CN110653647B - 换刀装置的夹持臂和机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换刀装置的夹持臂和机床。换刀装置的夹持臂在一端具有把持部。把持部具有分岔部、右侧支承机构以及左侧支承机构等。右侧支承机构和左侧支承机构设于分岔部的一对端部，支承销。在刀柄进入分岔部的内侧时，销的主锥形面相对于刀柄的槽部的内表面滑动。主锥形面利用DLC覆膜保护。因此，在主锥形面相对于刀柄的槽部的内表面重复滑动时，把持部能够正常地把持刀柄。

Description

换刀装置的夹持臂和机床

技术领域

本发明涉及换刀装置的夹持臂和机床。

背景技术

日本特许公开2015年208813号公报所公开的机床具有换刀装置。换刀装置将安装于主轴的刀具与其他刀具进行交换。换刀装置具有刀库。刀库具有刀库主体和夹持臂。刀库主体以能够旋转的方式设置，且在该刀库主体的外周以放射状设有多个夹持臂。夹持臂在主轴侧的一端部具有把持部。把持部能够把持刀柄。把持部具有供刀柄卡合于内侧的分岔部和分别设于该分岔部的一对顶端部的一对支承机构。支承机构具有能够从设于筒状体的开口部向分岔部的内侧进入或者从分岔部的内侧退回的销。筒状体在内部收纳有压缩螺旋弹簧，压缩螺旋弹簧对该销向筒状体外部施力。刀柄在外周面具有锥形形状的槽部。在换刀时，在刀柄进入分岔部的内侧时，销在刀柄的槽部的内表面滑动，把持卡合于分岔部的内侧的刀柄。当机床重复执行换刀时，销和刀柄的槽部重复滑动。销和该槽部的各表面一同磨耗并变得粗糙，滑动阻力变大。因此，有可能对夹持臂的分岔部施加过量的负载导致夹持臂受到损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供如下的换刀装置的夹持臂和机床，即，在销相对于刀柄的槽部重复滑动时，能够正常地把持刀柄。

技术方案1的换刀装置的夹持臂在一端具有能够把持安装于机床的主轴的刀柄的把持部，该把持部能够在靠近所述主轴的靠近位置和远离所述主轴的退避位置之间进行往复移动，该换刀装置的夹持臂的特征在于，所述刀柄具有槽宽随着从外周面朝向径向内侧去变窄的槽部，所述把持部具有：分岔部，其形成为分为两岔；以及一对支承机构，其分别设于所述分岔部的一对端部，以销向所述分岔部的内侧突出的方式支承该销，所述销具有：主体部，其呈柱状；以及顶端部，其设于所述主体部的所述分岔部内侧端部，该顶端部具有宽度在从所述分岔部内侧端部朝向所述分岔部的内侧的方向上逐渐变小的锥形面，且在该锥形面的与所述槽部卡合的部分具有DLC覆膜。

在换刀时，刀柄进入夹持臂的分岔部的内侧。销的锥形面与刀柄的槽部压接，相对于槽部滑动。刀柄将销向外方推回，卡合于分岔部的内侧。DLC覆膜能够保护销的锥形面。因此，在锥形面相对于刀柄的槽部重复滑动时，锥形面的磨耗减轻，且刀柄的槽部的磨耗减轻。夹持臂能够减轻锥形面相对于槽部的滑动阻力的增加，因此能够减轻对分岔部施加的负载。因此，夹持臂能够防止分岔部的损伤，能够利用把持部正常地把持刀柄。另外，在刀具和刀柄为一体的刀具时，刀柄意为刀柄的那部分。

也可以是，技术方案2的换刀装置的夹持臂的所述顶端部形成为圆锥状，所述锥形面形成为向径向外侧鼓出的曲面。夹持臂能够降低锥形面相对于刀柄的槽部的接触面压。因此，在销和槽部彼此重复滑动时，能够进一步减轻在锥形面和槽部产生的磨耗。

也可以是，技术方案3的换刀装置的夹持臂的所述锥形面具有比以所述主体部的中心轴线与经过所述主体部和顶端部的交界的虚拟平面的交点为中心且以从该中心到该交界的距离为半径的圆的曲率半径大的曲率半径。

也可以是，技术方案4的换刀装置的夹持臂的所述一对支承机构具有：筒状体，其形成为筒状，且配置在各自的中心轴线处于同一轴线上的位置，在彼此相对的侧的端部具有开口部；以及弹性体，其收纳于所述筒状体的内侧，对所述销朝向所述开口部施力。

技术方案5的机床的特征在于，其具有技术方案1～4中任一项所述的换刀装置的夹持臂。因此，机床能够获得技术方案1～4中任一项所述的效果。

附图说明

图1是机床1的立体图。

图2是换刀装置20的右视图。

图3是刀具4和刀柄101的主视图。

图4是夹持臂30的立体图。

图5是夹持臂30的左视图。

图6是图5所示的I-I线向视方向剖视图。

图7是图6所示的左侧支承机构46周围的局部放大图。

图8是销90的立体图。

图9是销90的侧视图。

图10是刀柄101进入分岔部41的内侧并且销90和槽部103最初抵接的状态的俯视图。

图11是刀柄101进入分岔部41的内侧并且压缩螺旋弹簧最大程度收缩的状态的俯视图。

图12是刀柄101进入分岔部41的内侧并且槽部103卡定于卡合肋42的状态的俯视图。

图13是图11所示的II-II线向视方向剖视图。

图14是表示销90的滑动区域Q1的图。

图15是表示销190的滑动区域Q2的图。

图16是表示基于有无DLC覆膜的夹持臂耐久试验的结果的图表。

具体实施方式

说明本发明的实施方式。以下说明使用在附图中由箭头所示的上下、左右、前后。机床1的左右方向、前后方向、上下方向分别为机床1的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。换刀装置20的朝向依照机床1的朝向。如图1所示，换刀装置20设置于机床1来使用。

参照图1说明机床1的构造。机床1具有基座2、机床主体3、工作台10以及换刀装置20等。基座2是铁制且呈大致长方体状的底座。机床主体3设于基座2的上部靠后方的部分，能够对保持于工作台10的上表面的工件(省略图示)进行切削。工作台10设于基座2的上部中央，X轴马达(省略图示)、Y轴马达(省略图示)以及引导机构(省略图示)能够使工作台10沿X轴方向和Y轴方向移动。换刀装置20固定于在机床主体3的上部设置的框架8，换刀装置20用于将安装于机床主体3的主轴9的刀具4与其他刀具进行交换。

参照图1、图2说明机床主体3的构造。机床主体3具有立柱5、主轴头7、主轴9以及控制箱6等。立柱5固定于基座2的上部靠后方的部分。主轴头7能够沿着立柱5的前表面沿Z轴方向升降，主轴头7在其内部以主轴9能够旋转的方式支承该主轴9(参照图2)。主轴9在设于下端部的锥形孔18中安装刀柄101。主轴9在设于主轴头7的上部的主轴马达15的驱动下旋转。在控制箱6中收纳有数值控制装置(省略图示)。数值控制装置控制机床1的动作。

如图2所示，Z轴移动机构具有一对Z轴直线引导件(省略图示)、Z轴滚珠丝杠26以及Z轴马达(省略图示)。Z轴直线引导件沿Z轴方向延伸且沿Z轴方向引导主轴头7。Z轴滚珠丝杠26配置于一对Z轴直线引导件之间，上侧轴承部27和下侧轴承部(省略图示)以Z轴滚珠丝杠26能够旋转的方式支承该Z轴滚珠丝杠26。主轴头7在背面具有螺母29。螺母29螺纹结合于Z轴滚珠丝杠26。Z轴马达使Z轴滚珠丝杠26向正方向和反方向旋转，主轴头7与螺母29一同沿Z轴方向移动。

参照图2说明主轴头7的内部构造。主轴头7在前方下部内侧以主轴9能够旋转的方式支承该主轴9。主轴9具有沿上下方向延伸的旋转轴，借助接头23与主轴马达15的驱动轴相连结。因此，主轴9在主轴马达15的旋转驱动下旋转。主轴9具有锥形孔18、刀柄夹持构件19以及牵引杆69。锥形孔18设于主轴9的顶端部(下端部)。刀柄夹持构件19设于锥形孔18的上方。牵引杆69以与主轴9同轴的方式插入到贯穿主轴9的中心的轴孔之中来设置。

如图3所示，刀柄101在一端侧保持刀具4，在另一端侧同轴地具有凸缘部102、锥形安装部104以及拉钉105。凸缘部102形成为半径比锥形安装部104的基部的半径大的大致圆柱状。凸缘部102在外周面具有沿周向延伸的槽部103。槽部103具有呈锥形形状的内表面107，槽宽随着从凸缘部102的外周面朝向径向内侧去变窄。槽部103在里侧具有内壁面106。内壁面106与刀柄101的轴线方向平行地延伸，与内表面107相连接。锥形安装部104呈大致圆锥状。拉钉105从锥形安装部104的顶部沿轴向突出。

如图2所示，锥形安装部104和拉钉105插入锥形孔18中。在锥形孔18中安装有锥形安装部104时，刀柄夹持构件19夹持拉钉105。在牵引杆69将刀柄夹持构件19向下方按压时，刀柄夹持构件19解除对拉钉105的夹持。

主轴头7在后方上部的内侧具有杆60。杆60呈大致字母L型，以支轴61为中心摆动自如。支轴61固定在主轴头7内。杆60具有纵向杆63和横向杆62。纵向杆63从支轴61向后斜上方延伸，在中间部65向上方弯折并进一步向上方延伸。横向杆62从支轴61向前方大致水平地延伸。横向杆62的顶端部能够从上方卡合于与牵引杆69正交地设置于该牵引杆69的卡合销58。纵向杆63在上端部的后表面具有板凸轮体66。板凸轮体66在立柱5侧具有凸轮面。板凸轮体66的凸轮面能够相对于在上侧轴承部27固定的辊从动件67接触分离。辊从动件67相对于板凸轮体66的凸轮面滑动。拉伸螺旋弹簧(省略图示)设于纵向杆63和主轴头7之间。在从右侧观察杆60时，拉伸螺旋弹簧始终对杆60向顺时针方向施力。因此，解除杆60的横向杆62对卡合销58的向下方的按压。

简单地说明刀柄101相对于主轴9的锥形孔18的装卸动作。在刀柄101的锥形安装部104安装于主轴9的锥形孔18中的状态下，主轴头7从工作台10(参照图1)上的工件加工位置上升。设于杆60的板凸轮体66与辊从动件67相接触并滑动。后述的夹持臂30的把持部32把持刀柄101。与板凸轮体66相连接的杆60在从右侧观察时，以支轴61为中心向逆时针方向旋转。横向杆62从上方卡合于卡合销58，将牵引杆69向下方按压。牵引杆69对刀柄夹持构件19向下方施力。刀柄夹持构件19解除对拉钉105的夹持。主轴头7进一步上升到ATC原点，刀柄101从主轴9的锥形孔18中脱离。

在主轴头7到达ATC原点时，刀库21基于数值控制装置的控制指令旋转。这时，刀库21将NC程序的控制命令所指定的刀具4定位于换刀位置。换刀位置是刀库21的最下方位置且是与主轴9靠近地相对的位置。定位于换刀位置的刀具4位于移动到ATC原点的主轴头7的下方。ATC原点是允许刀库21进行旋转时的主轴头7的位置。接着，主轴头7从ATC原点下降。保持刀具4的刀柄101的锥形安装部104插入主轴9的锥形孔18中。在锥形孔18中插入有刀柄101的锥形安装部104的状态下，主轴头7进一步下降。设于杆60的板凸轮体66与辊从动件67相接触并滑动。与板凸轮体66相连接的杆60在从右侧观察时，以支轴61为中心向顺时针方向旋转。横向杆62从卡合销58离开，解除对牵引杆69的向下方的按压。牵引杆69解除对刀柄夹持构件19的向下方的施力，刀柄夹持构件19把持拉钉105。这时，在主轴9安装有刀柄101。

参照图1、图2说明换刀装置20的构造。换刀装置20具有刀库21。刀库21具有圆盘状的刀库主体71和多个夹持臂30。多个夹持臂30沿着刀库主体71的外周隔开预定间隔地配置，并设为能够沿刀库21的前后方向摆动。刀库支承台85固定于框架8。刀库支承台85以支轴75能够旋转的方式支承该支轴75。支轴75向前斜下方延伸。支轴75以刀库主体71能够旋转的方式支承该刀库主体71。刀库主体71配置于机床1的前方。

刀库主体71具有凸边部72和筒状的毂部73。支轴75插入毂部73内。凸边部72与支轴75的轴向正交地设于毂部73的外周面的前端侧。凸边部72沿着其后表面外周隔开预定间隔地固定多个支点台78。支点台78支承夹持臂30的支轴33A。凸边部72在与多个夹持臂30分别对应的位置固定板状的引导构件80。引导构件80具有引导面83。从夹持臂30的后端部34突出的钢球35相对于引导面83滑动。因此，夹持臂30能够以支点台78为中心地沿前后方向在刀库21稳定地摆动。板状的引导构件80也可以一体地形成为环状。

参照图4、图5说明夹持臂30的构造。夹持臂30具有轴部33、臂主体31、把持部32、后端部34、辊支承部36、辊支承部38以及辊37、辊39等。轴部33为沿大致水平方向延伸的大致圆柱状，支轴33A分别从轴部33的轴向两端向外方延伸出来。支点台78以支轴33A能够旋转的方式支承该支轴33A。臂主体31为从轴部33向与轴部33的轴线方向正交的方向延伸且前端侧平缓地弯曲的臂状。把持部32设于臂主体31的延伸方向前端部，以刀柄101能够装卸的方式把持该刀柄101。后端部34形成为有底筒状，在内侧收纳有压缩螺旋弹簧(省略图示)和钢球35。压缩螺旋弹簧将钢球35弹性保持。钢球35的一部分与外部施力相应地相对于后端部34的开口端进退。

辊支承部36设于轴部33的外周面右侧，以朝向前斜上方的方式支承辊37。辊支承部38设于臂主体31的前上部靠左侧的部分且是轴部33的附近，以朝向前斜上方的方式支承辊39。如图2所示，位于换刀装置20的换刀位置(刀库21的最下方位置)的夹持臂30的辊37与在主轴头7的前表面的左右方向中央部固定的浮动凸轮12的凸轮面相对。辊39与在主轴头7的前表面右端部固定的摆动凸轮11的凸轮面相对。摆动凸轮11的凸轮面从上端向下方呈直线状延伸到中央部，并从中央部向斜后方平缓地倾斜。在辊39相对于摆动凸轮11的凸轮面滑动时，夹持臂30摆动。浮动凸轮12的凸轮面从上端向前方平缓地倾斜到中央部，并从中央部向后方平缓地倾斜到下端。浮动凸轮12内置有压缩螺旋弹簧(省略图示)。该压缩螺旋弹簧以在辊39相对于摆动凸轮11滑动时辊39和摆动凸轮11不会离开的方式限制夹持臂30的动作。浮动凸轮12的倾斜与夹持臂30摆动时的、辊37的移动轨迹一致。因此，辊37在浮动凸轮12的凸轮面滑动，夹持臂30稳定地摆动。

参照图4～图6说明把持部32的构造。把持部32具有分岔部41、右侧支承机构45以及左侧支承机构46等。分岔部41在臂主体31的延伸方向前端部形成为俯视时呈分为两岔的形状，前端开口。分岔部41具有在俯视时呈半圆弧状弯曲的内周面。该内周面在中央部具有一对卡合肋42等。一对卡合肋42分别向分岔部41的内侧突出。在刀柄101通过夹持臂30的摆动进入分岔部41的内侧时，一对卡合肋42与设于刀柄101的凸缘部102的槽部103(参照图3)卡合。

右侧支承机构45设于分岔部41的向右前方延伸的部分的端部。右侧支承机构45以销90在向分岔部41的内侧突出的状态下能够进退的方式弹性支承该销90。左侧支承机构46设于分岔部41的向左前方延伸的部分的端部。左侧支承机构46以销90在向分岔部41的内侧突出的状态下能够进退的方式弹性支承该销90。因此，右侧支承机构45所支承的销90和左侧支承机构46所支承的销90彼此相对，支承刀柄101的凸缘部102。销90的材料为轴承钢，硬度为750HV。

参照图7说明左侧支承机构46的构造。右侧支承机构45是与左侧支承机构46相同的构造，因此省略说明。左侧支承机构46具有外筒部47、内筒部51、筒状体52、压缩螺旋弹簧59以及销90等。外筒部47呈大致圆筒状，设于分岔部41的顶端部。在以下说明中，将外筒部47的两端部中的与分岔部41的内侧相对的端部侧设为外筒部47的顶端侧，将与顶端侧相反的那一侧设为末端侧。其他零件的朝向也依照于此。内筒部51具有筒部51A和凸缘部51B。筒部51A形成为直径比外筒部47的直径小的大致圆筒状，从外筒部47的顶端侧向内侧插入固定。筒部51A的末端和外筒部47的末端位于同一面上。凸缘部51B从筒部51A的顶端部向径向外侧延伸地设置，紧贴于外筒部47的顶端侧的开口端并固定。内筒部51能够优化外筒部47的内周面和筒状体52之间的滑动性。

筒状体52具有筒部52A和凸缘部52B。筒部52A形成为直径比内筒部51的直径小并且在轴向上比内筒部51长的大致圆柱状。筒部52A具有开口部44、销支承孔53、台阶部54以及底板74。各筒部52A的中心轴线配置于同一轴线上。各筒部52A在彼此相对的部分具有开口部44，销90从开口部44突出。销支承孔53沿轴向贯穿筒部52A。台阶部54设于自形成销支承孔53的内周面的轴向中央部向开口部44侧偏离的位置，并向径向内侧突出地形成。底板74形成为环状，设于筒部52A的末端部，并成为销支承孔53的底部。从销支承孔53的台阶部54到开口部44安装有圆筒状的套筒64。套筒64配置于开口部44和销90之间的间隙，且能够优化开口部44的内周面和销90之间的滑动性。凸缘部52B呈环状，在从筒部52A的顶端部向末端侧稍微离开的位置向径向外侧延伸地设置。凸缘部52B的直径比内筒部51的筒部51A的直径大。因此，筒状体52不会从内筒部51的内侧向分岔部41的外侧脱出。

筒状体52将筒部52A从内筒部51的顶端侧向内侧滑动自如地插入，因此相对于外筒部47移动自如。筒部52A的末端侧从外筒部47的末端侧的开口端向外侧突出。该突出部分在外周面具有卡合槽55。卡合槽55沿筒部52A的外周面的周向延伸。C型轴用挡圈56从外侧卡合于卡合槽55。C型轴用挡圈56卡定于内筒部51的末端部。因此，筒状体52不会从内筒部51的内侧向分岔部41的内侧脱出。

压缩螺旋弹簧59收纳于筒部52A的销支承孔53。压缩螺旋弹簧59的顶端部从末端侧卡定于销90的凸缘部91。销90的末端部92配置于压缩螺旋弹簧59的顶端部的内侧。压缩螺旋弹簧59的末端部抵接于底板74。底板74利用C型轴用挡圈57固定于销支承孔53的内表面，该C型轴用挡圈57从内侧卡合于在销支承孔53的内表面形成的卡合槽。因此，压缩螺旋弹簧59始终对销90向开口部44施力。压缩螺旋弹簧59的压缩量与销90的移动量一致。

参照图8、图9说明销90的构造。销90形成为棒状，从末端侧向顶端侧依次具有后端部92、凸缘部91、主体部90A以及顶端部90B。后端部92形成为圆柱状。凸缘部91在后端部92的顶端部侧向径向外侧延伸地设置。主体部90A形成为圆柱状，与后端部92同轴地形成。顶端部90B设于主体部90A的顶端侧。如图7所示，销90的从凸缘部91到后端部92的部分收纳于筒状体52的内侧的销支承孔53的台阶部54和底板74之间。凸缘部91从筒部52A的末端侧卡定于台阶部54。因此，销90不会从筒部52A的开口部44向分岔部41的内侧脱出。

顶端部90B与利用后述的平面将圆锥的顶点侧截断所得到的大致圆锥状轴线正交，且从侧面观察时形成为梯形。所述平面与主体部90A的中心轴线正交。顶端部90B从末端侧向顶端侧依次具有交界锥形面93、主锥形面94、顶端锥形面95以及顶端面96。主锥形面94呈以主体部90A的中心轴线与经过主体部90A和顶端部90B的交界的虚拟平面的交点为中心向外侧鼓出的圆弧状弯曲，形成为曲面。主锥形面94在刀柄101通过夹持臂30(参照图4)的摆动进入分岔部41的内侧时，相对于槽部103的内表面107滑动。主锥形面94具有DLC(类金刚石)覆膜。DLC为非晶构造的碳，具有高硬度且耐磨耗性优异。DLC覆膜以数微米的膜厚成膜，轮廓算术平均偏差(Ra)为数纳米～数10纳米这样。膜厚优选为2微米～4微米，硬度优选为1500HV～4000HV。

主锥形面94的曲率半径期望的是，例如大于以主体部90A的中心轴线与经过主体部90A和顶端部90B的交界的虚拟平面的交点为中心的半球的圆弧面的曲率半径。主锥形面94的曲率半径的最大值例如像以下这样决定为佳。在增大主锥形面94的曲率半径时，主锥形面94接近直线状。这时，主锥形面94和槽部103(参照图3)的内表面107的接触点靠近主锥形面94和主体部90A的交界部分的角部以及主锥形面94和顶端面96的交界部分的角部。该角部的曲率半径比主锥形面94的曲率半径小。因此，在角部与内表面107相接触时，角部较强地与内表面107压接。由于角部相对于内表面107的接触面压较大，因此内表面107容易磨耗。因此，主锥形面94的曲率半径的最大值以如下的方式决定为佳，即，主锥形面94和内表面107的接触点不会到达主体部90A和主锥形面94的交界部分的角部，并且不会到达顶端面96和主锥形面94的交界部分的角部。顶端面96形成于顶端部90B的顶端，从轴线方向观察到的形状为圆形。交界锥形面93形成于主锥形面94和主体部90A的交界部分并弯曲。顶端锥形面95形成于主锥形面94和顶端面96的交界部分并弯曲。

参照图10～图12说明右侧支承机构45和左侧支承机构46的动作。在换刀装置20(参照图1)将刀柄101安装于把持部32时，刀柄101通过夹持臂30(参照图4)的摆动从分岔部41的前方向内侧进入。如图10所示，槽部103的内表面107相对于右侧支承机构45所支承的销90的主锥形面94从夹持臂30的前方抵接。主锥形面94同时与内表面107中的上侧的斜面和下侧的斜面这两者相接触。左侧支承机构46也同样。内表面107最初在接触点P1相对于主锥形面94接触。接触点P1为主锥形面94中的与前侧相对的部分，且靠近主体部90A侧的交界锥形面93。

随着刀柄101进一步进入分岔部41的内侧，销90的主锥形面94相对于槽部103的内表面107滑动。内表面107使右侧支承机构45的销90和左侧支承机构46的销90之间扩开。如上所述，主锥形面94具有DLC覆膜，能够保护主锥形面94。因此，能够减轻主锥形面94相对于内表面107重复滑动导致的主锥形面94的磨耗。由于能够减轻主锥形面94的磨耗，因此，能够减轻主锥形面94和内表面107的滑动阻力的变大。因此，夹持臂30能够减轻对分岔部41施加的负载，因此能够防止分岔部41的损伤，能够利用把持部32正常地保持刀柄101。

主锥形面94和槽部103的内表面107的接触点从接触点P1向夹持臂30的后方且向顶端面96侧倾斜地移动。如图11所示，在刀柄101的中心部移动到将右侧支承机构45和左侧支承机构46各自的销90的轴线连接起来的II-II线上时，右侧支承机构45和左侧支承机构46的压缩螺旋弹簧59(参照图13)最大程度地收缩。内表面107在接触点P2相对于主锥形面94接触。接触点P2是主锥形面94中的在II-II线上且靠近顶端面96侧的顶端锥形面95的位置。

如图12所示，在刀柄101移动到分岔部41的内侧深处的位置时，凸缘部102的槽部103卡定于分岔部41的卡合肋42。槽部103的内表面107在接触点P3相对于主锥形面94接触。接触点P3在主锥形面94中靠后侧且靠近主体部90A侧的交界锥形面93。各销90相对于槽部103以从两侧夹持该槽部103的方式抵接。因此把持部32能够稳定地保持刀柄101。

在从把持部32拔出刀柄101时，右侧支承机构45和左侧支承机构46的销90与安装刀柄101时同样地进行动作。因此，夹持臂30能够正常地将刀柄101从把持部32向外侧拔出。

如图10～图12所示，在把持部32把持刀柄101时，主锥形面94和内表面107的接触点按照接触点P1、P2、P3的顺序移动。在从把持部32拔出刀柄101时，主锥形面94和内表面107的接触点按照P3、P2、P1的顺序移动。如图14所示，主锥形面94和槽部103之间的滑动区域Q1占据主锥形面94的大致整个区域。

参照图14、图15，说明销90的圆锥形状的滑动效果。图15所示的销190是应用本实施方式之前的例子。销190具有主体部190A和顶端部190B。顶端部190B具有锥形面194和顶端面196。锥形面194由以主体部190A的中心轴线与主体部190A和顶端部190B的交界面H的交点为中心的半球的圆弧面形成，硬度比DLC小。锥形面194的曲率半径为SR4。

使用在筒状体52的内侧具有销190的夹持臂(省略图示)进行换刀。顶端部190B的锥形面194为半球的圆弧面，曲率半径较小。因此，在刀柄101进入分岔部41的内侧时，锥形面194较强地与刀柄101的内表面107压接。因此，锥形面194相对于内表面107的接触面压变大，因此锥形面194容易磨耗。

如图15所示，在顶端部190B的锥形面194上图示的滑动区域Q2是顶端部190B的锥形面194和内表面107滑动的滑动区域。滑动区域Q2位于锥形面194的顶端侧和末端侧的中央部，呈宽度较细的带状。因此，内表面107仅相对于销190的锥形面194中的宽度较窄的带状的区域局部地滑动，因此锥形面194容易磨耗。

销90的顶端部90B形成为圆锥状。主锥形面94呈向外侧鼓出的圆弧状弯曲，形成为曲面。主锥形面94与锥形面194的圆弧相比，是比较平缓且接近直线的圆弧。在刀柄101从分岔部41的前方进入内侧时，接近直线的圆弧状的主锥形面94与槽部103的内表面107压接。因此，销90与作为曲率半径较小的圆弧面的以往的锥形面194相比，主锥形面94的大致整个区域与内表面107相接触。这时，主锥形面94相对于内表面107的接触面积变大，因此，主锥形面94相对于内表面107的接触面压下降。因此，在销90和刀柄101彼此重复滑动时，能够减轻在主锥形面94和内表面107产生的磨耗。

主锥形面94与内表面107滑动的滑动区域是与主锥形面94的大致整个区域相对应的滑动区域Q1。滑动区域Q1比销190的滑动区域Q2大。内表面107在主锥形面94的整个区域范围内滑动，因此，能够防止主锥形面94的局部的磨耗。这时，主锥形面94和内表面107之间的滑动阻力不会增大。因此，夹持臂30能够减轻对分岔部41施加的负载，因此能够防止分岔部41的损伤，能够利用把持部32正常地保持刀柄101。

滑动区域Q1位于主锥形面94和主体部90A的交界部分与主锥形面94和顶端面96的交界部分之间，没有到达各交界部分。因此，槽部103的内表面107不会在销90的各交界部分滑动，因此能够防止内表面107的磨耗。在本实施方式中，在主锥形面94和主体部90A的交界部分形成交界锥形面93，在主锥形面94和顶端面96的交界部分形成顶端锥形面95。交界锥形面93和顶端锥形面95的曲率半径相同且小于主锥形面94的曲率半径。因此，能够防止在槽部103的内表面107与各交界部分相接触时的内表面107的磨耗。

顶端部90B形成为利用与轴线正交的平面将圆锥的顶点侧截断所得到的大致圆锥状，且在从侧面观察时形成为梯形，顶端部90B具有顶端面96。在顶端部90B为具有顶点的单纯的圆锥状时，有时会与刀柄101的内壁面106相干扰。由于顶端部90B具有顶端面96，因此能够确保与内壁面106之间的间隙，不会与内壁面106相干扰(参照图13)。

为了验证DLC覆膜的效果，进行了基于销90有无DLC覆膜的夹持臂的耐久试验。耐久试验的试样以销A、销B、销C这3种来进行。销A为销190。销A的锥形面194的曲率半径为SR4。销B与销A形状相同且在锥形面194具有DLC覆膜。销C为销90，主锥形面94的曲率半径为R30。销C在主锥形面94具有DLC覆膜。试验方法为，使刀柄101重复相对于具有各试样的夹持臂装卸，测量夹持臂的分岔部41破损时的装卸次数。对夹持臂的筒状体52的内侧、刀柄101的槽部103以及各销进行了脱脂。

图16示出耐久试验的结果。在具有销A的夹持臂的分岔部41破损时，装卸次数大约为2万次。在具有销B的夹持臂的分岔部41破损时，装卸次数大约为15万3千次。在具有销C的夹持臂的分岔部41破损时，装卸次数大约为21万4千次。从销A和销B的结果可知，在销的锥形面具有DLC覆膜时，该分岔部41破损时的装卸次数增加，销B的耐久性比销A的耐久性高。因此，能够验证在销的锥形面形成DLC覆膜所产生的效果。从销B和销C的结果可知，通过变更销的顶端部的形状，该分岔部41破损时的装卸次数增加，销C的耐久性比销B的耐久性高。因此，能够验证在销的锥形面形成DLC覆膜且将销的锥形面的曲率半径设为大于形成为半球状的圆弧面的曲率半径所产生的效果。

如以上说明的那样，机床1的换刀装置20的夹持臂30具有把持部32。把持部32具有分岔部41。分岔部41的左右两侧的各顶端部分别具有右侧支承机构45和左侧支承机构46。右侧支承机构45和左侧支承机构46以棒状的销90在向分岔部41的内侧突出的状态下能够进退的方式支承该销90。右侧支承机构45和左侧支承机构46分别具有外筒部47、筒状体52、销90以及压缩螺旋弹簧59。外筒部47与分岔部41的左右两侧的各顶端部正交。筒状体52以能够移动的方式隔着内筒部51设于外筒部47的内侧。筒状体52以处于从设于与分岔部41的内侧相对的顶端侧的开口部44突出的状态的销90能够进退的方式支承该销90。压缩螺旋弹簧59收纳于筒状体52的内侧，对销90朝向开口部44施力。

销90的顶端部90B的主锥形面94具有DLC覆膜。DLC覆膜能够保护主锥形面94。因此，在刀柄101的内表面107相对于主锥形面94重复滑动时，能够减轻主锥形面94磨耗。在主锥形面94被削去导致磨耗时，主锥形面94相对于内表面107的滑动阻力增加，因此内表面107也磨耗。销90的主锥形面94利用DLC覆膜保护，因此能够减轻内表面107的磨耗。能够减轻主锥形面94相对于内表面107的滑动阻力的增加，因此夹持臂30能够减轻对分岔部41施加的负载。因此，夹持臂30能够防止分岔部41的损伤，因此能够利用把持部32正常地把持刀柄101。

销90的顶端部90B形成为圆锥状。主锥形面94呈向外侧鼓出的圆弧状弯曲，形成为曲面。因此，夹持臂30能够降低主锥形面94相对于刀柄101的槽部103的接触面压。因此，在销90和槽部103彼此重复滑动时，能够进一步减轻在主锥形面94和槽部103产生的磨耗。

右侧支承机构45和左侧支承机构46是本发明的支承机构的一个例子。外筒部47是本发明的筒状体的一个例子。压缩螺旋弹簧59是本发明的弹性体的一个例子。主锥形面94是锥形面的一个例子。

本发明并不限于上述实施方式。在夹持臂30中，销90的顶端部90B的主锥形面94具有DLC覆膜。至少主锥形面94具有DLC覆膜即可，销90整体也可以具有DLC覆膜。DLC的成膜方法没有限制，例如有CVD法(化学蒸镀法)、溅射法。DLC的膜厚、添加物也没有限制。

销90的顶端部90B的主锥形面94的曲率半径也可以是除R30之外的曲率半径。主锥形面94的曲率半径只要大于由以主体部90A的中心轴线与主体部90A和顶端部90B的交界面的交点为中心的半球的圆弧面形成的曲率半径即可。不过，期望设为，主锥形面94和槽部103的接触点不会到达主体部90A和主锥形面94的交界部分的角部，且不会到达顶端面96和主锥形面94的交界部分的角部。

销90的顶端部90B形成为利用与轴线正交的平面将圆锥的顶点侧截断所得到的大致圆锥状，且在从侧面观察时形成为梯形，销90的顶端部90B具有顶端面96。顶端部90B的形状只要不与内壁面106相干扰则没有制约。

夹持臂30的把持部32也可以把持刀具和刀柄为一体形状的刀具。这时，把持部32也可以把持刀具中的刀柄的部分。对销90施力的构件并不限于压缩螺旋弹簧59，也可以利用具有弹性的其他构件施力。例如也可以利用板簧、橡胶来施力。右侧支承机构45和左侧支承机构46的内筒部51和套筒64也可以省略。

夹持臂30在刀库主体71的预定位置定位之后，夹持臂30以支点台78为中心进行摆动。这时，夹持臂30在靠近位置和退避位置之间往复移动。也可以是，刀库主体71摆动来使夹持臂30往复移动。也可以是，刀库主体71不旋转，而是设于刀库主体71的周围的多个夹持臂绕刀库主体71旋转。也可以是，夹持臂30不摆动，而是向一个方向移动。这时，也可以是，在刀库主体71固定夹持臂30，使刀库主体71移动。也可以是，在机床主体3中，利用固定的或者绕铅垂轴旋转的旋转台来构成工作台10，使主轴头7沿前后左右移动。外筒部47也可以是棱柱状等除大致圆筒状之外的形状。

Claims (3)

1.一种换刀装置的夹持臂，该换刀装置(20)的夹持臂(30)在一端具有能够把持安装于机床(1)的主轴(9)的刀柄(101)的把持部(32)，该把持部能够在靠近所述主轴的靠近位置和远离所述主轴的退避位置之间进行往复移动，

该换刀装置的夹持臂的特征在于，

所述刀柄具有槽宽随着从外周面朝向径向内侧去变窄的槽部(103)，

所述把持部具有：

分岔部(41)，其形成为分为两岔；以及

一对支承机构(45、46)，其分别设于所述分岔部的一对端部，以销(90)向所述分岔部的内侧突出的方式支承该销，

所述销具有：

主体部(90A)，其呈柱状；以及

顶端部，其设于所述主体部的所述分岔部内侧端部，

该顶端部具有宽度在从所述分岔部内侧端部朝向所述分岔部的内侧的方向上逐渐变小的锥形面(94)，且在该锥形面的与所述槽部卡合的部分具有DLC覆膜，

所述锥形面在所述刀柄通过所述夹持臂的摆动进入所述分岔部的内侧时，相对于所述槽部的内表面滑动，

所述锥形面和所述槽部之间的滑动区域占据所述锥形面的大致整个区域，所述锥形面和所述槽部之间的接触点在所述锥形面的大致整个区域内移动，

所述顶端部呈利用与具有所述锥形面的圆锥的中心轴线正交的平面截断所述圆锥的顶点侧的、从侧面观察时为梯形的形状，并且所述锥形面形成为向径向外侧鼓出的曲面，

所述锥形面具有比以所述主体部的中心轴线与经过所述主体部和所述顶端部的交界的虚拟平面的交点为中心且以从该中心到该交界的距离为半径的圆的曲率半径大的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的换刀装置的夹持臂，其特征在于，

所述一对支承机构具有：

筒状体(52)，其形成为筒状，且配置在各自的中心轴线处于同一轴线上的位置，在彼此相对的侧的端部具有开口部；以及

弹性体(59)，其收纳于所述筒状体的内侧，对所述销朝向所述开口部施力。

3.一种机床，其特征在于，

该机床具有权利要求1或2所述的换刀装置的夹持臂。

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