刀库和机床的制作方法

1.本发明涉及刀库和机床。


背景技术：

2.以往，机床具备刀库和能够上下移动的主轴头(参照日本公开特许公报，特开2013－154436号公报)。刀库具备呈环状相连结的多个移动体。各移动体具有保持刀具的多个把持臂。刀库使移动体沿着包围主轴头的周围的环状的轨道移动，将预定的把持臂配置于主轴头的下方。主轴头将主轴支承为能够旋转。主轴头下降，将所述把持臂把持的刀具安装于主轴。
3.机床将工件保持在工作台上，安装有刀具的主轴旋转，进行铣削加工、攻丝等各种加工。安装于主轴的刀具需要根据工件的加工种类进行交换。随着加工部件的模块化、加工工序的集成倾向，对一个工件使用的刀具把数增加，保持刀具的把持臂数增加。因此，保持把持臂的移动体的总数增加，或移动体的全长变长，从而刀库大型化。


技术实现要素：

4.发明要解决的问题
5.本发明的目的在于，提供能够使把持臂的数量较多且抑制刀库的大型化的刀库和具备刀库的机床。
6.用于解决问题的方案
7.技术方案1提供一种刀库，其使把持刀具的多个把持臂沿着轨道移动，其中，轨道具有：两个第一直线部，该两个第一直线部彼此相对；两个第二直线部，该两个第二直线部彼此相对；以及曲线状的曲线部，其将第一直线部的端部和第二直线部的端部连结起来。
8.通过使轨道形状为具有第一直线部、第二直线部和曲线部的圆角长方形，与具有相同的全长、全宽的腰圆形状或椭圆形状等相比，轨道的周长(移动路径距离)变长。因此，能够抑制刀库的大型化，能够使配置在移动路径内的把持臂的数量较多。
9.技术方案2的刀库的轨道包围安装刀具的主轴，第一直线部沿与主轴的轴向正交的方向延伸，将位于第一直线部的把持臂所保持的刀具安装于主轴。
10.成为刀具的交换位置的轨道的第一直线部沿着与主轴的轴向正交的方向配置。由于把持臂沿着第一直线部移动，因此能够将安装刀具时的把持臂的姿势相对于主轴维持为笔直，从而将把持臂把持的刀具顺畅地安装于主轴。
11.技术方案3的刀库的多个把持臂在沿着轨道移动的移动体的下表面隔开预定间隔地排成一列，第一直线部的长度为移动体的两端的把持臂之间的间隔的两倍以上。
12.第一直线部的长度为移动体的两端的把持臂之间的间隔的两倍以上。因此，在将多个把持臂隔开预定间隔地呈一列安装于一个移动体时，移动体能够在其一部分不与曲线部重叠的情况下使各把持臂位于第一直线部中央的交换位置。无论是多个把持臂中的哪个把持臂，都能够将安装刀具时的把持臂的姿势相对于主轴维持为笔直。
13.技术方案4的刀库的把持臂具备：一对支承杆，该一对支承杆分别在一端具有把持刀具的把持部；以及施力构件，其设置在一对支承杆的另一端之间，施力构件向一对支承杆的各个把持部相互接近的方向对一对支承杆施力。
14.包括一对支承杆的把持臂在支承杆的另一端彼此之间具备施力构件，通过施力构件的施力来把持刀具。因此，与在把持部内设置施力构件的情况相比，能够缩短把持部的长度。结果，能够缩短把持臂的宽度，因此能够使配置于轨道的把持臂的数量更多。
15.技术方案5提供一种机床，其中，该机床具备上述任一项所述的刀库和安装刀具的主轴，轨道包围主轴。
16.产生与上述刀库同样的作用效果。
17.在刀库和机床中，能够使把持臂的数量较多且抑制刀库的大型化。
附图说明
18.图1是机床的立体图。
19.图2是机床的主视图。
20.图3是机床的省略了链部等的右视图。
21.图4是轨道部的简示立体图。
22.图5是在轨道部移动的刀库的简示立体图。
23.图6是将图5所示的vi－vi线作为剖切线的剖视图。
24.图7是移动体和把持臂的简示立体图。
25.图8是基板的简示俯视图。
26.图9是把持臂的立体图。
27.图10是刀库的简示局部放大俯视图。
28.图11是轨道形状、周长的说明图。
具体实施方式
29.以下，基于表示实施方式的机床的附图来说明本发明。在以下的说明中，使用附图所示的上下前后左右。
30.如图1～图3那样，机床100具备底座10、主轴头20、刀库30等。底座10为矩形，沿前后延伸。工件保持部11设于底座10的上部前侧。工件保持部11保持作为加工对象的工件。工件保持部11能够绕沿上下延伸的c轴旋转。支承台12设于底座10上部的后侧。在支承台12上表面设置x轴方向移动装置14。x轴方向移动装置14能够沿左右方向(x轴方向)移动。y轴方向移动装置15设于x轴方向移动装置14的上部。y轴方向移动装置15将立柱13支承为能够沿前后方向(y轴方向)移动。z轴方向移动装置16设于立柱13的前表面。z轴方向移动装置16使主轴头20沿上下方向(z轴方向)移动。
31.主轴头20具备沿上下延伸的主轴21。主轴21绕轴线旋转。在主轴21的下端部安装刀具。主轴马达22设于主轴头20的上端部。主轴21和刀具通过主轴马达22的旋转来旋转。旋转的刀具对由工件保持部11保持的工件进行加工。
32.使用图4～图7说明刀库30。刀库30具备轨道部31、链部32和刀库驱动部33。刀库30通过刀库驱动部33的驱动来使链部32沿着轨道部31移动。
33.轨道部31具备两个支承梁311、轨道台312和轨道313。支承梁311是呈大致直角三角形形状的板状的结构构件。支承梁311的斜边配置于上侧。支承梁311的斜边以随着朝向前方下降的方式倾斜。支承梁311固定于立柱13的左右。支承梁311从固定于立柱13的左右的部分延伸到主轴头20的两侧部分，支承梁311的上侧端面从前下方向后上方地相对于水平面倾斜大致30度。轨道台312为俯视圆角长方形(矩形)，沿前后延伸。轨道台312设于支承梁311的斜边，包围立柱13和主轴21的周围。轨道台312相对于水平面倾斜大致30度。在轨道台312的前方下端部的中央部设置使刀具的位置和主轴21的位置对齐的定位机构314。轨道台312的下端部的中央部位于换刀位置。
34.轨道313设于轨道台312上部，形成环状的轨道。轨道313为俯视圆角长方形，具有大致矩形形状的截面。轨道313具有彼此相对的两个第一直线部313a和彼此相对的两个第二直线部313b，曲线部313c将第一直线部313a的端部和第二直线部313b的端部连结起来。两个第一直线部313a分别设于主轴头20的前后，沿左右方向呈直线状延伸。两个第二直线部313b分别设于主轴头20的左右，沿前后方向，即沿与左右方向正交的方向呈直线状延伸。第一直线部313a和第二直线部313b以正交的方式配置。轨道台312和轨道313配置为：第一直线部313a同与主轴21的轴向正交的方向平行，且第一直线部313a的长度方向中心和主轴21的轴心一致。两个第二直线部313b期望为平行，但两个第二直线部313b的前方端之间或后方端之间也可以变窄。
35.安装台315设于轨道台312的后部，在安装台315的上侧安装刀库驱动部33。刀库驱动部33具备马达331和齿轮332。齿轮332的轴心与支承梁311的斜边成大致直角。齿轮332与马达331的旋转轴连接，且与链部32啮合。马达331使齿轮332旋转，从而使链部32、多个把持臂36旋转。沿着轨道313设置链部32。链部32具备多个移动体34、多个连杆35和多个把持臂36。连杆35为细长的大致长方形的板状，呈直线状延伸。连杆35将相邻的移动体34连结起来。多个移动体34和连杆35形成环状的链。
36.如图6和图7那样，移动体34具备基板341、两个内侧辊342、两个外侧辊343、两个轴承344和两个连结轴体345。基板341为沿左右方向延伸的俯视大致矩形的板状。两个内侧辊342设于基板341的下表面且是后侧的长边部。两个内侧辊342沿着左右方向排成一列。两个外侧辊343设于基板341的下表面且是前侧的长边部。两个外侧辊343沿着左右方向排成一列。内侧辊342的旋转轴和外侧辊343的旋转轴分别与基板341成直角。两个连结轴体345设于基板341的上表面两端部。两个连结轴体345沿着左右方向排成一列。连结轴体345的轴心与基板341的上表面成直角。如图5那样，连杆35的长边方向上的两端部分别借助连结轴体345以连杆35可旋转的方式连结于相邻的移动体34。在连结轴体345的周围可旋转地设置轴承344。轴承344的旋转轴与基板341的上表面成直角。两个把持臂36安装于基板341的下表面两端部。两个把持臂36在基板341的左右方向上隔开预定间隔地排成一列。
37.如图8那样，a点表示内侧辊342的轴心，b点表示外侧辊343的轴心，c点表示连结轴体345的轴心。两处a点的前后方向的位置一致。两处b点的前后方向的位置一致。两处c点的前后方向的位置一致。内侧辊342的轴心之间的距离l1短于外侧辊343的轴心之间的距离l2。如后述那样，通过把持臂36的把持刀柄的下部顶端绕臂枢轴368(参照图7)的轴心摆动，从而进行换刀。在一个移动体34中，上述臂枢轴368的轴心方向、将内侧辊342的轴心之间连结起来的直线方向、将外侧辊343的轴心之间连结起来的直线方向、将连结轴体345的轴心
之间连结起来的直线方向全部平行。
38.在轨道313的上侧配置基板341的下表面。内侧辊342可旋转地接触于轨道313的内周侧面。外侧辊343可旋转地接触于轨道313的外周侧面。基板341的轴承344与齿轮332啮合，移动体34以与齿轮332的旋转连动的方式沿着轨道313移动。通过轴承344以与齿轮332啮合的方式旋转，从而减少摩擦、磨损。由于使用轴承344作为与齿轮332啮合的啮合部件，因此，与使用销的情况相比，能够增大直径，能够承受更大的载荷。在使用直径较小的销时，需要多个销，但通过使用轴承344，能够抑制部件个数，因此，降低制造成本。由于使内侧辊342的轴心之间的距离l1短于外侧辊343的轴心之间的距离l2，因此能够抑制在轨道313的直线部分和曲线部分产生的各辊与轨道313间的间隙。
39.在以下的说明中，以位于前侧的第一直线部313a的把持臂36为例，使用图示的上下前后左右。如图7和图9那样，把持臂36具备安装于上述基板341的安装板361。在安装板361的下部设置延伸部362。延伸部362沿上下方向延伸，延伸部362的下端部向后方弯折。在延伸部362的上下方向中途部，设置用于使把持臂36的位置和主轴头20的位置对齐的定位销363。在延伸部362的下端的左右两侧面分别固定有引导后述的支承杆369的摆动的两个引导板365。两个引导板365彼此相对。在侧视时，引导板365呈以上端部为顶点向下方扩展的大致三角形形状。在引导板365的上端部设置供后述的臂枢轴368插入的臂轴孔366。在两个引导板365之间设置沿大致上下方向延伸的支承板367。在支承板367的上部的后侧设置凸轮从动件364。支承板367的下端部以向后方突出的方式弯曲。下端部的后缘部分呈朝向前侧凹陷的俯视圆弧状。在支承板367的上端部固定臂枢轴368。臂枢轴368的两端部可摆动地插入各引导板365的臂轴孔366。把持臂36以臂枢轴368沿着轨道313的方式安装于移动体34。
40.在支承板367下端部的左右两侧面分别形成槽x。槽x沿前后方向延伸。第一支承杆369a和第二支承杆369b插入各槽x。第一支承杆369a和第二支承杆369b构成一对支承杆369。第一支承杆369a和第二支承杆369b沿前后方向延伸。第一支承杆369a的前部、第二支承杆369b的前部比槽x向前侧突出。第一支承杆369a的后部、第二支承杆369b的后部比槽x向后侧突出。第一支承杆369a的前后方向中途部借助以上下方向为轴向的枢轴369c连结于支承板367的后部。第二支承杆369b的前后方向中途部借助以上下方向为轴向的枢轴369d连结于支承板367的后部。
41.第一支承杆369a的比枢轴369c靠后侧的部分以沿着支承板367的圆弧状向左侧突出的方式弯曲。第二支承杆369b的比枢轴369d靠后侧的部分以沿着支承板367的圆弧状向右侧突出的方式弯曲。在第一支承杆369a的后端部的顶端(一端)部和第二支承杆369b的后端部的顶端(一端)部设置圆筒状的把持部369e。各把持部369e将左右方向即与所述臂枢轴368相同的方向作为轴向。
42.把持销369f从各把持部369e沿轴向突出。两个把持销369f的顶端面彼此相对。把持销369f的顶端面呈朝外突出的曲面状。把持销369f把持刀柄。刀柄呈以上下方向为轴向的筒状，刀具嵌合于刀柄。在刀柄的外周形成槽。在两个把持销369f之间插入了刀柄时，把持销369f卡定于所述槽，并把持刀柄和刀具。
43.在第一支承杆369a的前端(另一端)部和第二支承杆369b的前端(另一端)部设置弹簧座369g。两个弹簧座369g呈圆板状，在左右方向上相对。在两个弹簧座369g之间设置压
簧369h。压簧369h以使两个弹簧座369g在左右方向上相互离开的方式对两个弹簧座369g施力，从而向两个把持销369f的顶端面相互接近的方向对两个把持销369f施力。压簧369h是施力构件的一个例子，能够使用橡胶来替代压簧369h。如上述那样，第一支承杆369a和第二支承杆369b在后端部具有把持销369f，并在前端部具有压簧369h。与在把持部369e的内部设置压簧369h且该压簧369h对把持销369f施力时相比，能够缩短把持部369e的长度。能够在不减少两个把持销369f的顶端面之间的尺寸的情况下减小把持臂36的移动方向上的尺寸。
44.使用图10和图4说明第一直线部313a的长度、把持臂36之间的预定间隔以及连杆35的长度。在移动体34排列的两个把持臂36之间的间隔l3短于连杆35的长度l4。间隔l3为相邻的把持臂36的移动方向上的中心部之间的间隔。连杆35的长度l4为连杆35的两端部处的连结轴体345的轴心之间的长度。
45.考虑间隔l3和连杆35的长度l4相同的情况。若为了连结更多的把持臂36减小间隔l3，则在第一直线部313a与曲线部313c连结的连结部附近或第二直线部313b与曲线部313c连结的连结部附近处相邻的移动体34最为接近时，相邻的把持臂36会彼此干扰。在本实施方式中，使间隔l3短于连杆35的长度l4，能够抑制刀库30的大型化，且抑制把持臂36彼此的干扰，能够使链部32的进行保持的把持臂的数量较多。
46.轨道313的第一直线部313a的长度l5为移动体34的两端的把持臂36之间的间隔l6的两倍以上。在图10中，移动体34具备两个把持臂36，间隔l3＝间隔l6。把持臂36以沿移动方向排列的状态沿着轨道313移动，将刀具分度(日文：割
り
出
す
)至主轴21下方的交换位置。在主轴21下降后，在主轴21安装位于交换位置的刀柄和刀具。若为l5≥l6
×
2，则无论在移动体34的哪个把持臂36位于交换位置时，移动体34的一部分都不与曲线部313c重叠，能够将移动体34的姿势相对于主轴21维持为笔直。因此，主轴21和对成为安装对象的刀具进行把持的把持臂36正对，通过z轴方向移动装置16使位于把持臂36的上方的主轴头20向下移动，从而能够顺畅地将刀具安装在主轴21。
47.一个移动体34的把持臂36的数量也可以为三个以上。此时，移动体34的左右方向上的尺寸会变大，因此，也可以根据齿轮332的齿距来设置三个以上的轴承344。
48.在图11的上侧示出具有圆角长方形的本实施方式的轨道。在图11的下侧示出具有腰圆形状的比较例的轨道。在轨道的全长、全宽相同时，实施例的轨道的周长(移动路径距离)长于比较例的轨道的周长(移动路径距离)。以应用具体数值并进行计算的例子来说明。将轨道的全长设为1055mm，将全宽设为612mm。根据计算，在比较例中，周长为2807mm，与此相对，在实施例中，周长为2950mm。与腰圆形状等相比，通过使用圆角长方形的轨道，从而抑制轨道的大型化，能够增大周长，能够使刀库30所具备的把持臂36的数量较多。全长是纵向的长度，全宽是横向的长度。