CN102123822A - 用于机床的刀具变换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机床且尤其用于铣床的刀具变换器，其具有：刀具双抓器（50），其附接在可轴向移位且以可旋转的方式安装的轴（42）的自由端处，且具有两个钳状刀具固持器（51、52）；驱动马达（31），其与所述轴（52）以运动的方式耦合，以用于所述刀具双抓器（50）的直线和旋转移动；以及传动构件，其用于将所述驱动马达（31）的马达轴的旋转转换为所述刀具双抓器（50）的直线和旋转移动，其中所述传动构件含有由所述驱动马达（31）驱动的蜗轮传动装置（32、33；32'、33'），所述蜗轮传动装置驱动凸轮板（33'、34），在所述凸轮板（33'、34）的前端处构造有用于所述直线移动的升降曲线（55、55'）以及旋转曲线（35、35'），与所述轴（42）以旋转的方式耦合的齿条与小齿轮驱动装置（37、38；37'、38'）的驱动器（36、36'）啮合所述旋转曲线（35、35'），且与所述轴（42）以平移的方式耦合的枢转连杆（57、57'）的驱动器（56、56'）啮合所述升降曲线（55、55'）并由其导引。

Description

用于机床的刀具变换器

技术领域

本发明涉及用于机床（特别用于铣床）的刀具变换器，其具有：刀具双抓器，其附接于可轴向移位且以可旋转的方式安装的轴的自由端处，且具有两个直径方向上相对的钳状刀具固持器；驱动马达，其与所述轴以运动的方式耦合以用于所述刀具双抓器的直线和旋转移动；以及传动构件，其用于将所述驱动马达的马达轴的旋转转换为所述刀具双抓器的直线和旋转移动。

背景技术

用于机床的刀具变换装置是已知的，其具有凸轮板或凸轮筒。凸轮板含有横向空间极迹曲线，其实现刀具变换装置的升降，即，其刀具双抓器的前进移动。此外，凸轮板和凸轮筒分别在其壳体表面处含有球形凸轮，所述球形凸轮由以可移位的方式在其轴向方向上支撑于花键轴上的球星或辊星系统啮合，且实现刀具双抓器的旋转移动。常见行星齿轮连接于驱动马达与凸轮板或凸轮筒之间。通过相对于彼此合适地布置上文提到的组件和空间极迹曲线，产生刀具双抓器的所需的升降-回旋-升降移动。然而，这些刀具变换装置制造起来较复杂且昂贵，原因在于伺服驱动器包括行星齿轮减速、球形凸轮包括辊星系统且最终原因在于用于叠加升降和回旋移动的花键轴型面。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于机床、具体来说用于铣床、加工中心等的刀具变换器，其克服了上述现有技术的缺陷，所述刀具变换器由结构上简单的单个零件组成，且可以低成本在较高的操作可靠性下制造。

根据本发明，此目的是通过以下事实实现：传动机构含有由驱动马达驱动并驱动凸轮板的蜗轮传动装置；升降曲线和旋转曲线构造于凸轮板的面处；与轴以旋转的方式耦合的齿条与小齿轮驱动装置的驱动器啮合所述升降曲线；以及与所述轴以平移的方式耦合的枢转连杆的驱动器啮合所述旋转曲线并由其导引。

根据本发明的有利设计，凸轮板在其一个面处具有升降曲线且在其另一面处具有旋转曲线。以此方式，提供了节省空间的构造，这是因为齿条与小齿轮驱动装置可布置于凸轮板的一个外表面处，且枢转连杆可安置于凸轮板的另一外表面处。总体上得到了紧凑的刀具变换器，其仅在侧面在机床与相关联的刀具库之间要求极少的空间。

根据本发明的另一有利实施例，蜗轮传动装置的蜗轮形成回旋板，且为此目的而在其外周边上具有对应的齿。在成本方面，根据本发明的另一合适设计，伺服直接驱动装置或换极交流马达用作驱动马达。

在根据本发明设计的刀具变换器中，结构上简单的组合件带来较小外部尺寸和低生产成本的优点，这是因为（例如）轴具有在其纵向方向上延伸的带齿部分，其由齿条的带齿部分啮合。因此，齿条的直线移动将直接转换为双摺安装于伸长的管状外壳中的轴的旋转移动。

为了通过使用技术上简单的手段分别实现轴的轴向前进移动和刀具双抓器的升降移动，枢转连杆合适地具有回旋杠杆，与轴耦合的驱动装置以及与驱动装置间隔开并啮合回旋板的升降曲线的驱动器安装到所述回旋杠杆。根据升降曲线的路线，回旋杠杆执行围绕其轴承的枢转移动，所述枢转移动转换为轴的平移前进移动。驱动装置合适地附接到回旋杠杆的一端，且驱动器附接到其另一端。

附图说明

在下文中，将通过参看图式详细描述用于铣床的发明性刀具变换器的优选实施例，其中：

图1以示意性透视图解展示包括链库和根据本发明的刀具变换器的铣床；

图2、图3以局部剖面侧视图展示处于两个不同操作姿态的图1的机器中所使用的刀具变换器；

图4、图5以局部剖面透视图解从另一侧展示分别处于相同操作状态的图2、图3的刀具变换器；

图6、图7以两个透视侧视图展示发明性刀具变换器的另一实施例。

具体实施的方式

图1中所示的机床是具有高度刚性构造的程序控制铣床，其具有安置于伸长床2的后端处的支架1，彼此平行的两个导轨3、4安装到所述伸长床2的面部。水平滑动件5在这些导轨上沿着X坐标轴移动。作为用于滑动件5的水平行进移动的驱动组合件，例如可使用包括滚珠螺杆的主轴驱动器、电动直线马达或其它合适的驱动组合件。水平滑动件5具有两个后部导引凸耳7、8，其中安装有在导轨3、4上行进的导引靴。如图示，水平滑动件5具有在前方开放的U形，其赋予了高固有刚性，同时重量较轻，这实现了机器整体的较高动力学和加工准确度。垂直滑动件13以可移位的方式在垂直Z坐标轴上在两个平行的垂直导轨11、12上被导引，所述垂直导轨11、12附接到U形水平滑动件5的两个前部平行支腿9、10。可看到，垂直滑动件13具有前部板部件14，支撑和导引部件15附接到前部板部件14的后侧，支撑和导引部件15啮合于水平滑动件5的两个支腿9、10之间且可能单独地在该处被导引。包括刀具固持器的主轴头16安置于垂直滑动件13的前方。

在床2的顶部侧上，工件台布置20以可移位的方式在平行导轨21、22上在X坐标轴的方向上被导引。此工件台布置20含有：基底23，其支撑于轨21、22上且可借助于例如一个或一个以上直线马达在X方向上移位；以及转台24，其安置于基底23上。

在机床的侧面，刀具链库25布置于支撑结构上，且下文更详细地描述的根据本发明设计的刀具变换器27安置于支撑结构28上，处于机床与刀具库之间的空间中。

图2到图5中所示的刀具变换器27含有外壳30，马达31以垂直对准的方式安装到外壳30的底壁。马达31驱动蜗轮齿轮32、33，且为此目的马达轴与蜗杆32耦合，蜗杆32与围绕水平轴支撑的蜗轮33的齿啮合。蜗轮33驱动回旋板34，在回旋板34的一侧形成有凹槽形旋转曲线35。驱动器36在此旋转曲线35中被导引，驱动器36安装到在此情况下具有方形横截面的齿条37。所述齿条37在其上部末端部分具有齿38，且在外壳30中被导引以便可垂直移位。回旋板34经由啮合凹槽形旋转曲线35的驱动器36而进行的旋转导致齿条37的垂直移动，且经由啮合纵向带齿轴部分44的后部而导致轴42和双抓器50的旋转。

在外壳30的上部部分中，支撑管40在侧面依靠凸缘41而在末端处支撑，以便可围绕其纵轴旋转，所述支撑管40具有朝向自由端渐细的形状，即，略微圆锥形形状。支撑管40也可为圆柱形的。轴42以可轴向移位的方式容纳于此支撑管40中，所述轴42具有圆柱形部分43、纵向带齿部分44以及末端处的限制衬套45。纵向带齿轴部分44在轴承环46中被导引。刀具双抓器50安装到轴42的自由端，刀具双抓器50支撑用于一个相应刀具的像钳一样成形的两个半圆形固持器51、52。在图3中，刀具双抓器50相对于图2的位置旋转了180°。

图4和图5也以透视、部分截图来展示根据图2、图3的刀具变换器的第二侧视图。可看到，回旋板34在第二面上具有升降曲线55，升降曲线55也像在另一面处的旋转曲线35那样形成为凹槽且由驱动器56啮合。此驱动器56作为枢轴或辊横向附接到形成翼的回旋杠杆57，回旋杠杆57有角度地成形且其下端部分以可移位的方式支撑于外壳30上的轴承58中。在回旋杠杆57的上部末端处，安置有呈例如以可旋转的方式支撑的辊的形状的驱动器59，其啮合于形成套管的末端限定器45的两个径向凸缘之间。在图4中，回旋杠杆57展示为处于其向前回旋位置，在该位置中，轴42通过啮合其驱动器59而移动到其延长位置。在根据图5的位置中，回旋杠杆57回旋到右边，且因此轴42以及刀具双抓器向右移动到其缩进位置。

在其技术概念方面，图6和图7的实施例对应于上文通过参看图2到图5而描述的设计。为此原因，在根据图6和图7的实施例中具有相同功能的组件具有相同参考标号（包含撇号）。

当前的电驱动马达31'水平对准且经由其输出轴驱动蜗杆32'，与根据图2到图5的第一实施例中的垂直对准相反，所述电驱动马达31'在此情况下是水平对准的。蜗杆32'连同蜗轮33'一起形成蜗轮传动装置，所述蜗轮33'与图2到图5的实施例中的回旋板一体形成，且在其外周边上带有齿，其通过所述齿与蜗杆32'的齿啮合。

如从图6的一个横向视图可看到，旋转曲线35'并入于蜗轮33'的一个面中，旋转曲线35'由具有例如小型辊的驱动器36'啮合。所述驱动器36'安置于回旋杠杆37'上，回旋杠杆37'具有带齿末端部分38'且因此在外壳中形成可往复运动的齿条（未图示）。带齿部分38'啮合以可轴向移位的方式支撑于圆柱形支撑管40'中的轴42'的纵向带齿部分44'，根据图2到图5的实施例中情况也是如此。在轴42'的自由端处，刀具双抓器50'以与根据图2到图5的实施例中相同的设计而安装。

图7从另一侧以示意性透视图解展示刀具变换器的设计。根据图6，在与旋转曲线35'相对的面处，蜗轮33'具有呈内模制凹槽的形状的升降曲线55'，所述凹槽由固定到枢轴或回旋杠杆57'的中央加宽部分的驱动器56'啮合。在其下端处，枢轴或回旋杠杆57以回旋的方式支撑于外壳（未图示）中的轴承58'中。在其上端处，枢轴或回旋杠杆承载驱动器59'，驱动器59'啮合衬套部件45'的径向中间空间。

上述实施例的操作模式在很大程度上是相同的。通过启动马达，蜗轮传动装置的蜗杆被驱动，其是以与回旋板机械耦合的方式形成或一体形成。当蜗杆旋转时，回旋板旋转，借此，一方面驱动器啮合升降曲线，且另一方面旋转曲线根据曲线的相应路线而移动。与齿条37、37'相关联的驱动器36、36'引起齿条的往复移动，且因此引起轴42、42'以及刀具双抓器50、50'围绕纵轴旋转180°。同时或在预定滞后时间，驱动器56、56'与升降曲线55、55'的啮合使枢轴或回旋杠杆57、57'回旋，枢轴或回旋杠杆57、57'的驱动器59、59'引起轴42、42'和因此刀具双抓器的轴向移位。

本发明不限于所示的实施例。举例来说，可使用另一驱动组合件（例如，伺服马达）来代替电动马达31。此外，连杆可用于轴和因此刀具双抓器的升降移动，所述连杆在结构上以不同于枢轴或回旋杠杆57的方式形成。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于机床、具体来说用于铣床的刀具变换器，其包括

刀具双抓器（50、50’），其附接在安装于外壳（30、30’）中以便可轴向位移并可旋转的轴（42、42’）的自由端处，且具有两个钳状刀具固持器（51、52），

驱动马达（31、31’），其与所述轴（42、42’）以运动的方式耦合，以用于所述刀具双抓器（50、50’）的直线和旋转移动，以及

传动构件，其用于将所述驱动马达（31、31’）的马达轴的旋转转换为所述刀具双抓器（50、50’）的直线和旋转移动，其中

所述传动构件含有由所述驱动马达（31、31’）驱动的传动装置（32、33；32’、33’），

所述传动装置驱动凸轮板（33’、34），在所述凸轮板（33’、34）的前端处构造有用于所述直线移动的升降曲线（55、55’）以及用于所述旋转移动的旋转曲线（35、35’），

与所述轴（42、42’）以旋转的方式耦合的齿条与小齿轮驱动装置（37、38；37’、38’）的驱动器（36、36’）啮合所述旋转曲线（35、35’），所述驱动器（36、36’）的齿条（37、37’）与所述轴（42、42’）的纵向带齿部分（44、44’）协作，且

与所述轴（42）以平移的方式耦合的枢转连杆（57、57’）的驱动器（56、56’）啮合所述升降曲线（55、55’）并由其导引，

所述刀具变换器特征在于

所述传动装置是蜗轮传动装置（32、33；32’、33’），其蜗轮（33、33’）直接驱动所述凸轮板（33’、34），且

至少部分包围所述轴（42、42’）的支撑管（40、40’）在末端处安装于所述外壳（30、30’）中。

2.根据权利要求1所述的刀具变换器，

其特征在于

所述蜗轮传动装置的蜗轮（33’）经由齿条与小齿轮驱动装置（37’、38’、44’）而旋转所述刀具双抓器（50’）的所述轴（42’），且通过使用枢转连杆（57、57’）经由升降曲线驱动装置而使所述轴（42’）轴向移位。

3.根据权利要求1或2所述的刀具变换器，

其特征在于

与所述蜗轮传动装置的所述蜗轮（33）相关联的回旋板（34）在其一个面上具有升降曲线（55）且在其另一面上具有旋转曲线（35）。

4.根据权利要求3所述的刀具变换器，

其特征在于

安置于齿条（37）的中心横向连接处的驱动部件（36）作为驱动器而啮合所述旋转曲线（35）。

5.根据权利要求2到4中任一权利要求所述的刀具变换器，

其特征在于

枢轴或回旋臂（37、57）在其所述一个自由端处具有驱动部件（59）以作为驱动器，所述驱动部件（59）啮合安装到所述轴的轴环衬套以使所述轴（42）轴向移位，在所述枢轴或回旋臂（57）的另一自由端处提供枢轴轴承（58），且横向安装到所述枢轴或回旋臂（57）的中心部分的驱动部件（56）啮合横向形成于所述回旋板（34）处的所述升降曲线凹槽（55）。

6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的刀具变换器，

其特征在于

所述回旋板（34）形成为双面凸轮板，且在其一个面上具有所述旋转曲线（35），且在其另一面上具有所述升降曲线（55），所述两个曲线各自为内铣凹槽。

7.根据权利要求6所述的刀具变换器，

其特征在于

所述蜗轮（33’）形成所述凸轮板，所述凸轮板承载有使所述蜗杆（32’）啮合于其外周边上的齿。

8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的刀具变换器，

其特征在于

所述驱动马达（31、31’）是伺服直接驱动装置或换极三相交流马达。

Claims (9)

1.一种用于机床、具体来说用于铣床的刀具变换器，其包括

刀具双抓器（50），其附接在可轴向移位且以可旋转的方式安装的轴（42）的自由端处，且具有两个钳状刀具固持器（51、52），

驱动马达（31），其与所述轴（52）以运动的方式耦合，以用于所述刀具双抓器（50）的直线和旋转移动，以及

传动构件，其用于将所述驱动马达（31）的马达轴的旋转转换为所述刀具双抓器（50）的直线和旋转移动，其中

所述传动构件含有由所述驱动马达（31）驱动的蜗轮传动装置（32、33；32'、33'），

所述蜗轮传动装置驱动凸轮板（33'、34），在所述凸轮板（33'、34）的前端处构造有用于所述直线移动的升降曲线（55、55'）以及旋转曲线（35、35'），

与所述轴（42）以旋转的方式耦合的齿条与小齿轮驱动装置（37、38；37'、38'）的驱动器（36、36'）啮合所述旋转曲线（35、35'），且

与所述轴（42）以平移的方式耦合的枢转连杆（57、57'）的驱动器（56、56'）啮合所述升降曲线（55、55'）并由其导引。

2.根据权利要求1所述的刀具变换器，

其特征在于

所述蜗轮传动装置的蜗轮（33'）经由齿条与小齿轮驱动装置（37'、38'、44'）而旋转所述刀具双抓器（50'）的所述轴（42'），且通过使用枢转连杆（57、57'）经由升降曲线驱动装置而使所述轴（42'）轴向移位。

3.根据权利要求1或2所述的刀具变换器，

其特征在于

与所述蜗轮传动装置的所述蜗轮（33）相关联的回旋板（34）在其一个面上具有升降曲线（55）且在其另一面上具有旋转曲线（35）。

4.根据权利要求3所述的刀具变换器，

其特征在于

安置于齿条（37）的中心横向连接处的驱动部件（36）作为驱动器而啮合所述旋转曲线（35）。

5.根据权利要求2到4中任一权利要求所述的刀具变换器，

其特征在于

枢轴或回旋臂（37、57）在其所述一个自由端处具有驱动部件（59）以作为驱动器，所述驱动部件（59）啮合安装到所述轴的轴环衬套以使所述轴（42）轴向移位，在所述枢轴或回旋臂（57）的另一自由端处提供枢轴轴承（58），且横向安装到所述枢轴或回旋臂（57）的中心部分的驱动部件（56）啮合横向形成于所述回旋板（34）上的所述升降曲线凹槽（55）。

6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的刀具变换器，

其特征在于

所述回旋板（34）形成为双面凸轮板，且在其一个面上具有所述旋转曲线（35），且在其另一面上具有所述升降曲线（55），所述两个曲线各自为内铣凹槽。

7.根据权利要求6所述的刀具变换器，

其特征在于

所述蜗轮（33'）形成所述凸轮板，所述凸轮板承载有使所述蜗杆（32'）啮合于其外周边上的齿。

8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的刀具变换器，

其特征在于

所述驱动马达（31、31'）是伺服直接驱动装置或换极交流马达。

9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的刀具变换器，

其特征在于

所述齿条（37）与所述轴（42）的纵向带齿部分（44）协作，且至少部分包围所述轴的支撑管（40）在末端处安装于外壳（30）中。

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