专利名称：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的制作方法
技术领域：
本发明涉及机床系统，例如加工中心、铣床和车床。更具体地说，本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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。
根据本发明，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。
本发明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。
本发明的一个优点在于，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。
本发明的一个优点在于，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。
本发明的另一个优点在于，更换主轴中的刀具更加迅速。
本发明的另一个优点在于，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发明的其他优点和益处。
通过结合附图参考本发明实施方案的以下说明将更加了解本发明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发明，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为位于根据本发明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为根据本发明的图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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明的叉形件的立体图，其中刀具位于该叉形件的两个叉头之间。
图8为根据本发明的可动臂的立体图，其中刀具位于其中一个夹持件中。
图9为根据本发明的可动臂的立体图，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为根据本发明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发明的实施方案，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发明。在这里给出的示例按照几种形式例举本发明的实施方案，并且这些示例不应该被认为是以任何方式对本发明的范围进行的限定。
具体实施例方式
为了促进理解本发明的原理，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，这并非旨在对本发明的范围进行任何限定。本发明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发明原理的其他应用。
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80的通道门82位于机架71的门77附近。所示刀具更换装置80的前面具有通道门82，该通道门82用于对刀具更换装置80进行手动取放并且将刀具24更换进入或更换出刀具架20，包括在加工中心70的运行期间。要指出的是，如本领域所公知的一样，刀具73和24包括刀具夹，并且这些刀具的运动同样限定了相应刀具夹的运动。滑动门78位于加工中心70前面，用于能够通向主轴72、加工工件75和加工区域110(在图3中未示出)。通过位于机器背面的通道门，机械和电子部件可容易、舒适地取放(图未示)。
如图4所示，刀具更换装置80的机架81大体上由梁和立柱组件制成。机架81为可动臂30和刀具架20提供支撑，使可动臂30和刀具架20相对定位，并且将刀具更换装置80锚固在机架71内(如图3所示)，从而可动臂30可以取放刀具架20上的刀具并且与主轴72相互作用。所示刀具更换装置80的前面具有通道门82。机架81的底部通常由一个四根梁90的组件制成，并且为刀具更换装置80提供稳定性。四个梁90形成一种X形梁组件，每根梁90的一个端部汇聚于一个点，该点为刀具更换装置80的底部中心。三个竖直立柱91，即位于刀具更换装置80前面的两根立柱91和位于刀具更换装置80右侧的一根立柱91，例如通过焊接而连接在刀具更换装置80的底部上，并且立柱91的每个端部连接在梁90的外端上。该连接是通过使用角板94作为从水平梁90到竖直立柱91的过渡部分来实现的。刀具架20如图4所示一样夹在立柱91之间。
如图4所示，机架81还包括紧固在两根前立柱91的顶端的把手组件100。把手组件100为将刀具更换装置80移进及移出加工中心70提供了方便。把手组件100通常由焊接在两块单独板101和102上的把手103制成。把手组件100可以用如图10中的替换方案中所示的另一个刀具架20补充或代替。壁92的底部连接在底部梁90上，并且壁92的顶部连接在杆104上，并且该杆104的另一端部连接在位于竖直机构50的顶部处的支撑件和引导件上。缸促动门83铰接在壁92的一侧面上。两根杆95紧固在刀具更换装置80上，并且杆95的顶端用来将把手组件100和杆95的底部提升至刀具架20的边缘。通道门82的一侧面铰接在两根杆95中的其中一根上。
用于在加工中心70中安装和取出刀具的刀具更换装置80包括具有多个保持刀具位置21的刀具架20。可动臂30构造并且设置为可以在多个位置21和能够通向加工中心70的主轴72的位置之间运动。如图11所示，每个位置21包括U形基部26和设于基部26上的一叉形件或夹子22，并且每个叉形件22具有多个叉头23，具体来说是左、右叉头23A和23B，而且每个叉头具有稍微弯曲的端部。每个叉形件22具有保持扁平状态的叉头23A，同时另一个叉头23B于倾斜表面25处在中部向上弯曲，从而弯曲叉头23B位于与叉头23A平行的平面中。可动臂30具有两个夹持件，加载夹持件31和卸载夹持件33，它们相对彼此成90°角设置。夹持件31和33每个都包括用于夹持一个刀具的指状件32A和32B。每个夹持件的一个指状件32B在其上设凸轮部34，它与叉形件22结合操作以便在刀具架20中安放或取出刀具。在刀具取出操作中，臂30运动到叉形件22下面，从而在加载夹持件31的夹持件指状件32B上的凸轮部34提升叉头23B，从叉形件22解锁刀具以便取出。可动臂30与下面所述的旋转、竖直和水平运动机构相配合以便获得多级刀具架20。
叉形件22的叉头23A和23B由具有弹性的材料制成，从而可以通过在夹持件31的指状件32A和32B上的凸轮部来操纵叉头23A和23B来松开所选的刀具或夹持件33以便插入刀具。在所示的示例性实施方案中，叉头23A和23B由板材制成。可选的是，叉头23A和23B可以由耐用塑料材料制成。在每个刀具架20上的叉形件22具有相同的结构和方向，或者弯曲叉头23B位于夹子的同一侧面上。但是，位于手动通道门82上的夹子22相对于其他夹子22成180°取向。例如，如果在刀具架20处的夹子22具有位于其左侧的叉头23B，则在手动通道门82上的夹子22具有位于其右边的叉头23B。这种相反的结构便于操作人员手动将刀具安放在通道门位置中，然后由刀具更换装置取走并且安放在刀具架位置中。
参照图12和13，显示出可动臂30的端部或者说具有夹持件31和33的部分。除了凸轮部34之外，每个夹持件包括键36和相对于夹持件成180°设置的弹簧38。键36设置用来使得刀具24或刀具73能够正确定位在夹持件31或33中，从而刀具通过键槽37在主轴72或刀具位置21中正确对准。由于夹持件31和33在不能膨胀和收缩的情况下不能夹住刀具，所以设有弹簧38。弹簧38将夹持件偏压在其闭合位置中或其中没有保持任何刀具的位置中，但是仍然允许夹持件能够稍微膨胀，以便容纳刀具的同时在夹持件上保持张紧力，这样夹持件在刀具上可紧紧地抓握。如图13所示，刀具24夹在加载夹持件31内，并且由于保持紧夹紧，所以如下面所述一样，刀具24可以容易地从刀具架20运动到主轴72。
在每个刀具位置21处还包括一个与夹持件31和33上的键36类似的键35，其可以用于在处于刀具位置21中时使每个刀具对准，从而在取出时该刀具可在夹持件31中正确对准。因此，由于刀具24上的键槽已经处于与夹持件31上的键36接合的正确位置，所以不需要转动刀具。可选的是，可以使用销代替在这里所述的键和键槽结构。
在夹持件31和33中可以包括传感器，从而可以检测到刀具，由此提供其中一个夹持件中正保持有刀具的指示。可选的是，可以包括用来检测夹持件上打开的指状件的传感器，由此提供夹持件或两个夹持件为空的指示。
要指出的是，保持在刀具架20上的刀具位置21内的刀具24和73以及其他刀具均采用标准的设计和结构。采用标准化刀具避免了刀具更换装置需要专门的部件或操作。上述键36锁进设在刀具上的标准键槽中以便进行定位。因此，通过采用标准化刀具从刀具更换装置和刀具更换过程中消除了几个多余的元件和步骤。
如图4、5、6a和6b所示，可动臂30与旋转机构40相配合。旋转机构40包括马达41，马达41的一个端部安装在适配器46上。适配器46则安装在固定在刀具更换装置80的底部上的耳部47上。如图5所示，适配器46具有皮带轮42，皮带轮42随着马达41的轴的转动而转动。皮带轮42在皮带43的一端部处安装在马达41上。皮带43的另一端部安装在齿轮44的皮带轮48上。齿轮44安装在刀具更换装置80的底部，并且可以绕其中心转动。在该示例性实施方案中，齿轮44的中心与刀具架20的中心一致。但是，因为臂30能够沿着几个方向运动，所以旋转机构40可以位于相对刀具架20的其他位置中。齿轮44通常设在刀具架20内的中央位置中。齿轮44的表面相对于竖直轴51大体上垂直设置。
如图6a和6b所示，齿轮44在齿轮44的外径处具有多个齿49。每个齿49之间具有齿隙，并且齿49大体向外指向。在齿轮44上的齿49的数目可以对应于刀具架20上的位置21的数目。传感器45安装在刀具更换装置80的底部上。通过自加工中心70的控制器的算法输入，使用传感器45来确定特定刀具在刀具架20上的位置。算法输入是通过传感器45参照可动臂30相对于在位置21上的刀具24的位置和齿轮44的齿49来确定的。对于具有比齿49的数目更多刀具位置的结构而言，可以使用在齿轮44中的孔39或其他物理标识与一个或多个另外的传感器，基于来自两个或多个传感器的输入进行计算。当加工中心70处于刀具更换过程中时，马达41开始旋转其轴，这转而使在适配器46上的其皮带轮42转动。皮带轮42再带动皮带43转动，皮带43则转动齿轮44的皮带轮48并且将齿轮44转动至一预定位置。传感器45进行校准，使齿轮44上的齿49的位置与位于刀具架20上位置21处的特定刀具相对应。齿轮44向与特定齿轮齿49对应的位置运动，使得臂30运动到所需刀具的区域，并且在运动到该区域之后，销(未示出)可以落入到所选齿轮齿空间中以将臂30推压进正确位置，从而将所选刀具取出。
如图4和5所示，可动臂30与竖直机构50相配合。竖直机构50包括通常设置在刀具架20内的中央位置中的竖直轴51。缸52相对于竖直轴51大体平行设置，并且具有通过端部56与臂30可操作地连接的杆53。臂30可滑动地安装在竖直轴51上，从而当杆53在缸52的作用下伸展或收缩时，臂30在轴51上移动与杆53移动的距离相对应的距离。在图14所示的第二实施方案中，缸52与第二缸54和第二杆55配合作用下，使得杆53通过缸52的操作移动一定的距离以使臂30将刀具从刀具架中取出，并且杆53可以通过缸52和54以及杆55的操作再移动第二距离，以使得臂30能够将刀具24设置在主轴72中。第二缸54位于缸52下面，并且通过杆55和端部56安装在立柱(图未示)上。当要求使臂30延伸至主轴72时，使臂30移动的缸52促动杆53及缸54促动杆55迫使缸52和54移动而不是使固定立柱移动，因此，使臂30移动与杆53和55的位移或到主轴72的距离相对应的距离。轴51也可以在任一端部处设有传感器(图未示)，用来检测臂30的靠近，可使用机床控制器来感测臂30的位置或限制其运动。
如图4和5所示，刀具更换装置80与水平机构60相配合。水平机构60包括绕着竖直轴51枢转的线性轨道61。线性轨道61安装在两根位于竖直轴51的每一侧上的竖直立柱65上。两根竖直立柱65帮助沿可动臂30的竖直力矩稳定线性轨道61。线性轨道61由在其侧面上水平开槽的组件63构成。组件63夹在板组件64之间。板组件64由位于线性轨道61每侧各一块的板构成。如图4所示，可动臂30紧固在板组件64的每侧的内向面上。因此，可动臂30和板组件64沿着线性轨道61的水平槽同时运动。
如图4所示，刀具更换装置80包括位于刀具更换装置80一侧面上的通道门82，用来手动地取放在刀具架20中的刀具。通道门82位于多个位置21中的较近的一个位置处并且其尺寸设定为能够手动通向多个位置21中的一个位置。通道门82可以包括用于保持刀具的一个附加位置21。只要通道门82关闭，则该附加位置21将与刀具架20的该等位置21一起定位。为了提供通往主轴72的通道，缸促动门83安装在刀具更换装置80的一侧。当刀具更换装置80安装在加工中心70内部时，缸促动门83在关闭时防止来自加工中心70的碎屑进入到刀具更换装置80的腔室中。缸促动门83可以由缸84打开和关闭。
在另一个实施方案中，刀具更换装置80可以包括多个刀具架20。刀具架20可以设置为使得每个刀具架20位于另一个的顶部，并且其间具有间隙。图10显示出具有两个刀具架20的刀具更换装置80。第二刀具架20可以安装在刀具更换装置80的顶部，并且在底部刀具架和顶部刀具架之间具有间隙。间隙大小取决于存放在刀具架20中的刀具的规格和形状。
如图6a和6b所示，在第一实施方案中，可动臂30从可动臂30的等待或空闲位置向刀具夹持位置运动到在刀具架20上的一个预定的新刀具24处。新刀具24用来更换在加工中心70的主轴72中的工作刀具73。可动臂30转动并且伸展，因此使其中一个带有指状件32的夹持件31位于刀具24一侧。然后如图7和8所示，指状件32在刀具24上收缩并且紧紧地夹持着刀具24。然后，可动臂30回缩、转动并且朝着加工中心70中的主轴72的位置平移。同时，门83打开，使可动臂30可以使没有刀具的夹持件31向在主轴72中的刀具73伸展。当夹持件31的指状件32位于在主轴72中的工作刀具73的侧面上时，可动臂30停止。然后，指状件32收缩并且紧紧地夹持在刀具73上。然后，可动臂30向下移动，以便从主轴72中将工作刀具73撤回。接着，可动臂30转动，从而带有新刀具24的夹持件31直接位于主轴72下面。然后，新刀具24在可动臂30的作用下向上移动，以便将新刀具24插入到主轴72中。夹持件31松开并且指状件32不再夹着新刀具24。图9显示出上面所述的刀具更换步骤。可动臂30回缩至等待位置并且促动门83在刀具更换装置80和加工中心70之间关闭。
第二实施方案，或者更具体地说，利用板状金属夹子22和凸轮部34的实施方案提供了以下刀具更换方法。下面参照图15-20对刀具更换装置及其臂的操作进行说明。如图15所示，臂30如由箭头106和108所示通过缸52的操作转动并且伸展至在刀具架20中的一个选定刀具位置21(图14)。夹持件31和33设置为使得加载夹持件31与刀具架20具体来说是所选刀具位置21对接。一旦臂30完全延伸至刀具架20，则弹簧加载的指状件32抓紧所选的刀具24。在指状件32闭合于刀具24上时，位于加载夹持件31上的凸轮部34升起围绕着刀具24的板状金属夹子22的弯曲叉头32B，由此将刀具24解锁。一旦将刀具24解锁，则臂30回缩并且从刀具架20中将刀具24取出。参照图16，如箭头112所示的，臂30旋转成与机床刀具主轴72对准，并且夹持件31和33旋转90°(箭头114)，从而卸载夹持件33面对着机床刀具主轴72。机床刀具主轴72然后向下运动到其加载位置中，在该位置中主轴72能够接收刀具24。
参照图17，如箭头116所示的，臂30通过缸52和第二缸54的操作伸至主轴72。由于夹持件旋转至将卸载夹持件33设置到与主轴72对接的位置中，所以一对空的指状件32可以用于接收已经在主轴中的刀具73。刀具73由卸载夹持件33的指状件32夹持，并且位于主轴72端头处的主轴夹头68(图3)松开。在夹头68松开之后，根据与刀具更换装置相配合的机床类型，任一臂30下降，或者主轴72上升。在主轴72或臂30运动时，从主轴72中将“旧的”刀具或者说刀具73取出。在取出之后，夹持件再次沿着与前面方向相反的方向旋转90°，并且如箭头118所示的，将具有“新的”刀具或者说刀具24的加载夹持件置于主轴72下面。然后，根据机床的类型，主轴72下降或者臂30上升，从而将刀具24设置在主轴72附近，由此主轴夹头68(图3)在主轴72中将刀具24夹持，以便该机床使用“新的”刀具进行操作。
现在参照图19，在将刀具24设置在主轴72中之后，臂30通过缸52和54的操作沿着箭头120的方向回缩。然后，该机床使用“新的”刀具或者说刀具24继续进行机加工过程。臂30目前位于刀具架20的区域内，并且可以如图20中并且如箭头122所示的旋转至刀具架中的空刀具位置21，以便更换刀具73。其中具有“旧的”刀具73的卸载夹持件33与空刀具位置21偏离90°，因此夹持件31和33旋转90°，从而卸载夹持件33面对着刀具架位置21。然后，臂30沿着箭头124的方向延伸至空刀具架位置21，在该位置中，可以放置刀具73。由于凸轮部34或夹持件33没有靠近板状金属夹子22而将夹子解锁，所以金属板夹子22闩锁到刀具73上，并且将刀具73牢固地锁在位置21中。然后，臂30回缩，使得刀具73保持在其刀具位置，而臂30返回其可以从该位置运动以取回另一个刀具并且再次开始刀具更换过程的位置。
虽然在附图和上面说明中已经对本发明进行详细说明和描述，但是这些应当被认为是例举而不是对特征进行限定。应该理解的是，这里只是显示出和描述了优选实施方案，而落入本发明的原则范围内的所有变化和变型都要求受到保护。
权利要求
1.一种刀具更换装置(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(54)。
10.如权利要求9所述的加工中心，其特征在于，所述第一缸使所述可转动臂向所述刀具位置运动。
11.如权利要求9所述的加工中心，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。
12.如权利要求9所述的加工中心，其特征在于，还包括一个机架(81)，所述机架具有用于手动存取所述刀具架中的刀具的通道门(82)，所述通道门包括至少一个用于夹持一个所述刀具的所述位置，所述位置为所述刀具架的一部分，所述通道门位置包括一个所述夹子。
13.如权利要求12所述的加工中心，其特征在于，位于所述通道门处的所述夹子的倾斜表面相对于其他所述夹子相对设置，位于一个所述夹持件上的所述凸轮表面相对于在另一个所述夹持件上的所述凸轮表面相对设置。
14.如权利要求8所述的加工中心，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)，所述指状件具有一个在所述指状件之间没有夹持刀具的第一位置和一个在所述指状件之间夹持有刀具的第二位置。
15.如权利要求14所述的加工中心，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中时使所述指状件朝着所述第一位置运动，从而将所述刀具牢固地保持在所述夹持件内。
16.如权利要求8所述的加工中心，其特征在于，每个所述夹子还包括一个键(35)，并且每个所述刀具还包括一个键槽(37)，所述夹子的键在所述刀具由所述夹子夹持在一个所述刀具位置处时锁紧接合所述键槽。
17.如权利要求16所述的加工中心，其特征在于，每个所述夹持件还包括一个键(36)，所述夹持件的键在所述刀具由一个所述夹持件夹紧时锁紧接合所述键槽。
18.一种在加工中心(70)中更换刀具的方法，该加工中心具有一刀具更换装置(80)，所述刀具更换装置具有一个用于取出和安装在主轴(72)中的刀具(24，73)的可转动臂(30)；以及一具有能够夹持刀具的位置(21)的刀具架(20)，所述方法的特征在于在所述可转动臂上设置至少两个夹持件(31，33)，所述夹持件限定有一凸轮表面(34)；在刀具架上的每个位置处设置一刀具夹持装置(22)，所述刀具夹持装置包括两个臂(23)，并且其中一个臂(23B)具有一个倾斜表面(25)；移动其中一个夹持件使其与所述刀具夹持装置接合；将具有倾斜表面的刀具夹持装置臂与夹持件的凸轮表面接合；将刀具夹持装置解锁；及，使具有倾斜表面(25)的刀具夹持装置臂与夹持件的凸轮表面脱开接合。
19.如权利要求18所述的方法，其特征还在于，在使刀具夹持装置臂与凸轮表面脱开接合之前，从刀具夹持装置中取出一个刀具并且将一个刀具插入到该刀具夹持装置中。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述接合步骤包括用所述弹簧机构偏压所述至少一个夹持件。
全文摘要
本发明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。
文档编号B23Q3/155GK1625455SQ02828835
公开日2005年6月8日 申请日期2002年11月1日 优先权日2002年2月27日
发明者希马特·帕特尔, 瓦尔特·鲍茨 申请人:赫克公司