專利名稱：換刀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在機(jī)床的主軸與刀庫之間交換刀具的換刀裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)床通過自動交換刀具來執(zhí)行多種加工。機(jī)床具有主軸。主軸支承在上升、下降的主軸頭上，主軸在主軸馬達(dá)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。刀具借助刀座安裝在從主軸頭突出的主軸的下端部上，與主軸一起上升、下降及旋轉(zhuǎn)，從而對加工件進(jìn)行加工。機(jī)床具有ATC(自動換刀裝置)。ATC具有刀庫和換刀手臂。刀庫具有許多刀套。 刀套保持刀具，沿著規(guī)定的路徑循環(huán)移動。刀套通過在刀庫內(nèi)循環(huán)移動來將刀具定位在準(zhǔn)備位置，井向刀庫外的換刀位置送出。日本公開特許公報(bào)、平10-151542號所述的機(jī)床具有與主軸并列設(shè)置在主軸頭上的換刀手臂。換刀手臂繞上下方向的軸線回旋，并且相對于主軸頭上升、下降。換刀手臂在軸的兩側(cè)具有把持部。在加工結(jié)束后進(jìn)行換刀時(shí)，換刀手臂與主軸頭一起上升，移動到與上述換刀位置相同高度的把持位置。換刀手臂的把持部在移動到把持位置之后閉合。ー個把持部把持安裝在主軸上的刀具(前一刀具)，另ー個把持部把持位于換刀位置的刀具(下一刀具)。換刀手臂利用兩側(cè)的把持部把持刀具而下降，從主軸抽出前一刀具，并且從刀套抽出下一刀具。下降的換刀手臂回旋180°，使前一刀具移動到刀庫側(cè)，并且使下一刀具移動到主軸側(cè)。換刀手臂在回旋后上升，將下一刀具嵌入主軸，并且將前一刀具嵌入刀套。換刀手臂打開把持部而解除對前一刀具、下一刀具的把持。刀套保持前一刀具而返回準(zhǔn)備位置，在刀庫內(nèi)循環(huán)。主軸保持下一刀具并與主軸頭一起下降，移動到加工區(qū)域。換刀裝置利用刀庫與換刀手臂的連動來交換刀具。刀庫內(nèi)的刀具為了避免與換刀手臂相干擾而在換刀手臂移動后從準(zhǔn)備位置移動到換刀位置。換刀手臂使把持部閉合，把持位于換刀位置的刀具。換刀通常在加工件的加工期間實(shí)施多次。通過縮短一次的換刀時(shí)間，能夠縮短機(jī)床的加工時(shí)間。換刀手臂的把持部利用刀座來保持刀具。在換刀手臂向把持位置移動時(shí)，把持部打開得比刀座大。日本特許公報(bào)第2865195號所述的以往的換刀裝置將刀庫內(nèi)的刀具分類為具有比刀座小的直徑的小徑刀具(鉆頭、絲錐等)和具有比刀座大的直徑的大徑刀具(端銑刀等)，在下一刀具為小徑刀具時(shí)，在前一刀具的加工執(zhí)行中使下一刀具移動到換刀位置。換刀手臂的把持部能夠在剛移動到把持位置之后閉合而把持小徑刀具，能夠縮短換刀時(shí)間。以往的換刀裝置未縮短大徑刀具的換刀時(shí)間。刀庫內(nèi)的下一刀具在移動到換刀位置而停止時(shí)進(jìn)行振動。換刀手臂的把持部為了可靠地把持下一刀具而在經(jīng)過了振動收斂所需的待機(jī)時(shí)間之后閉合。大徑刀具時(shí)待機(jī)時(shí)間較長。以往的換刀裝置在下一刀具為大徑刀具時(shí)包括待機(jī)時(shí)間而需要較長的換刀時(shí)間，加工時(shí)間的縮短效果較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于縮短換刀手臂動作前的待機(jī)時(shí)間，縮短包括換刀時(shí)間在內(nèi)的機(jī)床的加工時(shí)間。技術(shù)方案I的換刀裝置具有刀庫，其具有保持刀具而循環(huán)移動的多個刀套；換刀手臂，其設(shè)置在支承主軸的主軸頭上，與該主軸頭一起移動；該換刀裝置利用移動到與上述換刀位置對應(yīng)的把持位置的上述換刀手臂的動作而對利用上述刀套的循環(huán)移動而移動到準(zhǔn)備位置并與該刀套一起移動到換刀位置的下一刀具、和安裝在上述主軸上的前一刀具進(jìn)行交換，其中，該換刀裝置在上述準(zhǔn)備位置與上述換刀位置之間設(shè)定中間位置，具有控制裝置，該控制裝置使上述下一刀具在上述前一刀具的加工動作過程中從上述準(zhǔn)備位置移動到上述中間位置，在上述換刀手臂移動到上述把持位置之后使上述下一刀具從上述中間位置移動到上述換刀位置。
在準(zhǔn)備位置與換刀位置之間設(shè)定中間位置。下一刀具在前一刀具的加工動作過程中移動到準(zhǔn)備位置，進(jìn)ー步移動到中間位置。位于中間位置的下一刀具不與移動到把持位置的換刀手臂相干擾。在換刀手臂移動到把持位置之后，下一刀具從中間位置移動到換刀位置。中間位置靠近換刀位置。下一刀具的移動距離較短，移動到換刀位置的下一刀具的振動較小。換刀手臂在用于振動收斂的較短的待機(jī)時(shí)間之后開始換刀動作。因而，能夠縮短包括換刀時(shí)間在內(nèi)的機(jī)床的加工時(shí)間。在技術(shù)方案2的換刀裝置中，上述中間位置設(shè)定有多個。小徑刀具不容易與移動到把持位置的換刀手臂相干擾。大徑刀具容易與移動到把持位置的換刀手臂相干擾。小徑刀具的中間位置設(shè)定在換刀位置附近，大徑刀具的中間位置設(shè)定為遠(yuǎn)離換刀位置。移動到換刀位置的小徑刀具的振動在更短的時(shí)間內(nèi)收斂。換刀手臂能夠在較短的待機(jī)時(shí)間之后開始換刀動作。在技術(shù)方案3的換刀裝置中，上述刀套能夠以支承軸為中心擺動地被支承，該換刀裝置具有使該刀套在上述準(zhǔn)備位置與上述換刀位置之間擺動的擺動機(jī)構(gòu)和使該擺動機(jī)構(gòu)的動作在與上述中間位置對應(yīng)的位置停止的止擋機(jī)構(gòu)。位于準(zhǔn)備位置的刀套利用擺動機(jī)構(gòu)的動作以支承軸為中心擺動而移動到換刀位置。中間位置利用止擋機(jī)構(gòu)的動作使擺動機(jī)構(gòu)的動作停止來實(shí)現(xiàn)。擺動機(jī)構(gòu)與止擋機(jī)構(gòu)利用簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了在準(zhǔn)備位置、中間位置、換刀位置之間的移動。


圖I是機(jī)床的主要部分的立體圖。圖2是刀庫的縱剖視圖。圖3是刀套的動作說明圖。圖4是從下方觀察換刀手臂的仰視圖。圖5是機(jī)床的控制系統(tǒng)的框圖。圖6是表示控制裝置的動作內(nèi)容的流程圖。圖7是表示中間位置的設(shè)定例子的圖表。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。以下說明中所使用的方向(前后左右)在圖I、圖2中用箭頭表示。如圖I所示,機(jī)床I具有在基座10上垂直立起的立柱11。立柱11是支承主軸頭2的支柱。主軸頭2沿著設(shè)置在立柱11前表面的左右側(cè)的引導(dǎo)件12上升、下降。立柱11具有進(jìn)刀絲杠13。進(jìn)刀絲杠13在左右的引導(dǎo)件12之間沿上下方向延伸。進(jìn)刀絲杠13在Z軸馬達(dá)14的驅(qū)動下繞中心軸線旋轉(zhuǎn)。Z軸馬達(dá)14固定在立柱11的上部。主軸頭2在后部與進(jìn)刀絲杠13相螺紋接合。主軸頭2利用進(jìn)刀絲杠13的旋轉(zhuǎn)而上升、下降。主軸頭2在內(nèi)部支承主軸20。主軸20在主軸馬達(dá)21的驅(qū)動下繞上下方向的中心軸線旋轉(zhuǎn)。主軸馬達(dá)21固定在主軸頭2的上部。主軸20在向主軸頭2的下方突出的下端部保持刀具3。刀具3與主軸頭2 —起上升、下降，在主軸馬達(dá)21的驅(qū)動下與主軸20 —起旋轉(zhuǎn)。機(jī)床I具有加工臺15。加工臺15配置在立柱11前方的基座10上，對加工件進(jìn)行 固定并沿左右方向、前后方向移動。X軸馬達(dá)84(參照圖5)沿左右方向驅(qū)動加工臺15，Y軸馬達(dá)85(參照圖5)沿前后方向驅(qū)動加工臺15。刀具3對加工臺15上的加工件進(jìn)行加工。機(jī)床I具有換刀裝置。換刀裝置具有刀庫4和換刀手臂5。如圖I所示，刀庫4設(shè)置在立柱11的左側(cè)。如圖2所示，刀庫4位于上升到最上方位置的主軸頭2的左側(cè)，具有支承架40和旋轉(zhuǎn)圓板41。支承架40固定在立柱11的左側(cè)表面上。旋轉(zhuǎn)圓板41具有圓筒形的基部41a。基部41a嵌入并支承在設(shè)于支承架40上的圓筒形的支承筒40a內(nèi)。旋轉(zhuǎn)圓板41在刀庫馬達(dá)43的驅(qū)動下繞基部41a的中心軸線旋轉(zhuǎn)。刀庫馬達(dá)43安裝在支承架40的上部。刀庫馬達(dá)43與凸輪軸44相連結(jié)。凸輪軸44在旋轉(zhuǎn)圓板41的基部41a與支承架40之間沿上下方向延伸，并且在刀庫馬達(dá)43的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。凸輪軸44具有圓筒凸輪44a。圓筒凸輪44a具有形成在外周上的螺旋狀的凸輪槽。凸輪槽與設(shè)置在基部41a的端面上的多個凸輪突起41b相卡合。凸輪軸44的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由圓筒凸輪44a及凸輪突起41b傳遞到旋轉(zhuǎn)圓板41。旋轉(zhuǎn)圓板41繞左右方向的中心軸線旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)圓板41支承多個刀套6。刀套6利用支承體60安裝在旋轉(zhuǎn)圓板41上。支承體60從旋轉(zhuǎn)圓板41的外周向外延伸，呈向右彎曲的形狀。刀套6是具有刀具安裝孔61的有底筒體。刀套6利用設(shè)置在底部的支承軸62與支承體60的前端部相連結(jié)，排列配置在旋轉(zhuǎn)圓板41的圓周上。刀套6利用旋轉(zhuǎn)圓板41的旋轉(zhuǎn)而循環(huán)移動。支承軸62是沿旋轉(zhuǎn)圓板41的切線方向延伸的軸。刀套6的外側(cè)與安裝在支承架40上的圓筒形的引導(dǎo)罩45的內(nèi)表面相接觸。如圖2所示，刀套6在引導(dǎo)罩45的作用下以使刀具安裝孔61的開ロ部朝左的姿勢循環(huán)移動。引導(dǎo)罩45在下部位置具有缺ロ部。刀套6在循環(huán)路徑上位于與缺ロ部相對應(yīng)的位置(準(zhǔn)備位置)時(shí)，能夠以支承軸62為中心擺動。刀套6的刀具安裝孔61具有從朝左的開ロ向內(nèi)側(cè)縮徑的圓錐形的定位孔和與定位孔連續(xù)的圓筒形的固定孔。刀具3利用刀座30嵌入并保持在刀具安裝孔61內(nèi)。刀座30具有圓錐形的拉釘部和與拉釘部的前端部連續(xù)的柄部。刀座30以柄部作為前部嵌入刀具安裝孔61內(nèi)。刀座30的拉釘部與刀具安裝孔61的定位孔緊密接觸，將刀套6與刀具3定位在同一軸線上。刀座30的柄部在刀具安裝孔61的固定孔內(nèi)與卡定球64相卡合，防止刀具3及刀座30拔出。刀套6在刀庫馬達(dá)43的驅(qū)動下循環(huán)移動，將所保持的刀具3定位在準(zhǔn)備位置。刀套6具有上拉銷63。上拉銷63與支承軸62平行，設(shè)置在向刀套6的底部外側(cè)突出的突起的前端。換刀裝置具有上拉缸體46。上拉缸體46安裝在支承架40上，在向下方延伸的輸出桿46a的前端具有滑動件47?；瑒蛹?7具有朝向左側(cè)開ロ的U字形的卡合槽47a。圖2的上拉缸體46省略了與圓筒凸輪44a重疊的部分。上拉缸體46是氣缸。輸出桿46a通過相對于上拉缸體46供給、排出空氣而進(jìn)行動作，滑動件47上升、下降。如圖2所示，支承架40具有止擋件48。止擋件48是電磁螺線管，具有向滑動件47的上升、下降路徑內(nèi)突出的止擋片48a。止擋片48a與上升的滑動件47相抵接?；瑒蛹?7在止擋片48a的位置處停止上升。止擋片48a在止擋件48動作時(shí)脫離滑動件47的上升、下降路徑?；瑒蛹?7利用上拉缸體46的動作而進(jìn)ー步上升。如圖3A所示，下降的滑動件47位于處于準(zhǔn)備位置的刀套6的右側(cè)?；瑒蛹?7的卡合槽47a與刀套6的上拉銷63相卡合。刀具3與刀座30保持將軸心設(shè)為大致水平的循環(huán)移動時(shí)的姿勢?；瑒蛹?7利用上拉缸體46的動作而上升，上拉與卡合槽47a相卡合的上拉銷63。刀套6以支承軸62為中心向逆時(shí)針方向擺動。如圖3B所示，滑動件47在與止擋片48a抵接的位置處停止上升。刀具3與刀座30移動到使軸心傾斜的中間位置。如圖3C所示，止擋片48a利用止擋件48的動作而脫離滑動件47的上升、下降路徑?；瑒蛹?7上升至最上方位置，上拉上拉銷63。刀套6從準(zhǔn)備位置擺動大約90°，刀具3與刀座30移動到將軸心設(shè)為大致鉛垂的換刀位置。上拉缸體46、滑動件47、上拉銷63相當(dāng)于擺動機(jī)構(gòu)。止擋件48、止擋片48a相當(dāng)于止擋機(jī)構(gòu)。擺動機(jī)構(gòu)與止擋機(jī)構(gòu)連動地在刀庫4內(nèi)使定位于準(zhǔn)備位置的刀具3向中間位置和換刀位置移動。如圖2所示，移動到換刀位置的刀具(下一刀具)3向刀庫4的下部突出，在主軸頭2的左側(cè)成為與安裝在主軸20的前端的刀具(前一刀具)3相同的高度。換刀手臂5在主軸頭2的下部進(jìn)行動作，在主軸頭2與刀庫4之間交換刀具。換刀手臂5安裝在向主軸頭2的下方突出的臂軸50的下端。臂軸50是在主軸頭2內(nèi)沿上下方向延伸的軸。臂軸50能夠繞中心軸線旋轉(zhuǎn)及沿軸向(上下方向)移動。通過臂軸50旋轉(zhuǎn)，從而換刀手臂5在水平面內(nèi)回旋。通過臂軸50移動，從而換刀手臂5上升、下降。如圖4所示，換刀手臂5在從臂軸50的安裝部延伸的臂兩端具有把持部51。把持部51具有鉤爪51a、51b。鉤爪51a、51b利用支承軸52a、52b安裝在換刀手臂5的下表面上。支承軸52a、52b與臂軸50平行。鉤爪51a、51b能夠以支承軸52a、52b為中心擺動。鉤爪51a、51b向各個支承軸52a、52b的兩側(cè)延伸。鉤爪51a、51b的前端部向換刀手臂5的外側(cè)突出。鉤爪51a、51b的基端部向換刀手臂5的內(nèi)側(cè)延伸，受到閉合彈簧54對它們施加的使它們相互離開的方向的力。鉤爪51a、51b在支承軸52a、52b的附近具有突起53a、53b。突起53a、53b在鉤爪51a、51b之間相抵接。換刀手臂5在下表面中央部具有打開凸輪55。打開凸輪55安裝在凸輪軸56上。凸輪軸56支承在臂軸50的內(nèi)部。凸輪軸56及打開凸輪55與臂軸50—起沿軸向(上下方向)移動，并且與臂軸50相獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。打開凸輪55呈圓板狀，在外周的兩個位置具有缺ロ部。圖4表示平時(shí)的打開凸輪55的位置。打開凸輪55的缺ロ部與鉤爪51a的基端部相抵接，向使鉤爪51a的基端部靠近鉤爪51b的方向?qū)︺^爪51a的基端部進(jìn)行推壓。鉤爪51a以支承軸52a為中心擺動。鉤爪51a的擺動經(jīng)由突起53a、53b傳遞到鉤爪51b。鉤爪51a、51b的基端部相靠近(閉合)，鉤 爪51a、51b的前端部相離開(打開)。打開凸輪55在凸輪軸56的驅(qū)動下在順時(shí)針方向上(圖4中的箭頭方向)旋轉(zhuǎn)。打開凸輪55的缺ロ部遠(yuǎn)離鉤爪51a，鉤爪51a在閉合彈簧54的作用下進(jìn)行擺動。鉤爪51a的突起53a遠(yuǎn)離鉤爪51b的突起53b，鉤爪51b在閉合彈簧54的作用下進(jìn)行擺動。鉤爪51a、51b的基端部相離開，鉤爪51a、51b的前端部閉合。把持部51伴隨著凸輪軸56、打開凸輪55的旋轉(zhuǎn)而開閉。通過臂軸50旋轉(zhuǎn)，從而換刀手臂5旋轉(zhuǎn)。通過凸輪軸56、打開凸輪55旋轉(zhuǎn)，從而把持部51開閉。主軸頭2具有安裝在上部的臂馬達(dá)57。臂馬達(dá)57驅(qū)動主軸頭2內(nèi)的臂驅(qū)動軸(省略圖示)。臂驅(qū)動軸在主軸頭2的內(nèi)部利用臂軸50、凸輪軸56和凸輪機(jī)構(gòu)(省略圖示)相連結(jié)。平時(shí)換刀手臂5位于主軸頭2的下表面附近。換刀手臂5的把持部51打開著。如圖2所示，ー個把持部51的鉤爪51a、51b位于能夠夾持安裝在主軸20上的刀座30的位置。在交換刀具時(shí)，主軸頭2上升到最上方位置。換刀手臂5與主軸頭2—起上升而向把持位置移動。換刀手臂5的另ー個把持部51朝向刀庫4的下部延伸。把持部51的鉤爪51a、51b位于能夠夾持處于換刀位置的刀套6所保持的刀座30的位置。移動到把持位置的換刀手臂5使把持部51閉合。ー個把持部51把持安裝在主軸20上的刀座30。另ー個把持部51把持刀套6所保持的刀座30。換刀手臂5與臂軸50 —起下降，從主軸20、刀套6分別向下方抽出所把持的刀座30 (刀具3)。換刀手臂5旋轉(zhuǎn)180°，交換主軸20側(cè)的刀 具(前一刀具)3與刀套6側(cè)的刀具(下一刀具)3的位置。換刀手臂5與臂軸50—起上升，將刀具3、3嵌入刀套6與主軸20。換刀裝置利用換刀手臂5的下降、旋轉(zhuǎn)、上升動作與把持部51的開閉動作來交換刀具3。在臂馬達(dá)57的驅(qū)動下使臂驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，臂驅(qū)動軸經(jīng)由凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動臂軸50與凸輪軸56，從而以幾百msec左右的較短的時(shí)間執(zhí)行包括把持部51的開閉的換刀手臂5的動作。主軸20具有與刀套6相同的刀具安裝孔(省略圖示)，在刀具安裝孔的內(nèi)部具有拉桿(省略圖示)。主軸20通過將刀座30嵌入刀具安裝孔內(nèi)并利用拉桿上拉刀座30的柄部來安裝刀具3。刀具3在刀座30的拉釘部的作用下能夠?qū)⒌毒?的中心軸線與主軸20對齊地進(jìn)行安裝。安裝在主軸20上的刀具3與主軸頭2 —起下降，在主軸馬達(dá)21的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)而對加工臺15上的加工件進(jìn)行加工。安裝在刀套6上的刀具3利用上拉缸體46的動作而返回到準(zhǔn)備位置。刀庫4在刀庫馬達(dá)43的驅(qū)動下使刀套6循環(huán)移動，將接下來使用的刀具3定位在準(zhǔn)備位置。如圖5所示，機(jī)床I具有控制加工動作的控制裝置7?？刂蒲b置7是具有CPU71、R0M72、RAM73、非易失性存儲器76、輸入接ロ 74、輸出接ロ 75的計(jì)算機(jī)。機(jī)床I具有操作面板8。操作面板8具有操作部81和顯示部82。操作部81具有為了設(shè)定數(shù)值而操作的數(shù)字鍵以及為了動作指令而操作的操作鍵等。顯示部82顯示操作部81的操作內(nèi)容、以及機(jī)床I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等。操作者根據(jù)顯示部82的顯示來操作操作部81，從而指定所使用的刀具3等的加工條件。操作部81與控制裝置7的輸入接ロ 74相連接。CPU71經(jīng)由輸入接ロ 74接收操作部81的操作內(nèi)容，根據(jù)存儲在R0M72內(nèi)的控制程序來控制機(jī)床I。顯示部82經(jīng)由驅(qū)動電路82a與輸出接ロ 75相連接。CPU71經(jīng)由輸出接ロ 75對驅(qū)動電路82a發(fā)出動作指令。顯示部82根據(jù)CPU71的動作指令進(jìn)行顯示動作?？刂蒲b置7的輸出接ロ 75與X軸馬達(dá)84的驅(qū)動電路84a、Y軸馬達(dá)85的驅(qū)動電路85a、Z軸馬達(dá)14的驅(qū)動電路14a、主軸馬達(dá)21的驅(qū)動電路21a相連接。CPU71經(jīng)由輸出接ロ 75對驅(qū)動電路84a、85a、14a、21a發(fā)出動作指令，驅(qū)動X軸馬達(dá)84、Y軸馬達(dá)85、Z軸馬達(dá)14、主軸馬達(dá)21。加工臺15在X軸馬達(dá)84的驅(qū)動下沿左右方向移動，在Y軸馬達(dá)85的驅(qū)動下沿前后方向移動。主軸頭2在Z軸馬達(dá)14的驅(qū)動下上升、下降。主軸20在主軸馬達(dá)21的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。安裝在主軸20上的刀具3與主軸頭2 —起上升、下降，與主軸20 —起旋轉(zhuǎn)。CPU71根據(jù)加工程序控制X軸馬達(dá)84、Y軸馬達(dá)85、Z軸馬達(dá)14、主軸馬達(dá)21，對加工臺15上的加工件進(jìn)行加工?？刂蒲b置7的輸出接ロ 75與刀庫馬達(dá)43的驅(qū)動電路43a、臂馬達(dá)57的驅(qū)動電路57a相連接。CPU71經(jīng)由輸出接ロ 75對驅(qū)動電路43a、57a發(fā)出動作指令，驅(qū)動刀庫馬達(dá)43、臂馬達(dá)57?？刂蒲b置7的輸出接ロ 75與上拉缸體46、止擋件48相連接。CPU71經(jīng)由輸出接ロ 75對上拉缸體46、止擋件48發(fā)出動作指令。上拉缸體46、止擋件48根據(jù)CPU71的動作指令進(jìn)行動作。當(dāng)上拉缸體46為氣缸時(shí)，CPU71控制相對于上拉缸體46供給、排出空氣的閥。當(dāng)止擋件48為電磁螺線管時(shí)，CPU71控制電磁螺線管的勵磁電路。如上所述，刀庫4內(nèi)的刀套6在刀庫馬達(dá)43的驅(qū)動下循環(huán)移動。刀庫4內(nèi)的刀具3 (種類、大小)與刀套6相對應(yīng)地存儲到RAM73中。CPU71根據(jù)加工程序驅(qū)動刀庫馬達(dá)43，將在下一エ序中使用的刀具3移動到準(zhǔn)備位置。CPU71根據(jù)加工程序驅(qū)動臂馬達(dá)57。換刀手臂5在臂馬達(dá)57的驅(qū)動下如上所述進(jìn)行動作，在刀庫4與主軸20之間交換刀具 3。上拉缸體46使滑動件47上升、下降。止擋件48在非動作時(shí)限制滑動件47上升，在動作時(shí)允許滑動件47進(jìn)ー步上升。位于準(zhǔn)備位置的刀套6通過將止擋件48設(shè)為非動作狀態(tài)并使上拉缸體46進(jìn)行上升動作而移動到圖3B所示的中間位置。移動到中間位置的刀套6通過使止擋件48動作而移動到圖3C所示的換刀位置。滑動件47利用上拉缸體46的動作而上升、下降。止擋件48在非動作時(shí)限制滑動件47上升，在動作時(shí)允許滑動件47上升。位于圖3A所示的準(zhǔn)備位置的刀套6通過將止擋件48設(shè)為非動作并且使滑動件47上升而移動到圖3B所示的中間位置。位于圖3B所示的中間位置的刀套6通過使止擋件48動作而移動到圖3C所示的換刀位置。在交換刀具時(shí)，控制裝置7執(zhí)行圖6所示的控制動作。圖6中的Si (i = 1,2...)是表示CPU71的動作步驟的步驟編號。CPU71以塊單位執(zhí)行加工程序。CPU71將塊編號η設(shè)定為I (SI)，讀取第η個程序塊(S2)。CPU71對程序塊是否是結(jié)束指令進(jìn)行判斷(S3)。當(dāng)程序塊是程序結(jié)束指令時(shí)(S3 :是)，CPU71結(jié)束控制動作。當(dāng)程序塊不是程序結(jié)束指令時(shí)(S3 :否)，CPU71對程序塊是否是換刀指令進(jìn)行判斷(S4)。當(dāng)程序塊不是換刀指令時(shí)(S4 否)，CPU71根據(jù)程序塊進(jìn)行加工動作(S5)。加工動作是驅(qū)動X軸馬達(dá)84、Y軸馬達(dá)85、Z軸馬達(dá)14、主軸馬達(dá)21并對加工臺15上的加工件進(jìn)行加工的動作。在加工動作的執(zhí)行中，CPU71驅(qū)動刀庫馬達(dá)43，將在下一エ序中使用的刀具3 (下一刀具)定位在準(zhǔn)備位置(S6)。CPU71對準(zhǔn)備位置的定位是否完成進(jìn)行判斷(S7)。S7的判斷例如根據(jù)刀庫馬達(dá)43所具有的旋轉(zhuǎn)檢測器的檢測結(jié)果來進(jìn)行。執(zhí)行中的程序塊包含關(guān)于下一刀具的信息。當(dāng)定位未完成時(shí)(S7 :否)，CPU71使處理轉(zhuǎn)入S5而使加工動作持續(xù)。當(dāng)定位完成時(shí)(S7 :是)，CPU71利用上拉缸體46的動作使滑動件47上升(S8)。滑動件47在與止擋件48的止擋片48a抵接的位置停止上升。刀套6擺動,在短時(shí)間內(nèi)移動到圖3B所示的中間位置。CPU71對加エ動作是否結(jié)束進(jìn)行判斷(S9)。當(dāng)加工動作未結(jié)束時(shí)(S9 :否)，CPU71使處理轉(zhuǎn)入S5，使加工動作持續(xù)。當(dāng)加工動作結(jié)束時(shí)(S9 :是)，CPU71對塊編號η加I (SlO)，使處理轉(zhuǎn)入S2并重復(fù)上述動作。當(dāng)在S4中判斷為程序塊是換刀指令時(shí)(S4 :是)，CPU71開始換刀動作。CPU71驅(qū)動Z軸馬達(dá)14并使主軸頭2上升(Sll)。CPU71進(jìn)行待機(jī)直到主軸頭2到達(dá)最上方位置、換刀手臂5移動到把持位置為止(S12)。當(dāng)主軸頭2到達(dá)最上方位置時(shí)(S12 :是)，CPU71使止擋件48動作(S13)。S12的判斷例如根據(jù)Z軸馬達(dá)14所具有的旋轉(zhuǎn)檢測器的檢測結(jié)果來進(jìn)行。如上所述，刀庫4側(cè)的刀具3在加工中利用CPU71所執(zhí)行的S6 S8的動作而移動到中間位置。位于中間位置的刀具3處于相對于鉛垂下方傾斜的狀態(tài)。如圖3B所示，位于中間位置的刀具3即使是端銑刀等大徑的刀具，也不與如兩點(diǎn)劃線所示移動到把持位置的換刀手臂5的把持部51相干擾。通過止擋件48動作且止擋片48a脫離，從而滑動件47上升。通過滑動件47上升，從而刀套6擺動，在短時(shí)間內(nèi)移動到圖3C所示的換刀位置。刀具3、刀座30使軸心朝向鉛垂下方，刀座30成為兩點(diǎn)劃線所示的能夠利用換刀手臂5的把持部51把持的位置。CPU71進(jìn)行待機(jī)直到經(jīng)過規(guī)定時(shí)間為止(S14)。當(dāng)經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間時(shí)(S14 :是)，CPU71驅(qū)動臂馬達(dá)57而使換刀手臂5動作(S15)。如上所述，換刀手臂5的動作是使兩側(cè)的把持部51閉合、與臂軸50 —起下降、旋轉(zhuǎn)180°而上升、使兩側(cè)的把持部51打開的動作。換刀手臂5交換安裝在主軸20上的刀具3 (前一刀具)與刀套6所保持的刀具
3(下一刀具)。S14的待機(jī)時(shí)間是移動到換刀位置的刀具3、刀座30、刀套6的振動收斂所需的時(shí)間。移動到換刀位置的刀套6從中間位置移動較短的距離。移動到換刀位置后的振動較小，S14的待機(jī)時(shí)間較短。S14的待機(jī)時(shí)間是在實(shí)施多次換刀時(shí)所必需的。待機(jī)時(shí)間的縮短對機(jī)床I的加工時(shí)間的縮短是有效的。在換刀手臂5動作后，CPU71使上拉缸體46動作而使滑動件47下降(S16)，并且驅(qū)動Z軸馬達(dá)14而使主軸頭2下降(S17)。安裝在刀套6上的刀具3利用滑動件47的下降而返回到刀庫4內(nèi)的準(zhǔn)備位置。安裝在主軸20上的刀具3與主軸頭2 —起下降，移動到加工區(qū)域。CPU71使止擋件48返回到非動作狀態(tài)(S18)。止擋件48的止擋片48a向滑動件47的上升、下降路徑突出。CPU71對塊編號η加I (SlO)，使處理轉(zhuǎn)入S2并重復(fù)上述動作?？刂蒲b置7以塊單位讀取加工程序，根據(jù)讀取的程序塊執(zhí)行加工動作(S5 S9)、換刀動作(Sll S17)。在加工動作過程中，控制裝置7將刀庫4內(nèi)的下一刀具定位在準(zhǔn)備位置，并使其進(jìn)ー步向中間位置移動。在換刀動作時(shí)，控制裝置7使換刀手臂5移動到把持位置。在換刀手臂5的移動完成后，控制裝置7使位于中間位置的下一刀具移動到換刀位置，使換刀手臂5動作來實(shí)現(xiàn)換刀。中間位置設(shè)定在準(zhǔn)備位置與換刀位置之間。如圖3Β所示，位于中間位置的刀具3 (下一刀具)不與移動到把持位置的換刀手臂5相干擾。下一刀具在換刀手臂5動作之前移動到換刀位置。中間位置靠近換刀位置。移動到換刀位置后的下一刀具的振動較小。換刀手臂5在較短的待機(jī)時(shí)間之后開始動作。下一刀具在前一刀具的加工動作過程中移動到中間位置。移動到中間位置的時(shí)間未影響到換刀時(shí)間。機(jī)床I能夠縮短包括換刀時(shí)間在內(nèi)的加工時(shí)間。期望中間位置在不與移動到把持位置的換刀手臂5相干擾的范圍內(nèi)盡可能地設(shè)定在換刀位置附近。對局部改變了以上所說明的實(shí)施方式而得到的變更方式進(jìn)行說明。I)如圖7所示，中間位置也可以在準(zhǔn)備位置與換刀位置之間設(shè)定多個。小徑刀具不容易與移動到把持位置的換刀手臂5相干擾。大徑刀具容易與移動到把持位置的換刀手臂5相干擾。小徑刀具的中間位置能夠設(shè)定在換刀位置附近。大徑刀具的中間位置設(shè)定為比小徑刀具的中間位置遠(yuǎn)離換刀位置。圖7表示四種刀具3的待機(jī)角度。待機(jī)角度是位于中間位置的刀具3與刀套6的中心軸線相對于鉛垂線傾斜的角度。如圖7所示，按大小將刀具編號I 4的刀具分為大徑刀具與小徑刀具，能夠?qū)⒋髲降毒?刀具編號1、2)的待機(jī)角度設(shè)為45°，將小徑刀具(刀具編號3、4)的待機(jī)角度設(shè)為30°。也可以分別設(shè)定刀具編號I 4的刀具的待機(jī)角度。所設(shè)定的待機(jī)角度與各個刀具相對應(yīng)地存儲到設(shè)于控制裝置7上的非易失性存儲器中。在設(shè)定了多個待機(jī)角度時(shí)，設(shè)置多個止擋件48?？刂蒲b置7讀取下一刀具的待機(jī)角度，使對應(yīng)的止擋件48動作。刀具3移動到最佳的中間位置。2)刀具3在準(zhǔn)備位置、中間位置、換刀 位置之間的移動并不限于刀套6以支承軸62為中心的擺動，也可以利用刀套6的平行移動等其他動作來實(shí)現(xiàn)。3)下一刀具在準(zhǔn)備位置、中間位置、換刀位置之間的移動也可以利用能夠進(jìn)行兩個階段的動作的缸體、兩個缸體的組合來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種換刀裝置，其具有刀庫(4)，其具有保持刀具而循環(huán)移動的多個刀套；換刀手臂(5)，其設(shè)置在支承主軸(20)的主軸頭(2)上，與該主軸頭一起移動；該換刀裝置利用移動到與上述換刀位置對應(yīng)的把持位置的上述換刀手臂的動作來對利用上述刀套(6)的循環(huán)移動而移動到準(zhǔn)備位置并與該刀套(6) —起移動到換刀位置的下一刀具和安裝在上述主軸上的前一刀具進(jìn)行交換，其特征在干， 該換刀裝置在上述準(zhǔn)備位置與上述換刀位置之間設(shè)定中間位置，具有控制裝置(7)，該控制裝置(7)使上述下一刀具在上述前一刀具的加工動作過程中從上述準(zhǔn)備位置移動到上述中間位置，在上述換刀手臂移動到上述把持位置之后使上述下一刀具從上述中間位置移動到上述換刀位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換刀裝置，其特征在干， 上述中間位置設(shè)定有多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的換刀裝置，其特征在干， 上述刀套能夠以支承軸出2)為中心擺動地被支承，該換刀裝置具有使該刀套在上述準(zhǔn)備位置與上述換刀位置之間擺動的擺動機(jī)構(gòu)(46、47、63)和使該擺動機(jī)構(gòu)的動作在與上述中間位置對應(yīng)的位置停止的止擋機(jī)構(gòu)(48)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種換刀裝置。該換刀裝置具有刀庫和換刀手臂。下一刀具在前一刀具的加工動作過程中在刀庫內(nèi)移動到準(zhǔn)備位置，移動到設(shè)定在準(zhǔn)備位置與換刀位置之間的中間位置。下一刀具在換刀手臂移動到把持位置之后從中間位置移動到換刀位置。換刀手臂等待移動到換刀位置的下一刀具的振動收斂而進(jìn)行動作，在刀庫與主軸之間交換刀具。下一刀具在中間位置與換刀位置之間的移動距離較短。移動到換刀位置的下一刀具的振動在短時(shí)間內(nèi)收斂。換刀手臂在較短的待機(jī)時(shí)間之后開始換刀動作。換刀時(shí)間縮短，能夠縮短機(jī)床的加工時(shí)間。
文檔編號B23Q3/157GK102672512SQ20121006356
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者倉橋初 申請人:兄弟工業(yè)株式會社