CN101600538B - 自动托盘交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动托盘交换器，该自动托盘交换器在一体地形成有叶片的轴和用于限制叶片的旋转的制动器之间提供和收回液压油，以便形成有叶片的轴通过液压油的压力旋转，该自动托盘交换器还在容纳轴和制动器的壳体和轴的上下液压板之间提供和收回液压油，以便轴通过液压油的压力上下运动，由此托盘与轴的运动有机地联系在一起。

Description

自动托盘交换器
技术领域
本发明涉及一种自动托盘交换器，更具体地讲，涉及这样一种自动托盘交换器：该自动托盘交换器提供和收回一体地形成有叶片的轴与用于限制叶片的旋转的制动器之间的液压油，以便形成有叶片的轴通过液压油的压力旋转；该自动托盘交换器还提供和收回用于容纳轴和制动器的壳体与轴的上下液压板之间的液压油，以便轴通过液压油的压力上下运动，由此，托盘与轴的运动有机地联系在一起。
背景技术
使用适当的工具以各种切削或非切削成形方法加工金属或非金属材料的机械设备称为机床。
根据在使用刀或钻的加工过程中是否产生碎屑，机床分为切削机床和金属成形机床。
在加工过程中从材料产生碎屑的切削机床包括：车床、铣床、机加工中心、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、特种加工机床等等。在加工过程中不从材料产生碎屑的金属成形机床包括：机械压力机、气动压力机、切削弯曲机、锻造机、拔丝机等等。
根据技术的发展和增加生产率的需要，自动数控切削机床得到了迅速的发展。近来，数控切削机床的发展分为车床系列和磨床系列，然而，它们组合在一起，由此出现了多功能机加工中心。由于工业领域对于机加工中心的广泛的需求，机加工中心的市场迅速增加。
机加工中心是一种能够在单一机床中执行多种切削加工的机床，不仅具有自动改变工具的功能，还具有自动对工件的至少两个表面进行加工的功能。机加工中心分为用于加工旋转工件的旋转机加工中心和用于加工非旋转工件的非旋转机加工中心。
用于加工非旋转工件的非旋转机加工中心是从NC磨床或NC钻床改进而来的，包括自动工具变换器(ATC)、刀具库和自动托盘交换器(APC)。
用于加工旋转工件的旋转机加工中心是从NC车床改进而来的，以在先前执行切削加工之后执行各种加工，诸如分度(angle dividing)、凹槽加工、孔加工、螺纹加工等等，旋转机加工中心也包括ATC和APC。
如上所述，有这样的趋势，即旋转机加工中心和非旋转机加工中心都必不可少地使用APC。
根据其驱动类型，APC可分为：凸轮轴类型、齿条齿轮类型、滚珠螺旋类型和叶片制动器类型。
图1表示传统的凸轮轴类型的自动托盘交换器(APC)的示图。凸轮轴类型APC包括：轴120，上下运动；凸轮机构150，与轴120互锁以便旋转。
在凸轮轴类型APC中，从液压或像电机的动力传输装置接收动力的轴120上下运动，与轴120互锁的凸轮机构150构造为通过轴120的上下运动而旋转。然而，因为凸轮轴类型APC具有如此多的结构部件，所以难以对其进行制造和维护，由此增加了制造时间和成本。
图2表示传统的齿条齿轮类型的自动托盘交换器(APC)的示图。齿条齿轮类型APC包括：齿条160，在其一侧形成齿部分；齿轮161，具有与齿条160的齿部分咬合的齿部分。
由于齿条齿轮类型APC构造为齿条160通过动力传输装置上下运动并且齿轮161通过齿条160的上下运动而旋转，所以它具有复杂的结构，由此难以制造。另外，由于简单的齿咬合类型动力传输方法而难以准确、稳定地传输动力。
图3表示传统的滚珠螺旋类型的APC的示图。滚珠螺旋类型APC包括：中心轴，在中心轴上形成螺旋型滚珠滚道171；和滚珠170。
在滚珠螺旋类型APC中，固定于壳体以封住中心轴的活塞通过液压上下运动，设置于活塞中的滚珠170也通过活塞的上下运动而沿着中心轴的螺旋型滚珠滚道171上下运动，从而中心轴旋转。然而，滚珠螺旋类型APC具有复杂的结构，由此难以制造。另外，在从上下运动到旋转运动的能量转换过程中发生能量损失，并且滚珠170和螺旋型滚珠滚道171之间的摩擦降低了耐用性。
此外，液体用作动力传输介质，因此，如果在液体提供和收回过程期间没有迅速地提供和收回液体，则产生推斥力。此外，如果过快地提供和收回液体，则也会由于部件之间的碰撞而产生推斥力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动托盘交换器(APC)，在该自动托盘交换器中，使用叶片和制动器以简化APC的结构，由此容易制造和方便维护APC。
本发明的另一目的在于提供一种自动托盘交换器(APC)，在该自动托盘交换器中，在液体提供和收回过程期间适当地控制液体的流速。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种自动托盘交换器(APC)，包括：可旋转圆柱形中空轴；上下液压板，分别设置于轴的上侧和下侧，与轴一体地形成；叶片，设置于上下液压板之间以包围轴的外表面的一部分，与轴一体地形成；制动器，设置于轴的外表面，以限制轴的旋转；壳体，用于容纳轴和制动器，还具有液压提供口；固定臂，连接到壳体以固定制动器；托盘，与轴互锁以上下左右运动。
优选地，液压油流动部分形成于叶片的一侧和另一侧，所述叶片的另一侧沿圆周方向以希望的角度与所述叶片的一侧隔开。
优选地，液压油流动部分包括：第一流动部分，形成为矩形堰的形状，其深度从叶片的一侧或另一侧朝叶片的圆周方向逐渐变浅；第二流动部分，形成为三角形堰的形状，其深度和宽度从叶片的一侧或另一侧朝叶片的圆周方向逐渐变浅变窄，从而不仅提供和收回液压油，还吸收震动。
优选地，制动器设置于上液压板和下液压板之间，以便由固定臂限制制动器的左右旋转运动。
优选地，其中插入固定臂的纵向细长椭圆形固定部分形成于制动器的外表面中，以便由固定臂固定制动器。
附图说明
图1是传统的凸轮轴类型的自动托盘交换器(APC)的示图。
图2是传统的齿条齿轮类型的自动托盘交换器(APC)的示图。
图3是传统的滚珠螺旋类型的自动托盘交换器(APC)的示图。
图4是根据本发明的自动托盘交换器(APC)的分解图。
图5是轴的透视图。
图6是根据本发明的自动托盘交换器(APC)的纵视图。
图7是根据本发明的自动托盘交换器(APC)的截面图。
图8是表示轴的旋转的例子的示图。
图9是表示轴的上下运动的例子的示图。10：壳体        11：固定臂12：液压油口    20：轴21：叶片22：液压油流动部分22a：第一流动部分22b：第二流动部分23：上液压板24：下液压板30：制动器   31：固定部分40：托盘     150：凸轮160：齿条    161：齿轮170：滚珠    171：滚珠滚道
具体实施方式
本发明的实用的优选实施例示于下面的例子和比较例子中。
图4是根据本发明的自动托盘交换器(APC)的分解图，图5是轴的透视图，图6是根据本发明的自动托盘交换器(APC)的纵视图，图7是根据本发明的自动托盘交换器(APC)的截面图，图8是表示轴的旋转的例子的示图，图9是表示轴的上下运动的例子的示图。
参照图4和图5，APC包括：可旋转圆柱形中空轴20；上、下液压板23、24，设置于轴20的上侧和下侧，与轴20形成一体；叶片21，设置于上下液压板23、24之间以包围轴20的外表面的一部分，与轴20形成一体；制动器30，设置于轴20的外表面，与叶片21的一侧或另一侧接触以限制轴20的旋转；壳体10，用于容纳轴20和制动器30；固定臂11，连接到壳体10以固定制动器30；和托盘40，与轴20互锁以上、下、左、右运动。
形成上、下液压板23、24，以便与壳体10的内圆周表面接触，上、下液压板23、24设置于轴20的上侧和下侧并与轴20形成一体。
设置于上、下液压板23、24之间以包围轴20的外表面的一部分并与轴20形成一体的叶片21具有希望的形状以包围轴20的外表面的一部分，并被固定以与上液压板23的下表面和下液压板24的上表面接触。因此，叶片21与上、下液压板23、24以及轴20互锁。
在叶片21的一侧和另一侧，形成液压油流动部分22，作为动力传输介质的液压油流过液压油流动部分22以把动力传输给轴20。
液压油流动部分22包括：第一流动部分22a，形成为矩形堰的形状，其深度从叶片21的一侧或另一侧朝叶片21的圆周方向逐渐变浅；第二流动部分22b，形成为三角形堰的形状，其深度和宽度从叶片21的一侧或另一侧朝叶片21的圆周方向逐渐变浅变窄，从而不仅提供和收回液压油，还吸收震动。
当向壳体10的液压油口12提供液压油/从壳体10的液压油口12收回液压油时，液压油穿过第一流动部分22a和第二流动部分22b。穿过第一流动部分22a和第二流动部分22b的液压油的量和速度取决于第一流动部分22a和第二流动部分22b的尺寸和形状。
如果穿过第一流动部分22a和第二流动部分22b的液压油的量增加，则轴20的旋转速度也增加。然而，发生制动器30和叶片21之间的碰撞，由此产生推斥力。
相反，如果穿过第一流动部分22a和第二流动部分22b的液压油的量减少，则轴20的旋转速度降低，制动器30和叶片21之间填充的液压油的收回过程延迟，由此也产生推斥力。
因此，第一流动部分22a形成为矩形堰的形状，其深度从叶片21的一侧或另一侧朝叶片21的圆周方向逐渐变浅，第二流动部分22b形成为三角形堰的形状，其深度从叶片21的一侧或另一侧朝叶片21的圆周方向逐渐变浅，以便能够适当地限制液压油的量和速度，由此有效地控制轴20的旋转。
与轴20一起容纳于壳体10中以限制轴20的旋转的制动器30插入在上、下液压板23、24之间，并由连接到壳体10的固定臂11固定于壳体10。
这里，其中插入固定臂11的细长椭圆形固定部分31形成于制动器30的外表面中，以便由固定臂11固定制动器30。
由于固定部分31形成为纵向细长的椭圆形形状，所以制动器30的左右旋转运动受到固定臂11的限制，但在固定部分31和固定臂11之间的距离范围内可以允许上下运动。
参照分别作为自动托盘交换器(APC)的纵向截面图和截面图的图6和图7以及表示自动托盘交换器的操作的例子的图8和图9，如果从壳体10中形成的液压油口12向制动器30和叶片21的一侧之间提供液压油并且通过壳体的另一液压油口12收回制动器30和叶片21的另一侧之间填充的液压油，则轴20能够旋转。
如果在制动器30和叶片21的另一侧之间提供液压油而收回在制动器30和叶片21的一侧之间填充的液压油，则轴20反向旋转。
用于向制动器30和叶片21的一侧或另一侧之间提供和收回液压油的液压油口12形成于壳体10中，以对应于形成于叶片21的一侧和另一侧的第一流动部分22a和第二流动部分22b。
此外，向上液压板23的上侧和下液压板24的下侧提供液压油/从上液压板23的上侧和下液压板24的下侧收回液压油，由此产生压力，轴20通过该压力而上下运动。此时，轴20在形成于制动器30的外表面的固定部分31和连接到壳体10以固定制动器30的固定臂11之间的距离范围内上下运动。
与叶片21、轴20、制动器30和壳体10接触的接触表面分别与它们间隔0.05mm的间隙，由此防止在提供和收回液压油的过程期间泄露液压油。因此，不需要单独的密封构件来防止液压油的泄露。
另外，由于与叶片21、轴20、制动器30和壳体10接触的接触表面分别间隔0.05mm的间隙，所以由液压油形成油膜并且油膜起到润滑油的作用。
根据本发明，通过使用叶片和制动器能够简化APC的结构，因此容易制造和维护APC。
另外，由于能够适当地控制通过液压油流动部分提供和收回的液压油的量，所以轴的旋转速度增加并且推斥力减小，由此提高了APC的性能。
另外，根据本发明，能够在没有附加设备的情况下执行轴的旋转运动和上/下运动。
此外，由于通过精加工过程制造每个构件，所以防止了液压油通过这些构件之间的接触表面泄露，由此不必提供另外的密封构件，另外，由于由液压油形成润滑油膜，所以自然地实现了润滑操作，而不需要单独的润滑油。
本领域技术人员应该理解，前面描述中公开的概念和特定实施例可容易地用作为实现本发明的相同目的而修改或设计其它实施例的基础。本领域技术人员还应该理解，这种等同的实施例不脱离权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种自动托盘交换器，包括：
可旋转圆柱形中空轴；
上液压板和下液压板，其分别设置于轴的上侧和下侧，与轴形成一体；
叶片，其设置于上液压板和下液压板之间以包围轴的外表面的一部分，且与轴形成一体；
制动器，设置于轴的外表面，以限制轴的旋转；
壳体，用于容纳轴和制动器，还具有液压油提供口；
固定臂，连接到壳体以固定制动器；
托盘，与轴互锁以上、下、左、右运动。
2.如权利要求1所述的自动托盘交换器，其中，在叶片的一侧和另一侧形成液压油流动部分，所述叶片的另一侧沿圆周方向以希望的角度与所述叶片的一侧隔开。
3.如权利要求2所述的自动托盘交换器，其中，液压油流动部分包括：第一流动部分，形成为矩形堰的形状，其深度从叶片的一侧或另一侧朝叶片的圆周方向逐渐变浅；第二流动部分，形成为三角形堰的形状，其深度和宽度从叶片的一侧或另一侧朝叶片的圆周方向逐渐变浅变窄，从而不仅提供和收回液压油，还吸收振动。
4.如权利要求1所述的自动托盘交换器，其中，制动器设置于上液压板和下液压板之间，以便由固定臂限制制动器的左、右旋转运动。
5.如权利要求4所述的自动托盘交换器，其中，纵向细长椭圆形固定部分形成于制动器的外表面中，以便由固定臂固定制动器，纵向细长椭圆形固定部分中插入固定臂。
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