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CN111093892B - 刀具转塔 - Google Patents

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CN111093892B CN201880052156.0A CN201880052156A CN111093892B CN 111093892 B CN111093892 B CN 111093892B CN 201880052156 A CN201880052156 A CN 201880052156A CN 111093892 B CN111093892 B CN 111093892B
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Abstract

一种刀具转塔，所述刀具转塔尤其是设置成用于使用在机床中并且用于自动的换刀过程，其中，在可枢转的刀具盘(5)的至少一个工作站(7)中，设置成用于接纳加工刀具(15)的支架(9)分别借助于属于相应的工作站(7)的夹紧装置(31)以能再次松开的方式固定在刀具盘(5)上，其中，在与刀具盘(5)的工作位置(11)不同的调整位置(57)中，可在支架(9)保留在刀具盘(5)上的情况下激活或取消激活相应的夹紧装置(31)，并且其中，在刀具盘(5)的与工作位置(11)和调整位置(57)不同的更换位置中，相关的夹紧装置(31)释放支架(9)，使得支架可从刀具盘(5)上取下并且更换成另一待换上的支架(9)。

Description

刀具转塔
技术领域
本发明涉及一种刀具转塔，尤其是设置成用于使用在机床中的刀具转塔。
背景技术
现有技术中有不同设计方案的可安装在相关的机床上的刀具转塔。如例如公开文献DE 10 2005 033 890 A1或DE 10 2014 003 336 A1示出的那样，这种刀具转塔通常具有可与相关的机床相连接的基体，刀具盘以可绕刀具转转塔轴线转动的方式支承在基体上，其中，刀具盘具有工作站，工作站可配备有加工刀具，并且其中，可通过刀具盘的转动将所选择的工作站调整到工作位置中。应使用的加工刀具主要为用于切削加工的刀，例如钻头，车刀或铣刀。为了与相应不同的加工目的相匹配，进行更换过程，在其中，更换位于相关的工作位置上的加工刀具，并且通过另一类型的加工刀具替代。在确定的加工目的(例如在用于小批量加工的工件中)时，需要频繁地更换不同的、待使用的加工刀具。这导致对操作者显著的工作需求并且由此导致加工成本增加。
发明内容
在该技术问题方面，本发明提出的目的是，提供一种刀具转塔，该刀具转塔可尤其合理且成本适宜地使用。
根据本发明，设置根据本发明的用于自动的换刀过程的刀具转塔，其中，在刀具盘的至少一个工作站中，设置成用于接纳加工刀具的支架分别借助于属于相应的工作站的夹紧装置以能再次松开的方式固定在刀具盘上，其中，在与刀具盘的工作位置不同的调整位置中，在支架保留在刀具盘上的情况下能激活或取消激活相应的夹紧装置，并且其中，在刀具盘的与工作和调整位置不同的更换位置中，相关的夹紧装置可释放支架，使得支架能从刀具盘上取下并且更换成另一待换上的支架。通过根据设置成用于换刀的工作站运动到调整位置中和更换位置中，激活或取消激活相关的夹紧装置，以机械控制的方式进行换刀过程，直至在更换位置中释放待更换的刀具。在更换位置中取下待更换的刀具并且借助于操作机器人插入新的刀具时，可实现全自动的换刀并且由此实现整个设备的非人工运行。自动的换刀降低了安装成本，并且导致相应地减小工作时间和工作成本。
在有利的实施例中，相应的夹紧装置位置固定地固定在刀具盘的周缘上并且具有可液压操纵的夹紧环，通过夹紧环可将轴向的固定力施加到配设的支架上。
有利地，可采取如下布置方案，即，相应的夹紧装置具有蓄能器，在取消固定力之后，蓄能器辅助夹紧环到其释放支架的位置中的复位运动。作为自动复位的装置，可以简单且紧凑的结构形式实现夹紧装置。
为了液压操纵夹紧环，有利地，可在夹紧环的接纳壳体中设置液压腔，可通过借助于操纵装置操控的液压活塞调整液压腔的腔压力。
当操纵装置由调整螺纹件构成时，可以尤其简单且紧凑的结构方式构造夹紧装置，随着到夹紧环的接纳壳体中的拧入深度增加，调整螺纹件在提高腔压力的情况下使液压活塞移动到液压腔中，腔压力随着拧入深度的减小又显著降低。
在有利的实施例中，将优选地以电动马达的形式的驱动装置集成到刀具盘中，驱动装置驱动驱动轴，驱动轴以可借助于调整装置从耦合位置到解耦位置中并且相反地纵向移动的方式在刀具盘之内被引导，并且用于在耦合位置中在刀具盘的工作位置中驱动接纳在支架中的加工刀具，并且用于在刀具盘的调整位置中操纵夹紧装置的调整螺纹件。因此，同样借助于驱动轴进行刀驱动和夹紧装置的操纵。
在有利的实施例中，用于驱动轴的纵向移动的调整装置具有可液压操控的操纵活塞，操纵活塞克服另一蓄能器的力使驱动轴从耦合位置中移动到解耦位置中，其中，在使液压的操纵活塞泄压时，蓄能器再次将驱动轴引入耦合位置中。
在有利的实施例中，驱动轴在其用于耦合和解耦的、可纵向移动的耦合端部上具有另一耦合端部，为了将支架更换成另一支架的目的，在刀具盘的更换位置中，所述另一耦合端部转动预定的枢转角度，松开在支架和夹紧装置之间的卡口连接，并且再次建立卡口连接。
有利地，可采取如下布置方案，即，卡口连接在用于支架的夹紧装置的接纳部中具有至少一个固定突出部，该固定突出部沿着支架的可配设的纵向引导部移动到接合位置中，在借助于驱动轴使夹紧装置的接纳部枢转并且建立卡口连接之后，固定突出部到达固定位置中，在固定位置中，支架被接纳在夹紧装置中，并且其中，可再次以相反的顺序松开卡口连接。
至少在刀具盘的工作位置中，借助于夹紧装置液压地并且通过卡口连接在轴向和径向方向上机械地固定支架。
附图说明
接下来根据附图中示出的实施例详细解释本发明。
其中：
图1示出了根据本发明的刀具转塔的实施例的俯视图；
图2示出了部分示意性地简化地示出的刀具转塔的实施例的刀具盘的在径向平面中延伸的中心区段，其中，示出了在工作位置中的刀具支架；
图2a示出了相对于图2放大示出的在图2中以IIa表示的区域的部分剖视图；
图2b示出了相对于图2放大示出的在图2中以IIb表示的区域的部分剖视图；
图3示出了相应于图2的中心区段，其中，刀具支架位于相对于工作位置枢转12°的调整位置中；
图3a示出了相对于图3放大示出的在图3中以IIIa表示的区域的部分剖视图；
图4示出了刀具盘的单独示出的夹紧装置的纵剖视图；
图5和6以看向相对于刀具盘位于内部的侧或夹紧装置的位于外部的侧的方式示出了图4的夹紧装置的透视斜视图；
图7以看向相对于刀具盘位于内部的侧的方式示出了单独示出的刀具支架的透视斜视图；以及
图8示出了图7的刀具支架的侧视图。
具体实施方式
在示出了根据本发明的刀具转塔的实施例的图1中，以1表示基体，基体可与(未示出的)机床相连接。基体1具有圆柱形的、与转塔轴线同心的中心部分3，刀具盘5以可绕转塔轴线转动的方式支承在中心部分3上。刀具盘5在外周缘上具有12个工作站7，其中，在图1的俯视图中可看出5个，并且在工作站中，分别可松开地固定有设置成用于接纳加工刀具的支架9。支架9(在图1中可看到其中7个)中，仅仅位于在图1中处于中间的且以11表示的工作位置中的支架9配备有加工刀具13。
在以带有径向剖面的中心剖视图示出了刀具盘5的图2中，工作位置11相对于图2的图纸定向位于“3点钟”位置中，其中，如在图1中那样，位于工作位置11中的支架9配备有以铣刀的形式的加工刀具13。如在图1中那样，出于附图的清楚性原因，在其它的支架9中没有配备加工刀具13，并且在图2中，也在图3中，示意性地简化地示出了支架9。稍后参考图7和8详细阐述支架9的结构形式。
刀具转塔具有集成到刀具盘5中的以电动马达15的形式的直接驱动装置，直接驱动装置驱动不仅为转动的加工刀具13提供大宋局驱动而且为自动的换刀过程提供驱动的驱动轴17。为此，可在转速、转动方向和转动角度步长方面控制电动马达15。借助于滑动接合套筒19(可更清楚地从图2a和3a中得到其细节)，驱动轴17可在解耦位置和耦合位置之间轴向移动，其中，借助于用于运动到耦合位置中的压力弹簧21预紧驱动轴17。如图2a和3a示出的那样，用于液压操纵的滑动接合套筒19具有压力腔23，在借助于刀具转塔的液压系统供给压力时，压力腔使驱动轴17与驱动轴的支承单元25一起克服压力弹簧21的力在图中向左移动到所示出的解耦位置中。在所示出的解耦位置中，与滑动接合套筒19相反的第二耦合端部27(在图2b中最好地示出)与可转动地支承的二面形29耦合，当驱动轴17占据耦合位置时，耦合端部27再次与二面形解耦。如以下还将解释的那样，在相对于图2和3的定向位于“9点钟”位置中、也就是说刀更换位置中的可转动的二面形29引起，通过转动建立以及松开固定相关的支架9的卡口连接。
通过在相应的工作站7上位置固定地布置在刀具盘5上的夹紧装置固定支架9，夹紧装置分别通过夹紧环31形成，在图4至6中最清楚地示出了夹紧环31的结构形式。如所示出的那样，夹紧环31具有形成用于待固定的支架9的接纳壳体的外壳件33，以及外环35，外环在用于相应的支架9的输入端部上包围外壳件33。如图2a和3a示出的那样，外环35具有外螺纹38，外环利用该外螺纹与刀具盘5旋拧在一起，从而外环35形成夹紧环31的位置固定的部分。为了液压操纵的夹紧过程，在外壳件33中构造液压腔37(见图4)，液压腔的腔压力可通过液压活塞39调整，液压活塞可借助于操纵装置操控。操纵装置具有调整螺纹件41，调整螺纹件具有六角形头部43。通过调整螺纹件41的拧入在液压腔37中提高的腔压力引起外壳件33相对于位置固定的外环35在图4中向右移动。由此，借助于在外壳件33的接纳腔的内侧上径向向内伸出的三个固定突出部45，通过在外壳件33和支架9之间形成的卡口连接引起夹紧过程。如图7和8示出的那样，为了在可接纳在外壳件33的接纳腔中并且包围支架9的主轴55的柄部件42上形成卡口连接，支架9具有纵向引导部46，在支架9被插入接纳腔中时，固定突出部45穿过纵向引导部，并且通过支架9的转动到达在柄部件42的保持面48上方的位置中，从而形成与固定部件45和保持面48的封闭的卡口连接，并且液压的夹紧力在固定部件45和保持面48之间作用。以克服板弹簧环47的作用的方式实现以小的行程长度进行的外壳件33的夹紧运动，板弹簧环借助于螺纹件49固定在外壳件33的开口边缘上并且利用径向向外伸出的凸耳51支撑在外环35上。因此，在通过拧出调整螺纹件41减小在液压腔37中的腔压力时，外壳件33再次从夹紧位置中调整回来，从而固定突出部45不再夹紧地贴靠在保持面48上并且通过转动支架9能再次松开形成的卡口连接。如已经阐述的那样，在图2和3中示出了在解耦的状态中的驱动轴17。为了驱动固定在图2和2a中固定在工作位置中的支架9的加工刀具13，移入耦合位置中的驱动轴17利用相配设的耦合端部与相关的支架9的主轴55的耦合件53耦合。
从配备有支架9的刀具盘5开始进行换刀过程，在其中，应在多个步骤中更换位于图2和2a中示出的工作位置11中的支架9的加工刀具13。在驱动轴17的解耦位置中，使刀具盘5顺时针枢转12°，从而驱动轴17利用位于其耦合端部上的内六角59位于与相配设的夹紧装置31的调整螺纹件41的六角头43对准的位置中。通过滑动接合套筒19的压力腔23的泄压，压力弹簧21使驱动轴17运动到耦合位置中，从而在驱动轴17的耦合端部上的内六角59与调整螺纹件41的六角形头部43耦合。通过驱动轴17的圈数受控的转动，拧回调整螺纹件41，从而在液压腔37中的腔压力减小，并且由此借助于弹簧环47的复位力减小夹紧装置31的夹紧力。现在，在没有液压夹紧力的情况下，支架9仅仅还通过在夹紧环31的固定突出部45和支架9的保持面48之间构造的卡口连接固定。现在，借助于滑动接合套筒19，再次克服压力弹簧21的力使驱动轴17移动到解耦位置中，并且使刀具盘5顺时针枢转，直至待更换的支架9位于更换位置58中，也就是说“9点钟”位置中。如最清楚地在图2b中示出的那样，在该位置中，二面形29利用其侧向的臂延伸到侧面61之间的空间中，所述侧面以部分圆柱形的形状在夹紧环31的外壳件33的内端面上伸出，见图4至6。在驱动轴17的解耦位置中，驱动轴利用面对二面形29的耦合端部27与二面形29耦合。
通过位于支架9上的抓取凹槽63(图7和8)，机器人抓到待更换的支架9上。现在，借助于使驱动轴17转动三分之一圈松开卡口连接45、48，从而通过机器人释放支架9以用于取下。机器人将支架9放在储藏室中并且取出新的待换上的刀具13的支架9，并且将该支架9定位在更换位置58中。通过借助于二面形29使外壳件33转动约三分之一圈，再次建立卡口连接。现在机器人释放支架9。通过转动刀具盘5，使带有换上的刀具13的支架9枢转到调整位置57中，在调整位置57中，驱动轴17的面对的耦合端部与夹紧环31的调整螺纹件41对准。
通过使驱动轴17转移到耦合位置中，现在，与松开过程相似地，通过以圈数受控的方式在拧入方向上转动调整螺纹件41，可液压地夹紧换上的工具13的支架9。在驱动轴17转移到解耦位置中之后，刀具盘5可使换上的支架9再次枢转到工作位置11上，由此，结束换刀过程，并且驱动轴17可移动到接合位置中，以驱动换上的加工刀具13。

Claims (12)

1.一种刀具转塔，其中，在可枢转的刀具盘(5)的至少一个工作站(7)中，设置成用于接纳加工刀具(13)的支架能分别借助于属于相应的工作站(7)的夹紧装置以能再次松开的方式固定在刀具盘(5)上，其中，在与刀具盘(5)的工作位置(11)不同的调整位置(57)中，能在支架保留在刀具盘(5)上的情况下激活或取消激活相应的夹紧装置，其特征在于，在刀具盘(5)的与工作位置(11)和调整位置(57)不同的更换位置中，相关的夹紧装置释放支架，使得所述支架能从刀具盘(5)上取下并且更换成另一待换上的支架。
2.如权利要求1所述的刀具转塔，其特征在于，所述相应的夹紧装置位置固定地固定在所述刀具盘(5)的周缘上并且具有可液压操纵的夹紧环，利用所述夹紧环能将轴向的固定力施加到可配设的支架上。
3.如权利要求2所述的刀具转塔，其特征在于，所述相应的夹紧装置具有蓄能器(47)，在取消固定力之后，所述蓄能器辅助所述夹紧环到夹紧环的释放支架的位置中的复位运动。
4.如权利要求2所述的刀具转塔，其特征在于，为了液压操纵所述夹紧环，在夹紧环的接纳壳体中设有液压腔(37)，所述液压腔的腔压力能通过液压活塞(39)调整，所述液压活塞能借助于操纵装置操控。
5.如权利要求4所述的刀具转塔，其特征在于，所述操纵装置由调整螺纹件构成，随着到夹紧环的接纳壳体中的拧入深度增加，所述调整螺纹件在腔压力提高的情况下使液压活塞(39)移动到液压腔(37)中，所述腔压力随着拧入深度的减小又显著降低。
6.如权利要求5所述的刀具转塔，其特征在于，在刀具盘(5)中集成有驱动装置，所述驱动装置对驱动轴(17)进行驱动，所述驱动轴以能借助于调整装置从耦合位置到解耦位置中并且相反地从解耦位置到耦合位置中纵向移动的方式在刀具盘(5)之内被引导，并且所述驱动轴用于在耦合位置中在刀具盘(5)的工作位置(11)中驱动接纳在支架中的加工刀具(13)，并且所述驱动轴用于在刀具盘(5)的调整位置(57)中操纵夹紧装置的调整螺纹件。
7.如权利要求6所述的刀具转塔，其特征在于，用于将驱动轴纵向移动的调整装置具有可液压操控的操纵活塞，所述操纵活塞克服另一蓄能器(21)的力使驱动轴(17)从耦合位置移动到解耦位置中，其中，在液压的操纵活塞泄压时，该另一蓄能器(21)再次将驱动轴(17)引入耦合位置中。
8.如权利要求6或7所述的刀具转塔，其特征在于，所述驱动轴(17)在其用于耦合和解耦的可纵向移动的耦合端部上具有另一耦合端部(27)，为了将支架更换成另一支架的目的，在刀具盘(5)的更换位置中，所述另一耦合端部转动可预定的枢转角度，松开并且再次建立在支架和夹紧装置之间的卡口连接(45、48)。
9.如权利要求8所述的刀具转塔，其特征在于，所述卡口连接(45、48)在用于支架的夹紧装置的接纳部中具有至少一个固定突出部(45)，所述固定突出部沿着支架的可配设的纵向引导部(46)移动到接合位置中，在借助于驱动轴(17)使夹紧装置的接纳部枢转之后，在建立卡口连接(45、48)的情况下，固定突出部到达固定位置中，在所述固定位置中，支架被接纳在夹紧装置中，并且能以相反的顺序再次松开卡口连接(45、48)。
10.如权利要求8所述的刀具转塔，其特征在于，至少在刀具盘(5)的工作位置(11)中，支架在轴向和径向方向上借助于夹紧装置液压地固定或通过卡口连接(45、48)机械地固定。
11.如权利要求1至7中任一项所述的刀具转塔，其特征在于，所述刀具转塔设置成用于使用在机床中并且用于自动的换刀过程。
12.如权利要求6所述的刀具转塔，其特征在于，所述驱动装置是以电动马达(15)为形式的驱动装置。
CN201880052156.0A 2017-08-12 2018-08-09 刀具转塔 Active CN111093892B (zh)

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