CN2710827Y - 机床 - Google Patents

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M·弗拉里
C·马萨里
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Abstract

一种机床(1)包括：一对滑道(2)，彼此间隔并平行于纵轴线(A)延伸；一在两个滑道(2)之间的加工工位(3)，呈现有彼此相邻的第一区域(3a)和第二区域(3b)；以及，一沿滑道(2)可运动的移动桥架(5)，它携带一定位在第一和第二区域(3a、3b)内的加工头(8)。一安装在至少一个滑道(2)旁边并包括多个可附连于加工头(8)的刀具(9)的刀具库(12)，它装备有定位成与工位的第一区域(3a)相吻合的第一变换元件(14)以及一定位成与第二区域(3b)相吻合的第二变换元件(15)，这样，不管加工头(8)在任何给定的时刻刚好占据着两个区域(3a、3b)中的一个，可使时间损失最小，通过对应的变换元件(14、15)从刀具库(12)中取出一刀具替代正在使用的刀具(9)。

Description

机床
技术领域
本实用新型涉及一种机床。
具体来说，本实用新型涉及一种高速/超高速机床，它用于诸如相当大尺寸的零件的铣削和钻削的操作。
背景技术
所述类型的机床具有一通常被称之为桥架的桥形结构，并特别有利地例如在汽车的模型或模具的制备，或飞机机翼的制造以及诸如此类的加工中获得应用。
更准确地来说，现有技术包含的诸种机床装备有支承桥架的两个纵向和平行的滑道，使桥架能沿着平行于滑道的纵轴线的通道移动。
滑道的间距通常以这样的方式布置：滑道之间的空间将用作一其中定位工件的加工工位。移动的桥架由两个直立件组成，各可滑动连接在对应的滑道上，而直立件上方又安装有横向于加工工位上方的水平的横向部件或梁，它携带适用于被加工的工件或零件的对应刀具的加工头。
一般来说，加工头能沿着梁依照横向于桥架运动的方向移动。而且，加工头可从加工工位提升和朝向加工工位下降，并可围绕两根轴线转动，一根垂直于滑道的纵轴线，另一根横向于滑道的纵轴线，允许刀具设定在一给定的角度上。刀具本身还能绕一对应的纵轴线转动，以便铣削或钻削零件。
因此，加工头能够相对于五条轴线运动：平行于滑道轴线延伸的一纵向第一轴线(桥架向上沿滑道的运动)；横向于滑道纵向轴线的第二轴线(加工头沿着梁的运动)；垂直的第三轴线(加工头朝向/背离加工工位的运动)；垂直的第四转动轴线(加工头的转动运动)；以及，正交于垂直的第四轴线的第五转动轴线(加工头的枢转运动)。
零件定位在加工工位上，加工头由桥架操纵而接合到零件的规定的区域。
此外，加工工位被隔板分成一第一区域和一第二区域。采用这种二重区域的布置，机加工操作可在两个各占据上述区域中的一个区域的不同零件上进行。
例如，当在飞机机翼上实施操作时，各机翼放置在一对应的区域内，然后，令桥架将加工头交替地定位在两个区域上方，这样，可在两个机翼上对称地实施相同的操作。
现有技术还包括各种机床，它们具有安装在对应侧壁上的滑道，并装备有定位在其中一个侧壁旁边的刀具库。
刀具库显现为一体形成的一个刀具室，以容纳多种刀具，每个刀具被设计来执行一特定的操作。
该刀具库还借助于一机械变换臂连接到加工工位。具体来说，机械臂定位来与对应的侧壁内的一开口相合，放置成允许在加工工位与刀具库室之间连通。
采用这种类型的结构，由加工头夹持的刀具可自动地改变。具体来说，不管什么时候正在使用的一刀具需要改变时，桥架朝向上述开口旁边的一点，其上变换臂将从加工头上夹持和移动刀具并将其返回到刀具库。此后，变换臂从刀具库拿出一新刀具并提供到加工头(machining head)。
刀具库也可装备有一能够在刀具室内移动的夹持器装置，这样，可选择和抓住一刀具并将它定位到变换臂上。
这样，选择和变换刀具的诸步骤可实现完全的自动化。
然而，这样描绘的一传统型机床呈现有与刀具变换操作相关的缺点。
事实上，可以看到，开口和由此的机械变换臂放置在加工工位的两个区域中的一个中。因此，当加工头恰巧在与变换臂占据的区域相对的区域内操作时，桥架必须从一个区域移动到另一区域，以便进行变换。
其结果，由于为了实现刀具的变换要求桥架进行连续的运动，故延长了加工时间。如果刀具变换的开口与目前被加工头占据的区域之间的距离特别长，则加工时间甚至会更长。
与所述结构相关的另一缺点在于，它阻止操作者进入和照看占据第一区域的零件，例如，即使当桥架定位在占据第二区域的零件的上方时。
同样地，这种缺点来自于这样的事实：桥架必须在第一与第二区域之间连续移动，以便实施加工操作和刀具变换操作。因此，在实践中操作者不能充分地依赖于加工一零件的安全的工作条件，因为即使在对应的区域内在任何给定的时刻没发生加工操作，但桥架仍可移动到该空闲的区域内。
也有这样的现有技术的机床，其中，通过复制包括刀具变换操作在内的所有部件来克服这些缺点。更准确地来说，这样的机床具有：两个刀具库，各定位在一对应的区域的旁边；两个由对应的侧壁提供的开口，使各刀具库与对应的区域连通；以及，两个机械变换臂，每个刀具库一个。
在此方案中，保持在刀具库内的所有的加工刀具是同样的双份。
因此，桥架可进行加工和变换刀具，同时保持在同一区域内，无需连续地移动，如果需要的话则留出相邻的区域使足以供手工操作。
应该认识到，尽管这种解决方案不受上述问题的影响，但它具有因包括两个刀具库引起的结构复杂的主要缺点。
此外，这种解决方案因不合适的高的实施成本而遭受打击，还是归罪于这样的事实：包括刀具变换操作在内的所有的部件都是双份的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一不受上述缺点影响的机床。
本实用新型的一目的特别阐明一装备有刀具变换部件的机床，可从加工工位的两个区域接近该刀具变换部件。
本实用新型的另一目的是提供一具有简单结构的经济的机床。
根据本实用新型，上述目的在一机床中得以实现，该机床包括：至少一对滑道，彼此间隔并平行于主导性的纵轴线延伸；一由滑道侧向界定并呈现有彼此相邻的第一区域和第二区域的加工工位；一与成对的滑道相关的移动的桥架，它携带定位在加工工位上方的加工头，能够沿着滑道运动以便使加工头可定位在第一和第二区域内；以及，一放置在至少一个滑道旁边并包括多个可附连与加工头的刀具的刀具库，其特点在于：刀具库包括一定位成与工位对应的第一区域相吻合的第一变换元件，以及一定位成与对应的第二区域相吻合的第二变换元件；其特点还在于：各变换元件能够在第一操作位置与第二操作位置之间运动，在第一操作位置中，为了选择至少一个刀具它占据了刀具库，而在第二操作位置中，为了将刀具配装到加工头上它占据了加工工位。
附图说明
现将借助于诸附图，通过实例详细地描述本实用新型，在诸附图中：
图1示出一根据本实用新型的机床，为了清晰起见，某些零件已略去，用立体图示意地示出；
图2是示出图1的机器的平面图，为了清晰起见，某些零件已略去；
图3示出机器的结构细节，以立体图示出；
图4示出如图3那样的结构细节，从相反的一侧以立体图示出；
图5示出图1的机器，以侧视图示出，并示于第二实施例中。
具体实施方式
参照诸附图中的图1，标号″1″整体地表示根据本实用新型的机床。
机器1具有至少一对滑道2，其存在形式是轨道或本技术领域内相当的元件，滑道彼此隔开并平行于纵向轴线A延伸。
滑道2之间的空间容纳了一在其中定位一零件的加工工位3。
在一优选的方案中，加工工位3具有可观的尺寸。事实上，根据本实用新型的机床1在加工相当大物件中特别有利地获得应用。举例来说，但并不暗示限定本实用新型的范围，参照诸如用于汽车、飞机机身部件以及飞机机翼的结构部件的模具和外形之类的物件。
特别有利地是，如图2的平面图所示，加工工位3由彼此相邻的第一区域3a和第二区域3b组成。所述两个区域3a和3b被从一滑道2延伸到另一滑道的横向于纵轴线A的隔板4分开。较佳地，隔板4将装备有合适的传统型驱动系统(未予描述或图示)，隔板4本身可通过该驱动系统沿着工位3的长度方向移位，以便建立两个区域3a和3b的尺寸。为了简明起见，隔板4图示为占据沿工位3大致一半的位置，这样，分隔的区域3a和3b具有相等的大小。
机器1还包括一可移动桥架5，其安装在第一区域3a与第二区域3b之间的滑道上，并能够沿着两个滑道2移动。
桥架5包括两个直立件6，各具有一可滑动地与滑道2中的一个相连的第一端6a(借助于在本说明书中未予描述的传统方法)以及一与第一端6a相对的第二端6b。
两个直立件6的第二端6b承载一横向于纵轴线A设置的梁7。更准确地来说，梁7占据位于隔板4上方的一平面，并借助于其两个相对端7a连接于两个直立件6的第二端6b。
与梁7的底面相连，并向下朝向加工工位3的是一加工头8。该加工头8借助于一对应的驱动单元8a与梁7连接，该驱动单元8a能沿着梁7沿横向于纵轴线A的方向X运动，这样，加工头8本身可沿着该方向X来回运动。
在一优选的实施例中，加工头8将是一自旋头(spindlehead)，诸如钻头或铣刀之类的刀具9可附连到该自旋头上。
加工头8还可垂直地朝向和背离加工工位3来回运动，并绕第一垂直轴线Y转动和绕平行于横向X的第二轴线Z枢转。因此，加工头8具有沿着和/或绕着五个截然不同的轴线运动的自由度，这样，它可自由地定位在任何给定点上，并在相对于加工工位3的范围内的工件显现出任何给定角度。
可以认识到，携带加工头8并相对于四个轴线(沿横轴线X和垂直的Y轴线的线性运动，绕垂直轴线Y和横轴线Z的转动)赋予线性的和/或角向的运动的驱动单元8a，是本技术领域内的技术人员所熟知的机械装置，因此，不再作进一步的描述或任何详细的图示。
机器1还包括彼此平行延伸并在各侧上限定加工工位3的两个侧壁10。
具体来说，各侧壁10位于对应的滑道2的下面，并在该滑道2的全长上延伸。较佳地，如图1所示，机器可装备有两组与侧壁10的两端连接的滑动门11，这样，围绕加工工位3形成一封闭。
在加工工位3的外面，准确地说沿一侧壁10，机器1侧面相接于一含有多个可附连于加工头8的刀具9的刀具库12。
具体来说，刀具库12借助于两个形成在与刀具库12相连的侧壁10内的开口13与加工工位3连通。各开口13设置成与加工工位3的对应的区域3a和3b相吻合。
所揭示的机器1还装备有一定位在加工工位3的对应的第一区域3a的旁边的第一变换元件14以及一定位在对应的第二区域3b的旁边的第二变换元件15。各个变换元件14和15能够借助于对应的开口13，在允许选择至少一个刀具9的刀具库12内的第一操作位置与在允许将刀具9供应到加工头8上的加工工位3内的第二位置之间移动。
更准确地来说，如图3和4中详细地所示，刀具库12显现为一具有较大的纵向壁16a和较小的端壁16b的刀具室16。
刀具室16的内部提供多个附连于较大的纵向壁16a的水平和平行的支承17。较佳地，支承17是一组用来保持不使用时的上述的刀具9的架子。
刀具库12还包括一能够沿着刀具室16的长度方向作纵向运动的选择器装置18，以在它们位于第一操作位置时允许拣取一刀具9并将它定位到变换元件14和15上。
在一优选的实施例中，选择器装置18显现为一可沿平行于水平架17延伸的特殊的滑道滑动的基本上垂直的立柱18a。
选择器装置18还包括一滑动件18b，它与立柱18a相连并沿立柱18a的长度方向垂直来回运动，并装备有一夹持器装置18c，借助于该装置夹持住刀具9。
具体来说，夹持器组件18c是一能够抓住和释放刀具9的熟悉类型的机械夹持器。驱动单元使滑动件18b沿着立柱18a运动，而立柱18a本身沿着滑道运动，这种驱动单元是本技术领域内的技术人员所熟知的、作为夹持器组件18c的机构，因此对其不再作进一步描述。
采用这种结构，赋予滑动件18b能在与水平架17对齐的第一位置与靠近第一或第二变换元件14或15的第二位置之间运动，在第一位置一刀具9可被拾取，在第二位置一刀具9可被传输到该变换元件14或15。
或者，如图5所示，选择器装置18可实施为一描绘出大致椭圆形路径的环形皮带19，它包括一紧靠第一和第二变换元件14和15通过的直线性的分支19a。
在此第二解决方案中，皮带19呈现多个沿着环带展开的长度排列的携带器部分(carrier portion)20，在携带器上支承单一刀具9。
携带器部分20能够在一第一位置与一第二位置之间运动，在第一位置选择的刀具9保持与皮带19对齐，而第二位置呈现为沿着直线的分支部分19a，在该位置刀具9提供给第一或第二变换元件14或15。
详细地参见各变换元件14和15的结构，这包括一基本上细长外形的固定的支承21，它的第一端21a与邻近刀具库12的侧壁10相连，而一与第一端21a相对的第二端21b与对应的开口13对齐。
如图4中最有利地所示，固定的支承21可滑动地与互连刀具库12和对应的侧壁10的轨道22a接合。在此特定的情形中，固定支承21借助于第一端21a锚固在轨道22a上并垂直地突出，因此，可沿该轨道22a滑道。
或者，固定支承21同样可刚性地连接到侧壁10上，这样，第二端21b永久地定位在开口13的中心处。
各个变换元件14和15具有一可枢转地连接到固定支承21的第二端21b上的移动部分22。
更准确地来说，可移动部分22是一细长外形的臂23，其两个相对端23a和23b具有对应的夹持元件24，各能夹持一对应的刀具9。
如在上述夹持器组件18c的情形中那样，同样地在此实施中，夹持器元件24大致是一传统型机械夹持器。
上述臂23绕一对应的大致垂直的轴线在一第一位置与一第二位置之间转动，第一位置对应于变换元件14或15所呈现的第一位置，其中，用一夹持器元件24从刀具库12中取出刀具9，而第二位置对应于变换元件14或15所呈现的第二位置，其中，用一夹持器元件24将刀具9供应到加工头8。
事实上，臂23可转过180°，这样，根据所进行中的操作，对应的端部23a和23b可引导朝向刀具库12或加工工位3。
在操作中，用于加工的两个零件放置在工位3的对应的区域3a和3b内，例如，在飞机机翼的情形中，在各个区域3a和3b中各放置一个。
于是，移动的桥架5定位在区域3a或3b中的一个之上，例如，在第一区域3a，以准备进行加工。
在加工头8必须执行一不同于先前执行的操作的情形下，必须变换刀具9。在此情形中，桥架5移动到用作第一区域3a的开口13旁边的一个点上，加工头8定位成与第一变换元件14的臂23对齐。
在桥架5定位运动的过程中或在此之前，一从电子控制器发出的信号引导选择器装置18准备刀具9以备新的操作。因此，选择器装置18将拾取规定的刀具9，并将其提供给与朝向刀具库12的臂23的端部相连的夹持器元件24。
接下来，与朝向加工工位3的臂23的端部相连的夹持器元件24从加工头8取出刀具9，臂将转过180°。因此，被更换的刀具9可返回到刀具库12，而选择用于新的加工操作的刀具9提供给加工头8。携带变换的刀具9的夹持器元件24现将该刀具9附连到加工头8上，而选择器18接纳刚从加工头取出的刀具9，并继续将其返回到指定的水平架17上。
特别有利地，在加工操作的过程中和在更换刀具9的过程中，桥架5保持定位在第一区域3a内。
显然，当桥架5定位在第二区域3b时，它不需为变换刀具而返回到第一区域3a，因为该变换将由第二区域3b内的对应的元件15执行。
因此，鉴于这样的事实：刀具变换操作由用于各个区域3a和3b的变换元件14和15执行，显著地加快了加工操作。
本实用新型的另一优点在于：它使操作者在不被桥架5占据的区域3a或3b内执行手工的任务。同样地，该优点借助于以下的事实得以实现：桥架5可在刀具变换操作过程中继续占据两个区域3a或3b中的仅有一个。
同样有利地是机器结构的简单性，其中，双重区域的加工工位3的两个分区使用一个单一的刀具库12。这也便于在单一刀具库及对应的刀具部件上实施的维护保养操作。

Claims (14)

1.一种这样类型的机床，该机床包括：
—至少一对滑道(2)，彼此间隔并平行于主导性的纵轴线(A)延伸；
—一由滑道(2)侧向界定并呈现有彼此相邻的第一区域(3a)和第二区域(3b)的加工工位(3)；
—一与成对的滑道(2)相关的移动桥架(5)，它携带定位在加工工位(3)上方的加工头(8)能够沿着滑道(2)运动，以便使加工头(8)可定位在第一和第二区域(3a、3b)内；
—一放置在至少一个滑道(2)旁边并包括多个可附连于加工头(8)的刀具(9)的刀具库(12)，
其特征在于，
—刀具库(12)包括一定位成与工位对应的第一区域(3a)相吻合的第一变换元件(14)以及一定位成与对应的第二区域(3b)相吻合的第二变换元件(15)，以及
—各变换元件(14、15)能够在第一操作位置与第二操作位置之间运动，在第一操作位置中为了选择至少一个刀具(9)它占据了刀具库(12)，而在第二操作位置中为了将刀具(9)配装到加工头(8)上它占据了加工工位(3)。
2.如权利要求1所述的机床，其特征在于，刀具库(12)还包括一刀具室(16)以及一能在刀具室(16)内运动的选择器装置(18)，这样，当位于对应的第一操作位置时它可将刀具(9)提供给各个变换元件(14、15)。
3.如权利要求1或2所述的机床，其特征在于，各变换元件(14、15)包括：一固定的支承(21)，它具有一稳定锚固在刀具库(12)上的第一端(21a)以及一与第一端(21a)相对的第二端(21b)还包括一可移动的部分(22)，它可枢转地与固定支承(21)的第二端(21b)相连。
4.如权利要求3所述的机床，其特征在于，可移动部分(22)包括一臂(23)，该臂的至少一端(23a、23b)装备有用作夹持一加工刀具(9)的夹持器元件(24)。
5.如权利要求3所述的机床，其特征在于，可移动部分(22)包括一臂(23)，该臂的相对端(23a、23b)装备有各用作夹持一加工刀具(9)的对应的夹持器元件(24)。
6.如权利要求4或5所述的机床，其特征在于，臂(23)绕一大致垂直的轴线在一第一位置与一第二位置之间转动，第一位置对应于变换元件(14、15)的第一位置，其中，用一夹持器元件(24)从刀具库(12)中取出刀具，而第二位置对应于变换元件(14、15)的第二位置，其中，用一夹持器元件(24)将刀具(9)供应到加工头(8)。
7.如权利要求2所述的机床，其特征在于，刀具室(16)具有多个附连到该刀具室(16)的内壁上的水平和平行的支承(17)，并用来保持不使用时的刀具(9)。
8.如权利要求7所述的机床，其特征在于，选择器装置(18)包括一在支承(17)旁边可滑动的基本上垂直的立柱(18a)，还包括一滑动件(18b)，它沿立柱(18a)的长度方向垂直地来回运动并具有一夹持器装置(18c)，滑动件(18b)能在与水平支承(17)对齐的第一位置与靠近第一或第二变换元件(14、15)的第二位置之间运动，在第一位置一加工刀具(9)被夹持器组件(18c)拾取，在第二位置刀具(9)从夹持器组件(18c)传输到变换元件(14、15)。
9.如权利要求2所述的机床，其特征在于，选择器装置(18)包括一描绘出大致椭圆形路径的滑动的环形皮带(19)，它包括一紧靠第一和第二变换元件(14、15)通过的直线性分支(19a)。
10.如权利要求9所述的机床，其特征在于，皮带(19)呈现多个沿着环带展开的长度排列、用来支承单一刀具(9)的携带器部分(20)，各携带器部分能够在一第一位置与一第二位置之间运动，在第一位置选择的刀具(9)保持与皮带(19)对齐，而第二位置呈现为沿着直线的分支部分(19a)，在该位置刀具(9)提供给第一或第二变换元件(14、15)。
11.如权利要求1所述的机床，其特征在于，机床还包括两个平行的侧壁(10)，各侧壁位于对应的滑道(2)的下面并侧向地界定加工工位(3)，其中，刀具库(12)位于加工工位(3)的外面并与一个侧壁(10)相连。
12.如权利要求2所述的机床，其特征在于，变换元件(14、15)占据了形成在与刀具库(12)相连的侧壁(10)内的对应的开口(13)。
13.如权利要求1所述的机床，其特征在于，移动的桥架(5)包括：
—两个直立件(6)，各具有一可滑动地与滑道(2)中的一个相连的第一端(6a)以及一与第一端(6a)相对的对应的第二端(6b)；
—一梁(7)，它横向于纵轴线(A)设置并具有两个分别锚固在直立件(6)的第二端(6b)上的相对端(7a)；
—一驱动单元(8a)，加工头(8)借助于该驱动单元(8a)在面向加工工位(3)的位置上与梁(7)连接，该驱动单元(8a)能沿着梁(7)沿横向于纵轴线(A)的方向(X)运动，这样，当位于对应的第二位置时将加工头(8)定位得紧靠第一和第二变换元件(14、15)。
14.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述机床包括一定位在第一与第二区域(3a、3b)之间的一隔板(4)，其中，桥架(5)在隔板(4)上方从一个区域到另一区域来回运动。
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