专利名称：换刀装置及用于机床的方法
技术领域：
本发明涉及装在机床主轴和机床刀具库上的刀具相互交换的换刀装置及方法。
更换机床主轴和刀具库上的刀具的机床有一种换刀装置。在这类机床中，形成于构成刀具抓取机构的一换刀臂一端上的抓取部分可抓住装在主轴上的一刀具及刀具库中的一刀具。然后换刀臂就旋转，通过改变这两种刀具的位置来使它们相互交换。
根据抓取刀具的方式将刀具抓取机构分成两类。在一类刀具抓取机构中，刀具由刀具抓取机构的刀具抓取部分夹住。在另一类刀具抓取机构中，刀具的一侧被刀具抓取部分抓住，然后被以压力方式锁定在一刀具安装部分中。
后一类刀具抓取机构公开在公开号为5-13469的日本实用新型公告中。在此日本公开公告中公开的刀具抓取机构之换刀臂的运动过程首先使换刀臂从换刀劈等待位置转动一预定角度而到达换刀位置，使得形成在换刀臂端上的刀具抓取部分抓取安装在主轴上的、已用过的一刀具及抓取安装在刀具库上的一新刀具。然后使换刀臂沿轴向运动，并使它在离开换刀位置的一预定位置处旋转180°，使两刀具有位置相互交换。然后再使换刀臂沿轴向运动到换刀位置，以使换刀臂将新刀具插入主轴上，并将用过的刀具从刀具抓取部分上松开，以使之安置于刀具库中。最后，使换刀臂沿相反方向转动，以使之又返回换刀臂等待位置。
在这一过程中，换刀臂必须在换刀臂等待位置和换刀位置之间的空间中被沿相反方向驱动，而且换刀臂必须被精确地定位，以便精确地将一刀具插入主轴中。因此，必须使用一种复杂的机构，通常采用昂贵的其上制有凸轮槽的滚子齿轮凸轮，或者通过驱动多个齿轮来控制换刀臂的转换方向。
本发明的目的是提供一种避免上述缺陷的换刀装置。
根据本发明，一种换刀机构包括一有一臂支承件的换刀臂，此支承件有一沿其轴线延伸的臂中心轴，以及一臂主体，此臂主体由臂支承件支承，从而使臂主体可环绕该臂中心轴转动，而且有一刀具抓取机构。此外，换刀(arm)装置还包括一个用于将臂主体相对臂中心轴锁定或松开的臂锁紧机构。臂锁紧机构可将换刀臂主体锁定于臂支承件上，并且可限制、换刀臂主体相对臂支承件的转动，从而使换刀臂与转动轴一起转动。
换刀臂最好具有一个刀具锁定机构，以用于将一夹紧件锁紧或松开，而夹紧件附加于臂锁定机构中。换刀臂的刀具抓取部分有一夹紧件，该夹紧件在一弹簧推力作用下可伸出一预定长度。当因换刀臂转动而使夹紧件接触刀具时，夹紧件就在外力作用下克服弹簧的推力被压向换刀臂主体的中央部位。在刀具通过夹紧件的导引端部并插入刀具抓取部分中刀具时，此夹紧件被推力作用而突出来，因而以压力将刀具夹紧在刀具抓取部分中。
这样，当外力大于加于夹紧件上的推力时，夹紧件就被压向换刀臂主体的中心部分。这样，当因换刀臂转动而有一离心力施加于夹紧件上时，很可能出现刀具不能被夹紧件夹持。但是，由于臂锁紧机构可防止夹紧件的滑动，故臂锁紧机构仍靠近此夹紧件将刀具保持夹紧。因此，即使换刀臂以能有一大离心力施加于夹紧件的高角速度转动时，刀具也可以被可靠地夹持在抓取位置上。
从下面参照附图进行详细介绍后，本发明的其它目的、特点及优点会变得更加清楚。各附图为
图1是采用本发明一实施例换刀装置的一机床的立体图；图2是沿一垂直方向剖视图，它展示了本发明实施例的换刀装置；图3是一局部剖放大图，它展示本实施例之一个工具-抓取机构；图4是沿图3之Ⅳ-Ⅳ线剖切的水平剖视图；图5是展示本实施例换刀臂主体的水平方向剖视图；图6是沿图3之Ⅵ-Ⅵ线剖切的水平方向剖视图；图7A-7C是展示本实施例的臂锁紧机构和刀具锁紧机构运作的剖视图；图8是一平面图，展示本实施例中的换刀臂在换刀臂等待位置与工具抓取位置之间的转摆运动。
先参看图1，本发明一实施例换刀装置TC安装在一机床即加工中心上。
在此加工中心中，如在本领域中公知的，例如象转让给与本申请同一受让人的美国专利USP4833772那样，主轴头3支承在垂直地竖立并固定在机座1的立柱2上。主轴头3通过与Z轴送进马达5连接的送进丝杠6的转动，沿一对直线导轨4可作垂直运动。安装在机座1上的工作台7以可运动方式夹持在一水平面中。在主轴头3上安装有一主轴马达8、主轴9，及回转刀库10。
主轴9具有一个以能够拆卸方式夹持一刀具(T)的刀具安装部分11；及一刀具松开销11(未示出)，销11通过一未示出的拉杆与刀具安装部分11连接；当松开销被向下压时，使刀具(T)从刀具安装部分11中松开。
刀具库10以可取下方式在回转圆盘的周面上设有一组夹持槽以夹持着刀具，而夹持槽通常是沿水平方向设置的。只是置于此圆盘最下位置处的夹持槽被朝下转过90°以使夹持槽到达一垂直位置，从而使换刀装置TC能够换刀具(T)。刀具(T)的选定，即安置在回转圆盘最下位置处的刀具(T)的定位是由刀具库马达14的转动来进行的。
主轴头3与换刀装置TC配合作用以使主轴9上的刀具(T)与刀具库10上的刀具(T)相互交换。换刀装置TC具有换刀驱动马达15及换刀臂(A)。
换刀臂(A)详细地展示于图2中，工具抓取机构则详细地展示于图3中。换刀臂(A)具有一臂支承件16，件16有一与换刀臂(A)的转摆轴25同轴延伸的臂中心轴62；以及还有一臂主体12。臂主体12由臂支承件16支承，使之可在臂中心轴62上转动。臂主体12有一刀具抓取部分17，部分17形成于臂主体12的两端、用于支承刀具(T)。为了使装在主轴9上的刀具(T)与装在刀具库10上的刀具(T)相互替换，在刀具抓取部分17抓取刀具(T)后，换刀臂(A)转动并向上、向下运动。
如图2所示，沿垂直方向延伸的换刀装置TC自动换刀(ATC)驱动轴18与换刀驱动马达15连接，并通过轴承19，20以可转动方式支承在主轴头3上。四个凸轮21，22，23及24设置在ATC驱动轴18上。
转轴25沿垂直方向安置在ATC驱动轴18的一侧。花键25a制作在转轴25的上部。凸缘25b制作在转轴25的最下端。换刀臂(A)固定于凸缘25b上。
在转轴25的上端置有一阶梯孔32，孔32有一预定深度并沿转轴25的轴向延伸。具有比阶梯孔32内径小的直径的一圆柱支承件31被插入到制作在主轴头3的上机架28内的通孔28a中，支承件31固定于上机架28并插入到阶梯孔32，并穿过设置在阶梯孔32的上阶梯孔的一套筒33，从而支承着转轴25的上部分。
如图3所示，转轴25的下端穿过环状外齿轮29，齿轮29的直径比转轴25的大。转轴25被支承得使之能环绕其轴线转动，并能在套筒30和外齿轮29的导向下沿自身轴线作往复直线运动。
在主轴头3的一下机架26上制有一孔26a，从而使外齿轮29通过套筒27穿过孔26a，并且可环绕其轴线作独立于转轴25转动的转动。
如图2所示，转轴25有一沿垂直方向固定于转轴25中心附近的一圆柱形件36，件36上制有周向沟槽。转轴25由于圆柱形件36的上、下运动而沿垂直方向往复运动。此外，转轴25还由于与形成于其上部的花键25a相接合的一辅助花键轴37而环绕自身的轴线转动。用作凸轮21的凸轮从动件的一从动件滚子38的轴固定于一凸缘37a的上、下表面上；凸缘37a制作于辅助花键轴37的外周面上。
如图3所示，制作在外齿轮29之圆周上端的一齿轮29a与安置在齿链29旁边的扇形齿轮34啮合。固定于扇齿轮34上的一摆动臂35可沿凸轮24摆动。
槽71a和71b在下部开口，彼此相隔180°，它们被制作在外齿轮29的下端部。外齿轮29通过槽71a和71b与换刀臂(A)的臂转动轴51相接合。
臂支承件16有与臂中心轴62之上部一件构成的上凸缘61，凸缘61沿轴62的周向延伸；还有一个配装在臂中心轴62下端的盘状下凸缘63。臂主体可被夹持在上、下凸缘61、63之间转动。
臂主体12除了具有环状的臂回转轴51外(臂中心轴62穿过环状轴51)，还具有一转臂52，转臂52的中心部分被装配入臂回转轴51的下部，转臂52的两端各有一刀具抓取部分17。在臂回转轴51的上部有一凸缘51a。在臂回转轴51的上端部有突起72a、72b，这些突起朝上突伸至与在外齿轮29下端部形成的槽71a、71b相遇。转臂52的中心部位有一槽。在此槽的中心部位有一通孔。换言之，转臂52具有一实心凸缘52a，突缘52a从其槽侧表面延伸至中心部位。与臂主体12构成一体的凸缘522a与凸缘51a连接，使臂主体12与凸缘51a形成一体。臂回转轴51与转臂52也可以用整体模压成形法构成。
通过将形成在臂主体12上端部的突起72a和72b配装在分别形成于外齿轮29下端部的槽71a、71b中，外齿轮29和臂主体12就能一起转动。
如图5所示，转臂52对称于臂中心轴62，且在其两端各制有一抓取部份17，刀具抓取部分17各有沿相反方向相对的刀具接触部分56。
两个相对转臂52中心对称的弧形通孔55形成于突缘52a的外周面上，凸缘52a则形成于转臂52的中心部位。一刀具锁紧销91及一臂锁紧销92被沿垂直方向插入每个通孔55中，使返两个锁紧销91，92能被分别在各自通孔55的内侧转动一预定角度。
在臂主体12内部设有一阶梯形插入孔58，孔58与臂主体12的(外)侧表面(在图5中的下侧)邻近，在此表面处安置有刀具接触部分56，而且此侧表面在通孔55与刀具抓取部分55之间延伸。阶梯形孔58的阶梯部分从臂主体12中央部位朝该通孔侧变小。用作刀具压紧件的一滚子轴80插入阶梯形孔58中。滚子轴80的一端部具有一将刀具(T)锁紧在刀具接触部分56上的滚子81，在刀具(T)与部分56接触时，滚子81则将刀具(T)压到刀具接触部分56上。滚子轴80是圆柱形杆，在其中心处有一阶梯部分，此阶梯部分朝向通孔55处较小；同时，滚子轴80以可滑动方式穿过孔58。在滚子轴80的中心部分处制作一椭圆形槽83。一固定于转臂52的垂直销59插入槽83中以防止滚子轴80环绕其轴线转动。一弹簧58以弹性方式安插在阶梯形孔58的阶梯部分与滚子轴80的部分之间，于是就将滚子轴80推向抓取部分的定位侧。
如从图3，4中理解到的，将转轴25和臂支承件16相互连接的凸缘25b的形状是通过平行地切除一圆盘相对部分而形成的。凸缘25b上表面的中央部位与转轴25的下表面连接。凸缘25b的下表面与臂支承件16的上表面，用安置在臂支承件16和凸缘25b圆周附近的两个位置上的销子76相连接。突出部分72a，72b被配装在槽71a，71b中的位置分别置于从凸缘25b上表面略微朝上一点的地方。如在下面会介绍的，转轴25的回转运动及臂支承件16的转动部是通过使两者向下的运动产生的，同时突出部分72a，72b则不与每个槽71a、71b配合。从另一方面讲，臂回转轴51的转动及外齿轮29的转动是靠使转轴25及臂支承件16朝上运动来产生的，同时，臂回转轴51通过突出部分72a、72b与外齿轮29接合。
参看展示在臂等待位置(由双点划线表示的)及刀具替换位置(用实线表示的)由臂主体12的图8，突出部分72a，72b只在弧形通孔73内的预定角度内转动，孔73被制作成贯通臂支承部分16的上凸缘61，以使通孔73定位在突缘25b一侧。因此，凸缘25b并不能制止突出部分72a，72b的转动。
再参看图3，臂支承件16有一对用于锁定滚子轴80的滑动的轴向对称的刀具锁紧机构TL，以便用压力方式借助配置在滚子轴80端部的滚子81将刀具(T)锁紧在刀具接触部分56上；还有一对轴向对称的臂锁紧机构AL，以用于将臂主体12锁紧于臂中心轴62上或将其从轴62上松开。虽然在图3中刀具锁紧机构TL是安置在右侧，臂锁紧机构AL安置在左侧，同时，臂中心轴62安置在中央部分，但刀具锁紧机构TL之一及臂锁紧机构AL之间也可以如图5所示那样彼此接近。
在图3和图4特别展示的刀具锁紧机构TL中，相对中心轴62对称的通孔65被制作得穿过臂支承件16的上凸缘61。阶梯形插入孔68朝下变得较小，它们被制作在下凸缘63上，从而使得在一侧的阶梯形插入孔68与在一侧的通孔65共轴线；在另一侧的阶梯形插入孔68与在另一侧的通孔65共轴线。刀具锁紧销91沿垂直方向插入通孔55之一中，以使销91的上部从通孔65朝上突出，其下部则从通孔65向下伸出并置于阶梯形插入孔68中。有一向上成锥形部分的凸缘91a制作在刀具锁紧销91纵轴中心部位附近处。一弹簧以弹性方式插置在阶梯形插入孔68的阶梯部分上表面与凸缘91a的底面之间，因而将刀具锁紧销91朝上推压。在刀具锁紧销91朝上运动时，凸缘91a的锥形表面就挤压从转臂52之通孔55中伸出的滚子轴80的一端部，从而防止滚子轴80朝通孔55的滑动。
在臂锁紧机构AL中，相对臂中心轴62对称的通孔67制作在臂支承件16的上凸缘61上。阶梯形插入孔69朝下变得较小，它们被制作在下凸缘63上，从而使此孔69在一侧与通孔67共轴线，在另一侧的此孔69与在另一侧的通孔67共轴线。如前所述，臂锁紧销92沿垂直方向插入通孔55之一中，从而使臂锁紧销92的上端从通孔67向上突出，其下部则置于阶梯形插入孔69中。有一朝上的锥形部分的凸缘92a制作在接近臂锁紧销91的纵长方向的中心部位处。一弹簧95以弹性方式插置在阶梯形通孔69的阶梯部分之上表面与凸缘92a的底表面之间，因而将臂锁紧销92朝上推压。当臂锁紧销92朝上运动时，此锁紧销92的锥形表面配入到制作在臂回转轴51的圆周表面上的圆环槽51b中(见图5)。从而将臂主体12相对臂支承件16的转动锁住。
根据此换刀装置，在通过臂主体12的转动使刀具接触部分56与刀具(T)接触之后，刀具(T)就被锁紧在接触部分56上。换刀过程包括使换刀臂(A)从在转动平面内相隔一预定的角度的臂等待位置转到换刀位置的步骤，从而使制作在换刀臂(A)两端上的刀具抓取部分17抓取使用过的、装在主轴9上的刀具(T)和装在刀库10上的新刀具(T)(见图1)；使换刀臂(A)向下运动并使之转动180°的步骤，从而使两刀具(T)的位置交换；使换刀臂(A)向上运动将新刀具(T)安装在主轴9上、然后松开在刀具抓取部分17中的使用过的刀具(T)、使之安置在刀具库10中的步骤；以及使换刀臂(A)沿相反方向转动、返回到臂等待位置的步骤。
下面详细地介绍每一步骤的运行。
如上所述，根据此换刀装置，使换刀臂(A)转过一预定角度，以使其从臂等待位置移动到刀具抓取位置。在抓取位置上，换刀臂(A)抓取刀具(T)并将安装在主轴9和刀库10上的各刀具(T)相互交换；然后使换刀臂(A)沿相反方向转动，以使其从换刀位置返回臂等待位置。正是由于这种抓刀机构，使换刀臂(A)的刀具接触部分56与刀具(T)一侧接触。与这种运作有关的构件是平面槽形凸轮24(见图2及3)，凸轮24被制作在位于ATC驱动轴18周面上的圆柱形件39的下表面上。
如图6所示，平面槽形凸轮24是一闭合的环状，而且有一凸轮轴。凸轮24包括一圆柱弧形大直径部分24a，一小直径部分24b，以及一将大、小直径部分24a、24b相互连接的连接部分24c。换刀臂(A)或处于臂等待位置，或处于换刀位置，或处于转动状态要取决于转臂35的位置。在平面槽形凸轮转动时，转臂35分别与大、小直径部分24a、24b及连接部分24c接合。
这样，当ATC驱动轴18转动一预定角度时，转臂35与平面槽形凸轮24的大直径部分24a脱开。在转臂35从大直径部分24a经连接部分24c到达小直径部分24b时，转臂35沿一方向在扇形齿轮34的轴上转动。在另一方面，在转臂35经连接部分24c从小直径部分24b转到大直径部分24a时，转臂35沿相反的方向转动。
由于转臂35的转动，跟随转臂35转动的扇形齿轮34就转动。因此，经齿轮29a与扇形齿轮34啮合的外齿轮29也就转动。外齿轮29转动的结果，使换刀臂(A)从臂等待位置转到换刀位置，或者从换刀位置转回臂等待位置，这是因为回转轴51的上端部与外齿轮29的下端部啮合的缘故。
换刀臂(A)沿转轴25的轴线方向往复运动，使刀具(T)从主轴9或刀具库中缩回并将其夹紧。与此运作有关的构件是圆柱状槽形凸轮23，凸轮23制作在位于ATC驱动轴18外周面上的圆柱形件39的外周面上部(见图2)。在支轴44或一支承点上摆动的摆杆40通过接合件43与圆柱状槽形凸轮23接合，接合件23制作在邻近摆杆40中心部位处。制作在摆杆40的导引端上的一接触件41与固定在转轴25的圆柱形件36的外周面沟槽相接合。因此，当ATC驱动轴18转动时，摆杆40就摆动。结果，使转轴25和固定于其上的换刀臂(A)沿转轴25轴线方向往复运动。
如图2所示，换刀装置TC具有一个将用过的刀具(T)从主轴9中撤回的机构。亦即，安置在ATC驱动轴18外周面上的圆柱形件39之周表面上部制有一槽形凸轮22。为了从主轴9中撤回刀具(T)，通过用一个摆动件42压一个与主轴9的刀具安装／拆卸机构的(未示出)拉杆相连接的一刀具松开销(未示出)，可以使刀具(T)处于松开状态；而摆动件42可追随圆柱状槽形凸轮22的转动。
换刀臂(A)水平地转动，以使装在主轴9中的和装在刀具库10中的刀具(T)相互交换。与这次运作有关的构件是平行凸轮21，凸轮21制作在ATC驱动轴18的最上部位。由于通过平行凸轮21实施的过作相似于在美国专利4833772公开的装置相应部分的运作，故由平行凸轮21实施的此运作简要介绍如下。平行凸轮21是有平板凸轮21a和21b的一种复合凸轮，于是，凸轮21与制作在轴向花键轴37上的从动滚子38相接触。根据这一结构，ATC驱动轴18的每次转动，花键轴37，转轴25及换刀臂(A)均回转180°。
如图7A-7C所示，该公知的筒夹控制方法可适用于通过臂主体12的刀具抓取部分17，将一具有其上制有锥柄的刀杆Ta的刀具(T)抓住并插入安置在主轴9下端的刀具安装部分11中，并将刀具锁紧在部份11上。刀具安装部分11有一个通常的锥孔，以允许刀杆Ta插入其内并使刀杆Ta与其紧密接触。
在图7A中展示了一种状态，在此状态中，由于刀具锁紧销91和臂锁紧销92的上端部是自由的，故两销91，92分别被弹簧93和95的推力向上推，故换刀臂(A)朝下运动。因而，刀具锁紧臂TL及臂锁紧臂AL变成可操作的。亦即，随着刀具锁紧销91向上运动，其锥形表面则压推滚子轴80从转臂52之通孔55(向上)突伸的一端部。这样就防止滚子轴80朝转臂52的通孔55滑动。随着臂锁紧销92朝上运动，其锥形表面就配入到制作在臂回转轴51外周面上的圆环槽51b中(见图5)，因而阻止了臂主体12相对臂支承件16的转动。由刀具锁紧机构TL抓取的刀具(T)就被牢固地锁紧在抓取部分上，因而臂锁紧机构AL容许臂主体12与臂支承件16一起运作。亦即，臂锁紧机构AL允许臂主体12和转轴25一起运作。在此状态下，换刀臂(A)转动180°，以使刀具(T)的位置互相交换。
之后，换刀臂(A)如图7B所示那样向上运动。结果使刀具锁紧销91和臂锁紧销92两者的上端表面与下机架26的下表面接触。在彼此之间接触的同时，亦即，刀具锁紧机构TL及臂锁紧机构AL在刀具(T)的刀杆Ta已经被插入刀具安装部分11中预定深度时，就变得不可操作。亦即是说，在刀具(T)的刀具Ta被锁紧在刀具安装部分11之前，刀具锁紧机构TL及臂锁紧机构AL成为不可操作的。
亦即是说，刀具锁紧销91和臂锁紧销92的上端部表面被压在下机架26的下表面上。因此，两销91，92被克服各自弹簧93，95的推力向下压。因此，刀具锁紧机构TL及臂锁紧机构AL成为不可操作的。亦即是说，随着刀具锁紧销91向下运动，销91的锥形表面与从转臂52的通孔55伸出的滚子轴80的一端彼此脱开，其情况如图7c所示，这样就允许滚子轴80朝通孔55滑动。随着臂锁紧销92朝下运动，销92的锥形表面在形成于臂回转轴51之圆周表面上的圆环槽51b(图5)的配合被脱开，因而允许臂主体12相对臂支承件16转动。
当臂锁紧机构AL成为不可操作时，臂主体12可以在转轴25的轴上转动，此转动与转轴25的运作无关。因此，臂主体12根据沿着刀具安装部分11的锥表面插入主轴9的刀具安装部分11中的刀具(T)的运动而摆动。
在图7c所示的状态中，换刀臂(A)位于顶部固定中心处。由于在此状态下的外齿轮29的转动，臂主件12在臂等待位置与换刀位置之间的来回转动以独立于转轴25运作的方式完成。
在上述的刀具抓取机构中，由于换刀臂(A)向下运动使刀具锁紧机构TL及臂锁紧机构AL可被操作，由于换刀臂(A)的向上运动而成为不可操作。此外，使用这种具有简单结构的机构，使ATC驱动轴18的回转运动通过平面槽凸轮24及外齿轮29转换成臂主体12在臂等待位置和换刀位置之间的来回转动，从而使安装在主轴9上的及安装在刀具库10上的刀具(T)相互交换。此外，即使以低的定位精度将刀具(T)插入刀具安装部分11，这种情况也可以通过臂主体12的转动来补偿。因此，无需对刀具(T)和刀具安装部分11加载，就可以将刀具(T)精确地插入刀具安装部分11中。故其制造成本要比采用昂贵的滚子凸轮齿轮并有相同的允许刀具(T)以高精度插入刀具安装部分11的装置低。
应该注意本发明并不受限于上述的实施例。例如，为代替在本实施例中用作驱动动力源的马达，也可采用一种旋转油缸或齿条／齿轮机构。虽然凸轮机构被用来操作外齿轮，但是别的驱动动力源，例如不直接与ATC驱动轴连接的气动工作缸或马达也可以用来运作该外齿轮。
权利要求
1．一种用于机床的换刀装置包括一具有一臂中心轴的臂支承件；一由臂支承件以可环绕臂中心轴转动的方式支承着的臂主体；臂主体的两端各有一刀具抓取机构，刀具抓取机构具有一刀具抓取部分及一可动的刀具夹紧件；一个用于有选择地将臂主体锁紧于臂中心轴和将其从臂中心轴上松开的臂锁紧机构。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一用于有选择地锁紧和松开刀具夹紧件的刀具锁紧机构。
3．如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一臂转动轴，此轴沿臂中心轴轴线延伸，而且可以用操作方式连接于臂主体，从而将机床的一驱动轴的驱动力传递到刀具抓取机构，以使装在机床-主轴上的和一刀具库上的刀具，通过利用刀具抓取机构的抓取刀具、臂主体的转动及上、下运动来相互交换；以及一臂锁紧操作机构，此机构用来借助由一弹簧推压的臂锁紧销之上、下运动并根据臂主体的下和下运动，操作臂锁紧机构。
4．如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括一安置于臂转动轴外周面上的环状外齿轮，此齿轮有一个可与臂主体的上端部接合的下端部，以用于将驱动轴的驱动力传递至臂主体及将一种来回转动传递给臂主体。
5．如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括一沿臂中心轴轴线延伸的臂转动轴，此轴以可操作方式连接于臂主体，以便将机床-驱动轴的驱动力传递到刀具抓取机构，从而使机床主轴上安装的一刀具和安装在刀库上的一刀具，通过刀具抓取机构的抓取工作及臂主体的转动和上、下运动而相互交换；以及一刀具锁紧操作机构，此机构用于利用一弹簧推压的工具锁紧销之上、下运动并根据臂主体之上和下运动操作刀具锁紧机构。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括一安装在臂回转轴外周面上的环状外齿轮，此齿轮有一可与臂主体上端部接合的下端部以便将驱动轴的驱动力传送给臂主体及将一种往复转动传递给臂主体。
7．一种具有带一刀具安装部分的主轴的机床用的换刀装置，包括一可转动的并可垂直方向运动的转轴；一换刀臂主体，在其至少一端上有一刀具抓取部分，此主体被安装得可环绕所述转轴的轴线转动，以便根据转轴的转动和垂直运动将一由刀具抓取部分抓取的刀具装入主轴的刀具安装部分并可将此刀具从刀具安装部分中取出，一用于将臂主体锁紧于转轴的臂锁紧机构；以及一锁紧／松开控制机构，此机构用于借助一臂锁紧机构，控制臂主体与转轴之间的锁紧和松开，此用于控制臂锁紧机构的控制机构当刀具被插入工具安装部分中一预定深度时则成为不可操作的。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，各刀具及刀具安装部分各有一个锥面，从而使刀具沿着锥面插入刀具安装部分中并在其中定位。
9．通过环绕一回转轴轴线或沿此轴线的运动来安装机加工刀具的换刀方法，一至少在其一端有一刀具抓取部分的换刀臂主体，用于将由刀具抓取部分抓取的一刀具插入主轴的刀具安装部分并将刀具安装在刀具安装部分中，还可将刀具从该刀具安装部分取出，此换刀方法有下列步骤使臂锁紧机构运作以将臂主体锁紧于转轴上；将抓取的工具插入刀具安装部分中预定深度上；防止臂锁紧机构运作，从而使臂主体当刀具插入刀具安装部分到一预定深度时环绕转轴作与转轴无关的转动；以及将刀具利用臂主体环绕转轴轴线作的独立运动插入并安装在刀具安装部分内。
10．如权利要求9所述的换刀方法，其特征在于把刀具及刀具安装部分有一锥面，从而使得刀具插入刀具安装部分并沿此锥面安装在刀具安装部分中。
11．一种换刀装置，其用于具有一安装一刀具的主轴及一用于贮存刀具刀库的机床，此装置包括一转轴，其被安装得可环绕其轴线转动和可沿其轴线运动；一臂主体，其以操作方式与转轴连接并被与转轴轴线相垂直地安装，在臂主体的一端有一刀具抓取部分；一个可运动地安装在臂主体内的夹紧件，此件用于将刀具夹紧在抓取部分中并被一弹簧沿与转轴轴线垂直的方向推压着；一臂锁紧销，它以可运动方式安装着且被一弹簧沿与臂主体垂直的方向推压着，此销有一可与臂主体接合的凸缘，用以根据转轴沿自身轴线的运动，使臂主体与转轴锁紧和松开；及一刀具锁紧销，它被以可运动方式安装在臂主体内，并被一弹簧沿与臂主体垂直的方向推压着，此销有一可与夹紧件相接合的凸缘，用以根据转轴沿其自身轴线的运动使刀具锁紧在抓取部分或两者松开。
全文摘要
在一机床的换刀装置(TC)中,一刀具锁紧销(91)和臂锁紧销(92)配置在换刀臂(A)中并被向上推压。在此臂被一转轴(25)向下运动时,两销被各自的弹簧(93,35)推着向上运动,销(91)的锥面(91a)就压住从换刀臂一通孔(55)伸出的一滚子轴(80)的一端部,从而防止轴(80)朝孔(55)滑动,销(92)的锥面(92a)就配入与转轴(25)连接的一臂中心轴(62)外圆周上的环槽(55)中,从而防止臂(A)相对臂支承件(16)转动。当一刀具(T)安装入一刀具安装部分时,臂的锁紧被松开,从而使臂(A)可作与转轴无关的运动。
文档编号B23Q3/157GK1206645SQ9811668
公开日1999年2月3日 申请日期1998年7月30日 优先权日1997年7月30日
发明者桥本成彦 申请人:兄弟工业株式会社