CN110653609A - 机床 - Google Patents

Abstract

提供一种用工具(100)加工工件的机床(10)，该机床(10)包括：保持装置，其保持工件或用于加工工件的工具(100)；第一连接器(36)，其附接到保持装置；传输线(26)，其传输流体、粉末、电和光中的至少一种，并且包括可连接到第一连接器(36)的第二连接器(38)；收纳单元(24)，收纳和保护传输线(26)；以及传输线传送机构，其传送传输线(26)的末端并使传输线(26)在展开状态和回收状态之间切换。传输线(26)在展开状态下从收纳单元(24)中被拉出并通过第二连接器(38)连接到保持装置，而在回收状态下被收纳单元(24)回收。

Description

机床

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月29日提交的第2018-124999号日本专利申请的优先权，该日本专利申请的包括说明书、权利要求书、附图和摘要的全部内容通过引用被并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用工具加工工件的机床。

背景技术

用工具加工工件的机床已得到广泛认可。例如，这样的机床包括用于利用切割工具切割工件的切割机、用于利用磨石研磨工件的研磨机和用于利用模具挤压工件的冲压机。对于这样的机床，有必要集合加工步骤以进一步提高生产效率，为此需要将诸如测量工具或加工工具的附加装置另外地安装到现有机床。这样的附加装置的添加使得能够执行机床中的测量步骤或者其他加工步骤，以进一步提高生产效率。

通常，附加装置被安装在工件附近或者被安装于能够在工件附近移动的移动对象上。该附加装置自然需要传输线(例如，电力电缆、管或者光纤)用于传输电力、粉末、流体(例如，用于启动的空气或者液压油)、光等。

引用列表

专利文献：JP H03-166036 A

发明内容

JP H03-166036 A公开了一种机床，在该机床中，清洁喷嘴可以随后安装于工具主轴的上。清洁喷嘴包括设置在其末端的锁定单元，且该锁定单元可以附接于安装在工具的主轴上的心轴。该机床包括能够可移动地支撑清洁喷嘴的移动装置。当需要清洁时，清洁喷嘴可以附接于心轴。

然而，在JP H03-16636 A的结构中，清洁喷嘴持续地暴露在经常产生加工片或切削油的加工腔室内部。如果在处理室内部以这种暴露的方式提供诸如喷嘴的传输线，则传输线可能干扰加工片或切削油，从而导致传输线的劣化或断开。因此，传输线可以设置在保持工件或工具的保持装置中。然而，这种情况下，保持装置的设计改变是必要的，从而可能导致成本和劳力的增加。另外，设置在保持装置中的传输线可能限制传输线的数量或者传输线的厚度。

鉴于上述情况，本说明书公开了一种机床，该机床能够在不改变保持工件或工具的保持装置的结构的情况下适当地提供传输流体、粉末、电、光等的传输线。

本申请中公开的机床包括：保持装置，其保持工件或用于加工工件的工具；第一连接器，其附接于保持装置上；；传输线，其传输液体、粉末、电和光中的至少一种，并包括可连接到第一连接器的第二连接器；收纳单元，其收纳和保护传输线；以及传输线传送机构，其传送传输线的末端并使传输线在展开状态和回收状态之间转换，其中，在展开状态下，传输线从收纳单元中被拉出，并通过第一连接器和第二连接器连接到保持装置，而在回收状态下，传输线通过收纳单元被回收。如本文使用的，“工具”是指对工件施加任意加工的诸如切割工具、钻头，磨石、缓冲器、冲压模具等。

在这种情况下，提供了一种附接于保持装置的附加装置，该附加装置用于附加加工工具或者工件，第一连接器设置于附加装置上，使得附加装置通过传输线接收流体、粉末、电和光中的至少一种。

在这种情况下，传输线传输机构在用工具加工工件期间使传输线保持在回收状态，而在附加加工期间，使传输线保持在展开状态。

收纳单元可以包括卷绕传输线的卷线器和收纳通过卷线器卷绕的传输线的收纳盒。

传输线传送机构可以包括多关节机器人。

该机床可以包括支撑处于展开状态下的传输线的一部分的支撑机构。

根据本公开所述的机床，传输线传送机构使传输线在展开状态和回收状态之间切换。当传输线处于展开状态时，用于传输流体、粉末、电，光等的传输线可以在不改变保持工件或者工具的保持装置的结构的情况下设置。另一方面，当传输线处于回收状态时，可以防止传输线与片等之间的干扰，从而可以防止传输线的劣化或者断开。换句话说，在不改变保持工件或者工具的保持装置的情况下，本说明书所公开的机床能够适当地设置用于传输流体、粉末、电、光等的传输线。

附图说明

将基于以下附图来描述本公开的实施例，在附图中：

图1是机床的前视图；

图2是图1的沿A-A线的截面图；

图3是处于展开状态的机床的前视图；

图4是处于回收期间的机床的前视图；以及

图5示出了在机床中传输线如何被机器人支撑。

具体实施方式

下面参考附图描述机床10的结构。图1是机床10的示意性前视图。图2是图1的沿线A-A的截面图。在以下描述中，假定Z轴沿与工件主轴12的转动轴Rw平行的方向延伸，X轴沿与刀架14的垂直于Z轴的移动方向平行的方向延伸，Y轴沿与X轴垂直并与Z轴垂直的方向延伸。针对Z轴和X轴，每个轴的正方向从工件主轴12朝向刀架14延伸，针对Y轴，正方向从工件主轴12向上延伸。

机床10是车床，该车床通过使工具100与保持于刀架14上的旋转工件(未图示)接触来加工该工件。具体地，机床10是由数控(NC)控制的车削中心，并且包括保持多个工具100的转台16。机床10的加工腔室11由覆盖件18(图1中未示出)覆盖。在加工腔室11的前侧，形成大的开口，该开口可以由门22(图1中未示出；见图2)打开或关闭。操作者通过开口进入加工腔室11的各个部分。出于安全、环境考虑等，在加工期间关闭开口的门22。

机床10包括：工件主轴装置，其可旋转地保持工件的一端；刀架14，其保持工具100；以及尾座(未图示)，其保持工件的另一端。工件主轴装置包括其中容纳有驱动电动机等的机头座(未图示)及附接到机头座的工件主轴12。工件主轴12包括卡盘30或夹头，卡盘30或夹头可拆卸地保持工件，以允许适当更换被保持的工件。工件主轴12和卡盘30围绕工件的沿水平方向(沿图1中的Z轴方向)延伸的旋转轴旋转。

尾座设置成沿Z轴方向面向工件主轴12，以支撑由工件主轴12保持的工件的另一端。尾座可以沿Z轴方向移动，以朝向或远离工件移动。

刀架14保持诸如一种称为刀头的切割工具，并且用作保持装置。刀架14可以沿Z轴方向移动；也就是说，沿平行于工件的轴的方向移动。工具架14也可以沿与X轴平行的方向朝向或远离工件移动；也就是说，沿工件的径向方向移动。如图2中可看到的，X轴相对于水平方向倾斜，并且从加工腔室11的开口朝后、向上延伸。能保持多个工具100的转台16设置在刀架14的末端处。当在Z轴方向上观察时，转台16具有多边形形状，并且可以围绕平行于Z轴的轴旋转。多个导向孔32形成于转台16的外周表面上，以将工具架(tool holder)附接于转台16上。工具架通过螺栓进行固定，且工具架的一部分插入导向孔32中。工具100通过工具架安装在转台16上。在本实施例中，除了工具100之外，用于附加加工工件的附加装置34设置在转台16上，如稍后将详细描述的。

因此，当转台16旋转时，可以适当更换用于加工工件的工具100。当刀架14沿平行于Z轴的方向移动时，保持在转台16上的工具100也沿平行于Z轴的方向移动。刀架14还沿平行于X轴的方向移动，以使得保持在转台16上的工具沿平行于X轴的方向移动。例如，沿平行于X轴的方向移动刀架14还可以通过工具100改变工件的切削量。换句话说，附接到刀架14的工具100可以在平行于X-Z面的平面内移动。

加工腔室11还包括收纳单元24和机器内机器人28。收纳单元24卷绕并回收连接到附加装置34的传输线26(图1和图2中未示出)。机器内机器人28传送传输线26，并用作传输线传送机构。在描述收纳单元24和机器内机器人28之前，参考图3和图4描述附加装置34和传输线26。图3是当传输线26展开时的机床10的前视图，图4是当传输线26回收时机床的前视图。

附加装置34施加附加加工，诸如测量、研磨、通过激光器的附加加工、淬火、雕刻、用液氮等的超冷冷却或处理由高压冷却剂产生的切屑。为了区分由附加装置34执行的附加加工的加工，由保持在保持装置(或本实施例中的刀架14)上的工具100执行的加工被称为主加工。

当用工具100使工件经受车床车削时(即，在执行主加工期间)，不使用附加装置34，并且附加装置34在主加工之前或之后使用。在本实施例中，多个导向孔32形成于转台16中，并且附加装置34附接到这些导向孔32中的一个。

附加装置34通过使用通过传输线26传输的电力、粉末、流体、光等进行操作。在附加装置34被设置为由电力驱动的测量装置或加工装置的情况下，传输线26可以是传输电力或电信号的电缆(例如，电缆、同轴电缆、扁平电缆等)。在附加装置34被设置为由空气压力驱动的加工装置的情况下，传输线26可以是传输空气的管。在附加装置34被设置为注入用于烧结的诸如金属粉末等的粉末的三维打印机的情况下，传输线26可以是供给粉末的管。在传输线26向附加装置34发送光信号和从附加装置34接收光信号或者执行激光加工的情况下，传输线26可以被设置为光纤。一个或多个传输线26可以连接到一个附加装置34，使得不同种类的两个或更多个传输线26(例如，电缆和光纤线缆)可以连接到一个附加装置34。此外，两个或更多个附加装置34(例如，测量装置和加工装置)可以附接到一个保持装置(或者本实施例中的刀架14)。

附加装置34包括第一连接器36，传输线26包括第二连接器38，第一连接器36和第二连接器38用于中继附加装置34和传输线26之间的连接。第一连接器36和第二连接器38需要是可拆卸的，但是它们的形状没有特别限制。因此，众所周知，连接器或联接器可以用作第一连接器36和第二连接器38。例如，第一连接器36和第二连接器38可以是通信连接器(例如，DS连接器或LAN终端)、计算机连接器(例如，USB连接器或DIN连接器)、电源连接器、同轴连接器(例如，SMP连接器或SMB连接器)、圆形连接器、方形连接器、光学连接器(例如，MT连接器或FC连接器)、流体联接器(fluid coupler)(例如，用于断开式联轴节(breakawaycoupling)或非溢出联接(non-spill coupling)的联接器)或集成电终端和流体联接的混合连接器。

基本上，第一连接器36和第二连接器38通过将一个连接器插入另一个连接器而连接。可以在第一连接器36和第二连接器38上设置一些锁定机构，以防止意外断开。例如，这种锁定机构可以通过接合或通过弹簧的偏置力来锁定，并且通过按压锁销、扭转连接器或者拉动连接器的一部分克服偏置力来解锁。可以通过稍后将描述的机器内机器人28的移动来实现锁定和解锁之间的切换。或者，由空气驱动的驱动器可以安装在第一连接器36和第二连接器38中的至少一个上，以通过向致动器供应空气而在锁定和解锁之间切换。

将附接到附加装置34的第一连接器36的连接端口设置为在第二连接器38被移除之后，暴露于加工腔室11的内部。这可能导致切屑或切削油进入第一连接器36的连接端口。为了避免这种情况，可以在第一连接器36上设置覆盖连接端口的连接器盖(未图示)。连接器盖自动回退，以便不干扰第二连接器38的连接，并在拉出第二连接器38时自动覆盖连接端口。在这方面，连接器盖的本身可以由弹性可变形的材料制成，弹性可变形的材料的弹性变形和弹性恢复力允许连接器盖朝向或远离连接端口移动。或者，连接器盖可以包括弹簧或驱动器，以允许连接器盖连接到连接端口或从连接端口断开。

收纳单元24收纳上述传输线26并且设置在不干扰刀架14的移动的位置。收纳单元24包括卷绕传输线26的卷线器40及收纳卷线器40的收纳箱42。卷线器40卷绕传输线26，并且包括用于卷绕传输线26的至少一个卷线轴。卷线器40还可以包括使卷线轴沿卷绕方向偏置的弹簧，或者使卷线轴旋转的电动机等。

收纳箱42收纳卷线器40以及被卷线器40卷绕的传输线26。收纳箱42包括用于拉出传输线26的开口和用于打开和关闭开口的挡板44。具有第二连接器38的传输线26可以完全收纳在收纳箱42中。当传输线26被完全收纳时，通过挡板44关闭开口。挡板44可以通过电力、液压动力等自动打开和关闭，或者通过稍后将描述的机器内机器人28自动打开和关闭。在任何情况下，用挡板44覆盖开口保护具有第二连接器38的传输线26不受切屑或切削油的影响。传输线26的另一端直接或通过另一个中继构件连接到电、流体、粉末或光的供应源(未图示)。收纳在一个收纳箱42中的传输线26的数量不受特别限制，可以收纳一个或多个传输线26。

在下文中，假设如图1所示的传输线26完全收纳在收纳单元24中的状态被称为“回收状态”，而如图3所示的传输线26从收纳单元24被拉出使得第二连接器38连接到第一连接器36的状态被称为“展开状态”。

机器内机器人28是起到传输线传送机构的作用的多关节机器人，机器内机器人28传送传输线26并使传输线的状态在回收状态和展开状态之间切换。在本实施例中，机器内机器人28安装在加工腔室11的底板表面上。然而，机器内机器人28需要传送传输线，机器内机器人28的安装位置或结构可以适当地改变。例如，该机器内机器人28可以安装在加工腔室11中的壁表面、刀架14、工件主轴12、尾座上等。如果机器内机器人28安装在诸如刀架14或尾座的移动对象上，则机器内机器人28的移动范围会增大。机器内机器人28包括多个臂(在本实施例中示出了三个臂)46，该臂46通过铰接接头与设置在臂的末端上的末端执行器48连接。可以使用能够保持第二连接器38的任何类型的末端执行器48。在本实施例中，末端执行器48是抓握和保持对象的手动机构。末端执行器48(手动机构)不仅抓握第二连接器38，而且还可以抓握传输线26，如图5所示。尽管在本实施例中示出了一个末端执行器48，但是该机器内机器人28可以包括多于一个的末端执行器48。

控制装置13根据来自操作者的指令控制机床10的每个部件的启动。控制装置13包括例如执行各种计算的CPU以及存储各种控制程序和控制参数的存储器。控制装置13还具有通信功能，并且可以向其他装置发送和从其他装置接收诸如NC程序数据等的各种类型的数据。控制装置13可以包括例如数字控制装置，数字控制装置根据需要计算工具100或工件的位置。控制装置13可以是单个装置，或者可以通过组合多个计算装置形成。

当用工具100转动工件时，控制装置13控制例如工件主轴12、刀架14或尾座的移动。此外，本实施例的控制装置13根据需要控制机器内机器人28的启动，以使传输线26在展开状态和回收状态之间切换。在下文中，描述了展开状态和回收状态之间的切换。

如上所述，除了本实施例中的用于使工件经受车床车削的工具100之外，还提供了对工件执行附加加工的附加装置34。附加装置34对工件执行附加加工，而不执行使用工具100加工工件的主加工。如果传输线26暴露于加工腔室11的内部，则切屑或切削油可能撞击传输线26，从而可能使传输线26劣化或断裂。

因此，控制装置13在开始主加工之前确认传输线26的状态。为了进行确认，例如，可以在第一连接器36上设置检测与第二连接器38的连接状态的传感器，或者可以在收纳箱42上设置检测挡板44的打开或关闭状态的传感器。如果确认传输线26处于展开状态，则控制装置13指示机器内机器人28将传输线26回收到收纳箱42中。在接收到该指令时，机器内机器人28将其末端执行器48(手装置)移动到连接到第一连接器36的第二连接器38，并用末端执行器48抓握第二连接器38。然后，机器内机器人28驱使连接器的锁定机构被释放，并从第一连接器36移除第二连接器38。

当第二连接器38从第一连接器36移除时，机器内机器人28将第二连接器38移动到收纳箱42，如图4所示。此时，传输线26通过设置在卷线器40上的弹簧、电动机等的动力逐步地缠绕。当传输线26最后完全缠绕，并且第二连接器38收纳在收纳箱42中时，机器内机器人28释放抓握第二连接器38的末端执行器48的抓握。最后，当挡板44自动关闭或通过机器内机器人48的操纵关闭时，传输线26和第二连接器38处于传输线26和第二连接器38完全收纳在收纳箱42中的回收状态(图1所示的状态)。

在回收状态下，即使在执行主加工并且切屑和切削油分散在加工腔室11中四溅时，也可以几乎完全防止传输线26的劣化。为了防止切屑和切削油在主加工期间进入第一连接器36的连接端口，在主加工开始前，第一连接器36的连接端口可以被自动地覆盖，或者通过机器内机器人28的操作被覆盖。

在主加工开始之前或之后，附加装置34可以对工件执行附加加工。在这种情况下，控制装置13在附加加工开始之前确认传输线26的状态。作为确认的结果，如果传输线26处于回收状态，则控制装置13指示机器内机器人28将传输线26改变为展开状态。在接收到该指令时，机器内机器人28将其末端执行器48(手装置)移动到收纳箱42，并使末端执行器48抓握收纳箱42中的第二连接器38。当然，在抓握之前，收纳箱42的挡板44自动释放或通过机器内机器人28的操作释放。在抓握第二连接器38之后，机器内机器人28将第二连接器38移动到第一连接器36。传输线26由机器内机器人28拉动，并克服卷线器40的卷绕力拉出。当机器内机器人28最终将第二连接器38附接到第一连接器36时，如图3所示，传输线26被拉出以实现附加装置34可以操作的展开状态。

如从至此之前描述中明显的是，本实施例设定了当需要传输线26或使用附加装置34时拉出传输线26的展开状态，而在执行主加工期间，设定传输线26被回收在收纳单元24中回收状态。因此，在不改变保持刀架14或者工具100的保持工具的结构的情况下，状态在展开状态和回收状态之间进行切换，以可靠地、适当地提供传输线以传输流体、粉末、电、光等。

具体地，如果传输线26保持连接到附加装置34以提供用于传输流体、粉末、电、光等的传输线，则传输线26保持暴露于加工腔室11的内部。这可能导致由于在执行主加工期间四溅的切屑或切削油而引起传输线26的劣化或断开，传输线26不能被适当地设置。

可以将传输线26延伸穿过刀架14的内部，而不是向外暴露。这可以有效地防止传输线26的劣化等，但是在刀架14内部延伸传输线26需要大量的设计变化并且导致成本和劳力的增加。此外，如果传输线26延伸通过刀架14的内部，则传输线26的数量和厚度容易受到限制。

另一方面，在本实施例中，传输线26没有埋入诸如刀架14的保持装置中，因此不需要刀架14的设计变化。另外，在本实施例中仅在需要时拉出传输线26，因此可以有效地防止传输线26的劣化或断开。因此，可以可靠且适当地设置用于传输流体、粉末、电、光等的传输线，而无需改变诸如刀架14的保持装置的设计或结构。

当附加装置34执行附加加工时，控制装置13可以根据需要移动刀架14以改变附加装置34的位置和姿势。此时，机器内机器人28可以部分地支撑展开的传输线26，以防止连接到附加装置34(和刀架14)的传输线26的缠结或干扰。换句话说，如图5所示，在传输线26变为展开状态之后，机器内机器人28可以利用设置在机器内机器人的末端处的末端执行器48(手机构)抓握传输线26的中间部分。因此，机器内机器人28用作作为保持传输线26的传输线保持机构以及用于传输传输线26的传输线传送机构。控制装置13驱动机器内机器人28跟随其上设置有第一连接器36的刀架14，以便保持传输线26的适当张力。这有效地防止了由于过度松弛或张紧而导致的传输线26的缠结或断开

虽然已经描述了特定结构，但这些结构仅作为示例的方式呈现。所有结构都需要包括传送传输线26并且在展开状态和回收状态之间切换的传输线传送机构，并且该结构的其他部件可以进行适当的改变。例如，在上述实施例中，机器内机器人28或多关节机器人用作传输线传送机构，但是也可以使用其他的机构。例如，龙门式装载机可以设置在加工腔室11的顶板附近，并用作传输线传送机构。在这种情况下，要求第一连接器36和收纳单元24的位置被布置成允许用简单的动作来附接和移除第一连接器36和第二连接器38，因为龙门式装载机具有较低的移动自由度。

此外，在说明书中，附加装置34已经附接到刀架14，或者更具体地，附接到转台16上，但是附加装置34可以可选择地附接到不同的装置；也就是说，可以可选择地附接到保持工件或用于加工工件的工具100的保持装置。例如，附加装置34可以设置在保持工件的工件主轴12上。在机床10包括可旋转地保持工具100的工具主轴的情况下，附加装置34可以附接到工具主轴。在任何情况下，保持工件或工具的保持装置可以接近工件或工具100，并且通过将附加装置34附接到这样的保持装置，附加装置34可以更容易地接近工件或工具100。因此，附加加工可以施加到工件或工具100。或者，如果仅用传输线26可得到对工件或工具100的附加加工，则可以不添加附加装置34。例如，当附加加工是将通过传输线26传输的特殊流体施加到工件或工具100时，附加装置34可以不是必需的，并且保持装置可以仅包括连接到传输线26的第一连接器36。

Claims (7)

1.一种用工具加工工件的机床，包括：

保持装置，其保持工件或用于加工所述工件的工具；

第一连接器，其附接到所述保持装置；

传输线，其传输流体、粉末、电和光中的至少一种，并且包括可连接到所述第一连接器的第二连接器；

收纳单元，其收纳和保护所述传输线；以及

传输线传送机构，其传送所述传输线的末端并使所述传输线在展开状态和回收状态之间切换，

其中，在所述展开状态下，所述传输线从所述收纳单元中被拉出并通过所述第一连接器和所述第二连接器连接到所述保持装置，而在所述回收状态下，所述传输线被所述收纳单元回收。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述机床还包括：

附加装置，其附接到所述保持装置以附加地加工所述工具或所述工件，

其中，所述第一连接器设置于所述附加装置上，以及

所述附加装置通过所述传输线接收流体、粉末、电和光中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，

所述传输线传送机构在用所述工具加工所述工件期间使所述传输线保持在所述回收状态，而在附加加工期间将所述传输线保持在所述展开状态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机床，其特征在于，

所述收纳单元包括：

卷线器，其卷绕所述传输线；以及

收纳箱，其收纳由所述卷线器卷绕的所述传输线。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机床，其特征在于，

所述传输线传送机构包括多关节机器人。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的机床，其特征在于，所述机床还包括：

支撑机构，支撑处于所述展开状态下的所述传输线的一部分。

7.根据权利要求6所述的机床，其特征在于，所述传输线传送机构还用作所述保持机构。

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