專利名稱：工作機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有能夠相對于機械主體移動的主軸箱的工作機械。
背景技術(shù)：
以往，作為普通的工作機械的一種，公知有如下的工作機械將主 軸箱以能夠沿X軸方向移動的方式設(shè)置在成為機械主體的橫軌等上，并 且，進(jìn)一步將該主軸箱設(shè)置為能夠沿Z軸方向移動(另外，主軸的軸線 與Z軸平行)。進(jìn)而，在這種工作機械中，為了能夠進(jìn)行深孔內(nèi)徑車削加 工，還提出了如下的工作機械將具有能夠與Z軸平行地安裝工具的工 具安裝部的工具臺設(shè)置為能夠在主軸箱的側(cè)面獨立于該主軸箱地沿Z軸 方向移動(例如專利文獻(xiàn)1)。日本特開2007—966號公報
但是，在上述專利文獻(xiàn)1所公開的工作機械中，由于工具相對于主 軸箱的主軸和工具臺的工具安裝部的裝卸必須通過手動作業(yè)進(jìn)行，因此 存在工具的裝卸作業(yè)、即工具的更換作業(yè)非常煩瑣的問題。并且，如果 在主軸和工具臺的工具安裝部中分別另外設(shè)置專用的工具更換裝置，則 為了設(shè)置工具更換裝置需要廣闊的空間，不僅限定了能夠設(shè)置工作機械 的空間，并且，還存在包含工具更換裝置的裝置整體的成本高漲等問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種工 具相對于主軸和工具臺的工具安裝部的更換不費事、并且性價比也優(yōu)異 的工作機械。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明中的第一方面所記載的發(fā)明為一種工作 機械，其將具有在前端安裝有工具且能夠旋轉(zhuǎn)的主軸的主軸箱設(shè)置成能夠沿與所述主軸的軸線方向不同的方向移動，并且，將能夠以與所述主 軸相同的方向在前端安裝工具的工具臺以能夠沿所述軸線方向移動的方 式安裝在所述主軸箱上，其特征在于，該工作機械設(shè)有工具更換機構(gòu)， 該工具更換機構(gòu)相對于使前端位于預(yù)定的移動位置的所述主軸更換裝配 在該主軸上的工具，當(dāng)通過所述主軸箱的移動和所述工具臺的移動使所 述工具臺前端位于所述移動位置時，所述工具更換機構(gòu)利用與相對于所 述主軸的更換動作相同的更換動作對裝配在所述工具臺上的工具進(jìn)行更 換。
對于第二方面所記載的發(fā)明，在第一方面所記載的發(fā)明中，使所述 主軸箱能夠沿成為左右方向的X軸方向和成為上下方向的Z軸方向移動， 并且，使所述主軸的軸線與Z軸平行，其特征在于，將所述工具臺設(shè)置
成安裝在所述工具臺上的工具和安裝在所述主軸上的工具在x—z平面 中位于同一面，且將所述工具臺設(shè)置成僅能夠沿z軸方向移動，通過所
述主軸箱沿X軸方向的移動和所述工具臺沿Z軸方向的移動，能夠使所 述工具臺向所述移動位置移動。
根據(jù)本發(fā)明，能夠利用工具更換機構(gòu)對裝配在主軸箱和工具臺上的 工具進(jìn)行更換。因此，雖然具有主軸箱和工具臺這兩個工具安裝部，但 是能夠非常迅速地相對于它們進(jìn)行工具更換，更換作業(yè)變?nèi)菀?，而且還 能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)效率的提高等。并且，由于能夠利用一個工具更換機構(gòu)進(jìn) 行主軸箱和工具臺這兩者的工具更換，因此能夠?qū)⒐ぞ吒鼡Q機構(gòu)的設(shè)置 空間等抑制在最小限度，能夠防止超出必要的工作機械的大型化、高成 本化。另外，由于能夠利用同一更換動作進(jìn)行主軸箱和工具臺的工具更 換，因此能夠使工具更換機構(gòu)的構(gòu)造和更換工作所涉及的控制變簡單。
并且，根據(jù)第二方面所記載的發(fā)明，由于將工具臺設(shè)置成安裝在工
具臺上的工具和安裝在主軸上的工具在x—z平面中位于同一面，且將工 具臺設(shè)置成僅能夠沿z軸方向移動，因此在相對于工具臺進(jìn)行工具更換
時，僅通過主軸箱沿x軸方向的移動和工具臺沿z軸方向的移動就能夠
使工具臺位于更換位置，能夠簡化對更換位置的定位控制。


圖1是示出工作機械的外觀的立體說明圖。
圖2是示出工作機械的Y — Z平面的說明圖。
圖3是從前方示出相對于主軸的工具更換的說明圖。
圖4是從前方示出相對于工具安裝部的工具更換的說明圖。
符號說明
l工作機械；2基座；3載物臺；4主軸箱；5立柱；6更換臂；7橫 軌；8主軸；9工具臺；10工具安裝部；11工具盤。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖對成為本發(fā)明的一個實施方式的工作機械詳細(xì)進(jìn)行 說明。
圖1是示出工作機械1的外觀的立體說明圖，圖2是示出工作機械
1的Y—Z平面的說明圖。另外，設(shè)圖1中的X軸方向為左右方向、Y軸
方向為前后方向、z軸方向為上下方向。
工作機械l構(gòu)成為具有基座2;能夠載置工件W的載物臺3;具
有主軸箱4的立柱5;以及用于更換工具的更換臂(工具更換機構(gòu))6， 載物臺3在基座2上的前方位置以能夠圍繞與Z軸平行的軸回轉(zhuǎn)的方式 設(shè)置。并且，立柱5設(shè)置在基座2上的后方位置。進(jìn)而，左右方向較長 的橫軌7以能夠沿上下方向移動的方式安裝在立柱5的前面，主軸箱4 以能夠沿左右方向移動的方式安裝在該橫軌7的前面。
能夠圍繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)的主軸8以朝向下方突出的方式設(shè)置 在主軸箱4上，通過將車削保持器和旋轉(zhuǎn)工具裝配在該主軸8上，能夠 對載置在載物臺3上的工件W實施車削加工或機械加工。并且，具有能 夠以與主軸8相同的方向安裝工具的工具安裝部10的工具臺9以能夠獨 立于主軸箱4地沿上下方向移動的方式設(shè)置在主軸箱4的右側(cè)面。該工 具臺9形成為比主軸箱4小很多(尤其是徑向、即X—Y面上的截面積)， 以便能夠?qū)ぜ實施深孔內(nèi)徑加工。
另外，用于對裝配在主軸8和工具安裝部10上的工具進(jìn)行更換的更換臂6以能夠圍繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)、且能夠沿上下方向移動的方式
設(shè)置在基座2上的主軸箱4的右方。更換臂6從中心軸朝相反方向突出 設(shè)置有一對把持部，通過沿上下方向的移動來進(jìn)行工具相對于主軸8等 的裝卸，并且，通過旋轉(zhuǎn)移動來進(jìn)行拔出的工具和用于裝配而準(zhǔn)備的工 具之間的更換。這樣，通過如圖示那樣使更換臂6的旋轉(zhuǎn)軸與主軸8和 工具安裝部10處于相同的X—Z平面內(nèi)，能夠縮短更換臂6的臂長，作 為整體能夠小型化，并且在工具的更換動作的高速化這點上也是優(yōu)選的。 另外，11是能夠收納多個工具的工具盤(工具更換機構(gòu))，在基座2上設(shè) 置在立柱5的側(cè)方。
此處，根據(jù)圖2 圖4來說明工作機械1中的對工件W的加工以及 工具的更換動作。圖3是從前方示出相對于主軸8的工具更換的說明圖， 圖4是從前方示出相對于工具臺9的工具更換的說明圖。
首先，當(dāng)想要利用主軸8對工件W實施加工時，在工件W的上方， 一邊使主軸箱4沿X軸方向移動、使橫軌7沿Z軸方向移動一邊使主軸 8旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工。并且，當(dāng)想要利用工具臺9對工件W進(jìn)行深孔內(nèi)徑加 工時，如圖2所示，使橫軌7朝上方移動以使主軸箱4位于不與工件W 干涉的位置，然后，使主軸箱4沿X軸方向移動以使工具臺9位于工件 W的上方， 一邊僅使工具臺9沿上下方向移動一邊使工件W旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行 內(nèi)徑車削加工。
另一方面，當(dāng)想要對裝配在主軸8上的工具進(jìn)行更換時，使主軸箱 4朝右方移動，使主軸8位于更換臂6的旋轉(zhuǎn)軌跡上的更換位置(預(yù)定的 移動位置)。并且，使工具臺9朝上方退避以使其與工具的更換動作不發(fā) 生干涉。進(jìn)而，在該狀態(tài)下，使更換臂6旋轉(zhuǎn)并上升，將裝配在主軸8 上的工具T1把持在一方的把持部中，然后，使更換臂6下降以拔出工具 Tl。然后，在使更換臂6旋轉(zhuǎn)180度之后使更換臂6上升，由此將把持 在另一方的把持部中的工具T2裝配在主軸8上。然后，使更換臂6反向 旋轉(zhuǎn)并返回到圖1所示的狀態(tài)，完成主軸8上的更換動作。
并且，當(dāng)想要對裝配在工具安裝部10上的工具進(jìn)行更換時，使主軸 箱4朝右方移動，使工具安裝部10位于更換臂6的旋轉(zhuǎn)軌跡上的更換位置。進(jìn)而，與上述的相對于主軸8的更換動作同樣，使更換臂6進(jìn)行旋
轉(zhuǎn)動作和升降動作，將工具T3、 T4相對于工具安裝部IO進(jìn)行裝卸和更 換即可。
另外，利用日本特幵2000—354929號公報所記載的方法，使更換臂 6在與工具盤11之間進(jìn)行工具的交接。并且，橫軌7和主軸箱4的移動、 工具臺9的移動、主軸8的旋轉(zhuǎn)動作以及更換臂6的旋轉(zhuǎn)動作等通過未 圖示的NC裝置控制。
根據(jù)具有以上結(jié)構(gòu)的工作機械1，能夠利用設(shè)置在基座2上的右方 的更換臂6對裝配在主軸8和工具臺9這兩者上的工具進(jìn)行更換。因此， 雖然具有主軸8和工具臺9這兩個工具安裝部，但是能夠非常迅速地相 對于它們進(jìn)行工具更換，更換作業(yè)變?nèi)菀?，并且能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)效率的提 高等。并且，由于將更換臂6和工具盤11設(shè)置在設(shè)置有主軸箱4的基座 2上，因此與將另外構(gòu)成為獨立裝置的工具更換裝置鄰接設(shè)置在基座2上 的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)工作機械1的迸一步的小型化，能夠簡化在工廠 內(nèi)等的設(shè)置作業(yè)。
另外，由于能夠利用一個更換臂6進(jìn)行主軸8和工具臺9中的工具 更換，因此能夠?qū)⒏鼡Q臂6的設(shè)置空間等抑制在最小限度，能夠防止超 過必要的工作機械1的大型化、高成本化。另外，由于將工具臺9設(shè)置 成安裝在主軸8上的工具和安裝在工具臺9上的工具在X—Z平面中位于 同一面，且將工具臺9設(shè)置成僅能夠沿Z軸方向移動，因此在相對于工 具安裝部10進(jìn)行工具更換時，僅通過主軸箱4沿X軸方向的移動和工具 臺9沿Z軸方向的移動就能夠使工具安裝部10位于更換位置，能夠簡化 對更換位置的定位控制。另外，由于能夠利用基于更換臂6的同一更換 動作進(jìn)行相對于主軸8和工具安裝部10這兩個工具安裝部的工具更換， 因此能夠使更換臂6的構(gòu)造和更換動作變簡單。
另外，本發(fā)明所涉及的工作機械的結(jié)構(gòu)絲毫不受上述實施方式的形 態(tài)限定，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠根據(jù)需要對主軸箱、工 具臺以及更換臂等的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)變更。
例如在上述實施方式的工作機械中，將更換臂和工具盤設(shè)置在基座上，但是也可以不與基座構(gòu)成為一體，而是將更換臂和工具盤形成為獨 立于由基座、立柱以及主軸箱等構(gòu)成的主機的工具更換裝置，并將該工 具更換裝置鄰接設(shè)置在主機的側(cè)方來構(gòu)成工作機械。另外，構(gòu)成為使更 換臂能夠沿X軸方向和Y軸方向移動、且工具更換動作包含沿X軸方向
和Y軸方向的移動也沒有任何問題。
并且，工具臺的工具安裝部也可以與主軸箱的主軸同樣形成為能夠
圍繞與z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)的主軸，在該情況下以主軸箱的主軸的軸線和 工具臺的主軸的軸線在X—Z面中位于同一面的方式設(shè)置即可。
另外，在將工具臺設(shè)置在主軸箱上時，當(dāng)然也可以以不僅能夠沿Z 軸方向移動、而且也能夠沿Y軸方向等其他方向移動的方式進(jìn)行設(shè)置。 另外，工作機械的加工所涉及的結(jié)構(gòu)也絲毫不受上述實施方式的結(jié)構(gòu)限 定，當(dāng)然也可以以能夠沿前后方向移動的方式設(shè)置載物臺、或者使主軸 能夠以X軸為中心回轉(zhuǎn)等。
權(quán)利要求
1、一種工作機械，將具有在前端安裝有工具且能夠旋轉(zhuǎn)的主軸的主軸箱設(shè)置成能夠沿與所述主軸的軸線方向不同的方向移動，并且，將能夠以與所述主軸相同的方向在前端安裝工具的工具臺以能夠沿所述軸線方向移動的方式安裝在所述主軸箱上，其特征在于，該工作機械設(shè)有工具更換機構(gòu)，該工具更換機構(gòu)相對于使前端位于預(yù)定的移動位置的所述主軸更換裝配在該主軸上的工具，當(dāng)通過所述主軸箱的移動和所述工具臺的移動使所述工具臺前端位于所述移動位置時，所述工具更換機構(gòu)利用與相對于所述主軸的更換動作相同的更換動作對裝配在所述工具臺上的工具進(jìn)行更換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作機械，使所述主軸箱能夠沿成為左右 方向的X軸方向和成為上下方向的Z軸方向移動，并且，使所述主軸的 軸線與Z軸平行，其特征在于，將所述工具臺設(shè)置成安裝在所述工具臺上的工具和安裝在所述主軸 上的工具在X—Z平面中位于同一面，且將所述工具臺設(shè)置成僅能夠沿Z 軸方向移動，通過所述主軸箱沿X軸方向的移動和所述工具臺沿Z軸方向的移 動，能夠使所述工具臺向所述移動位置移動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工具的更換不費事、并且性價比也優(yōu)異的工作機械。將設(shè)置有主軸(8)和工具臺(9)的主軸箱(4)設(shè)置成在基座(2)上能夠沿左右方向移動，并且，將更換臂(6)設(shè)置在基座(2)上的右方，能夠利用該更換臂(6)對裝配在主軸(4)和工具臺(9)這兩者上的工具進(jìn)行更換。因此，雖然具有主軸(4)和工具臺(9)這兩個工具安裝部，但是能夠非常迅速地相對于它們進(jìn)行工具更換，更換作業(yè)變?nèi)菀?，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)效率的提高等。
文檔編號B23B11/00GK101508028SQ200910007309
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者吉田睦 申請人:大隈株式會社