CN115476187A - 刀库和机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供在较强的外力施加于把持部的情况下能够释放该外力的刀库和机床。刀库(20)以能够以一轴线为中心进行旋转分度的方式设于立柱(5)。随着主轴头的移动，换刀装置(15)使沿着刀库(20)的外周设置的多个夹持臂(30)中的被分度至与主轴(9)对应的位置的夹持臂(30)向主轴(9)侧移动，进行主轴(9)上的刀具的拆装。刀库(20)具备7个柱部(25)和7个空间(26)。7个柱部(25)架设在以一轴线为中心的旋转中心部(21)与外周部(22)之间。7个空间(26)设于彼此相邻的柱部(25)彼此之间。在从一轴线的一端侧观察刀库(20)的情况下，7个空间(26)占据的面积大于7个柱部(25)占据的面积。

Description

刀库和机床

技术领域

本发明涉及刀库和机床。

背景技术

专利文献1所公开的换刀装置具备刀库。刀库以能够以一轴线为中心进行旋转的方式设于机床且在外周具有多个把持部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－104766号公报

发明内容

发明要解决的问题

若在加工中产生的切屑和切削液的飞沫附着于把持部，则有时把持部的动作性能会降低。若在把持部的动作性能降低的状态下强行进行换刀，则有可能较强的外力施加于把持部导致把持部损伤。

本发明的目的在于，提供在较强的外力施加于把持部的情况下能够释放该外力的刀库和机床。

用于解决问题的方案

技术方案1提供一种刀库，该刀库以能够以一轴线为中心进行旋转的方式设于机床，且在外周具有多个把持部，该机床具备主轴、支承主轴的主轴头以及以主轴头能够移动的方式支承该主轴头的立柱，该刀库的特征在于，该刀库具备：多个柱部，该多个柱部设于旋转中心部与外周部之间；以及空间，其设于彼此相邻的所述柱部彼此之间，空间占据的面积大于多个柱部占据的面积。故此，刀库具有保持刀具所需的刚度，且能够使刀库的刚度下降到在施加有较强的外力的情况下能够变形的程度。例如，当在加工中产生的切屑、切削液附着于把持部时，把持部的移动性能会降低。在该状态下进行换刀时较强的外力施加于把持部的情况下，刀库会挠曲变形，由此能够释放该外力。由于刀库具备较多面积的空间，因此还能够期待轻量化和费用削减。此外，空间部既可以贯通刀库，也可以不贯通刀库。

也可以是，技术方案2的刀库的柱部的与所述旋转中心部连接的一端侧的宽度大于柱部的与一端相反的那一侧即另一端侧的宽度。由于柱部的与旋转中心部连接的一端侧的宽度较大，因此，刀库会稳定地旋转。

也可以是，技术方案3的刀库的空间的旋转中心部侧的部分位于彼此相邻的柱部的靠旋转中心部侧的一端部彼此之间。故此，与将空间的旋转中心部侧的部分设于比柱部的一端部彼此之间靠外周侧的位置时相比，能够将空间设置得更大，能够有效地降低刀库的刚度。

也可以是，技术方案4的刀库的柱部设有向一轴线的两端侧突出的肋。故此，能够提高刀库的柱部的刚度。

也可以是，技术方案5的刀库的柱部的个数为把持部的数量的公约数。由于柱部的个数为把持部的数量的公约数，因此，基于一个柱部自一个把持部受到的外力的分析结果，能够容易地算出施加于相应个数的柱部的外力。

技术方案6的机床的特征在于，具备技术方案1至5中任一项所述的刀库。故此，机床能够获得技术方案1至5中任一项所述的效果。

附图说明

图1是机床1的主视图。

图2是主轴头7周围的右视图。

图3是主轴头7周围的右视图。

图4是夹持臂30和其周边的右视图。

图5是刀库20的主视图。

图6是图5的I－I线的向视方向剖视立体图。

附图标记说明

1、机床；3、刀柄；4、刀具；5、立柱；7、主轴头；9、主轴；15、换刀装置；20、刀库；21、旋转中心部；22、外周部；25、柱部；26、空间；30、夹持臂；251、肋。

具体实施方式

说明本发明的实施方式。在本实施方式中，以图中所示的箭头的朝向来说明机床1的左右、前后、上下。机床1的左右方向、前后方向、上下方向分别是机床1的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。换刀装置15的朝向也与此相仿。

说明机床1的结构。如图1、图2所示，机床1具备基座2、立柱5、主轴头7、主轴9、控制箱6、工作台10、换刀装置15等。基座2为大致长方体形状的铁制底座，且沿前后方向延伸。立柱5设于基座2上表面后侧。主轴头7(参照图2)能够沿着立柱5前表面升降。主轴9可旋转地设于主轴头7内部。主轴9具有朝下开口的装配孔(省略图示)。装配孔位于主轴头7下部。刀具4固定于刀柄3。刀柄3拆装自如地装配于主轴9的装配孔。主轴头7在内部具备把持机构(省略图示)。把持机构对装配于装配孔的刀具4进行把持。把持机构根据主轴头7的升降解除把持。在本实施方式中，在以下说明中，将刀具4和刀柄3总称为刀具4。主轴9在设于主轴头7的主轴马达(省略图示)的驱动下旋转。刀具4与主轴9一体地旋转。

控制箱6收纳数控装置(省略图示)。数控装置控制机床1的动作。工作台10设于基座2上表面大致中央且位于主轴头7下方。工作台10能够沿X轴和Y轴这两个轴移动。被切削件(省略图示)通过夹具(省略图示)固定于工作台10上表面。机床1使工作台10和主轴头7相对地沿X轴、Y轴、Z轴这3个轴向移动来使刀具4接触于被切削件，从而对被切削件实施切削加工。

换刀装置15具备刀库20和多个夹持臂30(本发明的把持部的一个例子)。刀库20为圆盘状且由铝合金制成。此外，在后面叙述刀库20的具体构造。刀库20以使大致圆形形状的正面稍微向下方倾斜的状态通过一对框架8支承于立柱5。刀库20在背面中心部具有轴部201。轴部201向立柱5侧突出。立柱5具备一对框架8和支承台18。一对框架8自立柱5前表面上部的左右两侧向前方延伸。支承台18固定于一对框架8的顶端部。支承台18在前表面具备支承部19。支承部19以轴部201能够旋转的方式支承该轴部201。支承台18在上部固定有刀库马达100。刀库马达100的驱动轴经由减速器(省略图示)与轴部201连结。减速器对刀库马达100的旋转力进行减速并将之传递至轴部201。

多个夹持臂30沿着刀库20的外周呈放射状设置。夹持臂30的个数是28个。夹持臂30将刀具4保持为拆装自如。沿着刀库20的背面外周部等间隔地设有多个支点台70。多个夹持引导件80设于刀库20的比多个支点台70靠内周侧的位置。此外，在图2～图4中，仅图示出换刀位置的支点台70和夹持引导件80。

多个支点台70以与多个夹持臂30各自的位置对应的方式配置。支点台70以能够使对应的夹持臂30在支点台70与立柱5之间摆动的方式支承该对应的夹持臂30。夹持引导件80具备引导面81。引导面81侧视时从刀库20侧向立柱5侧呈圆弧状延伸。引导面81引导夹持臂30的辊39。引导面81在刀库20侧具备槽部82。槽部82在侧视时呈大致半圆状，供辊39嵌入。

刀库20在主视时以轴部201为中心向右旋转或向左旋转。换刀装置15通过使刀库20旋转从而将预定的刀具4定位于换刀位置。换刀位置是刀库20的最下部位置。换刀装置15通过换刀动作来对调地交换装配于主轴9的刀具4和处于换刀位置的刀具。

说明夹持臂30的构造。如图4所示，夹持臂30具备轴部31、臂主体32、刀具保持部33、后方突出部34、连结臂35、螺旋弹簧36、辊37～辊39等。轴部31沿左右方向延伸。支点台70以轴部31能够旋转的方式支承该轴部31。臂主体32自轴部31朝向立柱5侧延伸。在臂主体32的外侧面，即与朝向立柱5侧的面相反的那一侧的面设有板状的罩301(参照图1，在图2～图3中省略)。臂主体32的立柱侧中间部以辊37能够旋转的方式支承该辊37。刀具保持部33设于臂主体32顶端部，且俯视呈大致U字状。刀具保持部33以能够拆装刀具4的方式把持该刀具4。

后方突出部34自轴部31向刀库20背面侧突出。后方突出部34的朝向立柱5侧的面以辊38能够旋转的方式支承该辊38。连结臂35的一端部经由轴部351与后方突出部34的后端部可转动地连结。连结臂35在刀库20的背面侧延伸。螺旋弹簧36设于轴部31与连结臂35的另一端部之间。螺旋弹簧36始终对连结臂35的另一端部向离开轴部31的方向施力。连结臂35的另一端部以辊39能够旋转的方式支承该辊39。通过辊39在夹持引导件80的引导面81上滑动，从而夹持臂30的摆动稳定。

说明夹持臂30的动作。如图2、图3所示，通过主轴头7的升降，辊37在DP凸轮11的凸轮面上滑动。DP凸轮11沿着主轴头7前表面的右端部固定。DP凸轮11的凸轮面具备直线部11A和倾斜部11B。直线部11A自凸轮面上部向下方呈直线状延伸。倾斜部11B一边自直线部11A下部向斜后方倾斜一边向下方延伸。辊38在浮动凸轮12的凸轮面上滑动。浮动凸轮12固定于主轴头7前表面的左右方向中央部。浮动凸轮12的凸轮面的中间部向前方突出。从浮动凸轮12的凸轮面的中间部向上方去，向后方平缓地倾斜。从浮动凸轮12的凸轮面的中间部向下方去，向后方平缓地倾斜。

辊37在DP凸轮11的凸轮面的倾斜部11B自下向上滑动或自上向下滑动，由此夹持臂30以支点台70为中心摆动。刀具保持部33在接近位置与退避位置之间移动。接近位置是刀具保持部33接近主轴9的位置，退避位置是刀具保持部33向前方离开主轴9的位置。在刀具保持部33处于接近位置时，辊39嵌入于引导面81的槽部82。故此，夹持臂30保持其姿势。在辊37在DP凸轮11的凸轮面上滑动时，浮动凸轮12以辊37和DP凸轮11不分离的方式限制夹持臂30的动作。

说明换刀动作。如图3所示，主轴头7向允许刀库20旋转的位置即ATC原点开始上升。处于换刀位置的夹持臂30的辊37在DP凸轮11的凸轮面上依次沿直线部11A、倾斜部11B滑动。辊37通过在倾斜部11B滑动，从而向立柱5侧移动。故此，自右侧观察时，夹持臂30以支点台70为中心沿逆时针方向摆动。夹持引导件80的引导面81对辊39进行引导。刀具保持部33朝向主轴9移动，并把持装配于主轴9的刀具4。通过解除主轴头7内部的把持机构对于刀具4的把持，能够自主轴9拆下刀具4。如图2所示，通过在刀具保持部33把持着刀具4的状态下使主轴头7进一步上升，从而刀具4自主轴9脱出。辊37向下方离开DP凸轮11的倾斜部11B。之后，主轴头7在ATC原点处停止。

刀库20进行旋转从而将下一刀具定位于换刀位置。下一刀具是接下来要装配于主轴9的刀具。处于换刀位置的夹持臂30的刀具保持部33把持下一刀具。下一刀具位于主轴9的装配孔的下方。

主轴头7自ATC原点开始下降。如图2所示，刀具4进入主轴9的装配孔。由于把持机构把持刀具4，因此，刀具4无法自主轴9拆下。主轴头7进一步下降。如图3所示，处于换刀位置的夹持臂30的辊37在DP凸轮11的倾斜部11B自下向上地滑动。自右侧观察时，夹持臂30以支点台70为中心沿顺时针方向摆动。此时，辊39脱离槽部82，并沿着引导面81被向前方引导。辊37自DP凸轮11的倾斜部11B起在直线部11A自下向上滑动。由于是辊37接触于直线部11A的状态，因此，夹持臂30以刀具保持部33移动至退避位置的状态保持其姿势。主轴头7进一步下降并在目标位置停止，换刀动作结束。

说明刀库20的具体构造。如图5、图6所示，刀库20具备旋转中心部21、外周部22、7个柱部25和7个空间26。旋转中心部21在主视时呈大致环状。外周部22在主视时呈与旋转中心部21同轴且比旋转中心部21的直径大的大致环状。外周部22具备一个外侧槽部221和28个内侧槽部222。外侧槽部221是以沿着外周部22前表面的外缘部的方式设置的凹陷，且主视时形成为大致环状。外侧槽部221在周向上等间隔地具备28个主视时呈腰圆形的凹部41。凹部41是以沿着外侧槽部221的周向的方式设置且呈凹状凹陷的槽。凹部41在两端部具备固定孔411、412。固定孔411、412在前后方向上贯通凹部41。在刀库20背面侧，支点台70通过螺纹件(省略图示)相对于在周向上相邻的一组凹部41、41的固定孔411、412固定。

28个内侧槽部222在周向上并列地位于比外周部22前表面的外侧槽部221靠径向内侧的位置。彼此相邻的内侧槽部222彼此之间分别被壁部223划分。内侧槽部222在主视时呈大致矩形形状。内侧槽部222在内侧具备主视时呈腰圆形的凹部42。凹部42是以沿着刀库20的径向的方式设置且呈凹状凹陷的槽。凹部42在两端部具备固定孔421、422。固定孔421、422在前后方向上贯通凹部42。在刀库20背面侧，夹持引导件80以使引导面81朝向夹持臂30侧的状态通过螺纹件(省略图示)相对于凹部42的固定孔421、422固定。

7个柱部25将旋转中心部21的外周缘和外周部22的内周缘连接起来，且在周向上等间隔地配置。7个柱部25自旋转中心部21朝向外周部22侧呈放射状延伸。柱部25的个数是夹持臂30的个数的公约数，因此，7个柱部25分别与28个夹持臂30中的某一个夹持臂30的位置对应。柱部25在主视时呈细长的板状，且从外周部22侧朝向旋转中心部21侧去宽度变大。在旋转中心部21侧，彼此相邻的一对柱部25的一端部彼此接近。柱部25在与长度方向正交的宽度方向上的两端部分别具备肋251。肋251向刀库20的轴线的两端侧突出。故此，柱部25的与长度方向正交的截面为大致H状。

7个空间26分别配置在周向上彼此相邻的柱部25彼此之间。空间26在主视时呈大致三角形形状。空间26以使1个顶点朝向旋转中心部21侧两个顶点朝向外周部22侧的方式配置。在从正面观察时具有上述构造的刀库20的情况下，7个空间26占据的面积大于7个柱部25占据的面积。空间26的旋转中心部21侧的部分位于彼此相邻的柱部25的靠旋转中心部21侧的一端部彼此之间。故此，空间26的靠旋转中心部21侧的顶点与旋转中心部21相接，因此，空间26的面积变得最大。

在利用机床1对被切削件进行加工的过程中，会产生切屑和切削液的飞沫。当切屑和切削液的飞沫附着于夹持臂30的辊39、夹持引导件80等时，滑动阻力会增加。当滑动阻力增加时，为了使夹持臂30摆动所需要的力增大。此时，通过在DP凸轮11和浮动凸轮12上滑动来对夹持臂30施加较大的力。该较大的力从夹持臂30经由支点台70传递至刀库20。

如上所述，在刀库20中，利用7个柱部25将旋转中心部21与外周部22之间连接起来，从而在周向上相邻的柱部25之间分别配置空间26。在刀库20中，7个空间26占据的面积大于7个柱部25占据的面积。由于较多面积地设置了空间26，因此，刀库20的刚度降低。对于刀库20，由于利用7个柱部25将旋转中心部21与外周部22之间在周向上等间隔地连接起来，因此，稳定保持刀具4所需的刚度的平衡变得良好。故此，刀库20具有保持刀具4所需的刚度，且能够使刀库20的刚度下降到在施加有较强的外力的情况下能够变形的程度。

在换刀动作中对刀库20施加了较强的外力的情况下，刀库20能够根据外力的强度挠曲变形，从而释放该外力。故此，刀库20能够防止较强的力施加于夹持臂30所导致的损伤。

由于刀库20以能够以一轴线为中心进行旋转分度的方式设置，因此，施加于旋转中心部21的负荷与施加于其他部位的负荷相比较大。在本实施方式中，柱部25的与旋转中心部21连接的一端侧的宽度大于柱部25的另一端侧的宽度，因此能够稳定地支承旋转中心部21。

作为大致三角形形状的空间26的顶点部的旋转中心部21侧的部分位于彼此相邻的柱部25的靠旋转中心部21侧的一端部彼此之间。由此，能够使空间26更大，因此，本实施方式能够有效地降低刀库20的刚度。

在柱部25的与长度方向正交的方向上的两端部，设有向一轴线的两端侧突出的肋251。故此，对于刀库20，能够提高柱部25的刚度，因此能够确保保持刀具4所需的刚度。

在刀库20较多面积地设置了空间26，因此还能够期待刀库20的轻量化和成本降低。

如以上说明那样，本实施方式的刀库20是换刀装置15的刀库，刀库20以能够以一轴线为中心进行旋转分度的方式设于立柱5。立柱5以主轴头7能够移动的方式支承该主轴头7，该主轴头7以机床1的主轴9能够旋转的方式支承该主轴9。随着主轴头7的移动，换刀装置15使沿着刀库20的外周设置的多个夹持臂30中的被分度至与主轴9对应的位置的夹持臂30向主轴9侧移动，进行主轴9上的刀具4的拆装。刀库20具备7个柱部25和7个空间26。7个柱部25设于以一轴线为中心的旋转中心部21与外周部22之间。7个空间26设于彼此相邻的柱部25彼此之间。在自一轴线的一端侧观察刀库20的情况下，7个空间26占据的面积大于7个柱部25占据的面积。故此，能够确保刀库20保持刀具4所需的刚度，且能够使刀库20的刚度下降到在施加有较强的外力的情况下能够变形的程度。

本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变形。换刀装置15是通过主轴头7的升降来使刀库20的夹持臂30摆动从而交换装配于主轴9的刀具的装置，但也可以以这以外的方式进行换刀，例如，也可以是如下方式：使刀库向主轴侧移动，将把持部所把持的刀具装配于主轴。

刀库20的柱部25为7个，但柱部25的个数可以多于或少于该数量，也可以是夹持臂30的数量的公约数。本实施方式的夹持臂30为28个，柱部25为7个，因此是夹持臂30的个数的公约数。故此，在本实施方式中，基于一个柱部25自一个夹持臂30受到的外力的分析结果，能够容易地算出施加于相应个数的柱部25的外力。故此，在本实施方式中，能够导出刀库20所需的刚度。

柱部25的截面为大致H状，但也可以是仅向前表面侧或背面侧突出的形状。也可以省略柱部25的肋。柱部25的形状呈柱部25的靠旋转中心部21侧的宽度大于柱部25的靠外周部22侧的宽度的大致梯形形状，但也可以是宽度均匀的大致长方形形状。柱部25的形状并不限于上述实施方式，例如，也可以在中途进行弯曲、弯折。

在上述实施方式中，刀具4固定于刀柄3，该刀柄3装配于主轴9，但刀具4也可以直接装配于主轴9。

Claims (6)

1.一种刀库，该刀库以能够以一轴线为中心进行旋转的方式设于机床，且在外周具有多个把持部，该机床具备主轴、支承所述主轴的主轴头以及以所述主轴头能够移动的方式支承所述主轴头的立柱，该刀库的特征在于，

该刀库具备：

多个柱部，该多个柱部设于旋转中心部与外周部之间；以及

空间，其设于彼此相邻的所述柱部彼此之间，

所述空间占据的面积大于所述多个柱部占据的面积。

2.根据权利要求1所述的刀库，其特征在于，

所述柱部的与所述旋转中心部连接的一端侧的宽度大于所述柱部的与所述一端相反的那一侧即另一端侧的宽度。

3.根据权利要求1或2所述的刀库，其特征在于，

所述空间的所述旋转中心部侧的部分位于彼此相邻的所述柱部的靠所述旋转中心部侧的一端部彼此之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的刀库，其特征在于，

所述柱部设有向所述一轴线的两端侧突出的肋。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的刀库，其特征在于，

所述柱部的个数是所述把持部的数量的公约数。

6.一种机床，其特征在于，

该机床具备权利要求1至5中任一项所述的刀库。

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