CN109070298A - 具有旋转工作台的连续自动工作机床 - Google Patents

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Abstract

一种用于机械加工操作的连续自动工作机床(1)，包括：框架(2)；具有相对于机床轴线(4)的旋转馈送移动的旋转工作台(3)；多个工件保持构件(5)，该多个工件保持构件与旋转工作台(3)相关联并且与所述机床轴线(4)间隔开工作半径(r)；多个工作站(9)，由于所述工作台(3)的馈送移动能够被所述工件保持构件(5)接入；至少一个旋转单元(10)，其能够围绕相应轴线(6)并相对于工作台(3)旋转工件保持构件(5)，其中所述旋转单元(10)包括马达组件(11)，该马达组件在距离所述机床轴线(4)小于所述工作半径(r)的距离处位于所述机床底座内。

Description

具有旋转工作台的连续自动工作机床
说明书
技术领域
本发明涉及具有用于执行机械加工操作的旋转工作台的连续自动工作机床的领域。
背景技术
连续自动工作机床是一种已知类型的用于执行机械加工操作的机床，具有高度自动化和高生产率。
连续自动工作机床主要包括分布在旋转构件周围的多个工作站，该旋转构件通常被称为工作台或圆盘传送带，其设置有多个工件保持构件，例如工件夹具。
每个工作站包括一个或多个操作单元，操作单元被设计为执行预定机械加工循环的一个或多个步骤，例如钻削操作、车削操作等。所述操作单元通常包括工具保持主轴。
旋转工作台提供工件通过不同站的馈送。为此目的，工作台具有分度的旋转移动，由此使得每个工件夹具针对每个馈送步骤接入相应的工作站。工件夹具基本上沿圆形路径行进并且接入沿所述圆形路径分布的工作站。旋转工作台的旋转轴线可以被称为“机床轴线”。
以此方式，连续自动工作机床能够同时地执行多个机械加工步骤，特别是，工作台的每次馈送移动(分度旋转)一方面对应于新工件的加载，而另一方面对应于已经完成循环的成品工件的排出。在一些情况下，工件保持构件和工作站的数量是机械加工循环的步骤的倍数，这意味着机床能够针对工作台的每次完整旋转完成两个以上的机械加工循环。
可以意识到，连续自动工作机床特别适合于大规模生产，这是因为它们消除了机械加工步骤之前的停工时间，它们执行高度自动化的循环并且显著降低了制造成本。与此同时，每个工作站可以配置为执行精密机械加工操作。这些特征已经决定了连续自动工作机床的成功性，特别是针对实现大规模生产需要复杂和/或精密机械加工的机械部件，比如汽车工业的部件、液压和气动系统以及手表制造业的部件、小型精密金属部件等。
然而，已知类型的连续自动工作机床具有仍然未被解决的缺陷。一个或多个机械加工步骤通常需要工件夹具围绕相应轴线旋转。对于有必要使工件旋转移动的机械加工操作(比如车削)而言，显然是需要这种旋转的，然而，即使在静态机械加工(例如，钻削)的情况下也可能需要旋转工件，以便正确地将工件相对于工具定位。在所有这些情况下，需要提供用于旋转工件夹具的合适的旋转单元，因此，连续自动工作机床通常设置有一定数量的这些旋转单元。
旋转单元包括马达，并且如有必要，包括减速齿轮。在现有技术中所述马达组件或齿轮马达直接定位在工作圆周上以便与工件夹具的轴线大体上对准。例如，在具有垂直轴线和水平工作台的连续自动工作机床中，马达单元直接位于工件夹具上方或下方。
然而，按照该方式，旋转单元占去了用于操作单元(主轴)的一些空间并限制了工件的进入。例如，将旋转单元组装在旋转工作台下方仅允许对工件的顶部部分进行机械加工，反之亦然。
更普遍地，旋转单元尤其是相对较大的相应马达组件，会妨碍机械加工元件相对于工件的定位，因此，由于该马达组件的存在一些机械加工操作变得困难或不实际。
另一个问题是旋转单元相当靠近工具工作区域，由于碎屑的产生和/或可能使用润滑剂或冷却剂，该工作区域可以被认为是机床相对关键的区域。
以上问题影响了机床的生产率，例如，可能发生的是，理论上可以在单个站中完成的机械加工操作需要在两个或或更多个连续站中进行。
机床的灵活性也受到了不利的影响，这是因为不同的机械加工循环可能具有不同次序的机械加工操作同时需要对工件进行旋转和/或角度定位，因此，从一个机械加工循环转换到另一个可能需要一定量的时间来重新配置连续自动工作机床，例如，需要时为了安装一定数量的旋转单元。
发明内容
本发明的目的是克服以上已经提到的限制和缺陷。特别是，本发明的目的是改善连续自动工作机床的生产率和操作灵活性。
形成本发明基础的构思是将旋转单元定位在机床内侧在相应底座内而不是将它们布置在工作半径上，由此释放了机械加工区域。
相应地，利用一种用于执行机械加工操作的连续自动工作机床实现了以上目的，其包括：
支撑框架；
旋转工作台，其具有相对于机床轴线的旋转馈送移动；
多个工件保持构件，其安装在所述旋转工作台上并且与所述机床轴线间隔开预定工作半径；
多个工作站，其由于所述工作台的旋转馈送移动能够被所述工件保持构件接入；
至少一个旋转单元，其能够相对于相应轴线旋转工件保持构件；
其特征在于，所述旋转单元包括马达组件，该马达组件位于距离所述机床轴线小于所述工作半径的距离处。
在马达组件和机床轴线之间的所述距离例如通过所述机床轴线和所述马达组件的轴线之间的距离限定。马达组件的所述轴线是马达驱动轴的旋转轴线，并且为了简洁起见其也将被称为马达轴线。在优选实施例中，所述马达轴线平行于机床轴线。
每个工作站包括一个或多个机械加工单元。机械加工单元例如通过工具保持主轴形成。有利地，马达组件和工作半径之间的距离使得可以在旋转工作台的两侧自由地接入工件夹具周围的机械加工区域，例如在上方和下方。以此方式，对机械加工单元的定位有了更大的自由度并且可以在同一工作站中执行各个步骤。更具体地，根据本发明的一个方面，旋转单元特别是相应的马达组件，并不位于夹持构件的“跨度”和机械加工单元的活动范围内，从而不会妨碍后者。
优选地所述旋转单元还包括传动组件，传动组件容纳在旋转工作台中，由此集成在所述工作台中。
所述传动组件具有主轴线和副轴线。传动组件的主轴线由马达组件例如借助于直接联接来驱动。有利地，所述主轴线以和安装马达组件相同的距离相对于机床轴线定位。副轴线优选地与工件保持构件的旋转轴线相一致。传动组件的主轴线和副轴线两者均优选地平行于所述机床轴线。
甚至更优选地，旋转单元包括在马达组件和所述传动组件之间的选择性联接系统。更详细地，该联接系统可以采取第一脱离位置或静止位置以及第二接合位置或工作位置。处于所述第一位置时马达组件和传动组件相分离并且工作台能够自由旋转；处于所述第二位置时马达组件和传动组件相连接使得相应驱动轴和相应从动轴可旋转地联接至彼此。
以此方式，马达组件可以以静止方式由框架支撑，而同时与相应工件保持构件相关联的传动组件和容纳在工作台自身内的旋转工作台一起移动。马达组件具体地和需要工件旋转的工作站相对应地进行安装。
由于旋转工作台的分度馈送移动，工件保持构件达到所述站时，(集成在旋转工作台中的)传动组件和(静止并固定至框架的)马达组件位于允许它们互相接合的位置，例如，它们被轴向地对准。处于所述位置时选择性联接系统可以被致动，从第一(静止)位置传到第二(工作)位置。当联接系统接合时，马达组件可以给予工件保持构件期望的旋转，该旋转可以用于针对期望机械加工操作定位工件，或者可以形成机械加工操作完整的一部分，例如，用于切削的工件的旋转。
旋转单元的实际数量可以根据需要而不同。在本发明的优选实施例中，针对工件保持构件的每一个提供相应的旋转单元。以此方式，可以在机床的每个工作站中旋转每个工件保持构件。工作台可以包括用于相应工件保持构件的多个传动组件并且有利地包括用于每一个工件保持构件的一个传动组件。
旋转单元的马达组件在机床的底座中以及在工作半径内而不是在工作半径上的位置，可以被称为“内侧”位置，因为其保持在工作半径内侧。本发明的这种方法是与现有技术在需要时将旋转单元布置在机床的工作半径上(即，旋转工作台的周边上)的教导相反的。
本发明的一个巨大优点是释放了旋转工作台周围的空间，例如在所述工作台上方和下放的空间，从而使其完全可用于机械加工单元。马达组件实际上被放置到机床内侧在框架或底座内，同时相应的传动组件大体上集成在旋转工作台中。
因此，机床的效率和生产率得以被大大改善。例如，给定的工作站可以利用位于旋转工作台上方和下方两者的相应机械加工单元来执行不同的机械加工步骤，而不会在机械加工单元和用于执行工件旋转的单元之间产生任何干扰。此外，工作站具有最大的自由度来将机械加工单元定位在工件周围，而不会受到旋转单元特别是马达的妨碍的限制。
另外的优点是马达位于不受机械加工区域影响且不直接暴露于切削区域和暴露于产生的机械加工碎屑的位置。
相比于现有技术而言，本发明允许降低产品的单位成本，由此进一步拓宽了连续自动工作机床的潜在应用范围。
本发明还涉及根据所附权利要求书的连续自动工作机床，其中旋转工作台包括至少一个旋转工件保持构件和在所述旋转工件保持构件与操作轴线之间的相应传动组件，所述操作轴线位于距离所述机床轴线小于所述工作半径的距离处，并且其中框架包括用于安装可以与所述传动组件接合的至少一个马达组件的装置。优选地，所述装置包括用于安装具有平行于所述操作轴线的马达轴线的马达组件的底座，使得处于工作位置时，所述马达轴线与所述操作轴线对准，并且马达组件可以与所述传动组件接合。
通过辅以涉及优选实施例并以非限制性示例进行说明的以下描述，本发明的优点将更加明显地体现出来。
附图说明
图1是根据本发明的优选实施例的连续自动工作机床的简化方案。
图2是图1的机床的一部分的横截面视图。
图3是图2的一个细节图。
具体实施方式
附图局部显示了一种连续自动工作机床1，其包括：框架(或底座)2；围绕垂直机床轴线4旋转的工作台3；与所述旋转工作台3相关联的多个工件夹具5。
每个工件夹具5具有夹具轴线6，其与所述机床轴线4间隔开工作半径r。换言之，夹具5分布在所述工作半径r上。每个夹具5还可旋转地与工作台3相关联从而能够围绕其轴线6旋转。例如，夹具被安装在轴承上，如以下将更清楚解释的。
附图的示例涉及具有垂直轴线和水平工作台3的机床4，但是对于发明的目的而言该特征并不受限于此。在示例中，夹具的轴线6也是垂直的并且因此平行于机床轴线4。
机床具有用于旋转工作台3的馈送移动的系统，其能够给予所述工作台3分度旋转。这种馈送系统通过利用连续自动工作机床领域的公知技术来实现且不需要详细进行描述，例如，馈送系统可以包括被称为Hirth环的前齿轮环。
机床1包括多个操作单元，在该示例中它们由工具保持主轴7形成。所述主轴7例如借助于顶部和底部支撑件8牢固地连接至框架2。
主轴7限定了多个工作站9，这些工作站位于旋转工作台3周围并且设计为用于对由夹具5保持的工件进行操作，工件由于工作台3的馈送移动而沿具有半径r的弧形路径行进。
一个或多个主轴7在每个所述工作站9中起作用。如附图中通过示例所示出的，主轴7可以被定位成以便机械加工位于旋转工作台3任一侧上的工件(在示例中在工作台3的上方或下方)。
机床包括一个或多个旋转单元10，取决于所需的生产循环，一个或多个旋转单元在工作站9中一个或多个处用于围绕夹具轴线6旋转夹具5(并且接着旋转工件)。
旋转单元10主要包括马达组件11、传动组件12以及联接构件13。
马达组件11安装在框架或底座2的对应座30内侧并且位于工作半径r内侧，以便不会占据工作台3上方和下方区域中的空间，因此该区域可以由安装在主轴7上的工具自由地进入。
更详细地，马达组件11具有马达轴线14，该马达轴线平行于机床轴线4并且定位在距离所述机床轴线4的距离d处，所述距离d小于工作半径r。因此，马达组件11被放置在机床底座中并在机床的工作圆周内，该圆周由工作半径r限定并且站9沿其进行设置。
更详细地，马达组件11包括位于所述马达轴线14上并且终止于凸缘16的驱动轴15(图2)。
传动组件12集成在旋转工作台3中并且主要包括(图3)副轴17，该副轴17借助于皮带传动装置驱动工件夹具5，皮带传动装置包括连接至轴17的带轮18、皮带19以及连接至夹具5的带轮20。夹具5通过轴承21围绕轴线6旋转。
副轴17具有接合凸缘22，其适合于与已经提及的驱动轴15的凸缘16接合。两个凸缘16和22按照转动刚性方式接合在一起，以便从驱动轴15向副轴17传递扭矩。
副轴17和带轮18相对于轴线23旋转。传动组件12主要将旋转运动从轴线23(可以被称为“操作轴线”)传递到工件保持构件5的旋转轴线6。
当两个轴沿马达轴线14处于对准状态时，即当操作轴线23与马达轴线14对准时，联接构件13能够选择性将马达轴15与副轴17接合。接合利用使凸缘16与下面的凸缘22接合的轴向移动来实现。
参考图2处的示例，可以理解的是，当马达组件11和传动组件12脱离时旋转工作台3可以自由地移动，当两个组件11和12接合时(即，驱动轴15连接至副轴17)，旋转单元10可以通过旋转给定工作站9处的夹具5和工件来操作。
机床1可以配置为以便根据需要仅为站9中的一些站提供马达组件11。相反，如果合适的话，可以为每个站9安装马达组件11。
应当注意的是，在所示实施例中，马达组件11定位在机床1的顶部，但是其中马达组件11中的一些(或全部)定位在机床的底部部分的实施例也是可能的。
在使用期间，工件被夹在例如工件夹具5(图3)的座33中。旋转工作台3按照分度方式移动从而根据编制的机械加工循环按顺序传送每个夹具5和相关联的工件通过工作站9。夹具5沿具有工作半径r的弧形路径从机械加工循环开始时的工件加载站向工件被弹出的机械加工结束站行进。通过操作接合构件13，位于预定站9中的工件夹具5可以可操作地连接至相应马达组件11，并且借助于该马达组件，可以将该工件夹具成角度地定向或使其旋转。
附图显示，由于马达组件11被定位在内部，主轴7(以及相应工具)可以自由地进入分别在旋转工作台3(图3)上方和下方的机械加工区域31、32。
本发明实际上将马达组件11的尺寸朝向机床的内侧移位，从而通过完全集成在旋转工作台3中的传动系统12来向工件夹具5传递移动并由此不会干扰机械加工操作。在不再有马达组件11的妨碍的情况下，若干主轴7或其他机械加工单元可以布置在工作站9中。本发明由此实现了前述的目的，确保了机床具有更大的生产率和灵活性。

Claims (15)

1.一种用于机械加工操作的连续自动工作机床(1)，包括：
框架(2)；
旋转工作台(3)，所述旋转工作台(3)具有相对于机床轴线(4)的旋转馈送移动；
多个工件保持构件(5)，所述多个工件保持构件(5)安装在所述旋转工作台(3)上并且与所述机床轴线(4)间隔开预定工作半径(r)；
多个工作站(9)，所述多个工作站(9)由于所述工作台(3)的所述旋转馈送移动能够被所述工件保持构件(5)接入；
至少一个旋转单元(10)，所述至少一个旋转单元(10)能够相对于相应轴线(6)并相对于所述工作台(3)旋转工件保持构件(5)；
其特征在于，所述旋转单元(10)包括马达组件(11)，所述马达组件(11)位于距离所述机床轴线(4)小于所述工作半径(r)的距离(d)处。
2.根据权利要求1所述的机床，其中在马达组件(11)和机床轴线(4)之间的所述距离由所述马达组件(11)的轴线(14)和所述机床轴线(4)之间的距离(d)限定。
3.根据权利要求2所述的机床，其中所述马达组件(11)的所述轴线(14)平行于所述机床轴线(4)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中在所述马达组件(11)和所述机床轴线(4)之间的所述距离(d)使得能够在所述旋转工作台(3)的两侧上自由地接入所述工件保持构件(5)周围的机械加工区域(31，32)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中所述旋转单元(10)还包括集成在所述旋转工作台(3)中的传动组件(12)。
6.根据权利要求5所述的机床，其中所述传动组件(12)连接所述工作半径内侧的主轴线与相应工件保持构件(5)的所述旋转轴线(6)。
7.根据权利要求6所述的机床，其中所述主轴线(14)与所述马达单元(1)的轴线(14)相一致。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的机床，所述传动组件(12)为皮带型或齿轮型。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的机床，其中所述旋转单元包括在所述马达组件(11)和所述传动组件(12)之间的选择性联接系统(13)。
10.根据权利要求9所述的机床，其中所述马达组件(11)包括终止于第一凸缘(16)的轴(15)；所述传动组件(12)包括具有适合于与所述第一凸缘(16)转动刚性接合的接合面的第二凸缘(22)，并且所述选择性联接系统(13)配置为使所述第一凸缘(16)和所述第二凸缘(22)彼此接合或脱离。
11.根据前述权利要求中任一项所述的机床，包括多个旋转单元(10)并且优选地用于每个工具保持构件(5)的相应旋转单元(10)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中所述工件保持构件由夹具(5)形成。
13.一种用于机械加工操作的连续自动工作机床(1)，包括：
框架(2)；
旋转工作台(3)，所述旋转工作台(3)具有相对于机床轴线(4)的旋转馈送移动；
多个工件保持构件(5)，所述多个工件保持构件(5)安装在所述旋转工作台(3)上并且与所述机床轴线间隔开预定工作半径(r)；
多个工作站(9)，所述多个工作站(9)由于所述工作台的所述旋转馈送移动能够被所述工件保持构件接入；
其特征在于，所述旋转工作台(3)包括至少一个旋转工件保持构件(5)和在所述旋转工件保持构件与操作轴线(23)之间的相应传动组件(12)，所述操作轴线(23)位于距离所述机床轴线(4)小于所述工作半径的距离(d)处，并且
所述框架(2)包括用于安装能够与所述传动组件(12)接合的至少一个马达组件(11)的装置(30)。
14.根据权利要求13所述的机床，其中所述装置包括底座(30)，所述底座(30)用于安装具有平行于所述操作轴线(23)的马达轴线(14)的马达组件(11)，使得处于工作位置时，所述马达轴线(14)与所述操作轴线对准，并且所述马达组件(11)能够与所述传动组件(12)接合。
15.根据权利要求13或14所述的机床，其中所述传动组件(12)集成在所述旋转工作台(3)中。
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