本发明的主要优点是:提供一台改进的刀具转换机构,该刀具转换机
构基本上能够缩短为了刀具的转换,机床需要停止工作时间。另一个优点是:提供一台结构简单的刀具转换机构,并且很容易适应现有机床和刀具箱。还有一个优点是:提供耐用结构的刀具转换机构,同时还能提供在贮存箱和主轴头之间刀具之间转换的许多位置。
本刀具转换器克服了现有技术的短处,从而获得前述的优点,本刀具转换器包括:安装在机床上的一个基座,该基座提供至少两个相隔的安装平面。第一和第2刀具转换臂是可转动地和绕枢轴转动地安装在基座上,并且在相隔的安装平面内。连同基座和每根臂一起运转的装置,既产生往复运动又产生旋转运动,以及上述每根的直线运动。夹子装置是能接受一把刀具并夹紧刀具,该夹子装置安置在每一根臂的外端。
两根臂移动的安排:当一根从主轴中轴出使用过的刀具时,另一根臂向主轴移动一把新刀具。因此,两根臂以实现它们各自的作用而协调地移动,使得当旧的刀具被清除出主轴后,新刀具进入主轴。其结果,在主轴中,刀具中间转换不可能按现有的技术装置的速度进行。
在机器停止期间,刀具转换器的往复可旋转的运动以及连同两臂引起的直线运动,决定了新刀具和使用过的快速中间转换的时间。通过一个齿轮带有一个臂和一个驱动齿轮提供这种复合运动,其中每一个臂安全穿过一个齿轮而绕枢轴运动,驱动齿轮处于两个各自带一个臂的齿轮啮合。该驱动齿轮装在驱动轴的一端上,而小齿轮装在驱动轴的另一端上,装在壳体上的齿条与小齿轮啮合。一根杆连接到从每根臂中伸出的轴上,一个销从杆中伸出并且该销安放在基内的弧形槽中,这种设计实际上是一个四连杆运动,这种运动允许臂按前面的方式移动。最好这两根臂的转动在180℃内起作用,两个夹紧件都是敞开的终端,在整个时间,两个夹紧的定位彼此大约相隔90℃相位。不仅本发明的刀具转换器起到四杆运动的作用,而且还引起一种抛物线运动,这种抛物线运动是就刀具在箱和主轴头之间的中间转换而论的臂的运动。最好,刀具转换器的安装平面是在基座内,
放置成大约45°角的相反面,该基座具有一个大致呈截头的三角形形状。
具有前述特性的刀具转换器,很容易地放在机床的基座上,机床有由基座支持的常用的装刀杆。一个刀具贮存箱支承很多要装在主轴内作为加工工件的刀具。为了达到前述的目的,刀具转换器可转动地装在机床基座上。
本发明的前述的和另外的优越性,可以借助参照附图来叙述,还可以通过表示在本说明书中的例证的设备得到,这些优越性从下面的详细叙述会变得更加明显。
最佳实施例的叙述:
下面参照说明,特别是图1,2和3,这些图是说明带有本发明的改进刀具转换机构10的一台多工序自动机床11。正如这些图所示,该机器有一个床身13,它拖动一个工作台14和在床身背后的一个直立柱24。该直立柱24可以拖动一根主轴头22,主轴20支持在主轴头内,该主轴20适合容纳一把切刀体作为完成一个加工工序。人们会明白:使用在机器中的切刀,
是装在一个标准刀夹内,该刀夹适合容纳在主轴20内。在这种叙述中,刀具夹和它的有关刀具的结合,一般将被看作是一件刀具,并且用件26、23或件30表示。
通过拖板17支承工作台14相对主轴20的轴线作水平移动,工作台14移动的路线,一般称为X轴线移动。工作台14在对槽上(未示出)被拖动,为了与工作台14的底面滑动结合而把一对槽装在大拖板17的顶表面。
通过床身13支承大拖板17相对主轴20的轴线作水平移动。大拖板17移动的路线,一般称为Z轴线移动。为此,大拖板17被支承在一对槽上(未示出),一对槽放在盖27下面和装在床身13的顶表面上,作为与大拖板17的底面滑动结合。
一个转台15用工作台14支持,而转台适于容纳一个托架16,要加工的工件(未示出)装在托架16上。该机器包括一台往复机构19,且该机构19支持在尾架18上。该往复机构将接受装有已加工的工件的托架16和提供装有一个新工件的新托架16,而新托架16是装在转台15上。在转台15上更换工件的往复装置在技术上是很成熟的,因此,在此不作详细解释。
主轴头22可在一根垂直轨道上移动,该轨道垂直于工作台14的轨道,该轨道一般称为Y轴线移动。为此,直立柱24提供一开口,该开口部分地由一对垂直轨道25确定,垂直轨道通过相配合的槽(未示出)滑动地结合。相配合的槽是在支承主轴头22柱35上。
用适当的驱动机构分别沿X、Y和Z轴线方向的轨道,推动工作台14及主轴头22和大拖板17,另外,一个动力装置供给带有托架16的转台15,为了把工件向刀具进而把工件装在托架16上。所有这些移动最好在一个数字控制电路的控制下进行,这个数字控制电路包含在一个控制中心77中。再,一个合适的和常使用的驱动机构(如:件号76所示)供给旋转主轴20,以及张开和关闭一个弹性夹头,作为交换刀具的目的,该夹头支承在主轴20中。
刀具转换器10一般连接在直立柱24上,在图2和图3中能清楚地看到。枢轴臂38提供一个枢轴附件,枢轴41连接到直立柱24。一个带有常用活塞臂40的活塞油缸机构39,提供绕枢轴转90°的运动。参考图1,该刀具交换机构以枢轴装在刀具箱12上面移动,该刀具箱12包含运送工具的链轮环28的一个支撑29。在工具箱中的链轮环链28,通常被用作多工序自动机床中,因而,它的细节不叙述。只要说它包含许多不同的刀具就够了,譬如:件26是沿U型轨道的链轮环链运送到选定的位置作移动。正如图1所示,刀具转换机构10有一个可转动的臂52,为了接受刀具26而定位在链轮环链路线,臂52从刀具转换机构的壳体或基座37伸出。
尤其参照图4和5,叙述刀具转换器10的细节。一个壳体37有一个中心腔42,该中心腔容纳一个活塞齿轮44,该活塞齿轮44固定在穿过整个中心轴43的一端。一个驱动锥齿轮45固定在轴43的另一端,并且由档罩46挡住。臂51和52旋转地装在体37上,并且通过齿轮47绕枢轴固定,两齿轮47都与锥齿轮45啮合。每一臂的安装和驱动机构是相同的只对与臂52有关的驱动机构专门加以叙述,而且对于两个臂驱动机构有关的相同零件号表示。齿轮47按一个间隔49定位,并且它以一种可旋转的方式穿过带有一个环形空腔53的毂体79而保持在环形空腔53内,该空腔53容纳一根轴。以间隔49通过一根臂80支持毂体79。以开口环形式的一个档圈55提供适当转动的阻挡齿轮47,该齿轮47带有一个突像56和隔离环壁48,该环壁48是确定空腔大小的。一个孔31穿过齿轮47和轴套58中,并且轴59在轴套58内转动。一根杆60用销61固定在轴59的一端,该端与装臂52的一端位置相反。杆60是在间隔81内的臂80下方转动。一个销62是从杆60中伸出来,它定位在壳体37上的弧形槽内并在槽内移动。盖板50装在壳体37上,(譬如:用螺钉在壳体37上的固定盖板50),该盖板50盖住了不被齿轮47贴住的空隙。为了固定刀具26,左臂51和52都装有带一滚子型插销65的夹子64。
在图4A中清楚地看到,壁80伸进壳体的敞开部分而形成一个弧形槽
73,该弧形槽73将容纳轴59和齿轮47的伸长套57。该弧形槽73还提供180。轨道作为轴59绕毂体79旋转之用,后面将参照图6来说明。
现在参照图5来说明转动小齿轮44的驱动装置。该装置有一根齿条66与小齿轮44啮合,同时齿条66又连接到活塞67的活塞杆69上,活塞油缸机构68用来驱动齿条66按直线轨道移动。为了驱动齿条66,液压管74和75与活塞油缸机构68相连通。
刀具转换器的最突出的优点是联系机床加工工序的叙述表现出来。在图6和图7-14,图7A-14A中能很好地表示出来。臂52的移动表示在图6中,将会注意到:一种抛物线运动对臂52和臂上的刀具26的影响。同样的运动也将影响臂51,并且通过表示臂52的路线的虚线72来说明。因为轴59穿过齿轮47内的孔31,所以通过齿轮47的转动,轴59又是在绕齿轮47轴线的弧形槽内的运动体,从而绕轴59轴线的臂52的复合转动获得上述抛物线运动。连同图6又很明显地看出:事实上弧形槽73是在壳体37内,所以壳体37限止了轴59的行程,轴59的行程范围是由壳体37的壁表面78和82来确定。同时,固定在杆60上的销62移动在弧形槽63内,又以直线的方式直接移动的臂52,该臂52需要把刀具26移进或移出在主轴头22的位置上,该位置是紧紧地靠在主轴头前面。臂52的运动是弧形和直线运动的合成,这种运动给臂52和臂51提供一种抛物线运动。事实上,由于利用臂52的弧形转动和直线移动而起到一个四连杆运动的作用。
图7至14和图7A至14A表示从刀具箱的链轮环链中,用一把新刀具26代替一把旧刀具的中间更换程序。正如前面已指出的,图7至14是来自机床11左右的视图,而使用“A”标出的图是相应图号的正视图。图7和图7A表示刀具转换器10在准备位置和工作区以外,用左臂51的夹子是空载的且处于箱28的前面。这是刀具转换程序的开始,机器已停止并刀具准备转换。在图8中,借助于枢轴臂38移进在主轴20中转换工具位置的刀具转换器10,绕枢轴转90°,同时,在主轴转动期间,右臂52的夹子已经移
进与主轴中的旧刀具23结合。在惯用的方式中,在主轴20内有一弹性夹头将松开刀具23。同时,带有刀具23的刀具转换器10的右臂52,从主轴20中移出并且向上转动,而同时带有在夹子中的下一把刀具26的左臂51向下转动,把刀具移进主轴20,表示在图9和9A中。然后,弹性夹头把新的刀具26夹紧进入主轴20中。正如图10和10A所示,刀具转换器10绕枢轴转90°返回到它的原来位置,并且进入接近刀具箱链轮环链28的贮藏区,同时新的刀具26保留在主轴20内。必须指出:前面的步骤都发生在机器不工作的状态。尽管刀具转换程序没有完成,在这个阶段机器可以开始机械加工。
刀具转换的下一个步骤表示在图11和图11A中,处于空载的左臂51向上转动,而带有在夹子中的旧刀具23的右臂52向下转动移动刀具进入空的插座,该空的插座是处在刀具箱的链轮环链中作为制备状态。图12和12A表示刀具搜索作用,在于刀具转换器10从刀具贮藏箱中移开,同时离开在刀具箱的链轮环链28中的旧刀具23。链轮环链28被转动直到要使用的刀具30处在准备位置。最好连同图13和13A一起说明。在这个步骤中,刀具转换器10返回,以便右臂52的夹子把刀具插入刀具箱作为准备状态。刀具交换中的最后的步骤,是表示在图14和14A中,带有刀具30的刀具转换器的右臂52移开刀具贮存区和向上转动,而带有空的夹子的刀具转换器10的左臂51向下转动。可以看出:目前该程序已完成,对于下一个程序的刀具转换臂51和52的位置是处在相反顺序。必须指出:要求完成刀具中间转换的那些步骤的时间是很短的。
还可以了解到:在枢轴臂38的90°旋转期间,通过活塞油缸机构39的驱动(正如图3中所示),使刀具从刀具贮存区(正如贮存箱28提供的)移动到主轴头22的前面。再,通过在活塞油缸机构68内的压缩体的供给,引起臂51和52的转动,该活塞油缸机构68又引起齿条66返回和向前移动,同时使小齿轮44转动(正如图5中所示)。小齿轮44又转动轴43,同时驱动锥齿轮45转动齿轮47。
本实施例的前面详细叙述表示本发明的例子,很明显看出:本实施例已提供了一种改良的刀具转换器以最高效率运送刀具,尤其设计成在最短的时间内完成运送。不仅缩短刀具转换的总时间,更重要的是,缩短了多工序自动机床不进行改进机械加工的时间。本发明的刀具转换器,适用于任何带有一个转轴和一个刀具箱贮存区的多工序自动机床,其中刀具能用带夹子的臂移开。刀具转换器的结构是耐用的,因此要求最少维修,同时,也提供了良好的性能。
为了公开一个实际运转的结构,从而可以便利地使用本发明,尽管本发明实施例已详细叙述过,但我们懂得:已叙述过的专门设备只是作为说明本发明的目的,在不违背下面权利要求所确定的本发明定图和范围的前提下,可以用其它结构形式体现出本发明的新颖特征。