[发明专利]一种用于机床的换刀装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机床的换刀装置，包括至少一个刀具机械手爪 (too1gripper)，一个支撑刀具机械手爪的支撑柱(supporting column)，其 可以升高和降低并绕纵轴旋转，和一个机械凸轮装置，用来产生刀具机械 手爪的升降和旋转动作，其中凸轮装置有一个凸轮鼓(cam barrel)、一个 驱动马达(drive motor)、和一个中间齿轮组(intermediate gear)。

背景技术

在现代金属切削机床里，各种类型的换刀设备通常有一个刀具库(tool  storage)和一个换刀装置，而刀具库大都安置在实际工作区之外。利用这 些系统，进行自动换刀以便能够减少各个加工装置的非生产时间，特别是 所谓的换刀时间周期。特别是，要最小化实际换刀余量(too1allowance), 其占据相当大比例的换刀时间周期。为了能够在尽可能短的时间周期内进 行换刀，换刀装置各个部件的一些运动互相协作配合，例如降低刀具机械 手爪以便能够让预先己经移动到了换刀位置的、要调换的刀具离开机床的 工作主轴(work spindle)，随后通常将刀具机械手爪旋转移动180°以便从 工作主轴下方的位置移开要调换的刀具，并同时移动一个刀具插入到此位 置内，最后采用升降动作将刀具插入到工作主轴的拉刀锥(clamping cone)。 适当地，这种联合在一起的开降和旋转动作可以“一口气”（in one go）进 行，无需任何停顿或传感器评估时间。为了产生这种连续动作，使用一个 机械凸轮装置，其包括一个凸轮、一个用于移动特别是旋转凸轮鼓的驱动 马达、和一个中间齿轮组。凸轮轨道就形成在凸轮鼓壁上，挺杆构件(tappet  member)与其啮合。凸轮鼓的旋转运动使刀具机械手爪的支撑柱绕其纵轴 旋转，同时使其在纵向方向上移动，使刀具机械手爪产生相应的旋转和垂 直运动。

设计机械凸轮装置时遇到的一个特殊问题是要使凸轮鼓的直径尽可 能小。只有具备一个充分小的凸轮鼓直径，才有可能实现极快地加速和减 速，因为升降和旋转齿轮的惯性矩因凸轮鼓的直径越小而越小。另一方面， 一旦减小凸轮鼓的直径，曲线陡度将会加大，由此机械部件的负荷将会增 加。

在己知的机械凸轮装置里，通常一个凹槽形状的凸轮轨道形成在凸轮 鼓的上前部，其中凸轮轨道引导一个挺杆(tappet)，以便使包括刀具机械 手爪的支撑柱产生升降动作。机械手爪的旋转运动是由凸轮鼓壳体表面上 的一个或多个凸轮带动，其仅有一个有限的陡度，这只能够通过一个直径 大约是250mm的大凸轮鼓来实现。总之，结果将是一个体积相当大的机 械凸轮装置，并有相当高的惯性矩，从而需要设置较高的驱动功率来获得 较短的换刀余量。撇开不理想的高机械负荷，这个己知的机械凸轮装置也 需要机床有一个相当大的结构空间，对一个符合"拾捡(pick-up)"原理 的换刀装置来说，这就使分别移动工作主轴到换刀装置和到刀具机械手爪 成为必然。这些移动是非常耗时的，特别是那些具有较大轴行程的机床， 因为这些机器有大且笨重的滑动托架装置，尽管有较大的轴行程，还是要 能够确保在金属切削期间有足够的刚性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一个用于机床的换刀装置，其机械凸轮装置 技术简易且结构紧凑，有较低的惯性，从而仅需要相对较小的驱动功率， 并允许快速换刀，同时降低换刀时间周期。

依照本发明，本发明的目的可以由以下的事实得以实现，即机械凸轮 装置的凸轮鼓在其上前部有一个第一挺杆，用于刀具机械手爪的旋转驱动， 沿凸轮周长有凸轮曲线，用于刀具机械手爪的升降动作:第一挺杆与Maltese 槽轮啮合，Maltese槽轮支承在一个轴上，该轴平行于刀具机械手爪的旋转 轴，而刀具机械手爪的支撑柱、凸轮鼓和Maltese槽轮以平行于轴的方式被依 次安置。