CN103648693B - 调整系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有承载刀具刃（6）的进给头的调整系统，该进给头保持在主轴（2）上。刀具刃的进给通过操作元件进行，该操作元件可通过无接触的线性驱动装置（44）进行调节。

Description

调整系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的调整系统。
背景技术
这种调整系统例如用于在刀具磨损的情况下或在精密加工工件的内轮廓和外轮廓时进行调整，其中，这些轮廓例如可以柱体形地、偏心地或非圆形地实施。DE102007017800A1公开了一种调整系统，其中，主轴承载膜倾斜头，刀具刃可通过该膜倾斜头在径向方向上进行调节，以便例如圆形地、椭圆形地和/或沿活塞销纵轴线呈喇叭状地构造出很小的连杆眼孔。膜倾斜头的调节通过可线性调节的操作元件进行，该操作元件也被称为拉杆，与膜作用连接的、承载刀具刃的刀具头可通过该拉杆关于主轴轴线发生倾斜，以便导致径向调节。拉杆支承在主轴中并且与其一起旋转。拉杆的在后面的端部区段从主轴伸出去并在那里通过轴承装置支承在滑块上，该滑块可通过促动器进行调节。在公知的解决方案中，主轴的驱动通过驱动电机来实现，该驱动电机平行于主轴轴线布置并且通过皮带传动装置或类似物与主轴作用连接。
该解决方案的缺点是，为了驱动主轴以及支承拉杆需要很大的结构空间和设备技术上的耗费。
在DE4401496C3中描述了一种用于加工圆形的、非圆形的和/或非柱体形的轮廓的调节装置，其中，刀具刃的调节通过具有压电变换器的头进行。
该解决方案的缺点是，需要很高的调节技术上的耗费以操控压电转换器。此外，在这种压电变换器中调节是受限的。
发明内容
与此相应地，本发明的任务是提供一种调整系统，其在结构紧凑的情况下需要减少的设备技术上的耗费。
该任务通过具有权利要求1的特征的调整系统来解决。
调整系统的有利的改进方案是从属权利要求的主题。
根据本发明，调整系统具有承载至少一个刀具刃或类似物的进给头，该进给头保持在主轴上，可大致在轴线方向上由伺服驱动装置进行调节的操作元件在该主轴中被引导，该操作元件与进给头作用连接以径向调节刀具刃。根据本发明，伺服驱动装置实施为无接触的线性驱动装置。
通过这些措施不再需要像现有技术中那样在后侧支承操作元件，这是因为操作元件与线性驱动装置的可调节的部件作用连接或一体式连接，该线性驱动装置的可调节的部件（动子）本身可相对于线性驱动装置的不可调节的部件（定子）运动，从而动子是旋转还是静止并不重要。通过取消对操作元件的后侧支承，整个调节系统可极其紧凑地以很小的设备技术上的耗费来实施，从而该调节系统也可使用在小型加工单元中。
在本发明优选的实施例中，主轴实施有直接驱动装置，该直接驱动装置优选与主轴轴线同轴地布置。该改进方案能够实现的是，与本文开头描述的具有轴线平行的驱动装置的解决方案相比可以使结构空间进一步最小化。将主轴驱动装置集成到主轴本身中和使用线性驱动装置来操作操作元件能够实现的是，在安装到加工单元中之前可以对整个单元在冲击和碰撞方面进行[l1]测试和相应的校准。
在这种实施例中，由线圈绕组包绕的永磁体可以布置在主轴体上。
在本发明的变型方案中，线性驱动装置在后侧布置在操作元件的从主轴凸出的端部区段的区域中。
当线性驱动装置的电机壳体安置到主轴的后侧上时，调整系统构建得特别简单，至少一个定子绕组布置在该电机壳体中，而动子与操作元件连接或者与该操作元件一体式实施。
线性驱动装置优选以永磁激励的方式实施。
在本发明的实施例中，操作元件是拉杆，进给头可通过该拉杆进行操作以径向调节。
为了调节操作元件的行程可以设置测量系统，通过该测量系统检测行程并将其作为实际参量输送至中央控制单元。
当测量系统实施为磁致伸缩的系统时，这种测量系统构建得特别简单。
在此，测量系统的波导可以支承在操作元件中并承载磁环。附属的转换器部件可以在后面保持在主轴上。
在这种实施例中优选的是，波导被引导穿过线性驱动装置的电机壳体并插入安置在电机壳体上的转换器部件中。
为了使由于热膨胀或类似原因导致的不精确性最小化，波导的磁环优选布置在进给头的被冷却的区域中。
在本发明优选的实施例中，进给头实施为膜倾斜头。
当调整系统实施有集成的冷却装置时，可进一步改进由于部件的不期望的热膨胀导致的精确性。
附图说明
接下来借助唯一的示意性的附图来阐述本发明优选的实施例，该附图示出穿过根据本发明的调整系统的极简化的纵向截面图。
具体实施方式
根据该纵向截面图，根据本发明的调整系统1原则上由主轴2构成，该主轴承载进给头，在所阐述的情况下为膜倾斜头4，刀具刃6可通过该进给头沿进给方向进行调节，从而可精密加工出本文开头阐述的几何结构，例如工件的非圆形的、椭圆形的孔或沿孔轴线呈喇叭状地实施的孔，例如连杆眼孔。显然，取代膜倾斜头4也可以使用其他进给头，例如平行四边形头，其能够在加工期间实现对刀具刃位置的调节。
主轴2具有固定在机床或加工单元上的主轴壳体8。主轴体12通过轴承装置10可转动地支承在主轴壳体8中。膜倾斜头4在端侧从主轴壳体8凸出的法兰14上夹紧。在示出的实施例中，主轴体12的旋转驱动装置通过集成的直接驱动装置16来实现，该直接驱动装置可实施成同步电机或非同步电机，其中，一个绕组或多个定子绕组18布置在壳体内，而直接驱动装置16的实施为永磁体的磁体20布置在主轴体12的外周边上，从而在操控定子绕组18时以及在定子中构建起相应的运动的旋转磁场时，线圈体12以通过控制调节出的转速旋转。也可使用电磁体来取代永磁体。这种直接驱动装置的结构本身是公知的，从而不需要进一步的阐述。
定子绕组18容纳在包绕磁体20的线圈体中，该线圈体安装在主轴体12中并且在轴向方向上支撑在轴承装置10的左轴承或右轴承或左轴承和右轴承上。轴承装置10的轴承另外地支撑在主轴体的径向凸肩或轴向凸肩上，其中，在图中左轴承在轴向方向上向左支撑在端板22上，该端板被安装到主轴体8的在径向方向上凸出的固定法兰24中。
主轴体12的轴向支撑没有在示意图中示出，为此可以参考已有的现有技术。像图中示意出的那样，在主轴壳体8中还集成有冷却装置26，从而可将调整系统的温度调节到预定的温度范围内并且因此使由于部件的热膨胀导致的不精确性最小化。冷却装置26可以联接到车床/加工单元的冷却剂循环回路/润滑剂循环回路。
膜倾斜头4的结构例如由本文开头提到的DE102007017800A1公知，从而在此仅针对本发明阐述主要的结构元件。据此，膜倾斜头4具有膜28，该膜支承在膜倾斜头4中并且与刀具头30作用连接，从而在膜28偏转（用点划线示出）时，刀具头30沿箭头方向绕轴线32倾斜并且因此使刀具刃6在径向方向上被调节。刀具头30通过虚线示意出的枢转栓34和滑槽引导件36与拉杆38连接。该拉杆在其刀具头侧的端部区段上具有倾斜于主轴轴线安置的叉形槽40，枢转栓34的在径向方向上稍微加宽的头42插入该叉形槽中，从而使其在拉杆38轴向移动（在图中向左或向右）时绕轴线32偏转并且因此使刀具刃6以前面所描述的方式被调节。关于其他的细节参考提到的DE102007017800A1。
在示出的实施例中，拉杆38通过线性驱动装置44在主轴轴线的方向上进行调节，该线性驱动装置例如可以实施成永磁激励的同步电机。线性驱动装置44的定子例如可以具有在图中示意出的三相绕组46，该三相绕组原则上由上下分层的螺旋线圈构成。线性驱动装置44的动子48或线性致动器（Lineator）以本身公知的方式实施有多个永磁体50并且要么固定在拉杆38上要么与该拉杆一体式实施。拉杆38或动子48通过线性轴承51、52以很高的精确度在主轴体12中引导。动子48在轴向方向上向右从主轴壳体8凸出并插入大致呈锅形地构造的电机壳体54中，该电机壳体安置到位于图中右侧的端面56上。据此，线性驱动装置44大致构造为柱体形的非常紧凑地构建的单元中，其明显比在现有技术中使用的结构需要更小的结构空间，其中，与主轴体12一起旋转的拉杆38必须支承在驱动装置的区域内，这由于线性电机44的无接触的设计方案并不是必需的。
对动子48的调节通过利用常见的调节装置，例如PWM整流器操控三相绕组来实现，从而可达到极高的定位精确度。
为了对动子48以及进而拉杆38的行程位置进行位置检测，磁致伸缩的测量系统58设置有行程传感器。该行程传感器原则上由转换器部件60构成，该转换器部件与例如由铜管形成的波导62作用连接，该铜管插入拉杆38的轴向孔65中并延伸直到与膜倾斜头4联接。在波导62的刀具头侧的端部区段上布置有在示出的实施例中构造为磁环的永磁环64。通过转换器部件60，在波导62中产生电流脉冲，该电流脉冲作为磁场在波导62中传播。永磁环64的磁场大致垂直于通过电流脉冲在波导62中产生的磁场，从而通过这两个磁场的叠加使波导62弹性地变形。该弹性变形在波导62中传播开来，其中，传播速度非常快。在转换器部件60中将机械脉冲转换为电信号并计算出该机械脉冲从形成地点，即从永磁环64的位置直至转换器部件60所需的运行时间。该运行时间于是直接与永磁环64与转换器部件60之间的间距成正比并且因而与拉杆38的行程成正比。转换器部件60容纳在信号转换器壳体66中，该信号转换器壳体安置在电机壳体54的端侧上，其中，波导62穿过电机壳体并插入信号转换器壳体66中。
因此，通过磁致伸缩的测量系统58可以极其精确地确定出动子48或拉杆38的行程，然后根据特性曲线相应确定出刀具头30的枢转并进而确定出刀具刃位置，从而能够实现极其精确的加工。像示出的那样，波导62以比较长的轴向长度实施，其中，通过将永磁环64定位在冷却装置26的区域中并且非常接近于膜倾斜头4使基于热膨胀的不精确性最小化。
相对于本文开头描述的解决方案，所描述的调整系统的特征在于具有特别紧凑且简单的结构，其中，加工精确度通过调整系统的提高的刚性得到改进。
在所示实施例中，拉杆38与主轴体12一起旋转，而且波导62也以相应的方式与主轴体12一起转动，但是由于无接触的线性驱动装置44和在最大程度上无接触的磁致伸缩的测量系统58，像已经提及的那样，不需要对驱动部件和测量系统部件的耗费的支承。
公开了一种具有承载刀具刃的进给头的调整系统，该进给头保持在主轴上。刀具刃的进给通过操作元件进行，该操作元件可通过无接触的线性驱动装置进行调节。
附图标记列表
1进给系统
2主轴
4膜倾斜头
6刀具刃
8主轴壳体
10轴承装置
12主轴体
14法兰
16直接驱动装置
18定子绕组
20磁体
22端板
24固定法兰
26冷却装置
28膜
30刀具头
32轴线
34枢转栓
36滑槽引导件
38拉杆
40叉形槽
42头
44线性驱动装置
46三相绕组
48动子
50永磁体
51线性轴承
52线性轴承
54电机壳体
56端面
58测量系统
60转换器部件
62波导
64永磁环
65轴向孔
66信号转换器壳体

Claims (10)

1.一种具有承载至少一个刀具刃(6)的进给头的调整系统，所述进给头保持在主轴(2)上，能大致在轴线方向上由伺服驱动装置进行调节的操作元件在所述主轴中被引导，所述操作元件与进给头作用连接以径向调节刀具刃(6)，其特征在于，伺服驱动装置是线性驱动装置(44)，
其中，主轴(2)实施有集成的、与主轴轴线同轴地布置的直接驱动装置(16)，并且
所述调整系统具有测量系统(58)以检测操作元件的行程，
其中，测量系统实施为磁致伸缩的测量系统，并且
所述调整系统具有波导(62)，所述波导支承在操作元件中并设置有永磁环(64)，其中，转换器部件(60)在后面保持在主轴(2)上。
2.根据权利要求1所述的调整系统，其中，直接驱动装置(16)的磁体(20)布置在主轴体(12)上并由定子绕组(18)包绕。
3.根据上述权利要求之一所述的调整系统，其中，线性驱动装置(44)布置在操作元件的在后侧从主轴(2)凸出的端部区段的区域中。
4.根据权利要求3所述的调整系统，其中，在后侧设置有电机壳体(54)，在所述电机壳体中布置有至少一个定子绕组(18)，而线性驱动装置(44)的动子(48)与所述操作元件连接或者与所述操作元件一体式实施。
5.根据权利要求4所述的调整系统，其中，线性驱动装置(44)是永磁激励的。
6.根据权利要求1或2所述的调整系统，其中，操作元件是拉杆(38)。
7.根据权利要求4所述的调整系统，其中，波导(62)被引导穿过电机壳体(54)并插入安置在后侧的转换器部件(60)中。
8.根据权利要求1所述的调整系统，其中，永磁环(64)在进给头的区域中布置在波导(62)上。
9.根据权利要求1或2所述的调整系统，其中，进给头是膜倾斜头(4)。
10.根据权利要求1或2所述的调整系统，所述调整系统具有冷却装置(26)。
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