CN101687293B - 加工中心的自动交换工具装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及加工中心的自动交换工具装置，由多轴旋转轴组成的加工中心在交换工具时，自动工具交换装置在夹具上部间隔的位置上水平自动移动，同时，多轴旋转轴垂直向上移动，在离工作交换点最近的位置进行交换工具操作，它能保障快速稳定地交换工具，防止切割油及切片污染工具等。同时，自动交换工具装置是采用通过伺服电机进行水平操作的直角四边形板状，在其上形成的半圆形工具容纳槽，设置成相互反向并列的形式，从而能缩小自动工具交换装置的体积，通过形成在工具收纳部两侧的固定部，稳定地交换工具。

Description

加工中心的自动交换工具装置
技术领域：
本发明是关于加工中心的自动交换工具装置，具体而言，是由多轴旋转轴组成的加工中心在交换工具时，自动工具交换装置在夹具上部间隔的位置水平自动移动，同时，多轴旋转轴垂直向上移动，在离工作交换点最近的位置上进行交换工具操作。它能保障快速稳定地交换工具，防止切割油及切片污染工具，是一种能够快速稳定地履行工具交换的加工中心自动工具交换装置。
背景技术：
一般情况下，加工中心(machining center)是指，按照切割加工要求自动交换主体及多个工具的自动工具交换装置(automatic tool changer：ATC)及NC装置，只要一次安装后就可以完成多种不同加工操作，特别适用于品种多数量少的加工工程自动化操作。
习知的加工中心等工作机械是，将按照加工交换步骤，储备工具箱中的工具，连续进行工作件的加工操作，这种方式的加工形式已经有很多种。
作为这种操作机械中的一个实例，工具箱安装在离工作台较远的一侧末端处，与工作台保持同样的高度，当进行交换工具操作时，主轴头将移动到位于工具箱一侧末端处。
以上工具箱中容纳有具有不同大小及形状的攻螺纹头、钻头及铰刀等各类不同工具，采用定时工具交换形式，先向工具箱中的空位加入工具，引出需要交换的工具，向主轴上交换***引出的工具，完成自动交换工具。
如上所述，当交换以上工具后，主轴头再向工作台移动并且开始操作。在这种情况下，从现有操作到下一个操作过程中需要较多时间，延迟工具交换时间，结果导致降低整个工作效率等问题。
发明内容：
本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种加工中心的自动交换工具装置。
本发明采用的技术方案为：该加工中心具有一主体、夹具、主轴及旋转轴，该自动交换工具装置包括：一***到所述加工中心一侧的支撑台；安装在上述支撑台上端，且能够通过伺服电机水平移动工具箱的移动部；所述工具箱安装成与上述移动部保持垂直的状态，该工具箱中以反向并列的形式形成有工具收纳槽，在所述工具收纳槽的两侧构成有固定部；当交换安装在旋转轴上的工具时，该旋转轴上升，工具箱水平移动，快速交换工具。
所述移动部包括：位于上述支撑台上部一侧的所述伺服电机，形成在上述支撑台上部的移动轨道，以及与所述伺服电机的旋转轴相连的移动螺丝，随着所述伺服电机的正向或逆向旋转，安装在上述移动螺丝上的所述工具箱水平移动。
所述的固定部设置在所述工具收纳槽的两侧，该固定部包括两滑动部，所述的两滑动部成相对安装的形式分别安装在所述工具收纳槽成圆筒状的外壳内侧两端处，且在两滑动部之间***弹簧，所述的滑动部将通过弹簧左右滑动。
本发明的优点为：采用上述技术方案后，本发明通过主轴工作的多轴旋转轴同时进行不同作业，当自动交换工具时，自动工具交换装置在离交换点上部位置上水平自动移动，同时，多轴旋转轴向垂直方向移动，当达到离操作交换点最近的点时进行工具交换，从而保证快速交换工具，防止切割油及切片污染工具。
同时，自动工具交换装置是通过伺服电机水平操作的直角四边形板形状，在其上形成的半圆形工具收纳槽，在纵向上安装成相互反向并列的形式，缩小自动工具交换装置的体积，通过形成在工具收纳槽两侧的固定部，稳定地交换工具。
附图说明：
图1是本发明的侧面图；
图2是本发明的平面图；
图3是本发明工作时，多轴旋转轴用于进行工具交换正在上升过程的正面图。
图4是本发明工作时，自动工具交换装置用于交换工具正在水平移动过程的平面图；
图5是本发明工作时，多轴旋转轴完成交换工具后，正在下降的正面图；
图6是本发明工作时，自动工具交换装置完成交换工具后，正在向水平方向恢复到原位的平面图；
图7是本发明工具箱详细平面图。
图纸主要部分符号的说明：
1：工具            1A：凹槽
10：加工中心       11：主体
12：夹具           13：主轴
14：多轴旋转轴     20：支撑台
30：移动部         31：伺服电机
32：移动轨道       33：移动螺丝
40：工具箱         41：工具收纳槽
42：固定部         43：安装槽
44：外壳           45：滑动部
46：弹簧           47：引导片
具体实施方式：
如图1-7所示，本发明中，位于加工中心10一侧的、用于安装自动工具交换装置的支撑台20***到底面上，在支撑台20的上端安装能通过伺服电机31水平移动的移动部30，并且其直接交叉于支撑台20上端，与工具箱40形成一体。
加工中心10的结构采用常用的加工中心结构，其具有能通过与主轴13定时带动相连的旋转轴14，一次能完成多种操作的结构。虽然在本发明此实施例采用四个旋转轴进行操作，但是，旋转轴的个数，只是为了帮助理解本发明，只要数量在一个以上，加工中心10中都可以采用。
加工中心10是由主体11、安装在主体11底面上的夹具12、安装在主体11上的主轴13、以及与主轴13定时带动相连的旋转轴14组成。
见附图，自动工具交换装置安装在加工中心10的一侧。支撑台20采用固定及***底面的结构，形成自动工具交换装置的基础部分。
安装在支撑台20上的移动部30结构为：安装在支撑台20上部一侧的伺服电机31，连接伺服电机31的旋转轴，构成旋转轴延长部的环型移动螺丝33。
在上述支撑台20上部形成有两列移动轨道32，并形成能连接工具箱40的安装槽43，工具箱40顺着移动轨道32水平移动。
随着伺服电机31正向或反向旋转，与此相连的移动螺丝33也正向或反向旋转，此时，连接在移动螺丝33工具箱40顺着移动轨道32的水平方向前进或后退。
与上述移动部30连接的工具箱40的结构为：工具箱40为形成有多个槽的直六面体形状，其一侧背面上形成与移动部30的移动轨道32连接的两列水平方向的安装槽43。同时，在工具箱40中连续排列形成了工具收纳槽41，该工具收纳槽41采用半圆形槽形式，并且以反向并列的形式连续排列。
上述的工具收纳槽41由四个为一组排列成八列，单数列与偶数列排列成相互反向的形式，从而，在最小的面积内获得最大的收纳空间。
以上工具收纳槽的两侧具有固定部42。固定部42圆筒形外壳44内侧两端处，内装有相互对应的圆型滑动部45。两滑动部45的背面相对，并且在两滑动部45之间安装有弹簧46，滑动部45将通过弹簧46可以向左右滑动。
也就是说，通常使用的工具1中形成有顺着外周面的凹槽1A，工具1通过该凹槽1A挂在自动工具交换装置上，如同本发明中，在工具收纳槽41上形成的滑动部45用于凹槽1A固定，从而工具1挂在自动工具交换装置上。
为了保护工具1，当工具1进入工具收纳槽41后，设在工具收纳槽41两侧的固定部42的滑动部45会后退，并且与凹槽1A对接。当工具1通过固定部42完全挂在工具收纳槽41上时，通过弹簧46的力量，滑动部45将发生持续向前的力量，使工具1能在工具收纳槽41中固定。
与此相反，当引出工具时，在旋转轴14中的工具1连接并引出过程中，滑动部45将与凹槽1A分离，滑动部45将通过弹簧46的作用下向前移动到待机的位置。
由于安装在上述滑动部45内部的弹簧46，在长期使用过程中会发生压缩变形，所以通常会额外***引导片47。这类变形实例当然也属于本发明的权利范围之内。
本发明组装及安装过程为：
首先，安装由主体11、夹具12、主轴13及旋转轴14组成的加工中心10。然后，在从加工中心10的左侧或右侧上安装自动工具交换装置。
其次，安装自动工具交换装置：先***支撑台20后，在其上部安装移动部30，在支撑台20的上端，以水平方向形成两列移动轨道32，并在移动轨道32之间安装移动螺丝33，同时该移动螺丝33可通过伺服电机31旋转。
接着，在移动部30的上部安装水平方向上直接交叉的工具箱40，在工具箱40中反向并列形成多个工具收纳槽41，在工具收纳槽41的两侧上安装固定部42后，即完成本发明的组装及安装。
本发明操作过程为：
首先，在夹具12的上部固定被加工物后，旋转安装在主体11上部的主轴13，使旋转轴14保持旋转，通过形成在旋转轴14末端处的工具1，加工被加工件。
当需要更换加工中的工具1后再进行加工时，旋转轴14上升的同时自动工具交换装置水平移动，从而保证交换工具1。也就是说，在旋转轴14工作过程中，到达工具1的交换点时，旋转轴14将在该位置上直接上升，同时，自动工具交换装置水平移动，在离工具1交换位置最近的位置上，进行工具1的交换操作，从而保证快速进行交换工具1的操作。
工具1的交换过程与通常的自动工具交换装置一样，在工具收纳槽41的空位中放入将要交换的工具1，此后，在旋转轴14上安装要使用的工具1，当完成工具1交换后，自动工具交换装置向水平方向移动到待机的位置，旋转轴下降并继续进行加工操作。重复以上过程，将自动交换工具1，快速进行加工作业的工作过程。
上述本发明中，旋转轴14采用四轴的形式，但是，这只是其中一种实例，所以，也可以根据工作条件采用更多的旋转轴。同样，也可以更改自动工具交换装置中的工具收纳槽个数或旋转轴个数，其属于凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本当然，以上所述仅仅为本发明的实施例而已，并非来限制本发明范围，凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (3)

1.一种加工中心的自动交换工具装置，该加工中心(10)具有一主体(11)、夹具(12)、主轴(13)及旋转轴(14)，该自动交换工具装置包括：
一***到所述加工中心(10)一侧的支撑台(20)；
安装在上述支撑台(20)上端，且能够通过伺服电机(31)水平移动工具箱(40)的移动部(30)；
所述工具箱(40)安装成与上述移动部(30)保持垂直的状态，该工具箱(40)中以反向并列的形式形成有工具收纳槽(41)，在所述工具收纳槽(41)的两侧构成有固定部(42)；当交换安装在旋转轴(14)上的工具(1)时，该旋转轴(14)上升，工具箱(40)水平移动，快速交换工具。
2.根据权利要求1所述的加工中心的自动交换工具装置，其特征在于：所述移动部(30)包括：位于上述支撑台(20)上部一侧的所述伺服电机(31)，形成在上述支撑台(20)上部的移动轨道(32)，以及与所述伺服电机(31)的旋转轴相连的移动螺丝(33)，随着所述伺服电机(31)的正向或逆向旋转，安装在上述移动螺丝(33)上的所述工具箱(40)水平移动。
3.根据权利要求1所述的加工中心的自动交换工具装置，其特征在于：所述的固定部(42)设置在所述工具收纳槽(41)的两侧，该固定部(42)包括两滑动部(45)，所述的两滑动部(45)成相对安装的形式分别安装在所述工具收纳槽(41)成圆筒状的外壳(44)内侧两端处，且在两滑动部(45)之间***弹簧(46)，滑动部(45)将通过弹簧(46)左右滑动。
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