CN102717289B - 机床和换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供对容纳在容纳部中的刀具与安装在用于对工件进行加工的加工部的刀具进行交换的机床和换刀方法。机床在刀具信息表中存储各刀具是标准刀具或是大径刀具中的哪一种。机床在进行换刀时根据刀具信息表对下一工序的刀具是标准刀具还是大径刀具中的哪一种进行判断。在使下一工序的刀具自容纳位置向换刀待机位置移动时，机床使标准刀具以高速移动，使大径刀具以低速移动。因此，机床能够避免在交换刀具时大径刀具与换刀手臂之间干涉。机床使主轴头与换刀手臂等向换刀位置的移动和下一工序的刀具向换刀待机位置的移动并行进行。

Description

机床和换刀方法

技术领域

本发明涉及对容纳在容纳部中的刀具与安装在用于对工件进行加工的加工部上的刀具进行交换的机床和换刀方法。

背景技术

机床进行铣削加工、攻丝等各种加工。机床具有刀具的容纳部和换刀机构。刀具的容纳部用于容纳多种刀具。刀具的换刀机构用于将安装在主轴上的刀具更换成容纳在容纳部中的刀具。机床一边根据加工目的更换刀具一边连续地进行各种加工。

在日本公开特许公报2007年130702号中记载的机床具有刀库和换刀手臂。刀库用于容纳多个刀具。换刀手臂利用一对把持部把持各刀具并进行旋转而交换刀具。在对安装在主轴上的刀具与容纳在刀库中的刀具进行交换之时，机床对换刀手臂的一对把持部所把持的各刀具是否相互干涉进行判定。机床在判定为刀具发生干涉之时，执行两动作的换刀动作。机床在判定为刀具不发生干涉之时，执行一动作的换刀动作。

在日本公开特许公报2008年132555号中记载的换刀手臂具有中空的旋转轴和手臂主体。手臂主体连结于旋转轴的下端。换刀装置在旋转轴的内侧设置润滑脂供给流路而供润滑脂流通，向设在换刀手臂的内部的用于对机械手指(finger)对进行开闭的开闭机构等供给润滑脂。

在上述机床中，安装有刀具的主轴沿着与配置有作为加工对象的工件的工作台等垂直的方向上升、下降。进行换刀时，主轴移动至到达上方的换刀位置。机床从容纳在容纳部中的多个刀具中选择成为交换对象的一个刀具。机床所选择的刀具向换刀待机位置移动。移动到换刀位置的主轴的刀具与移动到换刀待机位置的刀具在水平方向上相邻地排列。换刀手臂位于两刀具之间。换刀手臂具有用于把持刀具的一对把持部。换刀手臂以各把持部分别把持刀具的状态在水平方向上旋转大致180°而交换刀具。

为了缩短换刀时间，优选机床并行进行主轴的移动和容纳部中的刀具的移动。优选机床在主轴的移动之前进行容纳部中的刀具的移动。

容纳部所容纳的多个刀具用于进行各不相同的加工。因此，各刀具的形状、尺寸等各式各样。交换刀具时，安装在主轴上的刀具、换刀手臂、移动到换刀待机位置的刀具以近距离排列。机床有时选择容纳在容纳部中的尺寸(特别是直径)较大的刀具作为交换对象，使交换对象向换刀待机位置移动。在此情况下，存在为了交换刀具而向上方移动的换刀手臂与尺寸较大的刀具在移动的过程中产生干涉的问题。为了避免干涉，机床需要在主轴与换刀手臂的移动结束之后，移动容纳部中的刀具。但是，在此情况下，在交换对象为不发生干涉的尺寸较小的刀具的情况下，机床也无法缩短交换时间，从而机床的生产率降低。

发明内容

本发明的目的在于，提供在交换刀具时能够避免换刀手臂等与刀具的干涉，能够缩短换刀所需要的时间的机床和换刀方法。

技术方案1的机床包括：容纳部，其用于容纳多个刀具；加工部，其用于安装刀具而对工件进行加工；换刀部，其用于将安装在该加工部上的刀具更换成容纳在上述容纳部中的刀具；第1移动部，其用于使容纳在上述容纳部中的刀具向换刀待机位置移动，该换刀待机位置是用于利用上述换刀部进行换刀的位置；第2移动部，其用于使上述加工部和上述换刀部在用于使上述加工部对工件进行加工的加工位置与用于进行安装在上述加工部上的刀具的交换的换刀位置之间移动，该机床的特征在于，该机床具有控制部，该控制部根据容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸来对利用上述第1移动部移动的刀具的移动速度进行控制。

机床为了对容纳在容纳部中的刀具进行交换而使该刀具向换刀待机位置移动，机床将该移动时的移动速度与刀具的尺寸相对应地进行控制。例如，机床对刀具的尺寸的大小进行判断。机床使尺寸较小的刀具以高速向换刀待机位置移动。机床使尺寸较大的刀具以低速向换刀待机位置移动。

机床使不存在容纳部的刀具与换刀部(换刀手臂)之间的干涉的可能性的尺寸较小的刀具以高速移动。机床使存在干涉的可能性的尺寸较大的刀具以低速移动。因此，机床能够并行进行容纳在容纳部中的刀具向换刀待机位置的移动，以及加工部和换刀部向换刀位置的移动，因此能够缩短换刀所需的时间。

技术方案2的机床还具有存储部，该存储部将容纳在上述容纳部中的刀具与该刀具的利用上述第1移动部移动的移动速度相对应地存储，上述控制部基于存储在上述存储部中的移动速度进行控制，使得上述刀具以与要交换的刀具相对应的移动速度移动。

机床预先存储将容纳在容纳部中的刀具与使该刀具向换刀待机位置移动时的移动速度相对应的表。机床自容纳部选择欲交换的刀具。机床使刀具以与选择的刀具相对应的存储在表中的移动速度向换刀待机位置移动。用户能够将最适于刀具的尺寸的移动速度预先设定于表中。机床能够实现更高效率的刀具的移动。

技术方案3的机床使上述控制部进行如下控制：刀具的尺寸越大，利用上述第1移动部移动的刀具的移动速度越低；刀具的尺寸越小，利用上述第1移动部移动的刀具的移动速度越高。

机床使尺寸越大的刀具越以低速向换刀待机位置移动。机床使尺寸越小的刀具越以高速向换刀待机位置移动。机床能够使存在容纳部的刀具与换刀部干涉的可能性的尺寸较大的刀具避免干涉地向换刀待机位置移动。机床能够缩短不存在干涉的可能性的尺寸较小的刀具的移动所需的时间。

技术方案4、5的机床，上述控制部根据容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸对利用上述第1移动部移动的刀具的开始移动的时刻相对于利用上述第2移动部移动的上述加工部和上述换刀部的开始移动的时刻的延迟时间进行控制。

机床根据刀具的尺寸来对容纳在容纳部中的刀具开始向换刀待机位置移动的时刻相对于加工部和换刀部开始向换刀位置移动的时刻的延迟时间进行控制。例如，机床对刀具的尺寸的大小进行判断。机床使尺寸较小的刀具与加工部和换刀部大致同时开始移动。机床使尺寸较大的刀具开始移动的时刻比加工部和换刀部开始移动的时刻延迟规定时间。例如，机床预先存储使延迟时间与刀具相对应的表。机床在使容纳部的刀具移动时，自加工部和换刀部开始移动起经过了存储在表中的延迟时间之后使刀具开始移动。

机床能够使存在容纳部和换刀部干涉的可能性的尺寸较大的刀具的开始移动的时刻延迟。机床能够在容纳部的刀具和换刀部的刀具产生干涉之前使加工部和换刀部的移动结束。机床能够并行进行容纳在容纳部中的刀具向换刀待机位置的移动以及加工部和换刀部向换刀位置的移动。技术方案4、5的移动速度能够设定为比技术方案1的移动速度高的速度。

技术方案6的机床包括：容纳部，其用于容纳多个刀具；加工部，其用于安装刀具而对工件进行加工；换刀部，其用于将安装在该加工部上的刀具更换成容纳在上述容纳部中的刀具；第1移动部，其用于使容纳在上述容纳部中的刀具向换刀待机位置移动，该换刀待机位置是用于利用上述换刀部进行换刀的位置；第2移动部，其用于使上述加工部和上述换刀部在用于使上述加工部对工件进行加工的加工位置与用于进行安装在上述加工部上的刀具的交换的换刀位置之间移动，该机床的特征在于，该机床具有控制部，该控制部根据容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸对利用上述第1移动部移动的刀具的开始移动的时刻相对于利用上述第2移动部移动的上述加工部和上述换刀部的开始移动的时刻的延迟时间进行控制。

机床根据刀具的尺寸来对容纳在容纳部中的刀具开始向换刀待机位置移动的时刻相对于加工部和换刀部开始向换刀位置移动的时刻的延迟时间进行控制。例如，机床对刀具的尺寸的大小进行判断。机床使尺寸较小的刀具与加工部和换刀部大致同时开始移动。机床使尺寸较大的刀具开始移动的时刻比加工部和换刀部开始移动的时刻延迟规定时间。例如，机床预先存储使延迟时间与刀具相对应的表。机床在使容纳部的刀具移动时，自加工部和换刀部开始移动起经过了存储在表中的延迟时间之后使刀具开始移动。

机床能够使存在容纳部的刀具和换刀部干涉的可能性的尺寸较大的刀具的开始移动的时刻延迟。机床能够在容纳部的刀具与换刀部的刀具产生干涉之前使加工部和换刀部的移动结束。机床能够并行进行容纳在容纳部中的刀具向换刀待机位置的移动与加工部和换刀部向换刀位置的移动。

技术方案7的换刀方法是将容纳在容纳部中的刀具与安装在用于对工件进行加工的加工部的刀具进行交换的换刀方法，其特征在于，使上述加工部向用于进行换刀的换刀位置移动，并且使上述刀具以与容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸相对应的移动速度向换刀待机位置移动，对安装在移动到上述换刀位置的上述加工部上的刀具与上述容纳部中的移动到上述换刀待机位置的刀具进行交换。

技术方案7的换刀方法获得与技术方案1同样的效果。

技术方案8的换刀方法是是将容纳在容纳部中的刀具与安装在用于对工件进行加工的加工部的刀具进行交换的换刀方法，其特征在于，使上述加工部向用于进行刀具的交换的换刀位置移动，并且在自上述加工部开始移动起经过了与容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸相对应的时间的时刻，使上述刀具向换刀待机位置移动，对安装在移动到上述换刀位置的上述加工部上的刀具与上述容纳部中的移动到上述换刀待机位置的刀具进行交换。

机床根据刀具的尺寸来对容纳在容纳部中的刀具向换刀待机位置开始移动的时刻相对于加工部和换刀部的向换刀位置开始移动的时刻的延迟时间进行控制。

技术方案8的换刀方法获得与技术方案6同样的效果。

附图说明

图1是表示机床的外观的立体图。

图2是表示刀库的结构的示意图。

图3是表示刀库的结构的示意图。

图4是表示换刀机构的结构的立体图。

图5是表示换刀机构的结构的立体图。

图6是表示换刀手臂的结构的立体图。

图7是表示换刀手臂的内部结构的剖视图。

图8是说明换刀动作的示意图。

图9是说明换刀动作的示意图。

图10是说明换刀动作的示意图。

图11是表示机床的结构的框图。

图12是表示刀具的尺寸信息的一例的示意图。

图13是表示由控制装置进行的换刀处理的顺序的流程图。

图14是表示变形例的机床所存储的刀具信息表的一例的示意图。

图15是表示实施方式2的机床所存储的刀具信息表的一例的示意图。

图16是表示实施方式2的换刀处理的顺序的流程图。

具体实施方式

以下参照表示优选实施方式的附图来对本发明进行说明。

(实施方式1)

如图1所示，机床具有金属制的基台1。机床具有设在基台1的下部的四角的腿部1a，腿部1a与地面接触。图1的左下方是机床的前方。

机床在基台1上具有柱状的立柱2。立柱2用于支承能够沿着该立柱2的前表面上下移动的主轴头4。主轴头4具有主轴5与换刀机构7。主轴5用于安装加工用的刀具。换刀机构7用于将安装在主轴5上的刀具更换成其他刀具。机床在立柱2的上部具有Z轴进给马达81(参照图11)。Z轴进给马达81用于使主轴头4上下移动。

主轴头4在内部具有主轴(加工部)5，主轴5能够旋转。机床在主轴头4的上部具有主轴马达6。主轴马达6用于驱动主轴5而使主轴5旋转。主轴5在其下端以刀具能够装卸的方式安装有刀具。主轴马达6通过驱动主轴5旋转而使刀具旋转。主轴5利用主轴头4的上升、下降而在上方的换刀位置和下方的加工位置之间移动。主轴5在下端部具有刀具安装部。刀具安装部以刀具能够装卸的方式保持刀具。机床在主轴头4上搭载换刀马达27、凸轮机构等。换刀马达27、凸轮机构等用于使刀具安装部所保持的刀具脱离刀具安装部。

机床具有配置在基台1上并且配置在主轴头4的下方的工作台8。工作台8以工件能够装卸的方式固定工件。工作台马达86(参照图11)用于使工作台8旋转。X马达82、Y马达83(参照图11)分别用于使立柱2沿着X轴方向(左右方向)、Y轴方向(前后方向)移动。X马达82、Y马达83、工作台马达86是伺服马达。

立柱2在一侧面具有刀库固定部10。刀库固定部10螺纹固定刀库(参照图2)，用于将刀库以不会相对于立柱2移动的方式固定于立柱2。刀库11用于容纳多个刀具。

如图2、图3所示，刀库11具有移送机构14。移送机构14在正面看来为呈大致长圆形的壳体12内具有多个刀套13。移送机构14具有一对链轮15、16、链条17、多个托架18。链轮15、16以能够旋转的方式设在刀库11的内侧。链条17架设在链轮15、16之间。多个托架18固定在链条17的外周侧。刀库11在上部具有刀库马达19。刀库马达19用于驱动链轮15而使链轮15旋转。多个刀套13分别安装在托架18上。机床利用刀库马达19驱动链轮15旋转，将多个刀套13与链条17一起移送。

多个刀套13都以能够相对于托架18转动的方式安装在托架18上。但是，刀套13在其移送路径的大部分的范围中与壳体12的内壁面12a接触。与内壁面12a接触的刀套13将所安装的刀具20维持成朝向水平方向的状态。壳体12在下端侧具有开口12b。移动到开口12b的位置的一个刀套13能够相对于托架18转动。刀套13使刀具20从朝向水平方向的状态向朝向下方的状态转动大致90°。位于开口12b的刀套13所保持的刀具20在容纳位置与换刀待机位置之间移动。容纳位置是刀套13使刀具20朝向水平方向的位置。换刀待机位置是刀套13以将刀具20朝向下方的方式保持刀具20而等待换刀的位置。刀库11具有刀套转动机构(省略图示)。刀套转动机构使刀套13从容纳位置向换刀待机位置移动，或者从换刀待机位置向容纳位置移动。刀套转动机构具有气缸84(参照图11)和机械机构。气缸84是机械机构的驱动源。机械机构用于使刀套13转动。

壳体12在上下具有板状的安装部12c。在安装部12c上形成有通孔。通孔用于供螺钉贯穿。通过将安装部12c螺纹固定在设在立柱2上的刀库固定部10，从而将刀库11固定于立柱2。

如图4、图5所示，换刀机构7具有大致长方体形的外壳25。外壳25配置于主轴头4。换刀机构7具有借助圆筒状的支承部26固定在外壳25的上部的换刀马达27。换刀马达27位于固定在主轴头4的上部的主轴马达6的侧方。换刀机构7用于支承旋转轴28。旋转轴28能够自外壳25的下部的通孔向下方伸出和退回。旋转轴28能够绕轴线旋转。换刀机构7具有换刀手臂30。换刀手臂30呈板状，在两侧具有把持刀具20的机械手指对31。换刀手臂30以与旋转轴28正交的方式与旋转轴28的下端连结，并且换刀手臂30沿着水平方向延伸。换刀马达27的旋转轴与沿着铅垂方向延伸的驱动轴29的上端连结。驱动轴29位于支承部26、外壳25内。旋转轴28在外壳25内的驱动轴29的侧方沿着铅垂方向延伸。外壳25内的凸轮机构用于将驱动轴29的旋转传递到旋转轴28。

支承部26在下部具有轴承。支承部26的轴承用于支承驱动轴29的上端部。外壳25在下部具有轴承。外壳25的轴承用于支承驱动轴29的下端部。因此，驱动轴29能够在支承部26和外壳25内旋转。驱动轴29具有圆筒构件29a。圆筒构件29a安装在驱动轴29的轴向的中央部位。圆筒构件29a在外周面的上下形成有上部圆筒槽凸轮和下部圆筒槽凸轮。圆筒构件29a的上部圆筒槽凸轮与设在摆动杆29b的大致中央的卡合件卡合。换刀机构7以摆动杆29b的一端能够在外壳25内摆动的方式支承摆动杆29b的一端。设在摆动杆29b的另一端的触头与设在旋转轴28的圆周槽卡合。圆筒构件29a的下部圆筒槽凸轮与摆动构件(省略图示)卡合。摆动构件随着下部圆筒槽凸轮而摆动。换刀机构7利用摆动构件的摆动而使设置在主轴头4的刀具安装部移动，使刀具20自主轴5脱离。

驱动轴29在下部具有平行凸轮29c。平行凸轮29c是具有两个板凸轮的复合凸轮。旋转轴28具有花键轴副33。花键轴副33在凸缘部33a的上下具有从动辊33b。平行凸轮29c与从动辊33b抵接。平行凸轮29c在下侧的板凸轮下表面具有平面凸轮29d。换刀机构7具有外轴齿轮32。外轴齿轮32内插有旋转轴28。外轴齿轮32具有臂部32a。臂部32a在顶端设有卡合件。平面凸轮29d与臂部32a的卡合件卡合。平面凸轮29d用于将驱动轴29的旋转传递到外轴齿轮32。

旋转轴28在外壳25内沿着铅垂方向延伸。旋转轴28的上端部穿过设在外壳25的上部的通孔而向上方突出。旋转轴28在下端部具有与轴向正交的凸缘28a。换刀手臂30螺纹固定于凸缘28a。旋转轴28在下部(但比凸缘部28a靠上侧的位置)安装有圆筒状的花键轴副33。花键轴副33在外周面具有沿着与轴向正交的方向设置的凸缘部33a。凸缘部33a在上下表面以多个从动辊33b分别能够旋转的方式支承多个从动辊33b。多个从动辊33b以等间隔沿着凸缘部33a的周向配置。平行凸轮29c的板凸轮分别与多个从动辊33b抵接。因此，驱动轴29旋转1圈时，板凸轮推动从动辊33b，花键轴副33与旋转轴28一起旋转180°。旋转轴28具有安装在上部的圆筒构件。圆筒构件在外周面形成有圆周槽。圆周槽与摆动杆29b的触头卡合。因此，在摆动杆29b利用驱动轴29的旋转而摆动之时，旋转轴28沿着上下方向往复移动。

换刀机构7用于以能够使外轴齿轮32旋转的方式将外轴齿轮32支承在设在外壳25的下部的通孔的内侧。外轴齿轮32用于使换刀手臂30的机械手指对31开闭。外轴齿轮32在外周面的上部具有臂部32a。臂部32a自旋转轴28侧朝向驱动轴29侧而朝着斜上方延伸。臂部32a在顶端具有卡合件。卡合件与设在驱动轴29的板凸轮下表面的平面槽凸轮29d卡合。因此，外轴齿轮32基于驱动轴29的旋转而旋转。外轴齿轮32在下表面具有一对凹部32b。换刀手臂30具有从上部突出的一对卡合爪35a。一对凹部32b分别与一对卡合爪35a卡合。旋转轴28以与外轴齿轮32的内侧之间具有游隙的状态***外轴齿轮32的内侧。外轴齿轮32相对于旋转轴28独立地旋转。

换刀手臂30用于对安装在主轴5上的刀具20和刀库11中的移动到换刀待机位置的刀具20进行把持，并且进行输送。如图6、图7所示，换刀手臂30具有手臂主体30a。手臂主体30a俯视看来呈大致长方形的扁平的长方体形。换刀手臂30具有一对机械手指对31。机械手指对31设在手臂主体30a的大致对角的位置。机械手指对31是可开闭的大致U字型的构件。手臂主体30a在外壳内容纳有用于对机械手指对31进行开闭的机构。螺栓36以能够使机械手指对31开闭的方式将机械手指对31安装在手臂主体30a上。手臂主体30a在上表面中央设有供旋转轴28***的圆形状的通孔。一对卡合爪35a自通孔的内侧分别向上方突出。

手臂主体30a在内部以使圆筒状的机械手指驱动用凸轮轴35能够绕轴线旋转的方式支承该机械手指驱动用凸轮轴35。机械手指驱动用凸轮轴35在内侧设有通孔。旋转轴28的下端***通孔中。机械手指驱动用凸轮轴35在外周面的下侧具有机械手指驱动用凸轮35b。机械手指驱动用凸轮35b是沿着与机械手指驱动用凸轮轴35的轴向正交的方向延伸出的凸缘状。机械手指驱动用凸轮35b在相互对称的两个部位分别具有缺口部35c。机械手指驱动用凸轮轴35具有向上方突出的一对卡合爪35a。一对卡合爪35a设在相互对称的位置。在手臂主体30a向上方移动时，卡合爪35a分别与外轴齿轮32的一对凹部32b嵌合。机械手指驱动用凸轮轴35利用外轴齿轮32的旋转而与手臂主体30a独立地旋转。因此，换刀手臂30能够使机械手指对31开闭。

手臂主体30a在内部具有机械手指对31的开闭机构37。开闭机构37分别设在机械手指驱动用凸轮轴35的两侧。开闭机构37具有施力部37a。施力部37a用于对机械手指对31向打开的方向施力。开闭机构37具有被动部37b。被动部37b与机械手指驱动用凸轮35b的缺口部35c卡合。被动部37b根据机械手指驱动用凸轮35c的旋转而使机械手指对31闭合。外轴齿轮32和机械手指驱动用凸轮轴35随着驱动轴29的旋转而旋转。机床通过使机械手指驱动用凸轮35b旋转而使机械手指对31开闭。

一个机械手指对31对安装在主轴5上的刀具20进行把持。另一个机械手指对31对刀库11中的移动到换刀待机位置的刀具20进行把持。换刀手臂30能够在利用机械手指对31中的一者或者两者来把持刀具20的状态下上升或者下降。换刀手臂30沿着水平方向旋转180°来进行刀具20的交换。在刀套13所保持的刀具20移动到换刀待机位置时，该刀具20位于机械手指对31之间。机械手指对31能够把持该刀具20。在刀具20未移动到换刀待机位置(即，移动到容纳位置)时，机械手指对31无法把持该刀具20。

如图8所示，机床在对工件99进行加工时使主轴头4向下方移动。机床使主轴头4与换刀机构7等向下方移动到加工位置。加工位置是使安装在主轴5上的刀具20与工件99接触而对工件99进行加工的位置。在加工工件过程中，机床选择在下一工序中使用的刀具20。机床将选择的刀具20向形成有开口12b的位置输送。

如图9所示，机床在加工结束后使主轴头4向上方移动。机床使下一工序的刀具20从容纳位置向换刀待机位置移动。机床能够大致同时开始主轴头4的向上方的移动和刀库11中的刀具20的移动。

如图10所示，使主轴头4移动到进行刀具的交换的位置(换刀位置)，并且使刀库11中的刀具20移动到换刀待机位置之后，换刀手臂30的机械手指对31对安装在主轴5上的刀具20和移动到换刀待机位置的刀具20进行把持。机床使换刀手臂30向下方移动而自主轴5和刀库11卸下两刀具20。机床使换刀手臂30沿着水平方向旋转大致180°。机床使换刀手臂30向上方移动而将在下一工序使用的刀具20安装在主轴5上。机床使使用完毕的刀具20返回到刀套13。同时机床使使用完毕的刀具20从换刀待机位置向容纳位置移动。机床使主轴头4向下方移动而开始加工，在刀库11中进行下一刀具20的选择。

控制装置60对上述那样的换刀动作进行控制。控制装置60设在立柱2的背面侧。如图11所示，机床的控制装置60具有CPU61、ROM62、RAM63、EEPROM64、输入接口65、输出接口66。CPU61用于将存储在ROM62的控制程序读取到RAM63而执行该控制程序。CPU61用于进行工件的加工处理、换刀处理等。ROM62存储有CPU61执行的控制程序的处理所需的各种数据等。RAM63临时存储有从ROM62读取的控制程序和在处理过程中产生的各种数据等。EEPROM64是能够进行数据重写的非易失性的存储器元件。EEPROM64用于对处理所需的各种数据进行存储。特别是在本实施方式中，EEPROM64用于对刀具20的尺寸信息进行存储。另外，机床也可以替代EEPROM64而搭载闪存器等非易失性存储器元件。

机床具有输入装置71、手臂传感器72、Z轴传感器73、刀套上升传感器74、刀套下降传感器75。各传感器72、73、74、75与控制装置60的输入接口65相连接。输入装置71采用键盘或者触摸面板等。输入装置71接受用户的操作。手臂传感器72用于对换刀手臂30是否已上升到原点(最上侧的位置)进行检测。Z轴传感器73用于对主轴5是否已上升到用于交换刀具20的换刀位置进行检测。刀套上升传感器74用于对刀套31是否已在开口12b处向上侧转动(即，刀具20是否移动到容纳位置)进行检测。刀套下降传感器75用于对刀套31是否已在刀库11的开口12b处向下侧转动(即，刀具20是否移动到换刀待机位置)进行检测。输入接口65用于将输入装置71、手臂传感器72、Z轴传感器73、刀套上升传感器74、刀套下降传感器75所输出的信息向CPU61传递。

机床具有Z轴进给马达81、主轴马达6、X马达82、Y马达83、刀库马达19、气缸84、换刀马达27、显示装置85、工作台马达86。各马达(81、6、82、83、19、27、86)、气缸84、显示装置85与控制装置60的输出接口66相连接。Z轴进给马达81用于使主轴头4相对于立柱2沿着铅垂方向上升、下降。主轴马达6用于使主轴5旋转。X马达82、Y马达83用于使立柱2沿着X方向、Y方向移动。刀库马达19用于使刀库11内的多个刀套13巡回地移送。气缸84用于在刀库11的开口12b使刀套13向容纳位置或者换刀待机位置移动。气缸84具有电磁阀(省略图示)。CPU61通过控制电磁阀而将气缸84的动作速度控制成高速或者低速。换刀马达27用于进行刀具20相对于主轴5的装卸、换刀手臂30的上下移动、旋转和刀具20的把持等。显示装置85是液晶面板等。显示装置85用于对机床的动作状态或者针对用户的讯息等进行显示。工作台马达86用于使工作台8旋转。

机床具有刀套识别传感器76。刀套识别传感器76具有投光元件77、受光元件78、刀套识别板79。刀套识别板79设于刀库11。刀套识别板79具有与各刀套13相对应的图案的透光部。控制装置60的C PU61经由输出接口66向投光元件77输出投光信号。受光元件78接受与透光部的各图案相对应的光而向输入接口65输出受光信号。CPU61根据受光信号而对哪一个刀套13已输送到开口12b的情况进行检测。CPU61在利用刀套识别传感器76检测到输送了所期望的刀套13时，使刀库马达19停止，使该刀具20定位于开口12b。

刀具20的尺寸信息被EEPROM64存储为刀具信息表。如图12所示，刀具信息表将识别编号、尺寸信息、位置信息相对应地存储。识别信息是对机床所具有的多个刀具20标注的编号。尺寸信息是表示各刀具24是标准刀具还是大径刀具的信息。位置信息是表示各刀具20位于主轴9或者刀库11的刀套13中的哪一个位置的信息。另外，在本实施方式中，直径大于换刀手臂30的机械手指对31的宽度(打开状态下的机械手指间的距离)的刀具是大径刀具。小于机械手指对31的宽度的刀具是标准刀具。位置信息由于进行刀具20的交换而变化。CPU61在换刀处理之时进行位置信息的更新。

机床的控制装置60在执行换刀指令时使主轴头4向上方移动。控制装置60使安装在主轴5上的刀具20向换刀位置移动。控制装置60使容纳在刀库11内的在下一工序中将使用的刀具20从容纳位置向换刀待机位置移动。控制装置60在大致相同的时刻开始进行两刀具20的移动。下一工序的刀具20是大径刀具，且在主轴头4的移动结束前结束大径刀具的移动时，换刀手臂30和大径刀具发生干涉。因此，控制装置60参照刀具信息表的尺寸信息，根据下一工序的刀具20是大径刀具还是标准刀具来对刀具20从容纳位置向换刀待机位置移动的移动速度进行调整。

控制装置60在下一工序的刀具20是标准刀具时，高速地进行刀具20从刀库11中的容纳位置向换刀待机位置的移动。此时的移动速度可以是能够利用气缸84进行的最高的速度。控制装置60在下一工序的刀具20是大径刀具时低速地进行刀具20从容纳位置向换刀待机位置的移动。大径刀具的移动速度是，即使与主轴头4和换刀机构7等的移动大致同时地开始刀具20的从容纳位置向换刀待机位置的移动，刀具20与换刀手臂30也不发生干涉的速度。大径刀具的移动速度是预先计算出的值。对于大径刀具的移动速度的计算而言，针对搭载在机床上的多个刀具20中的最大径的刀具进行计算即可。计算出的大径刀具的移动速度预先设定于控制装置60。

如图13所示，在换刀处理中，控制装置60的CPU61对在下一工序的加工中将使用的刀具20是哪一种刀具进行判别(步骤S1)。CPU61先读取用于加工的加工程序而对在下一工序中将使用的刀具20进行判别。CPU61从EEPROM64读取刀具信息表(步骤S2)。CPU61根据位置信息取得下一工序的刀具20的容纳位置。刀具20的容纳位置是指刀具20容纳在哪一个刀套13中。CPU61根据尺寸信息取得下一工序的刀具20是标准刀具或是大径刀具中的哪一种。

CPU61驱动刀库马达19而输送刀套13。CPU61利用刀套识别传感器76来进行刀套13的识别。CPU61使容纳有下一工序的刀具20的刀套13向刀库11的开口12b输送(步骤S3)。CPU61基于当前工序的加工是否已结束等而判定是否需要进行换刀(步骤S4)。在判定为不需要进行换刀时(S4：NO)，CPU61待机到产生换刀的需要为止。

在判定为需要进行换刀时(S4：YES)，CPU61驱动Z轴进给马达81而使主轴头4开始向上方移动(步骤S5)。CPU61基于从刀具信息表读取的尺寸信息而对下一工序的刀具20是否是大径刀具进行判定(步骤S6)。下一工序的刀具20不是大径刀具时(S6：NO)，CPU61驱动气缸84而使刀具20以高速开始从容纳位置向换刀待机位置移动(步骤S7)。下一工序的刀具20是大径刀具时(S6：YES)，CPU61使刀具20以低速开始从容纳位置向换刀待机位置移动(步骤S8)。CPU61大致同时地进行步骤S5中的主轴头4的开始移动和步骤S7或者S8中的刀具20的开始移动。

CPU61对主轴头4的移动是否结束以及下一工序的刀具20的向换刀待机位置的移动是否结束进行判定(步骤S9)。主轴头4的移动结束是指安装在主轴5上的刀具20的向换刀位置的移动结束。CPU61基于Z轴传感器73的检测结果和刀套下降传感器75的检测结果进行该判定。在主轴头4的移动以及下一工序的刀具20的向换刀待机位置的移动中的任一个移动未结束时(S9：NO)，CPU61待机到移动结束。

主轴头4的移动和下一工序的刀具20的移动结束之时(S9：YES)，CPU61驱动换刀马达27。CPU61利用换刀手臂30进行安装在主轴5上的刀具20和已移动到刀库11的换刀待机位置的刀具20的交换(步骤S10)。CPU61驱动气缸84而使处于刀库11的换刀待机位置的上一工序的刀具20以高速向容纳位置移动(步骤S11)。CPU61驱动Z轴进给马达81而使主轴头4向下方移动(步骤S12)。主轴头4的向下方的移动是指安装在主轴5上的刀具20的向加工位置的移动。CPU61可以并行进行步骤S11、S12中的移动。在进行了步骤S12的处理之后，CPU61使处理返回到步骤S1，直到加工的全行程结束为止反复进行上述处理。

如上所述，机床在刀具信息表中存储各刀具20是标准刀具或是大径刀具中的哪一种。机床使刀具20从容纳位置向换刀待机位置移动时，使标准刀具以高速移动，使大径刀具以低速移动。机床能够在交换刀具时避免大径刀具与换刀手臂30发生干涉。因此，机床能够在交换刀具时并行进行主轴头4的移动和刀库11中的刀具20的移动。机床能够缩短交换刀具所需的时间，能够缩短加工的全行程所需的时间。因此，能够提高机床的生产率。

本实施方式的机床将刀具20分类成标准刀具或者大径刀具这两种。机床以高速或者低速进行从容纳位置向换刀待机位置的移动。但是，机床也可以形成为例如将刀具20分类成标准刀具、中径刀具、大径刀具等三类以上来控制移动速度。

本实施方式的机床大致同时开始主轴头4的向上方的移动和刀库11中的刀具20的向换刀待机位置的移动。但是，机床也可以在不同的时刻开始移动。

本实施方式的机床以高速或者低速的恒定速度进行刀具20的移动。但是，机床也可以进行例如在使大径刀具移动时，以低速开始移动而逐渐地提升速度等的控制。

本实施方式的机床基于刀具信息表的尺寸信息来判断刀具20的尺寸。但是，机床例如也可以利用设在刀库11的传感器等来检测刀具20的尺寸。

(变形例)

如图14所示，变形例的机床除了图12所示的信息之外，在刀具信息表还存储有各刀具20的移动速度。各刀具20的移动速度表示为设标准刀具的移动速度为100(最高速度)时的比率。例如，识别编号3的大径刀具以标准刀具的80％的速度进行移动。识别编号5的大径刀具以标准刀具的50％的速度进行移动。控制装置60的CPU61进行气缸84的驱动控制，使得在使刀库11的刀具20向换刀待机位置移动时，使刀库11的刀具20以在刀具信息表中指定的速度进行移动。

变形例的机床能够针对每个刀具20预先设定最佳的移动速度。因此，机床能够更高效率地进行换刀，能够更加提高生产率。

(实施方式2)

实施方式1的机床对刀库11中的刀具20的从容纳位置向换刀待机位置的移动速度进行控制。因此，实施方式1的机床避免刀具20与换刀手臂30之间的干涉。但是，避免刀具20、换刀手臂30的干涉的方法不限于此。实施方式2的机床使刀具20从容纳位置向换刀待机位置移动的速度相同而与刀具20的尺寸无关。但是，实施方式2的机床使刀具20开始向换刀待机位置移动的时期迟于主轴头4开始向上方移动的时期。由此，实施方式2的机床是避免刀具20与换刀手臂30的干涉的结构。

如图15所示，实施方式2的机床除了图12所示的信息之外，在刀具信息表中存储有作为各刀具20的移动时期的延迟时间。实施方式2的刀具信息表将各刀具20的延迟时间的单位存储为ms(毫秒)。控制装置60的CPU61在当前工序的加工结束之后为了交换刀具而使主轴头4开始向上方移动。CPU61在经过了存储在刀具信息表的延迟时间之后使刀具20从容纳位置开始向换刀待机位置移动。在图示的刀具信息表中，例如，将标准刀具的延迟时间设定为0ms。在该情况下，CPU61在与主轴头4的开始移动的时刻大致同时使换刀库11的刀具20开始向换刀待机位置移动。例如，识别编号3的大径刀具的延迟时间设定为500ms。在该情况下，CPU61在自主轴头4开始移动起经过了500ms之后使刀具20开始向换刀待机位置移动。

如图16所示，实施方式2的机床的控制装置60的CPU61对在下一工序的加工中将使用的刀具20是哪一种进行判别(步骤S21)。CPU61自EEPROM64读取刀具信息表(步骤S22)。CPU61根据刀具信息表的位置信息取得下一工序的刀具20的刀库11中的容纳位置。CPU61自刀具信息表取得下一工序的刀具20的延迟时间。CPU61对所获取的延迟时间进行设定(步骤S23)。

CPU61驱动刀库马达19来输送刀套13。CPU61进行由刀套识别传感器76实施的刀套13的识别。CPU61使容纳有下一工序的刀具20的刀套13向刀库11的开口12b的位置输送(步骤S24)。CPU61对是否需要进行交换刀具进行判定(步骤S25)。判定为不需要交换刀具时(S25：NO)，CPU61待机到产生换刀的需要为止。

判定为需要交换刀具时(S25：YES)，CPU61驱动Z轴进给马达81而使主轴头4开始向上方移动(步骤S26)。CPU61进行在步骤S23中设定的延迟时间的计时。CPU61对是否经过了设定的延迟时间进行判定(步骤S27)。在没有经过延迟时间时(S27：NO)，CPU61待机直到经过延迟时间。在经过了延迟时间时(S27：YES)，CPU61驱动气缸84而使刀具20以高速开始从容纳位置向换刀待机位置移动(步骤S28)。

CPU61对主轴头4的移动是否结束以及下一工序的刀具20的向换刀待机位置的移动是否已结束进行判定(步骤S29)。CPU61基于Z轴传感器73的检测结果和刀套下降传感器75的检测结果进行该判定。在任一个的移动未结束时(S29：NO)，CPU61待机到两者的移动都结束。

在主轴头4的移动和下一工序的刀具20的移动结束时(S29：YES)，CPU61驱动换刀马达27。CPU61利用换刀手臂30进行安装在主轴5上的刀具20和刀库11的移动到换刀待机位置的刀具20的交换(步骤S30)。CPU61驱动气缸84而使处于刀库11的换刀待机位置的上一工序的刀具以高速向容纳位置移动(步骤S31)。CPU61驱动Z轴进给马达81而使主轴头4向下方移动(步骤S32)。CPU61使处理返回到步骤S21，反复进行上述的处理直到加工的全行程结束。

如上所述，实施方式2的机床在刀具信息表中存储各刀具20的开始移动的延迟时间。机床在使主轴头4开始向上方移动后，经过了已设定在刀具信息表中的延迟时间后使刀具20开始向换刀待机位置移动。机床能够避免刀具20与换刀手臂30之间的干涉。因此，机床也可以与刀具20的尺寸无关地以相同的移动速度进行刀具20的移动。机床能够在交换刀具时并行进行主轴头4的移动和刀库11中的刀具20的移动。

本实施方式的机床在刀具信息表中存储各刀具20的延迟时间。但是，机床也可以不在刀具信息表中存储延迟时间。例如，机床也可以利用移动的刀具20是大径刀具时预定的延迟时间进行开始移动的控制。

本实施方式的机床与刀具的尺寸无关地以相同的速度使刀具从容纳位置向换刀待机位置移动。但是，机床也可以是进行实施方式1所示的移动速度的控制和实施方式2所示的开始移动时刻的控制这两者的结构。在此情况下，机床在刀具信息表中存储各刀具20的移动速度和延迟时间。

实施方式2的机床的其他结构与实施方式1的机床的结构相同，因此，对相同的部位标注相同的附图标记而省略详细的说明。

对于实施方式1的图13所示的步骤S 4和实施方式2的图16所示的步骤S25中的是否需要交换刀具的判断，也可以利用在加工程序中指定的换刀命令进行判断。

本实施方式的机床使刀套13从容纳位置向换刀待机位置转动。也可以使刀套沿着水平方向从容纳位置向换刀待机位置移动。

本实施方式的机床采用气缸84而使刀套13移动。作为变更方式也可以替代气缸84而采用马达。

Claims (8)

1.一种机床，其包括：

容纳部(11)，其用于容纳多个刀具；

加工部(5)，其用于安装刀具而对工件进行加工；

换刀部(30)，其用于将安装在该加工部上的刀具更换成容纳在上述容纳部中的刀具；

第1移动部(84)，其用于使容纳在上述容纳部中的刀具向换刀待机位置移动，该换刀待机位置是用于利用上述换刀部进行换刀的位置；

第2移动部(4、81)，其用于使上述加工部和上述换刀部在用于使上述加工部对工件进行加工的加工位置与用于进行安装在上述加工部上的刀具的交换的换刀位置之间移动，

该机床的特征在于，

该机床具有控制部(61)，该控制部(61)根据容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸来对利用上述第1移动部移动的刀具的移动速度进行控制，

该机床与利用上述第1移动部移动的刀具的尺寸无关地并行进行利用上述第1移动部进行的向上述换刀待机位置的移动，以及利用上述第2移动部进行的向上述换刀位置的移动。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

该机床还具有存储部(64)，该存储部(64)将容纳在上述容纳部中的刀具与该刀具的利用上述第1移动部移动的移动速度相对应地存储，

上述控制部基于存储在上述存储部中的移动速度进行控制，使得要交换的刀具以存储在存储部(64)中的与该刀具相对应的移动速度进行移动。

3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

使上述控制部进行如下控制：刀具的尺寸越大，利用上述第1移动部移动的刀具的移动速度越低；刀具的尺寸越小，利用上述第1移动部移动的刀具的移动速度越高。

4.根据权利要求3所述的机床，其特征在于，

上述控制部根据容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸对利用上述第1移动部移动的刀具的开始移动的时刻相对于利用上述第2移动部移动的上述加工部和上述换刀部的开始移动的时刻的延迟时间进行控制。

5.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

上述控制部根据容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸对利用上述第1移动部移动的刀具的开始移动的时刻相对于利用上述第2移动部移动的上述加工部和上述换刀部的开始移动的时刻的延迟时间进行控制。

6.一种机床，其包括：

容纳部(11)，其用于容纳多个刀具；

加工部(5)，其用于安装刀具而对工件进行加工；

换刀部(30)，其用于将安装在该加工部上的刀具更换成容纳在上述容纳部中的刀具；

第1移动部(84)，其用于使容纳在上述容纳部中的刀具向换刀待机位置移动，该换刀待机位置是用于利用上述换刀部进行换刀的位置；

第2移动部(4、81)，其用于使上述加工部和上述换刀部在用于使上述加工部对工件进行加工的加工位置与用于进行安装在上述加工部上的刀具的交换的换刀位置之间移动，

该机床的特征在于，

该机床具有控制部(61)，该控制部(61)根据容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸对利用上述第1移动部移动的刀具的开始移动的时刻相对于利用上述第2移动部移动的上述加工部和上述换刀部的开始移动的时刻的延迟时间进行控制，

该机床与利用上述第1移动部移动的刀具的尺寸无关地并行进行利用上述第1移动部进行的向上述换刀待机位置的移动，以及利用上述第2移动部进行的向上述换刀位置的移动。

7.一种换刀方法，其是将容纳在容纳部中的刀具与安装在用于对工件进行加工的加工部的刀具进行交换的换刀方法，其特征在于，

使上述加工部向用于进行换刀的换刀位置移动，并且使容纳在上述容纳部中的刀具以与该容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸相对应的移动速度向换刀待机位置移动，

对安装在移动到上述换刀位置的上述加工部上的刀具与上述容纳部中的移动到上述换刀待机位置的刀具进行交换，

与上述容纳部中的向换刀待机位置移动的刀具的尺寸无关地并行进行上述加工部向换刀位置的移动，以及容纳在上述容纳部中的刀具向换刀待机位置的移动。

8.一种换刀方法，其是将容纳在容纳部中的刀具与安装在用于对工件进行加工的加工部的刀具进行交换的换刀方法，其特征在于，

使上述加工部向用于进行刀具的交换的换刀位置移动，并且在自上述加工部开始移动起经过了与容纳在上述容纳部中的刀具的尺寸相对应的时间的时刻，使该容纳在上述容纳部中的刀具向换刀待机位置移动，

对安装在移动到上述换刀位置的上述加工部上的刀具与上述容纳部中的移动到上述换刀待机位置的刀具进行交换，

与上述容纳部中的向换刀待机位置移动的刀具的尺寸无关地并行进行上述加工部向换刀位置的移动，以及容纳在上述容纳部中的刀具向换刀待机位置的移动。