CN101765478B - 用于机床的刀具转塔刀架单元 - Google Patents

用于机床的刀具转塔刀架单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工工件的机床的刀具转塔刀架单元，具有：壳体和相对壳体能绕轴线旋转的刀具盘；一使刀具盘旋转的旋转驱动装置；闭锁装置，能实现壳体与刀具盘的旋转闭锁并具有能相互啮合和脱离啮合的啮合元件；设有另一旋转驱动装置作为调节马达用于控制闭锁装置；两旋转驱动装置是外转子马达，其转子与刀具盘旋转轴线同心设置；另一旋转驱动装置与调节传动器连接，调节传动器将调节马达的旋转转换成能轴向运动的啮合元件的轴向移动并具有与另一旋转驱动装置的转子连接的在壳体内能旋转且轴向不可动的带控制凸轮的凸轮环，通过控制凸轮产生啮合元件的轴向行程；控制凸轮形成与轴线同心的轨道，在其上导引能轴向运动的啮合元件的导轮。

Description

用于机床的刀具转塔刀架单元
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工工件的机床的刀具转塔刀架单元。
背景技术
由文献DE 102005021202B3已知这种形式的刀具转塔刀架单元。在该已知的解决方案中，其中一个旋转驱动装置经由转塔刀架旋转元件用于驱动刀具盘，以便将该刀具盘调节到这样的旋转位置，该旋转位置设置用于通过有关的、设置在刀具盘上的加工刀具进行加工。另一旋转驱动装置提供了这种可能性，即通过一轴驱动必要时安装在刀具盘上的旋转的刀具。
在这种刀具转塔刀架单元运行时，尤其是当通过固定安装在刀具盘上的刀具执行车削加工时，产生具有相应高的转矩的高应力，它们试图使刀具盘从预定位置扭转。因此为了确保高品质的加工需要特殊的措施，这些措施能将刀具盘可靠地固定在预定旋转位置。
为此，在提及的、已知的解决方案中设有能液压操纵的制动装置，该制动装置通过将制动衬片压到制动盘上产生止动力矩。由此，在出现高负荷时不能实现刀具盘的可靠的位置固定。
关于此方面，在类似形式的活动的、支承加工刀具的单元中已知，利用设有切端面齿(Hirth-Verzahnung)的闭锁元件的形锁合的定位嵌接确保支承刀具的结构元件的位置固定，其中这种固定装置同样能液压地操纵，例如参见文献DE 3913139C2。
虽然利用经由设有切端面齿的元件的定位避免在开头所述的已知的解决方案中由于制动装置的不足够的止动转矩所产生的缺陷，但对于已知的带有流体操纵的配有切端面齿的啮合元件为此必须容忍用于压力室、流体管道、流体接头和类似元件的结构费用高和空间需求大的缺陷。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种刀具转塔刀架单元，该刀具转塔刀架单元在结构形式特别紧凑的同时，即使在出现高负荷时也确保刀具盘的特别可靠的位置固定。
按照本发明，该目的通过一种刀具转塔刀架单元得以实现，该刀具转塔刀架单元在其整体上具有如下所述的特征。
按照本发明的刀具转塔刀架单元具有：壳体和相对于该壳体能绕轴线旋转的刀具盘；一个用于使刀具盘旋转运动的旋转驱动装置，该旋转驱动装置是由转子和定子组成的电动的驱动装置；闭锁装置，该闭锁装置能实现在壳体与刀具盘之间的可脱开的旋转闭锁，所述闭锁装置具有带有切端面齿的啮合元件，各所述啮合元件通过在轴向上进行的相对运动能相互啮合和能相互脱离啮合；其特征在于，设有另一旋转驱动装置作为调节马达用于控制所述闭锁装置，所述另一旋转驱动装置是由另一转子和另一定子组成的电动的驱动装置；两个旋转驱动装置是外转子马达，所述外转子马达的转子相互间同心地且与刀具盘旋转运动的轴线同心地设置；用作闭锁装置的调节马达的所述另一旋转驱动装置与调节传动器连接，该调节传动器将由调节马达引起的旋转运动转换成能轴向运动的设有切端面齿的啮合元件的轴向的移动运动；所述调节传动器具有与所述另一旋转驱动装置的转子连接的、在壳体内能旋转地且轴向不可动地支承的、带有控制凸轮的凸轮环，通过该控制凸轮在旋转时能产生闭锁装置的在该控制凸轮上导引的能轴向移动的啮合元件的轴向行程；并且所述控制凸轮形成与轴线同心的运行轨道，在该运行轨道上导引形成定位环的能轴向运动的啮合元件的、用作凸轮随动件的导轮。据此，本发明的重要特点是，所述另一旋转驱动装置附加于用于定位刀具盘的旋转驱动装置而存在，该另一旋转驱动装置用作闭锁装置的调节马达，该闭锁装置用于在壳体与刀具盘之间的可脱开的旋转闭锁。通过代替制动装置而设有用于刀具盘的闭锁装置，一方面得到这样的优点，即与借助通过制动装置产生的止动力矩的位置固定相比，实现在闭锁状态中的无瑕疵的位置固定。另一方面，与常见的、流体操纵的闭锁装置相比，用马达操纵闭锁装置能实现明显简化的且特别紧凑的结构形式。
两个旋转驱动装置可以是由转子和定子组成的电动的驱动装置。
在此以特别有利的方式可以得出这样的布置，即两个旋转驱动装置是外转子马达，这些外转子马达的转子相互间同心地且与刀具盘旋转运动的轴线同心地设置。参照刀具盘旋转运动的轴线的、该同轴的布置不仅通过有关的外转子马达的转子直接过渡到刀具盘的驱动轴中能实现刀具盘的特别简单的直接驱动，而且能实现壳体的特别细长的形状。
当使用由转子和定子组成的电动的驱动装置时，可以以公知的方式设定对有关转子的无传感器的位置确定，例如在使用例如在文献DE10333414A1中公开的那种形式的调节装置和调节方法的情况下。在此，在壳体内部不产生附加的空间需求。更确切地说，经由接口与机床控制装置连接的调节装置可以设置在壳体外部并且与壳体内的有关的外转子马达仅通过三相连接导线连接。
能借助用作调节马达的另一旋转驱动装置操纵的闭锁装置优选具有带有切端面齿的啮合元件，这些啮合元件通过在轴向上进行的相对运动能相互啮合和能相互脱离啮合，由此通过齿啮合能实现特别可靠的旋转闭锁，如在常见的、流体操纵的带有切端面齿的固定装置中也是这种情况。
在此，以特别有利的方式可以得出这样的布置，即用作闭锁装置的调节马达的旋转驱动装置与调节传动器连接，该调节传动器将由调节马达引起的旋转运动转换成设有切端面齿的啮合元件的轴向的移动运动。
调节传动器可以具有与所属的旋转驱动装置的转子连接的、在壳体内能旋转地且轴向不可动地支承的、带有控制凸轮的凸轮环，经由该控制凸轮在旋转时能产生闭锁装置的在该控制凸轮上导引的能移动的啮合元件的轴向行程。
在这里，在特别有利的、特征在于特别紧凑的结构形式的实施例中得出这样的布置，即控制凸轮形成与轴线同心的运行轨道，在该运行轨道上导引形成定位环的能轴向运动的啮合元件的、形成凸轮随动件的导轮。
优选地，在定位环上存在将导轮力锁合地保持贴靠在凸轮环的控制凸轮上的预紧装置，该预紧装置为了从闭锁装置的闭锁位置到解锁位置的轴向运动而预紧定位环。因此，闭锁装置构成为能机械复位的。
以特别简单且有利的方式，预紧装置可以具有至少一个压簧结构，该压簧结构穿过定位环的切端面齿地夹紧在该定位环与闭锁装置的配设的轴向不可动的啮合元件之间并且产生定位环的轴向预紧。
闭锁装置可以这样构造，即附加于定位环存在两个啮合元件，即一个与刀具盘连接的形成真正的转塔刀架旋转元件的能旋转的环以及一个在外周侧包围该环的、与壳体固定的环，它们的切端面齿分别位于一径向平面内并且能共同地与定位环的切端面齿啮合。
附图说明
下面借助在附图中所示的实施例详细解释本发明。附图中：
图1简化地示意示出刀具转塔刀架单元的一实施例的壳体的纵剖视图，其中在该图中在纵轴线以上的部分中示出运行状态，在该状态闭锁装置为了刀具盘的旋转闭锁位于闭锁位置，而在纵轴线以下的附图部分中示出闭锁装置的解锁位置的运行状态，
图2示出该实施例的闭锁装置的仅一个的定位环的相对于图1放大示出的透视图，
图3和4以角度剖视图示出闭锁装置的仅一个局部的相对于图2以更大的比例示出的透视图，其中图3示出解锁的闭锁装置的运行状态，而图4示出闭锁的闭锁装置的运行状态。
具体实施方式
在图1中以纵剖视图简示的实施例具有大体上长方体形的壳体1，该壳体的偏离中心的纵轴线3形成前侧的啮合元件5的旋转轴线，该啮合元件在其外侧上形成用于未示出的、能调节到所期望的旋转位置的刀具盘的容纳部。该啮合元件5是在壳体1内能旋转地支承的环形体，该环形体在其位于壳体内部的端部上设有与轴线3同心的切端面齿7。该啮合元件5通过螺钉连接(其中只能看到一个螺钉9)与空心轴11连接以便能旋转，该空心轴的钟罩式的端部段形成用于与轴线3同心的外转子马达的转子13，该外转子马达的定子15固定在位于壳体1的后面的端部区域上的马达支架17上。定子15可通过未示出的、公知的位置调节装置供电，以便通过空心轴11将啮合元件5调节到所选择的旋转位置，在这些旋转位置中固定在啮合元件5上的刀具盘占据设置用于所期望的加工过程的旋转位置。
与由转子13和定子15形成的外转子马达同轴地，存在与其同轴的且与旋转轴线3同心的第二旋转驱动装置，该第二旋转驱动装置位于前侧、即啮合元件5附近。第二旋转驱动装置同样是外转子马达，该外转子马达具有与旋转轴线同心的转子19，该转子钟罩式地包围固定在与壳体固定的支架21上的定子23。该转子19在其面向啮合元件5的端部段上过渡到凸轮环25中，该凸轮环在其面向啮合元件5的端部上具有形成控制凸轮27的轮廓部，该控制凸轮的凸轮轮廓能产生在控制凸轮27上导引的凸轮随动件的轴向行程，这些凸轮随动件是导轮29。下面参照图2至4解释该凸轮控制的更详细的细节。在各种情况下凸轮环25都与导轮29共同作用地形成调节传动器，通过该调节传动器根据转子19以及因而凸轮环25的旋转运动能产生与空心轴11同心的定位环31的轴向的移动运动，导轮29支承在该定位环上。该定位环31在其面向啮合元件5上的切端面齿7的端部上具有切端面齿33，该切端面齿33在形成闭锁位置的、在图1中在轴线3上方示出的轴向位置中与啮合元件5上的切端面齿7处于啮合。
在该闭锁位置，定位环31的切端面齿33不仅与啮合元件5上的切端面齿7处于啮合，而且同时与在另一啮合元件37上的与其同心的切端面齿35处于啮合，该啮合元件37固定旋紧在壳体1上并且形成横截面为L形的环形体。因此，在图1上部示出的该闭锁位置中通过定位环31形成在与壳体固定的啮合元件37和能与刀具盘一起旋转的啮合元件5之间的形锁合的闭锁，而对于在图1下部示出的解锁位置中切端面齿7、33和35不啮合，因此可以发生啮合元件5以及因而刀具盘的借助外转子马达13、15引起的旋转运动。
图2以放大图示出定位环31的细节，该定位环包括能旋转地支承在其上的导轮29、端面的切端面齿33以及在只局部示出的凸轮环25上的控制凸轮27。同样如图2所示，定位环31设有预紧装置，该预紧装置将导轮29力锁合地保持贴靠在配设的控制凸轮27上并且试图迫使切端面齿33与啮合元件5或37的切端面齿7和35脱离啮合。如图所示，该预紧装置具有能轴向移动的顶压体39，这些顶压体穿过切端面齿33地通过压簧41预紧并且支承靠到啮合元件37的切端面齿35上。由此，当凸轮环25转回时，例如通过对外转子马达19、23的定子23通电，定位环31进入解锁位置。
图3和4示出啮合元件5、31和37的位置关系，这些啮合元件形成闭锁装置。图3示出解锁位置，在该解锁位置中导轮29位于控制凸轮27的较深的区域中，由此定位环31的切端面齿33不仅与在与壳体固定的啮合元件37上的切端面齿35脱离啮合，而且与在能旋转的啮合元件5上的切端面齿7脱离啮合。
与此相对地，在图4所示的闭锁位置中，导轮29运行到控制凸轮27的升高的凸轮区域42上，由此定位环31的切端面齿33不仅与固定的啮合元件37的切端面齿35啮合，而且与在能旋转的啮合元件5上的切端面齿7啮合。图3和4同样示出，共同作用的切端面齿7、33和35的齿形选择成，使得在齿啮合时产生起对齐定向作用的转矩并因此确保无干扰的齿啮合。
如图1所示，空心轴11在该空心轴形成用于调节刀具盘的旋转驱动装置的转子13的区域内在壳体1中通过滚动轴承6支承。闭锁装置的转子19和与该转子相关的凸轮环25通过滚动轴承8能旋转地支承。

Claims (4)

1.用于切削加工工件的机床的刀具转塔刀架单元，具有：
壳体(1)和相对于该壳体(1)能绕轴线(3)旋转的刀具盘；
一个用于使刀具盘旋转运动的旋转驱动装置，该旋转驱动装置是由转子(13)和定子(15)组成的电动的驱动装置；
闭锁装置，该闭锁装置能实现在壳体(1)与刀具盘之间的可脱开的旋转闭锁，所述闭锁装置具有带有切端面齿(7，33，35)的啮合元件(5，31，37)，各所述啮合元件通过在轴向上进行的相对运动能相互啮合和能相互脱离啮合；
其特征在于，设有另一旋转驱动装置作为调节马达用于控制所述闭锁装置，所述另一旋转驱动装置是由另一转子(19)和另一定子(23)组成的电动的驱动装置；
两个旋转驱动装置是外转子马达，所述外转子马达的转子(13，19)相互间同心地且与刀具盘旋转运动的轴线(3)同心地设置；
用作闭锁装置的调节马达的所述另一旋转驱动装置与调节传动器连接，该调节传动器将由调节马达引起的旋转运动转换成能轴向运动的设有切端面齿(33)的啮合元件(31)的轴向的移动运动；
所述调节传动器具有与所述另一旋转驱动装置的转子(19)连接的、在壳体(1)内能旋转地且轴向不可动地支承的、带有控制凸轮(27)的凸轮环(25)，通过该控制凸轮在旋转时能产生闭锁装置的在该控制凸轮上导引的能轴向移动的啮合元件(31)的轴向行程；并且
所述控制凸轮(27)形成与轴线(3)同心的运行轨道，在该运行轨道上导引形成定位环的能轴向运动的啮合元件(31)的、用作凸轮随动件的导轮(29)。
2.如权利要求1所述的刀具转塔刀架单元，其特征在于，在定位环上存在将导轮(29)力锁合地保持贴靠在凸轮环(25)的控制凸轮(27)上的预紧装置，该预紧装置为了从闭锁装置的闭锁位置到解锁位置的轴向运动而预紧定位环。
3.如权利要求2所述的刀具转塔刀架单元，其特征在于，所述预紧装置具有至少一个压簧结构(41)，该压簧结构穿过定位环的切端面齿(33)地夹紧在该定位环与闭锁装置的配设的轴向不可动的啮合元件(37)之间并且产生定位环的轴向预紧。
4.如权利要求3所述的刀具转塔刀架单元，其特征在于，所述闭锁装置具有一个能与刀具盘一起旋转的环形体作为第一啮合元件(5)以及具有一个在外周侧包围该环形体的、与壳体固定的环形体作为第二啮合元件(37)，并且所述第一和第二啮合元件(5，37)的切端面齿(7，35)分别位于一共同的径向平面内并且能共同地与定位环的切端面齿(33)啮合。
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