自动刀具更换器制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在机床中自动更换刀具的自动刀具更换器。
技术介绍
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。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，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。减速器包括输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤元明彦，佐藤直树，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]