库12在加工区域MS内逆时针旋转而返回原点位置时，底边部283的电磁铁被通电，通过电磁铁的吸引力使按压体部281抵接于底边部283，因此开闭构件27与工具更换库12一体地逆时针转动，而关闭罩16的开口部。另一方面，当工具更换库12在非加工区域内顺时针及逆时针旋转时，不对底边部283的电磁铁进行通电，而维持开闭构件27关闭罩16的开口部的状态。另外，在此，将被按压体部282的底边部283设为电磁铁，但也可以将按压体部281设为电磁铁。另外，除了电磁铁以外，也可以使用弹簧那样的施力机构等，使开闭构件27关闭罩16的开口部，切换机构28不限于在此所示的结构。

接着，参照图10，对本发明的第三实施方式进行说明。在图10中，与第一实施方式相同的部分使用相同的附图标记。第三实施方式的机床具有两个主轴。图10表示作为第三实施方式的主要部分的工具更换库12A、12B和开闭构件37A、37B。开闭构件37A、37B的旋转轴与工具更换库12A、12B的旋转轴X1A、X1B同轴。在这种情况下，两个主轴的X轴方向的间隔不能小于被工具把持部把持的工具的外周端所通过的轨道OA、OB的半径的总和。在本实施方式中，如果将开闭构件37A的左端部37lA的位置设定为不与轨道OA干涉的位置，则开闭构件37B的右端部37rB的位置被确定。并且，如果确定了开闭构件37B的右下端部37rB的轨道QB'，则开闭构件37B的左下端部37lB的位置也被确定。图10表示开闭构件37A、37B各自的左右宽度最小的例子，与第一实施方式不同，由于开闭构件37A、37B的旋转轴与工具更换库12A、12B的旋转轴X1A、X1B同轴，所以开闭构件37B的左下端部37lB不会接近被工具把持部HB把持的工具的外周端所通过的轨道OB。因此，开闭构件37B的左右宽度增加了左下端部37lB从轨道OB离开的量。在机床的左右宽度没有限制的情况下，能够根据主轴的X轴方向的间隔来决定开闭构件37B的左右宽度。

接着，参照图11，对本发明的第四实施方式进行说明。在前述的各实施方式中，列举了在工具更换库12A、12B与主轴9A、9B之间进行工具更换时，工具更换库12A、12B从图6的原点位置顺时针旋转的例子。但是，根据工具更换库12A、12B的工具把持部HA、HB的工具的把持状态，有时与使工具更换库12A、12B顺时针旋转相比，逆时针旋转更能够缩短周期时间。

例如，在图11中，为了在工具更换库12与主轴(省略图示)之间进行工具更换，而从(a)的原点位置顺时针旋转至(b)的位置时，在该位置停止，将安装在主轴上的已使用的工具交给工具更换库12。然后，如图(c)所示，工具更换库12在把持从主轴接收到的工具T3的状态下进一步旋转，并在该位置停止，将更换用的工具T1交给主轴。这样进行工具更换后，工具更换库12如(d)所示逆时针旋转，在(e)的位置停止。然后，在该位置，通过将工具T1转移到主轴而变空的工具保持部从工具储藏库(省略图示)接收下一个更换用工具T4。当这一操作结束时，工具更换库12如(f)所示逆时针旋转，并且停在该位置，从而将从主轴接收的工具T3返还到工具储藏库。然后，工具更换库12进一步逆时针旋转到(g)的位置。然后，在该位置，安装在主轴上的使用完的工具被交给工具更换库12。

在图11的例子中，工具更换库12所具备的4个工具保持部中，两端的2个用于接收使用完的工具。因此，在工具更换库12从(a)的原点位置旋转而去接收主轴的使用完的工具的情况下，如(b)所示顺时针旋转的话，到工具更换为止的时间变短。与此相对，在工具更换库12从(f)的位置旋转而接收主轴的使用完的工具的情况下，当工具更换库12顺时针旋转时，如(h)所示旋转角度为180度，到工具更换为止的时间变长。然而，如本实施方式所示，通过工具更换库12从(f)的位置逆时针旋转，如(g)所示旋转角度为105度即可，到工具更换为止的时间变短。另外，使工具更换库12顺时针旋转还是逆时针旋转，由机床1所具备的微型计算机根据工具更换库12的旋转位置、各工具把持部中有无工具等信息来判断。然后，根据其结果，使工具更换库12旋转的马达向规定方向旋转规定角度。

另外，图11是主轴为1个的情况的例子，但在主轴为2个的情况下，也能够进行与图11同样的旋转控制。在该旋转控制中，与各主轴对应的两个工具更换库可以向相同方向旋转(两轴同方向旋转)，也可以是两个工具更换库中的一个相对于另一个向相反方向旋转(两轴反方向旋转)。

在上述的实施方式中，如图2所示，已经描述了工具储藏库11A和11B以及工具更换库12A和12B设置在主轴9A、9B上方的机床的示例，但是本发明也可以应用于工具储藏库和工具更换库设置在主轴的侧方的机床。图14是表示该情况下的第五实施方式的概略图。

在图14中，在主轴9A、9B的各自的侧方配置有工具更换库12A、12B，工具更换库12A、12B在与同样配置在侧方的未图示的工具储藏库(省略图示)之间进行工具的交接。在分隔加工区域MS和非加工区域CS的左右罩16，与主轴9A、9B对应地设有开口部16a，该开口部16a用于在工具更换库12A、12B和主轴9A、9B之间进行工具更换。在图14中，省略了开闭构件17A和17B(图4等)的图示，并且仅示出了开闭构件的板部174A和174B。

图14A示出了工具更换库12A和12B在工具分度更换位置P1A和P1B处从工具储藏库接收新工具的情况。此时，开闭构件的板部174A、174B成为纵向的姿势，将罩16的各开口部16a关闭。

图14B表示工具更换库12A、12B为了从主轴9A、9B接受使用完的工具而向箭头方向旋转，与该旋转联动地开闭构件的板部174A、174B从纵向的姿势向倾斜的姿势位移的样子。此时，伴随着板部174A、174B的倾斜，罩16的各开口部16A逐渐打开。

图14C表示工具更换库12A、12B进一步旋转，在工具分度更换位置P2A、P2B从主轴9A、9B接收使用完的工具的情况。此时，板部174A、174B向横向的姿势位移，打开罩16的各开口部16a。

在图14中，两个主轴9A、9B在横向上排列，但也可以如图15那样，将两个主轴9A、9B在纵向上排列，将工具更换库12A、12B相对于主轴9A、9B配置在同一侧。另外，如图16所示，也可以仅设置一个主轴9和具有板部174的一个工具更换库12。

附图标记

1、1A、1B 机床

9A、9B 主轴

100A、100B 自动工具更换装置

11A、11B 工具储藏库

12A、12B 工具更换库

16 罩

16a 开口部

17A、17B 开闭构件

18A、18B 凸轮机构(切换机构)

174A、174B 板部

176A、176B 板部

181A、181B 凸轮从动件(按压体部)

181r 辊

181s 轴

183A、183B 槽体(被按压体部)

184A、184B 切口

185A、185B 槽

X1A、X1B 工具更换库的旋转轴

X3A、X3B 开闭构件的旋转轴

Claims (7)

1.一种自动工具更换装置，其特征在于，具有：

工具储藏库，储藏安装于机床的主轴的工具；

工具更换库，在所述工具更换库与所述主轴之间以及在所述工具更换库与所述工具储藏库之间进行工具更换；

罩，将所述工具更换库与所述主轴之间进行工具更换的加工区域和所述工具更换库与所述工具储藏库之间进行工具更换的非加工区域分隔；

开口部，设置于所述罩，允许工具在所述工具更换库与所述主轴之间交接；以及

开闭构件，与所述工具更换库的旋转联动地转动，开闭所述开口部，

所述开闭构件具有在所述开口部的位置分隔所述加工区域和所述非加工区域的板部，

在所述工具更换库与所述工具储藏库之间进行工具更换的情况下，所述板部成为横向的姿势或纵向的姿势而关闭所述开口部，

在所述工具更换库与所述主轴之间进行工具更换的情况下，所述板部从横向的姿势向倾斜的姿势或纵向的姿势、或者从纵向的姿势向倾斜的姿势或横向的姿势位移，从而打开所述开口部。

2.根据权利要求1所述的自动工具更换装置，其特征在于，

所述开闭构件仅在所述工具更换库与所述主轴之间进行工具更换的情况下，与所述工具更换库的旋转联动地转动，

在所述工具更换库与所述工具储藏库之间进行工具更换的情况下，所述开闭构件不与所述工具更换库的旋转联动地转动。

3.根据权利要求1或2所述的自动工具更换装置，其特征在于，还具有切换机构，该切换机构切换上述开闭构件相对于上述工具更换库的旋转的联动和非联动。

4.根据权利要求3所述的自动工具更换装置，其特征在于，

所述切换机构包括固定于所述工具更换库的按压体部和固定于所述开闭构件的被按压体部，

在所述工具更换库与所述主轴之间进行工具更换的情况下，所述按压体部与所述被按压体部抵接，所述开闭构件与所述工具更换库一体地转动，

在所述工具更换库与所述工具储藏库之间进行工具更换的情况下，所述按压体部与所述被按压体部分离，仅所述工具更换库旋转，而所述开闭构件不转动。

5.根据权利要求4所述的自动工具更换装置，其特征在于，

所述按压体部是具有辊和轴的凸轮从动件，

所述被按压体部是具有引导所述凸轮从动件的槽的槽体，

在所述槽体形成有所述凸轮从动件能够出入的切口，

在所述工具更换库与所述主轴之间进行工具更换的情况下，所述凸轮从动件从所述切口进入并与所述槽体抵接，

在所述工具更换库与所述工具储藏库之间进行工具更换的情况下，所述凸轮从动件从所述切口脱离，解除所述凸轮从动件与所述槽体的抵接。

6.根据权利要求4或5所述的自动工具更换装置，其特征在于，

所述按压体部和所述被按压体部的一方包含电磁铁，

利用所述电磁铁的吸引力，所述按压体部和所述被按压体部抵接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的自动工具更换装置，其特征在于，

所述工具更换库的旋转轴与所述开闭构件的旋转轴偏心。