CN109877626B - 机床 - Google Patents

Abstract

机床(10)包括：可沿平行于X轴的方向和平行于Z轴的方向线性移动的刀架，将工件(110)保持在可绕平行于Z轴的轴旋转的状态的工件主轴(32)，以及安装在加工室中并具有关节的机内机器人(20)。机内机器人(20)的关节包括：可绕平行于Z轴的轴旋转的基关节(22)，以及可绕与基关节(22)的旋转轴正交的轴旋转的三个平行关节(24a至24c)，所述平行关节位于基关节(22)的远端侧并从基关节(22)起连续布置。基关节(22)的旋转轴从工件主轴(32)的旋转轴偏移。

Description

机床

相关申请的交叉引用

2017年12月5日提交的日本专利申请第2017-233662号的公开内容，包括说明书、权利要求书、附图和摘要，通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明公开了一种机床，其配备有刀架和工件主轴装置，刀架能够沿着平行于第一轴的方向和沿着平行于第二轴的方向线性移动，工件主轴装置将工件保持在可绕平行于第二轴的轴旋转的状态。

背景技术

近年来，对机床自动化和提高机床性能的要求越来越高。为了实现自动化，已经提出了自动更换装置，其包括用于自动更换刀具的自动换刀装置(ATC)和用于自动更换放置工件的托盘的自动托盘更换装置(APC)。此外，包括诸如装载器和棒料进给器的工件进给装置的***装置是众所周知的。同时，为了实现性能的提高，已经实现了使用传感器的机内测量和智能化。

此外，在与机床相关的领域的一部分中，已经提出了使用机器人来使机床自动化并进一步提高机床的性能。例如，JP 2010-036285 A(下文中称为专利文献1)公开了一种技术，用于利用安装在机床外部的机器人将工件装载和卸载到机床上。此外，JP 2010-064158A(以下称为专利文献2)公开了一种技术，其中安装多关节机器人以便在连接到机床的上部的龙门轨上行进，并且通过多关节机器人执行工件在多个机床的传递。另外，JP 2014-240111 A(下文中称为专利文献3)公开了一种配置，其中具有多个可绕垂直轴旋转的关节的机器人安装在加工装置的顶表面上。

引用列表

专利文献：

专利文献1:JP 2010-036285 A

专利文献2:JP 2010-064158 A

专利文献3:JP 2014-240111 A

然而，专利文献1中所描述的机器人是所谓的垂直多关节机器人，并且其控制需要复杂的坐标转换过程。专利文献2和3中描述的机器人具有绕彼此平行的轴旋转的多个关节。因此，可以说对机器人的坐标计算相对容易。然而，作为简单坐标计算的另一方面，机器人的运动是简单的，这对可实现的机器人工作的类型施加了限制。具体地，当机器人用于辅助在车床等上加工工件的操作时，希望机器人的远端可以跟随刀具的移动而移动。然而，简单结构的机器人(例如专利文献2和3中描述的机器人)难以跟随刀具的移动，而垂直多关节机器人(例如专利文献1中描述的垂直多关节机器人)需要复杂的控制操作以跟随刀具的移动。

鉴于这些情况，本发明公开了一种配备有机器人的机床，该机器人易于控制并且还能够执行各种任务，特别是跟随刀具移动的待实现的任务，同时避免干扰其他部件。

发明内容

在一个方面，本发明公开了一种机床，其包括：刀架，其配置为保持一个或更多个刀具，并且沿着平行于第一轴的方向和沿着平行于与第一轴正交的第二轴的方向线性移动；工件主轴装置，其配置为将工件保持在可绕平行于第二轴的轴旋转的状态；以及机内机器人，其安装在加工室中并且具有多个关节和连接多个关节的多个连杆。机内机器人中的多个关节至少包括：绕平行于第二轴的轴旋转的基关节，以及可绕与基关节的旋转轴正交的轴旋转的三个平行关节，其中，三个平行关节位于比基关节更靠近机内机器人的远端，并且从基关节朝向远端连续布置。在该机床中，基关节的旋转轴从工件主轴装置的旋转轴移位。

当如上所述构造时，由三个平行关节连接的连杆绕彼此平行的轴旋转。结果，可以通过简单的计算获得连杆的坐标，从而有助于容易地控制该连杆。特别地，当平行关节的旋转轴沿着与刀架的行进平面基本正交的方向布置时，可以在与刀具的行进平面平行的平面中移动连杆的远端，这可以容易地使连杆的远端跟随刀具的移动。另一方面，通过旋转基关节可以改变三个平行关节的旋转轴的方向，这使得机器人的手可以沿各种方向定位。另外，由于基关节的旋转轴从工件主轴装置的旋转轴偏移，因此当连杆的末端在平行于刀具的行进平面的平面中移动时，防止连杆干扰工件主轴装置和工件。

在上述结构中，多个关节中比基关节更靠近机内机器人的末端部分的关节可以都是绕彼此平行的轴旋转的旋转关节。

当如上所述构造时，计算机内机器人的手的坐标变得更容易。

在另一方面，可以通过旋转基关节将机内机器人改变到刀具跟随位置，在该刀具跟随位置中，三个平行关节的旋转轴平行于与第一轴和第二轴都正交的第三轴，并且除末端连杆之外的多个连杆可以连接在这样的高度位置：当机器人采取刀具跟随位置时，除末端连杆之外的多个连杆不干扰刀架以及由刀架保持的刀具。

当如上所述构造时，可以进一步确保防止机内机器人与刀具或其他部件之间的干扰。

在另一方面，优选地，基关节的旋转轴位于工件主轴装置的上方。在另一方面，机床可以还包括允许加工室的内部空间与加工室的外部连通的孔以及用于打开和关闭该孔的门，其中，基关节在水平方向上可以比工件主轴更靠近门。

在上述结构中，当门关闭时，机内机器人可以从机内机器人的远端位置的多个逆运动学解中，选择其中三个平行关节中的中间一个位于加工室最内侧的解。

当如上所述构造时，可以以增加的可靠度防止机内机器人和门之间的干扰。

在另一方面，基关节可保持静止，以便在从由机内机器人执行的一系列动作的开始到结束的期间不旋转。

当如上所述配置时，通过三个平行关节连接的连杆的行进平面在从这一系列动作的开始到结束的期间保持不变，这可有助于进一步简化机内机器人的位置控制。

在另一方面，机内机器人可以连接到加工室内的静止区域，或者可以连接到在加工室内移动的可移动体。

根据本发明中公开的机床，使用具有简单控制操作的机内机器人能够实现各种类型的工作，同时防止机内机器人与其他部件之间的干扰。

附图说明

将参照以下附图描述本发明的实施例，其中：

图1展示了机床的部件；

图2是展示机内机器人周围的部件的透视图；

图3是用于说明与机内机器人有关的轴的图；

图4是展示通过机内机器人减少工件振动的状态的透视图；

图5是展示沿Z轴方向观察的图4的状态的图；

图6是展示通过机内机器人向工件供给冷却流体的状态的透视图；

图7是展示通过机内机器人将工件连接位置倒转的状态的图；

图8是展示通过机内机器人将工件连接位置倒转的状态的图；

图9是展示沿Z轴方向观察的图7的状态的图；

图10是通过机内机器人将工件从加工室的外部装载或卸载或将工件装载或卸载到加工室的外部的状态的图；

图11是展示沿Z轴方向观察的图10的状态的图；

图12是展示机内机器人的另一个示例的图；

图13是展示机内机器人的又一个示例的图；以及

图14是展示机内机器人的另一个示例的图。

具体实施方式

下面将结合附图来描述机床10的部件。图1展示了机床10的部件。在下面的描述中，将与工件主轴32的旋转轴Rw平行的方向称为Z轴，将平行于与Z轴正交的刀架18的行进方向的方向称为X轴，并且将与Z轴和X轴均正交的方向称为Y轴。另外，在Z轴上，将从工件主轴32朝向尾座16靠近的方向定义为正方向；在X轴上，将从工件主轴32朝向刀架18靠近的方向定义为正方向；在Y轴上，将从工件主轴32朝向上方靠近的方向定义为正方向。此外，在下面的说明中，末端执行器40“接近”物体的表达意味着连接到机内机器人20的末端执行器40移动到一个位置，在该位置处末端执行器40足够靠近物体以执行其分配的任务。如本文所使用的，当末端执行器40是在接触物体的情况下检测物体的温度的温度传感器时，表达“接近”意味着末端执行器40移动到一个位置，在该位置处末端执行器40与物体物理接触。同时，当末端执行器40是在不接触物体的情况下检测物体的温度的温度传感器时，表达“接近”意味着末端执行器40移动到物体附近的一个位置，在该位置处末端执行器40能够检测到物体的温度。

机床10是用于加工工件110的车床，其中通过使由刀架18保持的刀具100与工件110接触来加工旋转工件110。更具体地，机床10是NC控制的车削中心，其配备有保持两个或更多个刀具100的转塔19。机床10的加工室12在其外侧由盖包围。如图1所示，加工室12的前表面具有通过门(图1中未示出)来打开和关闭的大孔。操作者可以通过该孔接近加工室12内的每个部件。在加工过程中，安装到该孔的门是关闭的。这是为了确保安全、环境等而执行的。

机床10包括：可旋转地保持工件110的一端的工件主轴装置、保持刀具100的刀架18以及支撑工件110的另一端的尾座16。工件主轴装置包括包含驱动电动机和其他部件的主轴基座34(其隐藏在其他部件后面且在图1中不可见，而在图2中示出)，并且还包括连接到主轴基座34的工件主轴32。工件主轴32包括用于可拆卸地保持工件110的卡盘33和夹头，保持在工件主轴32上的工件110可以视需要而更换为另一个。另外，工件主轴32和卡盘33能够围绕沿水平方向(图1中的Z轴方向)延伸的工件旋转轴Rw旋转。

尾座16放置成沿Z轴方向与工件主轴32相对，并配置成支撑工件110的另一端，工件110的一端由工件主轴32支撑。尾座16安装在尾座16的中心轴与工件110的旋转轴Rw对齐的位置处。具有锥形尖锐尖端的中心连接到尾座16，在加工操作过程中，该中心的尖端与工件110的中心点接触。尾座16配置成可沿Z轴方向移动，使其可与工件110接触和分离。

刀架18保持刀具100，例如称为刨刀(bite)的刀具。刀架18可沿Z轴(即，与工件110的轴平行的方向)移动。此外，刀架18放置在沿平行于X轴的方向延伸(即，沿工件110的径向延伸)的导轨上，这允许刀架18沿着平行于X轴的方向前进和后退。应当注意，从图1可以明显看出，X轴相对于水平方向倾斜，使得当从加工室12的孔观察时，X轴随着接近加工室12的更深区域而位移得更高。刀架18的远端配备有可以保持两个或更多个刀具100的转塔19。转塔19可绕平行于Z轴的轴旋转。然后，当转塔19旋转时，可以适当地将选择用于加工工件110的刀具100中的一个刀具更换为刀具100中的另一个。当刀架18沿平行于Z轴的方向移动时，保持在转塔19上的刀具100相应地沿平行于Z轴的方向移动。另一方面，当刀架18沿平行于X轴的方向移动时，保持在转塔19上的刀具100相应地沿平行于X轴的方向移动。然后，刀架18沿平行于X轴的方向的移动会引起切入工件110的深度或由刀具100中的一个执行的切削的其他特征的改变。也就是说，连接到刀架18的刀具100可以在平行于XZ平面的平面中移动。在下文中，刀具100可移动的位置称为“刀具移动平面”。

加工室12还容纳机内机器人20。如下所述，在基关节22的旋转轴变得平行于Z轴的条件下，机内机器人20可以安装在任何位置，并且只要满足该条件，该位置就不限于特定位置。在图1所示的示例中，机内机器人20的根部连接到加工室12的壁面中突出设置有工件主轴32的壁面上。另外，如下所述，机内机器人20的根部位于工件主轴32上方并且比工件主轴32更靠近门。机内机器人20用于辅助加工操作、感测各种值以及执行辅助操作和其他操作。下面将详细描述机内机器人20的结构和功能。

根据来自操作者的指令，控制器36控制机床10中的每个部件的致动。控制器36由例如用于执行各种计算的CPU和用于存储各种控制程序和控制参数的存储器组成。此外，控制器36具有通信功能，并且可以与其他装置交换各种类型的数据，例如NC程序数据。控制器36进一步可以包括例如连续计算刀具100和工件110的位置的数值控制装置。另外，控制器36可以由单个装置实现或者可以由计算装置的组合组成。

接下来，将参照图2和图3来描述安装在加工室12中的机内机器人20。图2是展示机内机器人20和机内机器人20周围的部件的透视图，图3是用于说明与机内机器人20相关的轴的图。如图2所示，机内机器人20是一种多关节机器人，其具有第一至第四连杆26a至26d(除非第一至第四连杆解释为彼此区分，否则其在下文中使用没有字母下标的附图标记，称为“连杆26”，这同样适用于其他零件)以及四个关节22和24a至24c，四个连杆26通过这四个关节连接。致动器(例如电动机)连接到关节22和24a至24c中的每一个，并且致动器的致动由控制器36控制。控制器36基于连接到关节22和24a至24c中的每一个的致动器的驱动量来计算机内机器人20的远端的位置，从而计算连接到机内机器人20的远端的末端执行器40的位置。

包括在机内机器人20中的四个关节22和24a至24c大致分为两种类型：最靠近机内机器人20的根部定位的基关节22，以及连续且相邻地布置在比基关节22更靠近机内机器人20的远端的区域中的三个平行关节24。基关节22是用于允许第一连杆26a绕平行于Z轴的轴旋转的旋转关节。基关节22在加工室12内连接至也连接有工件主轴32的壁面50。然而，基关节22的旋转轴Rz从工件主轴32的旋转轴Rw向上和向前移位。三个平行关节24是配置成绕彼此平行的轴旋转的旋转关节。平行关节24的旋转轴Ra至Rc沿着与基关节22的旋转轴Rz正交的方向延伸。连杆26分别绕平行关节24的旋转轴Ra至Rc旋转移动。应当注意，连接有机内机器人20的壁面50可以具有凹陷区56(参见图4)，其中可以容纳机内机器人20的一部分。

这里，当将包括三个平行关节24和连接到该平行关节24的四个连杆26的机内机器人20的一部分定义为“平行多关节臂”时，该平行多关节臂具有与SCARA机器人的结构类似的结构。在该情况下，平行多关节臂的远端(第四连杆26d的远端，即，机内机器人20的远端)的计算变得容易。例如，如图3所示，以平行多关节臂的基端(第一连杆26a的基端)为原点，以平行于平行关节24的旋转轴Ra至Rc的V轴以及与V轴正交的U轴、W轴建立坐标系。在该坐标系中，平行多关节臂的远端的V轴坐标具有恒定值。因此，在用于平行多关节臂的远端的坐标计算中，可以仅通过计算远端的U轴坐标和W轴坐标的值来确定坐标，这意味着可以通过二维计算获得臂的远端在UVW坐标系中的三维坐标。这里，UVW坐标系随着基关节22的旋转而旋转。然而，由于该旋转是围绕单个轴(平行于Z轴的轴)的单轴旋转，所以相对容易将UVW坐标系转换为整个机床的坐标系(XYZ坐标系)。换言之，当机内机器人20具有如下结构时：绕平行于Z轴的轴旋转的基关节22和绕与基关节22的旋转轴Rz正交并且也彼此平行的轴旋转的三个平行关节24连续布置(如在该示例的情况下)，可以简化坐标计算，从而可以相应地简化机内机器人20的位置控制。结果，在控制器36中可以减少用于控制机器人的致动的计算资源。

同时，在该示例中，基关节22的旋转轴Rz布置成与Z轴平行。因此，当通过旋转基关节22使平行关节24的旋转轴Ra至Rc与Y轴平行时，机内机器人20的远端将在XZ平面中移动，从而在平行于刀具移动平面的平面中移动。这里，随着加工工件110的过程的进行，刀具100的位置和切削点的位置发生改变。当使机内机器人20的远端所移动的平面与刀具移动平面平行时(如在本示例的情况下)，可以容易地操作连接到机内机器人20的远端的末端执行器40，以跟随刀具100或切削点的移动。结果，末端执行器40可以总是在合适的位置处执行其加工、监测以及施加到刀具100和切削点的其他操作。下面将详细描述操作(例如加工和监测)的具体过程。

机内机器人20配备有末端执行器40(参见图4)。末端执行器40是接近目标物体以将特定动作施加到目标物体上的部件。末端执行器40可以连接到机内机器人20上随着致动关节而发生移位的任何位置。然而，就末端执行器40在不干扰其他部件的情况下接近目标物体的能力而言，优选地，末端执行器40连接到机内机器人20的远端(第四关节26d的远端)。此外，虽然末端执行器40可以不可拆卸地连接到机内机器人20，但是为了提高机内机器人20的多功能性，希望末端执行器40可拆卸地连接到机内机器人20。在这一点上，优选地，用于可拆卸地保持住末端执行器40的换刀装置28布置在机内机器人20的一部分(在图4所示的示例中的第四连杆26d的远端)上。此外，连接到机内机器人20的末端执行器40的数量不限于一个，可以连接两个或更多个末端执行器40。例如，第四连杆26d的远端和第三连杆26c的侧表面都可以配备有它们自己的换刀装置28。

末端执行器40可以是执行如上所述特定动作的任何部件，并且对末端执行器40没有特别限制。因此，末端执行器40可以是例如用于保持目标物体的保持装置。在保持装置中保持目标物体的形式可以是：包括用于保持目标物体的一对构件的手的形式、吸住保持目标物体的形式、或者使用磁力或其他力来保持目标物体的形式。

在另一实施例中，末端执行器40可以是感测例如关于目标物体和目标物体周围的环境的信息的传感器。传感器可以是，例如：检测与目标物体的物理接触的存在或不存在的接触传感器、检测与目标物体的距离的距离传感器、检测目标物体的振动的振动传感器、检测从目标物体施加的压力的压力传感器、检测目标物体的温度的传感器或其他类型的传感器。将来自传感器的检测结果与根据关节的驱动量计算出的关于末端执行器40的位置的信息相关联地存储，然后进行分析。例如，当末端执行器40是接触传感器时，控制器36基于检测到与目标物体的物理接触的时间以及关于在该时间的位置的信息来分析目标物体的位置、形状和移动。

在又一实施例中，末端执行器40可以是例如用于推动目标物体的推动机构。更具体地，末端执行器40可以是例如推挤工件110以减小工件110的振动的辊等。在另一实施例中，末端执行器40可以是输出流体以辅助加工的装置。具体地，末端执行器40可以是注入用于吹走切屑的空气或用于冷却刀具100或工件110的冷却流体(例如切削油或切削水)的装置。此外，末端执行器40可以是喷射用于工件成形的能量或材料的装置。在该情况下，末端执行器40可以是发射激光或电弧的装置，或者可以是喷射用于层压成形的材料的装置。在另一实施例中，末端执行器40可以是用于捕获目标物体的图像的照相机。在本实施例中，由该照相机获取的图像可以显示在操作面板或其他显示器上。

接下来，将描述利用末端执行器40和机内机器人20执行的各种操作的示例。如上所述，在该示例的机内机器人20中，具有三个平行关节24的平行多关节臂可以通过基关节22绕平行于Z轴的轴旋转。因为平行多关节臂具有与SCARA机器人相似的结构，所以在基关节22保持静止的状态下，可以简化每个连杆26的位置控制。在该方面，当通过末端执行器40执行某特定操作时，希望基关节22被固定并保持在静止状态直到该特定操作完成。

例如，当通过末端执行器40辅助或监测用刀具100切削工件110的过程时，希望末端执行器40随着刀具100的移动而移动。为实现这一点，首先旋转基关节22，从而将机内机器人20设定在平行关节24的旋转轴Ra至Rc与Y轴平行的状态。在以下描述中，将平行关节24的旋转轴Ra至Rc与Y轴平行的状态称为“刀具跟随位置”。当将机内机器人20设定在刀具跟随位置时，连杆26以及连接到该连杆26中的一个的末端执行器40仅在平行于刀具移动平面的平面上移动。结果，末端执行器40能够精确且容易地执行操作以辅助或监测切削过程。

作为由末端执行器40执行以辅助或监测切削过程的操作，可以考虑各种操作。例如，端部执行器40可配备有用于注入流体(例如空气或冷却流体)的喷嘴，并且可用于将流体供给到切削点、刀具100、工件110或其他部件。图6是展示将冷却流体供给至工件100的状态的透视图。在另一实施例中，末端执行器40可配备有温度传感器，并且可用于监测切削点处的温度或刀具100的温度。在另一实施例中，末端执行器40可配备有振动传感器，并且可使其在与切削点相对的点处与工件110接触以获得关于工件110的振动的信息。在又一实施例中，末端执行器40可配备有推动机构，并且可用于在与切削点相对的点处推动工件110以减小工件110的振动。

图4是展示通过配备有推动机构的末端执行器40来减小工件110的振动的状态的透视图，图5是展示沿Z轴方向观察到的图4的状态的图。在图4和图5所示的示例中，配备有推动机构(更具体地，支撑辊)的末端执行器40连接到第四连杆26d。在该示例中，末端执行器40将工件110的圆周表面上与切削点相对的点推向切削点，以减小工件110的振动。

在上述状态下，三个平行关节24的旋转轴Ra至Rc与Y轴平行。此外，在该状态下，限定连杆26的长度，使得连杆26能够在不干扰加工室12的壁面或门52的情况下移动。换言之，构成机内机器人20的一部分的连杆26的尺寸设计成允许机内机器人20在加工室12的门52保持关闭时辅助或监测切削过程。在这一点上，当门52关闭时，希望从机内机器人20的远端位置的多个逆运动学解中，选择三个平行关节24a至24c中的中间关节(即，第二平行关节24b)位于加工室12内的最内侧位置的解。

另外，如图5所示，将基关节22的连接位置设定在这样一个高度位置：第二连杆26b和第三连杆26c，即两端都结合有平行关节24的连杆26d和26c，在刀具跟随位置不干扰刀架18和安装在刀架18上的刀具100。换言之，当机内机器人20采取刀具跟随位置时，构成机内机器人20的一部分的除远端连杆26d之外的连杆26，即连杆26a至26c，在Y轴方向上都位于刀架18以及连接至刀架18的刀具100两者的上方。

同时，在另一实施例中，在旋转基关节22从而使平行关节24的旋转轴Ra至Rc与竖直方向平行的状态下，末端执行器40可以执行各种操作。当使平行关节24的旋转轴Ra至Rc与竖直方向平行时，连杆26以及连接到该连杆26中的一个的末端执行器40在水平面内移动。在下文中，将平行关节24的旋转轴Ra至Rc与竖直方向平行的状态称为“水平移动位置”。因为在水平移动位置中，平行关节24的旋转轴变得与重力方向平行，所以水平移动位置适于输送例如工件110的重载荷。

图7和图8是展示利用具有末端执行器40的机内机器人20倒转工件110的连接方向的状态的透视图。此外，在图9中，沿Z方向观察图8的状态。

通常，工件主轴32抓住工件110的根部。因此，在该状态下，不可能加工工件110的根部。为了能够加工工件110的根部，需要在完成工件110的尖端部分和中间部分的加工之后，将工件110从工件主轴32拆下，并且应当随后倒转工件110的连接方向，以允许工件主轴32在其尖端抓住工件110。因此，在图7和图8所示的示例中，包括手机构的末端执行器40用于执行如上所述的倒转工件110的操作。当执行倒转工件110的操作时，希望旋转基关节22以使平行关节24的旋转轴Ra至Rc与竖直方向平行。如图9所示，还希望机内机器人20形成为如下尺寸：在倒转工件110的操作过程中，允许防止机内机器人20干扰加工室12的门52。通过这种尺寸设定，可以在不打开加工室12的门52的情况下倒转工件110。结果，例如，可以消除打开和关闭门52所需的时间，并且可以防止已经供给到加工室12的雾泄漏到外部。

此外，在另一实施例中，机内机器人20和末端执行器40可用于在加工室12外部区域中将工件110或其他部件更换为另一工件或部件。图10示出了在加工室12外部的水平移动位置利用机内机器人20和末端执行器40装载或卸载工件110的状态。图11展示了沿Z方向观察的状态。

如图10和图11所示，利用包括手机构的末端执行器40通过将可移动的第二至第四连杆26b至26d移向加工室12的外部，可以装载或卸载工件110或其他部件。这里，为了允许末端执行器40接近加工室12外部的位置，希望将机内机器人20的基关节22定位为在水平方向上比工件主轴32更靠近门52的位置(如图11所示)。

应当注意，尽管已经说明了在加工室12外部的位置处装载和卸载工件110的示例，但是待输送或更换的物体不限于工件110，可以是任何物体。例如，可以将刀具100、末端执行器40和其他部件设置在加工室12外部的某特定位置处，并且可以根据需要操作机内机器人20以到达加工室12外部的该位置，用于替换或更换末端执行器40或刀具100。此外，机内机器人20和末端执行器40可用于将已加工的工件110运输到安装在加工室12外部的工件储料器。

另外，当然，机内机器人20可以采取平行关节24的旋转轴Ra至Rc变得与Y轴平行的刀具跟随位置或平行关节24的旋转轴Ra至Rc变得与竖直方向平行的水平移动位置之外的位置。例如，可以旋转基关节22以使平行关节24的旋转轴Ra至Rc与水平方向平行。在该旋转状态下，连杆26能够在垂直平面内移动，即可垂直移动。然后，在该状态下，可以利用机内机器人20和末端执行器40来执行以下操作：清理加工室12，向安装在机床10上方区域中的输送机或其他装置输送工件110以及从其接收工件110等等。

上述结构已通过图示的方式公开，并且可以适当进行修改或改变，只要三个平行关节24是从单个基关节22开始连续布置即可。例如，在机内机器人20的上述示例中，将四个关节22和24a至24c设置成实现具有四个自由度的结构，但是可以将一个或多个关节布置在基关节22的近端侧和/或第三平行关节24c的远端侧以实现具有五个或更多个自由度的结构。

然而，考虑到坐标计算的简化，希望设置在基关节22的近端侧上的区域中的任何关节是不会引起基关节22的方向变化的线性运动关节。图12是展示沿竖直方向移动的线性运动关节60设置在基关节22的近端侧的示例的图。

类似地，考虑到坐标计算的简化，希望设置在基关节22的远端侧上的区域中的所有关节都是可绕彼此平行的轴旋转的旋转关节。然而，绕不平行于平行关节24的旋转轴Ra至Rc的轴旋转的旋转关节或沿各个轴可线性移动的线性关节可以布置在比三个平行关节24更靠近机内机器人20的远端的区域中。在该情况下，如图13所示，例如，第四连杆26d的远端部分可以经由线性运动关节62连接到第五连杆26e，该线性运动关节62沿着平行于平行关节24的旋转轴Ra至Rc的轴线性移动。

另外，虽然已经说明了机内机器人20是连接到加工室12的壁面中的一个(即静止物体)的，但是机内机器人20可以连接到可移动物体。例如，在一些情况下，机床10可以包括辅助主轴装置，该辅助主轴装置布置成在Z轴方向上与工件主轴32相对，并且配置成可沿着Z轴方向移动。如图14所示，在机床10包括该辅助主轴装置64的情况下，机内机器人20可以连接到辅助主轴装置64的一部分。在该结构中，可以扩展机内机器人20的可移动范围，从而提高机内机器人20的多功能性。

附图标记列表

10机床，12加工室，16尾座，18刀架，19转塔，20机内机器人，22基关节，24平行关节，26连杆，28换刀装置，32工件主轴，33卡盘，34主轴基座，36控制器，40末端执行器，50壁面，52门，56凹陷区，60线性关节，62线性关节，64辅助主轴装置，100刀具，110工件。

Claims (8)

1.一种机床，包括：

刀架，其配置为保持一个或更多个刀具，并且沿着平行于第一轴的方向和沿着平行于与所述第一轴正交的第二轴的方向线性移动；

工件主轴装置，其配置为将工件保持在可绕平行于所述第二轴的轴旋转的状态；以及

安装在加工室中的机内机器人，所述机器人包括多个关节、用于连接所述关节的多个连杆和末端执行器，

其特征在于，所述机内机器人中的所述多个关节至少包括：基关节，其绕平行于所述第二轴的轴旋转，以及三个平行关节，其分别绕与所述基关节的旋转轴正交的轴旋转，所述三个平行关节比所述基关节更靠近所述机内机器人的远端，并且从所述基关节朝向所述远端连续布置，其中，所述基关节的旋转轴从所述工件主轴装置的旋转轴移位，

其中，通过旋转所述基关节，将所述机内机器人改变到刀具跟随位置，在所述刀具跟随位置中，所述三个平行关节的旋转轴平行于与所述第一轴和所述第二轴都正交的第三轴，

其中，除末端连杆之外的所述多个连杆连接在这样的高度位置：当所述机器人采取刀具跟随位置时，除所述末端连杆之外的所述多个连杆不干扰所述刀架以及由所述刀架保持的一个或更多个刀具，

其中，当所述末端执行器随着所述刀具的移动而移动时，所述机内机器人采用刀具跟随位置，并且仅使所述基关节以外的关节运动而不旋转所述基关节。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，在所述多个关节中，比所述基关节更靠近所述机内机器人的末端部分的关节都是绕彼此平行的轴旋转的旋转关节。

3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述基关节的旋转轴位于所述工件主轴装置的上方。

4.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，还包括：

用于允许所述加工室的内部空间与所述加工室的外部连通的孔；以及

用于打开和关闭所述孔的门，

其中，所述基关节在水平方向上比所述工件主轴装置更靠近所述门。

5.根据权利要求4所述的机床，其特征在于，当所述门关闭时，所述机内机器人从所述机内机器人的远端位置的多个逆运动学解中，选择其中所述三个平行关节中的中间一个位于所述加工室最内侧的解。

6.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述基关节保持静止，以在从所述机内机器人的一系列动作的开始到结束的期间不旋转。

7.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述机内机器人连接到所述加工室内的静止区域。

8.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述机内机器人连接到在所述加工室内移动的可移动部件。

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