CN1765570A - 自动刀具更换器 - Google Patents

自动刀具更换器 Download PDF

Info

Publication number
CN1765570A
CN1765570A CNA2005101170852A CN200510117085A CN1765570A CN 1765570 A CN1765570 A CN 1765570A CN A2005101170852 A CNA2005101170852 A CN A2005101170852A CN 200510117085 A CN200510117085 A CN 200510117085A CN 1765570 A CN1765570 A CN 1765570A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball
follower plate
plate
drive plate
slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005101170852A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100471621C (zh
Inventor
藤元明彦
佐藤直树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of CN1765570A publication Critical patent/CN1765570A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100471621C publication Critical patent/CN100471621C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q16/00—Equipment for precise positioning of tool or work into particular locations not otherwise provided for
    • B23Q16/02—Indexing equipment
    • B23Q16/022—Indexing equipment in which only the indexing movement is of importance
    • B23Q16/025—Indexing equipment in which only the indexing movement is of importance by converting a continuous movement into a rotary indexing movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526—Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q3/15534—Magazines mounted on the spindle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q2220/00—Machine tool components
    • B23Q2220/002—Tool turrets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/04—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying rotary motion
    • F16H25/06—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying rotary motion with intermediate members guided along tracks on both rotary members
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T483/00—Tool changing
    • Y10T483/17—Tool changing including machine tool or component
    • Y10T483/1733—Rotary spindle machine tool [e.g., milling machine, boring, machine, grinding machine, etc.]
    • Y10T483/1736—Tool having specific mounting or work treating feature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T483/00—Tool changing
    • Y10T483/17—Tool changing including machine tool or component
    • Y10T483/1733—Rotary spindle machine tool [e.g., milling machine, boring, machine, grinding machine, etc.]
    • Y10T483/1748—Tool changer between spindle and matrix
    • Y10T483/1752—Tool changer between spindle and matrix including tool holder pivotable about axis
    • Y10T483/1755—Plural tool holders pivotable about common axis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T483/00—Tool changing
    • Y10T483/17—Tool changing including machine tool or component
    • Y10T483/1733—Rotary spindle machine tool [e.g., milling machine, boring, machine, grinding machine, etc.]
    • Y10T483/179—Direct tool exchange between spindle and matrix
    • Y10T483/1793—Spindle comprises tool changer
    • Y10T483/1795—Matrix indexes selected tool to transfer position
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T483/00—Tool changing
    • Y10T483/18—Tool transfer to or from matrix
    • Y10T483/1873—Indexing matrix

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种自动刀具更换器，其中旋转驱动转塔过程产生的负载被减轻，并防止了球和减速器等的磨损以及轴向压力的不良分布。通过顺序叠加驱动板、夹具和从动板来构造驱动自动刀具更换器内转塔的减速器。在安装有刀具的从动板中，形成有凹凸形状的球槽，凹凸形状的圆环数目相应于刀具的数目。驱动板中设有球槽，通过在倾斜方向放大从动板的球槽并复制两个圆环而获得。夹具在径向设有多个导向孔，夹持各自的球。主轴旋转带动驱动板旋转，从动板通过球以减慢的速度(刀具数目/2)被驱动。通过以最佳压力角设置从动板的球槽，可以降低负载。球被分散以使轴向压力平均，由此降低球和球槽等的磨损。

Description

自动刀具更换器
技术领域
本发明涉及一种在机床中自动更换刀具的自动刀具更换器。
背景技术
作为固定在机床转轴上的自动更换刀具设备，自动更换器，已经由本申请人研发并为公众所熟知(见JP 6-738A)，其中刀具更换时产生的撞击减轻，并且刀具更换时主轴头的移动量减少。
图1是该自动刀具更换器的示意图。自动刀具更换器有垂直移动的臂部件4，具有多个刀具卡爪12并带有刀具夹具11(刀具)的转塔13。转塔13设有通过分配操作选择所需刀具的减速器5，根据减速器5的输出，刀具卡爪12构造成旋转保持在刀具更换位置。固定刀具夹具11(刀具)的主轴2由主轴头1旋转支撑。
主轴头1具有摆动转塔13的摆动凸轮Csa和Csb，将由相应刀具卡爪12固定的各刀具夹具11移动到其固定于主轴2的位置，和提升凸轮CL，通过上下移动转塔13使得相应的刀具卡爪12在垂直方向上移动，来相对主轴2安装和拆卸刀具夹具11。刀具卡爪12紧固在设于转塔13上的减速器的驱动板凸缘上。偏置装置18由固定销固定在转塔基座13a的中部。转塔基座13a的一端通过旋转轴20固定在转塔滑板16上，与摆动凸轮Csa和Csb配合的摆动辊17旋转固定在旋转轴20另一侧的端部。偏置装置18由固定销固定在转塔基座13a的中部，并且转塔基座13a围绕旋转轴20逆时针偏置。摆动辊17构造成通过偏置装置18来偏压摆动凸轮Cs的凸轮面。利用这种结构，摆动辊17由摆动凸轮Csa和Csb支撑，以在摆动凸轮Csa和Csb上相对移动，从而根据摆动凸轮Csa和Csb的形状来摆动转塔13。
旋转轴20与转塔滑板16耦合。转塔滑板16构造成可沿着未示出的固定在臂部件4上的线性导向装置垂直移动。提升调整部件15由球形接头10固定在转塔滑板16的另一端，且提升杆14固定在提升调整部件15的另一端。提升杆14以约90度角弯曲，并且在其弯曲点旋转固定于臂部件4。与提升凸轮CL啮合的提升辊9旋转安装在提升杆14的另一端。在图1中，附图标记3表示驱动主轴的主轴电机。
利用上述结构，一旦给出刀具更换命令就进行主轴的定向。同时，主轴头1快速向上移动，摆动辊17在摆动凸轮Csa的支撑平面上移动(图1示出了主轴头被提升的位置。刀具更换操作开始之前，主轴头1处在低位，而转塔13处在比主轴头1高的位置，且摆动辊17位于摆动凸轮Csa的顶部)。提升辊9在提升凸轮CL的直线部分上移动，并且不执行提升动作。接下来，由于主轴头1向上移动，摆动辊17在摆动凸轮Csa的曲线部分移动，由此带动转塔基座13a围绕旋转轴20逆时针转动，并且开始摆动转塔13。刀具卡爪12的顶端接近刀具夹具11的V型槽。当刀具卡爪12顶部设置的辊与V型槽啮合后，辊便能够在V型槽上准确移动。
此外，由于主轴头1向上移动，摆动辊17移动到摆动凸轮Csa和Csb的弯曲部分。就在其间的摆动结束之前，提升辊9与提升凸轮CL的弯曲部分啮合，从而使提升杆14围绕旋转轴逆时针旋转，向上移动提升调节部件15和转塔滑板16，并在与主轴头1的向上运动相同的方向上加速转塔基座13a，即转塔13。因此，当摆动结束时，由于主轴头1的向上运动和转塔13的提升动作，相对速度实质上变为零，从而使撞击大大减少。
在摆动结束后，主轴头1快速向上移动，转塔13同时开始提升动作，从主轴中拉出刀具夹具11。换句话说，摆动辊17在摆动凸轮Csb上移动，而提升辊9从提升凸轮CL的弯曲部分的顶部往下运动。这使得摆动更轻。另外，因为提升辊9的移动方向与移动到提升凸轮CL顶部的方向相反，在相反方向上开始加速提升动作，这减慢了向上的提升动作。向下提升动作开始。由于相对主轴头1的向下提升动作，刀具夹具11被从主轴2中拉出。
当完成主轴头1的向上运动后，主轴2的主轴齿轮19和减速器5的转塔齿轮5c相互啮合。主轴2旋转，通过减速器5旋转转塔13，由此分配所需刀具。在转塔分配操作结束后，主轴头1沿上述顺序的反向顺序下降，从而完成刀具更换操作。
图5是用于上述传统自动刀具更换器中的减速器的示意图。减速器由夹具51，驱动板52和从动板53组成。如图5c所示，驱动板52的圆周表面设有嵌齿以配合转塔齿轮5e。在驱动板52的端面上形成有半径为r的环形凸轮槽52a，以偏移量Q偏离转塔齿轮5e的旋转中心。如图5b所示，在夹具51中，n+1个沿径向纵向延伸的椭圆形槽部分51a以规则的角度间隔排列，其中n是减速比(n＝2，3，4……)。图5所示实例表示减速比n等于6时的情况。各椭圆形槽部分51a沿轴线的纵向长度是驱动板52的偏心环形凸轮槽52a的偏心量Q的2倍或更多。球54固定在各自槽部分51a中。如图5a所示，在从动板53的表面上，设有基本环形部件，具有花瓣状或海星状凸轮槽53a，在径向上包括了与减速比数量相同的凹面和凸面，与球54啮合。图5的实例表示减速比为6的情况。
驱动板52旋转固定于转塔基座13a，夹具51以叠加在驱动板52上的方式安装在转塔基座13a上。夹具51的椭圆形槽部分51a用来夹持各自的球54，并且球54和驱动板52的凸轮槽52a相互啮合。此外，从动板53旋转并叠加安装于夹具51上。从动板53的凸轮槽53a和由夹具51夹持的球54相互啮合。刀具卡爪12固定在从动板53上。
当驱动板52旋转一次时，球54在夹具51的各个槽部分51a中，以与从动板的凸轮槽53a啮合的状态，沿径向往复运动一次。至于球54在槽部分51a内的运动，在从动板53的凸轮槽53a中，球54例如从顶部移向顶部，并在顶部之间挤压凸轮槽53a的侧面，从而使从动板53移动凸轮槽53a的一周。换句话说，由于凸轮槽53a的凹凸面数目是n，从动板53相对中心角仅移动了2π/n。因此，如果减速比是6，当驱动板52旋转一周时，从动板旋转1/6周，可以减速1/6。
在上述的传统自动刀具更换器中，当旋转驱动转塔13时，负载很大，因此必需缓和加速/减速。此外，会不均衡地产生减速器的球54的磨损和球54的压力。因此，转塔旋转时会产生波动问题。
如上所述，通过将减速器用在传统自动刀具更换器中，驱动板52中形成的凸轮槽52a具有图5所示的环形形状，因此设计中的自由度很小，并且不能设置足够小的压力角。为了减小压力角，增大了驱动板52中凸轮槽52a的偏心量Q来增加球54的移动量。然而，这样做就会在从动板53的凸轮槽53a中产生咬齿，或者使从动板53中凸轮槽53a的曲率半径变得非常小。因此不应减小压力角。由于压力角很大，转塔旋转驱动时产生的负载也很大，因此必需缓和加速/减速以平滑旋转转塔。因此刀具更换费时。
此外，由于驱动板52的凸轮槽52a的偏心，由各个球54产生的轴向压力变得偏心和不均衡，以至于各个球产生的表面压力会局部增加。因此，凸轮槽52a和53a或球会磨损，并且有时候会达不到使用期限。另外，因为球54相对驱动板52和从动板53不均匀分布，由于各个球54产生的轴向压力偏差，从而因为各个球54产生的轴向压力的偏心会在驱动板52旋转过程中产生波动。结果，当主轴侧齿轮19和转塔齿轮5e相互啮合旋转时，齿轮的齿表面中的齿间隙会产生波动，因此不能正确调整齿间隙。结果产生了噪声大的问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种机床自动刀具更换器包含降低驱动力旋转速度的减速器，该驱动力用于转动待更换的大量刀具。减速器包括：输入驱动力的驱动板，可旋转并具有球驱动槽；固定在减速器基座上的夹具，具有通过限制多个球的圆周运动，分别夹持并导向可在径向运动的多个球的导向孔；和固定有可拆卸地夹持多个刀具的刀具夹持设备的从动板，可旋转并具有球从动槽。驱动板、夹具和从动板同轴设置，以使由夹具的导向孔分别夹持的球与驱动板的球驱动槽和从动板的球从动槽配合，由此通过输入驱动板的驱动力来旋转从动板。从动板的球从动槽由沿从动板圆周方向具有多个圆环的连续曲线形成，且驱动板的球驱动槽由通过扩大在从动板圆周方向的从动板的球从动槽的连续曲线的两个或更多个圆环来获得的连续曲线形成。
根据本发明另一个方面，一种自动刀具更换器包括：与主轴一起旋转的第一齿轮；在选择刀具时与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮；和刀具夹持设备，可拆卸地夹持待更换的多个刀具；设在第一齿轮和刀具夹持设备之间的减速器，该减速器包括：可与第二齿轮一起旋转并具有球驱动槽的驱动板，可与刀具夹持设备一起旋转并具有球从动槽的从动板，以及固定在驱动板和从动板之间的夹具，该夹具具有通过限制多个球的圆周运动，分别夹持并导向可在径向运动的多个球的导向孔。驱动板、夹具和从动板同轴设置，以使由夹具的导向孔分别夹持的球与驱动板的球驱动槽和从动板的球从动槽配合，由此将驱动板的旋转运动转换成球的径向运动，并随后转换成从动板的旋转运动，以降低的旋转速度来旋转。从动板的球从动槽由沿从动板圆周方向具有多个圆环的连续曲线形成，且驱动板的球驱动槽由通过扩大在从动板圆周方向的从动板的球从动槽的连续曲线的两个或更多个圆环来获得的连续曲线形成。
形成从动板的球从动槽的连续曲线的圆环数量相应于由刀具夹持设备可拆卸地夹持的刀具数量。
相对从动板的球从动槽的径向冲程的平均半径，形成驱动板的球驱动槽的连续曲线在径向上略微扩大。
从动板旋转速度与主轴旋转速度的比值可设为，由刀具夹持设备可拆卸地夹持的刀具数量的整数倍除以2所得数值。
根据驱动板和从动板之间路径上产生的表面压力，球驱动槽和球从动槽的路径可被部分偏移。
从动板中的球槽可为任意连续曲线，并可设置足够小的压力角。因此，可以减少在转塔驱动过程中产生的负载。这使在刀具选择时能够快速加速/减速转塔驱动。因为球槽被设计为在驱动板的一周中具有多个圆环。因此，球均匀地承受轴向压力，防止了驱动板和从动板的球槽磨损和球的磨损，并且改善了耐用性。此外，球被分散设置在驱动板和从动板的表面上，以使球均匀地承受轴向压力，这防止了转塔齿轮旋转过程中的波动。结果，抑制了齿轮表面的齿隙波动，并可以稳定地保持适当齿隙且降低在转塔分配期间产生的噪声程度。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的自动刀具更换器的示意图；
图2是根据同一实施例的减速器的局部剖视图；
图3a至图3c表示减速器减速原理的示意图；
图4a至图4d表示减速器的动作示意图；以及
图5a至图5c表示传统自动刀具更换器中使用的减速器的动作示意图。
具体实施方式
本发明通过改进了应用于图1所示的自动刀具更换器中的减速器而获得，是对使转塔减速旋转的减速器的改进。
根据本发明，自动刀具更换器内除减速器外的构造与传统自动刀具更换器相同，并且除减速器动作部分以外，它的其他动作与图1所示传统自动刀具更换器的动作也相同。因此，图1同时也是根据本发明一个实施例的自动刀具更换器的示意图。
图2是根据本发明一个实施例的应用于自动刀具更换器的减速器的局部剖视图。设在转塔13中的减速器5由驱动板5a、夹具5b、从动板5c和球5d构成。驱动板5a通过轴承5I可旋转地安装在转塔基座13a上，夹具5b固定在转塔基座13a上。构成刀具夹持装置的从动板5c的凸缘5f通过轴承5j可旋转地安装在夹具5b的轴线部分上。夹具5b从两侧夹在驱动板5a和从动板5c之间。如下所述，球5d被夹持在设在夹具5d的导向孔中，并且驱动板5a中和从动板5c中的球槽与球相啮合。
驱动板5a的圆周表面形成有齿突，从而构成了与设在主轴2上的主轴齿轮19相啮合的转塔齿轮5e。在转塔基座13a和驱动板5a之间，设置了利用弹簧5g按压驱动板5a的定位球5h，用于把驱动板5a定位在刀具更换位置。在驱动板5a中，在与定位球5h啮合的位置上形成有孔5L，因此每当驱动板5a旋转1/2周时就进行一次定位。
多个刀具卡爪12安装在与从动板5c一体形成的凸缘5f上。简言之，凸缘5f形成了刀具夹持装置。附图标记5k表示用于保持轴承5j的螺母。
图3a是驱动板5a的平面图，图3b是夹具5b的平面图，图3c是从动板5c的平面图。
在该实施例中，刀具的数目是14。主轴齿轮19和转塔齿轮(驱动板5a)5e之间的齿轮比率是1∶2，而且减速器5中驱动板5a和从动板5c的速度比是7∶1。
首先描述从动板5c。在从动板5c的一个端面上形成球槽6c，其与球5d相啮合并形成凸轮槽。球槽6c由形成连续曲线的槽组成，在径向上具有类似正弦波形状的凹凸状圆形，其中在中心定位有平均半径为R的圆形。如图3c中标记A和B所示，球槽6c的内角并不是最小的凸起弯曲部分，由此图中标记C所示区域可以具有足够小的最小压力角(30度或更小)。该实施例中，转塔能够夹持14个刀具。因此，根据刀具的数目，从动板5c的球槽6c的凹/凸是在从动板5c的一周中重复14个圆环的连续曲线(1个圆环α＝360度/14)。
如图3b所示，在该实施例中，夹具5b具有呈放射状排列的导向孔6b，位置由360度分成16等分来决定，从而形成放射状图案。球5d被安装在各个导向孔6b中。球5d限制为圆周运动，并只能在径向上移动。可以设在夹具5b内的导向孔6b的数目是(驱动板5a旋转一周中球槽6a的圆环数量)×(所需速度比+1)。该实施例中，驱动板5a旋转一周时球槽6a的圆环数量是2，并且减速器的减速比是7，所以建立的等式为2×(7+1)＝16。不用说，即使设置后一些导向孔6b变得稀疏，该等式在原理上还可成立。
驱动板5a同样具有形成凸轮槽的球槽6a。该实施例中，主轴齿轮19和转塔齿轮5e的速度比率是2∶1。驱动板5a的球槽6a基本上是椭圆形曲线，通过在倾斜方向将从动板5c的球槽6c放大7倍并相同复制而获得。简言之，相对于驱动板5a的一次转动，球槽6a具有两个圆环的凸轮曲线。如上所述，驱动板5a的后表面上有两个锥形孔，以在每次驱动板5a旋转1/2转时，使其定位，并且球5h被弹簧5g偏置。
此外，在本实施例中，驱动板5a的球槽6a在径向上略微扩大，使其大于将从动板5c的球槽6c在倾斜方向放大7倍并相同复制所获得的形状。当以径向冲程的平均半径R为中心，并且放大半径R和从动板5c的球槽6c的径向距离，并复制到大约1.03倍大时，会使球5d与从动板5c的球槽6c的凹陷部分更紧密地接触。这可以进一步减少从动板5c的球槽6c的凸起部分A和B中产生的表面压力。
换句话说，根据本发明，从动板5c的球槽6c形成了包含一定数量的凹凸的波形，该数量通过将驱动板5a的球槽的圆环数量乘以减速器所需速度比率而获得，以使球槽具有所需压力角(理想压力角)γ。结果，从动板5c的球槽6c在径向上略微放大，在中心处的从动板5c中的球槽6c的径向冲程的平均半径为R，同时还在倾斜方向放大数倍(在本实施例中为7倍)并复制，从而获得驱动板5a的球槽6a的该形状，以与从动板5c的球槽6c的形状相匹配。如上所述，本发明的特征在于所需压力角γ首先用来确定从动板5c的球槽6c的形状，而且驱动板5a的球槽6a与从动板5c的球槽6c的形状相匹配，这样便可以以所需压力角进行驱动。
在分配刀具时，当转塔齿轮5e与主轴齿轮19相匹配时，并且具有转塔齿轮5c的驱动板5a通过主轴2带动旋转时，夹具5b的各导向孔6b所夹持的球5d受到来自驱动板5a的球槽6a的力。但是因为其圆周运动受到导向孔6b的限制，它们便沿径向移动。由于球5d的径向移动，从动板5c的槽6c在球槽6c的凹凸波形侧面上(图3c标记C所示部分)受到压力，由此旋转从动板5c。与从动板5c一体形成的凸缘(刀具夹持装置)5f也一起旋转。这样带动旋转了和凸缘(刀具夹持装置)5f一起安装的刀具卡爪12。由于从动板5c的球槽设置为具有理想的小压力角γ，便减小了驱动转塔时产生的负载。
图4表示根据本实施例的从动板5c、夹具5b和球5d的设置状态，并且当从动板5c移动了两个相邻刀具之间的旋转角时，为了分配一个刀具，各球5d都随之移动。
图4a表示移动开始状态，图4b表示从动板5c移动1/3圆环(1个圆环α＝360/14，并且α/3＝8.57度)的状态，图4c表示从动板5c移动2/3圆环(＝17.14度)的状态，并且图4d表示从动板5c移动1个圆环(α＝25.71度)的状态。
在图4中，随着驱动板5a的旋转，由于椭圆形球槽6a，球5d以与从动板5c相反的旋转方向以7倍的移动量旋转。当驱动板5c旋转了25.71度的角度，相应于两个相邻刀具卡爪12之间的角度时，椭圆形球配置旋转了180度。换句话说，驱动板5a旋转了半周，该驱动板5a的半周旋转仅移动了安装在从动板5c的凸缘(刀具夹持装置)5f上的刀具卡爪12之间的角度。
在上述实施例中，相对于转塔13上的14个刀具，主轴齿轮19和转塔齿轮5e之间的速度比是2∶1，并且驱动板5a和从动板5c之间的速度比是7∶1。因此，主轴和转塔之间的速度比是14∶1。换句话说，每当主轴旋转一周时驱动板5a旋转1/2周，并且由于驱动板5a旋转了1/2周，从动板5c旋转360/14＝25.71度，由此分配一个刀具。
虽然在上述实施例中，转塔(从动板5c)与主轴2的旋转速度比是14∶1，但速度比不局限于此。简言之，一个目的是当转塔分配结束时，将主轴定位在能在该点夹持刀具的相位。因此，刀具夹具能被固定在主轴上，其中在主轴端面的两个位置上的销与刀具凸缘部分的两个位置上形成的销槽相互匹配。因此，如果不需还原被主轴夹持的刀具的相位两侧，相对于转塔13上的14个刀具夹具11，可以将速度比设置为一半，即7∶1，并且也可以设置更大的速度比。
具体来说，通过将转塔(从动板5c)的旋转速度设置为1，并将主轴2的旋转速度设置为与转塔的刀具卡爪数目(刀具数量)的整数倍除以2而获得的数值相同，可以分配刀具位置。另一个方法是，当主轴旋转一周时，从动板5c应设定为旋转了(2/刀具数目的整数倍)周。如果以公式表示，假设刀具数目与×相乘，相对于主轴旋转一周，转塔(从动板5c)的转数Y应该按照下列方程1设定。
Y＝2/刀具数目××    (1)
例如，实际刀具数目和主轴与转塔速度比之间的对应可如下构成：
如果刀具数目是10，速度比是：
5∶1，10∶1，15∶1，20∶1……
如果刀具数目是14，速度比是：
7∶1，14∶1，21∶1，28∶1……
如果刀具数目是21，速度比是：
21∶2，21∶1，42∶3，42∶1……
从动板5c中形成有凹凸形状的球槽6c，凹凸形状中圆环数目等于(驱动板的球槽数目)×(减速器所需速度比)。驱动板5a中设有球槽6a，具有在倾斜方向将从动板5c的球槽6c扩大(减速器所需速度比)倍并相同复制所获得的形状。夹具5b中形成导向孔6b，数目为(驱动板5a的球槽6a的圆环数目)×(减速器所需速度比+1)。
●刀具数目是10，且速度比是5∶1的情况
我们设定主轴齿轮19与转塔齿轮5e之间速度比为2∶1。从动板中形成有凹凸形状的球槽6c，该凹凸形状具有的圆环数目是(驱动板球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比＝2.5)＝5。驱动板5a中设有球槽6a(2个圆环)，具有在倾斜方向将从动板5c的球槽6c扩大(减速器所需速度比＝2.5)倍并复制所获得的形状。在夹具5b中形成导向孔6b，数目为(驱动板球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比+1＝3.5)＝7。
在该实施例中，主轴2旋转5周，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)旋转一周。当主轴旋转一周时，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)旋转1/5周。每当主轴旋转一周时，驱动板5a旋转1/2周。由于球槽6a，球5d形成一次往复，并移动一个从动板5c的球槽6c的凹凸圆环，由此使转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)旋转1/5周。
●刀具数目是10，速度比是10∶1的情况
我们设定主轴齿轮19与转塔齿轮5e之间速度比为2∶1。从动板5c中的球槽6c具有凹凸形状，其圆环数目是(驱动板球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比＝5)＝10。驱动板5a中，球槽6a(2个圆环)具有沿倾斜方向将从动板5c的球槽6c扩大(减速器所需速度比＝5)倍并相同复制所获得的形状。在夹具5b中，导向孔6b的数目为(驱动板的球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比+1＝6)＝12。
当主轴旋转一周时，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)被带动旋转1/10周。因为主轴齿轮19与转塔齿轮5e的速度比是2∶1，当主轴旋转一周时，驱动板5a旋转1/2周，来旋转球槽6a的一个圆环，由此使球5d往复一次，将球5d移动从动板5c的球槽6c的凹凸圆环的一个圆环，并使转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)旋转1/10周。
●刀具数目是10，速度比是15∶1的情况
我们设定主轴齿轮19与转塔齿轮5e之间速度比为2∶1。从动板5c的球槽6c具有凹凸形状，其圆环数目是(驱动板的球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比＝7.5)＝15。驱动板5a中，球槽6a(2个圆环)具有沿倾斜方向将从动板5c的球槽6c扩大(减速器所需速度比＝7.5)倍并相同复制所获得的形状。在夹具5b中，导向孔6b的数目为(驱动板的球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比+1＝8.5)＝17。
当主轴2旋转15周时，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)旋转一周。每当主轴旋转一周时，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)被带动旋转1/15周。当主轴旋转一周时，由于驱动板5a旋转了1/2周来旋转驱动板5a的球槽6a的一个圆环，球往复运动一次，并移动了从动板5c的球槽6c的凹凸圆环的一个圆环。因此，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)被带动旋转1/15周。类似地，当主轴旋转1.5周时，从动板旋转1/10周，相应于一个刀具。
●刀具数目是14，速度比是7∶1的情况
我们设定主轴齿轮19与转塔齿轮5e之间速度比为2∶1。从动板5c的球槽6c具有凹凸形状，其圆环数目是(驱动板的球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比＝3.5)＝7。驱动板5a中，球槽6a(2个圆环)具有沿倾斜方向将从动板5c的球槽6c扩大(减速器所需速度比＝3.5)倍并相同复制所获得的形状。在夹具5b中，导向孔6b的数目为(驱动板的球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比+1＝4.5)＝9。
当主轴2旋转7周时，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)旋转一周。因此，每当主轴旋转一周时，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)被带动旋转1/7周。每当主轴旋转一周时，由于驱动板5a旋转了1/2周来旋转驱动板5a的球槽6a的一个圆环，球往复运动一次，并移动了从动板5c的球槽6c的凹凸圆环的一个圆环，并且转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)被带动旋转1/7周。
刀具数目为21时的情况相同，因此省略说明。
上述实施例中，被放大并相同复制到驱动板的从动板5c的圆环数目是2。但是从动板5c的凹凸圆环可被放大并复制，以使复制到驱动板5a的圆环数目是整数值。
例如，刀具数目为21的情况下，主轴2和转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)之间的速度比是21∶1，而且驱动板的圆环数目是3。
主轴齿轮19和转塔齿轮5e之间的速度比是3∶1。从动板5c的的球槽6c具有凹凸形状，其圆环数目是(驱动板的球槽的圆环数目＝2)×(减速器所需速度比＝7)＝21。驱动板5a中，球槽6a(3个圆环)具有沿倾斜方向将从动板5c的球槽6c扩大(减速器所需速度比＝7)倍并相同复制所获得的形状。在夹具5b中，导向孔6b的数目为(驱动板的球槽的圆环数目＝3)×(减速器所需速度比+1＝8)＝24。
当主轴2旋转21周时，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)旋转一周。因此，每当主轴旋转一周时，转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)被带动旋转1/21周。当主轴旋转一周时，由于驱动板5a旋转1/3周来旋转驱动板5a的球槽6a的一个圆环，以使球往复一次并移动从动板5c中球槽6c的凹凸圆环的一个圆环，并且转塔(从动板5c，刀具夹持装置5f)被带动旋转1/21周。
如上所述，通过确定复制到驱动板5a的从动板5c的球槽6c的圆环数目，就确定了减速器5的减速比。基于减速比，可以确定主轴2和减速器5之间的减速比(主轴齿轮19和转塔齿轮5e之间的减速比)，该减速比被输入减速器5，作为转塔13(从动板5c，刀具夹持装置5f)相对主轴2的最终减速比。

Claims (10)

1.一种机床自动刀具更换器，包含降低驱动力旋转速度的减速器，该驱动力用于转动待更换的多个刀具，
所述减速器包括：
接受驱动力输入的驱动板，可旋转并具有球驱动槽；
固定在减速器基座上的夹具，具有通过限制多个球的圆周运动，分别夹持并导向可在径向运动的多个球的导向孔；和
固定有可拆卸地夹持多个刀具的刀具夹持设备的从动板，可旋转并具有球从动槽，
所述驱动板、所述夹具和所述从动板同轴设置，以使由所述夹具的导向孔分别夹持的球与所述驱动板的球驱动槽和所述从动板的球从动槽配合，由此通过输入到所述驱动板的驱动力来旋转所述从动板，
其中所述从动板的球从动槽由沿从动板圆周方向具有多个圆环的连续曲线形成，且所述驱动板的球驱动槽由通过扩大在所述从动板圆周方向的所述从动板的球从动槽的连续曲线的两个或更多个圆环来获得的连续曲线形成。
2.根据权利要求1的自动刀具更换器，其中形成所述从动板的球从动槽的连续曲线的圆环数量相应于由所述刀具夹持设备可拆卸地夹持的刀具数量。
3.根据权利要求1的自动刀具更换器，其中相对所述从动板的球从动槽的径向冲程的平均半径，形成所述驱动板的球驱动槽的连续曲线在径向上略微扩大。
4.根据权利要求1的自动刀具更换器，其中所述从动板旋转速度与主轴旋转速度的比值设为，由所述刀具夹持设备可拆卸地夹持的刀具数量的整数倍除以2所得的数值。
5.根据权利要求1的自动刀具更换器，其中根据所述驱动板和所述从动板之间路径上产生的表面压力，球驱动槽和球从动槽的路径被部分偏移。
6.一种具有主轴的机床自动刀具更换器，包括：
与主轴一起旋转的第一齿轮；
在选择刀具时与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮；和
刀具夹持设备，可拆卸地夹持待更换的多个刀具；
设在所述第一齿轮和所述刀具夹持设备之间的减速器，所述减速器包括：可与第二齿轮一起旋转并具有球驱动槽的驱动板，可与所述刀具夹持设备一起旋转并具有球从动槽的从动板，以及固定在所述驱动板和所述从动板之间的夹具，该夹具具有通过限制多个球的圆周运动，分别夹持并导向可在径向运动的多个球的导向孔，
所述驱动板、所述夹具和所述从动板同轴设置，以使由所述夹具的导向孔分别夹持的球与所述驱动板的球驱动槽和所述从动板的球从动槽配合，由此将所述驱动板的旋转运动转换成所述球的径向运动，并随后转换成以降低的速度旋转的所述从动板的旋转运动，
其中所述从动板的球从动槽由沿所述从动板圆周方向具有多个圆环的连续曲线形成，且所述驱动板的球驱动槽由通过扩大在所述从动板圆周方向的所述从动板的球从动槽的连续曲线的两个或更多个圆环来获得的连续曲线形成。
7.根据权利要求6的自动刀具更换器，其中形成所述从动板的球从动槽的连续曲线的圆环数量相应于由所述刀具夹持设备可拆卸地夹持的刀具数量。
8.根据权利要求6的自动刀具更换器，其中相对所述从动板的球从动槽的径向冲程的平均半径，形成所述驱动板的球驱动槽的连续曲线在径向上略微扩大。
9.根据权利要求6的自动刀具更换器，其中所述从动板旋转速度与主轴旋转速度的比值设为，由所述刀具夹持设备可拆卸地夹持的刀具数量的整数倍除以2所得的数值。
10.根据权利要求6的自动刀具更换器，其中根据所述驱动板和所述从动板之间路径上产生的表面压力，球驱动槽和球从动槽的路径被部分偏移。
CNB2005101170852A 2004-10-29 2005-10-31 自动刀具更换器 Active CN100471621C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004316392 2004-10-29
JP2004316392A JP4317511B2 (ja) 2004-10-29 2004-10-29 自動工具交換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1765570A true CN1765570A (zh) 2006-05-03
CN100471621C CN100471621C (zh) 2009-03-25

Family

ID=35615495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005101170852A Active CN100471621C (zh) 2004-10-29 2005-10-31 自动刀具更换器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7300393B2 (zh)
EP (1) EP1652617B1 (zh)
JP (1) JP4317511B2 (zh)
CN (1) CN100471621C (zh)
DE (1) DE602005009103D1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102267065A (zh) * 2010-05-31 2011-12-07 吉特迈斯特股份公司 用于更换机床主轴上的刀具的换刀装置以及具有这种换刀装置的机床
CN109648652A (zh) * 2017-10-11 2019-04-19 莱茨两合公司 用于加工木材、木材材料、人造材料或轻质金属的铣削工具
CN114523259A (zh) * 2022-03-04 2022-05-24 浙江工业大学 一种旋转换刀柔性滚压刀具

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602007000987D1 (de) * 2006-03-27 2009-06-10 Fanuc Ltd Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Wechseln des Werkzeugs für eine durch numerische Steuerung gesteuerte Werkzeugmaschine
FR2912195B1 (fr) * 2007-02-07 2009-09-04 Itw Smpi Soc Par Actions Simpl Dispositif de transmission irreversible de mouvement a engrenage, equipement electrique et vehicule automobile correspondants
TWI310331B (en) * 2007-05-18 2009-06-01 Ying Sun Position structure of power source of cutter for a drilling and tapping machine
US7575542B1 (en) * 2008-08-19 2009-08-18 Ying Sun Apparatus for changing bits of machine tool
US7578776B1 (en) * 2008-08-19 2009-08-25 Ying Sun Apparatus for changing bits of machine tool
TWI419765B (zh) * 2011-03-02 2013-12-21 Ying Sun 加工機械的刀具交換裝置
US9050695B2 (en) * 2013-03-11 2015-06-09 Kugi Tech Corp. Tool changer for machine tool
KR101496571B1 (ko) * 2013-09-30 2015-02-26 현대위아 주식회사 터렛형 자동 공구교환장치
JP5752282B2 (ja) 2014-01-08 2015-07-22 ファナック株式会社 カバーを持つ工具交換装置
CN105855920A (zh) * 2016-05-17 2016-08-17 南阳市中捷数控科技有限公司 一种导套座旋转结构
JP6445084B2 (ja) * 2017-05-18 2018-12-26 ファナック株式会社 工作機械
JP2019194486A (ja) * 2018-05-02 2019-11-07 株式会社エンプラス 減速機

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59133863A (ja) * 1983-01-20 1984-08-01 Toshiba Corp 減速機
JPS59183163A (ja) * 1983-03-31 1984-10-18 Toshiba Corp 減速機
JPS60205058A (ja) * 1984-03-29 1985-10-16 Toshiba Corp 減速機
JPH0780109B2 (ja) * 1988-06-30 1995-08-30 ブラザー工業株式会社 工作機械の自動工具交換装置
US5312306A (en) * 1991-03-14 1994-05-17 Synkinetics, Inc. Speed converter
WO1993014901A1 (en) * 1992-01-29 1993-08-05 Fanuc Ltd Automatic tool changer
JPH05203009A (ja) * 1992-01-29 1993-08-10 Fanuc Ltd 減速装置
JP2535479B2 (ja) * 1992-06-23 1996-09-18 ファナック株式会社 自動工具交換装置
JP2791733B2 (ja) 1992-06-18 1998-08-27 ファナック株式会社 工具交換方法
MY113160A (en) * 1994-03-04 2001-12-31 Mimura Kenji Differential gear
US6270442B1 (en) * 1997-03-08 2001-08-07 Synkinetics, Inc. Multi-function speed converter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102267065A (zh) * 2010-05-31 2011-12-07 吉特迈斯特股份公司 用于更换机床主轴上的刀具的换刀装置以及具有这种换刀装置的机床
CN102267065B (zh) * 2010-05-31 2015-09-09 吉特迈斯特股份公司 用于更换机床主轴上刀具的换刀装置及具有该装置的机床
CN109648652A (zh) * 2017-10-11 2019-04-19 莱茨两合公司 用于加工木材、木材材料、人造材料或轻质金属的铣削工具
CN114523259A (zh) * 2022-03-04 2022-05-24 浙江工业大学 一种旋转换刀柔性滚压刀具

Also Published As

Publication number Publication date
EP1652617B1 (en) 2008-08-20
JP2006123116A (ja) 2006-05-18
EP1652617A1 (en) 2006-05-03
JP4317511B2 (ja) 2009-08-19
US20060094575A1 (en) 2006-05-04
CN100471621C (zh) 2009-03-25
DE602005009103D1 (de) 2008-10-02
US7300393B2 (en) 2007-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1765570A (zh) 自动刀具更换器
JP5609904B2 (ja) 超仕上げ装置
CN101537588B (zh) 球面研磨装置
CN110125485B (zh) 一种丝杠夹紧式金属硬管旋转切割机
CN1066360C (zh) 制造线性弹簧的方法和设备
CN1509382A (zh) 把旋转运动转换成频率减小的往复运动的摩擦行星传动机构
CN1033020A (zh) 带行星传动与定位装置的刀架转台
CN106737257B (zh) 翻转台虎钳
CN103386620A (zh) 轮毂加工摩擦式二次精定位机构
CN208592634U (zh) 一种管料加工分路传送机构
CN1153652C (zh) 一种转盘式多工位自动抛光机
CN101043977A (zh) 动力传输链用链销的磨削装置及动力传输链用链销的制造方法
CN1103392C (zh) 缝纫机的针杆冲程调整装置
CN1244029C (zh) 钟表件的擒纵装置
CN1683108A (zh) 倾斜圆台装置
CN106352043B (zh) 随动式驱动减速机
CN1575921A (zh) 用于将工具相对于工件定位的方法和装置
CN205968514U (zh) 圆柱齿轮端面倒棱机
CN1708652A (zh) 变速器
CN204621818U (zh) 一种轴类零件夹持工装
ES2269710T3 (es) Procedimiento y dispositivo para producir discos de transmision para una transmision con regulacion continua.
CN1107091A (zh) 麻花钻、“群钻”刃磨机
CN208357863U (zh) 一种台钻钻孔十字激光定位装置
CN1815580A (zh) 用于光盘设备的拾取器角度调整装置
CN206582303U (zh) 随动式驱动减速机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant