专利名称：换刀装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在机床的主轴与刀库之间交換刀具的换刀装置。
背景技术：
机床通过自动交换刀具来执行多种加工。机床具有主轴。主轴支承在上升、下降的主轴头上，主轴在主轴马达的驱动下旋转。刀具借助刀座安装在从主轴头突出的主轴的下端部上，与主轴一起上升、下降及旋转，从而对加工件进行加工。机床具有ATC(自动换刀装置)。ATC具有刀库和换刀手臂。刀库具有许多刀套。 刀套保持刀具，沿着规定的路径循环移动。刀套通过在刀库内循环移动来将刀具定位在准备位置，井向刀库外的换刀位置送出。日本公开特许公报、平10-151542号所述的机床具有与主轴并列设置在主轴头上的换刀手臂。换刀手臂绕上下方向的轴线回旋，并且相对于主轴头上升、下降。换刀手臂在轴的两侧具有把持部。在加工结束后进行换刀时，换刀手臂与主轴头一起上升，移动到与上述换刀位置相同高度的把持位置。换刀手臂的把持部在移动到把持位置之后闭合。ー个把持部把持安装在主轴上的刀具(前一刀具)，另ー个把持部把持位于换刀位置的刀具(下一刀具)。换刀手臂利用两侧的把持部把持刀具而下降，从主轴抽出前一刀具，并且从刀套抽出下一刀具。下降的换刀手臂回旋180°，使前一刀具移动到刀库侧，并且使下一刀具移动到主轴侧。换刀手臂在回旋后上升，将下一刀具嵌入主轴，并且将前一刀具嵌入刀套。换刀手臂打开把持部而解除对前一刀具、下一刀具的把持。刀套保持前一刀具而返回准备位置，在刀库内循环。主轴保持下一刀具并与主轴头一起下降，移动到加工区域。换刀装置利用刀库与换刀手臂的连动来交換刀具。刀库内的刀具为了避免与换刀手臂相干扰而在换刀手臂移动后从准备位置移动到换刀位置。换刀手臂使把持部闭合，把持位于换刀位置的刀具。换刀通常在加工件的加工期间实施多次。通过缩短一次的换刀时间，能够缩短机床的加工时间。换刀手臂的把持部利用刀座来保持刀具。在换刀手臂向把持位置移动时，把持部打开得比刀座大。日本特许公报第2865195号所述的以往的换刀装置将刀库内的刀具分类为具有比刀座小的直径的小径刀具(钻头、丝锥等)和具有比刀座大的直径的大径刀具(端铣刀等)，在下一刀具为小径刀具时，在前一刀具的加工执行中使下一刀具移动到换刀位置。换刀手臂的把持部能够在刚移动到把持位置之后闭合而把持小径刀具，能够缩短换刀时间。以往的换刀装置未缩短大径刀具的换刀时间。刀库内的下一刀具在移动到换刀位置而停止时进行振动。换刀手臂的把持部为了可靠地把持下一刀具而在经过了振动收敛所需的待机时间之后闭合。大径刀具时待机时间较长。以往的换刀装置在下一刀具为大径刀具时包括待机时间而需要较长的换刀时间，加工时间的缩短效果较小。
发明内容
本发明的目的在于缩短换刀手臂动作前的待机时间，缩短包括换刀时间在内的机床的加工时间。技术方案I的换刀装置具有刀库，其具有保持刀具而循环移动的多个刀套；换刀手臂，其设置在支承主轴的主轴头上，与该主轴头一起移动；该换刀装置利用移动到与上述换刀位置对应的把持位置的上述换刀手臂的动作而对利用上述刀套的循环移动而移动到准备位置并与该刀套一起移动到换刀位置的下一刀具、和安装在上述主轴上的前一刀具进行交換，其中，该换刀装置在上述准备位置与上述换刀位置之间设定中间位置，具有控制装置，该控制装置使上述下一刀具在上述前一刀具的加工动作过程中从上述准备位置移动到上述中间位置，在上述换刀手臂移动到上述把持位置之后使上述下一刀具从上述中间位置移动到上述换刀位置。
在准备位置与换刀位置之间设定中间位置。下一刀具在前一刀具的加工动作过程中移动到准备位置，进ー步移动到中间位置。位于中间位置的下一刀具不与移动到把持位置的换刀手臂相干扰。在换刀手臂移动到把持位置之后，下一刀具从中间位置移动到换刀位置。中间位置靠近换刀位置。下一刀具的移动距离较短，移动到换刀位置的下一刀具的振动较小。换刀手臂在用于振动收敛的较短的待机时间之后开始换刀动作。因而，能够缩短包括换刀时间在内的机床的加工时间。在技术方案2的换刀装置中，上述中间位置设定有多个。小径刀具不容易与移动到把持位置的换刀手臂相干扰。大径刀具容易与移动到把持位置的换刀手臂相干扰。小径刀具的中间位置设定在换刀位置附近，大径刀具的中间位置设定为远离换刀位置。移动到换刀位置的小径刀具的振动在更短的时间内收敛。换刀手臂能够在较短的待机时间之后开始换刀动作。在技术方案3的换刀装置中，上述刀套能够以支承轴为中心摆动地被支承，该换刀装置具有使该刀套在上述准备位置与上述换刀位置之间摆动的摆动机构和使该摆动机构的动作在与上述中间位置对应的位置停止的止挡机构。位于准备位置的刀套利用摆动机构的动作以支承轴为中心摆动而移动到换刀位置。中间位置利用止挡机构的动作使摆动机构的动作停止来实现。摆动机构与止挡机构利用简单的结构实现了在准备位置、中间位置、换刀位置之间的移动。
图I是机床的主要部分的立体图。图2是刀库的纵剖视图。图3是刀套的动作说明图。图4是从下方观察换刀手臂的仰视图。图5是机床的控制系统的框图。图6是表示控制装置的动作内容的流程图。图7是表示中间位置的设定例子的图表。
具体实施例方式以下，參照
本发明的优选实施方式。以下说明中所使用的方向(前后左右)在图I、图2中用箭头表示。如图I所示,机床I具有在基座10上垂直立起的立柱11。立柱11是支承主轴头2的支柱。主轴头2沿着设置在立柱11前表面的左右侧的引导件12上升、下降。立柱11具有进刀丝杠13。进刀丝杠13在左右的引导件12之间沿上下方向延伸。进刀丝杠13在Z轴马达14的驱动下绕中心轴线旋转。Z轴马达14固定在立柱11的上部。主轴头2在后部与进刀丝杠13相螺纹接合。主轴头2利用进刀丝杠13的旋转而上升、下降。主轴头2在内部支承主轴20。主轴20在主轴马达21的驱动下绕上下方向的中心轴线旋转。主轴马达21固定在主轴头2的上部。主轴20在向主轴头2的下方突出的下端部保持刀具3。刀具3与主轴头2 —起上升、下降，在主轴马达21的驱动下与主轴20 —起旋转。机床I具有加工台15。加工台15配置在立柱11前方的基座10上，对加工件进行 固定并沿左右方向、前后方向移动。X轴马达84(參照图5)沿左右方向驱动加工台15，Y轴马达85(參照图5)沿前后方向驱动加工台15。刀具3对加工台15上的加工件进行加工。机床I具有换刀装置。换刀装置具有刀库4和换刀手臂5。如图I所示，刀库4设置在立柱11的左側。如图2所示，刀库4位于上升到最上方位置的主轴头2的左侧，具有支承架40和旋转圆板41。支承架40固定在立柱11的左侧表面上。旋转圆板41具有圆筒形的基部41a。基部41a嵌入并支承在设于支承架40上的圆筒形的支承筒40a内。旋转圆板41在刀库马达43的驱动下绕基部41a的中心轴线旋转。刀库马达43安装在支承架40的上部。刀库马达43与凸轮轴44相连结。凸轮轴44在旋转圆板41的基部41a与支承架40之间沿上下方向延伸，并且在刀库马达43的驱动下旋转。凸轮轴44具有圆筒凸轮44a。圆筒凸轮44a具有形成在外周上的螺旋状的凸轮槽。凸轮槽与设置在基部41a的端面上的多个凸轮突起41b相卡合。凸轮轴44的旋转经由圆筒凸轮44a及凸轮突起41b传递到旋转圆板41。旋转圆板41绕左右方向的中心轴线旋转。旋转圆板41支承多个刀套6。刀套6利用支承体60安装在旋转圆板41上。支承体60从旋转圆板41的外周向外延伸，呈向右弯曲的形状。刀套6是具有刀具安装孔61的有底筒体。刀套6利用设置在底部的支承轴62与支承体60的前端部相连结，排列配置在旋转圆板41的圆周上。刀套6利用旋转圆板41的旋转而循环移动。支承轴62是沿旋转圆板41的切线方向延伸的轴。刀套6的外侧与安装在支承架40上的圆筒形的引导罩45的内表面相接触。如图2所示，刀套6在引导罩45的作用下以使刀具安装孔61的开ロ部朝左的姿势循环移动。引导罩45在下部位置具有缺ロ部。刀套6在循环路径上位于与缺ロ部相对应的位置(准备位置)时，能够以支承轴62为中心摆动。刀套6的刀具安装孔61具有从朝左的开ロ向内侧缩径的圆锥形的定位孔和与定位孔连续的圆筒形的固定孔。刀具3利用刀座30嵌入并保持在刀具安装孔61内。刀座30具有圆锥形的拉钉部和与拉钉部的前端部连续的柄部。刀座30以柄部作为前部嵌入刀具安装孔61内。刀座30的拉钉部与刀具安装孔61的定位孔紧密接触，将刀套6与刀具3定位在同一轴线上。刀座30的柄部在刀具安装孔61的固定孔内与卡定球64相卡合，防止刀具3及刀座30拔出。刀套6在刀库马达43的驱动下循环移动，将所保持的刀具3定位在准备位置。刀套6具有上拉销63。上拉销63与支承轴62平行，设置在向刀套6的底部外侧突出的突起的前端。换刀装置具有上拉缸体46。上拉缸体46安装在支承架40上，在向下方延伸的输出杆46a的前端具有滑动件47。滑动件47具有朝向左侧开ロ的U字形的卡合槽47a。图2的上拉缸体46省略了与圆筒凸轮44a重叠的部分。上拉缸体46是气缸。输出杆46a通过相对于上拉缸体46供给、排出空气而进行动作，滑动件47上升、下降。如图2所示，支承架40具有止挡件48。止挡件48是电磁螺线管，具有向滑动件47的上升、下降路径内突出的止挡片48a。止挡片48a与上升的滑动件47相抵接。滑动件47在止挡片48a的位置处停止上升。止挡片48a在止挡件48动作时脱离滑动件47的上升、下降路径。滑动件47利用上拉缸体46的动作而进ー步上升。如图3A所示，下降的滑动件47位于处于准备位置的刀套6的右側。滑动件47的卡合槽47a与刀套6的上拉销63相卡合。刀具3与刀座30保持将轴心设为大致水平的循环移动时的姿势。滑动件47利用上拉缸体46的动作而上升，上拉与卡合槽47a相卡合的上拉销63。刀套6以支承轴62为中心向逆时针方向摆动。如图3B所示，滑动件47在与止挡片48a抵接的位置处停止上升。刀具3与刀座30移动到使轴心倾斜的中间位置。如图3C所示，止挡片48a利用止挡件48的动作而脱离滑动件47的上升、下降路径。滑动件47上升至最上方位置，上拉上拉销63。刀套6从准备位置摆动大约90°，刀具3与刀座30移动到将轴心设为大致铅垂的换刀位置。上拉缸体46、滑动件47、上拉销63相当于摆动机构。止挡件48、止挡片48a相当于止挡机构。摆动机构与止挡机构连动地在刀库4内使定位于准备位置的刀具3向中间位置和换刀位置移动。如图2所示，移动到换刀位置的刀具(下一刀具)3向刀库4的下部突出，在主轴头2的左侧成为与安装在主轴20的前端的刀具(前一刀具)3相同的高度。换刀手臂5在主轴头2的下部进行动作，在主轴头2与刀库4之间交换刀具。换刀手臂5安装在向主轴头2的下方突出的臂轴50的下端。臂轴50是在主轴头2内沿上下方向延伸的轴。臂轴50能够绕中心轴线旋转及沿轴向(上下方向)移动。通过臂轴50旋转，从而换刀手臂5在水平面内回旋。通过臂轴50移动，从而换刀手臂5上升、下降。如图4所示，换刀手臂5在从臂轴50的安装部延伸的臂两端具有把持部51。把持部51具有钩爪51a、51b。钩爪51a、51b利用支承轴52a、52b安装在换刀手臂5的下表面上。支承轴52a、52b与臂轴50平行。钩爪51a、51b能够以支承轴52a、52b为中心摆动。钩爪51a、51b向各个支承轴52a、52b的两侧延伸。钩爪51a、51b的前端部向换刀手臂5的外侧突出。钩爪51a、51b的基端部向换刀手臂5的内侧延伸，受到闭合弹簧54对它们施加的使它们相互离开的方向的力。钩爪51a、51b在支承轴52a、52b的附近具有突起53a、53b。突起53a、53b在钩爪51a、51b之间相抵接。换刀手臂5在下表面中央部具有打开凸轮55。打开凸轮55安装在凸轮轴56上。凸轮轴56支承在臂轴50的内部。凸轮轴56及打开凸轮55与臂轴50—起沿轴向(上下方向)移动，并且与臂轴50相独立地旋转。打开凸轮55呈圆板状，在外周的两个位置具有缺ロ部。图4表示平时的打开凸轮55的位置。打开凸轮55的缺ロ部与钩爪51a的基端部相抵接，向使钩爪51a的基端部靠近钩爪51b的方向对钩爪51a的基端部进行推压。钩爪51a以支承轴52a为中心摆动。钩爪51a的摆动经由突起53a、53b传递到钩爪51b。钩爪51a、51b的基端部相靠近(闭合)，钩 爪51a、51b的前端部相离开(打开)。打开凸轮55在凸轮轴56的驱动下在顺时针方向上(图4中的箭头方向)旋转。打开凸轮55的缺ロ部远离钩爪51a，钩爪51a在闭合弹簧54的作用下进行摆动。钩爪51a的突起53a远离钩爪51b的突起53b，钩爪51b在闭合弹簧54的作用下进行摆动。钩爪51a、51b的基端部相离开，钩爪51a、51b的前端部闭合。把持部51伴随着凸轮轴56、打开凸轮55的旋转而开闭。通过臂轴50旋转，从而换刀手臂5旋转。通过凸轮轴56、打开凸轮55旋转，从而把持部51开闭。主轴头2具有安装在上部的臂马达57。臂马达57驱动主轴头2内的臂驱动轴(省略图示)。臂驱动轴在主轴头2的内部利用臂轴50、凸轮轴56和凸轮机构(省略图示)相连结。平时换刀手臂5位于主轴头2的下表面附近。换刀手臂5的把持部51打开着。如图2所示，ー个把持部51的钩爪51a、51b位于能够夹持安装在主轴20上的刀座30的位置。在交換刀具时，主轴头2上升到最上方位置。换刀手臂5与主轴头2—起上升而向把持位置移动。换刀手臂5的另ー个把持部51朝向刀库4的下部延伸。把持部51的钩爪51a、51b位于能够夹持处于换刀位置的刀套6所保持的刀座30的位置。移动到把持位置的换刀手臂5使把持部51闭合。ー个把持部51把持安装在主轴20上的刀座30。另ー个把持部51把持刀套6所保持的刀座30。换刀手臂5与臂轴50 —起下降，从主轴20、刀套6分别向下方抽出所把持的刀座30 (刀具3)。换刀手臂5旋转180°，交换主轴20侧的刀 具(前一刀具)3与刀套6侧的刀具(下一刀具)3的位置。换刀手臂5与臂轴50—起上升，将刀具3、3嵌入刀套6与主轴20。换刀装置利用换刀手臂5的下降、旋转、上升动作与把持部51的开闭动作来交換刀具3。在臂马达57的驱动下使臂驱动轴旋转，臂驱动轴经由凸轮机构驱动臂轴50与凸轮轴56，从而以几百msec左右的较短的时间执行包括把持部51的开闭的换刀手臂5的动作。主轴20具有与刀套6相同的刀具安装孔(省略图示)，在刀具安装孔的内部具有拉杆(省略图示)。主轴20通过将刀座30嵌入刀具安装孔内并利用拉杆上拉刀座30的柄部来安装刀具3。刀具3在刀座30的拉钉部的作用下能够将刀具3的中心轴线与主轴20对齐地进行安装。安装在主轴20上的刀具3与主轴头2 —起下降，在主轴马达21的驱动下旋转而对加工台15上的加工件进行加工。安装在刀套6上的刀具3利用上拉缸体46的动作而返回到准备位置。刀库4在刀库马达43的驱动下使刀套6循环移动，将接下来使用的刀具3定位在准备位置。如图5所示，机床I具有控制加工动作的控制装置7。控制装置7是具有CPU71、R0M72、RAM73、非易失性存储器76、输入接ロ 74、输出接ロ 75的计算机。机床I具有操作面板8。操作面板8具有操作部81和显示部82。操作部81具有为了设定数值而操作的数字键以及为了动作指令而操作的操作键等。显示部82显示操作部81的操作内容、以及机床I的运转状态等。操作者根据显示部82的显示来操作操作部81，从而指定所使用的刀具3等的加工条件。操作部81与控制装置7的输入接ロ 74相连接。CPU71经由输入接ロ 74接收操作部81的操作内容，根据存储在R0M72内的控制程序来控制机床I。显示部82经由驱动电路82a与输出接ロ 75相连接。CPU71经由输出接ロ 75对驱动电路82a发出动作指令。显示部82根据CPU71的动作指令进行显示动作。控制装置7的输出接ロ 75与X轴马达84的驱动电路84a、Y轴马达85的驱动电路85a、Z轴马达14的驱动电路14a、主轴马达21的驱动电路21a相连接。CPU71经由输出接ロ 75对驱动电路84a、85a、14a、21a发出动作指令，驱动X轴马达84、Y轴马达85、Z轴马达14、主轴马达21。加工台15在X轴马达84的驱动下沿左右方向移动，在Y轴马达85的驱动下沿前后方向移动。主轴头2在Z轴马达14的驱动下上升、下降。主轴20在主轴马达21的驱动下旋转。安装在主轴20上的刀具3与主轴头2 —起上升、下降，与主轴20 —起旋转。CPU71根据加工程序控制X轴马达84、Y轴马达85、Z轴马达14、主轴马达21，对加工台15上的加工件进行加工。控制装置7的输出接ロ 75与刀库马达43的驱动电路43a、臂马达57的驱动电路57a相连接。CPU71经由输出接ロ 75对驱动电路43a、57a发出动作指令，驱动刀库马达43、臂马达57。控制装置7的输出接ロ 75与上拉缸体46、止挡件48相连接。CPU71经由输出接ロ 75对上拉缸体46、止挡件48发出动作指令。上拉缸体46、止挡件48根据CPU71的动作指令进行动作。当上拉缸体46为气缸时，CPU71控制相对于上拉缸体46供给、排出空气的阀。当止挡件48为电磁螺线管时，CPU71控制电磁螺线管的励磁电路。如上所述，刀库4内的刀套6在刀库马达43的驱动下循环移动。刀库4内的刀具3 (种类、大小)与刀套6相对应地存储到RAM73中。CPU71根据加工程序驱动刀库马达43，将在下一エ序中使用的刀具3移动到准备位置。CPU71根据加工程序驱动臂马达57。换刀手臂5在臂马达57的驱动下如上所述进行动作，在刀库4与主轴20之间交换刀具 3。上拉缸体46使滑动件47上升、下降。止挡件48在非动作时限制滑动件47上升，在动作时允许滑动件47进ー步上升。位于准备位置的刀套6通过将止挡件48设为非动作状态并使上拉缸体46进行上升动作而移动到图3B所示的中间位置。移动到中间位置的刀套6通过使止挡件48动作而移动到图3C所示的换刀位置。滑动件47利用上拉缸体46的动作而上升、下降。止挡件48在非动作时限制滑动件47上升，在动作时允许滑动件47上升。位于图3A所示的准备位置的刀套6通过将止挡件48设为非动作并且使滑动件47上升而移动到图3B所示的中间位置。位于图3B所示的中间位置的刀套6通过使止挡件48动作而移动到图3C所示的换刀位置。在交换刀具时，控制装置7执行图6所示的控制动作。图6中的Si (i = 1,2...)是表示CPU71的动作步骤的步骤编号。CPU71以块单位执行加工程序。CPU71将块编号η设定为I (SI)，读取第η个程序块(S2)。CPU71对程序块是否是结束指令进行判断(S3)。当程序块是程序结束指令时(S3 :是)，CPU71结束控制动作。当程序块不是程序结束指令时(S3 :否)，CPU71对程序块是否是换刀指令进行判断(S4)。当程序块不是换刀指令时(S4 否)，CPU71根据程序块进行加工动作(S5)。加工动作是驱动X轴马达84、Y轴马达85、Z轴马达14、主轴马达21并对加工台15上的加工件进行加工的动作。在加工动作的执行中，CPU71驱动刀库马达43，将在下一エ序中使用的刀具3 (下一刀具)定位在准备位置(S6)。CPU71对准备位置的定位是否完成进行判断(S7)。S7的判断例如根据刀库马达43所具有的旋转检测器的检测结果来进行。执行中的程序块包含关于下一刀具的信息。当定位未完成时(S7 :否)，CPU71使处理转入S5而使加工动作持续。当定位完成时(S7 :是)，CPU71利用上拉缸体46的动作使滑动件47上升(S8)。滑动件47在与止挡件48的止挡片48a抵接的位置停止上升。刀套6摆动,在短时间内移动到图3B所示的中间位置。CPU71对加エ动作是否结束进行判断(S9)。当加工动作未结束时(S9 :否)，CPU71使处理转入S5，使加工动作持续。当加工动作结束时(S9 :是)，CPU71对块编号η加I (SlO)，使处理转入S2并重复上述动作。当在S4中判断为程序块是换刀指令时(S4 :是)，CPU71开始换刀动作。CPU71驱动Z轴马达14并使主轴头2上升(Sll)。CPU71进行待机直到主轴头2到达最上方位置、换刀手臂5移动到把持位置为止(S12)。当主轴头2到达最上方位置时(S12 :是)，CPU71使止挡件48动作(S13)。S12的判断例如根据Z轴马达14所具有的旋转检测器的检测结果来进行。如上所述，刀库4侧的刀具3在加工中利用CPU71所执行的S6 S8的动作而移动到中间位置。位于中间位置的刀具3处于相对于铅垂下方倾斜的状态。如图3B所示，位于中间位置的刀具3即使是端铣刀等大径的刀具，也不与如两点划线所示移动到把持位置的换刀手臂5的把持部51相干扰。通过止挡件48动作且止挡片48a脱离，从而滑动件47上升。通过滑动件47上升，从而刀套6摆动，在短时间内移动到图3C所示的换刀位置。刀具3、刀座30使轴心朝向铅垂下方，刀座30成为两点划线所示的能够利用换刀手臂5的把持部51把持的位置。CPU71进行待机直到经过规定时间为止(S14)。当经过了规定时间时(S14 :是)，CPU71驱动臂马达57而使换刀手臂5动作(S15)。如上所述，换刀手臂5的动作是使两侧的把持部51闭合、与臂轴50 —起下降、旋转180°而上升、使两侧的把持部51打开的动作。换刀手臂5交換安装在主轴20上的刀具3 (前一刀具)与刀套6所保持的刀具
3(下一刀具)。S14的待机时间是移动到换刀位置的刀具3、刀座30、刀套6的振动收敛所需的时间。移动到换刀位置的刀套6从中间位置移动较短的距离。移动到换刀位置后的振动较小，S14的待机时间较短。S14的待机时间是在实施多次换刀时所必需的。待机时间的缩短对机床I的加工时间的缩短是有效的。在换刀手臂5动作后，CPU71使上拉缸体46动作而使滑动件47下降(S16)，并且驱动Z轴马达14而使主轴头2下降(S17)。安装在刀套6上的刀具3利用滑动件47的下降而返回到刀库4内的准备位置。安装在主轴20上的刀具3与主轴头2 —起下降，移动到加工区域。CPU71使止挡件48返回到非动作状态(S18)。止挡件48的止挡片48a向滑动件47的上升、下降路径突出。CPU71对块编号η加I (SlO)，使处理转入S2并重复上述动作。控制装置7以块单位读取加工程序，根据读取的程序块执行加工动作(S5 S9)、换刀动作(Sll S17)。在加工动作过程中，控制装置7将刀库4内的下一刀具定位在准备位置，并使其进ー步向中间位置移动。在换刀动作时，控制装置7使换刀手臂5移动到把持位置。在换刀手臂5的移动完成后，控制装置7使位于中间位置的下一刀具移动到换刀位置，使换刀手臂5动作来实现换刀。中间位置设定在准备位置与换刀位置之间。如图3Β所示，位于中间位置的刀具3 (下一刀具)不与移动到把持位置的换刀手臂5相干扰。下一刀具在换刀手臂5动作之前移动到换刀位置。中间位置靠近换刀位置。移动到换刀位置后的下一刀具的振动较小。换刀手臂5在较短的待机时间之后开始动作。下一刀具在前一刀具的加工动作过程中移动到中间位置。移动到中间位置的时间未影响到换刀时间。机床I能够缩短包括换刀时间在内的加工时间。期望中间位置在不与移动到把持位置的换刀手臂5相干扰的范围内尽可能地设定在换刀位置附近。对局部改变了以上所说明的实施方式而得到的变更方式进行说明。I)如图7所示，中间位置也可以在准备位置与换刀位置之间设定多个。小径刀具不容易与移动到把持位置的换刀手臂5相干扰。大径刀具容易与移动到把持位置的换刀手臂5相干扰。小径刀具的中间位置能够设定在换刀位置附近。大径刀具的中间位置设定为比小径刀具的中间位置远离换刀位置。图7表示四种刀具3的待机角度。待机角度是位于中间位置的刀具3与刀套6的中心轴线相对于铅垂线倾斜的角度。如图7所示，按大小将刀具编号I 4的刀具分为大径刀具与小径刀具，能够将大径刀具(刀具编号1、2)的待机角度设为45°，将小径刀具(刀具编号3、4)的待机角度设为30°。也可以分别设定刀具编号I 4的刀具的待机角度。所设定的待机角度与各个刀具相对应地存储到设于控制装置7上的非易失性存储器中。在设定了多个待机角度时，设置多个止挡件48。控制装置7读取下一刀具的待机角度，使对应的止挡件48动作。刀具3移动到最佳的中间位置。2)刀具3在准备位置、中间位置、换刀 位置之间的移动并不限于刀套6以支承轴62为中心的摆动，也可以利用刀套6的平行移动等其他动作来实现。3)下一刀具在准备位置、中间位置、换刀位置之间的移动也可以利用能够进行两个阶段的动作的缸体、两个缸体的组合来实现。
权利要求
1.一种换刀装置，其具有刀库(4)，其具有保持刀具而循环移动的多个刀套；换刀手臂(5)，其设置在支承主轴(20)的主轴头(2)上，与该主轴头一起移动；该换刀装置利用移动到与上述换刀位置对应的把持位置的上述换刀手臂的动作来对利用上述刀套(6)的循环移动而移动到准备位置并与该刀套(6) —起移动到换刀位置的下一刀具和安装在上述主轴上的前一刀具进行交換，其特征在干， 该换刀装置在上述准备位置与上述换刀位置之间设定中间位置，具有控制装置(7)，该控制装置(7)使上述下一刀具在上述前一刀具的加工动作过程中从上述准备位置移动到上述中间位置，在上述换刀手臂移动到上述把持位置之后使上述下一刀具从上述中间位置移动到上述换刀位置。
2.根据权利要求I所述的换刀装置，其特征在干， 上述中间位置设定有多个。
3.根据权利要求I或2所述的换刀装置，其特征在干， 上述刀套能够以支承轴出2)为中心摆动地被支承，该换刀装置具有使该刀套在上述准备位置与上述换刀位置之间摆动的摆动机构(46、47、63)和使该摆动机构的动作在与上述中间位置对应的位置停止的止挡机构(48)。
全文摘要
本发明提供一种换刀装置。该换刀装置具有刀库和换刀手臂。下一刀具在前一刀具的加工动作过程中在刀库内移动到准备位置，移动到设定在准备位置与换刀位置之间的中间位置。下一刀具在换刀手臂移动到把持位置之后从中间位置移动到换刀位置。换刀手臂等待移动到换刀位置的下一刀具的振动收敛而进行动作，在刀库与主轴之间交换刀具。下一刀具在中间位置与换刀位置之间的移动距离较短。移动到换刀位置的下一刀具的振动在短时间内收敛。换刀手臂在较短的待机时间之后开始换刀动作。换刀时间缩短，能够缩短机床的加工时间。
文档编号B23Q3/157GK102672512SQ20121006356
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月8日 优先权日2011年3月10日
发明者仓桥初 申请人:兄弟工业株式会社