CN111902240B - 刀具保管装置、机床以及复合加工机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供刀具保管装置、机床以及复合加工机械。刀具保管装置(200)具备：箱形的刀库(210)，在内部配置保持焊枪(30)的多个把持部(217)；以及刀库移动装置(220)，配设在刀库(210)的外部，使刀库(210)在更换焊枪(30)的更换位置与保管焊枪(30)的保管位置之间移动，因此，在刀库(210)内不需要使焊枪(30)移动的可动机构，因此在刀库(210)内难以产生异物，能够抑制所保管的焊枪(30)污染，并且能够容易地实现根据需要变更焊枪(30)的最大保管数量的刀库(210)。

Description

刀具保管装置、机床以及复合加工机械

技术领域

本发明涉及刀具保管装置、机床以及复合加工机械。

背景技术

使用激光束切断、淬火工件的技术、通过对工件供给附加材料并照射激光束而使附加材料与工件熔融、结合的增材制造(Additive Manufacturing)技术已被公众所知。

在专利文献1中公开了激光加工机的刀具站，具备分别保管激光加工刀具的换刀库。在专利文献1的激光加工机中，根据加工的状况，将保管于换刀库的包括聚光透镜等光学元件的激光加工刀具更换为安装于加工头的激光加工刀具。

专利文献1：日本专利公开公报特开2005-334920号

发明内容

此处，包括光学元件的激光加工刀具在保管时需要保护以免被异物等污染。根据专利文献1所公开的技术，为了使保持刀具的支架能够在换刀库内移动，在换刀库内设置有可动部，需要针对因从该可动部产生的异物等而引起的污染的对策。

此外，在现有技术中，由于使加工头向保管激光加工刀具的各个换刀库移动来更换刀具，因此换刀库的数量受到加工头的可动范围限制，存在无法容易地变更刀具的保管能力的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制刀具的污染，并且能够容易地变更刀库中的刀具的保管能力的刀具保管装置、机床以及复合加工机械。

根据本发明的第一方式，刀具保管装置具备：箱形的刀库，在内部配置保持刀具的多个刀具保持部件；刀库移动装置，配设在所述刀库的外部，使所述刀库在更换所述刀具的更换位置与保管所述刀具的保管位置之间移动；保管装置罩，在内部配置所述刀库和所述刀库移动装置；以及密封装置，在第一状态下从设置于所述刀库的刀库开口部的周围和面向所述刀库的所述保管装置罩中的一方离开，在第二状态下与所述刀库开口部的周围和所述保管装置罩抵接，所述刀库沿着通过所述刀库移动装置移动的方向配置所述刀具保持部件。

根据本发明的第二方式，机床具备：刀具保管装置，包括：箱形的刀库，在内部配置保持刀具的多个刀具保持部件；以及刀库移动装置，配设在所述刀库的外部，使所述刀库在更换位置与保管位置之间移动；加工头，安装刀具来进行加工；加工头移动装置，使所述加工头移动；机床的控制部，对所述刀库移动装置和所述加工头移动装置进行控制；以及壁，配置在使用所述刀具进行加工的机内区域与保管所述刀具的保管区域之间，所述壁包括罩开口部，所述刀库包括面向所述壁的刀库开口部，所述控制部对所述刀库移动装置进行控制，以使所述刀库从所述保管位置向所述更换位置移动，所述刀库构成为，在所述更换位置处，所述刀库开口部与所述罩开口部重叠，在所述保管位置处，所述刀库开口部不与所述罩开口部重叠，所述刀库沿着通过所述刀库移动装置移动的方向配置所述刀具保持部件，所述刀具保管装置具备密封装置，该密封装置在第一状态下从所述刀库开口部的周围和所述壁中的一方离开，在第二状态下与所述刀库开口部的周围和所述壁抵接。

根据本发明的第三方式，复合加工机械具备：刀具保管装置，包括：箱形的刀库，在内部配置保持用于激光加工的激光加工刀具的多个刀具保持部件；以及刀库移动装置，配设在所述刀库的外部，使所述刀库在更换位置与保管位置之间移动；加工头，安装所述激光加工刀具来进行激光加工；加工头移动装置，使所述加工头移动；刀具主轴，安装用于切削加工的切削刀具来进行切削加工；刀具主轴移动装置，使所述刀具主轴移动；控制部，对所述刀库移动装置和所述加工头移动装置进行控制；以及壁，配置在使用所述激光加工刀具进行加工的机内区域与保管所述激光加工刀具的保管区域之间，所述壁包括罩开口部，所述刀库包括面向所述壁的刀库开口部，所述控制部对所述刀库移动装置进行控制，以使所述刀库从所述保管位置向所述更换位置移动，所述刀库构成为，在所述更换位置处，所述刀库开口部与所述罩开口部重叠，在所述保管位置处，所述刀库开口部不与所述罩开口部重叠，所述刀库沿着通过所述刀库移动装置移动的方向配置所述刀具保持部件，所述刀具保管装置具备密封装置，该密封装置在第一状态下从所述刀库开口部的周围和所述壁中的一方离开，在第二状态下与所述刀库开口部的周围和所述壁抵接。

根据本发明，能够提供能够抑制刀具的污染，并且能够容易地变更刀库中的刀具的保管能力的刀具保管装置、机床以及复合加工机械。

附图说明

图1是在将主体罩21的正面侧卸下的状态下观察复合加工机械10的立体图。

图2是在将主体罩21和保管装置罩22的正面侧卸下的状态观察复合加工机械10的主视图。

图3是本实施方式的复合加工机械10中的刀具保管装置200的立体图。

图4A是从右侧观察图2的A－A截面的截面图。

图4B是从右侧观察图2的B－B截面的截面图。

图5是从刀库开口部210a侧观察刀库210的立体图。

图6是从刀库开口部210a侧观察刀库210的立体图。

图7是表示把持部217与焊枪30之间的关系的图。

图8是取图5的C－C截面并与邻接的壁22a一起示出的放大图。

图9是取图5的C－C截面并与邻接的壁22a一起示出的放大图。

图10是表示在加工头111的前端安装有焊枪30的状态的截面图。

图11是表示控制部PROC的刀具保管控制的流程图。

图12是表示加工头111和刀具保管装置200的关联动作的图。

图13是表示加工头111和刀具保管装置200的关联动作的图。

图14是表示加工头111和刀具保管装置200的关联动作的图。

图15是将焊枪30交接时的加工头111的前端放大并与把持部217一起示出的立体图。

图16是将焊枪30交接时的加工头111的前端放大并与把持部217一起示出的立体图。

图17是将焊枪30交接时的加工头111的前端放大并与把持部217一起示出的立体图，省略了加工头111的卡盘机构。

图18是表示加工头111和刀具保管装置200的关联动作的图。

图19是表示加工头111和刀具保管装置200的关联动作的图。

图20是本实施方式的变形例的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(复合加工机械的结构)

图1是在将主体罩21的正面侧卸下的状态下观察复合加工机械10的立体图。图2是在将主体罩21和保管装置罩22的正面侧卸下的状态下观察复合加工机械10的主视图。图3是本实施方式的复合加工机械10中的刀具保管装置200的立体图。

此处，将复合加工机械10的左右方向设为Z轴方向，进深方向设为Y轴方向，高度方向设为X轴方向。

此外，本说明书中使用的“增材制造”意味着向工件供给附加材料，并通过集中激光束等来控制热的产生位置，从而使上述附加材料选择性地与工件熔融、结合。

此外，“保管位置”是指保管刀具的刀库的位置，“更换位置”是指为了进行刀具的交接而加工头能够进入刀库的内部的刀库的位置，与保管位置不同。

复合加工机械10被划分为由基台100和主体罩21包围的机内区域IR、以及与机内区域IR邻接地形成且由保管装置罩22包围的保管区域SR。机内区域IR的内部被分隔为多个区域，在该区域中的一个具有加工工件W的加工区域。主体罩21安装于基台100，覆盖机内区域IR的正面背面两侧(图1中卸下正面侧进行图示)、在图1中覆盖左侧和上侧。即，主体罩21的图1右侧开口。

保管区域SR与机内区域IR邻接地设置，收纳保管刀具的刀库210、刀库驱动机构220。保管装置罩22覆盖保管区域SR的正面背面两侧、左右两侧以及上下两侧。尤其地，作为保管装置罩22的一部分的图1左侧的壁22a从保管装置罩22向外侧延伸，覆盖主体罩21的开口。由此，主体罩21和保管装置罩22分别将内部的区域相对于外部遮蔽。

如图所示，复合加工机械10在机内区域IR内具备：保持工件W的工件保持机构102；对工件W进行增材制造的增材制造机构110；使增材制造机构110相对于工件W相对移动的第一移动机构(也称作加工头移动装置)120；对工件W进行切削加工的刀具主轴130；使刀具主轴130相对于工件W相对移动的第二移动机构(刀具主轴移动装置)140；刀具保管装置200；以及对复合加工机械10的动作进行控制的控制部(控制电路)PROC。另外，控制部PROC为了方便而在图2中图示，无需配置在图示的位置，在图1中省略了图示。

在基台100上配置有工件保持机构102和第二移动机构140。

工件保持机构102在侧面侧具有卡盘等工件保持部103(图2)，工件保持部103与由控制机构PROC驱动控制的工件保持机构102内部的工件主轴(未图示)连结，构成为将工件W把持为绕C轴(图2)旋转自如。

增材制造机构110包括：加工头111，以能够绕B轴(图2)摆动的方式安装于第一移动机构120的臂125的一端；以及传递机构112，与该加工头111连接。此外，第一移动机构120能够使加工头111相对于工件W相对移动。

加工头111在内部包括向工件W供给例如金属丝、金属粉末等附加材料的供给部、以及对被供给了上述附加材料的工件W照射例如激光束的照射部，但省略其图示。

进而，在加工头111的前端能够拆装地安装有焊枪(刀具或激光加工刀具)30，该焊枪30向工件赋予从供给部供给的附加材料，并且包括用于将来自照射部的光束聚光的光学元件。焊枪30准备有多种，以便根据加工内容调节光束直径等。

此外，传递机构112在内部具备传递上述附加材料、能量线、增材制造中使用的气体等的传递路径、以及从控制部PROC向第一移动机构120传递驱动信号的配线H1(图2)，并且沿着设置于基台100的框架121安装。

虽然省略了详细的说明，但第一移动机构120构成为，通过使增材制造机构110的加工头111相对于框架121在Z轴方向、Y轴方向和X轴方向上移动，能够移动到三维的任意位置。

此外，在加工头111与传递机构112之间，在臂125的侧面或者内部设置有未图示的传递路径，构成为能够传递附加材料、能量线以及增材制造中使用的气体等。由此，能够集中处理上述传递路径和电气系统的配线等，操作和维护变得容易。

另一方面，刀具主轴130通过切削刀具TL对工件W进行切削加工。

此处，作为“切削加工”，作为其代表性的例子，包括“车削加工”、“铣削加工”等。车削加工是指，将工件安装于工件保持部并使其旋转，并使安装于加工头的车削用刀具与工件接触来进行加工。此外，“铣削加工”是指，在将工件安装于工件保持部并固定或者角度分度的状态下，使安装于加工头的铣削用刀具一边旋转一边与工件接触来进行加工。在本实施方式中，以下对铣削加工的情况进行说明。

第二移动机构140构成为，通过使安装有切削刀具TL的刀具主轴130在Z轴方向、Y轴方向和X轴方向上移动，能够移动到三维的任意位置。此外，在铣削加工时，刀具主轴130使铣削加工用的切削刀具TL旋转。

(复合加工机械的动作)

接着，对复合加工机械10的加工动作的例子进行说明。复合加工机械的加工在相对于外部遮蔽的机内区域IR内进行。

如图2的虚线所示，增材制造机构110使用第一移动机构120移动到工件W的附近，对工件W实施增材制造。此时，根据来自控制部PROC的控制信号，使加工头111在三维方向上移动并绕B轴摆动，进而工件保持机构102使工件W绕C轴旋转，由此能够在工件W的外表面上的任意位置实现任意形状的增材制造。

在增材制造时，刀具主轴130通过第二移动机构140移动到相对于工件W在Z轴方向上分离的位置而成为待机状态(参照图1、图2)。

在增材制造工序结束时，根据来自控制部PROC的控制信号，增材制造机构110通过第一移动机构120移动到相对于工件W在Z轴方向上分离的部位而成为待机状态(参照图1)。

之后，在进行切削工序的情况下，根据来自控制部PROC的控制信号，刀具主轴130使用第二移动机构140移动到工件W的附近，对工件W实施切削加工。

(机床)

通过从图1、图2的复合加工机械10省略刀具主轴130和第二移动机构140，能够作为进行增材制造或激光加工的机床使用。

(刀具保管装置的结构)

接着，对刀具保管装置200进行说明。刀具保管装置200具有覆盖保管区域SR的保管装置罩22、以及收纳在保管区域SR内的刀库210和刀库驱动机构220。如图1～3所示，机内区域IR和保管区域SR隔着壁22a分隔开，加工头111仅能够经由设置于壁22a的进入开口(罩开口部)22b，从机内区域IR进入保管区域SR以便更换焊枪30。保管区域SR由包括壁22a的保管装置罩22覆盖整体。另外，虽然在本实施方式中保管装置罩22包括壁22a，但是例如也可以将壁22a设为主体罩21的一部分。在该情况下，作为主体罩21的一部分的壁22a以及保管装置罩22协同动作，构成覆盖保管区域SR的罩。

刀具保管装置200配置固定于框架121的刀库支承框架228(图2)。刀库支承框架228的上端部与壁22a的上部开口22c(图3)邻接，通过上部开口22c与固定于框架121的端部上部的托架121a连接。另外，上部开口22c与刀库支承框架228的上端部之间也可以毫无间隙地密封以免异物通过。在保管区域SR侧，刀库支承框架228在上下方向(X轴方向)上呈梁状延伸。

参照图3，在保管装置罩22的正面设置有取出开口22d，取出开口22d能够通过外门(第二门)22e遮蔽或开放，该外门22e铰链安装于保管装置罩22且能够枢轴转动。

在保管区域SR内配置有详细情况后述的刀库210。通过开放外门22e，作业者能够进入刀库210。

保管在刀库210中的刀具没有特别限定。但是，当是在激光射出路径内配置有聚光透镜等光学元件的刀具的情况下，在保管刀具时，光学元件有可能被异物等污染。此外，如后述的焊枪30那样，在通过保护窗覆盖激光射出路径的端部的刀具中，存在因保护窗被污染而妨碍激光束等的透过或者保护窗自身破损的顾虑。因此，通过将这种刀具保管于在内部不具有移动装置的刀库210中，污染防止效果提高。

图4A是从右侧观察图2的A－A截面的截面图，图4B是从右侧观察图2的B－B截面的截面图。如图4A、图4B和图2所示，刀具保管装置200具有：箱形的刀库210；以及刀库驱动机构(刀库移动装置)220，配设在刀库210的外部，使刀库210沿着X轴方向移动。进而，刀库驱动机构220使刀库210在更换刀具的更换位置与保管刀具的保管位置之间移动。在外门22e(图3)关闭的状态下，刀库210和刀库驱动机构220由包括壁22a的保管装置罩22覆盖。此处，刀库210的内部也可以相对于刀库210的外部密闭。

在图4A、图4B中，刀库驱动机构220具有：连结板221，安装于刀库210的外侧；轨道222，安装于连结板221并沿着X轴方向延伸；滑块223，固定于刀库支承框架228；滚珠螺母224，安装于连结板221；丝杠轴225，配置于刀库支承框架228，沿着X轴方向延伸并与滚珠螺母224螺合；以及伺服马达226，固定于刀库支承框架228，旋转驱动丝杠轴225。滑块223能够沿着轨道222在X轴方向上移动。伺服马达226通过未图示的配线与控制部PROC连接，通过其控制进行正转或者反转。由此，刀具保管装置200构成为，能够通过刀库驱动机构220使刀库210沿着轨道222移动。此处，刀具保管装置200只要构成为通过刀库驱动机构220使刀库210在更换刀具的更换位置与保管刀具的保管位置之间移动即可。因而，通过刀库驱动机构220使刀库210移动的方向并不限定于X轴方向，可以是Y轴方向或Z轴方向，或者将它们合成的方向。但是，后述的加工头111为了更换刀具而进入刀库210的方向成为与刀库210的移动方向交叉的方向。另外，刀库驱动机构220只要以能够定位的方式移动刀库210即可，例如可以使用齿条和小齿轮、同步带和齿轮等。

图5是从刀库开口部210a侧观察刀库210的立体图，以关闭刀库门210e的状态示出，图6也是从刀库开口部210a侧观察刀库210的立体图，但以打开刀库门210e的状态示出，均以在内部保管有焊枪30的状态示出。在图5、图6中，刀库210为大致长方体的箱形，机内区域IR侧(图5、图6的左侧)的面开放，形成刀库开口部210a。此外，刀库210的图6的跟前侧的面(与设置有刀库开口部210a的面不同的面)也开放，在此形成取出开口210d(图6)。取出开口210d能够由刀库门(第一门)210e遮蔽或开放，该刀库门210e铰链安装于刀库210且能够枢轴转动。此处，刀库210只要是箱形即可，也可以不是大致长方体，而是其他多面体、一部分具有曲面的形状。

另外，如图3所示，当刀库210位于保管位置时，刀库门210e与外门22e重叠。因而，当刀库210位于保管位置时，作业者通过打开外门22e而能够进入刀库门210e，通过打开刀库门210e而能够取出刀库210的内部的焊枪30。

在图5、图6中，在刀库210的顶面210b的大致中央形成有将外部与内部连通的供给口210c。供给口210c通过在图2中用虚线简略图示的软管HS与空气供给装置CAS连接。从空气供给装置CAS经由软管HS和供给口210c供给清洁的空气，由此能够将刀库210内维持为清洁的环境。此处，供给口210c可以形成在顶面210b的中央附近以外的部位，也可以形成在刀库210的其他面。此外，空气供给装置CAS在图2中简单地图示，无需配置在图示的位置。此外，具有挠性的软管HS不妨碍刀库210的移动。

此外，在图5、图6中，在刀库开口部210a的上端安装有从此处沿着X轴方向延伸的矩形的遮蔽板216，能够与刀库210一起移动。

在刀库210内部的侧面，沿着刀库210的移动方向，在本实施方式中在X轴方向即复合加工机械10的高度方向上排列配置有3个把持所保管的焊枪30的把持部217。各把持部217上下具有相互接近/远离自如的一对把持爪(刀具保持部件)217a、217b，例如通过未图示的弹簧机构向接近的方向施力。在图5、图6的例子中，中央的把持部217把持焊枪30。由于在刀库210内除了把持部217以外不具有可动部，因此能够抑制在内部产生异物。另外，把持部217的数量没有限定。此外，作为刀具保持部件，并不限定于把持刀具的把持爪，例如可以是通过气压或磁力来保持焊枪30的部件。

图7是表示把持部217与焊枪30之间的关系的图。关于焊枪30的详细情况，将在后面叙述。如图7所示，焊枪30的被把持部31i的外径为D1。另一方面，把持部217的把持爪217a、217b的内周为圆弧状，自由状态下的最小内切圆直径为D2，具有D1＞D2的关系。

刀具保管装置200具备包括膨胀密封件231的密封装置230。在图5、图6中，在刀库210的刀库开口部210a的周围，遍及整周设置有密封装置230的膨胀密封件231。

图8是取图5的C－C截面并与邻接的壁22a一起示出的放大图，表示膨胀密封件231的膨胀状态，图9是取图5的C－C截面并与邻接的壁22a一起示出的放大图，表示膨胀密封件231的收缩状态。在图8中，在刀库开口部210a的周围形成有槽210f。橡胶或树脂制的膨胀密封件231由安装于槽210f的基部231a、以及与基部231a连结且遍及整周地位于槽210f与壁22a之间的中空的密封部231b构成。密封部231b通过伸缩的原材料形成为管状，通过向内部填充流体(此处为气体)并加压而能够膨胀。此处，膨胀密封件231安装于槽210f，但也可以构成为不设置槽210f，而通过固定件等将膨胀密封件231安装于刀库开口部210a的周围。此外，在密封部231b，遍及整周地设置有膨胀时与壁22a接触的多个突起(隆起部)231c，但也可以不设置这种突起。

如图8所示，密封装置230包括气泵AP和配管TB。膨胀密封件231经由贯通基部231a向刀库210的外部延伸的配管TB与气泵AP连接。气泵AP通过未图示的配线与控制部PROC(图2)连接，通过其控制进行加压或减压动作。

通过根据控制部PROC的控制对气泵AP进行加压驱动，从配管TB压送空气，如图8所示，密封部231b通过在内部填充的空气而膨胀，与刀库开口部210a的周围以及面向刀库210的保管装置罩22的一部分即壁22a抵接，从而，密封装置230的膨胀密封件231将刀库开口部210a的周围与壁22a之间密封。由此，刀库开口部210a相对于外部成为遮蔽状态。将其称为第二状态。

另一方面，通过根据控制部PROC的控制对气泵AP进行减压驱动，配管TB内成为负压，因此，如图9所示，密封部231b内的空气被吸引，由此，密封装置230的膨胀密封件231从面向刀库210的保管装置罩22的一部分即壁22a离开。将其称为第一状态。另外，也可以构成为，通过将基部231a设置在壁22a侧，收缩后的膨胀密封件231从刀库开口部210a的周围离开。

进而，也可以将气泵AP兼用为空气供给装置CAS。此外，向密封部231b供给的流体并不限定于空气，也可以是其他气体、液体。

图10是表示在加工头111的前端安装有焊枪30的状态的截面图，用线PL表示加工头111与焊枪30的分离位置。在图10中，加工头111具有呈筒状的岐管部111a以及设置于岐管部111a的前端的安装部111b。

从岐管部111a到安装部111b形成沿着轴线O延伸的加工头光路111c。安装部111b具有焊枪30侧的端面111d和与端面111d对置的环状端面111e。此外，加工头光路111c在安装部111b内扩径而形成卡合孔111f。

在加工头光路111c内，在卡合孔111f的附近配置有光透过性的加工头保护窗111g，进行保护以免异物进入加工头光路111c内而污染设置在其里侧的激光光源(未图示)。

进而，在加工头光路111c内，在加工头保护窗111g与焊枪30侧的端面111d之间能够开闭地配置有加工头保护闸门111j。在加工头111安装有焊枪30时，加工头保护闸门111j成为开放状态，由此激光束能够通过加工头光路111c。此外，当加工头111与焊枪30分离时，加工头保护闸门111j为了保护加工头光路111c而成为关闭状态。

与加工头光路111c平行，以贯通安装部111b的方式形成有加工头侧粉末供给路111h。加工头侧粉末供给路111h在环状端面111e的端部经由接头113与粉末软管114连接。该粉末软管114通过岐管部111a与覆盖岐管部111a的周围的筒状遮蔽部件115之间的空间，与未图示的粉末供给源连接。

在安装部111b的端面111d形成有3个(仅图示1个)凹部111i，在其内部配置有卡盘机构116。卡盘机构116例如通过加压空气进行动作，能够通过相对于焊枪30的卡盘孔31h(后述)嵌合而保持焊枪30，并且通过释放卡盘孔31h而使焊枪30脱离。由于卡盘机构116是公知的，因此省略详细的说明。

焊枪30具有基座部31以及相对于基座部31连结的大致圆锥状的喷嘴32。基座部31具有能够与安装部111b的卡合孔111f卡合的圆筒部31a。基座部31与喷嘴32能够分离。

形成沿着轴线O贯通基座部31内的第一刀具光路31b、以及沿着轴线O贯通喷嘴32内的第二刀具光路32a。第二刀具光路32a具有随着远离基座部31而直径变小的尖细形状，在喷嘴32的前端开口。通过第一刀具光路31b和第二刀具光路32a形成射出激光束的激光射出路径。

在第一刀具光路31b内，从圆筒部31a的前端附近起依次分别配置有光透过性的第一刀具保护窗31c、聚光透镜(光学元件)33、以及遮蔽激光射出路径的端部的第二刀具保护窗31d。

第一刀具保护窗31c、第二刀具保护窗31d进行保护以免异物进入第一刀具光路31b内而污染聚光透镜33。

进而，在第一刀具光路31b内，在第一刀具保护窗31c与圆筒部31a的前端之间能够开闭地配置有刀具保护闸门31j。在加工头111安装焊枪30时，刀具保护闸门31j成为开放状态，由此通过加工头光路111c的激光束能够入射到焊枪30的第一刀具光路31b。此外，在焊枪30与加工头111分离时，刀具保护闸门31j为了保护第一刀具光路31b而成为关闭状态。

沿着第一刀具光路31b，以贯通基座部31的方式形成第一刀具侧粉末供给路31g。在加工头111的前端安装有焊枪30时，第一刀具侧粉末供给路31g与加工头侧粉末供给路111h连通。

此外，朝向喷嘴32的前端以贯通喷嘴32的方式形成有第二刀具侧粉末供给路32c。第二刀具侧粉末供给路32c与第一刀具侧粉末供给路31g连通。通过第一刀具侧粉末供给路31g和第二刀具侧粉末供给路32c形成粉末供给路径。

在基座部31的加工头侧端面，与安装部111b的凹部111i对应地形成有卡盘孔31h。此外，在基座部31的喷嘴侧附近形成有从基座部31的其他外周面缩颈的被把持部31i。

在增材制造时，从设置在加工头111内的未图示的激光光源射出的激光束通过岐管部111a内的加工头光路111c，进而入射到焊枪30的第一刀具光路31b。此处，由聚光透镜33聚光后的激光束进一步通过第二刀具光路32a，从喷嘴32的前端朝向工件W的表面照射。

另一方面，从未图示的粉末供给源与加压气体一起供给金属制的粉末(附加材料)，该粉末经由粉末软管114供给到安装部111b的加工头侧粉末供给路111h，进一步经由焊枪30的第一刀具侧粉末供给路31g以及第二刀具侧粉末供给路32c，最终从喷嘴32的前端喷出，朝向被照射激光束的工件W(图1、图2)的表面(照射区域)吹喷。由此，吹喷的粉末通过激光束熔融附着在工件W上，因此，增材制造后的工件W能够使用刀具主轴130(图1、图2)切削为所希望的形状。

(刀具保管装置的动作)

以下，参照附图对刀具保管装置200的动作进行说明。图11是表示控制部PROC的刀具保管控制的流程图。图12～19是表示加工头111与刀具保管装置200的关联动作的图。

如图1～图4B所示，在机内区域IR内进行增材制造的期间，通过刀库驱动机构220将刀库210定位在X轴方向的最下端位置P2(保管位置)。此时，壁22a的进入开口22b不与刀库开口部210a重叠。进而，由于进入开口22b被刀库210的遮蔽板216覆盖，所以能够抑制异物从机内区域IR侧进入保管区域SR侧。另一方面，如果刀库210从最下端位置P2移动，则遮蔽板216从进入开口22b退避，因此，无需另行设置开闭机构，能够自动地进行进入开口22b的开闭。

此外，在最下端位置P2处密封装置230遮蔽刀库开口部210a，进而从清洁空气源CAS向刀库210内供给清洁的空气，因此，能够阻止异物从刀库210的外部进入内部，不会污染保管在刀库210内的焊枪30。

在增材制造工序结束后，在从加工头111卸下焊枪30并保管到刀库210中的情况下，控制部PROC(图2)通过接收保管指令(图11的步骤S1)，进行以下的控制。

首先，在安装有焊枪30的加工头111位于原位置HP以外的位置的情况下，控制部PROC在步骤S2中使加工头111移动到原位置HP。原位置HP如图12(以及图1、图2)所示，是加工头111的端部与进入开口22b对置的位置。

接着，控制部PROC通过在步骤S3中对气泵AP进行减压驱动，使密封装置230从壁22a离开(参照图9)。由此，在使刀库210移动时，能够防止膨胀密封件231的磨损，并且能够不产生因接触而引起的阻力而实现顺畅的移动。

进而，控制部PROC通过在步骤S4中使伺服马达226向正方向旋转驱动，将丝杠轴225的旋转运动变更为滚珠螺母224的直线运动，使刀库210沿着X轴方向上升，使刀库开口部210a与进入开口22b对置(重叠)。由此，能够经由进入开口22b从机内区域IR侧进入刀库210。

此时，在来自控制部PROC的控制信号中包含伺服马达226的转速。此处，假设在刀库210的最下部的把持部217保管焊枪。在这种情况下，通过来自控制部PROC的控制，刀库驱动机构220使位于保管位置P2的刀库210如图13所示那样上升至最下部的把持部217与进入开口22b对置的位置(更换位置)P1。即，更换位置是指能够在与加工头111之间进行焊枪30的交接的、与刀库210的多个把持部217中的任一个对应的位置。因而，控制部PROC对刀库驱动机构220进行控制，以使刀库210移动到与各个把持部217的位置对应的更换位置。

接着，控制部PROC在步骤S5中，经由第一移动机构120使加工头111沿着Z轴方向移动(突出)，通过进入开口22b和刀库开口部210a，进入到刀库210内(参照图14)。

此处，对由控制部PROC进行的将焊枪30交接到把持部217的控制动作进行详细说明。在使把持部217把持焊枪30的情况下，在放大表示加工头111的前端的图15中，使加工头111沿着Z轴方向接近把持部217，以使得焊枪30的轴线从由把持爪217a、217b形成的空间的中心朝外侧偏移。

进而如图16所示，当焊枪30的被把持部31i到达把持爪217a、217b的侧方时，使加工头111停止，接着使其沿着Y轴方向接近把持部217。此时，把持爪217a、217b的前端与被把持部31i抵接，但通过继续使焊枪30与加工头111一起沿着Y轴方向移动，把持爪217a、217b朝分离的方向位移，把持爪217a、217b的内周与被把持部31i的外周密接。

当焊枪30的轴线与由把持爪217a、217b形成的空间的中心一致时，使加工头111停止。在该状态下，通过未图示的弹簧机构的作用力，对把持爪217a、217b朝向被把持部31i加力，阻止焊枪30从把持部217脱落。

之后，控制部PROC命令加工头111的卡盘机构116(图10)释放，由此加工头111与焊枪30成为能够分离的状态。在该状态下，通过如图17所示使加工头111向从焊枪30离开的方向移动，能够将加工头111从保持于把持部217的状态的焊枪30分离。此处，在焊枪30与加工头111即将进行分离动作之前，使处于开放状态的加工头保护闸门111j和刀具保护闸门31j以关闭的方式动作。另外，在从把持部217卸下焊枪30的情况下，只要进行与以上相反的动作即可。

进而，如图18所示，控制部PROC在图11的步骤S6中，经由第一移动机构120使加工头111向Z轴方向的反方向移动(拉入)。在将焊枪30留在刀库210中的状态下，加工头111通过刀库开口部210a和进入开口22b返回到机内区域IR内。

接着，如图19所示，控制部PROC在步骤S7中使伺服马达226向负方向旋转驱动，将刀库210返回到保管位置P2。之后，控制部PROC在步骤S8中对气泵AP进行加压驱动，由此使膨胀密封件231膨胀而使密封装置230与壁22a抵接(参照图8)。

如图3所示，在保管位置处，作业者通过打开外门22e和刀库门210e，能够取出从加工头111卸下的焊枪30，进行检查和清洗等。另外，也可以在外门22e和刀库门210e(图3)设置锁定机构，当刀库210位于保管位置P2以外的位置时进行门的锁定，检测到返回到保管位置P2这一情况，解除门的锁定。

此外，上述的动作以将安装于加工头111的焊枪30保管在刀库210中为目的。与此相对，在以更换安装于加工头111的焊枪30为目的的情况下，只要在图11的步骤S6与步骤S7之间，加入

“将刀库210移动到应当新安装的焊枪30的位置”、

“加工头111的突出和焊枪30的安装”、

“加工头111的拉入”

的各控制步骤即可。

(本实施方式的效果以及用户的优点)

通常，当保管在激光射出路径内配置有聚光透镜等光学元件的焊枪30时，光学元件有可能被异物等污染。此外，即使在通过保护窗覆盖激光射出路径的端部的情况下，也有可能因保护窗被污染而妨碍激光束等的透过或者保护窗自身破损。进而，即使在设置刀具保护闸门31j的情况下，附着于刀具保护闸门31j的异物也有可能因刀具保护闸门31j的开闭动作而进入激光射出路径，污染激光射出路径。此外，还有可能因异物而导致刀具保护闸门31j自身破损或无法开闭。根据本实施方式，由于在刀库210内不需要移动焊枪30的可动机构，因此在刀库210内难以产生异物，能够抑制保管的焊枪30的污染。

此外，由于使刀库210在保管位置P2与更换位置P1之间移动，因此通过使加工头111移动到原位置HP，进行焊枪30的拆装、更换。进而，在刀库210的内部沿着刀库210的移动方向设置有多个把持部217，通过使收纳多个焊枪30的刀库210移动来进行焊枪30的拆装、更换。因而，通过变更配置在刀库210内部的把持部217的数量，与加工头111的可动范围无关，能够容易地变更焊枪30的保管能力、例如焊枪30的最大可保管数量。

此外，由于刀库210移动到更换位置，因此对于加工头111，只要使第一移动机构120具有使加工头111能够进入刀库210的内部的行程即可，不需要具有使加工头111移动至保管位置的行程。因而，第一移动机构120的尺寸(特别是导轨124a全长)为加工所需的最小限度即可，因此能够使复合加工机械10小型化，设置布局的自由度提高。

此外，根据本实施方式，由于仅经由进入开口22b从进行加工的机内区域IR进入保管焊枪的保管区域SR，因此能够尽量抑制异物从机内区域IR向保管区域SR飞散。进而，仅在刀库210移动到更换位置时，遮蔽板216开放进入开口22b，因此无需在进入开口22b设置开闭机构，实现刀库210的小型化和成本降低。但是，如后述的变形例所示，也可以设置选择性地开放/遮蔽进入开口22b的遮蔽板。

进而，通过使刀库210在保管位置P2与更换位置P1之间移动，能够使保管位置的刀库210进一步从进入开口22b离开，能够进一步抑制机内区域的异物附着于焊枪30。

此外，通过将刀库210的保管位置P2设定在例如作业者容易进入的位置，能够容易地通过开放外门22e和刀库门210e进行保管的焊枪30的取出和新的焊枪30的装填。

由此，与将焊枪等精密刀具保管在与加工装置不同的刀库中的以往的刀具管理相比，在保管空间的节约、管理的容易度、刀具更换的时间缩短等方面能够实现显著的改善。

此外，由于刀库210的移动方向为大致铅垂方向，因此能够不受焊枪30的保管个数的影响而减小刀具保管装置200的设置面积。

进而，由于控制部PROC对刀库驱动机构220进行控制以使刀库210移动到与各个把持部217的位置对应的更换位置，因此，在更换焊枪30时，能够通过使收纳多个焊枪30的刀库210移动来进行该更换，因此能够与加工头111的可动范围无关地保管大量焊枪30。此外，由于能够以更换所需的最小面积收敛与刀库210邻接的进入开口22b，因此异物难以混入。

由于刀库210经由供给口210c向内部供给从清洁的空气源CAS输送来的空气，所以将其内部始终保持为清洁，并且形成从刀库210的内部朝向外部的空气的流动，因此能够防止异物从外部混入。

进而，由于具备在第一状态下从刀库开口部210a的周围和壁22a中的一方离开、且在第二状态下与刀库开口部210a的周围和壁22a抵接的密封装置230，所以在刀库210位于保管位置的期间，能够通过膨胀密封件231堵塞壁22a与刀库210的间隙，因此能够控制刀库内部的空气的流动方向以便可靠地防止异物的混入。此外，通过堵塞空气的主要出口，能够提高刀库210内的内压，更可靠地防止异物的混入。

由于密封装置230在刀库210位于保管位置时成为第一状态，在位于保管位置以外的位置时成为第二状态，所以不会妨碍刀库210的移动。

刀库210在与设置有刀库开口部210a的面不同的面具备刀库门210e，此外，刀库210和刀库驱动机构220被保管装置罩22包围，在保管位置处，在与刀库门210e重叠的位置具备外门22e，因此无需停止复合加工机械或机床的运转，就能够进行保管刀具的维护和替换。

本实施方式的刀库210能够保管包括要求在更清洁的气氛下保管的光学元件的焊枪30。

图20是表示变形例的刀具保管装置201的与图3同样的立体图。在图20的刀具保管装置201中，在壁22a中的进入开口22b的附近安装有气缸AC。气缸AC利用从未图示的加压空气源供给的空气使轴SF伸缩自如。轴SF的端部与遮蔽进入开口22b的遮蔽板CL连结。气缸AC能够根据来自控制部PROC的控制信号进行动作。具体而言，当从控制部PROC输入关闭信号时，气缸AC使轴SF伸长，如图20所示，遮蔽板CL向关闭进入开口22b的位置移动。另一方面，当从控制部PROC输入开放信号时，气缸AC使轴SF收缩，使遮蔽板CL从图20所示的状态向X轴方向上方退避，将进入开口22b开放。

根据本变形例，控制部PROC在刀库210停留在保管位置的期间，向气缸AC发送关闭信号，由此遮蔽板CL将进入开口22b保持关闭。由此，能够抑制机内区域IR中的异物经由进入开口22b进入到保管区域SR。

与此相对，控制部PROC在使刀库210向更换位置移动时，通过向气缸AC发送开放信号，遮蔽板CL开放进入开口22b，因此，加工头111能进入刀库210的内部。本变形例的情况下，也可以不设置遮蔽板216。此外，遮蔽板CL的驱动并不限定于气缸，可以用马达等进行。

另外，本发明并不限定于上述实施例的结构，还包括各种变形例。例如，并不限定于上述的复合加工机械，也能够在单独的增材制造装置附加刀具更换装置。或者，也可以在增材制造以外的加工装置附加刀具更换装置。

附图标记说明：

10：复合加工机械；22e：外门；30：焊枪；100：基台；102：工件保持机构；110：增材制造机构；111：加工头；112：传递机构；120：第一移动机构；121：框架；130：刀具主轴；140：第二移动机构；200、201：刀具保管装置；210：刀库；210a：刀库开口部；210d：取出开口；210e：刀库门；216、CL：遮蔽板；217：把持部；217a、217b：把持爪；230：密封装置；220：刀库驱动机构；221：连结板；222：轨道；223：滑块；224：滚珠螺母；225：丝杠轴；226：伺服马达；228：刀库支承框架；AP：气泵；CAS：空气供给装置；PROC：控制部。

Claims (12)

1.一种刀具保管装置，具备：

箱形的刀库，在内部配置保持刀具的多个刀具保持部件；

刀库移动装置，配设在所述刀库的外部，使所述刀库在更换所述刀具的更换位置与保管所述刀具的保管位置之间移动；

保管装置罩，在内部配置所述刀库和所述刀库移动装置；以及

密封装置，在第一状态下从设置于所述刀库的刀库开口部的周围和面向所述刀库的所述保管装置罩中的一方离开，在第二状态下与所述刀库开口部的周围和所述保管装置罩抵接，

所述刀库沿着通过所述刀库移动装置移动的方向配置所述刀具保持部件。

2.根据权利要求1所述的刀具保管装置，其中，

所述保管装置罩包括面向所述刀库的罩开口部，

所述刀库构成为，在所述更换位置处，所述刀库开口部与所述罩开口部重叠，在所述保管位置处，所述刀库开口部不与所述罩开口部重叠。

3.根据权利要求1或2所述的刀具保管装置，其中，

所述刀具保管装置还具备控制部，该控制部对所述刀库移动装置进行控制，

所述控制部对所述刀库移动装置进行控制，以使所述刀库移动到与各个所述刀具保持部件的位置对应的所述更换位置。

4.根据权利要求1或2所述的刀具保管装置，其中，

所述刀具保管装置还具备空气供给装置，该空气供给装置向所述刀库供给空气。

5.根据权利要求1所述的刀具保管装置，其中，

所述密封装置包括膨胀密封件，该膨胀密封件由伸缩的材质形成为管状，通过向内部填充流体并加压而膨胀，从所述第一状态转变为所述第二状态。

6.根据权利要求2所述的刀具保管装置，其中，

所述刀库在与设置有所述刀库开口部的面不同的面具备第一门。

7.根据权利要求6所述的刀具保管装置，其中，

在内部配置所述刀库和所述刀库移动装置的保管装置罩在所述刀库的所述保管位置处，在与所述第一门重叠的位置具备第二门。

8.根据权利要求1或2所述的刀具保管装置，其中，

所述刀具包括：

激光射出路径，射出激光束；以及

光学元件，在该激光射出路径中对激光束进行聚光。

9.根据权利要求8所述的刀具保管装置，其中，

所述刀具还包括粉末供给路径，该粉末供给路径朝向所述激光束的照射区域供给金属粉末。

10.一种机床，具备：

刀具保管装置，包括：箱形的刀库，在内部配置保持刀具的多个刀具保持部件；以及刀库移动装置，配设在所述刀库的外部，使所述刀库在更换位置与保管位置之间移动；

加工头，安装刀具来进行加工；

加工头移动装置，使所述加工头移动；

机床的控制部，对所述刀库移动装置和所述加工头移动装置进行控制；以及

壁，配置在使用所述刀具进行加工的机内区域与保管所述刀具的保管区域之间，

所述壁包括罩开口部，

所述刀库包括面向所述壁的刀库开口部，

所述控制部对所述刀库移动装置进行控制，以使所述刀库从所述保管位置向所述更换位置移动，

所述刀库构成为，在所述更换位置处，所述刀库开口部与所述罩开口部重叠，在所述保管位置处，所述刀库开口部不与所述罩开口部重叠，

所述刀库沿着通过所述刀库移动装置移动的方向配置所述刀具保持部件，

所述刀具保管装置具备密封装置，该密封装置在第一状态下从所述刀库开口部的周围和所述壁中的一方离开，在第二状态下与所述刀库开口部的周围和所述壁抵接。

11.根据权利要求10所述的机床，其中，

所述控制部对所述加工头移动装置进行控制，以使所述加工头进入所述更换位置处的所述刀库的内部。

12.一种复合加工机械，具备：

刀具保管装置，包括：箱形的刀库，在内部配置保持用于激光加工的激光加工刀具的多个刀具保持部件；以及刀库移动装置，配设在所述刀库的外部，使所述刀库在更换位置与保管位置之间移动；

加工头，安装所述激光加工刀具来进行激光加工；

加工头移动装置，使所述加工头移动；

刀具主轴，安装用于切削加工的切削刀具来进行切削加工；

刀具主轴移动装置，使所述刀具主轴移动；

控制部，对所述刀库移动装置和所述加工头移动装置进行控制；以及

壁，配置在使用所述激光加工刀具进行加工的机内区域与保管所述激光加工刀具的保管区域之间，

所述壁包括罩开口部，

所述刀库包括面向所述壁的刀库开口部，

所述控制部对所述刀库移动装置进行控制，以使所述刀库从所述保管位置向所述更换位置移动，

所述刀库构成为，在所述更换位置处，所述刀库开口部与所述罩开口部重叠，在所述保管位置处，所述刀库开口部不与所述罩开口部重叠，

所述刀库沿着通过所述刀库移动装置移动的方向配置所述刀具保持部件，

所述刀具保管装置具备密封装置，该密封装置在第一状态下从所述刀库开口部的周围和所述壁中的一方离开，在第二状态下与所述刀库开口部的周围和所述壁抵接。

Images