CN112533714A - 铣削和深钻削机器 - Google Patents

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Abstract

本申请描述了一种由控制单元操作的铣削和深钻削机器，控制单元以协调且自动的方式命令机械臂以及至少一个技术工具储存柜的动作，机械臂负责铣削和深钻削动作。机械臂包括活动结构并包括基部结构(1.1)，驱动单元(15)在滑动轨道(1.2)之上沿着基部结构运动。通过将铣削工具联接至驱动单元(15)实现机器中的铣削模式的配置。对于深钻削模式的配置，机械臂(1)的基部结构(1.1)包括联接器件(10)，所述联接器件容许组装其中安装有深孔钻削工具的盒(2)。

Description

铣削和深钻削机器
技术领域
本申请描述了一种铣削和深钻削机器。
背景技术
当前，观察到更换深钻头是需要人为干预(即，中断机器工具的自动工作周期的干预)的过程，从而显著地影响总机械加工时间。
实际上，在铣削和深钻削机器的情况下，在两种情况下会发生人为干预：
i.通过装载枪钻(以下被简称为钻削工具)或铣削工具从铣削模式转换为深钻削模式，反之亦然；
ii.更换钻削或铣削工具。
情况i要求工具的自动释放以及操作员的干预，从而导致操作员中断其工作周期。操作员负责手动地组装将工具正确地联接至机器所需的所有设备(头端、阻尼器、法兰、嵌板、工具、圆锥体)。情况ii例如由于工具的预期直径/长度的改变或者由于工具的磨损而要求工具及其所有支撑设备(头端、阻尼器、法兰、嵌板和圆锥体)的由操作员进行的手动替换。
发明内容
本申请描述了一种铣削和深钻削机器，包括：
-机械臂，包括：
-活动结构，其适于在机器内执行线性三维运动；
-基部结构，其包括滑动轨道以及臂-盒型联接器件；
-其，架在滑动轨道之上沿着基部结构移动；
-至少一个技术柜，包括：
-至少一个铣削工具，所述铣削工具包括用于联接至所述架的圆锥体以及用于在联接至所述架的动作期间锁定圆锥体的旋转的机构；和/或
-至少一个盒，所述盒包括：
-钻削工具，其包括用于联接至所述架的圆锥体以及圆锥体的圆锥体支撑件；
-旋转锁定机构，其适于在联接至所述架的动作期间锁定圆锥体的旋转；
-机械锁定机构，其适于固定圆锥体支撑件的位置；
-盒-臂型联接器件；
-包括处理器件的控制单元，其被特别地构造成操作机械臂和至少一个技术柜。
在机器的一个特定实施例中，通过自动系杆进行至少一个铣削工具和至少一个盒在技术柜中的储存。臂-盒型或盒-臂型联接器件可以是自动系杆型的。
在机器的一个特定实施例中，使用嵌板进行深孔钻削工具在盒中的安装，嵌板的数量根据所述工具的长度变化。嵌板可以包括锁定板和两个弹性接片、适于附接将工具固定至盒上的阻尼器。
在机器的一个特定实施例中，深孔钻削工具的圆锥体支撑件包括用来支撑工具的圆锥体的轴承、可拆卸的法兰、锁定销以及用于沿着机械臂的基部结构定位的移动机构。
在机器的又一特定实施例中，盒旋转锁定机构包括块、弹簧以及止动螺栓，其中所述块在受弹簧和止动螺栓的作用限制的路线上线性地移动。
在机器的一个特定实施例中，机械锁定机构包括堡状件在其上运动的调节尺，所述调节尺能够根据工具的不同尺寸进行调节。
最后，在机器的一个特定实施例中，技术柜包括用于操作员进行手动干预的外部通路窗口和防护帘。
本申请源于对使铣削和深钻削机器的操作自动化的需要，从而避免操作员的干预。为此，提出了一种铣削和深钻削机器，以下被简称为机器，该机器的操作由控制单元命令，控制单元以协调的方式操作机械臂以及至少一个技术工具储存柜的动作，机械臂负责铣削和深钻削的动作。
机械臂由活动结构形成，所述活动结构确保其在机器内的线性三维运动。机械臂包括基部结构，驱动单元(以下被称为架)在滑动轨道之上沿着基部结构运动。
通过借助圆锥体将所述架联接至铣削工具来实现机器的铣削模式的配置，为此架处于机械臂的最外部位置处。铣削工具在机器的、机械臂可以到达的位置处储存在技术锁存柜中。对于深钻削模式的配置，机械臂的基部结构包括联接器件(臂-盒自动锁定配件)，其容许组装深钻削盒。通过定位在盒与机械臂的基部结构这两个构件中的互补的自动系杆实现盒与机械臂的基部结构之间的联接，为此，所述架完全地撤回至基部结构的最内部位置中。
所述盒在机器中的、机械臂可以到达的位置中通过自动系杆(技术柜-盒自动锁定配件)而储存在技术柜中。每个盒具有安装于其上的带有特定直径和长度特征的深钻削工具。使用嵌板执行工具在盒中的安装，嵌板的数量可以根据工具的长度/直径比变化。通过将盒自动装载在机械臂的基部结构上而实现装载或移除盒的操作，而不中断机械加工循环，这通过控制单元在机械臂以及其所储存的技术柜上的协调作用来实现。
为了使在机械臂的基部结构上装载和移除铣削工具或盒的动作自动化，从而确保机器的正确且不间断的操作，铣削工具或盒与机械臂的基部结构这两者都配备有锁定机构。在铣削工具的情况下，该铣削工具包括旋转锁定机构，目的是确保在联接至所述架的动作期间工具的圆锥体不旋转。
关于盒，它配备有两个互补的锁定机构，所述互补的锁定机构在安装于盒上的深钻削工具的层级、以及机械臂的架(所述盒将联接至机械臂上)的层级上起作用。第一机构是被设计成确保工具的圆锥体支撑件的正确定位和固定的机械锁定机构，这使得能够实现至所述架的束缚。为此，盒包括调节尺，机械锁定机构在调节尺上运动并且调节尺包括可以根据枪钻的不同尺寸调节的堡状件。根据要安装在盒上的工具的长度以及由于堡状件与机械锁定机构的相互作用，可允许将工具的圆锥体支撑件锁定在适当的位置处，以用于所述架的后续联接。由操作员在机器的操作之前执行将工具安装在盒上的操作以及机械锁定机构的相应操作。第二锁定机构涉及旋转锁定，并且旨在确保在联接至所述架的动作期间工具的圆锥体不旋转。
控制单元负责控制机械臂在机器内的线性三维运动以及技术柜、特别是技术柜的防护帘的动作。控制单元的在这两个构件上的动作在以下层级上发生：
i.深钻削模式的操作，通过将储存于技术柜中的盒装载至机器臂的基部结构上的装载进行；
ii.铣削模式的操作，通过将储存于技术柜中的铣削工具装载至机械臂的基部结构上的装载而进行；
iii.铣削或深钻削模式的配置，分别通过更换联接至机械臂的基部结构上的铣削工具或盒、通过更改铣削/钻削参数-工具的直径/长度而进行；
iv.联接至机械臂的基部结构上的铣削工具或盒的移除，以及它们在技术柜中的随之发生的储存。
为了将铣削工具装载至机械臂的基部结构上，如点ii中所限定的操作所暗示的，控制单元以如下方式对机械臂和技术柜进行操作：
-架运动至它的最外部位置；
-机械臂通过线性运动而运动至技术柜，将它自身定位成紧邻它要装载的铣削工具，促使防护帘打开；
-然后相对于架定位铣削工具；
-架朝工具的圆锥体执行线性运动，之后圆锥体被束缚至架，这使机械臂能够通过延长机器而执行铣削操作。
为了将盒装载至机械臂的基部结构上，如点i和iii中所限定的操作所暗示的，控制单元以如下方式对机械臂和技术柜进行操作：
-架运动至其最大撤回的位置；
-然后，机械臂通过线性运动而运动至技术柜，将它自身定位成紧邻它要装载的盒，使防护帘打开；
-之后，机械臂朝盒运动；
-停用盒-臂自动锁定配件；机械臂的基部结构抵靠盒安放；启用盒-臂自动锁定配件，然后停用技术柜-盒自动锁定配件；
-机械臂远离技术柜运动并且防护帘关闭；
-架朝工具的圆锥体执行线性运动，之后圆锥体被束缚至架，这使机械臂能够通过延长机器使用安装于盒上的工具执行深钻削操作。
另外，为了执行铣削工具或盒的释放，如点iv中所限定的，控制单元以如下方式对机械臂和技术柜进行操作：
钻削工具的释放：
-架执行以下功能：释放安装于盒上的钻削工具，释放工具的圆锥体，之后使架远离圆锥体线性地运动至机械臂的基部结构上的极限位置；
-这种移除引起圆锥体-锁定系统工作的致动，以使得它维持其相对于盒的位置，直至要求新的装载操作；
-防护帘打开，并且机械臂启动盒的朝向技术柜的运动，技术柜-盒自动锁定配件被停用；启用技术柜-盒自动锁定配件；然后停用盒-臂自动锁定配件；
-机械臂远离技术柜运动，通过扩展机器使机械臂能够实现铣削操作。
铣削工具的释放：
-架执行以下功能：释放安装于盒上的工具，从铣削工具释放圆锥体，之后架远离圆锥体线性地运动至机械臂的基部结构上的极限位置；
-机械臂朝铣削工具的技术柜运动，并且防护帘打开；
-然后将铣削工具储存于技术柜中并且关闭防护帘。
附图说明
为了更好地理解本申请，申请人附上代表优选实施例但不试图限制本文中所公开的技术的附图。
图1示出了盒至机械臂的基部结构的联接，其中各附图标记表示：
1-机械臂；
1.1-基部结构；
1.2-滑动轨道；
2-盒；
10-盒-臂自动锁定配件；
15-架
图2示出了被构造成执行铣削操作的机械臂，其中各附图标记表示：
1-机械臂；
1.1-基部结构；
1.2-滑动轨道；
15-架；
16-铣削工具
图3示出了盒的分解图，其中各附图标记表示：
4-锉屑箱；
5-工具的头端；
6-阻尼器；
7-嵌板；
8-圆锥体支撑件；
9-用于圆锥体支撑件的调节和锁定尺；
10-盒-臂自动锁定配件；
11-技术柜-盒自动锁定配件；
12-嵌板间隔剪状件；
13-嵌板引导和圆锥体支撑件；
14.1-启用的圆锥体支撑件锁定堡状件；
14.2-停用的圆锥体支撑件锁定堡状件；
18-工具
图4示出了圆锥体支撑元件的详细视图，其中各附图标记表示：
8.1-圆锥体；
8.2-圆锥体支撑轴承；
8.3-活动法兰；
8.4-工具锁定销；
8.5-滑动件；
8.6-机械锁定机构；
8.7-旋转锁定机构；
8.8-固定法兰。
具体实施方式
参考附图，现在更详细地描述一些实施例，但是这些实施例不旨在限制本申请的范围。
在所开发的铣削和深钻削机器的一个优选实施例中，机器在内部包括适于在所述机器的整个内部空间执行三维线性运动的机械臂(1)、装载有多个盒(2)的技术柜(3)、以及控制单元，所述控制单元被构造成通过对机械臂(1)和技术柜(3)的动作的协调控制而命令深铣削或深钻削的操作。
盒(2)被构造成承载具有相应直径和/或长度值的不同类型的工具(18)，并且为此每个盒(2)包括：
-包括前凸缘(4.1)和后凸缘(4.2)的锉屑箱(4)；
-工具头端(5)；
-阻尼器(6)；
-嵌板(7)；
-圆锥体支撑件(8)；
-用于圆锥体支撑件的调节和锁定尺(9)；
-盒-臂自动锁定配件(10)；
-技术柜-盒自动锁定配件(11)；
-嵌板间隔剪状件(12)；
-嵌板引导和圆锥体支撑件(13)；
-启用的圆锥体支撑件锁定堡状件(14.1)；
-停用的圆锥体支撑件锁定堡状件(14.2)；
-工具(18)。
盒(2)所具有的嵌板(7)的数量根据工具(18)的长度/直径比变化。每个嵌板(7)包括锁定板(7.1)和两个弹性接片(7.2和7.3)，并且它的功能是附接旨在将工具(18)固定至盒(2)的阻尼器，并且确保它在操作期间的稳定性。除此之外，根据工具(18)的直径，阻尼器(6)也变化，存在用于每一工具直径的特定阻尼器。
盒(2)的工具(18)的组装或拆卸操作由操作员执行，或者在将盒(2)储存于技术柜(3)中之前的阶段中执行，或者它事先通过通路门储存至柜(3)。工具的圆锥体(8.1)保持轴承(8.2)，所述轴承(8.2)将圆锥体保持于圆锥体支撑件(8)中，并且通过打开可移除的法兰(8.3)，可以将圆锥体与工具(18)一起插入至支撑件或从支撑体移除，并且通过松开锁定销(8.4)，可以组装或拆卸工具(18)。根据工具(18)的长度，圆锥体支撑件(8)通过滑动件(8.5)定位在盒(2)上，并且通过机械锁定机构(8.6)固定，所述机械锁定机构通过启用的圆锥体支撑件的锁定堡状件(14.1)定位在调节尺(9)上。
圆锥体支撑件(8)通过被称为机械锁定机构(8.6)的锁定机构并且通过配备有可移除的堡状件(14.1，14.2)的调节尺(9)定位在盒(2)上。这些容许组装不同长度的工具，从而使盒(2)是灵活的。圆锥体支撑件锁定堡状件可以采取两个位置，从而在所需的位置中启用(14.1)和停用(14.2)工具的圆锥体支撑件(8)。
旋转锁定机构(8.7)具有确保对联接至架(15)的工具的圆锥体的旋转进行锁定的功能。该旋转锁定机构由嵌入在固定法兰(8.8)的箱中的止动螺栓、块和弹簧组成。所述块在受弹簧和止动螺栓的作用限制的路线上线性地运动。在束缚和释放工具的圆锥体(8.1)时，保证架(15)将圆锥体(8.1)定位成与锁定机构(8.7)对准。所述块采取两个位置，即锁定位置和解锁位置。默认情况下，锁定位置是通过弹簧的作用保证的正常位置，其使块的几何结构暴露以锁定圆锥体(8.1)。在束缚圆锥体(8.1)时，由架(15)的静止作用产生解锁位置，从而使块进入固定法兰的箱，因而解锁圆锥体(8.1)的旋转。该作用通过对弹簧的挤压而发生，所述弹簧在机械锁定机构(8.6)上施加较小的力，以使得圆锥体支撑件(8)在束缚期间不运动。
盒(2)通过互补的自动系杆-盒-臂自动锁定配件(10)和技术柜-盒自动锁定配件(11)安装在机械臂(1)的基部结构(1.1)中。
盒通过机械臂(1)可接近的自动系杆-技术柜-盒自动锁定配件(11)储存在技术柜(3)中，以便以后的自动安装，而无需中断机械加工周期。在一个特定实施例中，技术柜(3)包括防护帘(17)，以保持盒免受锉屑和油的影响。技术柜(3)包括窗口，所述窗口提供至外部的通路，以由操作员进行手动干预，所述操作员为储存于其中的盒(2)进给工具(18)。
通过控制单元的动作命令机器，所述控制单元负责控制机械臂(1)和技术柜(3)的集成操作，在自动锁定配件(10)、(11)的驱动装置的层级上、在技术柜(3)的防护帘(17)的层级上以及在架(15)的层级上起作用，用于铣削和深钻削动作的操作化和配置。
当然，本描述绝不限于本文件中所提出的实施例，具有所述领域的一般知识的人可以预见对它进行修改的许多可能性，而不背离如权利要求中所限定的一般构思。上述优选实施例显然可彼此组合。以下权利要求另外限定优先实施例。

Claims (9)

1.一种铣削和深钻削机器，包括：
-机械臂，包括：
-活动结构，其适于在所述铣削和深钻削机器内执行线性三维运动；
-基部结构，其包括滑动轨道以及盒-臂型联接器件；
-架，其在滑动轨道之上沿着基部结构运动；
-至少一个技术柜，包括：
-至少一个铣削工具，所述铣削工具包括用于联接至所述架的圆锥体以及用于在所述圆锥体联接至所述架时锁定圆锥体的旋转的机构；和/或
-至少一个盒，所述盒包括：
-钻削工具，包括用于联接至所述架的圆锥体和相应的圆锥体支撑件；
-旋转锁定机构，其适于在所述圆锥体联接至所述架时锁定圆锥体的旋转；
-机械锁定机构，其适于固定圆锥体支撑件的位置；
-臂-盒型联接器件；
-控制单元，其包括处理器件、特别地被构造成操作机械臂和至少一个技术锁存柜。
2.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，通过自动系杆实现至少一个铣削工具以及至少一个盒在技术柜中的储存。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述臂-盒型联接器件或盒-臂型联接器件是自动系杆型的。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，通过嵌板执行深钻削工具在盒中的安装，所述嵌板的数量根据所述工具的长度变化。
5.根据权利要求4所述的机器，其特征在于，嵌板包括适于附接阻尼器的两个弹性接片、和锁定板，所述阻尼器将工具固定至盒上。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，深钻削工具的圆锥体支撑件包括用来支撑工具的圆锥体的轴承、可拆卸的法兰、锁定销以及用于沿着机械臂的基部结构定位的移动机构。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，盒的旋转锁定机构包括块、弹簧以及止动螺栓，其中所述块在受弹簧和止动螺栓的作用限制的路线上线性地运动。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，机械锁定机构包括堡状件在其上运动的调节尺，所述调节尺能够根据工具的不同尺寸进行调节。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，技术柜包括防护帘和窗口，所述窗口提供至外部的通路以由操作员进行手动干预。
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