CN102131603B - 转塔刀架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转塔刀架。该转塔刀架具有能够易于防止转塔的不必要的自由旋转的部件。当直动轴在伺服电动机的驱动下向转塔头部侧移动时，设置在转塔上的可动联接部件开始自固定在支承台上的固定联接部件脱离。在可动联接部件仍与固定联接部件维持卡合状态的期间内，离合器构件的离合器齿与离合器齿卡合。因而，即使变成联接部件不再与联接部件卡合的状态，也能利用离合器齿与离合器齿的卡合来防止转塔的自由旋转。

Description

转塔刀架

技术领域

本发明涉及一种设置在车床等机床上的转塔刀架。

背景技术

在车床等机床中公知旋转式刀架构造、即具有刀架的构造，该旋转式刀架构造为了促进加工作业的自动化和高速化，预先承载许多个工具，并且利用回转分度动作选择期望的工具，将该工具定位在机床的加工作业位置上。例如，NC车床等自动车削机械所使用的转塔刀架通常由工具输送台、支承台和转塔构成，上述工具输送台与旋转主轴面对地设置在底盘上，上述支承台能在工具输送台上沿所付与的坐标轴移动地设置，上述转塔能旋转地被支承台支承，在回转轴的周围以规定间隔承载许多个工具。

在该种转塔刀架中，在使转塔进行了回转分度动作后使用所选择的工具对工件实施加工的期间内，需要在支承台上牢固地固定转塔。为此，通常，转塔刀架装置具有将转塔卡定在支承台上的多个分度位置中的各位置的卡定部件。例如在专利文献1中公开了如下转塔刀架装置，该装置具有用于将转塔固定性地保持在支承台上的分度位置且解除固定的卡合、脱离机构，能够利用杆机构将卡合、脱离机构的驱动力传递向转塔。

专利文献1：日本特开平11-254211号公报

发明内容

发明欲解决的问题

在专利文献1所述的转塔刀架装置中，在构成卡定部件的环状可动联接(力ツプリング)部件自环状固定联接部件脱离的几乎同时，使离合器齿轮与圆筒离合器构件卡合，从而能够防止与两个联接部件间的脱离相对应的转塔的不必要的自由旋转。但是，想要在两个联接部件脱离的同时使离合器齿轮与圆筒离合器构件卡合并非易事，很难可靠地防止上述转塔的自由旋转。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明提供一种转塔刀架，该转塔刀架包括：转塔，其旋转自由地被支承台支承；转塔驱动部，它们对该转塔进行旋转驱动；一对卡定部件，其在设置在上述转塔侧和支承台侧的卡合元件彼此卡合的卡合状态下，将转塔定位在规定的旋转位置上，在两个卡合元件彼此脱离的脱离状态下，容许转塔旋转；传动部件，其与上述转塔驱动部卡合将驱动力传动到该转塔驱动部，以限制上述转塔的自由旋转，该转塔刀架使上述传动部件与上述卡定部件相协作，以在上述卡定部件的脱离状态下使上述传动部件将驱动力传动到上述转塔驱动部，该转塔刀架使上述传动部件与上述卡定部件进行协作动作，以能够在由上述传动部件限制了转塔的自由旋转的状态下将上述卡定部件从卡合状态向脱离状态切换。

上述传动部件由离合器构件构成，该离合器构件能够沿上述转塔的回转轴线方向移动，且与设置在转塔驱动部侧的卡合体卡合、脱离自由地与该卡合体卡合，该转塔刀架设置有移动机构，该移动机构使离合器构件沿上述转塔的回转轴线方向移动，并且，使卡合元件以低于离合器构件的移动速度的速度与离合器构件联动地移动而在上述卡定部件的卡合元件脱离之前使离合器构件与卡合体成为卡合状态，利用离合器构件与卡合体的卡合限制转塔的自由旋转而将卡定部件从卡合状态切换成脱离状态。

上述移动机构也可以包括：直动轴，其使上述离合器构件与该直动轴一体地移动；杆构件，其一端与该直动轴相连结，且另一端能摆动地与固定支点相连结，两端的中间与卡定部件侧相连结。

设定离合器构件的移动行程，而继续使离合器构件在卡合状态下移动，直到卡定部件的脱离动作结束。

发明的效果

采用本发明，在由传动部件限制了转塔的自由旋转的状态下，两个卡定部件的脱离动作结束，因此能够易于防止与两个卡定部件的脱离相对应的转塔的不必要的自由旋转，能够避免由预料不到的转塔旋转导致的工具、周边设备的破损等。

附图说明

图1是搭载有本发明的实施方式的转塔刀架的自动车削机械的概略立体图。

图2是图1的转塔刀架的截面主视图，是表示伺服电动机的驱动力传递到工具旋转用的回转轴的状态的图。

图3是图1的转塔刀架的截面主视图，是表示伺服电动机的驱动力传递到转塔旋转用的轴部的状态的图。

图4是图3的Ⅳ-Ⅳ剖视图。

图5是以时间序列的方式表示本发明中的与离合器构件相关的联接部件的相对位置关系、和与转塔相关的联接部件的相对位置关系的图。

图6是以时间序列的方式表示以往技术中的与离合器构件相关的联接部件的相对位置关系、和与转塔相关的联接部件的相对位置关系的图。

图7是表示离合器构件的变形例的图。

具体实施方式

下面，参照附图根据本发明的实施方式来详细说明本发明。在各附图中，对于相同的构成部件标注相同的附图标记。图1表示将本发明的一实施方式的转塔刀架1搭载在NC车床等自动车削机械2上的结构。与自动车削机械2的旋转主轴3面对地配置转塔刀架1。旋转主轴3搭载、收容在台架(ハウジング)状的主轴座4中，旋转主轴3把持要被车削加工的棒材W，被未图示的驱动源驱动而旋转。转塔刀架1将加工棒材W所必须的许多个工具预先承载在规定位置，并且依据棒材W的加工位置，利用回转分度动作选择期望的工具，将该工具定位在自动车削机械的旋转主轴3的前端的加工作业位置。

转塔刀架1由工具输送台7、支承台8和转塔11构成，上述工具输送台7与旋转主轴3面对地设置在自动车削机械2的底盘6上，上述支承台8能在工具输送台7上沿所付与的坐标轴移动地设置，上述转塔11能旋转地被支承台8支承，在回转轴线的周围以规定间隔承载至少一个工具9。在图1的实施方式中具有下述结构，即，工具输送台7在未图示的Z轴进给电动机的驱动下，沿与旋转主轴3的中心轴线大致平行的Z轴方向移动，支承台8在未图示的X轴进给电动机的驱动下，沿与旋转主轴3的中心轴线大致正交的X轴方向移动，被转塔11选择的各种工具9在两个轴线方向进给动作的作用下将棒材W车削成期望形状。

图2详细地表示旋转自由地被支承台8支承的转塔11的构造。转塔11包括：空心的头部12，其具有圆柱状或棱柱状的外形；空心圆筒状的轴部13，其自头部12的轴线方向一端面沿轴线方向与头部12同心地延伸设置。自支承台8的前端面(图1中的右端)向外侧突出地配置转塔11的头部12，在该头部12的径向外周面上每隔规定的分度角度安装有工具9。工具9能够使用车刀等固定工具和钻头等旋转工具，在图2中表示的是使用旋转工具9a的情况下的构造。

旋转工具9a借助设置在头部12和轴部13的内部的驱动轴14和驱动齿轮16，被设置在支承台8的后端(图2中的右端)的伺服电动机17驱动。在支承台8侧的支承部8a中以与轴部13同心地贯穿轴部13的方式固定有中间轴15。驱动轴14由多个轴承以能与中间轴15同心地旋转的方式被支承。驱动轴14在其后端14a借助作为传动部件的一例的大致圆筒状的离合器构件24能够与齿轮18相连结，该齿轮18与伺服电动机17的输出轴相连接。驱动齿轮16在外周具有锥形的齿，另一方面在转塔11的头部12内配置有工具9a用的旋转工具安装部21，该旋转工具安装部21具有与驱动齿轮16的锥形的齿啮合的锥齿轮19。旋转工具安装部21具有例如沿锥齿轮19的旋转方向平行延伸的一对相面对的平面状构件21a、21b，另一方面，工具9a具有能够不晃荡地插入在该平面状构件21a、21b之间的舌部22。采用上述那样的结构，在利用伺服电动机17的驱动使驱动轴13旋转时，驱动齿轮16同时旋转，从而安装在旋转工具安装部21上的旋转工具9a被驱动而进行旋转。

转塔11的轴部13能旋转且能沿轴线方向移动地受纳在支承台8的转塔受纳空洞部23内。轴部13以能够不沿径向晃荡地滑动的方式被划分出支承台8的转塔受纳空洞部23的圆筒内壁面23a支承。上述中间轴15的后端(图2中的右端)区域收纳在上述大致为圆筒状的离合器构件24的中心孔中。

图3是与图2相似的图，相对于在图2中表示伺服电动机17的驱动力传递到工具旋转用的驱动轴14的状态，图3表示伺服电动机17的驱动力传递到用于对转塔11进行旋转驱动的驱动部的状态。下面，参照图2和图3详细说明上述的离合器构件24。

大致为圆筒状的离合器构件24与驱动轴14同心地配置在驱动轴14的与头部12相反的一侧的端部，且旋转自由地被后述的移动机构27的连结构件51支承，在上述移动机构27的作用下，离合器构件24能够沿轴部13的轴线方向在第一位置(图2的位置)与第二位置(图3的位置)之间移动。离合器构件24在后端(图2、图3中的右端)具有在离合器构件24位于第一位置时与固定在驱动轴14的后端14a上的离合器齿28卡合的离合器齿29，另外，离合器构件24在前端(图2、图3中的左端)具有在离合器构件24位于第二位置时与离合器齿33卡合的离合器齿34，该离合器齿33与旋转自由地支承在中间轴15的后端的齿轮35一体地设置。离合器构件24在第一位置与离合器齿33处于非卡合状态，另一方面，在第二位置与离合器齿28处于非卡合状态。作为构成上述离合器齿的构件，可以使用在环状的端面具有呈放射状延伸的齿槽的构件。另外，与一体地固定在轴部13的后端13a上的齿轮31啮合的齿轮30、和与上述齿轮35啮合的齿轮32以能够一体旋转的方式可转动被支承台8支承。

当离合器构件24位于第一位置时(参照图2)，伺服电动机17的驱动力经由齿轮18、离合器齿29、28传递到驱动轴14，因此驱动轴14旋转，进一步将驱动力经由上述齿轮16、19而传递到工具9a，从而使工具9a旋转。另一方面，当离合器构件24位于第二位置时(参照图3)，伺服电动机17的驱动力经由齿轮18、离合器齿33、34、齿轮35、32、30、31而传递到转塔的轴部13，因此转塔11的头部12旋转，进行转塔11的回转分度。

接下来，说明用于阻止回转分度后的转塔11进行不必要的旋转的卡定部件。如图3所示，转塔刀架1具有由固定在支承台8上的环状固定联接部件36和固定在转塔11上的环状可动联接部件37构成的相互卡合机构。环状固定联接部件36具有齿状离合器状的构造，固定在支承台8的转塔受纳空洞部23的轴线方向前方开口端的附近。环状可动联接部件37同样也具有齿状离合器状的构造，固定在转塔11的与头部12和轴部13相连接的连接部位附近。

在环状固定联接部件36的前端面(图3中的左端面)上以规定间距呈放射状地设置有许多个齿39，在环状可动联接部件37的后端面(图3中的右端面)上以规定间距呈放射状地设置有许多个能与齿39啮合的齿41。环状固定联接部件36和环状可动联接部件37使上述齿39、41能彼此卡合和脱离地沿轴线方向面对地配置。并且，在转塔11未旋转的状态下，环状可动联接部件37与转塔11一并沿轴线方向移动，从而进行两个环状可动联接部件36、37的彼此卡合和脱离动作。作为相互卡合机构，例如可以使用弧齿耦合器(カ一ビツクカツプリング)(注册商标)。

接下来，详细说明用于进行上述离合器构件24的往返动作和环状联接部件36、37的卡合、脱离动作的移动机构27。如图2所示，移动机构27包括：伺服电动机42；滚珠丝杠45，其借助联接构造44与伺服电动机42的回转轴43相连结；螺母46，其与该滚珠丝杠45螺纹接合；直动轴47，其与该螺母46一体地安装在该螺母46上；上述连结构件51，其与直动轴47一体地固定在直动轴47上；杆构件49，其能摆动地与直动轴47的前端48相连结。直动轴47与轴部13平行地延伸。连结构件51与轴部13大致正交地延伸。直动轴47和上述离合器构件24借助连结构件51实际上一体地相连结，因此，当直动轴47在伺服电动机42的驱动下沿轴线方向移动时，离合器构件24沿轴线方向移动与直动轴47的移动距离相同的距离。

如图3和作为图3的Ⅳ-Ⅳ剖视图的图4所示，杆构件49是与转塔11的轴部13大致正交地配置的大致为棒状或细长板状的构件，杆构件49在一方的端部53具有与设置在直动轴47的前端48上的销50卡合的卡合孔52，另一方面，杆构件49的另一端54能摆动地与支点56相连结，该支点56设置在相对于杆构件49的端部53夹着轴部13的相反侧的支承台8上。此外，杆构件49具有与形成在轴部13的外周面上的环状的槽57卡合的销58。另外，优选杆构件49的卡合孔52形成为沿杆构件49的长度方向延伸的长孔形状。通过将杆构件49的两端配置在夹着轴部13的两侧，能够小型地构成整个刀架。

在本实施方式中，当直动轴47在伺服电动机42的驱动下沿轴线方向移动时，轴部13也沿轴线方向移动比直动轴47的移动量少的量。详细而言，依据支点56和销58之间的距离、与支点56和销50之间的距离的比(在图示的例子中大概为1∶3)的不同，移动量是不同的。在本实施方式中，直动轴47的每单位时间内的移动量(移动速度)大约是转塔轴部13的3倍，因而与直动轴47联动地移动的离合器构件24的移动速度也大约是转塔轴部13的3倍。另外，在图示的例子中表示的是移动速度比大约为1∶3的情况，但在本发明中，直动轴47的移动速度比轴部13的移动速度大即可。

在转塔刀架1中，转塔11的回转分度用的旋转驱动源借用作为旋转工具用驱动源的伺服电动机17。因而，在进行转塔11的回转分度动作时，需要使转塔11与伺服电动机17有效地相连结，在驱动旋转工具9a时，需要断开转塔11与伺服电动机17的有效连结。在本实施方式中，利用上述圆筒状的离合器构件24的作用切换上述驱动对象。

在图2所示的状态中，环状固定联接部件36的齿39和环状可动联接部件37的齿41彼此卡合，环状可动联接部件37的相对于环状固定联接部件36的旋转被阻止，因而能够防止转塔11的相对于支承台8的旋转动作。也就是说，在该状态下，环状可动联接部件37与转塔11一并在转塔11的轴线方向移动范围内位于后端(图中的右端)的卡合位置上。

在转塔11和环状可动联接部件37位于上述卡合位置的期间内，利用安装在转塔11的头部12上的工具9a对被旋转主轴3把持的棒材W实施加工。在该期间内，转塔11在上述相互卡合机构的作用下，克服在加工时施加于工具9a的应力且以足够维持加工精度的强度被牢固地固定保持在支承台8上。

当利用上述移动机构27使转塔11和环状可动联接部件37从图2所示的卡合位置向前方(图2中的左侧)移动而位于图3所示的脱离位置时，环状可动联接部件37的齿41自环状固定联接部件36的齿39脱离。结果，相对于环状固定联接部件36，环状可动联接部件37能够自由地旋转，因而转塔11的相对于支承台8的固定被解除，转塔11处于能够进行回转分度的状态。

在转塔11即离合器构件24未旋转的状态下，当直动轴47在伺服电动机42的驱动下向转塔侧移动时，离合器构件24的离合器齿29自离合器齿28脱离，另一方面，离合器齿34与离合器齿33卡合。在离合器齿34与离合器齿33卡合的期间内，伺服电动机17将旋转力经由齿轮列35、32、30、31和轴部13施加给转塔11的头部12。因而，在转塔刀架1中，在伺服电动机17的驱动下，转塔11执行回转分度动作。

相反，当直动轴47在伺服电动机42的驱动下向转塔侧的相反侧移动时，离合器构件24的离合器齿33自离合器齿34脱离，另一方面离合器齿29与离合器齿28卡合。这样，直动轴47的轴线方向移动使下述两个动作彼此联动地进行，即，用于将转塔11固定地保持在支承台8上的联接卡合脱离动作、和用于切换伺服电动机17的驱动对象的离合器卡合脱离动作。

这样，在转塔刀架1中，在将转塔11固定保持在支承台8上的期间内，只利用伺服电动机17进行伺服电动机17本来的功能即驱动旋转工具9a，在转塔11的固定被解除后，伺服电动机17使转塔11旋转而能够实施回转分度。由于伺服电动机17既能用于驱动旋转工具，又能用于转塔11的回转分度，因此不需要另外准备伺服电动机，能够构成整体小型的转塔刀架。

在本发明中，当环状可动联接部件37自环状固定联接部件36脱离时，能够可靠地防止转塔11自由旋转。下面，参照图5和图6详细说明该点。

图5的(a)～(d)是为了便于理解而示意性地表示上述离合器构件24、和与离合器构件24的离合器齿29卡合的离合器齿28、与离合器构件24的离合器齿34卡合的离合器齿33的相对位置关系、以及环状联接部件36、37的相对位置关系。这里，图5的(a)相当于图2的状态，图5的(d)相当于图3的状态，图5的(b)、(c)表示图2的状态与图3的状态的中间的状态。另外，图6的(a)～(d)是为了与本发明作比较，表示在专利文献1所述的那样的以往技术中相当于离合器构件24和环状联接部件36、37的构件的相对位置关系。另外，在图6中，对于相当于图5的部件的部件，在图5的附图标记后添加“’”地表示。

当直动轴47在伺服电动机42的驱动下从图5的(a)所示的状态向转塔头部12侧(图2、图3中的左侧)移动时，设置在转塔11上的可动联接部件37开始自固定在支承台8上的固定联接部件36脱离。如图5的(b)所示，在可动联接部件37仍与固定联接部件36维持卡合状态的期间内，离合器构件24的离合器齿34与离合器齿33卡合。因而，即使如图5的(c)所示变成联接部件37不再与联接部件36卡合的状态，也能利用离合器齿33与离合器齿34的卡合来防止转塔11的自由旋转。另外，通常在使伺服电动机17停止运转的状态下进行图5的(a)～(d)的操作，因此在图5的(b)中，离合器齿28与离合器齿29也可以卡合。

之后，各部件之间进行相对移动至图5的(d)的状态，但如上所述，由于离合器构件24的移动速度比可动联接部件37的移动速度大(在图示的例子中约为3倍)，因此依据移动速度差，比可动联接部件37的移动距离长地设定从图5的(a)到图5的(d)的状态的离合器构件24的移动距离。采用这种结构，能够使离合器构件24的离合器齿29、34和与该离合器齿29卡合的离合器齿28、与该离合器齿34卡合的离合器齿33沿离合器构件24的移动方向具有与移动速度差相对应的较长的尺寸，从而能够可靠地创出图5的(b)所示那样的状态。

另一方面，在图6所示的以往的形态中，联接部件36’、37’之间的卡合和脱离以及离合器构件24’的切换操作均在图6的(b)和(c)之间的时刻进行，因此不能可靠地消除联接部件37’自联接部件36’脱离且离合器齿34’自离合器齿33’未卡合的状态(即转塔能够自由旋转的状态)。但在图5所示的本发明的情况下，在联接部件37仍与联接部件36卡合的状态(图5的(b))下，离合器齿34已经与离合器齿33卡合，因此能够可靠地防止转塔11的自由旋转。

图7是表示图5所示的离合器齿的形态的变形例的图。在图5的例子中，离合器构件24的离合器齿29、34和与该离合器齿29卡合的离合器齿28、与该离合器齿34卡合的离合器齿33均是平行齿，但在图7的例子中，上述齿均形成为具有相对于离合器构件24的移动方向倾斜的部分的锥形齿。在离合器齿为锥形齿的情况下，在图5的(b)或(c)那样的中间位置上，可能在两个离合器齿之间发生些许晃荡，但与图5的情况相同，也能够易于实现如下啮合构造，即，在可动联接部件37与固定联接部件36维持卡合状态的期间内，离合器构件24的离合器齿34与离合器齿33卡合，即使变成联接部件37不再与联接部件36卡合的状态，用离合器齿33与离合器齿34的卡合来防止转塔11的自由旋转的啮合构造。

如上所述，采用本发明，在离合器构件24将伺服电动机17的驱动力的传递从驱动轴14向转塔轴部13(或反之从转塔轴部13切换到驱动轴14)切换时，能够可靠地防止转塔11的自由旋转，这在安装在转塔11上的工具是工具9a那样的旋转工具的情况下特别有用。

Claims (3)

1.一种转塔刀架，其特征在于，

该转塔刀架包括：转塔，其旋转自由地被支承台支承；转塔驱动部，其对该转塔进行旋转驱动；一对卡定部件，它们在设置在上述转塔侧和支承台侧的卡合元件彼此卡合的卡合状态下，将转塔定位在规定的旋转位置上，在两个卡合元件彼此脱离的脱离状态下，容许转塔旋转；传动部件，其与上述转塔驱动部卡合以限制上述转塔的自由旋转，将驱动力传动到该转塔驱动部；

该转塔刀架使上述传动部件与上述卡定部件相协作，以在上述卡定部件的脱离状态下使上述传动部件将驱动力传动到上述转塔驱动部，

该转塔刀架使上述传动部件与上述卡定部件进行协作动作，以能够在由上述传动部件限制了转塔的自由旋转的状态下将上述卡定部件从卡合状态向脱离状态切换，

上述传动部件由离合器构件构成，该离合器构件能够沿上述转塔的回转轴线方向移动，且与设置在转塔驱动部侧的卡合体卡合、脱离自由地与该卡合体卡合，该转塔刀架设置有移动机构，该移动机构使离合器构件沿上述转塔的回转轴线方向移动，并且使卡合元件以低于离合器构件的移动速度的速度与离合器构件联动地移动而在上述卡定部件的卡合元件脱离之前使离合器构件与卡合体成为卡合状态，利用离合器构件与卡合体的卡合限制转塔的自由旋转而将卡定部件从卡合状态向脱离状态切换。

2.根据权利要求1所述的转塔刀架，其特征在于，

上述移动机构包括：直动轴，其使上述离合器构件与该直动轴一体地移动；杆构件，其一端与该直动轴相连结，且另一端能摆动地与固定支点相连结，两端的中间与卡定部件侧相连结。

3.根据权利要求1或2所述的转塔刀架，其特征在于，

设定离合器构件的移动行程，而继续使离合器构件在卡合状态下移动，直到卡定部件的脱离动作结束。

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