CN102248424A - 精密轧辊车床及自动刀具更换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的自动刀具更换装置由下述部件构成，即：更换装置(62)，具备具有在水平面上旋绕的旋转轴并且能够升降的旋绕臂(61)、拆装自如地把持车刀保持器(42)的手部(72)、使旋绕臂(61)旋绕的旋绕驱动部、和使旋绕臂(61)升降的升降驱动部；车刀保持器储藏库(60)，从旋绕轴保持一定的距离沿周向排列有多个载置台，在各载置台上拆装自如地保持车刀保持器(42)；保持器基座(64)，安装在刀架(30)上，具有通过夹紧轴(74)的旋转进行车刀保持器(42)的固定及固定解除的夹紧机构；夹紧轴操作装置(66)，具有使夹紧轴(74)旋转而操作车刀保持器的夹紧/松夹的操作部。
Description
技术领域
本发明涉及精密轧辊车床的自动刀具更换装置，特别涉及在实施光学薄膜成型用金属模轧辊的超精密加工的轧辊车床中使用的自动刀具更换装置。
背景技术
在薄型TV等中使用的液晶面板由于不能自发光，所以以背灯单元作为光源从背后透过光。在这种背灯单元中，作为必须零件而使用对棱镜片及扩散片等表面附加了微细的图案的塑料片。这些片通过使从挤压成形机挤压出的片通过到在表面上加工有图案的轧辊金属模之间而成形。
近年来，通过轧辊车床进行的超精密加工进步，实现了用于在液晶面板中使用的棱镜片及扩散片等的成形的轧辊金属模的超精密加工。
在这种进行超精密加工的轧辊车床中，为了实现超精密加工，需要解决在以往的轧辊车床中不怎么成为问题的各种问题。
在轧辊的超精密加工中，对轧辊的表面上无数地切削加工几百μm～几十μm的微细的凹凸形状图案，但具有对1根轧辊结束加工需要较长时间的问题。例如，在较长的轧辊的情况下，在轴向上加工1条横槽花费约1分钟左右的时间。但是，在塑料片用轧辊的情况下，其槽及凹凸一个个是微细的，所以在必须在轧辊整体中加工庞大的数量的槽及凹凸的方面具有较大的特征。在轧辊整体中，如果假设长度方向的槽为3万条，则对1条轧辊不中断地加工全部的槽花费30000分钟、即500小时、3周时间。
所以，本申请人提出了设有用来使刀架在轧辊的长度方向上高速直线移动的线性马达驱动的空气滑动装置的精密轧辊车床(专利文献1、2)。在该精密轧辊车床中，由于能够使车刀的进给高速化，所以能够实现1条轧辊的加工所需要的加工时间的大幅的缩短。为了使这样的精密轧辊车床中的加工时间缩短，在中途不使加工中断成为前提。
最近，为了液晶面板的大画面化、高效率化而要求成形的片的宽幅化，加工的轧辊金属模也变得大型。例如，加工两米的长度的棱镜片用轧辊金属模也不少。
原本轧辊的表面被非电解镍镀层涂层，由于坚硬所以要求车刀的长寿命化，但如果成为这样的较大的轧辊，则加工面积增大，在以往的车刀中，没有仅用1个就供给这样的大面积的加工的性能，需要中途更换车刀。在以往的精密轧辊车床中，将设备停止后手动更换刀具。
另一方面，在车床关联的加工设备中，以往已知有在使车床复合了加工中心的功能的复合加工机中具备自动刀具更换装置的结构(例如专利文献3～5)。
专利文献1：特开2009-107066号公报
专利文献2：特愿2009-107067号公报
专利文献3：特开平06-320375号公报
专利文献4：特开2000-126953号公报
专利文献5：特开2002-273602号公报
在手动更换车刀等刀具时，使发热源的马达等停止，将包围设备的罩打开而作业员出入，所以在设备周围的温度环境中发生变化。在超精密轧辊加工的情况下，即使因温度环境的变化而在床身等构造物上发生很小的热变形，对于加工精度也为不良影响。
此外，由于设备完全冷却直到完成刀具切换，所以为了恢复到原来的加工中的状态，需要进行跑合运转，但该跑合运转必须长时间进行。
另一方面，可以考虑在精密轧辊车床中设置自动刀具更换装置、使刀具更换自动化以使温度环境不变化。
但是，设置在车床关联的加工设备中的以往的自动刀具更换装置是通过能够将多个刀具分度的转塔更换刀具的，是以不仅是轧辊加工、还能够进行多种加工的大型而有重量的具备转塔的复合加工机为对象的。
相对于此，在塑料片成形用轧辊加工专用的车床、特别是专利文献1、2中公开那样的将刀架用线性马达驱动而高速进给的精密轧辊车床中，为了刀架的高速化而需要尽可能轻量化，不能采用以往就有的复合加工机用的自动刀具更换装置。因此，在更换刀具时，必须将设备停止而手动进行刀具更换，到加工的恢复为止在恢复中花费较长的时间，成为加工效率下降的较大的原因。
发明内容
所以，本发明的目的是消除上述以往技术具有的问题、提供一种在将刀架高速地进给的精密轧辊车床中能够全自动地更换车刀等刀具、对于成形大型的塑料片的轧辊金属模的超精密加工不使设备停止而有利于高效率的加工的实现的轧辊车床及自动刀具更换装置。
为了达到上述目的，本发明是一种设置在精密轧辊车床中的自动刀具更换装置，所述精密轧辊车床在床身上设置有将轧辊可旋转地支承的主轴箱和尾座、具备搭载在床身上的刀架，所述自动刀具更换装置的特征在于，具备：更换装置，具备具有在水平面上旋绕的旋转轴并且能够升降的旋绕臂、安装在上述旋绕臂的前端上、拆装自如地把持车刀保持器的手部、使上述旋绕臂旋绕的旋绕驱动部、和使上述旋绕臂升降的升降驱动部；车刀保持器储藏库，从上述旋绕轴保持一定的距离沿周向排列有多个载置台，在上述各载置台上拆装自如地保持车刀保持器；保持器基座，安装在上述刀架上，具有通过夹紧轴的旋转进行上述车刀保持器的固定及固定解除的夹紧机构；和夹紧轴操作装置，具有使上述夹紧轴旋转而操作车刀保持器的夹紧/松夹的操作部。
此外，本发明是一种轧辊车床，其特征在于，具备：床身；主轴箱，设置在上述床身上，将辊形状的工件的一端用卡盘保持并对该工件施加旋转；尾座，对置于上述主轴箱配置在上述床身上，旋转自如地支承上述工件的一端；高速刀架机构，具有能够与上述轧辊的长度方向平行地调节其平行度的轨道座、支承在上述轨道座上、具有空气静压导引部的导轨、在上述导轨上以空气带来的浮置状态行进、保持金刚石车刀的刀架、和驱动上述刀架的线性马达；刀具更换装置，具备具有在水平面上旋绕的旋转轴并且能够升降的旋绕臂、安装在上述旋绕臂的前端上、拆装自如地把持车刀保持器的手部、使上述旋绕臂旋绕的旋绕驱动部、和使上述旋绕臂升降的升降驱动部；车刀保持器储藏库，从上述旋绕轴保持一定的距离沿周向排列有多个载置台，在上述各载置台上拆装自如地保持车刀保持器；保持器基座，安装在上述刀架上，具有通过夹紧轴的旋转进行上述车刀保持器的固定及固定解除的夹紧机构；和夹紧轴操作装置，具有使上述夹紧轴旋转而操作车刀保持器的夹紧/松夹的操作部。
根据本发明，在将刀架高速地进给的精密轧辊车床中能够全自动地更换车刀等刀具，对于成形大型的塑料片的轧辊金属模的超精密加工不使设备停止，能够有利于高效率的加工的实现。
附图说明
图1是表示采用本发明的自动刀具更换装置的精密轧辊车床的立体图。
图2是该精密轧辊车床的主视图。
图3是表示在该精密轧辊车床中支承刀架行进的导轨的进给台的主视图。
图4是表示该精密轧辊车床的刀架的剖视图。
图5是表示本发明的自动刀具更换装置的各部的配置的俯视图。
图6是表示本发明的自动刀具更换装置的更换装置的部分剖断侧视图。
图7是表示在本发明的自动刀具更换装置中使用的保持器基座和车刀保持器的侧视图。
图8是图7的VIII-VIII剖视图。
图9是在本发明的自动刀具更换装置中、说明保持器基座内置的偏心凸轮机构的动作的图。
图10是表示本发明的自动刀具更换装置的夹紧轴操作装置的结构的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的轧辊车床的自动刀具更换装置的一实施方式进行说明。
图1、图2表示采用本发明的自动刀具更换装置的超精密轧辊车床。在该图1、图2中，附图标记10表示床身。在该床身10之上配置有主轴箱12、尾座14。工件是辊形状的轧辊W，受主轴箱12和尾座14旋转自如地支承。
主轴箱12配置在床身10的长度方向的一端部上。该主轴箱12包括主轴18、安装在该主轴18的前端上的卡盘18a、和驱动主轴18的伺服马达20。主轴18受内置在主轴箱12的主体中的未图示的静压轴承支承。该静压轴承可以是油静压轴承或空气静压轴承。此外，也可以是滚动轴承。卡盘18a通过4个爪把持轧辊W的轴，将主轴18的旋转传递给轧辊W。
在该主轴箱12中，驱动主轴18的伺服马达20构成为直接驱动主轴18的内置型的伺服马达。主轴18的旋转量由编码器检测。通过以该编码器的检测信号为反馈进行主轴18的位置控制及速度控制，对主轴箱12附加作为进行轧辊W的圆周方向的分度的分度轴(C轴)的功能、和使主轴18以一定的转速(到几百转为止)连续旋转的功能。
接着，尾座14配置在床身10上，以使其对置于主轴箱12。在床身10的上表面上设有导引面19，沿着该导引面19可移动地设置尾座14。如图2所示，尾座14代替以往的尾座套筒而具备自由旋转的主轴27，通过安装在该主轴27上的卡盘旋转自如地支承轧辊W的轴。
在床身10上，在其两侧分别设置有第1滑鞍21和第2滑鞍22。这些第1滑鞍21和第2滑鞍22在床身10上固定在隔开规定的间隔的位置上。在第1滑鞍21之上设置有第1进给台23。同样，在第2滑鞍22上设置有第2进给台24。另外，作为将第1进给台23、第2进给台24进给的驱动机构而使用线性马达。
在该超精密轧辊车床中，作为切入轴的X轴由控制第1进给台23的进给的X1轴、和控制第2进给台24的进给的X2轴构成。作为切入轴的X1轴、X2轴分别具备X1轴伺服机构、X2轴伺服机构，以便能够独立地进行位置控制。并且，作为控制轴，除了X1轴、X2轴以外，还在主轴箱12上设有C轴，如进而以下详细说明那样，设有进给刀架的Z轴。NC装置对这些各轴进行数值控制。
在该超精密轧辊车床中，设置有以下这样的能够高速移动的刀架30。该刀架30是在轧辊W的长度方向上高速地直线移动、用来沿轧辊W的轴向高效率地加工槽的刀架。刀架30受线性马达驱动，能够沿着空气静压导引以浮置状态高速行进。
在图1中，高速刀架机构包括刀架30、导轨32、轨道座33。
轨道座33横跨第1进给台23和第2进给台24而架设。在该实施方式中，轨道座33的两端部分别被使用如下的枢轴支承。
在图3中，在第1进给台23上安装有第1枢轴48，轨道座33的一端侧经由该第1枢轴48被支承。在第2进给台24上安装有第2枢轴49，轨道座33的另一端侧经由该第2枢轴49被支承。
接着，在图4中，在轨道座33上，沿长度方向形成有导轨32嵌合的槽34。导轨32是具有水平部32a和垂直部32b以T字交叉的T字截面的轨道。导轨32的垂直部32b拆装自如地嵌合在轨道座33中，通过固定螺栓35固定。该固定螺栓35通过加减拧入量能够也同时进行导轨32的平直度的修正。导轨32具有能够在各种尺寸中对应于轧辊W的加工的足够的长度。刀架30从两侧将水平部32a抱入而嵌合。此外，在导轨32的水平部32a的上表面上，在中央沿轨道长度方向排列有构成线性马达的定子的磁铁36。
在导轨32中，在水平部32a的上下表面及侧面上，形成有刀架30的滑动面37a、37b、37c。在刀架30上，设有静压空气轴承38a、38b、38c。通过从这些静压空气轴承38a、38b、38c朝向滑动面37a、37b、37c喷出空气，在滑动面37a、37b、37c与静压空气轴承38a、38b、38c之间形成轴承间隙。
构成线性马达的可动元件的线圈40经由冷却块41担载在刀架30的下部，以使其与磁铁36对置。对冷却块41供给冷却水，抑制线圈40的过热。以上那样的线性马达构成使空气滑块41移动、进行其位置、速度控制的Z轴的驱动机构。
在刀架30上，经由保持器基座64安装有车刀保持器42，在该车刀保持器42上固定有车刀43。在该车刀43的前端上，作为刃具而保持有超精密加工用的金刚石刀片。
关于整体的结构
接着，参照图5说明在以上那样构成的超精密轧辊车床中使用的自动刀具更换装置的概况。该自动刀具更换装置是在图1中设置在自动刀具更换装置用的设置台44上的装置。
本实施方式的自动刀具更换装置以整齐排列保管有多个车刀保持器42的保持器储藏库(holder stocker)60、具备在该保持器储藏库60与刀架30之间旋绕的旋绕臂61的更换装置62、安装在刀架30上的保持器基座64、进行将安装在该保持器基座64上的车刀保持器42夹紧操作或松夹操作的夹紧轴操作装置66为主要的构成单元。
在图5中，保持器储藏库60具备储藏库台70，在该储藏库台70的上表面上，在同心圆上等间隔地配置有保持车刀保持器42的多个载置台71。在这些载置台71上，拆装自如地安设有固定着车刀的车刀保持器42(以下，有时将车刀保持器42根据需要而#1、#2、#3、#4那样添加号码来区别)。在更换装置62的旋绕臂61的前端上，设有把持车刀保持器42的手部72。旋绕臂61能够用手部72把持车刀保持器42、在保持器储藏库60与刀架30上的保持器基座64之间输送。旋绕臂61的动作是组合了旋绕动作和升降动作的动作。如图5所示，在储藏库台70中，各载置台71在与旋绕臂61的旋绕半径相同的半径的圆上沿周向等间隔地排列。另外，在该实施方式的保持器储藏库60中，车刀保持器42在储藏库台71上配置在同心圆上，但作为其他结构，例如也可以代替储藏库台71而在分度旋转位置的圆盘上设置多个车刀保持器42、或构成为用链驱动而使多个载置台71移动的储藏库。
在安装在刀架30上的保持器基座64中，内置有能够进行车刀保持器42的固定及固定解除的夹紧机构。
夹紧轴操作装置66具备操作保持器基座64的旋转扳手轴76作为操作部，是使该旋转扳手轴76从图5所示的待机位置朝向刀架30前进、并且用该旋转扳手轴76操作保持器基座64而操作车刀保持器42的夹紧/松夹的装置。
以下，对自动刀具更换装置的各构成装置更详细地说明。
更换装置
图6是表示更换装置62的结构的图。
在图6中，在更换装置62中，作为用来使旋绕臂61升降的驱动机构而以铅直的姿势安装有升降用压力缸85。在该升降用压力缸85的活塞杆的前端上连结着马达底座79。在该马达底座79的下表面上安装有使旋绕臂61旋绕的伺服马达80。在伺服马达80的旋转轴上，经由接头部件81连结着旋绕臂61的基端部，旋绕臂61能够受伺服马达80直接驱动而在水平面上旋绕。
如图6所示，设在旋绕臂61的前端上的手部72具备开闭的一对爪86a、86b，用致动器87将爪86a、86b闭合而把持车刀保持器42，通过将爪86a、86b打开，能够使车刀保持器42脱离。
保持器基座
接着，图7表示固定在刀架30的保持器基座64上的车刀保持器42，图8表示VIII-VIII截面。
保持器基座64以夹紧轴74和T形夹紧部件91为主要的构成零件。保持车刀43的车刀保持器42为与拆装块90一体构造，经由该拆装块90相对于保持器基座64拆装。
在车刀保持器42的拆装块90的背面侧形成有T槽92，T形夹紧部件91是松动嵌插在该T槽92中的纵截面T字形的部件。在保持器基座64和拆装块90的相对的面上，分别沿上下方向形成有圆弧状的槽，在保持器基座64侧的槽中，固定着圆柱状的定位基准片94a、94b。
如图8所示，T形夹紧部件91和夹紧轴74通过如下的偏心凸轮机构连结。
即，在T形夹紧部件91的末尾部形成有圆孔95。夹紧轴74穿过T形夹紧部件91的圆孔95沿保持器基座64的宽度方向延伸而旋转自如地插装。并且，在夹紧轴74上，一体地设有偏心圆筒凸轮96，该偏心圆筒凸轮96在圆孔95的周面上滑动。因而，夹紧轴74旋转而偏心圆筒凸轮96处于图9(a)所示的位置时是松夹的位置，如果偏心圆筒凸轮96移动到图9(b)所示的位置，则T形夹紧部件91被拉入，车刀保持器42被牢固地夹紧在保持器基座64上。
如图8所示，为了使这样的夹紧轴74旋转，在夹紧轴74的前端上，作为螺栓的头而例如设有6边形的头部98。在该头部98上，嵌合着安装于夹紧轴操作装置66的旋转扳手轴76的前端上的插口99(参照图10)。
另外，在图7中，在夹紧轴74上，为了检测夹紧位置及松夹位置，相邻于头部98而安装有检测片100。附图标记102表示固定在保持器基座64的侧面上的止动件。如果使夹紧轴74顺时针旋转，则如果检测片100在图7中来到由双点划线表示的位置，则如图9(b)所示，车刀保持器42切换为夹紧的状态。如果使夹紧轴74在图7中逆时针旋转，则检测片100抵接在止动件102上而旋转停止。在该位置上，如图9(a)所示，车刀保持器42成为松夹的状态。此时，由非接触式开关构成的夹紧/松夹检测传感器104a、104b中的松夹检测传感器104b成为开启，所以能够检测到松夹。另外，夹紧/松夹检测传感器104安装在接着说明的夹紧轴操作装置66的检测杆106的前端上。
夹紧轴操作装置
接着，参照图10，对夹紧轴操作装置66详细地说明。
在图10中，在压力缸座110上，设置有使旋转扳手轴76沿轴向前进、后退的前后压力缸114，该前后压力缸114的活塞杆与移动板112连结。
在底盘113之上，设置有旋转驱动旋转扳手轴76的扳手旋转马达116。在该实施方式中，在旋转扳手轴76中使用滚珠花键轴。该旋转扳手轴76贯通支承部77而向前方延伸。在此情况下，在支承部77上，组装有嵌合在构成旋转扳手轴76的滚珠花键轴上的旋转套筒118。该旋转套筒118旋转自如地支承在支承部77上。由于旋转扳手轴76和旋转套筒118花键结合，所以旋转扳手轴76能够插通旋转套筒118而沿轴向滑动，如果旋转套筒118旋转，则旋转扳手轴76也一起旋转。扳手旋转马达116经由减速器119与齿轮121连结，在旋转套筒118上连结着齿轮122。这些齿轮121、122啮合，构成将扳手旋转马达116的旋转转矩传递给旋转套筒118的齿轮机构。在旋转扳手轴76的前端部上安装有插口99，如上所述，该插口99拆装自如地嵌合在夹紧轴74的头部98上，能够从旋转扳手轴76将旋转转矩传递给夹紧轴74。
另一方面，在旋转扳手轴76的后端部上，与花键轴的部分不同而形成有其表面平滑的接头部119。该接头部119可滑动且旋转地贯通在移动板112中，在末端上连结着作为防松部的螺母120。并且，以移动板112为弹簧座而在接头部124上安装有弹簧125，旋转扳手轴76被该弹簧125的弹性力向前进方向施力。
用来检测夹紧状态及松夹状态的检测杆106支承在移动板112上，以使其与这样的旋转扳手轴76平行地延伸。在该检测杆106的前端上，安装有检测夹紧的传感器104a和检测松夹的传感器104b(参照图7)。
本实施方式的自动刀具更换装置如以上那样构成，接着，对其作用及效果进行说明。
作为用轧辊车床进行的超精密条加工，例如举遍及轧辊W的整面沿轴向加工微细的槽的例子进行说明。在此情况下，在图1、图2中，使刀架30高速移动，在轧辊W的表面上各加工1条微细的槽。并且，如果1条槽的加工结束，则通过C轴进行的主轴18的控制，分度下个槽的加工位置后，使刀架30高速移动，将下个槽加工在轧辊W上。重复该动作，在轧辊W整体上加工槽。
在遍及轧辊W整体将微细的槽1条条沿轴向加工的情况下，加工范围变大，而且槽的条数成为庞大的数量。
对于该问题，如以下这样使刀架30的行进高速化，实现了加工的高效率。
即，作为高速刀架，由于使用沿着导轨32的空气静压轴承通过线性马达驱动高速行进的空气滑块作为刀架30，所以与以往的轧辊车床那样、将载置有刀架的往复工作台进给来加工槽的情况相比，在进给速度方面发生显著的差异。
如果将这样的由高速刀架进行的轧辊加工长时间继续，则车刀的刀尖磨损，有时发生从刀架30按照车刀保持器更换的需要。
所以，在本实施方式的自动刀具更换装置中，如以下这样进行刀具更换。
首先，参照图5、图6说明一系列的刀具更换动作的概要。
当进行刀具更换时，如果使刀架30移动到导轨32的端部，则定位在规定的刀具更换位置上。然后，夹紧轴操作装置66前进，从刀架30保持器基座64将车刀保持器42松夹。然后，夹紧轴操作装置66在前进后的位置处待机。旋转扳手轴76维持结合在夹紧轴74上的状态。
另一方面，在到此为止一直待机的更换装置62中，旋绕臂61朝向刀架30旋绕到车刀保持器42的正上方。然后，旋绕臂61为了把持车刀保持器42而下降，用手部72抓握车刀保持器42。旋绕臂61一边上升一边将车刀保持器42从保持器基座64拆下，旋绕而将车刀保持器42移送到保持器储藏库60上的空的载置台71的正上方。然后，旋绕臂61下降，将车刀保持器42安设在空的载置台71上。
接着，旋绕臂61旋绕到保管在保持器储藏库60中的接着要使用的车刀保持器42的正上方后，下降而把持该车刀保持器42。然后，经过上升、旋绕动作、下降动作，用手部72抓握着车刀保持器42，将车刀保持器42安装到刀架30的保持器基座64上。该动作完成后，旋绕臂61经过上升、旋绕，回到待机位置。
然后，用旋转扳手轴76使夹紧轴74旋转，将车刀保持器42相对于保持器基座64固定。在夹紧完成后，夹紧轴操作装置66后退到待机位置。这样，一系列的刀具更换动作结束。
在以上那样的自动刀具更换的一系列的动作中，将车刀保持器42安全且可靠地相对于保持器基座64夹紧、松夹是无比重要的。所以，参照图7至图10详细地说明夹紧轴操作装置66的作用效果。
松夹动作
在图10中，夹紧轴操作装置66前进，其旋转扳手轴76结合在夹紧轴74上。如果旋转扳手轴76的插口99抵接在夹紧轴74的头部98上，则弹簧125被压缩，所以成为缓冲垫，使得不会有过大的推压力作用在夹紧轴74上。
此外，在插口99与夹紧轴74的头部98的相位不一致的情况下，通过弹簧125的弹性力将插口99推压到夹紧轴74的头部98上。通过使旋转扳手轴76很缓慢地旋转，在相位一致处，插口99嵌合到头部98上，所以能够使夹紧轴74与旋转扳手轴76可靠且安全地结合。
在图7、图8中，如果用旋转扳手轴76使夹紧轴74顺时针旋转，则偏心圆筒凸轮96旋转到图9(a)所示的位置，T字夹紧部件91被从受偏心圆筒凸轮96约束的状态解放。结果，车刀保持器42的拆装块90被松夹，成为能够将车刀保持器42按照拆装块90从保持器基座64取出的状态。
此时，由于夹紧轴74的检测臂100抵接在止动件102上，所以夹紧操作轴74不再进一步旋转。同时，转矩限制器作用，使得在夹紧轴74上不会进一步作用过大的转矩。因而，能够可靠地避免将夹紧轴74转过、再次由T字夹紧部件91将车刀保持器42夹紧的情况。
此外，当松夹时，由于检测片100与处于检测杆106的前端上的松夹检测传感器104b对置，所以松夹检测传感器104b开启，结果也能够电气地检测到松夹。
夹紧动作
如果通过旋转扳手轴76将夹紧操作轴74逆时针旋转，则偏心圆筒凸轮96旋转到图9(b)所示的位置，T字夹紧部件91被拉入到夹紧位置。结果，车刀保持器42的拆装块90被T轴夹紧部件91以较强的力夹紧，所以车刀保持器42被牢固地固定在保持器基座64上。当夹紧时，由于检测片100与处于检测杆106的前端上的夹紧检测传感器104a对置，所以夹紧检测传感器104a开启，结果能够电气地检测到夹紧。
此外，如果车刀保持器42被夹紧而转矩上升到规定值，则未图示的转矩限制器动作，使扳手旋转马达116停止。
如以上那样，在本实施方式的自动刀具更换装置中，由于能够安全且可靠地进行刀架30的车刀保持器42的更换，所以即使是加工面积变得非常大的较长的轧辊，也只要准备多个安装有相同种类的车刀的车刀保持器42，就能够一边适当更换一边效率良好地进行加工，能够将1根轧辊从最初到最后不停止设备而加工。
特别是，由于不再需要为了进行刀具的更换作业而停止轧辊车床的运转、作业员向包围设备的罩出入，所以能够实现不使环境温度产生变动而进行刀具更换。此外，不再有如以往那样在刀具更换后必须进行轧辊车床的跑合运转的情况，所以能够在更换后立即再开始加工，进行十二分有效地利用刀架的高速行进性能的高效率的加工。
以上是在相同的加工工序的中途更换刀具的情况，但也可以与其不同，在图5中准备在保持器储藏库60中的车刀保持器42中，例如也可以如在#1车刀保持器42上安装粗加工的圆车刀、在#2车刀保持器42、#3车刀保持器42上安装加工V槽的V车刀、在#4车刀保持器42上安装精加工用的车刀那样，安装不同种类的车刀。
此外，在#2车刀保持器42、#3车刀保持器42中，即使同样是加工V槽的车刀，也可以在#2车刀保持器42上使刀尖朝向沿轧辊的轴向加工槽的方向而安装车刀、在#3车刀保持器42上使刀尖朝向沿轧辊的圆周方向加工槽的方向而安装车刀。
通过根据轧辊的加工工序的差异而准备车刀保持器42，能够在加工工序变化的阶段中变换车刀、并且不将设备停止而自动地推进轧辊的各种种类的加工。
从自动刀具更换装置的机构性的方面也有如下的优点。
首先，如本实施方式那样，在刀架30上仅安装1个车刀保持器42，在保持器基座64上仅设置简单的夹紧机构，另外设置夹紧轴操作装置66，能够从刀架30之外进行夹紧、松夹的操作。
这样，因为使在刀具更换时必须的夹紧、松夹机构为外加的构造，所以在刀架30上仅设置所需最小限度的结构的保持器基座64就足够，能够将刀架30的重量增加抑制在最小限度。由此，能够不阻碍高速刀架本来的高速性而同时实现十二分有效地利用作为优点的高速性能的加工效率和刀具更换，能够得到加工效率提高的叠加性的效果。
以上，举出优选的实施方式对本发明的自动刀具更换装置进行了说明，但本发明不仅是具备高速刀架的精密轧辊车床，当然在将刀架载置在往复工作台上而进给的通常的轧辊车床中也能够采用。
Claims (14)
1.一种自动刀具更换装置，是设置在精密轧辊车床中的自动刀具更换装置，所述精密轧辊车床在床身上设置有将轧辊可旋转地支承的主轴箱和尾座、具备搭载在床身上的刀架，所述自动刀具更换装置的特征在于，具备：
刀具更换装置，具备具有在水平面上旋绕的旋转轴并且能够升降的旋绕臂、安装在上述旋绕臂的前端上、拆装自如地把持车刀保持器的手部、使上述旋绕臂旋绕的旋绕驱动部、和使上述旋绕臂升降的升降驱动部；
车刀保持器储藏库，从上述旋绕轴保持一定的距离沿周向排列有多个载置台，在上述各载置台上拆装自如地保持车刀保持器；
保持器基座，安装在上述刀架上，具有通过夹紧轴的旋转进行上述车刀保持器的固定及固定解除的夹紧机构；和
夹紧轴操作装置，具有使上述夹紧轴旋转而操作车刀保持器的夹紧/松夹的操作部。
2.如权利要求1所述的自动刀具更换装置，其特征在于，
上述保持器基座具备：
定位基准片，将上述车刀保持器定位在规定的位置上；
T字形的夹紧部件，松动嵌插在形成于上述车刀保持器的背面上的T槽中；和
偏心凸轮机构，将上述夹紧部件与上述夹紧轴连结，将夹紧轴的旋转转换为将夹紧部件拉入约束的夹紧动作以及将夹紧部件从约束解除的松夹的动作。
3.如权利要求1所述的自动刀具更换装置，其特征在于，
上述夹紧轴操作装置的操作部具备：
旋转扳手轴，具有拆装自如地嵌合在上述夹紧轴的头部上的插口，由滚珠花键轴构成；
扳手轴旋转机构，使上述旋转扳手轴旋转；
直线移动机构，使上述旋转扳手轴沿轴向前后运动；和
旋转筒，可沿轴向移动地嵌合上述旋转扳手轴的滚珠花键轴，被从上述扳手轴旋转机构传递旋转转矩。
4.如权利要求3所述的自动刀具更换装置，其特征在于，上述夹紧轴操作装置的直线移动机构将压力缸作为驱动源，在上述压力缸的活塞杆的前端上连结支承上述旋转扳手轴的移动板，上述旋转扳手轴的后端部可沿轴向移动地松动嵌插在上述移动板上，并且以上述移动板为弹簧座而安装有将上述旋转扳手轴向前进的方向施力的弹簧。
5.如权利要求3所述的自动刀具更换装置，其特征在于，上述夹紧轴操作装置还具有通过检测上述夹紧轴的旋转位置而分别检测上述车刀保持器的夹紧状态及松夹状态的夹紧/松夹检测机构。
6.如权利要求3所述的自动刀具更换装置，其特征在于，上述夹紧轴操作装置的扳手轴旋转机构具有防止一定值以上的转矩施加在上述旋转扳手轴上的转矩限制器。
7.如权利要求1所述的自动刀具更换装置，其特征在于，在上述车刀保持器储藏库中，保管分别安装着不同种类的车刀的多个车刀保持器。
8.一种轧辊车床，其特征在于，具备：
床身；
主轴箱，设置在上述床身上，将辊形状的工件的一端用卡盘保持并对该工件施加旋转；
尾座，对置于上述主轴箱配置在上述床身上，旋转自如地支承上述工件的一端；
高速刀架机构，具有能够与上述轧辊的长度方向平行地调节其平行度的轨道座、支承在上述轨道座上、具有空气静压导引部的导轨、在上述导轨上以空气带来的浮置状态行进、保持金刚石车刀的刀架、和驱动上述刀架的线性马达；
刀具更换装置，具备具有在水平面上旋绕的旋转轴并且能够升降的旋绕臂、安装在上述旋绕臂的前端上、拆装自如地把持车刀保持器的手部、使上述旋绕臂旋绕的旋绕驱动部、和使上述旋绕臂升降的升降驱动部；
车刀保持器储藏库，从上述旋绕轴保持一定的距离沿周向排列有多个载置台，在上述各载置台上拆装自如地保持车刀保持器；
保持器基座，安装在上述刀架上，具有通过夹紧轴的旋转进行上述车刀保持器的固定及固定解除的夹紧机构；和
夹紧轴操作装置，具有使上述夹紧轴旋转而操作车刀保持器的夹紧/松夹的操作部。
9.如权利要求8所述的轧辊车床，其特征在于，
上述保持器基座具备：
定位基准片，将上述车刀保持器定位在规定的位置上；
T字形的夹紧部件，松动嵌插在形成于上述车刀保持器的背面上的T槽中；和
偏心凸轮机构，将上述夹紧部件与上述夹紧轴连结，将夹紧轴的旋转转换为将夹紧部件拉入约束的夹紧动作以及将夹紧部件从约束解除的松夹的动作。
10.如权利要求8所述的轧辊车床，其特征在于，
上述夹紧轴操作装置的操作部具备：
旋转扳手轴，具有拆装自如地嵌合在上述夹紧轴的头部上的插口，由滚珠花键轴构成；
扳手轴旋转机构，使上述旋转扳手轴旋转；
直线移动机构，使上述旋转扳手轴沿轴向前后运动；和
旋转筒，可沿轴向移动地嵌合上述旋转扳手轴的滚珠花键轴，被从上述扳手轴旋转机构传递旋转转矩。
11.如权利要求10所述的轧辊车床，其特征在于，上述夹紧轴操作装置的直线移动机构将压力缸作为驱动源，在上述压力缸的活塞杆的前端上连结支承上述旋转扳手轴的移动板，上述旋转扳手轴的后端部可沿轴向移动地松动嵌插在上述移动板上，并且以上述移动板为弹簧座而安装有将上述旋转扳手轴向前进的方向施力的弹簧。
12.如权利要求10所述的轧辊车床，其特征在于，上述夹紧轴操作装置还具有通过检测上述夹紧轴的旋转位置而分别检测上述车刀保持器的夹紧状态及松夹状态的夹紧/松夹检测机构。
13.如权利要求10所述的轧辊车床，其特征在于，上述夹紧轴操作装置的扳手轴旋转机构具有防止一定值以上的转矩施加在上述旋转扳手轴上的转矩限制器。
14.如权利要求8所述的轧辊车床，其特征在于，在上述车刀保持器储藏库中，保管分别安装着不同种类的车刀的多个车刀保持器。
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