机床的制作方法
【专利摘要】机床将工具单元(9)经由配件(8)装配于主轴，其中，所述配件(8)具有固定于所述主轴(7)的缸体部(60)、及由所述缸体部(60)把持为能够滑动的活塞部(70)，所述缸体部(60)具有向该缸体部(60)的径向能够突出的多个球体(110)，所述活塞部(70)具有在相对于所述缸体部(60)向一方侧滑动时使所述球体(110)向所述缸体部(60)的径向突出的抵靠面(71)，所述工具单元(9)具有向该工具单元(9)的径向突出的突出斜面(41)，所述突出斜面(41)抵靠于由于所述活塞部(70)的向一方侧的滑动而突出的所述球体(110)，由此所述工具单元(9)与所述配件(8)结合。
【专利说明】机床
【技术领域】
[0001]本发明涉及机床。
【背景技术】
[0002]在机床中，通过程序等对工件实施加工，并根据加工部位、加工阶段等而适当更换用于加工的工具。作为与机床中的工具更换相关的技术，例如存在专利文献I及专利文献2。
[0003]专利文献I是一种工具更换装置，具有供夹紧工具的夹紧装置中的工具插入而保持工具的外周的保持孔的内周面，以通过工具的旋转而楔形构件向夹紧装置中的保持孔的内周面与工具的外周面之间啮入的方式配置。由此，能够自动更换在外周面没有键槽等的具有平滑的面的适合于高速旋转的工具。即，在主要自动地更换能够拆装地安装在高速机械的主轴上的旋转平衡良好的工具的结构中，适合于高速旋转，结构简单且紧凑。
[0004]专利文献2是关于容易实施拉杆与工具的结合的装置用的控制装置的技术，是对旋转驱动部进行控制的工具拆装旋转控制装置，该旋转驱动部使把持工具的工具把持部旋转而使工具与固定的拉杆进行螺纹结合。由此，旋转驱动部使工具相对于固定的拉杆进行旋转而进行螺纹结合，并且该旋转驱动部由工具拆装旋转控制装置适当地控制，因此拉杆与工具的结合变得极其容易。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开平10-080836号公报
[0008]专利文献2:日本特开2001-047336号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]然而，在专利文献I及专利文献2的工具的夹紧中，在工具侧及主轴侧设置螺纹部而进行螺纹结合，因此为了确保工具侧与主轴侧的结合力而无法减小螺纹的直径、缩短螺纹的长度。即，难以实现工具及主轴周围的小型化。而且，虽然实现了工具的自动更换，但是螺纹结合的拆装由于使工具等旋转而需要时间，因此难以提高作为机床的运转率。
[0011]另外，在能够加工狭小部的机床中，进行基于程序的自动加工，另一方面，操作员手动地进行用于加工的工具的更换。这是因为，为了能够加工狭小部，对于狭小部加工用的机床中的部位、零件等会有大小的限制。即，在能够加工狭小部的机床中，工具更换的机构特别需要小型化。然而，即便单纯地使以往的机床中的工具更换的机构小型化，也无法应用于狭小部加工用的机床。
[0012]本发明鉴于上述那样的问题而作出，其目的在于使机床中的工具更换为简易的机构，并实现工具及主轴周围的小型化。
[0013]用于解决课题的方案
[0014]解决上述课题的第一发明的机床将具有供于加工的工具的工具单元经由配件装配于主轴，其特征在于，所述配件具有固定于所述主轴的缸体部、及由所述缸体部把持为能够滑动的活塞部，所述缸体部具有能够向该缸体部的径向突出的多个球体，所述活塞部具有在相对于所述缸体部向一方侧滑动时使所述球体向所述缸体部的径向突出的抵靠面，所述工具单元具有向该工具单元的径向突出的突出斜面，所述突出斜面抵靠于由于所述活塞部的向一方侧的滑动而向所述缸体部的径向突出的所述球体，由此所述工具单元与所述配件结合。
[0015]解决上述课题的第二发明的机床的特征在于，所述活塞部在该活塞向另一方侧滑动时在与所述钢球对应的位置具有用于使所述钢球能够在所述缸体部的径向上移动的避让孔，所述工具单元在所述活塞部相对于所述缸体部而向另一方侧滑动时，所述避让孔成为与所述钢球对应的位置而所述球体成为向所述缸体部的径向能够移动的状态，该工具单元从所述球体被释放而成为能够从所述配件脱离的状态。
[0016]解决上述课题的第三发明的机床的特征在于，所述配件具有弹性体，以作用有使所述活塞部向一方侧滑动的力，并且所述配件具有供给流体的流体供给空间，以作用有使所述活塞部向另一方侧滑动的力，当向所述流体供给空间供给所述流体时，所述活塞部借助所述流体的压力而向另一方侧滑动，当从所述流体供给空间排出所述流体时，所述活塞部借助所述弹性体的弹性变形而向一方侧滑动。
[0017]解决上述课题的第四发明的机床的特征在于，所述机床还具备进行所述工具单元的拆装的辅助及搬运的工具单元保持装置。
[0018]发明效果
[0019]根据第一发明的机床，通过活塞部的向一方侧的滑动，缸体部的球体抵靠于工具单元的突出斜面，由此工具单元与配件结合，因此通过简易的机构能够使具有规定的结合力的工具单元与配件结合。此外，由于不采用螺纹结合，不需要用于产生规定的结合力的螺纹结合部的长度及螺纹径，因此能够使工具单元及配件小型化。而且，仅通过使活塞部相对于缸体部向一方侧滑动，就能够进行工具单元和配件的装配，因此不伴随螺纹结合那样使构件旋转的作业，而能够缩短装配时间。
[0020]根据第二发明的机床，仅通过使活塞部相对于缸体部向另一方侧滑动，工具单元就成为从配件能够脱离的状态，因此通过简易的机构而从规定的结合力释放，能够使工具单元与配件脱离。而且，仅通过使活塞部相对于缸体部向另一方侧滑动就能够进行工具单元与配件的脱离，因此不伴随螺纹结合那样使构件旋转的作业而能够缩短脱离时间。
[0021]根据第三发明的机床，通过向流体供给空间的流体的供给及从流体供给空间的流体的排出，能够使活塞部向一方侧或另一方侧滑动，因此能够将工具单元与配件的拆装的机构形成为简易的结构，能够使工具单元相对于配件的拆装容易。
[0022]根据第四发明的机床，利用工具单元保持装置进行工具单元相对于配件的拆装的辅助及工具单元的搬运，由此能够自动地进行工具单元相对于配件的拆装，因此能够自动更换工具。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是表示实施例1的机床中的工具周围的纵向剖视图。
[0024]图2是表示实施例1的机床的立体图。
[0025]图3是表示实施例1的机床中的工具的夹紧机构的说明图。
[0026]图4是表示实施例1的机床中的工具的夹紧机构的说明图。
[0027]图5是表示实施例1的机床中的工具的夹紧机构的说明图。
[0028]图6是表示实施例1的机床中的工具的夹紧机构的说明图。
[0029]图7是表示实施例1的机床中的工具更换的说明图。
[0030]图8是表示实施例1的机床中的工具单元保持装置的主视图。
【具体实施方式】
[0031]以下，参照附图，详细说明本发明的机床的实施例。当然，本发明没有限定为以下的实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然可以进行各种变更。
[0032]实施例1
[0033]首先，关于本发明的机床，参照图1至图8进行说明。
[0034]本实施例的机床是能够加工狭小部的门形加工机，如图2所示，具有床身1、工作台2、立柱3、横导轨4、床鞍5、滑块6、内置于滑块6的主轴7、经由配件8而装配于主轴7的工具单元9。
[0035]床身I水平地设置于地板下，在床身I上设置工作台2及立柱3。工作台2是载放未图示的工件的台，在床身I上能够沿一方向移动。横导轨4设置在垂直设置的门形的立柱3上，相对于立柱3能够沿垂直方向移动。在横导轨4上设置有床鞍5，为了变更工件的加工位置及加工方向而相对于横导轨4沿轴向能够移动且能够转动。滑块6由床鞍5把持，相对于床鞍5沿轴向能够滑动。主轴7由滑块6把持，利用未图示的驱动装置能够旋转。
[0036]工具单元9是能够将工具10向配件8拆装的结构，如图1所示，具有工具10、把持工具10的工具保持架20、经由间隔件30而组装于工具保持架20的工具夹紧构件40。工具单元9在工具夹紧构件40处与配件8结合。为了能够容易地将工具单元9向配件8拆装(详情在后文叙述)而在工具保持架20设有凹槽21。
[0037]配件8是用于向主轴7装配工具单元9的结构，如图1所示，具有固定于主轴7的缸体50、固定于缸体50的缸体盖60、由缸体50及缸体盖60支承为能够滑动的活塞70。在本实施例中，在缸体盖60与活塞70之间设置有碟形弹簧80，因此由碟形弹簧80的弹性变形产生的规定的力始终作用于活塞70。S卩，活塞70始终处于要向轴向上的设有缸体50的一方侧(图1中的右方侧)移动的负荷状态。
[0038]当然，作用于活塞70的力没有限定为本实施例的由碟形弹簧80的弹性变形产生的力。例如，也可以通过设置聚氨酯橡胶等弹性体而使聚氨酯橡胶等的弹性变形产生的力作用于活塞70，还可以在缸体盖60与活塞70之间形成密闭空间并使液压用油等流体流入从而使液压等作用于活塞70。而且，也可以将螺旋弹簧等设置在活塞70的设置有缸体50的一方侧，通过螺旋弹簧等的弹性变形将活塞70向一方侧拉拽。
[0039]另外，在缸体50与活塞70之间设有密封构件90，由此形成密闭的空间的压油室100。从形成于缸体50的供油口 51经由供油通路52向压油室100供给液压用油，由此能够使液压作用于活塞70。
[0040]在缸体50上还形成有供气口 53。在配件8与工具单元9的拆装时若从供气口 53供给空气，则经由形成于缸体50的供气通路54及形成于缸体盖60的通气孔62 (参照图3至图6)，能够将密接的配件8中的缸体盖60与工具单元9中的工具夹紧构件40之间的灰尘等吹飞。
[0041]如图3至图6所示，在缸体盖60上设有圆孔61，在圆孔61内具备钢球110。圆孔61在缸体盖60的圆周上设置多个，一个个钢球110以不会脱落的方式设于各圆孔61。钢球110被保持为仅在缸体盖60的径向上能够稍微移动，且被保持为在缸体盖60的轴向及周向上无法移动。
[0042]活塞70具有:抵靠于钢球110而用于施加负荷的抵靠面71 ;用于使钢球110能够在缸体盖60的径向上移动的避让孔72。避让孔72在活塞70向轴向上的安装工具单元9的另一方侧滑动时处于与钢球110对应的位置。
[0043]在经由配件8将工具单元9装配于主轴7的状态下，如图3所示，保持在缸体盖60的圆孔61内的钢球110与活塞70的抵靠面71及工具夹紧构件40的向径向倾斜突出的突出斜面41相接。S卩，利用活塞70的抵靠面71及缸体盖60的圆孔61，钢球110处于被压紧于工具夹紧构件40的突出斜面41上的状态。由此，具有工具夹紧构件40的工具单元9不会从具有钢球HO的配件8脱落。
[0044]另外，为了使配件8与工具单元9的结合稳定，而将配件8与工具单元9的接触部位设置多个。即，配件8中的缸体盖60与工具单元9中的工具夹紧构件40经由钢球110进行接触，并且在工具夹紧构件40的接触直角面42及接触斜面43中直接接触。
[0045]通过使工具夹紧构件40的接触直角面42与缸体盖60接触，能够准确且容易地决定工具单元9相对于配件8的安装角度。而且，能够提高利用工具10对未图示的工件进行加工时的工具10的轴向上的刚性。
[0046]通过使工具夹紧构件40的接触斜面43与缸体盖60接触，能够更准确且容易地决定工具单元9相对于配件8的安装角度。而且，不仅能够提高利用工具10对未图示的工件进行加工时的工具10的轴向上的刚性，而且能够提高工具10的径向上的刚性。
[0047]需要说明的是，在配件8与工具单元9的拆装时，从设于缸体盖60的通气孔62喷射空气，由此将接触直角面42及接触斜面43附近的灰尘等吹飞，因此在接触直角面42及接触斜面43处不会嗤入灰尘等。由此，能够使配件8与工具单元9的结合更稳定。
[0048]当然，配件8及工具单元9的结构没有限定为本实施例。例如，也可以通过越接近工具单元9而越沿径向突出的斜面(在图3中为抵靠面71成为左低右高那样的斜面)来形成活塞70的抵靠面71。通过利用斜面来形成活塞70的抵靠面71，由此，伴随着活塞70借助碟形弹簧80的弹性变形产生的力而向轴向上的设置有缸体50的一方侧(图3中的右方侧)的移动，活塞70的抵靠面71将钢球110压紧于工具夹紧构件40的突出斜面41上的按压力增大。由此，能够使工具单元9与配件8的结合力增加。而且，活塞70的抵靠面71将钢球110压紧于工具夹紧构件40的突出斜面41的按压力也可以根据设置在缸体盖60与活塞70之间的碟形弹簧80的种类等而增大。
[0049]在配件8与工具单元9的拆装中，向设置在缸体50与活塞70之间的压油室100注入液压用油，使比碟形弹簧80的弹性变形产生的力更强的液压作用于活塞70。活塞70在液压作用下向轴向上的安装工具单元9的另一方侧滑动，设置在活塞70的抵靠面71上的避让孔72成为与钢球110对应的位置(参照图4)。
[0050]在使工具单元9相对于配件8脱离时，使工具单元9向配件8的相反侧移动，由此工具夹紧构件40的突出斜面41能够将配件8中的缸体盖60的圆孔61内具备的钢球110推开。由此，钢球110的一部分嵌入活塞70的避让孔72，能够使工具单元9相对于配件8脱离(参照图5)。
[0051]在将工具单元9装配于配件8时，使工具单元9向配件8侧移动，由此工具夹紧构件40的接触斜面43能够将配件8中的缸体盖60的圆孔61具备的钢球110推开。由此，钢球110的一部分嵌入活塞70的避让孔72，能够将工具单元9装配于配件8 (参照图6)。
[0052]在本实施例的机床中，使用松开装置120及工具单元保持装置130进行配件8与工具单元9的拆装。
[0053]松开装置120是供给在从配件8拆下工具单元9时所需的液压用油及空气的装置，具有与缸体50的供油口 51连结而供给液压用油的供油口 121 ;与缸体50的供气口 53连结而供给空气的供气口 122 ;用于进行移动的台车123。
[0054]工具单元保持装置130是对从配件8拆下的工具单元9进行支承保持的装置，如图7及图8所示，具有:与工具保持架20的凹槽21嵌合的U字形的爪部131 ;使保持工具单元9时的相位对合的键132 ;确认是否保持了工具单元9的非接触式传感器133 ;用于进行移动的台车134。需要说明的是，为了使工具单元9的保持稳定，优选设置对工具单元9中的工具10的一部分进行支承的工具支承装置140。
[0055]接着，关于本实施例的机床中的工具的自动更换，参照图1至图7进行说明。
[0056]在本实施例的机床中，在配件8的可动区域内设置进行工具单元9的更换的未图示的工具更换空间，使配件8向工具更换空间的工具更换位置移动而进行工具单元9的更换(安装及拆下)。
[0057]首先，如图7所示，使松开装置120及工具单元保持装置130接近于位于工具更换空间的工具更换位置的主轴7，利用松开装置120进行供油及供气，由此成为能够使工具单元9从配件8脱离的状态。
[0058]使接近于配件8的松开装置120的供油口 121与配件8中的缸体50的供油口 51连结，使松开装置120的供气口 122与配件8中的缸体50的供气口 53连结。
[0059]当从松开装置120向配件8中的压油室100供给液压用油时，产生液压。该液压作为按压力向配件8中的活塞70传递，在液压超过由碟形弹簧80的弹性变形产生的力之前，向压油室100供给液压用油。即，利用从松开装置120供给的液压用油的液压，比由碟形弹簧80的弹性变形产生的力更强的压力作用于活塞70，活塞70沿着缸体50及缸体盖60向安装工具单元9的另一方侧移动。
[0060]活塞70相对于缸体50及缸体盖60移动，由此如图4所示，活塞70的避让孔72成为与缸体盖60的圆孔61具备的钢球110对应的位置。
[0061]接着，利用工具单元保持装置130使工具单元9从配件8脱离。
[0062]当使工具单元保持装置130向从配件8分离的方向移动时，工具单元保持装置130的U字形的爪部41卡挂于工具单元9中的工具保持架20的凹槽21，因此能够使工具单元9从配件8脱离。
[0063]此时，工具夹紧构件40的突出斜面41将配件8中的缸体盖60的圆孔61具备的钢球110推开，由此钢球110嵌入活塞70的避让孔72 (参照图5)。由此，将工具单元9按压于配件8的构件(钢球110)消失，因此能够脱离。
[0064]接着，使从配件8脱离的工具单元9及工具单元保持装置130向未图示的退避空间移动，使新的工具单元9及工具单元保持装置130接近于位于工具更换空间的工具更换位置的配件8。
[0065]一个工具单元9及一个工具单元保持装置130对应于一个工具10。即，作为机床，具有与各种加工适应的各种工具10、组装于各种工具10的各种工具单元9、保持各种工具单元9的各种工具单元保持装置130。这各种工具单元9及工具单元保持装置130排列在未图示的退避空间内。
[0066]接着，将新的工具单元保持装置130保持的新的工具单元9向配件8装配。
[0067]使工具单元保持装置130向接近配件8的方向移动。缸体盖60的圆孔61具备的钢球110成为嵌入活塞70的避让孔72的状态(参照图5)，因此能够使工具单元9移动至配件8中的装配位置(参照图6)。
[0068]此时，从松开装置120供给空气。供给的空气从通气孔62喷射，向工具单元9中的工具夹紧构件40的接触直角面42及接触斜面43喷吹。由此，能够对工具夹紧构件40的接触直角面42及接触斜面43进行空气清洗。工具夹紧构件40与缸体盖60未夹有灰尘等而紧贴，因此工具单元9与配件8的紧贴度提高。而且，能够将工具单元9和配件8安装在准确的安装方向上。
[0069]接着，使松开装置120的供油停止，将配件8中的压油室100的液压用油排出。压油室的液压用油消失，由此作用于活塞70的液压消失。由此，仅碟形弹簧80的弹性变形产生的力作用于活塞70，因此活塞70向设有缸体50的一方侧移动(参照图3)。
[0070]活塞70相对于缸体50移动，由此活塞70的避让孔72成为与缸体盖60的圆孔61具备的钢球110未对应的位置。即，从活塞70的避让孔72压出的钢球110由活塞70的抵靠面71支承，压紧于工具单元9中的工具夹紧构件40的突出斜面41。由此，工具单元9由钢球110向配件8侧按压，工具单元9的向配件8的装配完成。
[0071]工业实用性
[0072]本发明能够使工具单元及配件小型化，并进行工具的自动更换，因此作为机床而优选，尤其是作为狭小部加工用的机床而优选。
[0073]标号说明
[0074]I 床身
[0075]2工作台
[0076]3 立柱
[0077]4横导轨
[0078]5 床鞍
[0079]6 滑块
[0080]7 主轴
[0081]8 配件
[0082]9工具单元
[0083]10 工具
[0084]20工具保持架
[0085]21工具保持架的凹槽
[0086]30间隔件
[0087]40工具夹紧构件
[0088]41工具夹紧构件的突出斜面
[0089]42工具夹紧构件的接触直角面
[0090]43工具夹紧构件的接触斜面
[0091]50 缸体
[0092]51缸体的供油口
[0093]52缸体的供油通路
[0094]53缸体的供气口
[0095]54缸体的供气通路
[0096]60缸体盖
[0097]61缸体盖的圆孔
[0098]62缸体盖的通气孔
[0099]70 活塞
[0100]71活塞的抵靠面
[0101]72活塞的避让孔
[0102]80碟形弹簧
[0103]90密封构件
[0104]100压油室
[0105]110 钢球
[0106]120松开装置
[0107]130工具单元保持装置
[0108]140工具支承装置
【权利要求】
1.一种机床，将具有供于加工的工具的工具单元经由配件装配于主轴，所述机床的特征在于， 所述配件具有固定于所述主轴的缸体部、及由所述缸体部把持为能够滑动的活塞部， 所述缸体部具有能够向该缸体部的径向突出的多个球体， 所述活塞部具有在相对于所述缸体部向一方侧滑动时使所述球体向所述缸体部的径向突出的抵靠面， 所述工具单元具有向该工具单元的径向突出的突出斜面，所述突出斜面抵靠于由于所述活塞部的向一方侧的滑动而向所述缸体部的径向突出的所述球体，由此所述工具单元与所述配件结合。
2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于， 所述活塞部在该活塞向另一方侧滑动时与所述钢球对应的位置具有用于使所述钢球能够在所述缸体部的径向上移动的避让孔， 所述工具单元在所述活塞部相对于所述缸体部而向另一方侧滑动时，所述避让孔成为与所述钢球对应的位置而所述球体成为向所述缸体部的径向能够移动的状态，该工具单元从所述球体被释放而成为能够从所述配件脱离的状态。
3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于， 所述配件具有弹性体，以作用有使所述活塞部向一方侧滑动的力，并且所述配件具有供给流体的流体供给空间，以作用有使所述活塞部向另一方侧滑动的力， 当向所述流体供给空间供给所述流体时，所述活塞部借助所述流体的压力而向另一方侧滑动，当从所述流体供给空间排出所述流体时，所述活塞部借助所述弹性体的弹性变形而向一方侧滑动。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的机床，其特征在于， 所述机床还具备进行所述工具单元的拆装的辅助及搬运的工具单元保持装置。
【文档编号】B23Q3/12GK104520064SQ201380042498
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2012年8月30日
【发明者】粂隆行 申请人:三菱重工业株式会社