刀具更换装置、包括该刀具更换装置的加工中心以及在加工中心中更换刀具的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种刀具更换装置（８０），用于在具有夹持刀具（２４，７３）的主轴的加工中心（７０）中安装和取出刀具（２４，７３），所述刀具更换装置包括具有多个能够夹持刀具（２４，７３）的位置（２１）的刀具架（２０）和一个可以在主轴和多个位置之间运动的可转动臂（３０）。所述多个位置中的每一个具有一个夹持刀具的夹子（２２），并且每个夹子具有两个臂（２３），其中在夹持件的第一侧面上的臂（２３Ｂ）具有倾斜表面（２５）。可转动臂包括至少两个夹持件（３１，３３），并且每个夹持件限定有至少一个凸轮表面（３４），所述凸轮表面构造并且设置成接合所述夹子的倾斜表面，以能够插入和取出在所述夹子中的刀具。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机床系统的具有专用刀具夹的可动臂促动的刀具更换装置
本专利技术涉及机床系统，例如加工中心、铣床和车床。更具体地说，本专利技术的领域涉及用于在机床系统主轴中更换刀具及其相关夹持器的机构。
技术介绍
通常的计算机数控(CNC)机床系统包括具有刀具更换机构的加工中心。该机构从机加工主轴中拆除特定的刀具包括其相应的夹持器，并且换上不同的刀具和夹持器。在这种加工中心中，可进行多种机加工操作，这需要在主轴中设有相当数量的不同刀具。因此，现有的机床系统包括多个可根据需要而使用的刀具。在现代加工中心的开发中，已经将相当大的注意力集中在刀具更换机构上，即刀具架中将特定刀具和夹持器取出并且将其安放在位于机加工位置处的操作主轴内的装置。例如，美国专利3844028号(Hague等)的自动刀具更换装置为这种自动刀具更换机构的示例。这些刀具可以以多种形式提供。通常，这些刀具安装在结合进加工中心的数控系统中的可动部件上。然后可以控制该可动部件将所需要的刀具运动到预定位置，以便由自动刀具更换机构取出。在图1中显示出这种刀具存放和回收机构。具体地说，刀具库10包括多个刀具座12，用于牢固地抓紧刀具夹持器。刀具库10为链式机构，其中刀具座12通过驱动链条14或类似的刀具座定位机构相互连接，该驱动链条14缠绕在轮毂15上并且在数控系统或手动系统的方向下由马达(未示出)驱动。在操作中，可以步进地驱动驱动链条14以将某一特定的刀具座12设置在刀具更换位置处。刀具库10还包括一外壳17，其包围并且支撑着刀具座12、驱动链条14和轮毂15。图2显示出与加工中心11连接并且设置在一起的刀具库10。在于2002年3月7日公布的WO02/18094中公开了申请人在刀具-->更换装置领域中的先前成果。在该在先成果中，研制出这样一种刀具更换装置，它包括具有一主轴的机床、具有多个夹持刀具位置的刀具架和一个在主轴和刀具架具体来说是那些位置之间运动的转动臂，以便通向刀具和主轴。该刀具更换装置还包括一个能够感测臂相对于那些位置的位置的传感器以及一个旋转机构，该旋转机构具有一个马达、一个与该马达相关联的皮带轮、一个齿轮和一个安装在马达、皮带轮和齿轮上的皮带。齿轮包括多个位置，并且每个位置对应于刀具架上的一个刀具。申请人的先前刀具更换装置还包括竖直机构和水平机构，以便于可转动臂在能够存取主轴的位置和在刀具架上的那些位置之间运动。在刀具架上的那些位置包括一个具有多个叉头的叉形件，可转动臂包括两个夹持件，其中一个夹持件相对于另一个夹持件成90°设置。
技术实现思路
本专利技术为一种刀具更换装置，其具有一可动臂，所述可动臂采用与刀具夹持位置的倾斜表面相互作用的夹持臂的凸轮表面从固定的刀具架中将刀具取出并且插入到加工中心的主轴中。根据本专利技术，刀具更换装置包括具有多个夹持刀具位置的刀具架，和构成并且设置为在包括一个能够通往加工中心主轴的位置的多个位置之间运动的臂。所述每个位置还包括一个具有多个叉头的夹子。可动臂具有两个夹持件，其中一个夹持件相对于另一个夹持件成90°角设置。所述多个位置中的每一个具有用于夹持刀具的夹子，并且每个夹子具有两个臂，其中位于夹子第一侧面上的臂具有一倾斜表面。可动臂包括至少两个夹持件，且每个夹持件限定有至少一个凸轮表面，该凸轮表面构成并且设置为接合夹子的倾斜表面，以允许插入并且取出夹子中的刀具。本专利技术还提供一种在加工中心中更换刀具的方法，该加工中心具有：一个刀具更换装置，其具有用于在主轴中取出和放置刀具的可转动臂；以及一个具有夹持刀具位置的刀具架，所述方法包括：在可转动臂上设置至少两个夹持件，且这些夹持件限定有一凸轮表面；在刀-->具架上的每个位置处设置一刀具夹持装置，所述刀具夹持装置包括两个臂，并且其中一个臂具有一个倾斜表面；移动其中一个夹持件使其与刀具夹持装置接合；使具有倾斜表面的刀具夹持装置与夹持件的凸轮表面接合；将刀具夹持装置解锁；并且使具有倾斜表面的刀具夹持装置臂与夹持件的凸轮表面脱开接合。本专利技术的一个优点在于，由于在其装配中的零部件较少，所以所述刀具更换装置比现有的刀具更换装置更可靠。本专利技术的一个优点在于，刀具更换装置重量轻并且结构紧凑，而且容易适用于空间有限的加工中心。本专利技术的另一个优点在于，更换主轴中的刀具更加迅速。本专利技术的另一个优点在于，可以很容易将更多的刀具架加入到刀具更换装置中，因此提供了更多的刀具存储空间和更多样的更换能力。从下面的文字说明和附图中将很容易认识到本专利技术的其他优点和益处。附图说明通过结合附图参考本专利技术实施方案的以下说明将更加了解本专利技术的上述和其他特征与及目的以及实现它们的方式，并且可更好地理解本专利技术，其中：图1为现有技术自动加工中心的刀具机构的侧视图。图2为从前面并且稍微偏左看的采用了图1的刀具机构的立式铣床的立体图。图3为位于根据本专利技术的加工中心内部的可动臂促动刀具更换装置的立体图。图4为根据本专利技术的图3的可动臂促动刀具更换装置的立体图，显示出在其刀具架上具有许多刀具。图5为根据本专利技术的可动臂促动刀具更换装置的侧视图，显示出可动臂的竖直运动。图6a和6b为根据本专利技术的可动臂促动刀具更换装置的局部放大俯视图，逐步地显示出可动臂从可动臂等待位置运动到刀具夹持位置-->的一系列情况。图7为根据本专利技术的叉形件的立体图，其中刀具位于该叉形件的两个叉头之间。图8为根据本专利技术的可动臂的立体图，其中刀具位于其中一个夹持件中。图9为根据本专利技术的可动臂的立体图，其中一个刀具处于与加工中心主轴的刀具交换的过程中。图10为根据本专利技术具有两个刀具架的可动臂促动刀具更换装置的立体图。图11A为图10的刀具架的刀具位置的部分放大图。图11B为图10的刀具架的部分放大图。图12为图8的夹持件的放大部分图，显示出夹持件是空的。图13为图8的夹持件的放大部分图，显示出夹持件在其中具有刀具。图14为用于可动臂运动的双缸机构的立体图。图15-20为刀具更换过程的操作视图。相应的参考标号在这些副图中表示相应的部件。虽然这些附图表示出本专利技术的实施方案，但是这些附图不需按比例绘制并且可以将某些特征放大以便更好地例示说明并且解释本专利技术。在这里给出的示例按照几种形式例举本专利技术的实施方案，并且这些示例不应该被认为是以任何方式对本专利技术的范围进行的限定。具体实施方式为了促进理解本专利技术的原理，现在参照附图所示的实施方案，并且使用具体的语言对其进行说明。但是要理解的是，这并非旨在对本专利技术的范围进行任何限定。本专利技术包括在所示装置和所述方法中的任意改变和其他变型，以及通常对于本领域普通技术人员所显而易见的本专利技术原理的其他应用。图3显示出可操作地设置在机架71内的加工中心70。机架71包含有位于加工中心70内的碎屑。加工中心70包括能够保持用于加工-->工件75的刀具73的主轴72。工作台74位于加工中心70内部并且位于主轴72下面。加工工件75安放在用于进行加工的工作台74的顶部上，通常通过压紧部件(未示出)紧固在工作台74上。主轴72安装在主轴马达76上，该马达76为刀具73提供原动力，以成形加工工件75。显示作为一件独立设备的屏幕和控制面板79可以是内置的、可动的或者位于固定在机架71的机床床身上的一个旋转臂上。刀具更换装置80安装在机架71的内部，并且刀具更换装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具更换装置（８０），用于在一个具有一能够夹持刀具（２４，７３）的主轴（７２）的加工中心（７０）中安装和取出刀具（２４，７３），所述刀具更换装置包括一个具有多个能够夹持刀具（２４，７３）的位置（２１）的刀具架（２０），所述多个位置中的每一个具有用于夹持刀具的夹子（２２），每个所述夹子具有两个臂（２３）和一个可在所述主轴和所述多个位置之间运动的可转动臂（３０），所述可转动臂包括至少两个夹持件（３１，３３），所述刀具更换装置的特征在于，位于所述夹子的第一侧面上的所述臂（２３Ｂ）具有一个倾斜表面（２５），并且每个所述夹持件限定有至少一个凸轮表面（３４），所述凸轮表面构造并且设置为接合所述夹子的倾斜表面，以至少能够插入或／和取出所述夹子中的一个刀具。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2002-2-27 10/084,5701.一种刀具更换装置(80)，用于在一个具有一能够夹持刀具(24，73)的主轴(72)的加工中心(70)中安装和取出刀具(24，73)，所述刀具更换装置包括一个具有多个能够夹持刀具(24，73)的位置(21)的刀具架(20)，所述多个位置中的每一个具有用于夹持刀具的夹子(22)，每个所述夹子具有两个臂(23)和一个可在所述主轴和所述多个位置之间运动的可转动臂(30)，所述可转动臂包括至少两个夹持件(31，33)，所述刀具更换装置的特征在于，位于所述夹子的第一侧面上的所述臂(23B)具有一个倾斜表面(25)，并且每个所述夹持件限定有至少一个凸轮表面(34)，所述凸轮表面构造并且设置为接合所述夹子的倾斜表面，以至少能够插入或/和取出所述夹子中的一个刀具。2.如权利要求1所述的刀具更换装置，其特征在于，所述刀具置于所述夹子上，所述倾斜表面紧压刀具而将刀具锁紧接合在位。3.如权利要求1所述的刀具更换装置，其特征在于，所述可转动臂还包括第一缸(52)和第二缸(54)。4.如权利要求3所述的刀具更换装置，其特征在于，所述第一缸使所述可转动臂向所述刀具位置之一运动。5.如权利要求3所述的刀具更换装置，其特征在于，所述第一缸和所述第二缸使所述可转动臂向所述主轴运动。6.如权利要求1所述的刀具更换装置，其特征在于，每个所述夹持件还包括一对可动的指状件(32A，32B)，所述指状件具有在所述指状件之间没有夹持刀具的第一位置和在所述指状件之间夹持有刀具的第二位置。7.如权利要求6所述的刀具更换装置，其特征在于，每个所述夹持件还包括一弹簧机构(38)，所述弹簧机构在没有夹持着刀具时将所述指状件偏压至所述第一位置，所述弹簧机构在所述指状件处于所述第二位置时使所述指状件朝着所述第一位置运动，从而将刀具牢固地保持在所述夹持件内。8.一种加工中心(70)，其包括：一主轴(72)，所述主轴能够夹持多个刀具(24，73)中的一个；以及一刀具更换装置(80)，用于在所述主轴中取出和安装所述多个刀具，所述刀具更换装置包括具一个有多个位置(21)的刀具架(20)，所述多个位置中每一个都能够用夹子(22)夹持其中一个刀具，每个所述夹子具有两个臂(23)；和一个可以在所述主轴和所述多个位置之间运动的可转动臂(30)，所述可转动臂包括至少两个夹持件(31，33)，所述刀具更换装置的特征在于，位于所述夹子的第一侧面上的所述臂(23B)具有一个倾斜表面(25)；并且每个所述夹持件限定有至少一个凸轮表面(34)，所述凸轮表面构造并且设置成接合所述夹子的倾斜表面，以至少能够插入或/和取出所述夹子中的一个刀具。9.如权利要求8所述的加工中心，其特征在于，所述可转动臂还包括第一缸(52)和第二缸...

【专利技术属性】
技术研发人员：希马特帕特尔，瓦尔特鲍茨，
申请(专利权)人：赫克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]