CN101312805B - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CNC机床，特别涉及一种CNC车床，包括一水平主轴。将被加工的未完成工件水平地送至机床，由集成在CNC控制器上的操作装置送至加工空间间，然后由操作装置供应到水平主轴的卡盘上。依照本发明的机床特别适用于小批量加工。

Description

机床

技术领域

本发明涉及一种CNC控制机床，特别涉及一种CNC控制车床。

背景技术

目前，为了对机床(尤其是车床)进行装卸，除昂贵的上载机(Portal loader)或机械手外，还采用带有部件捕捉器的杆进给装置。上载机或机械手必须根据每次工件的变化重新调整。杆进给装置受到通道(孔)和轴的限制，并且移开已完成工件主要通过不适用于敏感表面工件的部件夹具受影响。

DE3329266A1公开了一种包括水平操作主轴的特别是车床的CNC控制机床，其中，可线性移动夹具从传送机上夹起工件将其送入加工空间，然后再从加工空间将其送到传送机上。

DE10140940A1公开了一种包括竖直操作主轴的特别是车床的CNC控制机床，其中，工件借助于输送装置从传送机上传送到可升降输送装置，并从这里被送入加工空间域，并再次回到输送装置并从这里再次借助于可线性移动主轴送到传送机上。

US6634265B2公开了一种包括水平操作主轴的特别是车床的CNC控制机床，其中，可线性移动的夹具单元将工件从放置表面夹起，将其送到加工空间然后再被送到放置表面。

发明内容

目的

本发明是基于设计一种假定种类的机床的目的，其可以在小批量加工中仍可有效地使用。

解决方法：

上述目的可以通过本发明的一种CNC控制机床来解决。

根据本发明的一种CNC控制机床，特别是一种控制车床，包括：带有卡盘的水平放置的主轴，卡盘用于接收将要被加工的工件；与它间隔开布置的转塔的第一夹具，集成在CNC控制器上，用于将工件拾起并传送至主轴的卡盘上并移开已完成工件；线性传送机，其在加工空间外侧平行于主轴水平布置并由电机驱动，在该处，被电机驱动的带有夹具的操作装置被设置为以往复方式纵向可移动的导向，其从储料器中依次取出工件，将它们送入加工空间，送至转塔，并且/或者将已完成工件由转塔从加工空间传送出来，其中，为了传送和隔离已接近的工件以及将已接近的工件相对于操作装置的夹具的传送位置朝着将要到达的工件对齐，两个加压器的纵轴互相偏离小于90°的角度并且加压器沿加压器的纵轴方向可纵向移动一定的量，并与储料器关联，利用所述储料器，所述工件可以被推压到传送位置，其中后续的工件可被进一步传送。

根据本发明的又一种CNC控制机床，特别是一种CNC控制车床，包括：带有卡盘的水平放置的主轴，卡盘用于接收将要被加工的工件；与它间隔开布置的转塔的第一夹具，集成在CNC控制器上，用于将工件拾起并传送至主轴的卡盘上并移开已完成工件；线性传送机，其在加工空间外侧平行于主轴水平布置并由电机驱动，在该处，被电机驱动的带有夹具的操作装置被设置为以往复方式纵向可移动的导向，其从储料器中依次取出工件，将它们送入加工空间，送至转塔的第一夹具，并且/或者将已完成工件从加工空间的转塔传送出来，其中，在CNC控制器上集成扭矩调节器，所述扭矩调节器与加工空间中的转塔关联，通过它可以自动检测每个传送到转塔的工件的尺寸并在预设的公差内估算该尺寸。

一些优点：

本发明可以采用简单和低成本的方式来传送工件，特别是所谓的衬套部件，甚至可以将小批量工件传送到特别是车床的CNC控制机床的加工空间域。这里，CNC控制机床的功能包括实现快速的，柔性的和低成本的装载和卸载工件。在这里，考虑到如工具转塔和工件捕捉器等标准组件，允许减少自动生产作业转换次数和工件转换次数，借此同样有利于装载和卸载小批量工件。因此，例如，在按照本发明所教导的应用下，在最短时间如一分钟内用很少的手动操作使新尺寸的被加工工件特别是衬套工件的装载和卸载装置的转换成为可能。

为了快速卸载，标准的工件捕捉器可以同时用于装载。如果工件出于表面的原因需要被轻柔地处理，这样，可能用较低的塔顶(在转塔上拾起已完成工件)和更换时间的较少增长来进行移开工件的反向装载。

因此，本发明的解决方案柔性地适用于客户需求。

此外，不再针对直径的变化来调整。在供应方面，只需小的调整，因为这里仅有一个棱柱停顿不得不被移动和固定，例如，通过翼形螺钉。形成为引导片的所谓的加压器不需要根据直径的变化来调整。夹具的爪通过调整螺钉快速调整。由于夹具特别是气动夹具的大行程，只有在变化大于10mm的时候才需要重新调整。

转塔上的夹具由手动卡盘上的活动扳手来预调节，依靠弹簧力来驱动。

此外，本发明的特征在于工件夹具附于摆动臂上(摆动运动)并且与滑块一起线性移动。仅通过一个电机使转动和线性运动机械耦合，动态流可实现从转动转为线性运动和线性运动转为转动而不停止。因此，暂时的流动被缩短，并且零件的成本大大减少。

有利地是，滑动台单元被普遍应用。工件可被水平地传送到和可选择地离开工作区。工件可被竖直地从储料器中取出，被水平地传送至机床特别是车床的加工空间。

选择性地，也可以提供托板站。已完成工件可以卸载到线性或连续的传送机上，该传送机可为带式传送机或板式传送机。

工件的长度可由集成在CNC控制器上的扭矩调节装置自动地检测和估算。不再需要对于工件长度的变化来调整。这是在小批量加工中特别有利之处。

如果一些工件例如外圆柱表面的工件接近进给距离，这一系列工件不得不被停止、分开并固定在一个传送位置来进行检测，因此，有效地分离。本发明的特征在于这些可以仅受到线性移动的影响，例如通过压力介质加压的缸体驱动，优选气动的，该缸体驱动例如可以通过压力介质可选择地从两侧加压加载。这里分离装置的组件选择为无需根据直径的变化来调整。夹具的压力冲程选择为装载装置上工件的规格长度自动行进而不需要设置和调整。因此，新工件尺寸的快速转换成为可能，并且这种装载装置的小批量应用也很经济。

进一步改进：

本发明的进一步改进如下所述：

优选地，加压器的纵轴间所成角度小于90°，更优选地，加压器的纵轴间所成角度≤60°。

优选地，加压器沿着它们的纵轴方向的移动通过电机以可移动的方式在滑动台的纵向槽中被导引，并可被锁定在各自位置。

优选地，加压器的彼此相对的侧面沿圆的切线切向地接触对应的工件，使得在接触点处与圆的切线正交的直线通过圆形工件的圆心，从而不需要根据工件直径的变化来调整间隔。

优选地，加压器与形成传送台的滑动台关联，滑动台在其后侧具有被沿着竖直方向上的相反方向驱动的升降装置，升降装置具有一种棱柱部件，中心在加压器之间的工件可利用所述棱柱部件来检测并被竖直地提升至第二操作装置的夹具并被送入传送位置。

优选地，在加工空间外侧布置至少一个水平的刚性导向件，所述导向件的纵向轴线平行于主轴延伸，在该处，第二操作装置布置在加工空间外侧，其夹具通过电机在至少一个平面上沿相反方向纵向地可移动和/或可旋转和/或可摆动，并且，第二操作装置的电机驱动被控制在适当的位置。

优选地，加工空间在一侧由能打开的隔板封闭，穿过该隔板被强制导向到加工空间外侧的第二操作装置的工件夹具可以被移动，以达到送到布置在加工空间中的第一操作装置的目的。

优选地，位于加工空间中的第一操作装置是多转塔，其可绕着平行于主轴旋转轴线设置的轴线由电机驱动，其中电机驱动被集成在CNC控制器中。

优选地，作为旋转和线性单元的线性传送机的第二操作装置，由同一个电机沿相反方向驱动，并且还可摆动大于180°，最好为270°。

优选地，平行于主轴可升降的操作装置可以通过减小的扭矩移动进入传送位置，当到达该扭矩后，工件长度被检测并在预定的公差内估算，如果检测结果在公差范围之外则所述工件可被重新放置，否则可以被传送到主轴的卡盘上进行加工，接下来可以开始根据工件的长度来选择NC加工程序。

优选地，棱柱部件可通过翼形螺钉移动和固定。

优选地，加压器的往复运动使得运送舌同时提升并且进一步通过纵向行程传送后续的工件。

优选地，加压器、棱柱部件和夹具的提升运动可以通过端位开关监控，从而可以在相应的流中检测工件的遗漏，然后发出报警消息(加工可靠)。

优选地，运送舌表面粗糙或带有波纹或齿，增强了运送舌上表面与所面向的工件的摩擦连接。

优选地，运送舌经由滑道和位于滑动台下方的第一提升电机驱动的平行四边形杠杆以提升/摆动方式驱动。

优选地，每个运送舌具有两个间隔的凸起，在所述凸起的端部具有纵向槽，螺栓与纵向槽接合，当第一提升电机作提升运动时，运送舌经由平行四边形传动装置的间隔杠杆被驱动。

优选地，加压器的运动和运送舌的运动彼此相配合，并且加压器和运送舌能被同一第一提升电机驱动。

优选地，传送工件的线性传送机传送工件至位于第二操作装置的摆动平面下的滑动台上。

优选地，滑动台表现为供应装置的箱形部分的表面，其接收第一提升电机，提升电机既用于驱动运送舌还用于驱动加压器，滑动台上具有导引加压器的纵向槽。

优选地，带有第二提升电机的可升降的棱柱部件位于滑动台的侧面，其面对传送工件的线性传送装置。

优选地，所述机床是CNC控制车床。

附图说明

本发明的进一步特征由下述附图描述，其中本发明用示意图部分地例示。其中：

图1为CNC控制车床的透视图，其中旋转和线性单元9在加工空间的输送位置上；

图2为图1所示车床另一透视图，其中旋转和线性单元9位于储料器的取出位置上；

图3为图1、2的较大比例详细透视图；

图4为滑动台和棱柱的大比例详细透视图；

图5为形成为旋转和线性单元的摆动和旋转单元的透视图，其中夹具向下摆动；

图6为图5所示的旋转和线性单元夹具在水平面摆动的透视图；

图7为图5和图6所示的旋转和线性单元的剪切透视图；和

图8为图1和图2所示的传送装置区域的细节的侧视示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明以CNC控制车床为例，该车床一般地包括台架1和由电机驱动可分别沿X、Y、Z、V方向可动的滑块单元2，由CNC控制和电机驱动的转塔3，该转塔3包括转塔盘4。

5表示轴箱，6表示机架，其上布置形式为气动夹具的夹具7。旋转和线性单元(操作装置)9通过电机在相反方向T和S可升降的布置，分别沿着两个纵向彼此平行且水平延伸的导向杆8。为了达到这个目的，旋转和线性单元9与夹具7关联，该旋转和线性单元大体上包括行星齿轮装置10，驱动电机11例如直流电机，齿形带轮12，操作装置(旋转单元)13，用于布置夹具7的横梁14。经由驱动电机11和行星齿轮10和未示出的齿形带，一方面，旋转和线性单元9可被电机驱动分别沿导向杆8的纵向轴方向如T和S方向移动，另一方面，根据部件固定地制动，操作装置13能在竖直平面内摆动，因此能分别沿着方向A和B，摆动范围大于180°，优选为270°。对于分别在方向T和S上的提升运动，比如，在齿形带轮上导引的齿形带(未示出)可被固定地制动(被固定)，或者齿形带轮12可被固定地制动，因此，使操作装置13和夹具7分别绕着行星齿轮装置10或者齿形带轮12的纵向轴的摆动。通过这种方式，将要被加工的工件可以被拾起、传送或者已加工的工件可以再次被放置，如果需要的话，可分别按照下面所述的方式进行。

如图所示的车床上有加工空间15，其可被密封到外表面内(未示出)。只有隔板16可以从图中辨识出，其上有被可沿水平轴摆动的挡板18封闭的开口17。导向杆8被支承在开口17处，这样夹具7可将工件19从开口17送至加工空间15，再将它们送至第一夹具20，比如弹簧夹具，夹具通过相应的旋转和沿方向Y的位移将拾起的工件19传送至主轴卡盘21。23表示已完成工件。22表示主轴。

由电机或重力驱动(例如滑槽)的线性传送机例如滚子传送机由24表示，将要被加工的工件19(坯件)通过该传送机被传送。借助于线性传送机24，工件19沿方向C被送至下面将描述的供应装置25。在线性传送机24的端部有带有水平支承板的滑动台26，所示实施例中滑动台26具有两个沿着纵轴线互相偏离60°的板状或片状的加压器27，28，加压器27、28各自通过电机在滑动台26的纵向槽29，30中沿方向E，F或G，H连续地滑动，纵向槽29，30的长度均大于加压器27，28的长度。供应装置25是整体箱状的，传送装置31布置在供应装置25的滑动台26下方，沿方向K和L可升降/可摆动。传送装置31大体上由舌状的运送舌34，35构成，运送舌34、35相互平行并间隔开，并分别位于纵向槽32和33中，运送舌表面粗糙或者带有锯齿或波纹36，且每个都从纵向槽32和33中伸出。两个运送舌34和35和加压器27、28被提升电机37在相反的方向上驱动。提升电机37可由通过压力介质(特别是可从两面由高压气体可选择地施压)加载的活塞气缸单元形成。38和39是两个间隔的相同的杠杆，它们为运送舌34和35成对配置。杠杆对38、39和未示出的其他运送舌34或35的杠杆对，分别被由连续螺栓40和41和槽状延长孔42和43组成的滑道(coulisse)驱动，连续螺栓40和41横向于提升方向K-L延伸，分别布置在运送舌34和35的突出的端部，若在方向K或L上有提升位移，连续螺栓40和41可在其中各自移动。在那里，杠杆38和39分别沿轴44和45摆动，轴44和45分别与提升电机37关联，固定轴46和47分别与滑动台36关联，其可以使运送舌34、35分别沿方向M或N(图8)提升，因此可以提升位于滑动台26上的工件19并可以防止它们沿C方向各自向加压器27、28作进一步运动或在发散的加压器27、28之间推进工件。轴44，45支承在延伸孔中。因此，这个部件有三个功能，传送工件19，关于加压器27、28的隔离操作和定位，棱柱部件48，其可沿方向O和P运动，分别由提升电机49通过压力介质特别是气体介质从两侧可选择地加压。棱柱部件48具有相应的凹进部分50，该部分具有符合由加压器27、28彼此面对的侧面形成的角度，通过降低棱柱部件48将被加工的工件19插入在凹进部分50中，然后升离滑动台26，于是，工件19被夹具7夹持沿方向A向下摆动，然后向上摆动270°，接着沿方向S被送到车床的加工空间15，在那它们被送至第一夹具20，其将它们送至主轴卡盘21上加工。加压器27、28运动从而将工件切向压向棱柱部件48，并且传送装置31的运送舌34、35的纵向/升降运动与缝纫机类似。其中，越过传送装置31的杠杆机构38，39，40，41(图8)的提升冲程(翻转)实现运送舌34，35在向前运动时的向上提升并且在向后行程中下降。所有与所有提升和摆动运动一样的驱动可以被包括在与大部分地车床的CNC控制一样的顺序控制中。

扭矩监测使得在确定部件长度后，可以分别选择和启动不同的NC数控加工程序。因此，使部件族的自动加工成为可能。为了不经加工确定舍弃/放置工件，工件长度公差可被限定。因此，提高了生产的可靠结果。

工件19被水平供应至车床加工空间15。完成加工后，卡盘21松开，已完成工件23落到或滑到由沟槽或类似物提供的容器中，或者以其他方式(未示出)被送走。然而，同样对于表面加强部件，可能用转塔3的第一夹具20来送走已完成工件23，这样，又将它们送至夹具7，随后其将已完成工件23沿T方向传送，并且以适当的方式将它们传送至同样的24或其他传送机。这可以通过线性或摆动运动实现。有可能在竖直位置(夹具7正下方)沿方向S线性移动旋转线性单元9，将已完成工件传送到在线性传送机24旁边布置的传送机上。工件19的供应和已完成工件23的移开都可以全自动地进行。

摘要，权利要求和说明书中描述的以及从附图中显示的特征既可以个别地也可以以任何组合方式实现。

参考标记：

1台架

2滑动台单元

3转塔

4转塔盘

5轴箱

6机架

7气动夹具，夹具

8导引杆

9旋转线性单元，操作装置

10行星齿轮装置

11直流电机，驱动电机

12齿形带轮

13旋转单元，操作装置

14横梁

15加工空间

16隔板

17开口

18挡板

19工件，坯件

20弹簧夹具，夹具

21卡盘

22主轴

23已完成工件

24线性传送机

25供料装置

26滑动台

27加压器

28加压器

29纵向槽

30纵向槽

31传送装置

32纵向槽

33纵向槽

34运送舌

35运送舌

36运送舌34，35的表面

37提升电机

38杠杆

39杠杆

40螺栓

41螺栓

42延长孔

43延长孔

44轴

45轴

46轴

47轴

48棱柱，棱柱部件

49提升电机

50凹口

A旋转单元13的摆动运动

B旋转单元13的摆动运动

C工件供应装置

E加压器27的行程

F加压器27的行程

G加压器28的行程

H加压器28的行程

K传送装置31的提升/摆动运动

L传送装置31的提升/摆动运动

M运送舌的提升/位移运动

N运送舌的提升/位移运动

O棱柱部件48的行程

P棱柱部件48的行程

S夹具7的行程

T夹具7的行程

V滑动台单元12的行程

X滑动台单元12的行程

Y滑动台单元12的行程

Z滑动台单元12的行程

α加压器27，28侧面夹角角度

引用文献

DE3329266A1

DE10140940A1

US6634265B2。

Claims (21)

1.一种CNC控制机床，包括：带有卡盘(21)的水平放置的主轴(22)，卡盘用于接收将要被加工的工件(19)；与它间隔开布置的转塔(3)的第一夹具(20)，集成在CNC控制器上，用于将工件(19)拾起并传送至主轴(22)的卡盘(21)上并移开已完成工件(23)；第一线性传送机，其在加工空间(15)外侧平行于主轴(22)水平布置并由电机驱动，在该处，被电机驱动的操作装置(9)作为旋转和线性单元包括旋转单元(13)并且与夹具(7)相关联，所述操作装置(9)被设置为一方面以往复方式纵向可移动的导向，另一方面其旋转单元(13)能在竖直平面内摆动，从而从储料器中依次取出工件(19)，将它们送入加工空间(15)，送至转塔(3)，并且/或者将已完成工件(23)由转塔(3)从加工空间(15)传送出来，其中，为了传送和隔离已接近的工件(19)以及将已接近的工件(19)相对于与操作装置(9)相关联的夹具(7)的第一传送位置朝着将要到达的工件对齐，两个加压器(27，28)的纵轴互相偏离小于90°的角度并且加压器(27，28)沿加压器的纵轴方向可纵向移动(E，F，G，H)一定的量，并与储料器关联，利用所述储料器，所述工件(19)可以被推压到第一传送位置，其中后续的工件(19)可被进一步传送。

2.一种CNC控制机床，包括：带有卡盘(21)的水平放置的主轴(22)，卡盘用于接收将要被加工的工件(19)；与它间隔开布置的转塔(3)的第一夹具(20)，集成在CNC控制器上，用于将工件(19)拾起并传送至主轴(22)的卡盘(21)上并移开已完成工件(23)；线性传送机，其在加工空间(15)外侧平行于主轴(22)水平布置并由电机驱动，在该处，被电机驱动的操作装置(9)作为旋转和线性单元包括旋转单元(13)并且与夹具(7)相关联，所述操作装置(9)被设置为一方面以往复(T-S)方式纵向可移动的导向，另一方面其旋转单元(13)能在竖直平面内摆动，从而从储料器中依次取出工件(19)，将它们送入加工空间(15)，送至转塔(3)的第一夹具(20)，并且/或者将已完成工件(23)从加工空间(15)的转塔(3)传送出来，其中，在CNC控制器上集成扭矩调节器，所述扭矩调节器与加工空间(15)中的转塔(3)关联，通过它可以自动检测每个传送到转塔(3)的工件(19)的尺寸并在预设的公差内估算该尺寸。

3.如权利要求1所述的机床，其特征在于加压器(27，28)的纵轴间所成角度(α)≤60°。

4.如权利要求1所述的机床，其特征在于加压器(27，28)沿着它们的纵轴方向在滑动台(26)的纵向槽(29，30)中被电机以可往复运动的方式导引，并可被锁定在各自位置。

5.如权利要求1或3所述的机床，其特征在于加压器(27，28)的彼此相对的侧面沿圆的切线切向地接触对应的工件(19)，使得在接触点处与圆的切线正交的直线通过圆形工件(19)的圆心，从而不需要根据工件(19)直径的变化来调整间隔。

6.如权利要求1或3所述的机床，其特征在于加压器(27，28)与形成传送台的滑动台(26)关联，滑动台(26)在其后侧具有被沿着竖直方向上下(P-O)驱动的升降装置，升降装置具有一种棱柱部件(48)，中心在加压器(27，28)之间的工件(19)可被所述棱柱部件(48)携带并被竖直地提升至与操作装置(9)相关联的夹具(7)并被送入第二传送位置。

7.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于加工空间(15)在一侧由能打开的隔板(16)封闭，穿过该隔板被强制导向到加工空间(15)外侧的与操作装置(9)相关联的工件夹具(7)可以被移动，以达到将工件传送到布置在加工空间(15)中的转塔(3)的第一夹具(20)的目的。

8.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于位于加工空间(15)中的转塔(3)可绕着平行于主轴旋转轴线设置的轴线由电机驱动，其中电机驱动被集成在CNC控制器中。

9.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于第一线性传送机的操作装置(9)由同一个电机(11)往复驱动，并且还可摆动(A-B)大于180°。

10.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，第一线性传送机的操作装置(9)可摆动(A-B)270°。

11.根据权利要求2所述的机床，其特征在于平行于主轴可升降的转塔(3)可以通过减小的扭矩移动进入第一传送位置，当到达该扭矩后，工件长度被检测并在预定的公差内估算，如果检测结果在公差范围之外则所述工件(19)可被重新放置，否则可以被传送到主轴的卡盘(21)上进行加工，接下来可以开始根据工件的长度来选择NC加工程序。

12.根据权利要求6所述的机床，其特征在于棱柱部件(48)可通过翼形螺钉移动和固定。

13.根据权利要求4所述的机床，其特征在于加压器(27，28)的往复运动使得运送舌(34，35)同时提升并且进一步通过纵向行程传送后续的工件(19)，运送舌(34，35)相互平行并间隔开，并分别位于滑动台(26)的纵向槽(32，33)中。

14.根据权利要求13所述的机床，其特征在于运送舌(34，35)的表面粗糙或带有波纹或齿，增强了运送舌(34，35)上表面与所面向的工件(19)的摩擦连接。

15.根据权利要求13所述的机床，其特征在于运送舌(34，35)经由滑道和位于滑动台(26)下方的第一提升电机(37)驱动的平行四边形杠杆以提升/摆动方式(N-M)驱动。

16.根据权利要求15所述的机床，其特征在于每个运送舌(34，35)具有两个间隔的凸起，在所述凸起的端部具有纵向槽，螺栓(40，41)与纵向槽接合，当第一提升电机(37)作提升运动(K-L)时，运送舌经由平行四边形传动装置的间隔杠杆(38，39)被驱动。

17.根据权利要求15所述的机床，其特征在于加压器(27，28)的运动和运送舌(34，35)的运动彼此相配合，并且加压器(27，28)和运送舌(34，35)能被同一第一提升电机(37)驱动。

18.根据权利要求9所述的机床，其特征在于还具有传送工件(19)的第二线性传送机(24)，其传送工件(19)至位于旋转单元(13)的摆动平面下的滑动台(26)上。

19.根据权利要求6所述的机床，其特征在于滑动台(26)表现为供应装置(25)的箱形部分的表面，供应装置(25)的箱形部分接收第一提升电机(37)，提升电机既用于驱动运送舌(34和35)还用于驱动加压器(27，28)，滑动台(6)上具有导引加压器(27，28)的纵向槽(29，30)。

20.根据权利要求5所述的机床，其特征在于带有第二提升电机(49)的可升降的棱柱部件(48)位于滑动台(26)的侧面，其面对传送工件(19)的第二线性传送机(24)。

21.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述机床是CNC控制车床。

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