CN103068506B - 机床 - Google Patents

Abstract

提供一种机床，所述机床不必使用液压，利用简单的结构就能够与主轴的移动联动地且时机良好地进行工具保持器的松开动作。所述机床为具有能够在工具更换位置（P₁）和加工位置之间移动的主轴装置（10）的机床，其特征在于，主轴装置（10）具备用于夹紧工具保持器（11）的夹紧机构（17）和使该夹紧机构（17）动作的凸轮板（30），通过以与主轴装置（10）向工具更换位置（P₁）的移动动作联动的方式使凸轮板（30）与固定抵接面（41）抵接地倾摆动作，来推压牵引杆（15）而使夹紧机构（17）成为松开状态。

Description

机床

技术领域

本发明涉及机床。

背景技术

在设于加工中心的主轴装置的工具保持器的夹紧机构中，作为在工具更换时的松开动作中利用液压的现有技术的一个例子而列举专利文献1。在该文献的图2中记载了如下技术：在主轴装置的内部设有夹着活塞而形成了前部油室和后部油室的液压缸，通过利用电磁阀切换压力油从液压泵向各油室的供给，来使夹紧机构动作。

专利文献1的技术存在如下问题：使用液压泵作为液压的驱动源，并且需要使该液压泵旋转的马达，因此，液压单元自身的成本增加，并且由于这些液压单元独立于加工中心的X轴、Y轴、Z轴动作进行设置，因此在工具更换时，使主轴装置移动停止在工具库附近的动作和夹紧机构的动作的同步控制变得困难。

因此，本发明人提出了如专利文献2所示的机床。专利文献2的机床具备：利用液压来松开工具保持器的夹紧机构；和与主轴装置的移动动作联动地产生液压的液压产生构件。根据这样的机床，不需要另行设置液压泵作为液压的驱动源，因此能够抑制装置的复杂化以及成本增加。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-66814号公报

专利文献2：日本特开2010-131724号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献2的机床中，也存在着如下问题：由于利用液压来松开工具保持器，所以不仅需要液压产生构件等各种装置，还需要进行液压产生构件的调整。

本发明是为解决这样的课题而创作的，其课题在于提供一种机床，所述机床不利用液压，通过简单的结构就能够与主轴的移动联动地且时机良好地进行工具保持器的松开动作。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明是具有能够在工具更换位置和加工位置之间移动的主轴装置的机床，其特征在于，所述主轴装置具备用于夹紧工具保持器的夹紧机构和使该夹紧机构动作的凸轮板，通过以与所述主轴装置向所述工具更换位置的移动动作联动的方式使所述凸轮板与固定抵接面抵接地倾摆动作，来推压牵引杆而使所述夹紧机构成为松开状态。

根据这样的结构，通过使凸轮板与固定抵接面抵接地倾摆动作来使夹紧机构动作，因此不必使用液压，利用简单的机械式的结构就能够进行工具保持器的夹紧动作，并且能够时机良好地进行主轴装置的移动和夹紧机构的动作。

另外，本发明的特征在于，所述固定抵接面的一部分构成为以如下方式倾斜：越是朝向所述凸轮板的末端部因所述凸轮板的倾摆动作而移动的移动方向，所述一部分越是沿着从所述凸轮板离开的离开方向离开。

根据这样的结构，当凸轮板的末端部一边抵接于固定抵接面一边进行滑动时，由于倾斜而使凸轮板与固定抵接面的摩擦阻力减小，因此，能够顺畅地滑动，并实现噪声的降低。

进而，本发明的特征在于，在所述凸轮板设有复位构件，当所述主轴装置从所述工具更换位置离开时，所述复位构件使所述凸轮板返回原位置，以使所述夹紧机构成为夹紧状态。

根据这样的结构，能够借助复位构件使凸轮板返回原位置，因此，能够在使牵引杆的弹簧保持现有的弹簧力的状态下使用。即，如果不设置复位构件，则因牵引杆的移动而使凸轮板倾摆动作，因此在牵引杆的移动中需要大的力，但通过利用复位构件使凸轮板直接返回原位置，则小的力就可以。

发明效果

根据本发明，发挥出如下优异的效果：不必使用液压，利用简单结构就能够与主轴的移动联动地且时机良好地进行工具保持器的松开动作。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的机床的主轴装置的图，（a）是示出夹紧状态的局部剖开侧视图，（b）是示出松开状态的局部剖开侧视图。

图2是示出位于松开动作开始位置的本发明的实施方式的机床的主轴装置、固定抵接面和工具库的关系的侧视图。

图3是示出位于松开动作完成位置的本发明的实施方式的机床的主轴装置、固定抵接面和工具库的关系的侧视图。

具体实施方式

在本实施方式中，以将本发明应用于卧式加工中心的情况为例进行说明。如图2所示，加工中心1具有侧视时呈コ字形状的机台框架2，并呈竖直状地设有滚珠丝杠轴3，所述滚珠丝杠轴3跨于该机台框架2的上下框架之间并以马达M1为旋转驱动源。在滚珠丝杠轴3安装有借助螺母4的进给丝杠的作用而上下升降的Y轴滑鞍5。Y轴滑鞍5由未图示的限制部件限制旋转。

在设于Y轴滑鞍5的安装台8载置有经由导轨9沿Z轴方向（主轴装置10的轴向）移动的主轴装置10。而且，使主轴装置10沿Z轴方向移动的驱动装置由设于安装台8上的马达M2和以该马达M2为旋转驱动源的滚珠丝杠轴6构成。滚珠丝杠轴6沿Z轴方向延伸设置。将工具T以带有工具保持器11的状态进行收纳的工具库12位于主轴装置10的上方，在设定于靠近工具库12的位置的工具更换位置P₁（参照图3），利用未图示的ATC（自动工具更换装置）在主轴装置10和工具库12之间进行工具T的自动更换。而且，在以下说明中，设主轴装置10的供工具保持器11***的末端侧（图1至图3中的左侧）为“前侧”，设位于其相反侧的基端侧（图1至图3中的右侧）为“后侧”。

如图1至图3所示，主轴13（部分未图示）被未图示的轴承以能够旋转的方式保持于主轴装置10的内部。在主轴13的内部贯穿***有牵引杆15，利用盘簧等施力部件14始终向后侧对所述牵引杆15进行施力，在该牵引杆15的末端组装有经由拉钉（pull stud）11a来牵引工具保持器11的夹头16。

当牵引杆15因施力部件14的作用力而后退时，夹头16的末端部被主轴13的内周面按压而缩径，并通过卡定于拉钉11a来牵引工具保持器11，从而成为使主轴13和工具保持器11各自的燕尾面彼此紧密接触的夹紧状态（参照图1的（a））。而且，当由于后述的凸轮板30的倾摆动作使得牵引杆15被推压而克服施力部件14的作用力前进时，夹头16的末端部被从主轴13的内周面释放而扩径，从而成为解除拉钉11a的卡定状态的松开状态（参照图1的（b））。以上的施力部件14、牵引杆15以及夹头16构成夹紧工具保持器11的夹紧机构17。

本发明的主要特征在于，构成为：所述主轴装置10具备夹紧机构17和使该夹紧机构17动作的凸轮板30，以与主轴装置10向工具更换位置P₁（参照图3）的移动动作联动的方式使凸轮板30与固定抵接面41（参照图2、图3）抵接地倾摆动作，由此推压牵引杆15，使夹紧机构17成为松开状态。

如图1及图2所示，凸轮板30构成为具备第一臂部34和第二臂部35。第一臂部34从与固定侧部件18连接的连接部分33（销32的位置）向固定抵接面41侧延伸。第二臂部35向固定于牵引杆15的可动部件19侧延伸。第二臂部35形成为与第一臂部34正交，凸轮板30从侧面看呈弯曲成大致直角的L字形状。凸轮板30的L字状的根部经由销32以能够倾摆动作的方式连接于主轴装置10的固定侧部件18。固定侧部件18是固定于主轴装置10的主体部的部分，且该固定侧部件18与主轴装置10一体地沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动。另外，可动部件19是能够相对于主轴装置10的主体部移动的部件，且该可动部件19与牵引杆15一体地沿Z轴方向移动。可动部件19移动自如地载置于在固定侧部件18设置的导轨20上。导轨20沿Z轴方向延伸地设置。

在凸轮板30位于夹紧机构17成为夹紧状态时的凸轮板30的位置（以下称“原位置”）的状态下，第一臂部34从连接部分33向上部后方延伸。第一臂部34的末端部成为向上方弯曲的末端弯曲部34a。末端弯曲部34a相对于第一臂部34的主体部分倾斜。在第一臂部34的末端部设有辊36，容易相对于固定抵接面41移动。

第二臂部35形成为比第一臂部34短，用于将第一臂部34所受到的按压力增大并传递至可动部件19。在第二臂部35的末端部设有辊37。该辊37收纳于在可动部件19形成的槽部21，当凸轮板30倾摆动作时，辊37按压槽部21的壁面以使可动部件19移动。

凸轮板30通过以销32为中心倾摆动作，从而将Y轴方向的按压力（主轴装置10从工具更换待机位置P₀朝向工具更换位置P₁沿Y轴方向上升时的驱动力）变换成Z轴方向。由此，能够使可动部件19和牵引杆15沿Z轴方向移动。

在凸轮板30设有复位构件50，当主轴装置10从工具更换位置P₁（参照图3）离开时（凸轮板30从固定抵接面41离开时），所述复位构件50使凸轮板30返回原位置。复位构件50通过弹簧部件51构成。弹簧部件51架设于支架53和支架54，所述支架53设于第一臂部34，所述支架54设于主轴装置10的固定侧部件18，且弹簧部件51的两端部分别固定于各个支架53、54。弹簧部件51在弹簧52压缩的状态下构成，并且始终向上方对凸轮板30施力。在主轴装置10的固定侧部件18，以从上方按压第一臂部34的方式设有用于将凸轮板30固定在原位置的定位止挡（未图示）。通过弹簧部件51，第一臂部34被按压于定位止挡，因此能够使凸轮板30返回原位置。

固定抵接面41由配置在主轴装置10上方的固定台40的下表面构成。固定台40安装于加工中心1的固定侧且不能移动。固定抵接面41的一部分构成为以如下方式倾斜：越是朝向凸轮板30的末端部因凸轮板30的倾摆动作而移动的移动方向，所述一部分越是沿着从凸轮板30离开的离开方向离开。具体地讲，“末端部因凸轮板30的倾摆动作而移动的移动方向”是指“Z轴方向后方”，“从凸轮板离开的离开方向”是指“Y轴方向上方”。即，倾斜面43在图2中朝向右斜上方倾斜。固定抵接面41的倾斜范围（一部分的范围）是从原位置处的凸轮板30的末端所抵接的部分的Z轴坐标起，至主轴装置10上升而凸轮板30倾摆动作成为水平时的凸轮板30的末端所抵接的部分的Z轴坐标。倾斜面43的角度设定为与第一臂部34的末端弯曲部34a平行。并且，倾斜面43的长度和第一臂部34的末端弯曲部的长度形成为相同的长度。而且，固定抵接面41的除倾斜面43之外的其他部分形成为与Z轴平行。

接着，对通过如上所述结构的加工中心1进行工具更换时的各部分的动作进行说明。在进行工具的更换时，首先，如图2所示，使主轴装置10从加工位置移动至工具更换待机位置P₀。另外，比工具更换待机位置P₀靠下方的位置为加工位置。此时，凸轮板30位于原位置，夹紧机构17成为夹紧状态。而且，在工具更换待机位置P₀，凸轮板30的末端部的辊36抵接于固定抵接面41。

这里，夹着工具保持器11的工具库12的把持部件25延伸至工具更换待机位置P₀的高度，因此在使主轴装置10移动至工具更换待机位置P₀的时刻，工具保持器11被***把持部件25内。由此，限制了工具保持器11沿轴向的移动，因此即使在之后的动作中，工具保持器11成为松开状态，也能够可靠地利用把持部件25进行把持。

然后，使主轴装置10移动至工具更换位置P₁。这时，凸轮板30一边按压于固定抵接面41一边上升，因此，第一臂部34以销32为中心向成为水平的方向倾摆动作。由此，第二臂部35一边倾摆动作一边向前方的工具库侧（图1、图2中左侧）移动，因此可动部件19及牵引杆15向Z轴方向的工具库侧移动。通过该动作，夹头16的末端部从主轴13的内周面被释放而扩径，从而变成解除拉钉11a的卡定状态的松开状态。

这样，以与主轴装置10的Y轴行程的上升移动动作联动的方式，使凸轮板30与固定抵接面41抵接地倾摆动作，因此，不必使用液压，利用简单的机械式机构就能够使夹紧机构17动作来进行工具保持器11的夹紧动作。进而，由于与主轴装置10的上升高度对应地确定牵引杆15的移动量，所以能够时机良好地进行夹紧机构17的动作。

进而，在本实施方式中，固定抵接面41的一部分朝向上方倾斜，因此，当凸轮板30一边抵接于固定抵接面41一边上升时，能够释放凸轮板30的按压力，并且凸轮板30的末端向从倾斜面43离开的方向移动。由此，凸轮板30和固定抵接面41的摩擦系数减小，凸轮板30的末端能够在固定抵接面41顺畅地滑动，因此，能够抑制噪声，并且能够抑制凸轮板30和固定抵接面41的磨损。

然后，如图3所示，使主轴装置10向Z轴方向后方移动，并从主轴13拔出工具保持器11。然后，使工具库12旋转而将其他的工具保持器11移动至安装位置，然后进行与上述动作相反的动作，从而夹紧工具保持器11。此时，凸轮板30能够借助复位构件50返回原位置。因此，能够在使牵引杆15的施力部件14在保持现有的弹簧力的状态下使用。即，如果不设置复位构件50，则因牵引杆15的移动而使凸轮板30倾摆动作，但对于通过杠杆原理使凸轮板30返回原位置则需要大的力。但是，如本实施方式那样，将复位构件50连接至凸轮板30的第一臂部34而使其直接返回原位置，则小的力就可以。

以上，对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限于所述实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行适当的设计变更。例如，凸轮板30的形状不限于L字状，只要具备作为倾摆动作中心的支点、与固定抵接面41抵接的力点和与可动部件19抵接的作用点，也可以是其他形状。

另外，本发明不限于利用ATC在主轴装置和加工中心之间进行工具的自动更换的机型，也可以应用于在主轴装置到达工具更换位置后通过手动来卸下工具保持器的机型的机床。

标号说明

10：主轴装置；

11：工具保持器；

15：牵引杆；

17：松开机构；

30：凸轮板；

41：固定抵接面；

43：倾斜面。

Claims (2)

1.一种机床，所述机床具有能够在工具更换位置和加工位置之间移动的主轴装置，其特征在于，

所述主轴装置具备用于夹紧工具保持器的夹紧机构和使该夹紧机构动作的凸轮板，

所述凸轮板构成为具备第一臂部和第二臂部，

在所述第一臂部的末端部设有辊，以相对于固定抵接面移动，

在所述第二臂部的末端部设有辊，该辊收纳于在可动部件形成的槽部中，当所述凸轮板倾摆动作时，该辊按压所述槽部的壁面以使可动部件与所述牵引杆一体移动，

通过以与所述主轴装置向所述工具更换位置的移动动作联动的方式使所述凸轮板与固定抵接面抵接地倾摆动作，来推压牵引杆而使所述夹紧机构成为松开状态，

在所述凸轮板设有复位构件，当所述主轴装置从所述工具更换位置离开时，所述复位构件使所述凸轮板返回原位置，以使所述夹紧机构成为夹紧状态。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述固定抵接面的一部分构成为以如下方式倾斜：越是朝向所述凸轮板的末端部因所述凸轮板的倾摆动作而移动的移动方向，所述一部分越是沿着从所述凸轮板离开的离开方向离开。