CN110869151A - 刀具更换装置、具有这种刀具更换装置的机床和相关的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在机床(18)上使用的所谓的刀具更换装置(1)领域中的改进方案。在此提出，刀具容纳部(2)在其工作位置(6)中的定位借助于刀具更换装置(1)的驱动装置(4)的锁定元件(7)执行。在此，锁定元件(7)的进入其对于使用刀具容纳部(2)上的刀具(3)所要求的锁定位置(9)中的调节运动(22)被用于将刀具容纳部(2)定位在其工作位置(6)中，方式为：将锁定元件(7)的调节运动(22)转换为刀具容纳部(2)的定位运动(21)(参见图3)。

Description

刀具更换装置、具有这种刀具更换装置的机床和相关的方法
技术领域
本发明涉及一种刀具更换装置，所述刀具更换装置具有分别用于容纳刀具的至少两个刀具容纳部并且具有驱动装置，借助所述驱动装置，所述刀具容纳部能够相对于机床的机架和/或刀具更换装置的基体运动到工作位置中。
本发明还涉及一种具有这种刀具更换装置的机床和一种利用刀具更换装置在机床上更换刀具的方法。
背景技术
从现有技术中以不同的实施形式已知这种刀具更换装置、机床和用于更换刀具的方法。在此，尤其在高精度加工时，锁定刀具的可能性起着特殊作用。在从现有技术中已知的刀具更换装置中，使用了马达驱动的驱动装置，借助所述驱动装置能够将刀具容纳部调节到期望的位置中。如果达到了刀具容纳部的期望位置，那么借助于由另一驱动器进给的锁定元件将刀具容纳部锁定在所占据的位置中，使得随后能够进行工件加工。因此，同时准备好分别具有自身驱动器的驱动装置和锁定装置，这代表相对大的耗费。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种开始提及类型的刀具更换装置、机床以及方法，对于它们而言，能够减少将刀具容纳部定位到工作位置中并且将其锁定在工作位置中的耗费。
该目的通过开始提及类型的刀具更换装置来实现，所述刀具更换装置具有针对刀具更换装置的独立权利要求的机构和特征。尤其，为了实现该目的，在开始提及类型的刀具更换装置中提出，所述驱动装置包括至少一个锁定元件和至少一个对应元件，所述对应元件至少间接地与所述至少两个刀具容纳部连接，其中，所述刀具容纳部通过在锁定元件和对应元件之间的相对调节运动而定位到工作位置中并且在该处锁定。在此，在将锁定元件和对应元件相对于彼此设置在锁定位置中时，刀具容纳部被锁定。
因此，本发明的核心在于下述构思：将刀具更换装置构造为，使得需要用于锁定刀具容纳部的调节运动被用于将刀具容纳部定位到工作位置中，所述调节运动由锁定元件和/或对应元件相对于彼此执行。换言之，刀具更换装置因此设立为用于，通过锁定而引起将刀具容纳部定位到工作位置中。
因此，在根据本发明的刀具更换装置中，能够省去用于将刀具容纳部调节到其工作位置中的单独的驱动器。这是有利的，因为因此一方面能够减少所需的结构空间，另一方面能够减少用于调节和锁定刀具容纳部的能量需求。
锁定元件和对应元件优选能够机械地配合作用，使得锁定元件的相对于对应元件执行的到其锁定位置中的调节运动能够转换成对应元件的定位运动。通过该定位运动，所述刀具容纳部能够到达工作位置中并且借助于锁定元件来固定，所述锁定元件最终处于对应元件上的锁定位置中。在此，对应元件能够用作力传递元件，经由所述力传递元件，用于将刀具容纳部定位到工作位置中的锁定元件的驱动力能够传递到所述刀具容纳部上。
但是也可行的是，所述锁定元件和所述对应元件优选机械地配合作用，使得对应元件的相对于锁定元件执行的到锁定元件上的锁定位置中的调节运动能够转换成对应元件的定位运动，通过该定位运动，刀具容纳部能够定位到工作位置中。
优选地，所述锁定元件和所述对应元件优选能够机械地配合作用，使得所述锁定元件或所述对应元件的线性调节引起所述对应元件的旋转定位运动。所述锁定元件的线性调节在此通过锁定元件的相对于对应元件执行的到锁定位置中的调节运动来进行。对应元件的线性调节通过对应元件的相对于锁定元件执行的到锁定位置中的调节运动来进行。所述对应元件的旋转定位运动能够向对应于工作位置的位置中进行。以这种方式，所述刀具更换装置例如能够在机床上的刀具转塔中使用。在这种情况下能够有利的是，对应元件可转动地支承在刀具更换装置的基体上。
借助锁定元件能传递到所述至少两个刀具容纳部和/或刀盘上的定位运动能够是线性运动或旋转运动，其中，在所述刀盘上能够构成所述至少两个刀具容纳部。旋转定位运动能够围绕刀盘的旋转轴线进行。在此，所述刀具容纳部能够沿着围绕旋转轴线闭合的轨迹环绕。
能借助锁定元件为了调节而执行的调节运动优选能够是线性运动，但是必要时也能够是旋转运动。
如果所述至少一个对应元件具有与所述至少一个锁定元件相对应地构成的齿形轮廓或爪形轮廓，那么能够以结构上相对简单的方式将所述锁定元件的调节运动转换为所述刀具容纳部的定位运动。齿形轮廓或爪形轮廓能够构成为与锁定元件相对应，使得锁定元件到对应元件的齿形轮廓或爪形轮廓中的接合引起对应元件的旋转。
如果对应元件在此沿轴向方向保持位置固定，即由于锁定元件的进给而不产生轴向移动，而是仅转动，那么将锁定元件的调节运动转换为对应元件的旋转能够尽可能无损耗地进行。因此，锁定元件和对应元件形成一种传动级，借助所述传动级，第一运动、即调节运动能够转换为第二运动、即定位运动。此外，如果至少一个刀具容纳部占据其工作位置并且锁定元件占据其锁定位置，那么对应元件借助于所述传动级被锁定。
特别优选地，所述锁定元件和所述对应元件具有相对应的齿形或爪形轮廓。齿形或爪形轮廓的齿或爪凸起在此优选围绕对应元件的旋转轴线均匀地分布。
刀具容纳部能够与对应元件连接，使得禁止进而排除刀具容纳部和对应元件之间的相对运动。换言之能够说，所述刀具容纳部和所述对应元件能够抗扭地相互连接。以这种方式，借助锁定元件引起的对应元件运动能够可靠地传递到刀具容纳部上。
刀具更换装置能够具有刀盘。所述至少两个刀具容纳部能够设置或构成在所述刀盘上。此外可行的是，所述刀盘能够相对于机架和/或相对于刀具更换装置的基体运动，尤其是旋转。
在刀具更换装置的一个实施形式中能够提出，将锁定元件设置在机架或基体上，而对应元件设置在例如之前已经阐述的可运动的刀盘上。也可行的是，锁定元件设置在例如之前已经阐述的可运动的刀盘上，而对应元件设置在机架上。
在刀具更换装置的一个特别优选的实施形式中提出，锁定元件构成为轴向固定的、优选相对于刀具更换装置的基体抗扭的或不可转动的爪形元件，而对应元件构成为可转动的、关于其旋转轴线可轴向移动的对应爪形元件。于是，锁定元件和对应元件都分别具有至少一个爪侧面，所述爪侧面相对于对应元件的旋转轴线倾斜。这两个爪形元件的爪侧面彼此相对应地构成并且能够具有相对于对应元件的旋转轴线倾斜的接合面，使得通过将对应元件调节到其在锁定元件上的锁定位置中，能够经由各爪侧面和它们的接合面将驱动力传递到对应元件上。
构成为爪形元件的锁定元件和构成为对应爪形元件的对应元件在锁定位置形成一种爪联接件。
此外能够有利的是，刀具更换装置具有调节装置。借助这种调节装置，调节力能够至少间接地，优选经由对应元件，传递到刀具容纳部上。所述调节力也能够传递到刀盘上，尤其传递到之前描述类型的刀盘上，在所述刀盘上同样能够构成刀具容纳部。
调节装置能够设立为用于通过调节力将刀具容纳部自动地从工作位置运动到中间位置或初始位置中。在此，所述对应元件能够通过调节力从与工作位置相对应的位置运动到接合位置中。当调节装置作用到对应元件上时，这尤其如此。在该接合位置中，所述对应元件能够设置为，使得所述锁定元件能够重新与对应元件接合，或者反之亦然，以便随后借助于锁定元件将所述至少两个刀具容纳部中的另一个调节到工作位置中。以这种方式提供一种刀具更换装置，在所述刀具更换装置中，一旦通过锁定元件取消对应元件的锁定并且释放或不锁定所述对应元件，那么对应元件借助于调节装置自动进入接合位置中。
因此，对应元件能够自动地从一个位置进入接合位置中，在该接合位置中刀具容纳部不再设置在工作位置中，并且在该接合位置中借助于锁定元件能够重新接合和重新操作所述对应元件，以将至少一个所述刀具容纳部定位到工作位置中。
调节力的大小能够取决于锁定元件和对应元件彼此间的相对位置。在此，在锁定元件处于锁定位置中时，调节力能够沿刀具容纳部的例如之前已经提及的定位运动的方向作用。特别有利的能够是，如果锁定元件设置在其锁定位置中并且至少一个刀具容纳部设置在其工作位置中，那么调节力具有最大值。以这种方式能够确保：一旦锁定元件再次释放对应元件，那么基于沿着定位运动的方向作用的调节力，对应元件连同刀具容纳部一起能够以足够的调节力继续运动。
此外，调节力在彼此相继的相对位置中能够交替地沿刀具容纳部、尤其是对应元件的定位运动的方向以及与该方向相反的方向作用。以这种方式，调节装置能够用于：引起对应元件和刀具容纳部相对于锁定元件自动地定位或进一步定位到特定的中间位置或接合位置中。基于关于两个彼此相继的相对位置相互相反地定向的调节力矢量，调节装置能够引起刀具容纳部在中间位置中和/或对应元件在接合位置中的居中，在所述接合位置中，锁定元件能够在另一操作步骤中重新与对应元件接合。特别优选地，在对应元件处于接合位置中时，所述调节力能够具有最小值。为了将对应元件可靠地保持在接合位置中，此外能够有利的是，所述调节装置设立为用于产生优选径向地作用到对应元件上的保持力。如果所述对应元件设置在接合位置中，那么所述保持力能够具有最大值。
所述调节装置能够设置或构成在机架或刀具更换装置的基体与具有至少两个刀具容纳部的对应元件之间。特别优选地，所述调节装置能够构成为磁性调节装置。在具有永磁体的磁性调节装置中，不需要对调节装置供能。如果调节装置构成为磁性调节装置，那么所述调节装置能够包括至少一个相对于对应元件固定的磁体和至少一个设置在对应元件上的对应磁体，以产生调节力。借助所述至少一个磁体和所述至少一个对应磁体，尤其当所述锁定元件不再与对应元件接合时，所述对应元件能够进入接合位置中。
在刀具更换装置的一个特别优选的实施形式中，磁性调节装置能够具有多个、优选四个单独的磁体，所述磁体在相应的磁极定向上均匀地分布，尤其是围绕对应元件的旋转轴线设置在保持环上。所述对应元件本身能够装配有对应于相等数量地设置的对应磁体。在对应元件处于使用位置中时，所述磁体和对应磁体能够通过相互吸引而产生调节装置的之前描述的调节力和/或保持力，并且所述对应元件自动地运动到接合位置中，在该接合位置中准备好使锁定元件重新接合，以便重新定位刀具容纳部。
特别有利的能够是，磁体的数量和对应磁体的数量相应于刀具更换装置的各个刀具容纳部的数量或或该数量的整数倍。因此，借助于用于每个刀具容纳部的磁性调节装置能够使对应元件运动到自身的接合位置中，在所述接合位置中，例如没有刀具容纳部设置在工作位置中。
弹簧操作的调节装置或具有滚珠锁定机构的调节装置也能够用作调节装置。
为了调节所述锁定元件，驱动装置能够具有驱动器。所述驱动器优选能够是电动的、气动的或液压的或者电磁的。
特别有利的能够是，所述驱动装置是机床的用于产生刀具进给的驱动装置。以这种方式，所述驱动装置能够执行双重功能，并且也引起刀具更换运动。
之前提及的目的也通过一种具有根据针对刀具更换装置的权利要求中之一所述的刀具更换装置的机床来实现。
在这种情况下能够有利的是，机床具有驱动装置，所述驱动装置设立为用于产生刀具进给以及在锁定元件和对应元件之间的相对的调节运动。因此能够省去用于刀具更换过程的附加驱动器。优选的是，所述刀具进给与工件旋转同步，以便例如能够制造非圆形的工件。有利的是，调节运动和刀具进给彼此平行地定向，例如在同一直线上延伸。
为了能够在调节操作和进给操作之间进行切换，所述机床能够具有锁定装置，锁定装置尤其具有锁定柱塞。借助所述锁定装置，刀具更换装置的锁定元件能够至少在刀具更换期间相对于机床的机架和/或相对于对应元件固定。
为了实现该目的，还提出一种利用刀具更换装置来更换刀具的方法，所述刀具更换装置尤其是根据针对刀具更换装置的权利要求中之一所述的刀具更换装置，在所述方法中，所述刀具更换装置的承载刀具的刀具容纳部通过在刀具更换装置的锁定元件与对应元件之间的相对调节运动来定位到工作位置中。以这种方式，尤其在高精度工作的机床中需要的锁定元件能够承担双重功能，并且不仅能够引起刀具容纳部的锁定，而且也能够引起其在工作位置中的定位。
锁定元件在此能够运动到锁定所述对应元件的锁定位置中，以用于定位所述刀具容纳部。但是也可行的是，对应元件能够相对于锁定元件运动到锁定位置中，以用于定位所述刀具容纳部。所述调节运动在此能够转换为对应元件的定位运动。如果锁定元件和/或对应元件到达锁定位置，那么能够将刀具容纳部之一固定在其工作位置中。
在将锁定元件和/或对应元件从锁定位置脱开之后，所述刀具容纳部能够从工作位置调节到中间位置中。此外，所释放的，即不再锁定的对应元件能够从对应于工作位置的位置中运动到接合位置中，在所述接合位置中所述对应元件和所述刀具容纳部的重新锁定是可行的。在锁定元件和/或对应元件从锁定位置中脱开之后，这两者都能够优选自动进行。刀具容纳部和/或对应元件的自动调节能够借助于调节装置进行。在此，能够使用调节装置，如这例如在权利要求9至12之一中详细描述的。
如果刀具容纳部运动到其工作位置中，那么借助该刀具能够执行工件的切削加工，例如车削加工或铣削加工和/或磨削加工。这能够(尤其为了在一次夹紧中制造非圆形的车削部件)与工件旋转同步。切削加工也能够在刀具更换之前进行。
附图说明
下面借助视图详细描述本发明的实施例。附图以部分极度示意的视图示出：
图1示出具有带有多个刀具容纳部的刀具更换装置的根据本发明的机床的立体图；
图2示出在图1中绘出的刀具更换装置的立体图；
图3示出在图1和2中示出的刀具更换装置的立体图，其中，在此可看到刀具更换装置的具有用于在图1和2中示出的刀盘的承载板的对应元件；
图4示出在图1至3中示出的刀具更换装置的侧视图，其中，可看到对应元件与其(配合)爪形轮廓以及与对应元件配合作用的锁定元件和与对应元件的爪形轮廓相对应地构成的爪形轮廓；
图5示出刀具更换装置的沿着在图4中用A-A表示的线的横剖视图；
图6a示出刀具更换装置的沿着在图6b中用B-B表示的线的横剖视图，所述刀具更换装置具有处于锁定位置中的锁定元件；
图6b示出在之前的附图中示出的刀具更换装置的对应于图6a的侧视图，所述刀具更换装置具有处于接合中的爪形轮廓；
图7a示出刀具更换装置的沿着在图7b中用C-C表示的线的横剖视图；
图7b示出刀具更换装置的对应于图7a的侧视图，其中，在此锁定元件在其初始位置中示出，在所述初始位置中所述锁定元件不与对应元件的爪形轮廓接合；
图8a和8b示出在之前附图中示出的刀具更换装置的横剖视图以及侧视图，其中，在此所述对应元件由于调节装置的作用而占据其接合位置，在所述接合位置中所述对应元件相对于锁定元件设置为，使得所述锁定元件能够重新与对应元件的爪形轮廓接合，以进一步定位刀具容纳部；
图9a至10b示出在之前的附图中示出的刀具更换装置的另外的横剖视图和侧视图，其中，在图9b中所述锁定元件在其到锁定位置中的路径上的中间位置中示出，并且所述对应元件在其刀具容纳部之一到其锁定的工作位置中的路径上的中间位置中示出，而对应元件在图10a和10b中完全到达对应于刀具容纳部的工作位置的位置，并且所述锁定元件完全到达其锁定位置；以及
图11至16示出根据本发明的机床的侧视图，所述机床具有根据本发明的刀具更换装置，以用于图解说明利用机床的驱动装置进行的刀具更换过程。
具体实施形式
所有附图都示出整体用1表示的刀具更换装置。所述刀具更换装置1在至少局部地在图1和11至16中示出的机床18上使用。其余的附图2至10b示出刀具更换装置1的不同视图。
刀具更换装置1装配有刀盘23。在刀盘23上构成总共四个刀具容纳部2，所述刀具容纳部彼此错开90度设置。在每个刀具容纳部2上分别设置有刀具3。所述刀具更换装置1具有驱动装置4，借助所述驱动装置，所述刀具容纳部2相对于机床18的机架5并且也相对于刀具更换装置1的基体5a能够运动到工作位置中。所述工作位置在图1中根据用6表示的虚线图解说明。
驱动装置4包括锁定元件7和对应元件8。具有刀具容纳部2的刀盘23与对应元件8连接。所述锁定元件7和对应元件8机械地配合作用，使得在所述刀盘23上的总共四个刀具容纳部2依次定位到工作位置6中，并且能够在该处借助锁定元件7固定。在附图示出的实施例中实现刀具容纳部2的定位，其方式为：将对应元件8相对于锁定元件7运动到其例如在图10a中用附图标记9表示的锁定位置中。
锁定元件7在该调节期间与对应元件8机械地配合作用，使得对应元件8到其锁定位置9中的线性调节运动引起对应元件8沿箭头21(图9a和9b)方向的定位运动，其中，所述锁定位置在图9b和10b中用箭头22图解示出。
在此，对应元件8占据与刀具容纳部2的工作位置6相对应的位置或相对位置。在图6a和6b以及10a和10b中能够看到对应元件8的相对应的位置或相对位置。
能够借助于锁定元件7和对应元件8传递到刀盘23处的刀具容纳部2上的定位运动21是旋转运动，所述旋转运动围绕刀盘23和对应元件8的旋转轴线R进行。能够借助对应元件8执行的调节运动22是线性运动，所述线性运动朝向刀盘23的和对应元件8的旋转轴线R的方向相对于轴向固定的锁定元件7进行。
对应元件8具有爪形轮廓10。所述锁定元件7具有相对应的爪形轮廓10。因此，在对应元件8接合到锁定元件7的爪形轮廓10中时，引起对应元件8的旋转。所述锁定元件7在此由于其支承部19而沿轴向方向保留在刀具更换装置1的基体5a上，因此关于旋转轴线R轴向固定。在比较锁定元件7的不同位置时，这变得清楚，所述不同位置在图2至图10b中示出并且尤其在图11至16中示出。
刀具容纳部2经由刀盘23与对应元件8连接，使得禁止在刀具容纳部2与对应元件8之间的相对运动。所述刀具容纳部2经由刀盘23抗扭地与对应元件8连接。
尤其，图3和图4示出，所述对应元件8在其在使用位置中朝向刀盘23的端部处包括承载板11。所述刀盘23经由所述承载板11在使用位置中与对应元件8固定。经由承载板11，从锁定元件7传递到对应元件8上的扭矩最终能够传递到刀盘23上和在刀盘上构成的刀具容纳部2上，以便能够使刀具容纳部2依次运动到其期望的工作位置6中。所述承载板11用于将刀盘23舒适地固定在对应元件8上。通过将其固定在可转动地支承的对应元件8上，所述刀具更换装置1的刀盘23能够相对于机床18的机架5以及也相对于刀具更换装置1的基体5a旋转。
所述锁定元件7设置在基体5a上。所述对应元件8设置在具有可运动的刀盘23的一侧上。基体5a具有在附图中可看到的外侧的保持件5b。所述保持件5b用于固定玻璃标尺(未示出)，借助所述玻璃标尺能够监控基体5a相对于机床18的机架5的运动。
环绕的凸缘5c用于将基体5a固定在机床18的相应的配合部分上。
所述对应元件8是对应爪形元件12，在所述对应爪形元件上构成之前已经提及的爪形轮廓10之一。所述锁定元件7构成为爪形元件13，所述爪形元件关于旋转轴线R以及相对于对应元件8轴向固定，所述爪形元件本身具有另一之前已经提及的爪形轮廓10并且还相对于基体5a抗扭。构成为爪形元件13的锁紧元件7在其功能方面类似于轴向固定的爪形颊板，所述爪形颊板在更换过程期间不关于旋转轴线R轴向移动，而构成为对应爪形元件12的对应元件8类似于可轴向移动的爪形衬套。因此，在该实施例中，所述对应元件8在更换过程期间相对于至少在更换过程期间静态的锁定元件7移动。
所述锁定元件7和所述对应元件8在它们的爪形轮廓10的爪侧面15上具有彼此配合的接合面14。所述接合面14和爪侧面15在此相对于旋转轴线R倾斜地定向。经由接合面14的倾斜，对应元件8的驱动力能够被偏转，并且对应元件8的轴向调节运动22能够转换为对应元件8的旋转定位运动21。所述接合面14和爪侧面15由于它们的倾斜而预设定位运动21的转动方向。
锁定元件7和对应元件8都分别具有总计四个带有爪侧面15的爪凸起15a。爪凸起15a和爪侧面15围绕对应元件8的旋转轴线R彼此错开90度地设置。因此，所述锁定元件7能够使对应元件8运动到四个不同的位置中并且固定在该处。爪凸起15a和爪侧面15的布置在此对应于刀具容纳部2的布置。此外，设置在锁定元件7上的倾斜的爪侧面15的数量与设置在对应元件8上的倾斜的爪侧面15的数量以及也与刀具容纳部2的数量一致。此外，在锁定元件7上构成有四个爪凸起15a，而在对应元件8上构成有四个(对应)爪凸起15a。
所述刀具更换装置1还具有调节装置16。所述调节装置用于，当对应元件被锁定元件7释放时，使所述对应元件8自动地继续运动。这具有的目的是，使锁定元件7能够重新接合在对应元件8上，以用于将下一个刀具容纳部2定位到工作位置6中，并且最终以用于能够锁定对应元件8和定位的所述刀具容纳部2。
为了该目的，所述调节装置16设立为用于产生调节力，所述调节力能够经由对应元件8传递到刀盘23和刀具容纳部2上。所述调节力用于，在对应元件8从锁定位置9中运动出时，使四个刀具容纳部2中的每个以及尤其是使对应元件8自动从工作位置6运动到中间位置中。在该中间位置中，所述对应元件8相对于锁定元件7设置在接合位置17中。
所述接合位置17借助在图8a中以虚线示出的线图解说明。在所述接合位置17中，所述对应元件8能够通过如在图9a和9b中可看到的轴向调节而重新与锁定元件7接合，以便将下一个刀具容纳部2定位到工作位置6中(参见图6a和6b以及10a和10b)。
由调节装置16施加的调节力的大小在此取决于对应元件8相对于锁定元件7的相对位置。因此，在对应元件8相对于锁定元件7的与工作位置6相对应的相对位置中，即当对应元件8通过锁定元件7固定时(图6a和6b以及10a和10b)，所述调节力具有最大值。以这种方式能够确保：调节力足以使对应元件8连同刀具容纳部2一起在通过锁定元件7释放之后继续运动到接合位置17中，其中，所述调节力为了使刀具容纳部2和最终还有对应元件8沿刀具容纳部2的借助箭头21表示的定位运动的方向继续运动而起作用。
之前提及的调节力在对应元件8与锁定元件7的彼此相继的相对位置中交替地沿刀具容纳部2的定位运动21的方向和与该方向相反的方向作用，并且在接合位置17中具有值零。这引起，由锁定元件7释放的对应元件8由于调节装置16的调节力而占据稳定的中间位置。在图8a中示出对应元件8和调节装置16位于两个彼此相继的相对位置之间的中间位置中。所述中间位置在此对应于之前已经提及的接合位置17。
在接合位置17中，所述调节装置16施加保持力，借助所述保持力，对应元件8保持在其接合位置17中，以重新接合所述锁定元件7。不管对应元件8沿哪个方向从该接合位置17运动出，所述调节装置16都会自动地施加沿相反方向并且朝向接合位置17的方向作用的调节力。
所述调节装置16构成在刀具更换装置1的基体5a和能够相对于该基体旋转的对应元件8之间。所述调节装置16是磁性调节装置并且具有保持环20，所述保持环具有四个围绕对应元件8的旋转轴线R均匀分布地设置的磁体20a。所述对应元件8经由两个支承件19可转动地支承在刀具更换装置1的基体5a中。因此，所述刀具更换装置1的基体5a也能够称为壳体。
具有磁体20a的保持环20在外侧包围处于使用位置中的对应元件并且固定在刀具更换装置1的基体5a上。四个对应磁体20b围绕对应元件8的旋转轴线R均匀分布地设置在对应元件8上，所述对应磁体与在保持环20上的磁体20a相关联并且同样是磁性调节装置16的一部分。所述磁体20a和对应磁体20b关于其极性方面设置成，使得它们在图8a示出的对应元件8的接合位置17中与锁定元件7相互吸引，即确保对应元件8在所述接合位置17中的稳定位置。在接合位置17中，所述磁体20a和所述对应磁体20b由于它们的相互吸引和极性而建立径向作用的保持力。
如果磁体20a和对应磁体20b从图8示出的相对位置中相对于彼此移动，其方式为：使对应元件8相对于固定的保持环20转动，那么所述磁体20a和对应磁体20b建立朝向接合位置17的方向作用的调节力。所述调节力具有至少一个切向分量并且必须被对应元件8克服以用于通过对应元件8朝向锁定元件7的轴向进给来定位所述对应元件。
由磁体20a和对应磁体20b施加的调节力小于由对应元件8施加的力，所述力经由爪状锁定元件7的和爪状对应元件8的爪侧面15转换为定位力。因此，借助于对应元件8能够克服调节装置16的调节力，并且对应元件8能够进一步转动，以便将下一个刀具容纳部2调节到工作位置6中。所述对应元件8因此能够被称为转动滑块，借助所述转动滑块能够将对应元件8的轴向调节运动转换为对应元件8的旋转定位运动21。
在刀盘23上的四个刀具容纳部2分别与磁体20a和对应磁体20b相关联，使得调节装置16具有总计四个磁体20a和四个磁体20b，它们分别围绕对应元件8的旋转轴线R彼此错开90度。
所述驱动装置4包括用于轴向调节所述锁定元件7的驱动器。所述驱动器是机床18的驱动装置4的一部分并且作为电磁驱动装置4，借助所述电磁驱动装置能够以高频率执行升程运动。
因此，机床18具有驱动装置4，所述驱动装置设立为用于产生刀具进给以及在锁定元件7和对应元件8之间的调节运动22。因此，不需要单独的驱动装置以用于进行调节运动来更换刀具。
所述机床18还包括具有锁定柱塞25的锁定装置24。借助于锁定装置24和锁定柱塞25，所述刀具更换装置1的锁定元件7能够至少在更换刀具期间相对于机床18的机架5固定。为此，锁定柱塞25插入锁定元件7上的相应的凹部26中。所述锁定柱塞25将锁定元件7固持在该例如在图13中示出的位置中，并且确保：在机床18的驱动装置4的相应进给运动中，从锁定元件7松开对应元件8，以便执行刀具更换，如其在之前已经详细描述的那样。
为了防止在驱动装置4的高频振荡的进给运动中对应元件8从锁定元件7不期望地松开，设有压力弹簧27，所述压力弹簧将锁定元件7保持在其在对应元件8上的锁定位置中。
图11示出处于运行模式中的机床18。在运行模式中，所述锁定柱塞25脱出，并且所述锁定元件7能够通过机床18的驱动装置4自由运动。在运行模式中，所述驱动装置4用作用于刀盘23与设置在其上的刀具3的进给驱动器。
在图12中，刀盘23与图11相比缩回。现在，所述锁定元件7相对于锁定装置25设置为，使得所述锁定柱塞25能够插入锁定元件7上的凹部26中。为此，所述锁定柱塞25为此气动和/或液压地运动。
在图13中，锁定柱塞25移入凹部26中。因此，锁定元件7相对于锁定柱塞25和机床18的机架5固定。所述机床18现在处于刀具更换模式中。所述机床18的驱动装置4现在用作刀具更换驱动器。
在图14中，刀盘23借助于驱动装置4向前移动。因为锁定元件7通过锁定柱塞25固定，所以对应元件8和锁定元件7通过由驱动装置4引起的线性调节运动22而相互松开。一旦对应元件8从锁定元件7完全松开，则所述调节装置16能够使对应元件8相对于锁定元件7转动到接合位置17中并且开始刀具更换。
在图15中，刀盘23利用对应元件8由驱动装置4再次运动到其后部位置中。经由在爪侧面15上的接合面14，刀盘23的线性复位运动转换为定位运动21并且更换刀具3。
在图16中，锁定柱塞25从锁定元件7的凹部26缩回。锁定元件7通过弹簧27再次压到对应元件8上。所述对应元件8通过锁定元件7锁定。完成刀具更换。所述机床18再次处于运行状态中，并且所述机床4的驱动装置4能够用于产生进给运动。
借助之前描述的刀具更换装置1，能够执行下文描述的用于在机床18上更换刀具3的方法。
在此，刀具更换装置1的承载刀具3的刀具容纳部2定位到工作位置6中，其方式为：将所述刀具更换装置1的对应元件8置于锁定元件7上的锁定位置9中。为了定位刀具容纳部2，在此，所述对应元件8接合到锁定元件7中并且相对于所述锁定元件运动。
如之前已经详述的，所述刀具容纳部2和对应元件8抗扭地相互连接。通常也可以说，所述刀具容纳部2和所述对应元件8相互连接，使得排除在刀具容纳部和对应元件之间的相对运动。一旦所述对应元件8到达其在锁定元件7上的锁定位置9中，所述刀具容纳部2到达工作位置6，并且通过锁定元件7固定在所述工作位置中。一旦所述对应元件8从其锁定位置9(图6a和6b、10a和10b以及图14)再次脱开，那么刀具容纳部2自动地从工作位置6中运动开，并且对应元件8被调节到接合位置17中。这借助于上文已经描述的调节装置16实现。所述刀具容纳部2在定位时沿着闭合地环绕的轨迹运动。因此，在刀具容纳部2重新到达相同的工作位置6之前，需要完整环绕所述轨迹。
本发明涉及在机床18上使用的所谓的刀具更换装置1领域中的改进方案。在此提出，刀具容纳部2在其工作位置6中的定位借助于刀具更换装置1的驱动装置4的锁定元件7执行。在此，锁定元件7的进入其需要用于使用刀具3的锁定位置9中的调节运动22用于将刀具容纳部2定位在其工作位置6中，其方式为：将锁定元件7的调节运动22转换为刀具容纳部2的定位运动21。
附图标记列表：
1 刀具更换装置
2 刀具容纳部
3 刀具
4 驱动装置
5 机架
5a 1的基体
5b 保持件
5c 凸缘
6 工作位置
7 锁定元件
7a 在7上的导向元件
8 对应元件
9 锁定位置
10 爪形轮廓
11 承载板
12 对应爪形元件
13 爪形元件
14 接合面
15 爪侧面
15a 在7和8上的爪凸起
16 调节装置
17 接合位置
18 机床
19 支承件
20 保持环
20a 磁体
20b 对应磁体
21 定位运动
22 调节运动
23 刀盘
24 锁定装置
25 锁定柱塞
26 凹部
27 压力弹簧
R 8的旋转轴线

Claims (20)

1.一种刀具更换装置(1)，所述刀具更换装置具有分别用于容纳刀具(3)的至少两个刀具容纳部(2)并且具有驱动装置(4)，借助所述驱动装置，所述刀具容纳部(2)能够相对于机架(5)和/或刀具更换装置(1)的基体(5a)运动到工作位置(6)中，其特征在于，所述驱动装置(4)包括至少一个锁定元件(7)和至少一个对应元件(8)，所述对应元件至少间接地与所述至少两个刀具容纳部(2)连接，其中，所述刀具容纳部(2)能够通过在锁定元件(7)和对应元件(8)之间的相对的调节运动(22)定位到工作位置(6)中并且在该处锁定。
2.根据权利要求1所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，锁定元件(7)和对应元件(8)，优选机械地，配合作用，使得锁定元件(7)的相对于对应元件(8)执行的到锁定位置(9)中的调节运动(22)和/或对应元件(8)的相对于锁定元件(7)执行的到锁定元件(7)上的锁定位置(9)中的调节运动(22)能够转换为对应元件(8)的定位运动(21)，通过所述定位运动，所述刀具容纳部(2)能够定位到工作位置(6)中。
3.根据权利要求1或2所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，对应元件(8)的定位运动(21)是线性运动或旋转运动，尤其是围绕刀盘(23)的旋转轴线的旋转运动，优选地，刀具容纳部(2)沿着围绕所述旋转轴线(R)闭合的轨迹环绕，和/或锁定元件(7)和/或对应元件(8)的调节运动(22)是线性运动和/或旋转运动。
4.根据上述权利要求之一所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，所述至少一个对应元件(8)具有与所述至少一个锁定元件(7)相对应地构成的齿形轮廓和/或爪形轮廓(10)，优选，锁定元件(7)和对应元件(8)具有相对应的齿形轮廓和/或爪形轮廓(10)。
5.根据上述权利要求之一所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，刀具容纳部(2)与对应元件(8)连接，使得禁止在刀具容纳部(2)和对应元件(8)之间的相对运动，尤其，刀具容纳部(2)与对应元件(8)抗扭地连接。
6.根据上述权利要求之一所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，所述刀具更换装置(1)具有刀盘(23)，所述至少两个刀具容纳部(2)设置或构成在所述刀盘上，并且所述刀盘能够相对于机架(5)和/或相对于刀具更换装置(1)的基体(5a)运动，尤其旋转。
7.根据上述权利要求之一所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，锁定元件(7)设置在机架(5)和/或基体(5a)上，而对应元件(8)设置在可运动的刀盘(23)上，或者锁定元件(7)设置在可运动的刀盘(23)上，而对应元件(8)设置在机架(5)上。
8.根据上述权利要求之一所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，所述锁定元件(7)构成为关于对应元件(8)轴向固定的爪形元件(13)，而对应元件(8)构成为可转动的、关于其旋转轴线(R)和/或关于对应元件(8)可轴向移动的对应爪形元件(12)，并且锁定元件和对应元件分别具有至少一个爪侧面(15)，所述爪侧面相对于对应元件(8)的旋转轴线(R)倾斜，其中，各所述爪侧面(15)彼此相对应地构成，使得所述调节运动(22)能够经由爪侧面(15)转变到对应元件(8)的旋转的定位运动(21)中。
9.根据上述权利要求之一所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，所述刀具更换装置(1)具有调节装置(16)，借助所述调节装置能够将调节力至少间接地，尤其经由对应元件(8)，传递到刀具容纳部(2)上，其中，未被锁定的对应元件(8)连同刀具容纳部(2)一起能够借助于所述调节力自动地从所述工作位置(6)定位到或继续运动到接合位置(17)中，在所述接合位置中，锁定元件(7)能够重新与对应元件(8)接合或者反之亦然。
10.根据权利要求9所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，所述调节力的大小取决于锁定元件(7)和对应元件(8)彼此间的相对位置，优选，在锁定元件(7)处于锁定位置中时，所述调节力沿刀具容纳部(2)的定位运动(21)的方向作用，特别优选，所述调节力在锁定元件(7)处于锁定位置中时具有最大值。
11.根据权利要求9或10所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，在对应元件(8)处于接合位置(17)中时，所述调节力具有最小值，优选为零，并且在其余情况下所述调节力沿刀具容纳部(2)的定位运动(21)的方向或与该方向相反的方向作用，优选，在对应元件(8)处于接合位置(17)中时，调节装置(16)的作用到对应元件(8)上的、尤其径向的保持力具有最大值。
12.根据权利要求9至11之一所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，所述调节装置(16)设置在机架(5)或刀具更换装置(1)的基体(5a)与对应元件(8)之间，和/或所述调节装置构成为磁性的调节装置(16)，尤其，所述调节装置(16)包括至少一个相对于对应元件(8)固定的磁体(20a)和至少一个设置在对应元件(8)上的对应磁体(20b)，以产生调节力和/或保持力，借助于所述磁体和对应磁体，对应元件(8)能够进入接合位置(17)中。
13.根据权利要求1至12之一所述的刀具更换装置(1)，其特征在于，所述驱动装置(4)具有用于产生调节运动(22)的优选电动的和/或电磁的和/或气动的和/或液压的驱动器，尤其，驱动装置(4)是机床(18)的用于产生刀具进给的驱动装置。
14.一种机床(18)，所述机床具有根据权利要求1至13之一所述的刀具更换装置(1)。
15.根据权利要求14所述的机床(18)，其特征在于，所述机床(18)具有驱动装置(4)，所述驱动装置设立为用于产生优选与工件旋转同步的刀具进给以及在锁定元件(7)和对应元件(8)之间的优选与刀具进给并行的调节运动(22)，和/或所述机床(18)具有锁定装置(24)，锁定装置尤其具有锁定柱塞(25)，借助于所述锁定装置，能够将刀具更换装置(1)的锁定元件(7)至少在刀具更换期间相对于机床(18)的机架(5)固定。
16.一种利用刀具更换装置(1)来更换刀具(3)的方法，尤其是所述刀具更换装置(1)根据权利要求1至13之一所述的刀具更换装置，其中，将刀具更换装置(1)的承载所述刀具(3)的刀具容纳部(2)通过在刀具更换装置(1)的锁定元件(7)与对应元件(8)之间的相对调节运动(22)而定位到工作位置(6)中。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，使锁定元件(7)运动到锁定对应元件(8)的锁定位置(9)中，以用于定位所述刀具容纳部(2)，和/或使对应元件(8)运动到锁定位置(9)中，以用于定位刀具容纳部(2)，其中，所述调节运动(22)转换为对应元件(8)的定位运动(21)，优选，如果锁定元件(7)和/或对应元件(8)到达其锁定位置(9)，那么刀具容纳部(2)固定在工作位置(6)中。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，在锁定元件(7)或对应元件(8)从锁定位置(9)中脱出之后，刀具容纳部(2)，尤其对应元件(8)，从工作位置(6)优选自动地调节到中间位置或接合位置(17)中。
19.根据权利要求16至18之一所述的方法，其特征在于，将刀具容纳部(2)，尤其对应元件(8)，借助于调节装置(16)，优选如在权利要求9至12之一中所述的调节装置(16)，从工作位置(6)调节到中间位置或接合位置(17)中。
20.根据权利要求16至19之一所述的方法，其特征在于，在借助驱动装置更换刀具之前和/或之后，在切削加工期间，执行优选与调节运动并行的和/或与工件旋转同步的刀具进给。
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