CN1486815A

CN1486815A - 机床的刀具置换方法及螺母驱动装置

Info

Publication number: CN1486815A
Application number: CNA031556442A
Authority: CN
Inventors: 百地武; 彦; 高杉昌彦; 出已; 吉野日出已; 雄; 新井贵雄
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2004-04-07
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: DE10330098B4; US7229396B2; US20040005973A1; DE10330098A1; US20070092349A1; CN100411809C; US7144355B2

Abstract

主轴(5)设有一卡盘(9)和一螺母(13)，该卡盘设置在主轴末端用来夹紧刀具(11)，螺母旋入主轴末端并且可以旋转用来夹紧和松开夹具。主轴(5)相对于螺母松开装置设置，该螺母松开装置设置了螺母松开驱动器(43)用来驱动螺母(13)沿松开方向旋转，然后通过螺母松开驱动器(43)使螺母(13)松开，从而使第一刀具从卡盘构件(9)中移开，该第一刀具(11)将被第二刀具(11)替换；主轴(5)相对于螺母夹紧驱动装置设置，该螺母夹紧驱动装置设置了螺母夹紧驱动器(41)用来驱动螺母(11)沿夹紧方向旋转，然后通过螺母夹紧驱动器(41)驱动螺母(11)夹紧，从而夹紧第二刀具(11)。

Description

机床的刀具置换方法及螺母驱动装置

技术领域

本发明涉及一种机床的刀具置换方法及螺母驱动装置，特别涉及一种主轴末端设有一卡盘的机床刀具置换方法和螺母驱动装置，其中该卡盘用来夹紧刀具，并且一螺母拧在该末端上，通过旋转螺母来夹紧或松开刀具。

背景技术

在传统的机床中，主轴上的卡盘适合于夹紧任何一种回转刀具，这些回转刀具可以相互置换。例如，套爪卡盘具有各种形式，如导杆式的可以通过设置在主轴中沿轴向移动的导杆拉入或推出夹盘；螺纹安装式卡盘设置了一个拧在主轴末端的螺母，通过夹紧或松开螺母使卡盘夹紧或松开。

导杆式的卡盘设置了导杆，如通过液压缸制动使其进行往复运动，从而夹紧或松开卡盘，十分适合用于刀具的自动置换。

然而，螺纹安装式的卡盘需要使用手工置换的旋转工具，如扳手。

发明内容

本发明是根据上述介绍的现有技术进行的，因此本发明的目的是提供一种机床的刀具置换方法及螺母驱动装置，适合于螺纹安装式刀具的自动置换。

为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种机麻主轴上的刀具的置换方法，其中在该机床中，主轴上有一卡盘和一螺母，卡盘设置在主轴末端用来夹紧刀具，螺母旋入到该主轴末端并且可以旋转从而夹紧和松开卡盘，本方法包括以下步骤：确定主轴相对于螺母松开平台的位置，该松开平台设置有一个驱动螺母沿松开方向旋转的螺母松开驱动器；螺母松开驱动器驱动螺母从卡盘中卸掉第一刀具，该第一刀具将被第二刀具置换；确定主轴相对于螺母夹紧平台的位置，该夹紧平台设置有一个驱动螺母沿夹紧方向旋转的螺母夹紧驱动器；螺母夹紧驱动器驱动螺母夹紧第二刀具。

为了进一步地达到上述目的，另一方面本发明提供了一种机床的螺母驱动装置，机床上设有一主轴，主轴上有一卡盘和一螺母，卡盘设置在主轴末端用来夹紧刀具，螺母旋入到该主轴末端并且可以旋转从而夹紧和松开夹具，螺母驱动装置包括：一与螺母相啮合的螺母夹紧驱动装置，以用来沿螺母夹紧的方向驱动螺母；一与螺母相啮合的螺母松开驱动装置，以用来沿松开螺母的方向驱动螺母；和一相对于主轴设置的固定支撑台，该固定支撑台安装在一组合构件上，该组合构件由相互邻近的螺母夹紧驱动装置和螺母松开驱动装置构成。

附图说明

结合附图并参考对附图的详细描述，本发明的上述及其它目的、新颖的特征将显得更清楚。附图如下：

附图1是机床主要部分的正面图，该机床包括一个将被取代的刀具和根据本发明第一个实施例中的螺母驱动装置；

附图2是附图1中的螺母驱动装置的平面图；

附图3是振据本发明第二个实施例的螺母驱动装置的平面图；

附图4是附图3中的螺母驱动装置的侧剖面图；

附图5是附图3的螺母驱动装置的正向驱动装置的平剖面图；

附图6是附图3的螺母驱动装置的反向驱动装置的平剖面图；

附图7是机床主要部分的正面图，其中包括根据本发明被置换的刀具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。相似的部件采用相似的附图标记。

附图1显示了机床的主要部分，该机床包括一主轴支撑部件1(如主轴托架)，主轴5通过轴承3转动地支撑在主轴支撑部件1上。主轴5上有一个锥形孔7，在该孔中，一轴向分开的平截头圆锥体形状的卡盘构件9(如套爪卡盘)用来夹紧刀具11(如一加长切削刀具)。为了调节夹具的紧或松，卡盘构件9与盖形螺母13配合使用(卡盘构件9的底端表面和盖形螺母13平坦底部的环形上侧区域形成滑动接触，在卡盘构件9上有用来拆卸和安装刀具11的通孔)，螺母13的上端旋转地拧入到主轴5末端突出部5a外周形成的外螺级5b上，锥形孔7就形成在该处。机床可以有两个或更多个主轴。

当螺母13正向(即从上或下看以顺时针方向旋转的方向，为方便起见，后面将简称“CW”)旋转而夹紧夹具时，卡盘构件9被塞入到锥形孔7中，使刀具11被夹紧。相反地，当螺母反向(即从上或下看以逆时针方向旋转的方向，为方便起见，后面将简称“CCW”)旋转而松开夹具时，卡盘构件9松开刀具11，使刀具11可以从卡盘构件9中被拆卸。

螺母13的正向或反向旋转使卡盘构件9夹紧或松开刀具11。换句话说，即通过螺母13的旋转，卡盘构件9可以有效地夹紧或松开而使刀具11被安装或拆卸，从而使刀具11能被置换。

当螺母13正向或反向旋转时，一主轴固定装置固定主轴5。在本实施例中，该固定装置是由一个与主轴5一体旋转的回转法兰15和一个安装在机床的有效固定部分的制动器19构成(或者是主轴止动件)的组合构件。制动器19由下端夹爪和上端夹爪17a和17b构成，在上下端夹爪之间回转法兰15被夹紧。夹爪17a和17b通过铰链销21相互枢接，受弹簧25偏压被打开，但是在需要的时候也可以通过致动器23(如液压缸)将它们闭合。夹爪17a和17b也可以通过弹簧25常规地闭合，必要的时候也可以通过致动器23打开。

通过操作致动器23，制动器19能牢固地将回转法兰15夹紧在夹爪17a和17b之间，从而使主轴5保持不旋转。当螺母13正向或反向旋转时，制动器19使主轴5保持在固定状态，从而可以避免主轴旋转。

如附图1虚线所示，螺母操作装置或者自动机械(在此称为“螺母驱动装置”)27驱动螺母13旋转。该装置调节螺母13自动正向或反向旋转，并与刀具操作装置或自动机械(在此称为“刀具变换装置”29)配合使用，如ATC(刀具自动变换装置)，从而相对于主轴5拆卸(从主轴5上拆下刀具11)和安装(将刀具11装在主轴5上)来使刀具11自动置换。

刀具变换装置29包括一个运载构件31，该运载构件能够在刀具11置换到主轴5上工作区域的参考位置和刀具库(未示出)的刀具把持区域内的预设位置之间移动，该刀具库用来容纳或贮存各种各样的刀具(包括刀具11)，这些刀具通过操作螺母驱动装置27从而分别地安装到机床的主轴上或从机床的主轴上(包括主轴5)拆卸。运载构件31有一个往复致动装置33(如流体液压缸)、刀具支撑夹爪35和引导刀具支撑夹爪35构造成运动的线性导杆37。刀具支撑夹爪35在垂直的位置上固定刀具并且通过往复致动装置33驱动而进行往复运动(如图1所示的向上和向下方向)。

刀具变换装置29用于完成刀具置换的必要步骤，包括：操纵刀具支撑夹具35使安装在主轴上的刀具11从主轴5上卸掉，并且容纳在刀具库相应的刀具罐中；然后进一步操纵刀具支撑夹具35使其从一个专门的刀具罐中取出预先设置在其中的刀具11，并且将刀具11供送到主轴5中。刀具支撑夹具能够移到任何一个刀具罐所在的位置。

刀具支撑夹具35上可以形成一个刀具接收通孔，或者形成一个与刀具11相啮合的带凹槽的刀具啮合部分，如典型的ATC中的支托臂，或者采用一种更合适的构件如设置一个夹紧或松开刀具的夹爪。

为了使刀具从主轴上卸掉或者安装到主轴中，从而实现刀具11的自动置换，刀具变换装置29将根据螺母13的旋转运动来进行操作，其中，螺母13的旋转运动是由螺母驱动装置27来驱动的。

如附图1所示，首先，刀具支撑夹具35的刀具接收孔设置在刀具11之下，通过操作致动装置33，使接收孔向上移动，让刀具11的下端与刀具支撑夹具35的接收孔相啮合。制动器19固定主轴5上的回转法兰15。然后，螺母驱动装置27驱动螺母13沿CCW方向旋转，从而卡盘构件9沿着锥形孔7向下略微移动一相应的距离，卡盘构件9就将刀具11松开。刀具11由于自身的重力作用下落，然后落入刀具支撑夹具35的通孔中。适当调节刀具支撑夹具35，刀具11可被夹紧而下落。通过操纵致动装置33，夹具35将向下移动。

如果刀具支撑夹具35仅用来操纵一个刀具，当运载构件31移到刀具库时，拆卸掉的刀具11将与夹具35一起移开。在刀具库，被卸掉的刀具11从刀具支撑夹具35中被传送到刀具罐。然后，当运载构件31移到置换的工作区域时，移到卡盘构件9之下的刀具支撑夹具35接收新刀具11。如果刀具支撑夹具35操纵两个或更多的刀具，可以简单地滑动将卸掉的刀具设置在旁边，同时在卡盘构件9的下方设置新刀具11。

当刀具支撑夹具35继续向上移动时，通过螺母13下端的孔，新刀具11的上部被塞入到卡盘构件9的中心区域。然后螺母驱动装置27驱动螺母13沿CW方向旋转，使卡盘构件9楔入锥形孔一相应的距离，从而卡盘构件9将新刀具11夹紧，新刀具11就安装到主轴5上了。刀具支撑夹具35继续向下移动，使新刀具11与其分离。最后制动器29松开回转法兰15。

附图2是螺母驱动装置27的平面图，该螺母驱动装置27用来驱动螺母13正向(CW)和反向(CCW)旋转。

螺母驱动装置27是相互邻近的螺母夹紧平台和螺母松开平台构成的组合构件。也就是说，螺母驱动装置27被设置成：作为螺母夹紧驱动器的正向驱动器41，其与螺母相啮合朝夹紧方向或正向(CW)旋转；作为螺母松开驱动器的反向驱动器43，其与螺母13相啮合朝松开方向或反向(CCW)旋转。螺母驱动装置27有一个作为安装正向驱动器41和反向驱动器43的机座的固定支撑台39。固定支承台39可以安装在刀具支撑夹具35上，或者单独设置以使其可以处在与刀具库各个刀具罐相对应的位置，在刀具库中，刀具预先设置在一些刀具罐中并可以有选择地供应一些刀具到主轴上；同时剩下的刀具罐是空的，用来容纳从主轴5上卸掉的刀具11。

正向驱动器41有一个单向旋转机构支撑物47，该支撑物上设置了与螺母13相啮合的单向旋转机构45，该旋转机构驱动螺母13仅仅正向旋转(CW)。

更具体地说，在本实施例中，单向旋转机构45设置了一个使螺母单向旋转的棘轮传动装置，在棘轮传动装置中有一个环形齿轮状的棘轮49，其内圆周面与螺母13相啮合，并且其外圆周面上形成了许多按适当的角间距排列的棘轮爪49a,将该棘轮49枢装于固定支承台39上，从而其可以沿CW方向旋转。另一方面，单向旋转机构支撑物47形成了一个环状用以围住棘轮49，枢装在支承台39上往复旋转，并且该支撑物内部设置了受相应的弹簧51a单向偏压的棘轮爪51。当单向旋转机构支撑物47沿CW方向旋转时，棘轮爪51与棘轮49的棘轮爪49a的导向侧相接触，使棘轮49沿CW方向旋转，但是当单向旋转机构支撑物47沿CCW方向旋转时，棘轮爪51压制棘轮49的棘轮爪49a的牵引侧。因此，单向旋转机构支撑物47沿CW方向的旋转运动被传递给棘轮49。

为了使单向旋转机构支撑物47有效地往复旋转，固定支撑台39上设置了一个往复致动装置53(如流体液压缸)，该往复致动装置有一个往复制动杆53p(如活塞杆)，该制动杆末端枢轴连接于单向旋转机构支撑物47的合适位置上。在相应于棘轮49的位置上，固定支撑台39形成了一个使螺母13可塞入其中的通孔(未示出)。

当棘轮49与螺母13相啮合时，随着致动装置53驱动单向旋转机构支撑物47往复旋转，单向旋转机构支撑物47的正向旋转运动被间歇地传递给棘轮49，使螺母13沿着CW方向旋转以被夹紧，然后卡盘构件9将夹具夹紧，使刀具11被安全安装。

反向驱动器43的结构与正向驱动器类似，明显不同的是；反向驱动器在单向旋转机构支撑物147上反向旋转，其中单向旋转机构支撑物147与支撑物47相对应。

因而，当棘轮49与螺母13相啮合时，随着致动装置53驱动单向旋转机构支撑物147往复地旋转，单向旋转机构支撑物147的反向旋转运动被间歇地传递给棘轮49，使螺母13沿着CCW方向旋转以被松开，然后卡盘构件9将夹具松开，使刀具11被拆卸。

为了从主轴5上卸掉或安装刀具11来完成刀具置换，首先，主轴5移到并定位在相应于反向驱动器43的位置，螺母13与反向驱动器43上的棘轮49相啮合。然后，螺母13反向旋转，卡盘构件9将刀具11松开。

卡盘构件9松开刀具11后，刀具11固定在刀具变换装置29的刀具支撑夹具35中并且从主轴5离开。然后，刀具变换装置29移动到相对应的合适的空刀具罐的位置处，并且卸掉的刀具11被装入到空刀具罐中。此时反向驱动器43就与螺母13分离。

接着，刀具变换装置29移到相对应的刀具罐的位置处，刀具罐中设置了将要被安装使用的的刀具11。该刀具11然后被夹持在刀具支撑夹具35上。然后，主轴5移动到相对应于正向驱动器41的位置处并且螺母13与正向驱动器41的棘轮49相啮合。当夹持在刀具变换装置29的刀具支撑夹具35中的刀具11的安装部分被塞进卡盘构件9中时，正向驱动器41中的棘轮49沿CW方向旋转，从而引起螺母沿CW方向旋转，使卡盘构件9将刀具11安全地夹紧，由此刀具11被安装到主轴5上。

因此，将螺母13设置在主轴的末端，螺母正向旋转使卡盘构件9夹紧刀具11，螺母反向旋转使卡盘构件9松开刀具11，可以达到从主轴上拆卸或安装刀具从而实现自动置换刀具11。

附图3表示本发明的第二个实施例中的螺母驱动装置55。在第一个实施例中，螺母驱动装置27被设置成使制动器19将机床的主轴5固定在一固定位置，在第二个实施例中，不同在于螺母驱动装置55有一个主轴旋转防护机构，当主轴5上的螺母13正向或反向旋转时，该防护机构阻止主轴5旋转。

螺母驱动装置55是由相互邻近的正向驱动器57和反向驱动器59构成的组合构件，该正向驱动器57与正向驱动器41相似，是一个驱动螺母13朝夹紧方向(CW)旋转的螺母夹紧驱动器，该反向驱动器59与反向驱动器43相似，是一个驱动螺母13朝松开方向(CCW)旋转的螺母松开驱动器。螺母驱动装置55设置了一个与固定支承台39相类似的固定支承台61，作为安装正向驱动器41和反向驱动器43的机座。

如附图4所示，正向驱动装置57是一个由回转驱动器65和主轴旋转防护装置67轴向搭接而成的组合机构。回转驱动器65是一个正向旋转器，使用往复致动装置63(如附图3)驱动螺母13正向旋转，该致动装置63与安装在固定支承台61上的流体液压缸类似；当螺母13旋转时，主轴旋转防护装置67阻止主轴5正向旋转。

更具体地说，如附图5所示，回转驱动器65设置了一个与螺母13相啮合的单向旋转机构69，用来驱动螺母13仅仅沿夹紧方向(CW)旋转。在本实施例中，单向旋转构件69设置了一个传递单向旋转运动的单向离合器，并且单向旋转构件69整体设置并支撑在圆柱形的单向回转机构支撑物71中。

单向回转机构支撑物71与圆柱形的中间支座73之间保持小间隙地松配合。该单向回转机构支撑物71支撑在第一弹性支承机构75上，以使其与中间支座73同轴。第一弹性支承机构75设置了一对板簧75a和75b，例如通过螺栓，将板簧的纵向中间部分固定在单向回转机构支撑物71的径向相对的位置上，将板簧的两端部分别固定在切口73a相对侧，切口73a形成在中间支座73的平面对称的弓形部分。

换句话说，单向回转机构支撑物71被由一对板簧75a和75b构成的第一弹性支承机构75可置换的固定在中间支座73上。

中间支座73旋转地支撑在固定支承台61上，并且留有小间隙地装配入圆柱形的旋转支座77中，以使其支撑在第二弹性支撑机构79上，该旋转支座通过往复致动装置63驱动进行往复旋转，其中第二弹性支撑机构79与旋转支座77同轴。

第二弹性支撑机构79设置了一对与板簧75a和75b相垂直的板簧79a和79b，例如通过螺栓，将板簧的纵向中间部分固定在中间支座73的径向相对的位置上，将板簧两端部分别固定在切口77a两端，切口77a形成在旋转支座77平面对称的弓形部分。换句话说，通过由一对板簧79a和79b构成的第二弹性支承机构79，中间支座73可被置换地固定在旋转支座77上。

因此，通过由第一和第二弹性支承构件75和79组成的双弹性支承构件，支撑单向旋转构件69的单向旋转机构支撑物71支撑在旋转支座77上。

在单向旋转构件69与主轴5上的螺母13内啮合的情况下，随着往复致动装置63驱动旋转支座77正向(CW)旋转，第二弹性支撑机构79上的板簧79a和79b将该正向旋转运动传递给中间支座73，第一弹性支承机构75上的板簧75a和75b将中间支座73的该正向旋转运动传递给单向旋转机构支撑物71和单向旋转构件69。

单向旋转构件69的正向旋转运动然后又传递给螺母13，驱动螺母13正向旋转。致动装置63的往复运动提供了沿反向(CCW)的间歇旋转运动，引起单向旋转构件69相对于螺母13反向空转，但是此时反向的旋转运动没有传递给螺母13。相应地，操纵往复致动装置63使螺母13间歇地正向旋转，从而使卡盘构件9夹紧夹具。

如附图6所示，旋转防护装置67的结构与回转驱动器65的结构类似，不同仅仅在于：设置了单向离合器的单向旋转机构169(相对应于69)反向旋转，旋转支座177(相对应于77)安装在固定支承台61上。例如，旋转防护装置67包括一个单向旋转机构171(相对应于71)，一个中间支座173(相对应于73)，一设置有板簧175a和175b(相对应于75a和75b)的第一弹性支承构件175(相对应于75)，一设置有板簧179a和179b(相对应于79a和79b)的第二弹性支承构件179(相对应于79)。请注意，如附图4所示，在旋转驱动器65和旋转防护装置67之间(也可以在165和167之间)插入了一个滑动轴承81。

在上面所述的结构中，主轴5移到相应的正向驱动器57所在位置处，使主轴5上的螺母13与正向驱动器57相啮合，从而旋转防护装置67中的反向旋转机构169与主轴5的小直径部分5s相啮合，其中该小直径部分和螺母13的直径相同，并且回转驱动器65的单向旋转机构69与螺母13相啮合，该螺母13旋入到主轴5的小直径部分5s的末端。

因此，当致动装置63驱动单向旋转机构69正向旋转时，螺母13也正向旋转。在此情况下，主轴5没有固定，它倾向于与螺母13一起旋转。

然而，旋转防护装置67设置了反向旋转构件169，该构件阻止主轴5的单向旋转(正向旋转)，使主轴5相对于正向旋转的螺母13被固定。换句话说，相对于螺母13的单向旋转，主轴5朝相反的方向旋转。

相应地，通过操作旋转驱动器65，螺母13能正向旋转使卡盘构件9夹紧夹具，最后，卡盘构件9安全地夹紧刀具11。

反向旋转驱动装置59设置有一个驱动螺母13反向旋转的反向旋转驱动器，和一个与主轴5的小直径部分5s相啮合的旋转防护装置，该旋转防护装置阻止主轴5反向旋转。更具体地说，在设置有旋转驱动器65和旋转防护装置67的构件中，反向驱动装置59和正向驱动器57是相反的关系。换句话说，在反向旋转装置59中，旋转防护装置67作为一个由致动装置63驱动其反向旋转的反向旋转驱动器，旋转驱动器65是作为一个安装在固定支承台61上的主轴旋转防护装置构成的。

也就是说，在反向驱动装置59中，附图4所示的单向旋转机构69设有一个单向离合器，用来将反向(CCW)的旋转运动传递给螺母13，反向旋转驱动器169设有传递正向(CW)的旋转运动的单向离合器，其余的结构和正向驱动装置相似。

当主轴5与反向驱动装置59相啮合时，主轴5的小直径部分5s与反向旋转驱动器65固定啮合，螺母13与反向旋转防护装置67相啮合。因而，螺母13反向旋转，使卡盘机构9将刀具从夹具中松开，从而完成了刀具的安装和拆卸。

附图7示意性地表示了正向驱动装置57中的正向旋转驱动器65和旋转防护装置67之间的关系。在正向驱动装置57中，正向旋转驱动器65设置在末端，通过致动装置63驱动其正向旋转，旋转防护装置67被固定设置。

相反地，在反向驱动装置59中，旋转防护装置67设置在末端，通过致动装置63驱动其反向旋转，正向旋转驱动器65被固定设置。因而，正向旋转驱动器65构成了一个旋转防护装置，旋转防护装置67构成了一个旋转驱动器。

在附图7中，当固定支承台61相对移动使反向驱动装置59和主轴5相啮合，并处于相应于刀具变换装置29所在位置时，反向旋转驱动器67驱动主轴5上的螺母13反向旋转，使卡盘构件9松开刀具11。然后，通过刀具变换装置29，刀具11从主轴5中卸掉，被卸掉的刀具11然后被移到空刀具罐P0并容纳在其中。

然后，刀具变换装置29移到刀具罐P1所在位置处，在刀具罐P1中预先设置了需要置换的刀具11，并且该变换装置被操纵使其固定刀具11。然后，正向驱动装置57移到相对应于主轴5所在位置处，使主轴5啮合于其中。接着，通过刀具变换装置29把用来置换的刀具11塞进卡盘构件9中，并且正向驱动器旋转，从而驱动螺母13朝夹紧方向旋转，使卡盘构件9将刀具11夹紧。

因此，通过相对于主轴5拆卸和安装刀具11，可以自动完成刀具的置换。

值得注意的是，当主轴上的螺母13正向或反向旋转时，主轴5的轴线分别相应地与正向驱动装置57中的回转驱动器65或反向驱动装置59中的的旋转驱动器67的轴线同轴。在这方面，如果正向驱动装置57或反向驱动装置59与主轴5装配时有一点小误差，当驱动螺母13旋转时，回转驱动器65或67倾向于在主轴5所在的位置处发生偏移，支撑单向旋转机构71或171的第一和第二弹性支撑构件75和79或175和179上各自的板簧将发生弹性变形，以弥补这个误差。

因此，即使在正向驱动装置或反向驱动装置与主轴5装配时发现一个小误差，也可以容易地完成与螺母13相啮合或与螺母13分离，螺母13能够不偏离主轴5的位置而正向旋转或反向旋转。

从本发明上述的描述可以看出，在机床中，主轴末端有一个可旋入其中的螺母，该螺母通过旋转来夹紧和松开设置在其中的卡盘。因而可以自动地驱动螺母正向和反向旋转，以至于通过使用自动刀具变换器自动完成主轴的刀具置换。

本发明是通过参考No.2002-194979日本专利的内容而进行的。尽管本发明使用特定术语对优选实施例进行了描述，这些描述只是阐述性的，在不脱离下面的权利要求书的范围或实质的情况下，可以对本发明作出各种改变和变化。

Claims

1、一种将刀具置换到机床主轴上的刀具置换方法，其中在该机床中，主轴上有一卡盘和一螺母，卡盘设置在主轴末端用来夹紧刀具，螺母旋入到主轴末端并且可以旋转从而夹紧和松开夹具，该方法包括以下步骤：

确定主轴相对于螺母松开平台的位置，该松开平台设置有一个驱动螺母沿松开方向旋转的螺母松开驱动器；

螺母松开驱动器驱动螺母从夹具中卸掉第一刀具，该第一刀具将被第二刀具置换；

确定主轴相对于螺母夹紧平台的位置，该夹紧平台设置有一个驱动螺母沿夹紧方向旋转的螺母夹紧驱动器；

螺母夹紧驱动器驱动螺母夹紧第二刀具。

2、一种机床的螺母驱动装置，机床上设有一主轴，主轴上有一卡盘和一螺母，卡盘设置在主轴末端用来夹紧刀具，螺母旋入到主轴末端并且可以旋转从而夹紧和松开夹具，该螺母驱动装置包括：

一与螺母相啮合的螺母夹紧驱动装置，以用来沿夹紧螺母的方向驱动螺母；

一与螺母相啮合的螺母松开驱动装置，以用来沿松开螺母的方向驱动螺母；和

一相对于主轴设置的固定支撑构件，该固定支撑构件安装在一组合构件上，该组合构件由相互邻近的螺母夹紧驱动装置和螺母松开驱动装置构成。

3、权利要求2所述的螺母驱动装置，其特征在于还包括一个当螺母夹紧驱动装置和螺母松开驱动装置中的任意一个驱动螺母时用来固定主轴的主轴固定器。

4、权利要求2所述的螺母驱动装置，其特征在于：螺母夹紧驱动装置包括一个组合构件，该组合构件是由一与螺母相啮合的正向旋转驱动器和一与主轴相啮合的第一主轴旋转防护装置轴向搭接而成的，其中正向旋转驱动器驱动螺母正向旋转，第一主轴旋转防护装置阻止螺母正向旋转；和

螺母松开驱动装置包括一个组合构件，该组合构件是由一与螺母相啮合的反向旋转驱动器和一与主轴相啮合的第二主轴旋转防护装置轴向搭接而成的，其中反向旋转驱动螺母反向旋转，第二主轴旋转防护装置阻止主轴反向旋转。

5、权利要求4所述的螺母驱动装置，其特征在于：由螺母夹紧驱动器和螺母松开驱动器构成的组合构件包括：

一单向旋转机构支撑物，其设有与螺母相啮合的单向旋转机构，用来驱动螺母单向旋转；

一第一中间支座，该支座设置有第一弹性支撑构件，用来支撑与其共轴心的单向旋转机构支撑物；

一回转支座，该支座设置有第二弹性支撑构件，用来支撑与其共轴心的第一中间支座；

一驱动回转支座旋转的传动装置；

一旋转防护装置，其设有与主轴相啮合的旋转防护器，用来阻止主轴相对于单向旋转的螺母旋转；

一第二中间支座，该支座设置有第三弹性支撑构件，用来支撑与其共轴心的旋转防护装置；和

一主轴固定器，其设有非旋转的固定支座，该支座设有第四弹性支撑构件，用来支撑与其共轴心的第二中间支座。

6、权利要求5所述的螺母驱动装置，其特征在于：

第一弹性支撑构件包括一对第一板簧，第一板簧之间设置了单向旋转构件；

第二弹性支撑构件包括一对第二板簧，第二板簧之间设置了第一中间支座，该第二板簧与第一板簧相垂直；

第三弹性支撑构件包括一对第三板簧，第三板簧之间设置了旋转防护装置支撑物；和

第四弹性支撑构件包括一对第四板簧，第四板簧之间设置了第二中间支座，该第四板簧与第三板簧相垂直。