CN101795816B - 皮带驱动的转位刀具转塔组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于转位刀具转塔组件的刀具驱动轴的皮带驱动***。多个刀夹径向地支撑在顶板组件上，该顶板组件可旋转地支撑在连接到转塔壳体上的毂上。壳体设置用于支撑连接到刀具驱动轴上的从动皮带轮。连接到转塔壳体的主轴马达经由皮带驱动机构联接到运转刀夹上。该壳体有利地包括至少一个能够移除部分，该能够移除部分提供触及并替换皮带驱动机构的路径。进一步地，该刀具驱动轴在该从动皮带轮的相对两侧上被支撑。

Description

皮带驱动的转位刀具转塔组件

技术领域

本发明涉及用于转位刀具转塔组件的刀具驱动轴的皮带驱动***，特别地，该组件包括支撑转塔的从动皮带轮的壳体。

背景技术

转位刀具转塔用于自动改变通过主轴马达驱动的旋转刀具。刀具转塔可以保持几个(例如一打或甚至更多)分开的刀具并旋转以选择性地使想要的刀具与主轴马达的驱动轴对准。马达经由齿轮和离合器连接到从动轴和运转刀夹上。在传统的转塔中，典型地，在顶板组件里面没有许多空间用于直接驱动。因此，用于转塔的许多运转刀具的驱动机构采用传动轴，该传动轴具有齿轮，该齿轮以刀夹的旋转轴线成大约90°的角度传送动力。例如参见美国专利第6785943号，该专利通过参考结合于此。

本发明对这些已知的现有技术提供几种不同的改进。

发明内容

本发明的一个实施方式提供转位刀具转塔，包括：转塔壳体；支撑多个刀夹的顶板组件，所述刀夹的每个被构建和布置用于保持相应的机加工刀具，该顶板组件能够相对于该转塔壳体旋转，以使得所述多个刀夹中的一个能够定位在操作位置；马达；从动皮带轮，其由该马达驱动；刀具驱动轴，其设置用于驱动处于操作位置的该刀夹，该刀具驱动轴由从动皮带轮驱动；皮带，其将该马达与该从动皮带轮连接；和用于该从动皮带轮的壳体，该壳体具有能够移除部分，以允许触及(access)该从动皮带轮。

在本发明另一个实施方式中提供转位刀具转塔，包括：转塔壳体；顶板组件，其支撑多个刀夹，所述多个刀夹的每个被构建和布置用于保持相应的机加工刀具，该顶板组件能够相对于该转塔壳体旋转，以使得所述多个刀夹中的一个能够定位在操作位置；马达；从动皮带轮，其由该马达驱动；刀具驱动轴，其设置用于驱动处于操作位置的该刀夹，该刀具驱动轴由从动皮带轮驱动；皮带，其将该马达与该从动皮带轮连接；和用于该从动皮带轮的壳体，该壳体在该从动皮带轮的相对两侧支撑该刀具驱动轴。

本发明一个或多个实施方式的其他目的、特征和优点将通过下面详细的说明、附图和后面的权利要求而显而易见。

附图说明

现在将结合附图通过例子说明本发明的实施方式，图中相应的附图标记指示相应的部件，其中：

图1表示根据本发明一个实施方式的转位刀具转塔组件；

图2表示根据本发明实施方式的转位刀具转塔组件沿着图1的线2-2的横截面图；

图3表示用于支撑如图2所示的从动皮带轮的壳体的不同视图，其中：

图3A表示壳体的立体图；

图3B表示壳体的前视图；

图3C表示壳体的顶视图；

图3D表示壳体的左视图，而右视图(未示出)实质上是该视图的镜像；

图3E表示壳体的仰视图；

图3F表示壳体的后视图；

图4表示图3的壳体的放大截面图，其中运转刀具联接器在非接合位置；

图5表示图3的壳体的放大截面图，其中运转刀具联接器在接合位置；

图6表示根据本发明一个实施方式的主轴马达安装板，其中形成有冷媒回路。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的转位刀具转塔组件大致指示为10。该转位刀具转塔10包括支撑顶板组件20的转塔壳体5。该转塔壳体5可以构造为按惯例安装到机器上，例如CNC机加工中心。

顶板组件20包括绕着该顶板组件20径向间隔开的多个刀夹25。每个刀夹25构造用于支撑和驱动想要的刀具T，例如旋转切割或机加工刀具，例如端铣。该顶板组件20可通过转位马达15相对于转塔框架5而绕着顶板组件20的中心轴线(与线2-2重合)旋转。因此，该顶板组件20可以选择性地转位，从而多个刀夹25中的一个位于操作位置，而其他刀夹25位于转位位置。位于操作位置的刀夹25也可以称为运转刀夹25’。主轴马达30用于提供旋转力以驱动该运转刀夹25’和想要的刀具T。

在一个实施方式中，转位马达15和主轴马达30例如可以都是可变速的、可反转的电动机，但是其他类型的驱动单元，包括液压和气动单元，也是可以使用的。

图2表示图1沿着线2-2的横截面。顶板组件20安装并由毂50支撑。在一个实施方式中，该毂50通过轴承或轴瓦53可旋转地安装到转位轴承支撑52上。该转位轴承支撑52通过紧固件，例如螺钉(未示出)安装到转塔壳体5上。该构造允许顶板组件20相对于转塔壳体5旋转转位。主动齿轮(未示出)经由联接器18(在图1中可见)可操作地连接到转位马达15上，并与附接到毂50上的从动齿轮55啮合，从而使顶板组件20相对于转塔壳体5旋转。

该转塔壳体5还可以构造为具有凹进部32，从而用于容纳主轴马达30。该主轴马达30可以安装并由马达安装板75支撑，该马达安装板75例如用紧固件附接到转塔壳体5的凹进部32的底部。主动皮带轮40附接到主轴马达30的输出轴35上，并与转位轴承支撑52的中心对准。在转位轴承支撑52中的开口51允许皮带45从中通过。因此，皮带45可旋转地将主轴马达30的主动皮带轮40连接到从动皮带轮65上，该从动皮带轮65可以联接到运转刀夹25’上。该皮带45可以由橡胶、聚合物或其他弹性体材料制成，所述材料可以充分地张紧以有效地使主轴马达30驱动该从动皮带轮65。

主动皮带轮40可以通过转矩限制联接器43连接到主轴马达30的输出轴35上。该转矩限制联接器43保护皮带45，使其免于由于主轴马达30提供过大的转矩而损坏和/或断裂。在过载条件下，也即当达到最大的预定转矩时，该转矩限制器43使主动皮带轮40从主轴马达30的输出轴35上旋转地脱离接合，从而皮带45得到保护，以防止其过载。关于转矩限制联接器43的细节请参见例如美国专利第3722644号，该专利通过参考结合于此。

在顶板组件20里面，壳体60围绕着支撑在刀具驱动轴70上的从动皮带轮65。通过紧固件22附接的顶板组件20的盖板21允许进入其中。壳体60安装在转位轴承支撑52上，而顶板组件20安装在毂50上，以使壳体60和顶板组件20之间相对旋转。

壳体60可以构建为子组件，如图3所示。尽管只示出了壳体的两个部分，即壳体60的上部件60A和下部件60B，任何数量的部分都是可以的。到达从动皮带轮65及其上连接的皮带45的路径可以通过移除壳体的至少一个部分而实现，该部分可以称为壳体的能够移除部分。壳体的其他部分可以称为壳体的主体部分。

图3A表示壳体60的立体图。图3B表示壳体60的前视图。壳体60可以通过紧固件(未示出)，例如4个安装在通孔59中的M8螺栓，紧固到转位轴承支撑52上。壳体60的这两个部件60A、60B可以通过使用紧固件61，例如6个M6的螺钉，而连接。在一个实施方式中，壳体60的这两个部件60A、60B可以在***紧固件61之前通过两个渐缩的定位销62而定位。图3C示出了壳体60的顶视图。上轴承保持器73通过紧固件74连接到壳体60的上部件60A上。

图3D表示壳体60的左视图，而右视图(未示出)实质上是该视图的镜像。图3E表示壳体60的仰视图。下保持器93通过紧固件91连接到壳体60的下部件60B上。

图3F表示壳体60的后视图。孔62提供通向壳体60的路径以供皮带45从中通过。

图4和5表示壳体60的放大横截面图。壳体60的上部件60A和下部件60B每个包括互补的凹进部61，其在壳体60组装时提供空间用于容纳从动皮带轮65。刀具驱动轴70由上轴承组件85和下轴承组件80支撑；上轴承组件85和下轴承组件80各自位于壳体60的上部件60A和下部件60B的一个中。在一个实施方式中，下轴承组件80可以是滚针轴承。然而，显然，其他类型的轴承和/或轴瓦也可以用作下轴承组件80。

壳体60为从动皮带轮65和刀具驱动轴70提供更好的结构支撑，因为壳体60在张紧皮带45上方和下方支撑刀具驱动轴70。刀具驱动轴70可以由在从动皮带轮65相对两侧的上轴承组件85和下轴承组件80支撑。该构造平衡了从动皮带轮65的力，并可以减小振动。同时，壳体60便于磨损或断裂的皮带45的更换。

壳体60的上部件60A包括用于旋转地支撑刀具驱动轴70的上端的上轴承组件85。上锁定螺母72用于为上轴承组件85施加预载。最后，上轴承组件85通过上轴承保持器73保持在壳体60的上部件60A内。上轴承保持器73还防止脏物/尘土进入上轴承组件85中。

壳体60的下部件60B包括用于使运转刀夹25’与刀具驱动轴70接合和脱离接合的活塞组件95。油脂配件87提供在壳体60的下部件60B上，用以为下轴承组件80提供润滑。

如图3F所示，流体联接端口88A、88B设置用于将活塞组件95连接到外部流体压力源(未示出)上，例如液压或气动源，以驱动活塞组件95。活塞组件95包括用于旋转地支撑活塞的活塞轴承组件96、用于接合运转刀夹25’的运转刀具联接器90、用于为活塞轴承组件96施加预载的锁定螺母92和用于将活塞组件95保持在壳体60的下部件60B内的下保持器93。

运转刀具联接器90包括外花键或键连接94，以使运转刀具联接器与刀具驱动轴70旋转联接，同时允许运转刀具联接器90相对于刀具驱动轴70轴向地位移。进一步地，运转刀具联接器90可以在其下远端提供内花键或键连接99，以使运转刀具联接器90与运转刀夹25’旋转联接。当活塞组件95被接合时，如图5所示，运转刀具联接器90处于伸展位置以接合运转刀夹25’，使得运转刀夹25’经由内花键或键连接99旋转联接到主轴马达30上。在该位置，运转刀夹25’可以用来利用想要的刀具T执行机加工操作，例如磨或钻孔。相反，当活塞组件95如图4所示那样被脱离接合时，运转刀具联接器90处于脱离接合位置，从而与运转刀夹25’脱离接合。在该位置，运转刀夹25’不再联接到主轴马达30上，而顶板组件20可以自由转动。这允许采用转位马达15使得另一个刀夹25转位到操作位置。

连接到壳体60下部件60B上的支架97从壳体60底部延伸，并包括第一和第二接近传感器98A、98B。第一接近传感器98A定位并构建用于检测活塞组件95是否处于缩回位置，例如如图4所示。类似地，第二接近传感器98B定位并构建用于检测活塞组件95是否处于伸展位置，例如如图5所示。在一个实施方式中，第一和第二接近传感器98A、98B是LED传感器。然而，显然，也可以采用其他类型的接近传感器。

主轴马达30安装在主轴马达安装板75上，该主轴马达安装板75可以提供有冷媒通道或回路76以散发来自主轴马达30的热量，进而阻止转位刀具转塔组件10的热膨胀和/或收缩。

在一个实施方式中，冷媒回路76可以直接形成在马达安装板75内以减小空间，如图6所示。在马达安装板75中的开口79提供足够尺寸的开口以允许附接到主轴马达30的输出轴35上的主动皮带轮40从中延伸通过。椭圆形的马达安装孔77允许主轴马达30通过紧固件(未示出)安装到马达安装板75上。当紧固件松松地拧上时，椭圆形的马达安装孔77允许主轴马达30和主动皮带轮40横向移位，以为皮带45提供张紧(或可选地解除张紧)。进一步地，安装孔78设置用于将马达安装板75安装到转塔壳体5的凹进部32的底部。

马达安装板75可以由导热材料制成，例如金属，特别地，铝或铝合金。在一个实施方式中，冷媒回路76可以在马达安装板75的机加工过程中形成。然后塞子(未示出)可以***到机加工孔76a、76b、76c中，并焊接、攻丝，或者以其它方式气密地密封在适当的位置。在其他实施方式中，冷媒回路76可以浇铸或者以其它方式形成在马达安装板75内，如本领域技术人员知道的那样。冷媒或传热流体，例如水或乙二醇，可以流过冷媒回路76到达外部热交换器(未示出)，以从安装板75和主轴马达30移除潜在的热。在可选的实施方式中，主轴马达30可以采用设置在主轴马达30体周围的护套、套筒或线圈进行冷却。

为替换磨损或破裂的皮带45，皮带45上的张紧首先通过松开但不必移除用于将主轴马达30安装到马达安装板75上的紧固件而解除。这允许紧固件在椭圆形马达安装孔77中横向滑动，从而允许主轴马达30和主动皮带轮40在开口79中横向滑动以解除在皮带45上的张紧。

接着，顶板组件20的盖21可以通过移除紧固件22而移除，以露出壳体60。然后壳体60从转位轴承支撑52分开，例如通过从通孔59中移除紧固件。然后，壳体60的上部件60A可以通过移除紧固件61和渐缩销62而从壳体60移除。当壳体60的上部件60A移除后，从动皮带轮65和皮带45可以被完全地触及。这时可以安装替换皮带45或进行其他的维护。

壳体60可以以相反的过程重新组装并安装到转位轴承支撑52上。最后，皮带45被张紧，用于将主轴马达30安装到马达安装板75上的紧固件被完全拧紧。

在公开的实施方式中，无需传统刀具转塔组件的传动轴。公开的实施方式中的壳体60从张紧皮带45的上、下方支撑刀具驱动轴70。该刀具驱动轴70可以由在从动皮带轮65相对两侧的上轴承组件85和下轴承组件80支撑。该构造平衡了从动皮带轮65的力并可以减小振动。同时，壳体60的构造可以便于磨损或断裂的皮带45的更换。

尽管本发明已经通过结合认为是最实用和最优的实施方式而进行了说明，可以理解的是，本发明可以有进一步的改变而不限于公开的实施方式，本发明旨在覆盖本发明任何变形、使用、等价装置或改编，只要其原则上落入本发明的原理，并包括这样的对于本发明的偏离，只要其在已知的或本发明描述的本领域传统实践范围内，且可以应用于这里提出的实质性特征和落入后面权利要求的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种转位刀具转塔组件，包括：

转塔壳体；

顶板组件，其支撑多个刀夹，所述多个刀夹的每个被构建和布置用于保持相应的机加工刀具，所述顶板组件能够相对于所述转塔壳体旋转，以使得所述多个刀夹中的一个能够定位在操作位置；

马达；

从动皮带轮，其由所述马达驱动；

刀具驱动轴，其设置用于驱动处于操作位置的刀夹，所述刀具驱动轴由从动皮带轮驱动；

皮带，其将所述马达与所述从动皮带轮连接；和

用于从动皮带轮的壳体，所述用于从动皮带轮的壳体包括主体部分和能够移除部分，所述主体部分在所述从动皮带轮的一侧支撑所述刀具驱动轴，所述能够移除部分在所述从动皮带轮的与所述从动皮带轮的所述一侧相对的另一侧支撑所述刀具驱动轴，

其中所述能够移除部分能够被移除以允许触及所述从动皮带轮。

2.根据权利要求1所述的转位刀具转塔组件，还包括能够相对于所述刀具驱动轴轴向移位的运转刀具联接器，以允许所述刀具驱动轴旋转联接到在操作位置的刀夹上。

3.根据权利要求2所述的转位刀具转塔组件，其中在所述运转刀具联接器和所述刀具驱动轴之间的接合是花键或键连接。

4.根据权利要求2所述的转位刀具转塔组件，其中在所述运转刀具联接器和在操作位置的刀夹之间的接合是花键或键连接。

5.根据权利要求2所述的转位刀具转塔组件，还包括构建用于使所述运转刀具联接器与在操作位置的刀夹接合和脱离接合的活塞组件。

6.根据权利要求2所述的转位刀具转塔组件，还包括至少一个传感器，所述传感器用于确定所述运转刀具联接器是否与在操作位置的刀夹接合或脱离接合。

7.根据权利要求1所述的转位刀具转塔组件，其中所述马达的输出轴包括主动皮带轮，所述主动皮带轮与所述从动皮带轮对准。

8.根据权利要求7所述的转位刀具转塔组件，其中在所述马达的输出轴和所述主动皮带轮之间设置转矩限制联接器，从而限制提供到所述皮带上的最大转矩。

9.根据权利要求1所述的转位刀具转塔组件，其中所述主体部分携带在所述从动皮带轮的一侧支撑所述刀具驱动轴的轴承组件，而所述能够移除部分携带在所述从动皮带轮的所述另一侧支撑所述刀具驱动轴的轴承组件。

10.根据权利要求1所述的转位刀具转塔组件，其中所述多个刀夹绕着所述顶板组件径向间隔开。

11.根据权利要求1所述的转位刀具转塔组件，还包括转位马达，所述转位马达构造用于使所述顶板组件转位，以使所述多个刀夹中的一个位于操作位置。

12.根据权利要求1所述的转位刀具转塔组件，还包括用于将所述马达安装到所述转塔壳体上的安装板，在所述安装板中形成冷媒回路以散发来自所述马达的热量。

13.根据权利要求1所述的转位刀具转塔组件，其中所述顶板组件被能够旋转地支撑在与所述转塔壳体连接的毂上。

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