CN111372721A - 机床的刀库模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种机床的刀库模块，所述刀库模块包括：旋转轴，其通过连接到提供旋转力的驱动单元以便旋转；多个刀库基座，所述多个刀库基座堆叠在旋转轴上，所述多个刀库基座具有圆盘形状、连接到旋转轴以便旋转的中心部分、沿着多个刀库基座的边缘装载的刀具；以及传送系统，其通过在刀库基座的一侧上沿上下方向和前后方向移动，使得刀具能够在任何刀库基座和换刀单元之间互换。

Description

机床的刀库模块
技术领域
本发明涉及一种机床的自动换刀系统的刀库，更具体地说，涉及一种设置有一个或更多个刀库盘的机床刀库模块。
背景技术
在机床之中，配备有自动换刀器(ATC)的加工中心(MC)是一种通用机床，其能够根据需要更换刀具，并在一台机器上执行各种加工，例如钻孔、镗孔、车螺纹和端面切削。加工通过输入所需的设计数据由控制器进行数字控制，自动编程装置制作包含关于加工顺序的信息的NC带，从而自动执行加工。
该自动换刀器包括装载有多个刀具的刀库，并应用这样一种方法：使用换刀系统将刀库中的刀具移动到新位置并将该刀具与主轴中的刀具更换的方法。
刀具容纳系统的刀库根据其结构分为鼓式库、链式库、盘式库和环式库。
链式刀库具有容纳更多数量刀具的优点，但是具有需要更多时间(即刀头到刀头的时间)和安装空间来更换刀具的缺点。相比之下，盘式刀库在其中所能够装载的刀具数量方面受到限制，但是具有更换刀具所需时间短的优势。
为了在自动换刀器中更换刀具，需要在刀库和主轴之间移动和更换刀具的机构。根据工作和周围环境的要求，该机构可以由刀库的旋转运动、通过主轴(即拾取型)、双臂或机器人等的运动联接组成。
自动换刀器的安装位置在机床设计中是非常重要的因素，因为该位置极大地影响操作者的可接近性和运动以及安装机床所需的面积。安装位置可以是主轴的上部或者立柱的上部或侧部。可替选地，在某些情况下，自动换刀器与机床本体分开实施。与自动换刀器的安装位置一样，刀库的形状也受主体的结构、刀库的存储容量(装载在其中的刀具数量)、安装空间等的影响。基本上，刀库可以具有各种形状，例如圆柱形、圆锥形、椭圆形和矩形。
换而言之，由于应用于每个机床的自动换刀器的结构或安装位置不同，因此自动换刀器的构思也可能不同。这意味着对于每台机床，不应用标准化的自动换刀系统，而是应该为机床设置专门的系统。事实上，由于这种过程的原因，因此设计和制造单独的刀库需要大量的成本和精力。
前述内容仅旨在帮助理解本发明的背景，并不旨在意味着本发明落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
相关技术可以参考KR10-1586501(B)。
发明内容
技术问题
公开本发明以解决这些问题，并且本发明的目的是提供一种用于机床的刀库模块，其中刀库中的盘式刀库的结构被模块化，从而可以容易地满足用户的各种需求并且可以降低刀库的开发和生产成本，并且其中应用了能够将一个刀库应用于各种类型的换刀系统的标准化系统，从而可以通过紧凑的结构和较短的更换刀具时间来最大化盘式库的效率。
技术方案
为了实现本发明的上述目的，提供一种机床的刀库模块，该刀库模块包括：旋转轴，其通过连接到提供旋转力的驱动部分而旋转；多个刀库基座，所述多个刀库基座具有圆盘形状并且设置有连接到旋转轴以便旋转的中心部分，多个刀库基座沿着其边缘装载有刀具，并且通过堆叠而安装在旋转轴上；以及传送系统，其通过在刀库基座的一侧上沿上下方向和前后方向移动，使得刀具能够在任何刀库基座和换刀器之间互换。
所述刀具可以相对于所述刀库基座竖直地装载，使得相邻的刀具可以设置为彼此紧密地接触。
所述刀库基座可以设置成具有空腔的环形形状，所述旋转轴可以插入至所述空腔并能够旋转地连接到所述空腔，并且所述旋转轴可以设置有支撑部分，所述支撑部分从所述旋转轴沿径向延伸到所述刀库基座并且连接在旋转轴与刀库基座之间，以便支撑所述刀库基座的旋转。
所述刀库基座可以设置有旋转轴，所述旋转轴用于通过穿过所述多个刀库基座的插入来旋转所述刀库基座，并且所述驱动部分可以设置有驱动轴，当驱动所述驱动部分时，所述驱动轴旋转；所述驱动轴和旋转轴可以连接，使得当驱动驱动部分时，多个刀库基座可以同时旋转。
所述刀库基座可以设置有框架，所述框架包围并支撑堆叠成多个的所述刀库基座，并从所述刀库基座的外侧或外围沿上下方向延伸。
所述框架可以设置有横向框架，所述横向框架位于堆叠的刀库基座之间，所述横向框架在与旋转轴交叉的方向上朝向旋转轴延伸，并且旋转轴可以穿过横向框架插入，使得当驱动驱动部分时，旋转轴可以由横向框架支撑，并且在保持旋转中心的同时旋转。
轴承部分可以设置在旋转轴和横向框架之间的位置，以使得插入至横向框架的旋转轴能够旋转。
支撑板可以设置在框架下部的位置，支撑板可以设置成当旋转驱动部分时保持旋转中心，并且驱动部分可以竖直地连接到穿过多个刀库基座设置的旋转轴；当堆叠超过预定数量的刀库基座时，可以设置另一旋转轴以竖直地穿透并连接到横向框架以保持旋转中心，使得当驱动驱动部分时，处于竖直地堆叠状态的多个刀库基座可以在保持旋转中心的同时旋转。
所述换刀器可以位于所述框架的外侧，并且所述机床可以位于所述换刀器的外侧，所述换刀器和所述机床可以都安装在所述框架上并且连接到所述刀库基座。
所述刀库基座的至少一半可以插入至所述机床并与机床联接。
在所述刀库基座下方的位置处可以设置有基座板，以收集在更换刀具时落下的剩余切削油。
有利效果
根据具有上述结构的机床的刀库模块，不管自动换刀器是采用双臂型还是拾取型，都有这样的优势，即可以在没有设计改变的情况下应用刀库模块。特别地，在双臂型的情况下，简单地通过增加或减少刀库基座的数量，具有改善有限的刀具容量的优势，这是传统盘式库的缺点。因此，可以保持产品的多样性，同时降低刀库基座的开发和生产成本。此外，刀库模块的优势在于，它能够仅通过根据机床的尺寸和形状改变其堆叠数量而容易地应用于任何机床。
附图说明
图1是示出根据本发明第一示例性实施方案的机床的刀库模块的视图。
图2是图1的侧视图。
图3是示出根据本发明第二示例性实施方案的机床的刀库模块的视图。
图4是图3的侧视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述根据本发明优选示例性实施方案的机床的刀库模块。
图1是示出根据本发明第一示例性实施方案的机床的刀库模块的视图，图2是图1的侧视图，图3是示出根据本发明第二示例性实施方案的机床的刀库模块的视图，图4是图3的侧视图。
在本发明中，第一示例性实施方案描述双臂型自动换刀器作为示例，第二示例性实施方案描述拾取型自动换刀器作为示例。在本发明中，在没有单独的设计改变的情况下，双臂型和拾取型都可以是适用的。特别地，在本发明中，虽然使用双臂型进行描述，但主要构思是堆叠和使用多个刀库。因此，将参考附图来说明该说明书，并以该方面为重点来解释该说明书。
如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施方案，机床的刀库模块包括：旋转轴310、多个刀库基座300以及传送系统600；所述旋转轴310通过连接到提供旋转力的驱动部分100而旋转；所述多个刀库基座300具有圆盘形状并且设置有连接到旋转轴310以便旋转的中心部分，多个刀库基座沿着边缘装载有刀具700，并且通过堆叠而安装在旋转轴310上；所述传送系统600通过在刀库基座300的一侧沿上下方向和前后方向移动，使得刀具700能够在任何刀库基座300和换刀器800之间互换。
本发明的刀库基座300具有圆盘形状，其中心部分连接到旋转轴310并旋转。旋转轴310连接到提供旋转力并旋转的驱动部分100，细节将在后面描述。驱动部分100可以是传统的电机。具体而言，刀库基座300被设置为其中具有空腔的环形形状，并且旋转轴310被插入空腔中并可旋转地连接到空腔。旋转轴310设置有从旋转轴310沿径向延伸到刀库基座300并连接在旋转轴310和刀库基座300之间的支撑部分350，使得当刀库基座300旋转时旋转被支撑，并且因此旋转可以更稳定地执行。
当刀具700被装载在刀库基座300上时，刀具700沿着刀库基座300的边缘被装载，并且相邻的刀具700通过被竖直地装载而彼此靠近地被装载。因此，不同于传统盘形刀库基座中的径向装载的刀具，刀具被竖直地装载，从而具有能够装载更多数量刀具的优势。另外，装载这种刀具700的刀库基座300以相同的形式构成，并且多个刀库基座被堆叠，因此可以装载更多数量的刀具700。此外，刀库基座300对其层数没有限制，从而具有这样的优势，即刀库基座300可以容易地添加到堆叠中或者从堆叠中移除，而不需要识别其位置。
特别地，当驱动驱动部分100时，刀库基座300旋转，其中刀库基座300设置有旋转轴310，旋转轴310穿过多个刀库基座300插入，以旋转刀库基座300，其中驱动单元100设置有驱动轴110，该驱动轴110在驱动部分100被驱动时旋转，并且其中驱动轴110和旋转轴310连接，由此当驱动部分100被驱动时，多个刀库基座300可以同时旋转。此外，由于基座板570设置在刀库基座300下方的位置，以收集更换刀具700时落下的剩余切削油，所以从上层刀库基座300落下的油不会影响下层刀库基座300，使得可以将刀具700保持在最佳状态，免受外来物质的污染。
在刀库基座300中，通过在刀库基座300的外侧或外围沿上下方向延伸而设置框架500，该框架500包围并支撑堆叠成多个的刀库基座300。换而言之，多个刀库基座300堆叠并安装在框架500上。框架500可以通过将多个条形连杆相互连接来设置。在框架500的外部，独立配置的换刀器800被定位，并且机床900被定位在换刀器800的外部，其中换刀器800和机床900都被连接到安装在框架500上的刀库基座300，使得设置在刀库基座300中的刀具700可以由换刀器800供应至机床900。此时，刀库基座300的至少一半被插入并联接到机床900的内部，因此存在这样的优势，即在换刀器800中更换刀具700变得容易。此外，在生产过程中，存在这样的优点，即刀库模块、机床900和换刀器800可以彼此独立地组装。
支撑板550设置在框架500下部的位置，并且支撑板550设置成在驱动部分100旋转的时候保持旋转中心。驱动部分100的驱动轴110竖直地连接到穿过多个刀库基座300设置的旋转轴310。因此，当旋转驱动部分100时，驱动轴110旋转，并且与驱动轴110一体地设置的旋转轴310也旋转，因此刀库基座300旋转。
传送系统600设置在框架500一侧的位置，并且在刀库基座300的一侧沿上下方向和前后方向移动，使得刀具700可以在任何刀库基座300和换刀器800之间互换。
在图1和图2中，示出本发明的第一示例性实施方案，刀库基座300被示出为堆叠成三层的示例。在这种情况下，可能难以在保持驱动部分100的驱动轴110以及设置成竖直地连接到驱动轴110的旋转轴310两者的旋转中心和竖直状态的同时旋转刀库基座。因此，在本发明中，横向框架510设置在从框架500下方安装的两个刀库基座300和另一个刀库基座300之间的位置处，以支撑旋转轴310。横向框架510沿着从设置在上下方向上的框架500与旋转轴310交叉的方向朝向旋转轴310延伸。另一个旋转轴330穿过延伸的横向框架510插入。此时，轴承部分530设置在旋转轴330和横向框架510之间的位置，从而使得插入到横向框架510中的旋转轴330能够旋转。
因此，在驱动驱动部分100时，驱动轴110旋转，并且旋转轴310根据驱动轴110的旋转而旋转，其中，当预定数量的刀库基座要被堆叠时，通过竖直地穿透并连接到横向框架510来设置另一个旋转轴330，以便保持旋转中心，使得当驱动驱动部分100时，多个刀库基座300旋转，同时保持旋转中心处于竖直地堆叠状态。因此，即使当刀库基座300一个接一个地堆叠在框架500上时，横向框架510也设置在间隔之间的位置处，使得由驱动部分100的驱动轴110形成的旋转中心(简而言之，中心)被保持，同时旋转轴310和330被支撑，由此刀库基座300能够更稳定地旋转。
图3和图4示出设置具有拾取型刀具更换方法的刀库基座300的情况。如在第一示例性实施方案中，刀具700被装载在刀库基座300上，并且框架500被设置在刀库基座300外部的位置。然而，在第二示例性实施方案中，装载刀具700的刀库基座300由单层构成，使得刀库基座300的大约一半插入到机床900中。此外，刀库基座300联接到框架500，并且直接结合到机床900的机床床身400，从而构成拾取型自动换刀系统。在这种拾取型的情况下，基座板570设置在框架500的一侧以接收切削油或外来物质。
因此，根据如上所述的本发明的机床的刀库模块，不管自动换刀器采用双臂型还是拾取型，刀库模块都可以在没有额外设计改变的情况下应用。特别地，在双臂型的情况下，简单地通过增加或减少刀库基座的数量，双臂型具有增加有限的刀具容量的优势，这是传统盘式库的缺点。因此，可以保持产品的多样性，同时降低刀库基座的开发和生产成本，并且刀库模块的优势在于，它能够仅通过根据机床的尺寸和形状改变其堆叠数量而容易地应用于任何机床。
如上所述，已经参照本发明的特定示例性实施方案描述本发明。然而，本领域的技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。
<附图中附图标记的描述>
100：驱动部分 110：驱动轴
300：刀库基座 310，330：旋转轴
350：支撑部分 400：机床床身
500：框架 510：横向框架
530：轴承部分 550：支撑板
570：基座板 600：传送系统
700：刀具 800：换刀器
900：机床。

Claims (11)

1.一种机床的刀库模块，所述刀库模块包括：
旋转轴，其通过连接到提供旋转力的驱动部分而旋转；
多个刀库基座，所述多个刀库基座具有圆盘形状并且设置有连接到旋转轴以便旋转的中心部分，多个刀库基座沿着其边缘装载有刀具，并且通过堆叠而安装在旋转轴上；以及
传送系统，其通过在刀库基座的一侧上沿上下方向和前后方向移动，使得刀具能够在任何刀库基座和换刀器之间互换。
2.根据权利要求1所述的刀库模块，其中，所述刀具相对于所述刀库基座竖直地装载，使得相邻的刀具设置为彼此紧密地接触。
3.根据权利要求1所述的刀库模块，其中，所述刀库基座设置成具有空腔的环形形状，所述旋转轴插入至所述空腔并能够旋转地连接到所述空腔，并且所述旋转轴设置有支撑部分，所述支撑部分从所述旋转轴沿径向延伸到所述刀库基座并且连接在旋转轴与刀库基座之间，以便支撑所述刀库基座的旋转。
4.根据权利要求1所述的刀库模块，其中，所述刀库基座设置有旋转轴，所述旋转轴通过穿过所述多个刀库基座的插入来旋转所述刀库基座，并且所述驱动部分设置有驱动轴，当驱动所述驱动部分时，所述驱动轴旋转；所述驱动轴和旋转轴连接，使得当驱动驱动部分时，多个刀库基座同时旋转。
5.根据权利要求1所述的刀库模块，其中，所述刀库基座设置有框架，所述框架包围并支撑堆叠成多个的所述刀库基座，并从所述刀库基座的外侧或外围沿上下方向延伸。
6.根据权利要求5所述的刀库模块，其中，所述框架设置有横向框架，所述横向框架位于堆叠的刀库基座之间，所述横向框架在与旋转轴交叉的方向上朝向旋转轴延伸，旋转轴穿过横向框架插入，使得当驱动驱动部分时，旋转轴由横向框架支撑，并且在保持旋转中心的同时旋转轴旋转。
7.根据权利要求6所述的刀库模块，其中，轴承部分设置在旋转轴和横向框架之间的位置，以使得插入至横向框架的旋转轴能够旋转。
8.根据权利要求6所述的刀库模块，其中，支撑板设置在框架下部的位置，支撑板设置成当旋转驱动部分时保持旋转中心，并且驱动部分竖直地连接到穿过多个刀库基座设置的旋转轴；当堆叠超过预定数量的刀库基座时，设置另一旋转轴以竖直地穿透并连接到横向框架以保持旋转中心，使得当驱动驱动部分时，处于竖直地堆叠状态的多个刀库基座在保持旋转中心的同时旋转。
9.根据权利要求5所述的刀库模块，其中，所述换刀器位于所述框架的外侧，所述机床位于所述换刀器的外侧，所述换刀器和所述机床都安装在所述框架上并且连接到所述刀库基座。
10.根据权利要求1所述的刀库模块，其中，所述刀库基座的至少一半插入至所述机床并与机床联接。
11.根据权利要求1所述的刀库模块，其中，在所述刀库基座下方的位置处设置有基座板，以收集在更换刀具时落下的剩余切削油。
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