CN102639292A - 刀库及加工中心 - Google Patents

Abstract

提供一种能够使长刀具与其他的刀具自然地共存的刀库及具备该刀库的加工中心。刀库包括旋转的刀库主体和设置于刀库主体的多个刀具保持部，各刀具保持部依次向刀具交换位置移动，所述刀具保持部的一部分或全部能够在将刀具保持成与刀库主体的旋转轴方向平行的方向的交换姿态和将刀具保持成沿着与刀库主体的旋转轴方向正交的面的方向的移动姿态之间切换，所述的可切换姿态的刀具保持部在位于刀具交换位置时成为交换姿态，在从刀具交换位置脱离时成为移动姿态。加工中心具备上述的刀库。

Description

刀库及加工中心

技术领域

本发明涉及对用于安装于主轴的刀具进行保持的刀库及具备该刀库的加工中心。

背景技术

加工中心具备自动刀具交换装置（ATC），对安装于主轴的刀具与刀库所保持的刀具自动地进行交换，并对工件连续地实施各种加工。作为刀库，已知有圆盘形状的刀库（专利文献1）、链状的刀库（专利文献2），在刀具交换时，具有使刀库和主轴中的任一方或双方移动而直接进行刀具的交接的技术（专利文献1）或经由ATC臂进行刀具的交接的技术（专利文献2）。在这些刀库中，将全部刀具保持为与刀库的旋转轴方向平行的方向。而且，通常这些刀库由库罩体覆盖。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-214445号公报

专利文献2：日本特开2008-149416号公报

发明内容

然而，如图8（a）及图8（b）（作为例子，刀库由圆盘形状的刀库主体101和设置在其周缘部的刀具保持部102构成）所示，在多个刀具T中，当存在比其他的刀具T长的刀具（长刀具TL）时，为了避免长刀具TL与库罩体103发生干涉，需要使库罩体103比通常（点划线所图示）大（图8（a））或仅将长刀具TL收纳在另一部位（图8（b）），但当增大库罩体103时，加工中心整体变得大型化，当仅将长刀具TL收纳在另一部位时，需要另外设置外部刀具保持部112，此外必须进行控制以使主轴S向与通常的刀具交换位置P1不同的外部刀具交换位置P2移动，从而在使长刀具与其他的刀具共存时成为问题。而且，即使在没有库罩体时，也需要确保间隙以避免长刀具与其他的结构物发生干涉，其结果是，成为加工中心整体大型化的原因。此外，在圆盘形状的刀库中，由于将重的长刀具保持在圆盘的周围，而刀库整体的惯性增大，而且重心从旋转中心偏离，因此存在有负载作用于使刀库主体旋转的电动机或旋转轴上的问题。而且，在链状的刀库中，尤其是将刀具沿水平方向保持时，保持长刀具的节块会承受大的力矩，存在有负载作用于链或使链旋转的电动机上的问题。

本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于提供一种能够使长刀具与其他的刀具自然地共存的刀库及具备该刀库的加工中心。

本发明中的第一方面的刀库对安装在加工中心的主轴上的刀具进行保持，其特征在于，包括旋转的刀库主体和设置于刀库主体的多个刀具保持部，各刀具保持部依次向刀具交换位置移动，所述刀具保持部的一部分或全部能够在将刀具保持成与刀库主体的旋转轴方向平行的方向的交换姿态及将刀具保持成沿着与刀库主体的旋转轴方向正交的面的方向的移动姿态之间切换，所述的可切换姿态的刀具保持部在位于刀具交换位置时成为交换姿态，在从刀具交换位置脱离时成为移动姿态。

本发明中的第二方面的刀库的特征在于，所述刀库主体为大致圆盘形状，且绕圆盘中心轴旋转，所述刀具保持部设置在所述刀库主体的周缘部，所述刀库主体的包含周缘部的一部分分体形成，该分体部分能够相对于圆盘面立起，设置于该分体部分的所述刀具保持部通过使所述分体部分成为沿着圆盘面的方向而成为交换姿态，且通过使所述分体部分相对于圆盘面立起而成为移动姿态。

本发明中的第三方面的刀库的特征在于，所述刀库主体由环状的链构成，进行循环驱动，所述刀具保持部设置在构成所述刀库主体的链的各节块上，所述刀具保持部的一部分或全部包括固定于该节块的固定部和被支承为相对于固定部转动自如且保持刀具的可动部，通过使可动部相对于所述固定部转动，而可在交换姿态和移动姿态之间切换。

本发明中的第四方面的加工中心的特征在于，具备上述第一、第二或第三方面的刀库。

发明效果

根据本发明中的第一方面，在刀具保持部的一部分或全部中，除了刀具的交换时以外，刀具被保持为沿着与刀库主体的旋转轴方向正交的面的方向，因此即使刀具中包含长刀具，也能够使包含刀具的刀库的旋转轴方向的厚度减薄。由此，无需因长刀具而增大库罩体或仅将长刀具收纳在另外的部位，从而能够使长刀具与其他的刀具在同一刀库中自然地共存。

根据本发明中的第二发明，即使在刀具中包含重的长刀具，只要将该长刀具保持在分体部分的刀具保持部，就可通过使分体部分立起而长刀具成为沿着与刀库主体的旋转轴方向正交的面的（与圆盘面平行的）姿态，长刀具的重心向接近圆盘中心移动。由此，包含刀具的刀库的惯性不会变大，而且距重心的旋转中心的偏离也小，因此在使刀库旋转的电动机、旋转轴上不会作用有负载。

根据本发明中的第三发明，尤其是刀具被保持成水平方向时，即使刀具中包含重的长刀具，当使可动部转动而刀具保持部取得移动姿态时，长刀具接近对其进行保持的节块而力矩臂缩短，因此节块受到的力矩减小，在链、使其旋转的电动机上不会作用有负载。

根据本发明中的第四发明，通过具备上述那样的刀库，无需增大库罩体或仅将长刀具收纳在另一部位，此外在刀库、使其旋转的电动机上作用的负载小，因此也能够使电动机、驱动机构小型化。由此，能够应对长刀具且能够使加工中心整体为小型。

附图说明

图1是本发明的刀库的第一实施例（圆盘形状/卧式）的移动姿态的立体图。

图2是本发明的刀库的第一实施例（圆盘形状/卧式）的交换姿态的立体图。

图3（a）是第一实施例（圆盘形状/卧式）的移动姿态的说明图。

图3（b）是第一实施例（圆盘形状/卧式）的交换姿态的说明图。

图4是本发明的刀库的第二实施例（链状）的移动姿态的立体图。

图5（a）是第二实施例（链状）的移动姿态的说明图。

图5（b）是第二实施例（链状）的交换姿态的说明图。

图6是本发明的刀库的第三实施例（圆盘形状/立式）的交换姿态的立体图。

图7（a）是第三实施例（圆盘形状/立式）的俯视图。

图7（b）是第三实施例（圆盘形状/立式）的移动姿态的说明图。

图7（c）是第三实施例（圆盘形状/立式）的交换姿态的说明图。

图8（a）是以往的刀库的说明图（增大了库罩体时）。

图8（b）是以往的刀库的说明图（将长刀具收纳在另一部位时）。

具体实施方式

基于各附图，说明本发明的刀库的具体结构。该刀库的第一实施例如图1、图2、图3（a）及图3（b）所示，刀库主体1为圆盘形状，在主轴S沿水平方向设置的卧式的加工中心中使用。刀库主体1垂直地立设，旋转轴6沿着水平方向设置在圆盘中心，且旋转自如。刀具保持部2在刀库主体1的周缘部整周设置。刀具保持部2例如是通过一对把持臂夹入刀具T而进行保持的部件，在本实施例中设有40个。并且，在刀库主体1中，将包含有连续的7个刀具保持部2的一部分构成为分体部分4。分体部分4通过铰链5安装于刀库主体1，相对于圆盘面能够立起。需要说明的是，当分体部分4为沿着圆盘面的方向时（图2、图3（b）），刀具T保持为与刀库主体1的旋转轴6方向平行的方向，这种情况的刀具保持部2称为交换姿态。另一方面，当使分体部分4相对于圆盘面立起时（图1、图3（a）），刀具T保持为沿着与刀库主体1的旋转轴6方向正交的面的方向，这种情况的刀具保持部2称为移动姿态。另外，刀库主体1的大致上半部分由库罩体3覆盖。此外，在刀库主体1的下方设有主轴S和工作台10，在工作台10上固定有作为加工对象的工件W。主轴S沿着垂直方向及水平方向移动自如。

在如此构成的刀库中，在保持比通常的刀具T长的长刀具TL时，保持在分体部分4的刀具保持部2。这是因为，在除此以外的部位，长刀具TL与库罩体3发生干涉，但若保持于分体部分4，则如图1及图3（a）所示，通过使分体部分4相对于圆盘面立起而使刀具保持部2为移动姿态，从而能够避免干涉。另外，通过使分体部分4立起，而长刀具TL成为沿着与旋转轴6方向正交的面（与圆盘面平行的）姿态，长刀具TL的重心向靠近圆盘中心移动，因此包含刀具T的刀库的惯性不会变大，而且距重心的旋转中心的偏离也小，因此负载不会作用在使刀库旋转的电动机（未图示）、旋转轴6上。

另外，在将保持于该分体部分4的长刀具TL使用在加工中时，首先，主轴S向刀具交换位置P1（旋转轴6的正下方的刀具保持部2的位置）移动，向空的刀具保持部2交接刀具T。并且，刀库主体1旋转，使保持有需要的长刀具TL的刀具保持部2向刀具交换位置P1移动。此时，如图2及图3（b）所示，立起的分体部分4与圆盘面平行，刀具保持部2成为交换姿态，主轴S接受长刀具TL。然后，主轴S按照控制装置（未图示）的命令，通过在其前端安装的长刀具TL来加工工件W，若规定的加工结束，则再交换刀具。即，向空的刀具保持部2交接长刀具TL，且刀库主体1旋转。若下一个刀具T保持在分体部分4以外，则分体部分4再次立起，刀具保持部2成为移动姿态。需要说明的是，为了在交换姿态与移动姿态的切换时使分体部分4动作，既可以在刀库主体1设置伺服电动机、某种促动器等（未图示），也可以构成为在刀库主体1外设置与分体部分4抵接的导轨等（未图示），伴随着分体部分4的刀具保持部2接近刀具交换位置P1而分体部分4沿着导轨等切换成交换姿态，伴随着离开而分体部分4沿着导轨等返回移动姿态。

接着，说明本发明的刀库的第二实施例。第二实施例的刀库主体21为链状。如图4、图5（a）及图5（b）所示，刀库主体21将多个节块27连结成环状而构成，例如绕着与主轴S的旋转轴方向平行的轴被循环驱动（驱动机构未图示）。在各节块27设有刀具保持部22，该刀具保持部22由固定于节块27的固定部28和相对于固定部28可立起的可动部24构成。固定部28为平板状，可动部24例如具有夹入刀具T而进行保持的一对把持臂，固定部28与可动部24通过铰链25连结。与第一实施例同样地，若使可动部24与固定部28为相同的方向，则刀具T保持为与刀库主体21的旋转轴方向平行的方向，成为交换姿态，若使可动部24相对于固定部28立起，则刀具T被保持为沿着与刀库主体21的旋转轴方向正交的面的方向，成为移动姿态。

在如此构成的刀库中，在保持长刀具TL时，如图4及图5（a）所示，通过使可动部24相对于固定部28立起而使刀具保持部22为移动姿态，从而能够避免与库罩体23的干涉。另外，尤其是将主轴S沿着水平方向设置的卧式的加工中心的情况下等，在刀库沿着水平方向保持刀具T而使刀具T移动时，即使刀具T中包含重的长刀具TL，当使可动部24立起而刀具保持部22成为移动姿态时，长刀具TL会接近对其进行保持的节块27从而缩短力矩臂，因此节块27受到的力矩减小，在链或使链旋转的电动机（未图示）上未作用有负载。并且，在将长刀具TL使用于加工时，如图5（b）所示，可动部24成为与固定部28平行，刀具保持部22成为交换姿态。需要说明的是，在交换姿态与移动姿态的切换时，为了使可动部24动作，与第一实施例同样地，既可以在刀库主体21设置伺服电动机等（未图示），也可以在刀库主体21外设置与可动部24抵接的导轨等（未图示）。

接下来，说明本发明的刀库的第三实施例。第三实施例如图6、图7（a）、图7（b）及图7（c）所示，刀库主体31为大致圆盘形状，在将主轴S沿着垂直方向设置的立式的加工中心中使用。刀库主体31水平设置，旋转轴36在圆盘中心沿着垂直方向贯通设置，且旋转自如。在刀库主体31的周缘部的一部分设有刀具保持部32。刀具保持部32通过一对把持臂夹入刀具T而进行保持，因此在本实施例中并列设有10个刀具保持部32。并且，在刀库主体31中，并列的刀具保持部32中的端部的包含1个（该刀具保持部32保持有比通常的刀具T长的长刀具TL）的一部分作为分体部分34构成。分体部分34通过铰链35安装于刀库主体31，能够相对于圆盘面向下侧立起。在此，铰链35的旋转轴方向（图7（a）的R线）相对于刀库主体31的周向（图7（a）的C线）倾斜。另外，支承臂41从分体部分34的下表面朝向下方延伸，在支承臂41的前端设有对长刀具TL的前端部分进行支承的支承用具42。并且，在刀库主体31的上表面安装有沿着水平方向驱动的气缸39，气缸39的杆40与分体部分34的铰链35的上部连接，当杆40后退时，成为交换姿态（如图7（c）所示，分体部分34成为沿着圆盘面的方向，长刀具TL朝向垂直方向被保持），当杆40前进时成为移动姿态（如图7（b）所示，分体部分34相对于圆盘面立起，长刀具TL被保持为朝向水平方向）。需要说明的是，主轴S设置在刀库主体31的上方，沿着垂直方向及水平方向移动自如。

在如此构成的刀库中，说明仅在分体部分34的刀具保持部32保持长刀具TL，在其他的刀具保持部32保持通常的刀具T，而进行刀具交换的次序。在将主轴S所保持的通常的刀具T与长刀具TL交换时，首先，主轴S从水平方向向刀具交换位置P1移动，向空的刀具保持部32交接刀具T，进一步向垂直上方移动而从刀具T脱离。接下来，刀库主体31旋转，使分体部分34向刀具交换位置P1移动。然后，气缸39进行驱动而使分体部分34成为交换姿态（图7（c））。最后，主轴S向垂正下方移动而安装长刀具TL，沿着水平方向移动而从刀库主体31脱离。另外，在将主轴S所保持的长刀具TL与通常的刀具T交换时，首先，主轴S从水平方向向刀具交换位置P1移动，向分体部分34的空的刀具保持部2交接长刀具TL，进一步向垂直上方移动而从长刀具TL脱离。接下来，气缸39进行驱动而使分体部分34成为移动姿态（图7（b））。然后，刀库主体31旋转，而使其他的刀具保持部32向刀具交换位置P1移动。最后，主轴S向垂直下方移动而安装刀具T，沿着水平方向移动而从刀库主体31脱离。如上述那样，由气缸39进行的分体部分34的姿态切换始终在分体部分34处于刀具交换位置P1的状态下进行。由此，在刀库主体31的下方存在壳体等时，为了避免在刀具交换位置P1在切换姿态时与长刀具TL发生干涉，只要在长刀具TL的通过范围形成槽等而确保间隙即可。另外，也可以在分体部分34的刀具保持部32保持通常的刀具T，这种情况下只要始终形成为交换姿态即可。

在该第三实施例中，在分体部分34保持长刀具TL，在刀库主体31旋转时，成为移动姿态，因而能够避免长刀具TL与库罩体、壳体等的周围的结构物的干涉。另外，通过使分体部分34立起形成为移动姿态，长刀具TL成为沿着与旋转轴36方向正交的面的（与圆盘面平行的）姿态，且长刀具TL的重心向靠近圆盘中心移动，因此包含刀具T的刀库的惯性不会增大，而且距重心的旋转中心的偏离也小，因此在使刀库旋转的电动机（未图示）、旋转轴36上未作用有负载。此外，将刀库主体31与分体部分34连结的铰链35的旋转轴方向（图7（a）的R线）相对于刀库主体31的周向（图7（a）的C线）倾斜，因此在取得移动姿态时，长刀具TL从刀库主体31的中心（旋转轴36）偏离，因此长刀具TL与旋转轴36不会发生干涉，从而能够保持与刀库主体31的直径接近的长度的长大的长刀具TL。另外，由于具有支承用具42，因此即使在刀库主体31的旋转时，也能够稳定地支承朝向水平方向的长刀具TL。

此外，本发明的加工中心具备上述的刀库，此外，包括对刀库主体、主轴等的动作进行控制的控制装置、输入加工内容的操作盘等，因而除了刀库以外与以往的加工中心相同。需要说明的是，本发明的刀库在卧式的加工中心和立式的加工中心中的任一者中使用均可，也可以将第一及第二实施例的刀库以其刀库主体1、21水平设置的方式用于立式的加工中心中，或将第三实施例的刀库以其刀库主体31垂直设置的方式用于卧式的加工中心中。另外，还可以用于经由ATC臂而在刀库与主轴之间同时交换刀具的方式的加工中心中。

本发明并未限定为上述的实施方式。例如，在圆盘形状的刀库中，可以在一个分体部分设置一个刀具保持部，也可以设置两个以上的刀具保持部，或者也可以将具有一个刀具保持部的分体部分设置多个，也可以将具有两个以上的刀具保持部的分体部分设置多个。另外，在链状的刀库中，也可以仅在一部分的节块设置可切换交换姿态与移动姿态的刀具保持部，而在其他的节块设置以交换姿态固定的刀具保持部。此外，在刀具保持部，既可以将固定部作为独立构件安装于节块，也可以与节块一体形成。另外，也可以在切换移动姿态与交换姿态时的刀具的轨道上设置接触式传感器、非接触式传感器等检测单元，从而能够检测刀具的折损。

工业实用性

能够提供一种具备可一并保持通常的刀具和长刀具的刀库且小型的加工中心。

标号说明：

1、21、31刀库主体

2、22、32刀具保持部

4、34分体部分

24可动部

27节块

28固定部

S主轴

T刀具

Claims (4)

1.一种刀库，对安装在加工中心的主轴上的刀具进行保持，其特征在于，

包括旋转的刀库主体和设置于刀库主体的多个刀具保持部，各刀具保持部依次向刀具交换位置移动，

所述刀具保持部的一部分或全部能够在将刀具保持成与刀库主体的旋转轴方向平行的方向的交换姿态及将刀具保持成沿着与刀库主体的旋转轴方向正交的面的方向的移动姿态之间切换，

所述的可切换姿态的刀具保持部在位于刀具交换位置时成为交换姿态，在从刀具交换位置脱离时成为移动姿态。

2.根据权利要求1所述的刀库，其特征在于，

所述刀库主体为大致圆盘形状，且绕圆盘中心轴旋转，

所述刀具保持部设置在所述刀库主体的周缘部，

所述刀库主体的包含周缘部的一部分分体形成，该分体部分能够相对于圆盘面立起，设置于该分体部分的所述刀具保持部通过使所述分体部分成为沿着圆盘面的方向而成为交换姿态，且通过使所述分体部分相对于圆盘面立起而成为移动姿态。

3.根据权利要求1所述的刀库，其特征在于，

所述刀库主体由环状的链构成，进行循环驱动，

所述刀具保持部设置在构成所述刀库主体的链的各节块上，所述刀具保持部的一部分或全部包括固定于该节块的固定部和被支承为相对于固定部转动自如且保持刀具的可动部，通过使可动部相对于所述固定部转动，而可在交换姿态和移动姿态之间切换。

4.一种加工中心，其特征在于，具备权利要求1、2或3所述的刀库。

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