CN103946143B - 用于插入机床的装置及机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于插入机床(1)的装置(5′)，包括：第一部件(9)；与所述第一部件(9)连接的第二部件(10)，所述第一部件(9)可以围绕转动轴线(D)做相对于所述第二部件(10)的转动；与所述第二部件(10)连接的电机主轴(6)；沿着所述转动轴线(D)从所述第一部件(9)延伸到所述第二部件(10)的馈入管(15)；从所述第一部件(9)内部穿出，并通过所述馈入管(15)和所述第二部件(10)伸入所述电机主轴(6)的管线(16)；以及形成在所述第一部件(9)内部，用于将设置于所述第一部件(9)内部的一部分所述管线(16)直接引导至所述馈入管(15)前方的管线导引装置(17)。所述管线导引装置(17)形成于与所述转动轴线(D)垂直的平面内，且当所述第二部件(10)相对于所述第一部件(9)旋转时，所述管线导引装置(17)对所述管线(16)进行调节，从而避免或减轻所述管线(16)在所述馈入管(15)内的扭转，所述扭转是因旋转而引起的。

Description

用于插入机床的装置及机床
技术领域
本发明涉及一种用于机床的装置及机床。
背景技术
机床是制造业中重要的生产设备。图1示出了作为示例的机床1，其包括下列部件：第一导引结构2、第二导引结构3、第三导引结构4、装置5、托架7、以及旋转台8。第一导引结构2可以引导托架7在X轴方向上移动。旋转台8安装在托架7上，且能够围绕轴线A做相对于托架7的转动。第二导引结构3与第一导引结构2固定连接，并可引导第三导引结构4在Y轴方向上移动。第三导引结构4可以引导装置5在Z轴方向上移动。装置5包括第一部件9、与第一部件9连接的第二部件10、以及与第二部件10连接的电机主轴6，其中第二部件10可以围绕旋转轴线D(在截面11中)做相对于第一部件9的转动。电机主轴6与第二部件10固定连接。另外，装置5具有管道12，该管道12由弹性材料制成，且通过第一部件9的一个开口13从第一部件9及第二部件10中伸出，并连接到电机主轴6的一个开口14。该管道12用来容纳为电机主轴6提供电信号、液体、驱动流等的各种管线。
该装置5的结构的不利之处在于，由于管道12的存在，使得第二部件10及电机主轴6相对于第一部件9的旋转自由度受到了限制。这可以通过图2及图3加以说明：图2示出了装置5的一种状态，其中电机主轴6的一个用于容纳机床主轴的开口30被放置为平行于X轴方向。图3则示出了装置5的另一种状态，其中电机主轴6的该开口30被放置为平行于Z轴方向。从图3中显而易见的是，第二部件10无法相对于第一部件9做进一步的逆时针的转动，这是因为在这种情况下管道12将呈现张紧状态，从而阻止进一步的转动。
因此，本发明的目的在于提供一种可以避免上述问题的装置。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于机床的装置，其包括：第一部件；与所述第一部件连接的第二部件，其中，所述第一部件可以围绕转动轴线做相对于所述第二部件的转动；与所述第二部件连接的电机主轴；沿着所述转动轴线从所述第一部件延伸到所述第二部件的馈入管；从所述第一部件内部通过所述馈入管和所述第二部件伸入所述电机主轴的管线；以及形成在所述第一部件内部，用于将设置于所述第一部件内部的一部分所述管线直接引导至所述馈入管前方的管线导引装置。所述管线导引装置形成于与所述转动轴线垂直的平面(或“层”)内。当所述第二部件相对于所述第一部件旋转时，所述管线导引装置对所述管线进行调节，从而避免或减轻因旋转而引起的所述管线在所述馈入管内的扭转。
根据本发明的一个实施例，所述管线导引装置在第一状态下形成弧线形，在第二状态下形成螺旋形；当所述第二部件相对于所述第一部件旋转时，可以驱动所述管线导引装置在所述第一状态与所述第二状态之间被来回引导。
根据本发明的一个实施例，所述管线导引装置包括一组联接在一起且能够相对于彼此转动的导引件。
根据本发明的一个实施例，所述管线的位于所述馈入管的朝向所述第二部件或处于所述第二部件内部的一端的第一段固定地连接到所述第二部件上，以使得当所述第二部件相对于所述第一部件转动，且相对于所述转动轴线转过了一旋转角β时，所述管线的所述第一段相对于所述转动轴线转过的第一旋转角β与所述旋转角β相互对应；其中，所述管线在所述馈入管中可以相对于所述第一部件自由移动。
根据本发明的一个实施例，所述管线的位于所述馈入管的朝向所述第一部件或处于所述第一部件内部的一端的第二段可以与所述第一旋转角无关地相对于所述转动轴线转过第二旋转角，所述第一旋转角β与所述第二旋转角α的差值与所述管线在所述馈入管中的扭转程度相对应。在此背景下，“无关”的意思是，通过设置所述管线导引装置的结构，可以使得所述第二部件相对于所述第一部件的转动并非必定会导致所述管线导引装置自动对所述管线的转动进行调节而使所述管线转过所述第二旋转角。例如，如果所述管线需要较大幅度的扭转，则可以根据具体需求选择是否对其转动进行调节。又例如，可以改变调节的幅度，使得所述第一旋转角β与所述第二旋转角α相对应。如果所述管线的扭转程度仍然是可以接受的，作为选择，还可以进一步地改变调节的幅度，使得所述第一旋转角β大于所述第二旋转角α。
根据本发明的一个实施例，通过所述管线导引装置可以调节所述管线的转动，使得所述管线在所述馈入管的朝向所述第一部件的一端的旋转角与所述管线在所述第二部件内的旋转角相对应。由于这两个旋转效果彼此“抵消”，从而能够避免所述管线的(相对的)扭转。
根据本发明的一个实施例，所述馈入管的朝向所述第一部件的一端设有沿着所述转动轴线延伸的第一管状元件，所述馈入管的远离所述第二部件的一端以枢轴方式支撑第二管状元件；其中，在所述第二管状元件所在的方向上，至少有一个元件沿着与所述转动轴线垂直的方向延伸；其中，所述第二管状元件被以枢轴方式支撑在延伸方向垂直于所述旋转轴线，且通过所述馈入管朝向所述第一部件的一端的平面内；其中，所述管线通过所述第一管状元件及所述第二管状元件延伸。
根据本发明的一个实施例，所述第一管状元件、所述第二管状元件及所述管线导引装置可操作地彼此连接，从而使得当所述第二部件相对于所述第一部件转过角度α时，所述第二管状元件也转过角度α。这样就可以避免所述管线在所述第一管状元件与所述第二管状元件内部(特别是二者的交界处)发生扭转。
根据本发明的一个实施例，所述管线包括下列管线中的至少一种：为所述电机主轴的轴承提供润滑的管线、传输所述电机主轴的温度传感器产生的温度信号的管线、传输密封气体的管线、传输鼓风机吹入的气体的管线、传输冷却润滑剂的管线、为所述电机主轴传输冷却水的管线、为夹紧装置传输液压流体的管线、为工作室的灯具输电的管线、传输所述电机主轴的震动传感器产生的震动信号的管线、传输所述电机主轴的旋转编码器产生的旋转编码信号的管线、为所述电机主轴的驱动器输电的管线、以及所述电机主轴的接地线。
根据上述的任何一个实施例所述的装置可以用于机床。特别地，该装置可以安装在该机床的可以沿着导轨移动的托架上。
附图说明
以下将参考附图和示例性的实施例对本发明做更详细的说明。如图所示：
图1是现有机床的示例；
图2示出了图1所示的装置的第一转动状态；
图3示出了图1所示的装置的第二转动状态；
图4部分地示出了本发明的一个实施例提供的装置的第一状态；
图5部分地示出了本发明的一个实施例提供的装置的第二状态；
图6部分地示出了本发明的一个实施例提供的装置的第一状态；
图7部分地示出了本发明的一个实施例提供的装置的第二状态；
图8部分地示出了本发明的一个实施例提供的装置；
图9部分地示出了本发明的一个实施例提供的装置。
在这些附图中，相同或相互对应的范围、元件或元件组由相同的参考标号加以指示。此外，需要说明的是，这些附图的性质是示意性的，也就是说，附图的尺寸并不代表本发明的实际尺寸。
具体实施方式
图4示出了根据本发明一个实施例提供的用于机床的装置5′。该装置5′的外部结构与图1-3所示的装置5对应。然而，两者的实质区别在于装置5′并未在第一部件9、第二部件10及电机主轴6外部设置管道12。作为替代方案，对应的管线通过第一部件9和第二部件10的内部延伸到电机主轴6。
装置5′包括：第一部件9；与第一部件9连接的第二部件10，其中第一部件9可以围绕旋转轴D做相对于第二部件10的转动；与第二部件10固定连接的电机主轴6；沿着旋转轴线D从第一部件9延伸到第二部件10的馈入管15；从第一部件9内部引出，并通过馈入管15及第二部件10延伸到电机主轴6的管线16；以及形成在第一部件9内部，用于将设置于第一部件9内部的一部分管线16直接引导至馈入管15前方的管线导引装置17(也可被称为线缆托架或能源输送链)。馈入管15在图4及图5中示出的一部分(即馈入管15朝向第一部件9的一端)形成凸出的伸入第一部件9的管状元件。馈入管15的该凸出并伸入第一部件9的部分也可以被省略。管线导引装置17形成在一个与旋转轴线D垂直的平面或“层”之内，当第二部件10相对于第一部件9旋转时，管线导引装置17对管线16进行调节，从而避免或减轻通常情况下因旋转而引起的管线16在馈入管15内的扭转。
换言之，如果第一部件9和第二部件10的相对旋转导致电机主轴6沿着箭头R1所示的方向发生旋转，为了达到如图4所示的旋转状态，管线导引装置17也沿着箭头R1所示的方向旋转，从而使管线导引装置17呈现螺旋形。但是，如果第一部件9和第二部件10的相对旋转导致电机主轴6沿着箭头R2所示的方向(与旋转方向R1相反)发生旋转，管线导引装置17的形状将从螺旋形变成如图5所示的弧线形。第一部件9与第二部件10的相对旋转是通过电动机19实现的，电动机19通过齿轮20可操作地连接到齿圈21，且齿圈21、齿轮20、电动机19依次安装到第二部件10上。通过沿着旋转方向R1或R2旋转管线导引装置17，亦即随着该旋转动作同步地旋转管线导引装置17的端部22，将使得安装在该端部22内部的一部分管线16被用于调节该转动，进而使安装在管线导引装置17内部的全部管线16都被用于调节该转动。由于管线16从管线导引装置17的端部22伸入馈入管15，显然这种调节方式使得管线16不会在管线导引装置17的端部22与馈入管15的输入部25之间的区域内产生扭转。
在本实施例中，管线导引装置17包括一组联接在一起且能够相对于彼此转动的导引件23。这些导引件23可以围绕着与上述转动轴线D平行的多条轴线27相互转动。这样，全部导引件23共同组成笼形，将管线16容纳在其中。
对管线16的转动进行调节的程度是可变的，这样可以调整对管线16的调节程度，使得管线16在管线导引装置17的端部22与馈入管15的输入部25之间的区域内产生的扭转处于一定的可接受的范围内。在这种情况下，这种调节的程度可以略小于第二部件10相对于第一部件9的转动幅度。如果需要完全消除管线16的扭转，则管线导引装置17的长度应该与第二部件10相对于第一部件9的转动幅度相对应。
为了防止当第二部件10相对于第一部件9转动时，管线导引装置17在第一部件9内发生不受控制的移动，在本实施例中还提供了皮带24，该皮带24的形状为弧形，管线导引装置17以展开状态(即形状为弧形的状态)附着于该皮带24的内侧。
图6及图7示出了与图4及图5所示的实施例对应的又一个实施例(其中显示了图4及图5中省略了的第一部件9的部分外侧壁)。而且，在图6及图7中可以看出，一第二管状元件26以枢轴方式支撑在馈入管15的输入部25上(在延伸方向垂直于旋转轴线D，并通过输入部25的平面内可以绕枢轴转动)。不过，该第二管状元件26也可以相对于该平面倾斜一定角度。管线16从管线导引装置17的端部22延伸出来，经过该第二管状元件26伸入馈入管15。当第二部件10相对于第一部件9转动时，管线导引装置17与该第二管状元件26均受到调节，从而避免管线16产生扭转。例如，如果该第二管状元件26的旋转角度与第二部件10相对于第一部件9的旋转角度相对应，则可以完全避免产生扭转。由于避免或减轻了扭转，与图2及图3所示的示例相比，本实施例中允许第二部件10相对于第一部件9做更进一步的旋转。这是因为，管线16的扭转不会产生足以阻碍第二部件10相对于第一部件9转动的阻力，同时也不存在会产生这样的阻力的外部管道12。
在图8中，根据本发明的一个实施例示出了管线16在第一部件9和第二部件10之间延伸的截面示意图。第二部件10可以沿着截面11相对于第一部件9转动。管线16通过紧固件40固定连接到第二部件10。紧固件40不一定必须像图8所示的这样安装在第一部件9和第二部件10的交界处，也可以安装在第二部件10内部的其他适当的位置。紧固件40可以包括例如围绕管线16设置，并通过螺钉或其他方式固定在第二部件10上的固定元件。图8中显而易见的是，管线16并未从馈入管15内固定地连接到第一部件9，而是可以相对于第一部件9自由移动。
若第二部件10沿着截面11相对于第一部件9转动，则附着在第二部件10上的管线16也随着第二部件10转动。这样，管线16也在馈入管15内相对于第一部件9转动。为了防止该转动过程导致馈入管15内的管线16发生扭转，根据本发明，管线16的上段45(位于馈入管15上方的部分)被至少部分地用于调节第二部件10的转动。例如，以枢轴方式将第二管状元件26(管线16伸入其中)相对于第一部件9转动(与截面11保持平行)，就可以对管线16起到调节，如图6及图7所示。在本实施例中，如果第二管状元件26的转动角(即第二管状元件26以枢轴方式在截面11内转动的角度)和第二部件10沿着截面11相对于第一部件9转动的转动角相对应，则管线16在馈入管15内不会发生扭转。相比之下，如果第二管状元件26的转动角小于第二部件10沿着截面11相对于第一部件9转动的转动角，则管线16在馈入管15内会发生程度较轻的扭转(此处“程度较轻”是相对于完全未对管线16进行调节的情况而言)。对管线16的调节也可以受到其他装置的影响，也就是说，第二管状元件26仅是调节元件的其中一个示例。可选择地，也可省略第二管状元件26，而仅将链状的管线导引装置17用于引导管线16。
馈入管15朝向第一部件9的一端可以设置第一管状元件41(由虚线示意性地标出)，该第一管状元件41的下端42与第一部件9固定连接，上端43则以枢轴方式支撑着第二管状元件26。其中，由于第二管状元件26得到支撑，使得第二管状元件26沿着与转动轴线D垂直的方向延伸出来的一部分44能够在与转动轴线D垂直的平面内以枢轴方式旋转。如有必要，第一管状元件41也可以省略。
图9示出了图8所示的实施例中各个部件的平面图。图9中显示了以下情况：当第二部件10相对于第一部件9转动，且相对于转动轴线D转过了角度β时，第二管状元件26对管线16进行调节，使得管线16的上段45相对于转动轴线D转过角度α。相比之下，管线16的与紧固件40邻近的下段46相对于转动轴线D转过的角度仍然为β，这是由于这一部分是与第二部件10固定连接的。如果α与β相对应，则管线16在馈入管15内不会产生扭转。如果α＜β，则会发生轻微的扭转。如果α＜＜β或者α＝0，则会发生严重的扭转。因此，对管线16的调节幅度决定了馈入管15内的扭转程度。
由管线导引装置17引导的管线16可以包括例如下列的各种管线：为电机主轴6的轴承提供润滑的管线、传输电机主轴6的温度传感器产生的温度信号的管线、传输密封气体的管线、传输鼓风机吹入的气体的管线、传输冷却润滑剂的管线、为电机主轴6传输冷却水的管线、传输液压流体(例如用于电机主轴6的夹紧装置的液压流体)的管线、为工作室的灯具输电的管线、传输电机主轴6的震动传感器产生的震动信号的管线、传输电机主轴6的旋转编码器产生的旋转编码信号的管线、为电机主轴6的驱动器输电的管线、以及电机主轴6的接地线。其他用途的管线也可包括在管线16中。
图4至图7所示的装置5′的上述实施例可以用于任何机床中。例如，装置5′可以使用在图1所示的机床1中以代替装置5。也就是说，借助于托架30，装置5′将可以随着第三导引结构4在Y轴方向上移动。

Claims (10)

1.一种用于机床(1)的装置(5′)，其特征在于，包括：
第一部件(9)；
与所述第一部件(9)连接的第二部件(10)，其中，所述第一部件(9)可以围绕转动轴线(D)做相对于所述第二部件(10)的转动；
与所述第二部件(10)连接的电机主轴(6)；
沿着所述转动轴线(D)从所述第一部件(9)延伸到所述第二部件(10)的馈入管(15)；
从所述第一部件(9)内部通过所述馈入管(15)和所述第二部件(10)伸入所述电机主轴(6)的管线(16)；以及
形成在所述第一部件(9)内部，用于将设置于所述第一部件(9)内部的一部分所述管线(16)直接引导至所述馈入管(15)前方的管线导引装置(17)；其中，所述管线导引装置(17)形成于与所述转动轴线(D)垂直的平面内，并且所述管线导引装置(17)具有一组联接在一起且能够相对于彼此转动的导引件(23)；其中，当所述第二部件(10)相对于所述第一部件(9)旋转时，所述管线导引装置(17)对所述管线(16)进行调节，从而避免或减轻因旋转而引起的所述管线(16)在所述馈入管(15)内的扭转。
2.根据权利要求1所述的装置(5′)，其特征在于：所述管线导引装置(17)在第一状态下呈弧形，在第二状态下呈螺旋形；当所述第二部件(10)相对于所述第一部件(9)旋转时，可以驱动所述管线导引装置(17)在所述第一状态与所述第二状态之间被来回导引。
3.根据权利要求1所述的装置(5′)，其特征在于：所述管线(16)的位于所述馈入管(15)的朝向所述第二部件(10)或处于所述第二部件(10)内部的一端的第一段(46)固定地连接到所述第二部件(10)上，以使得当所述第二部件(10)相对于所述第一部件(9)转动，且相对于所述转动轴线(D)转过了旋转角(β)时，所述管线(16)的所述第一段(46)相对于所述转动轴线(D)转过的第一旋转角(β)与所述旋转角(β)相互对应；其中，所述管线(16)在所述馈入管(15)中可以相对于所述第一部件(9)自由移动。
4.根据权利要求3所述的装置(5′)，其特征在于：通过所述管线导引装置(17)，所述管线(16)的位于所述馈入管(15)的朝向所述第一部件(9)或处于所述第一部件(9)内部的一端的第二段(45)可以与所述第一旋转角(β)无关地相对于所述转动轴线(D)转过第二旋转角(α)，所述第一旋转角(β)与所述第二旋转角(α)的差值与所述管线(16)在所述馈入管(15)中的扭转程度相对应。
5.根据权利要求4所述的装置(5′)，其特征在于：所述第一旋转角(β)与所述第二旋转角(α)相对应。
6.根据权利要求1所述的装置(5′)，其特征在于：所述馈入管(15)在朝向所述第一部件(9)的一端设有沿着所述转动轴线(D)延伸的第一管状元件，所述馈入管(15)在远离所述第二部件(10)的一端以枢轴方式支撑第二管状元件(26)；其中，在所述第二管状元件(26)所在的方向上，至少有一个元件沿着与所述转动轴线(D)垂直的方向延伸；其中，所述第二管状元件(26)被以枢轴方式支撑在延伸方向垂直于所述转动轴线(D)的平面内；其中，所述管线(16)通过所述第一管状元件及所述第二管状元件(26)延伸。
7.根据权利要求6所述的装置(5′)，其特征在于：当所述第二部件(10)相对于所述第一部件(9)转过角度A时，所述第二管状元件(26)也转过角度A。
8.根据权利要求1所述的装置(5′)，其特征在于：所述管线(16)包括下列管线中的至少一种：为所述电机主轴(6)的轴承提供润滑的管线、传输所述电机主轴的温度传感器产生的温度信号的管线、传输密封气体的管线、传输鼓风机吹入的气体的管线、传输冷却润滑剂的管线、为所述电机主轴传输冷却水的管线、为夹紧装置传输液压流体的管线、为工作室的灯具输电的管线、传输所述电机主轴的震动传感器产生的震动信号的管线、传输所述电机主轴的旋转编码器产生的旋转编码信号的管线、为所述电机主轴的驱动器输电的管线、以及所述电机主轴的接地线。
9.一种机床(1)，其特征在于：包括如权利要求1所述的装置(5′)。
10.根据权利要求9所述的机床(1)，其特征在于：所述装置(5′)安装在托架(30)上，所述托架(30)沿着所述机床(1)的导轨(4)移动。
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