CN1012347B - 用于万能铣削和钻削机床的刀具更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有一个作为工作台的、可垂直移动的型部件(6)和一个垂直的铣削动力头(2)的程序控制的铣削和钻削机床的刀具更换装置。该装置包括一个动力驱动的可转动的支架(9)，该支架设计成悬臂形状，绕一个装在膝型部件(6)侧面的立柱(7)的垂直轴线转动，该悬臂支架(9)上装有夹钳(13)，该夹钳也可绕一垂直的轴线转动，其转动方向与该支架的转动方向相反，并且是由该支架的转动引起的。

Description

本发明涉及一种有一个作为工作台的可垂直移动的平台和一个垂直的铣削动力头的、程序控制的、万能铣削和钻削机床的刀具更换装置。该装置包括一个动力驱动的可转动的支架和由该支架的自由端支承的可动的夹钳，该夹钳将选定的刀具从水平的多刀刀座上的换刀位置传递到工作主轴和反过来进行相反方向的传递。

用于自动化刀具更换的刀具更换装置连同相应的多刀刀座，是现代程控机床的必要的组成部分，因为它们甚至能够用不同的刀具对复杂的工作进行连续的综合加工。更换步骤本身以及为此目的所需的该刀具更换装置和多刀刀座的运动，分别由机床刀具控制器按设定的程序进行控制。由于它们对于各种机床的加工性能的突出的重要性，近年来，人们已研制出各种不同的类型和结构的刀具更换装置，这些装置或多或少与有关的机床的结构和操作模式相适应。刀具更换装置的所有已知的结构的共同要求是，各种更换操作必须在可能的最短的时间内进行，以便使机床的必要的无效时间减少到最低限度。通常，由于传动机组、运动部件和控制装置的尺寸的缘故，只有靠相当高的技术工作才能满足这个要求;这些工作的费用在例如大的加工中心的场合是合算的，但是，就较小的机床而言，在某些情况下，这些工作是不能被顾客和用户接受的。

例如，DE-GM8628623.4公开了一种程序控制的万能铣削和钻削机床用的刀具更换装置，该装置既适合于垂直的主轴也适合于水平的主轴。在机床机架的一个侧壁上，刚性地安装一个水平的横梁，该横梁支承着一个能轴向运动和在动力驱动下在预定的角度范围内转动的支架。该支架平行于该机架侧壁，上面装有一个向后弯成直角的支撑构件，还带有夹钳。该支撑构件与该支架同时旋转和作轴向运动，并带有一个可绕其纵轴线旋转的横臂。所述的夹钳垂直于该横臂的纵轴线。在这个已知的刀具更换装置中，支架、装在支架一端的支撑构件、横臂和夹钳在每个更换程序中的动作各不相同，这些运动分别由独立的传动机组引起。被设计成动作极快且极准确的横臂，需要大量的技术工作。

英国157384号专利所示的刀具更换装置，一个导座50刚性地安装在机器立柱的侧壁上，其中刀架装置52在垂直方向被可滑动地导向，在刀架装置52下端部安装一个由旋转致动器60作用的在一预确定角度范围内枢转的悬臂64。该臂64具有两个刀具夹钳爪74、75分别沿水平方向延伸互相对应定位。在这种已知的刀具更换装置的刀架中，悬臂64和各自的刀具夹钳爪在每个刀具更换过程中执行不同的运动。该运动由分离的驱动装置分别产生，由于驱动的多重性及其运动，这种刀具更换装置需要重大的技术改进。

已知的英国1455787号专利所述的是用于机床的刀具更换装置，包括安置在机器侧面上的带有悬臂5的框架，悬臂5上有为调节两个刀具相对滑动的一个滑块12和一个刀架19，在滑块12上，刀架臂被可枢转地铰接，在其自由端上装设有爪20伴随着刀架臂的枢转而运动。该刀具更换装置以如下设计，以这种方式，刀具可以直线滑动到安置 平行于该刀具的悬臂上的刀架19上。只有通过另外的刀架横向运动才能使第二个刀具装卡上去，为了把刀具从刀架19上移到刀座的侧面，还需要刀架臂进一步枢转。由于多个部件需要进行分离运动的多重性，这种已知的刀具更换装置也需要高技术的改进。

本发明的目的是提供一种刀具更换装置，其基本特征包括：在更换刀具时，通过支架的运动、夹钳的运动和立柱的布置以及立柱安装在可垂直运动的膝型部件的侧面，使更换刀具所须的在主轴上的垂直运动由膝型部件执行，因此，在刀具更换装置上无需分离的和垂直驱动装置。因为夹钳的枢动是由支架的枢动而产生的，所以刀具更换装置只需一个分离的驱动装置。

本发明的目的还在于提供一种用程序控制的、包含一个作为工作台的膝型部件和一个垂直的铣削动力头的万能铣削和钻削机床的刀具更换装置，该装置结构紧凑、简单，特别适合于较小的机床。

根据本发明，其目的是通过下述特征来实现：装有带夹钳的悬臂支架，该支架能绕一个垂直立柱的垂直轴线转动，该立柱装在作为工作台的膝型部件的侧面，该夹钳装在该支架的自由端并同样可绕垂直的轴线转动。

按照本发明设计的这种刀具更换装置只需一个分需驱动就可进行更换刀具的操作。

按照本发明设计的这种刀具更换装置只有两个组成部分，它们各自独立地转动;立柱在工作台的可垂直移动的膝型部件上的布置，使整个刀具更换装置能分别进行将各个刀具插入垂直的主轴及多刀刀座和从主轴及多刀刀座上卸下的动作而不需要分开的传动机组。

该刀具更换装置及其运动控制的进一步的结构简化特征在于，夹 钳绕垂直轴线的运动来源于设计成悬臂支架的部件运动。借助于适当的传动装置，特别是例如链条、带齿的皮带、齿轮付、或者包括隔离轴、齿条或类似物的斜轮联动机构（bevel    gear），可以使夹钳作这种水平的运动。当采用链条或带齿的皮带时，这个传动件一端装在与立柱固定连接的一个构件上，并且被带动着绕一个紧固在夹钳的垂直传动轴上的齿轮运动。用一个液动或气动的动力缸或者一个齿条使悬臂支架绕垂直立柱的中心轴线转动。这一转动借助于链条或带齿的皮带使所述齿轮并且由此使夹钳相应地旋转一个预定的角度。悬臂支架和夹钳的长度是彼此匹配的，这样，夹钳在结束它们各自的转动动作之前至少在径向上接近于朝向铣削动力头的垂直轴线或者朝向处于换刀位置的多刀刀座的刀夹具。

根据本发明的一个更有利的改型，水平的夹钳的垂直轴装在支架自由端的一个同轴的延伸部中，这样，夹钳可以作与该支架相反的转动而没有任何碰撞的危险。

根据本发明的刀具更换装置的基本的优点在于它的结构设计简单和运动部件数量少。只需要一个稳定的致动器，它可以装在立柱上，也可以装在立柱中，并且在动力供应方面没有任何问题。

下面，参照附图详细说明本发明的一个实施例。

图1是一个刀具更换装置的示意图，表示了它的摆臂和夹钳的运动路径;

图2是一个带有悬臂支架的局部剖视图的刀具更换装置侧视图;

图3和图4是该刀具更换装置在刀具置于垂直的铣削动力头中时和置于水平安置的链型多刀刀座中时的立体透视图。

图示的刀具更换装置是为用于铣削和钻削机床而设计的。其中， 水平移动的主轴箱1的正面带有一个垂直的铣削动力头2，该动力头中装有一个被带动旋转的工作主轴3。机架5的面向侧面的垂直导向构件4引导一个膝型部件6作动力驱动的运动。该膝型部件的侧面带有一个方向垂直向上的立柱7。在图示的实施例中（如图2所示），一个水平的悬臂支架9借助于一个中空的圆柱形的轴承延伸部10装在立柱7的中央轴颈8上。该悬臂支架9终止于一个同样的垂直、中空的园柱形的轴承延伸部11，在该延伸部的中央装有一对水平夹钳13的轴颈12。一个绕有环形链15的链轮14，通过键与轴颈8上部的锥形端配合，以便随该轴颈旋转，该轴颈固定在立柱7上。链条15绕着带齿的轮16运动，该轮与轴颈12的锥形端部配合，以便与它一起转动。

由图1可以看出，夹钳13由两个可以横向偏转的夹紧构件17、18构成，它们受到在夹钳中横向延伸的弹簧19所加的偏压。夹紧构件上有斜面，这些斜面使夹钳在朝相应的机用锥柄移动时克服弹簧19的拉力而张开。

由图1、3和4可以看出，一个水平的悬臂支架9固定地安装在立柱7上，一个致动动力缸21的后端可转动地装在该支架上。该动力缸的活塞杆22与一个径向突缘23铰接配合，该径向突缘随支架9转动。

在主轴箱的近旁，水平地安装有一个多刀刀座25。其链条27被带动绕前面的链轮26转动并带有中空的圆柱形套筒28。具有标准化的锥柄的刀具29被垂直向上地推进套筒，进入一个刀夹中。

下面参照附图说明换刀的步骤。

每次为了进行刀具更换，工作台（未示出）的带有立柱7的膝型部件6都移动到一个换刀位置。在这个位置上，刀具更换装置的部件转动时不会与其结构部件相撞。在这个状态下，支架9处于图1所示的 工作位置30。为了给仍然空载的工作主轴3加上负载，借助于活塞杆22缩进位置31这个预定的动作，使支架9转动。这时，两个夹紧构件17、18集中到处在多刀刀座25的最前面的换刀位置上的刀具29的中心轴线上并包围相应的刀具29的锥柄的侧面。随着膝型部件6的垂直向下运动，刀具29和它的锥柄被从中空的圆柱形保护套筒28中拨出。一旦锥柄完全脱离保护套筒28，支架29马上就又转到图1所示的位置32，轴颈12的轴线沿圆弧33移动。支架9的这个旋转运动通过链传动机构14、15、16转变为夹钳13的反方向转动，在此期间，刀具29的垂直的轴线沿弧形的轨迹34移动。支架9和夹钳13的长度以及链传动的传动比是选定的，并且彼此相匹配，以便使夹紧构件17、18沿径向将刀具29移入工作主轴3的轴线。随着膝型部件6垂直向上运动，刀具29的锥柄被夹入工作主轴，于是刀具29便安装完毕。此后，支架9回到它的不工作位置30，两个夹紧构件的斜面从锥柄移开，夹紧构件17、18便张开了。

从工作主轴上卸下一个用过的刀具，把它放在多刀刀座的一个空位上，以及把多刀刀座上一个新的未用过的刀具装入工作主轴的过程是相对应的。

本发明不限于该图示的实施例。比如，立柱7可以可转动地安装在膝型部件内并随支架9旋转，这样就使致动器21、22可以隐蔽在膝型部件内。但是在这个实施形态中，使支架9的转动引起夹钳13的转动所需的传动装置不同。此外，也可能用其他象电动机或液力马达那样的驱动装置来代替致动动力缸21、22。

Claims (2)

1、一种用于具有一个可垂直移动的膝型部件和一个水平地安装在铣削动力头侧后方的多刀刀座的、程序控制的铣削和钻削机床的刀具更换装置，包括一个垂直的立柱和装在该立柱上的一个可水平转动的悬壁臂支架，该支架的自由端支承着夹钳，该夹钳借助于该支架的转动将所选定的刀具从多刀刀座的换刀位置传递到工作主轴和进行反方向的传递，其特征在于，只需一个驱动马达用于刀具更换装置和夹紧装置就可进行更换刀具的操作，其中所述立柱(7)安装在所述膝型部件(6)的侧面，当所述支架(9)转动时，夹钳(13)进行由所述支架的运动引起的反方向的转动。

2、如权利要求1所述的刀具更换装置，其特征是，所述夹钳（13）的反方向转动是来源于所述支架（9）的转动，并由一个带齿的皮带传动机构或者一个链传动机构（14、15、16）带动的。

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