CN1485174A

CN1485174A - 机床的主轴单元

Info

Publication number: CN1485174A
Application number: CNA031533094A
Authority: CN
Inventors: 山本达也
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2004-03-31
Also published as: KR100672098B1; US20040028493A1; KR20040014268A; TW200414954A; EP1388385A1; TWI264336B; US7037052B2; JP2004066440A

Abstract

一个柱状结构(4)和一个主轴头(15)，该柱状结构设有一个用于保持松开装置(30)的悬吊夹具(保持机构)(50)，该主轴头可以在利用悬吊夹具(50)悬吊保持所述松开装置(30)的情况下，通过取下一个螺栓(43)而自身沿上下方向移动。

Description

机床的主轴单元

本申请基于日本专利申请No.2002-233299，后者的全部内容作为参考包括在这里。

技术背景

1.技术领域

本发明涉及一种机床的主轴单元，该机床有一个用于松开刀具轴上的刀具的松开装置。

2.相关技术

一般来说，一个机床的主轴单元设置有一个松开装置，该松开装置用于使一个用于夹紧和松开刀具的牵拉杆可沿一个轴向移动地插入主轴的通孔，并用于安装多个用于在夹紧方向给牵拉杆加载和松开夹紧在主轴上的刀具的盘形弹簧。有一种这种结构的松开装置：其中，一个有一个由例如液压驱动的活塞的缸体被固定在与刀具相对侧的主轴头后端壁上，并且，缸体与一个用于给缸体提供液压的液压管、冷却液供应管和电线线路相连接。

同时，当在主轴单元里维修刀具轴或更换盘形弹簧时，一般地，通常是通过以下方式完成维修和更换，即将全部松开装置从主轴头中取出且移至低处放在地上，并在这种状态下从主轴头中抽出刀具轴和牵拉杆。

然而，当传统的松开装置被取出且移至低处放在地上时，有必要暂时将连接到缸体上的所有液压管、冷却液供应管和电线线路拆下，并因此产生一个问题，即重新安装松开装置的时候，需要重新连接各个管和电线，而这要花很多时间和劳动力且操作性能是低的。

而且，所述传统结构产生了一个问题，即拆开或安装属于重物的松开装置时需要借助一个工作人员来托住，因而劳动负担是很大的。

发明内容

本发明鉴于所述的一般情况而完成，因而它的一个目的是提供一种可以在完成刀具轴的维修或盘形弹簧的更换时提高操作性能，并在安装和取出操作中减少劳动负担的机床的主轴单元。

(1)本发明的特点在于，在一个机床的主轴单元中，有一个松开装置，该装置用于可旋转地安装一个刀具轴以使其插入由一个柱状结构可在上下方向移动地支撑的主轴头，用于安装一个用于夹紧和松开刀具的牵拉杆以使其可移动地沿其轴向插入刀具轴的通孔，用于在牵拉杆处安装多个用于在夹紧方向给牵拉杆加载的盘形弹簧，并且用于在与刀具相对的主轴头的一侧使牵拉杆沿松开方向移动，其中，松开装置可以安装到主轴头上和与主轴头拆分，所述柱状结构配置有一个用于安装松开装置的保持机构，并且主轴头通过在由保持机构保持松开装置的情况下将松开装置与主轴头分开而使主轴头本身可以上下移动。

(2)本发明的另一特征在于，保持机构被构造成将松开装置保持在一个大体上与主轴头的移动线相一致的位置。

(3)本发明的另一特征在于，保持机构由一个利用了一个形成在柱状结构的顶壁部分的孔而安装并用于悬吊保持松开装置的悬吊夹具构成。

(4)本发明的另一特征在于，保持机构被构造成将松开装置安装在一个固定在柱状结构上的安装架上。

根据本发明的主轴单元，当刀具轴和牵拉杆被抽出来时，通过在上下方向移动主轴头而由保持机构保持松开装置，并使松开装置在这种状态下从主轴头中拆卸。因此，主轴头与松开装置分开，并且其自身可以在上下方向移动。接着，主轴头在上下方向移动至一个操作位置，将刀具轴和牵拉杆抽出。此外，为了再次结合松开装置，主轴头被移至一个保持松开装置的位置和使松开装置固定到主轴头上。

根据本发明的主轴单元，用于保持松开装置的保持机构被设置在用于可在上下方向移动地支撑主轴头的柱状结构上，使主轴头在松开装置由保持机构保持的状态下，可以通过移动主轴头而使主轴头本身在上下方向移动，因此，松开装置可以在与液压管、冷却液供应管和电线线路照现在的样子相连接的状态下保持在机器中，与传统的将全部装置取出且移至低处放在地上相比，这样可以减少许多操作步骤并提高操作性能。而且，因为松开装置被保持在柱状结构上，可以减少工作人员的劳动负担。

根据本发明，松开装置被保持在大体上与主轴头的移动线相一致的位置，并因此减少了松开装置在拆卸和安装操作中的多次移动，此外，容易实现主轴头和松开装置的定位并进一步地提高操作性能。

根据本发明，松开装置由利用形成在柱状结构的顶壁部分的孔安装的悬吊夹具悬吊保持，因此，可以通过一个简单的结构保持松开装置，同时限制成本增加。

根据本发明，松开装置被安装在固定在柱状结构内壁的安装架上，因此，可以通过一个简单的结构保持松开装置，同时限制成本增加。

附图简要说明

图1是一个水平型加工中心，它配置有一个根据本发明的实施例的主轴单元；

图2是一个表示该主轴单元的轮廓构造的透视图；

图3是一个表示该主轴单元的轮廓构造的透视图；

图4是一个该主轴头的松开装置的截面图；和

图5是一个表示一个根据本发明的另一个实施例的主轴单元的轮廓构造的透视图。

优选实施例的详细说明

将参考下面的附图说明本发明的实施例。

图1到图4是说明一个根据本发明的机床的主轴单元的视图，图1是一个配置有一个根据本实施例的主轴单元的机床的立体图，图2和图3是表示主轴单元的轮廓构造的透视图，而4是一个主轴头的夹紧装置的截面图。

在图中，标号1表示一个水平型加工中心(机床)，它由一个安装有一个柱状结构4和一个托板交换装置5的结构构成，其中，该柱状结构4安装于固定床2的后部2a处且配置有一个主轴单元3，该托板交换装置5安装于(固定床2的)前部2b处。托板交换装置5用于在加工位置A和一个最初的安放位置B之间转动安装在一个转盘6上的各个托板7，7。此外，标号8表示一个用于防止切屑或冷却液撒到最初的安放侧的隔板，而标号9表示一个用于防止切屑撒到进给机构侧的闸板。

加工中心1通过使主轴单元3在X轴，Y轴和Z轴方向相对移动并驱动安装在主轴单元3上的刀具(未示出)旋转来加工一个放在托板7上加工位置A处的工件。

柱状结构4由一个在前视图中呈门形形状(的物件)构成，它包括一个整体上连接左侧和右侧壁部分4a，4a的上端部分的顶壁4b，并且可以沿着设置在固定床2上的线性导轨10，10在X轴方向移动。左侧和右侧壁部分4a和顶壁部分4b形成有许多用于使结构的重量减轻的减重孔4c和4d。

主轴单元3设置在柱状结构4的内部使其轴心指向Z轴方向，且主轴单元3可以沿配置于左侧和右侧壁部分4a的前表面的线性导轨11，11在Y轴方向移动。此外，主轴单元3的右侧部分与一个滚珠丝杠12接合，并且一个连接到滚珠丝杠12的顶端部分的伺服电动机13驱动主轴单元3上下移动。

主轴单元3由这样一个结构构成，即可以通过轴承17将一个刀具轴16可旋转地插入一个圆柱形主轴头15，并如主要在图4中所示的，在刀具轴16的前端部分安装一个用于夹紧刀具的刀架(未示出)。

主轴头15形成有一个用于给轴承17提供润滑油的油路15c，并且该油路15c与一个供油管19相连。

一个用于驱动以旋转刀具轴16的主轴马达18一体地安装在主轴头15的内部。主轴马达18包括一个固定到主轴头的内周表面的定子18a和一个与定子18a相对地固定到刀具轴16的外周表面的转子18b。此外，主轴头15形成有一个环绕定子18a的冷却液通道15a，并且通过使冷却液流经冷却液通道15a来冷却定子18a。

于刀具轴16的轴心处形成有一个通孔16a，且一个牵拉杆20被设置成可移动地沿一个轴向方向插入通孔16a。构成一个用于在夹紧方向给牵拉杆20加载的加载装置的多个盘形弹簧21置于牵拉杆20和刀具轴16之间，且通过盘形弹簧21向后方(图4的右方)加载于牵拉杆20上而将刀具夹紧在刀具轴16上。此外，牵拉杆的轴心形成有一个供给孔20a，该孔用于通过下面将提到的阀机构40而给刀具提供冷却液。

一个用于检测刀具轴16的转数的旋转速度检测构件22通过一个螺栓固定在刀具轴16的后端部分。此外，一个端部螺母23被拧在牵拉杆20的后端部分上，可以通过拧紧端部螺母23将牵拉杆20固定在刀具轴16上，同时在中间放入旋转速度检测构件22。

主轴头15的后端部分配置有一个基本上盖住了主轴头15的后端开口15b的盖状构件25，且该盖状构件25设置在旋转速度检测构件22处以使其不能在一个轴向方向移动。

一个松开装置30设置在主轴头15的后端。一个可装上地和可拆卸地安装在主轴头15上的盖子31将该松开装置30气密地盖住。在这里，在图4中，松开装置30位于轴线a的上侧之上的部分表示一个松开状态，而其下侧部分表示一个夹紧状态。

松开装置30通常由这样一个结构构成，其中，一个大体上呈环形形状的活塞33被可在一个轴向滑动地插入一个大体上呈碗形形状并与盖状构件25相对的缸体32的缸体凹进部分32a，一个与活塞33接触的止动板34通过一个螺栓被固定在缸体凹进部分32a的前端开口缘上，而且，一个用于在其收缩方向(夹紧方向)给活塞33加载的弹簧35置于止动板34和活塞33之间。

缸体32形成有一个用于给一个由缸体32和活塞33形成的储油器37提供液压的液压(传送)通道32b，并且，一个用于同液压通道32b相连的液压管的接头38连接到缸体32的后端表面上。液压管的接头38通过一个液压软管38a与一个液压供应源相连接。此外，当液压被供给储油器37时，活塞33被向前推动并使牵拉杆20向一个松开方向(轴向方向的前侧)移动从而使刀具松开。当释放液压的时候，通过弹簧35使活塞33退回，并且通过盘形弹簧21使牵拉杆20沿夹紧方向移动以夹紧刀具。

阀机构40设置在活塞33的内部及缸体凹进部分32a的底壁上。该阀机构40被构造成：当牵拉杆20向后移至夹紧位置时，通过使阀活塞40a向前移动而使形成于缸体32上的冷却液通道32c和牵拉杆的供给孔20a连接；当牵拉杆20向前移至松开位置时，通过使阀活塞40a向后移动而关闭冷却液通道32c。一个连接到冷却液通道32c上的冷却管接头41连接到缸体32的后端表面上，并且，该接头41通过一个冷却液软管41a与一个冷却液供应源相连接。

在缸体32的外周形成有一个凸缘部分32d。该凸缘32d沿周向以预先确定的间隔形成有螺栓孔32e，并且每一个螺栓孔32e里均安装有一个螺栓43。此外，缸体32通过各个螺栓43被固定到盖状构件25上。

此外，利用一个其结构不同于螺栓43的固定螺栓45安装凸缘部分32d。该固定螺栓45通过穿过盖状构件25被固定到主轴头15上，且一个螺母46被拧紧到所述固定螺栓45的后端部分。通过松开并拆下各个螺栓43和固定螺栓45的螺母46，可以将缸体32从主轴头15中拆出。

此外，本实施例的装置设置有一个作为用于保持柱状结构4内部的松开装置30的保持机构的悬吊夹具50，该悬吊夹具50由这样一个结构构成，即在一个杆形形状的悬吊部分50a的顶端形成有一个与(柱状结构的)顶壁部分4b的孔4d的一个边缘部分接合的钩部分50b，且一体地形成有一个用于安装以在其下端固定的缸体32的固定部分50c。在固定部分50c的前端设置有一个螺(纹)钉部分(未示出)，且可以通过接合该螺(纹)钉部分和一个在缸体32的外周的顶端部分的螺纹部分(未示出)来固定缸体32。此外，悬吊夹具50在与主轴头15的移动线相一致的位置保持缸体32，并因而保持松开装置30。

接着，将说明本实施例的操作和效果。

当进行刀具轴16的维修或盘形弹簧21的更换时，首先，将悬吊夹具50插入柱状结构4的孔4d中，并且使钩部分50b和孔4d的边缘部分接合。移动主轴头15至一个松开装置30可以通过悬吊构件50的固定部分50c被悬吊的位置，拆下盖子31并将缸体32安装到固定部分50c，并且在这种状态下松开以拆下各个螺栓43和螺母46。因此，缸体32由悬吊夹具50保持悬吊以与主轴头15分开。接着，将主轴头15降低到一个操作位置，将端部螺母23，牵拉杆20和盘形弹簧21拉到后侧，将刀具轴16拉到前侧。此外，为了再次结合松开装置30，将主轴头15移至一个保持缸体32的位置，利用被拆下的各个螺栓43和螺母46使缸体32固定在主轴头15上，将固定在悬吊构件50上的缸体32从悬吊构件上松开，并在其上安装盖子31。

这样，根据本实施例，可在上下方向移动地支撑主轴头15的柱状结构4上设置有悬吊构件50，在于悬吊构件50处悬吊保持松开装置30的缸体32的状态下，松开并取出各个螺栓43以分开可在上下方向移动地分开主轴头15，因此，松开装置30可被保持在机器里，同时液压软管38a、冷却液软管41a或电线线路仍然保持与缸体32相连，并且和传统的将全部装置取出且移至低处放在地上的情况相比，可以减少许多操作步骤且提高操作性能。

此外，只进行移动主轴头15的操作以使缸体32置于悬吊构件50的固定部分50c处和在这种状态下将缸体32安装到悬吊构件50上以悬吊下来，和借助于工作人员将缸体32取出且移至低处放在地上的情况相比，可以减少劳动负担。

根据本发明，因为缸体32通过保持构件50保持在与主轴头15的移动线相一致的位置，所以，在拆卸或安装缸体32时，可以容易地实现主轴头15和缸体32的定位，并进一步提高操作性能。

此外，因为缸体32利用一个形成于柱状结构4的顶壁部分4b的减重孔4d通过悬吊构件50保持并悬吊下来，所以，当限制成本增加的时候，可以利用一个简单的结构保持缸体32。

此外，也可以使用一根(金属)线作为悬吊构件，利用该线固定缸体并从孔中悬吊缸体。

此外，虽然根据所述实施例，给出了一个利用悬吊夹具50保持缸体32的情况的说明，但是根据本发明，如图5所示，可以将松开装置30安装在一个固定在柱状结构4上的安装架55上以进行保持。

利用螺栓将安装架55固定到柱状结构4的侧壁部分4a的内侧。此外，当进行维修的时候，从主轴头15中取出松开装置30以安装在安装架55上，将主轴头15降低至操作位置，并且取出牵拉杆20和端部螺母23。也是在这种情况下，可以通过一个简单的结构保持缸体32以获得同所述实施例一样的效果，同时限制成本增加。

Claims

1.一种机床的主轴单元，包括：

一个主轴头，其中设置有一个可旋转的刀具轴；

一个可在上下方向移动地支撑所述主轴头的柱状结构；

一个插入所述刀具轴的通孔的牵拉杆，所述牵拉杆可以在它的一个轴向方向移动，从而夹紧和松开将被安装的刀具；

一个给所述牵拉杆向夹紧方向加载的加载装置；

一个用于使所述牵拉杆向松开方向移动的松开装置；和

一个用于用所述柱状结构保持所述松开装置的保持机构；

其中，所述松开装置可与所述主轴头分开，同时被保持在柱状结构里，和

所述主轴头可以在没有所述松开装置的情况下沿上下方向移动。

2.一种根据权利要求1所述的机床的主轴单元，其中，所述保持机构在一个大体上与所述主轴头的移动线相一致的位置保持所述松开装置。

3.一种根据权利要求1所述的机床的主轴单元，其中，所述保持机构包括一个利用一个形成在所述柱状结构的顶壁部分的孔而安装的悬吊夹具以用于悬吊保持所述松开装置。

4.一种根据权利要求1所述的机床的主轴单元，其中，所述保持机构被构造成将所述松开装置安装在一个固定在所述柱状结构上的安装架上。