立式加工中心的五面加工用角度頭的自動工具交換裝置制造方法
【專利摘要】立式加工中心1具有在底座10上沿X軸方向移動的工作臺20，門形的立柱30具備沿Y軸，Z軸方向移動的工具主軸臺70。工具自動交換裝置100將工具T交換自如地供給至工具主軸上。工具主軸能夠配備角度頭200，且角度頭收納裝置300具備控制部件380，所述控制部件380卡合至設(shè)于角度頭200的底面上的孔204上，通過松開部件370和工具交換裝置350來自動交換角度頭200的工具。
【專利說明】立式加工中心的五面加工用角度頭的自動工具交換裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種附設(shè)于立式加工中心，且裝載于能夠進(jìn)行五面加工的角度頭上的工具的自動交換裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在立式加工中心上進(jìn)行在各上面與側(cè)面具有加工形狀的工件的加工，即進(jìn)行五面加工時，通過利用直角交換軸線的角附件或角度頭來在一臺機(jī)械上進(jìn)行所有加工工序。工件上面的加工使用一般的工具，并將工具朝下方后進(jìn)行加工，在交換工具主軸的軸線的機(jī)構(gòu)上將工具朝向水平方向后進(jìn)行工件側(cè)面的加工，即進(jìn)行角度加工，利用一臺機(jī)械來進(jìn)行工件的所有工序。
[0003]在這里，角附件為設(shè)置在比較大型的機(jī)械上，且專用于該機(jī)械上的部件，其一般具有以下功能。即自動交換裝載于附件上的工具的功能，以及通過在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)定位附件來變更裝載于附件上的工具的方向的功能。其結(jié)果，其結(jié)果，使部件本身變大而很難適用于小型的機(jī)械。
[0004]然而，小型機(jī)械使用角度頭。角度頭為具有心軸的工具架，所述心軸正交于裝載的工具主軸的軸線，在通常的自動交換工具的機(jī)構(gòu)中，與通常的工具相同地，能夠自動交換工具主軸地設(shè)計角度頭。部分角度頭，被工具主軸夾緊之后，具有改變工具主軸的水平面內(nèi)的裝載角度的功能，從而也存在能夠加工多個側(cè)面的角度頭。
[0005]本 申請人:在下面的專利公報中公開了裝備在立式加工中心的角度頭用夾緊部件以及角度頭。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:專利第4565199號
[0009]專利文獻(xiàn)2:專利第4542626號


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]由于角度頭適用于如上述的小型機(jī)械，因此制作小型且輕量型的角度頭，還未有內(nèi)置有自動交換裝載于角度頭的工具的機(jī)構(gòu)的裝置。
[0011]公開在本 申請人:的上述專利公報中的裝載于角度頭的工具也是擰轉(zhuǎn)固定的結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種對于裝載于立式加工中的工具主軸上的角度頭進(jìn)行自動交換工具的裝置。
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，立式加工中心包括能夠在X.Y.Z軸上相對移動的工作臺與工具主軸，作為基本部件，所述立式加工中心包括:裝卸自如地裝載于所述工具主軸上的角度頭和工具松開操作裝置以及工具交換裝置，其中，所述角度頭包括:柄部，其插入至所述工具主軸上；箱體，旋轉(zhuǎn)自如地支撐所述柄部和心軸，并在內(nèi)部具備將柄部的驅(qū)動力傳送至所述心軸上的傳送機(jī)構(gòu)；筒夾，其夾緊包含于所述心軸上的工具；拉桿，所述拉桿插入至所述心軸上，且通過前后運(yùn)動來夾緊或松開所述筒夾；彈簧機(jī)構(gòu)，其在筒夾夾緊所述拉桿的一側(cè)上增勢；臂部，連結(jié)于所述箱體；拉釘，設(shè)在所述臂部上，且主軸頭夾緊所述拉釘，其中，所述主軸頭裝載有所述工具主軸，所述工具松開操作裝置包括:液壓活塞，其按壓所述角度頭的所述拉桿，利用所述工具松開操作裝置和工具交換裝置對裝載于所述角度頭上的工具進(jìn)行工具交換。
[0014]并且，所述工具松開操作裝置包括:控制部件，其控制角度頭的一部分，且接收施加于所述心軸上的軸線方向的力；液壓活塞，其按壓角度頭的拉桿。
[0015]發(fā)明效果
[0016]本發(fā)明的機(jī)床通過具備以上的手段來自動交換最適合的工具，并能夠進(jìn)行最適于工件的加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是示出本發(fā)明的立式加工中心的整體的立體圖。
[0018]圖2是示出本發(fā)明的立式加工中心的主要部分的立體圖。
[0019]圖3是示出本發(fā)明的立式加工中心的主要部分的立體圖。
[0020]圖4是示出本發(fā)明的立式加工中心的主要部分的立體圖。
[0021]圖5是角度頭和自動工具交換裝置的截面圖。
[0022]圖6是角度頭的座位確認(rèn)裝置的說明圖。
[0023]圖7是示出角度頭的工具自動交換的操作的說明圖。
[0024]圖8是示出角度頭的工具自動交換的操作的說明圖。
[0025]圖9是示出角度頭的工具自動交換的操作的說明圖。
[0026]圖10是示出角度頭的工具自動交換的操作的說明圖。
[0027]圖11是示出角度頭的工具自動交換的操作的說明圖。
[0028]圖12是示出角度頭的工具自動交換的操作的說明圖。
[0029]圖13是示出角度頭的工具自動交換的操作的說明圖。
[0030]圖14是示出角度頭的工具自動交換的操作的說明圖。
[0031]圖15是示出角度頭的控制部件的其他例子的說明圖。
[0032]圖16是示出角度頭的控制部件的其他例子的說明圖。

【具體實施方式】
[0033]圖1是具備本發(fā)明的角度頭的工具交換裝置的立式加工中心的立體圖。
[0034]立式加工中心I具有在底座10上沿X軸方向移動的工作臺20。
[0035]在底座10上立設(shè)有門形的立柱30，由設(shè)在立柱30的前面的導(dǎo)軌來支撐的鞍座40沿Y軸方向移動。
[0036]鞍座40的前面配備有沿Z軸方向自由移動的主軸頭50，且主軸頭50的下端部具備工具主軸70。
[0037]在底座10的一側(cè)上設(shè)有控制裝置80，配備有操作用的操作盤(未圖示)。
[0038]在底座10的另一側(cè)上配備有工具主軸用自動工具交換裝置100，對于工具主軸70自動交換工具T。
[0039]本發(fā)明的立式加工中心在設(shè)有底座10的控制裝置80的側(cè)部上配備有角度頭收納裝置300。
[0040]該角度頭收納裝置300收納能夠裝卸于工具主軸70的角度頭200的同時，還具有自動交換裝載于角度頭200上的工具的功能。
[0041]圖2?圖4是示出角度頭收納裝置300的主要結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0042]角度頭收納裝置300，具有基座310，且以將基座310突出于機(jī)外的形式裝載于立柱30上?；?10的端部上安裝有伺服電機(jī)320，伺服電機(jī)320驅(qū)動滾珠螺桿322，且使支撐于導(dǎo)桿312的收納裝置本體支架330滑動，同時定位在工具交換位置和退回位置上。工具交換位置為使收納裝置本體支架330前進(jìn)之后，使后述的角度頭放置臺360進(jìn)入到機(jī)內(nèi)的位置，退回位置為使納裝置本體支架330后退之后，使角度頭收納裝置300退回到機(jī)外的位置。就這樣，加工時退回到機(jī)外，工具交換時進(jìn)入到機(jī)內(nèi)的工具主軸的沖程范圍內(nèi)，從而能夠進(jìn)行工具交換。換言之，無需延長工具主軸70的Y軸沖程，僅將角度頭收納裝置300安裝至立柱上就能夠?qū)崿F(xiàn)裝載于角度頭的工具的自動交換。從而能夠靈活地對應(yīng)客戶的需求。
[0043]在收納裝置本體支架330上，通過導(dǎo)桿332且利用氣缸335，在與收納裝置本體支架330的移動方向相同的方向上能夠自由往返移動地設(shè)置彈鼓安裝支架340，且定位在工具裝卸位置和彈鼓旋轉(zhuǎn)位置上。工具裝卸位置為彈鼓安裝支架340的前進(jìn)端，彈鼓旋轉(zhuǎn)位置為后退端。其中，彈鼓安裝支架340的前進(jìn)以及后退方向與收納裝置本體支架330的前進(jìn)以及后退方向相同。
[0044]彈鼓安裝支架340上裝載有旋轉(zhuǎn)型彈鼓353以及彈鼓驅(qū)動馬達(dá)355。旋轉(zhuǎn)型彈鼓353具備夾子357，且夾緊交換用的角度加工用工具。角度頭用工具自動交換裝置350由氣缸335，彈鼓安裝支架340，旋轉(zhuǎn)型彈鼓353，以及彈鼓驅(qū)動馬達(dá)355形成。
[0045]本發(fā)明的角度頭用工具自動交換裝置350能夠容納8個角度加工用工具。
[0046]在收納裝置本體支架330上設(shè)有角度頭放置臺360，且鄰接于所述角度頭放置臺360設(shè)有松開部件370。角度頭放置臺360上設(shè)有角度頭定位銷380。
[0047]將裝載于工具主軸70的角度頭200定位在有角度頭放置臺360之后，對裝載于角度頭200的工具進(jìn)行工具交換。并且，立即松開工具主軸，將角度頭200放在角度頭放置臺360上，且也可以收納在角度頭收納裝置300內(nèi)。
[0048]當(dāng)角度頭定位銷380交換角度頭200的工具時，其通過卡合至設(shè)置于角度頭200的底部上的孔204來控制角度頭200，且具有接收松開部件370的推力的功能。這時，孔204作為卡合部件，以及角度頭定位銷380作為控制部件來進(jìn)行操作。通過該結(jié)構(gòu)，即使角度頭接收到由于松開工具而增加的外力，制造為小型且輕量型而剛性較差的角度頭也不會變形，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的松開操作，而且能夠防止將過大的力施加到角度頭以及軸承上，所述軸承為通過工具主軸梢部來夾緊角度頭的工具主軸的重要構(gòu)成部件。其結(jié)果防止軸承的故障，且防止縮短使用壽命。
[0049]圖5是示出角度頭200和角度頭放置臺360以及松開部件370的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0050]角度頭200具有旋轉(zhuǎn)自如地支撐于箱體202的柄部210。柄部210被工具主軸70夾緊，驅(qū)動。來自箱體202的三個臂部215延伸至除角度頭的工具裝載面以外正交的三個方向上。臂部215的上端部分別裝載有拉釘220，且被主軸頭50夾緊，從而支撐角度加工時的切削反作用力。其中，可通過所需的切削力來選擇一個臂部。用于支撐加工時的切削反作用力而設(shè)置的臂部和拉釘能夠支撐松開角度加工用工具T1的外力，也可以用于角度頭的工具自動交換上。
[0051]柄部210的下端具有錐齒輪230，咬合于錐齒輪230的錐齒輪232驅(qū)動正交于柄部210而配置的心軸240。
[0052]在心軸240內(nèi)配備有拉桿250。
[0053]心軸240的頂端上配備有角度加工用工具T1，通過筒夾260來夾緊。
[0054]在筒夾260通過盤簧252來夾緊工具T1的方向上，即在心軸240的后端方向上，拉桿250時常增勢。
[0055]松開部件370具備液壓活塞372，在液壓活塞372的頂端上，通過與盤簧252的增勢力對抗來按壓拉桿250，從而使拉桿250前進(jìn)之后，打開筒夾260，且松開工具1\。松開部件370以及角度定位銷380形成工具松開操作裝置。
[0056]圖6示出了設(shè)置在角度頭的箱體202的底部的孔204與插入至該孔204的角度頭定位銷380的關(guān)系。
[0057]孔204與角度頭定位銷380的水平截面形狀均為圓形，將其中心配置在通過心軸240的軸線的垂直面上。從而，即使接收到用于松開角度加工用工具T1的施加至拉桿250的外力，也不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角度頭的旋轉(zhuǎn)力，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的操作。
[0058]角度頭定位銷380在中心即在銷的上部具備通風(fēng)槽。若定位銷380卡合于孔204，則從空氣供給部件400送出的空氣的通風(fēng)通道太窄，其結(jié)果空氣的背壓上升。其通過氣隙傳感器410來檢測，從而能夠確認(rèn)角度頭200是否可靠地入座于角度頭放置臺360上。通過該座位確認(rèn)來能夠防止未正確入座時將松開用的外力施加至拉桿上而破壞剛性低的角度頭的情況。
[0059]圖7?圖14示出了位于角度頭收納裝置300的角度頭的工具自動交換的工序。
[0060]圖7，示出了將完成了夾緊在角度頭200的角度加工的工具T1交換于容納在角度頭收納裝置300的角度頭用工具自動交換裝置350的下一個工具T2的準(zhǔn)備工序。具體地，圖7為根據(jù)工具T1完成了角度加工的角度頭200將位于水平面內(nèi)的工具的方向定位在指定的角度，且將工具主軸70定位在Y軸以及Z軸的指定的位置的狀態(tài)。角度頭收納裝置300為待機(jī)狀態(tài)。即圖7為將收納裝置本體支架330定位在退回位置，將彈鼓安裝支架340定位在彈鼓旋轉(zhuǎn)位置上的狀態(tài)。
[0061]圖8示出了操作伺服電機(jī)320之后，使裝載了角度頭用工具自動交換裝置350的收納裝置本體支架330沿Y軸方向移動，且定位在工具交換位置的同時，操作氣缸335之后，將彈鼓安裝支架340定位在工具裝卸位置上的狀態(tài)。
[0062]圖9示出了將主軸頭50沿Z軸方向下降之后，將角度頭200入座于角度頭放置臺360上的同時，將工具T1插入至旋轉(zhuǎn)型彈鼓353的夾子357上的工序。
[0063]如圖6的說明，角度頭200入座于角度頭放置臺360上之后，通過空氣回路來檢測裝載于角度頭放置臺360的角度頭定位銷380是否可靠地插入至角度頭200的有底孔204上。
[0064]圖10通過操作在圖5中說明的松開部件370的液壓活塞372來推出拉桿250，且松開角度加工用工具T1之后，操作氣缸335，且將彈鼓安裝支架340定位在彈鼓旋轉(zhuǎn)位置上，并且使旋轉(zhuǎn)型彈鼓353從角度頭200中后退之后，將其包含在旋轉(zhuǎn)型彈鼓353的旋轉(zhuǎn)中。
[0065]角度頭定位銷380對抗于活塞372的推出力，控制沿角度頭200的心軸240的軸線方向的移動。
[0066]圖11示出了旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)型彈鼓353之后，使角度加工用下一個工具T2與角度頭200相向的狀態(tài)。
[0067]圖12示出了操作氣缸335之后，使彈鼓安裝支架340前進(jìn)，并將裝載于旋轉(zhuǎn)型彈鼓353的角度加工用下一個工具T2插入至角度頭200之后，通過操作松開部件370來使活塞372后退，且角度頭200的心軸夾緊角度頭用下一個工具T2的狀態(tài)。
[0068]圖13示出了將主軸頭50沿Z軸方向上升的狀態(tài)。裝載有新的角度加工用工具的角度頭200開始加工操作。
[0069]圖14將角度頭收納裝置300返回到待機(jī)狀態(tài)。即，示出了將收納裝置本體支架330定位在退回位置，且將彈鼓安裝支架340定位在彈鼓旋轉(zhuǎn)位置的狀態(tài)。
[0070]在上述的一系列工序中完成了角度頭的工具的自動交換。
[0071]如上述，本發(fā)明的角度頭收納裝置300能夠以將角度頭200配備在立式加工中心I的狀態(tài)來對角度頭200自動交換工具。
[0072]圖15是示出工具交換時控制角度頭，且接收心軸的軸線方向的力的控制部件的其他例子的說明圖。
[0073]在本例中，角度頭放置臺500包括區(qū)塊510。
[0074]自動工具交換時，若角度頭200a沿Z軸方向下降，且定位在角度頭放置臺500上，則角度頭200a的箱體的前端部203與區(qū)塊510相向。
[0075]接觸傳感器520確認(rèn)角度頭200a的座位之后，輸出信號SI。當(dāng)通過松開部件的活塞來按壓角度頭200a內(nèi)的拉桿時，區(qū)塊510接收該按壓力，且能夠松開角度加工用工具!\。這時，作為控制部件來操作區(qū)塊510。
[0076]圖16是示出工具交換時控制角度頭，且接收心軸的軸線方向的力的控制部件的其他例子的說明圖。
[0077]在本例中，角度頭放置臺600包括槽610。
[0078]自動工具交換時，若角度頭200b沿Z軸方向下降，且定位在角度頭放置臺600上，則角度頭200b的箱體的突起部205向槽610內(nèi)部突入。
[0079]接觸傳感器620確認(rèn)角度頭200b的座位之后，輸出信號SI。當(dāng)通過松開部件的活塞來按壓角度頭200b內(nèi)的拉桿時，槽610接收該按壓力，且能夠松開角度加工用工具!\。這時，作為控制部件來操作槽610。
[0080]如上述，本發(fā)明的立式加工中心能夠?qū)ρb載于工具主軸上的角度頭自動交換工具，因此能夠進(jìn)行最適于工作臺上的工件的加工。
[0081]附圖標(biāo)記
[0082]I 立式加工中心
[0083]10 底座
[0084]20工作臺
[0085]30 立柱
[0086]40 鞍座
[0087]50主軸頭
[0088]70工具主軸臺
[0089]80控制裝置
[0090]100工具主軸用自動工具交換裝置
[0091]200角度頭
[0092]204 孔
[0093]215 臂部
[0094]220 拉釘
[0095]300角度頭收納裝置
[0096]310 基座
[0097]320伺服電機(jī)
[0098]322滾珠螺桿
[0099]330收納裝置本體支架
[0100]340彈鼓安裝支架
[0101]350角度頭用工具自動交換裝置
[0102]360角度頭放置臺
[0103]370松開部件
[0104]380角度頭定位銷
[0105]T主軸用交換工具
[0106]T1角度加工用工具
[0107]T2角度加工用下一個工具
【權(quán)利要求】
1.一種立式加工中心，包括能夠在X.Y.Z軸上相對移動的工作臺與工具主軸；所述立式加工中心的特征在于，包括: 裝卸自如地裝載于所述工具主軸上的角度頭和工具松開操作裝置以及工具交換裝置，其中， 所述角度頭包括: 柄部，其插入至所述工具主軸上； 心軸，包括與所述柄部的軸線正交的軸線； 箱體，旋轉(zhuǎn)自如地支撐所述柄部和心軸，并在內(nèi)部具備將柄部的驅(qū)動力傳送至所述心軸上的傳送機(jī)構(gòu)； 筒夾，其夾緊包含于所述心軸上的工具； 拉桿，所述拉桿插入至所述心軸上，且通過前后運(yùn)動來夾緊或松開所述筒夾； 彈簧機(jī)構(gòu)，其在筒夾夾緊所述拉桿的一側(cè)上增勢； 臂部，連結(jié)于所述箱體； 拉釘，設(shè)在所述臂部上，且主軸頭夾緊所述拉釘，其中，所述主軸頭裝載有所述工具主軸， 所述工具松開操作裝置包括: 液壓活塞，其按壓所述角度頭的所述拉桿， 利用所述工具松開操作裝置和工具交換裝置對裝載于所述角度頭上的工具進(jìn)行工具交換。
2.一種立式加工中心，包括能夠在X.Y.Z軸上相對移動的工作臺與工具主軸；所述立式加工中心的特征在于，包括: 裝卸自如地裝載于所述工具主軸上的角度頭和工具松開操作裝置以及工具交換裝置，其中， 所述角度頭包括: 柄部，其插入至所述工具主軸上； 心軸，包括與所述柄部的軸線正交的軸線； 箱體，旋轉(zhuǎn)自如地支撐所述柄部和心軸，并在內(nèi)部具備將柄部的驅(qū)動力傳送至所述心軸上的傳送機(jī)構(gòu)； 筒夾，其夾緊包含于所述心軸上的工具； 拉桿，所述拉桿插入至所述心軸上，且通過前后運(yùn)動來夾緊或松開所述筒夾； 彈簧機(jī)構(gòu)，其在筒夾夾緊所述拉桿的一側(cè)上增勢； 所述工具松開操作裝置包括: 控制部件，其控制角度頭的一部分，且接收施加于所述心軸上的軸線方向的力； 液壓活塞，其按壓角度頭的拉桿， 利用所述工具松開操作裝置和工具交換裝置對裝載于所述角度頭上的工具進(jìn)行工具交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立式加工中心，其特征在于， 將力的作用點配置在所述心軸的軸線通過的垂直面上，所述力的作用點為所述控制部件接收所述液壓活塞按壓拉桿時施加的力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的立式加工中心，其特征在于， 所述角度頭在底面上包括卡合部件， 所述工具松開操作裝置包括: 角度頭放直臺； 控制部件，卡合至設(shè)于角度頭放置臺上的所述卡合部件上 液壓活塞，其按壓角度頭的拉桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立式加工中心，其特征在于， 所述卡合部件以及所述控制部件的水平方向上的截面形成為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的立式加工中心，其特征在于， 將噴嘴設(shè)在所述控制部件的上端上，所述噴嘴向所述卡合部件的內(nèi)部噴射空氣，以及，包括: 用于判斷控制部件是否準(zhǔn)確地卡合于卡合部件上的部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的立式加工中心，其特征在于， 所述工具交換裝置，能夠在所述角度頭的所述心軸上的軸線方向上往返移動，且由彈鼓構(gòu)成，所述彈鼓能夠在平行于所述軸線方向上的軸的周圍旋轉(zhuǎn)定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的立式加工中心，其特征在于， 所述工具松開操作裝置以及所述工具交換裝置裝載于立柱上，且在退回位置.交換位置上進(jìn)出。
【文檔編號】B23Q3/12GK104245227SQ201380011395
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月4日
【發(fā)明者】西田貴美, 臼田聰, 吉信智史, 佐藤正也 申請人:山崎馬扎克公司