CN109641334A - 耦合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于可再次松开地建立在刀具转塔的驱动单元(13)和布置在所述刀具转塔上的刀具接纳部(36)的从动单元(46)之间的驱动连接的耦合装置，加工刀具可接纳在刀具接纳部中，其特征在于，驱动单元(13)的驱动轴(14)在耦合位置中通过其外齿部(32)与从动单元(46)的从动轴(44)的内齿部接合，并且为了在耦合之前使外齿部(32)相对于内齿部(64)无碰撞地定向，使用定向装置，定向装置穿过从动轴(44)的多个部件，并且在一侧上具有控制机构(68)以用于与驱动轴(13)共同作用并且在另一侧上具有可由控制机构(68)操控的定向机构，定向机构可固定在刀具接纳部上。

Description

耦合装置

技术领域

本发明涉及一种用于可再次松开地建立在刀具转塔的驱动单元和布置在刀具转塔上的刀具接纳部的从动单元之间的驱动连接的耦合装置，加工刀具可接纳在刀具接纳部中。此外，本发明涉及一种至少具有这种耦合装置的部件的刀具转塔以及刀具接纳部。

背景技术

通过文献DE 10 2009 042 772 A1已知一种用于选择性地驱动刀具转塔的刀具盘和至少一个加工刀具的驱动装置，加工刀具可借助于刀具接纳部固定在刀具盘上并借助于两个可由共同的、具有驱动轴的驱动装置驱动的驱动机构被驱动，其中，所述驱动机构通过分别可由至少一个操纵装置操控的耦合装置与用于驱动刀具盘或加工刀具的驱动机构相连接，并且其中，至少驱动装置与驱动机构一起布置在刀具盘之内。

此外，在已知的耦合装置中，在运行模式中，刀具转塔的驱动单元的驱动轴在耦合位置中通过其内齿部与刀具接纳部的从动单元的从动轴的外齿部接合，以用于转动地驱动之前被接纳的切削的加工刀具。如果利用该加工刀具的加工结束，通过使所述齿部再次彼此脱开接合，松开耦合装置，并且通过使刀具盘相对于刀具转塔的静态布置的驱动单元转动或摆动，可将新的刀具接纳部与其外周缘侧布置在刀具盘上的刀具一起更换到加工位置中，随后，对于新的刀具接纳部，耦合装置重新将驱动轴和从动轴的所述齿部相互接合。

为了随后无碰撞的耦合过程，必须使所述齿部准确地彼此定向，使得一个齿部、例如从动轴的外齿部的齿尽可能无间隙地接合到在此以驱动轴的内齿部的形式的另一齿部的齿隙之间。为了保证这种情况，使用所谓的转动止动部，在专业术语方面，该转动止动部也称为分度装置。

在文献DE 42 28 946 A1中，针对用于刀具转塔的主轴头部，公开了这种转动止动部，主轴可转动地支承在刀具转塔中，衬套可纵向移动地但是不可转动地布置在主轴上，在衬套上设置有固定元件，为了转动固定，固定元件在其作用位置中与壳体的固定元件接合并且可通过衬套的轴向移动克服预紧的弹簧的力与壳体的固定元件脱开接合，在固定元件的作用位置中，在一个方向上形锁合地限制衬套的轴向移动区域，其中，在固定元件的作用位置中共同作用的面之中，至少一个固定元件的面以避免自锁的程度相对于轴向方向倾斜。这样，可将能通过固定元件传递的扭矩限制在避免损坏或破坏的值上。此外，在没有特别的精度的情况下保证，设置在主轴上的耦合型材刚好向着耦合配合件的型材定向，从而在耦合时不会出现在通常以齿型型材的形式的型材之间的碰撞。这种或相似的转动止动部通常设置在每个已知的刀具接纳部的从动单元的从动轴的外周缘上。

尽管已知的耦合装置连同转动止动部在实际中已经证实为最好的，但是如果希望通过刀具转塔的驱动单元传递更高的加工力矩，可能出现问题，因为最大可传递的力矩通常受到以彼此接合的齿部的形式的所述轴毂连接的强度的限制并且就此而言由于结构而必然相对较低。

发明内容

基于该现有技术，本发明的目的是，如下进一步改进已知的耦合装置，即，提供尤其在使用功率增强的直接驱动器作为刀具转塔中的驱动单元时允许传递更高的加工力矩的轴毂连接。

上述目的通过在其整体上具有权利要求1所述的特征的耦合装置实现。

通过根据权利要求1的特征部分，驱动单元的驱动轴在其耦合位置中通过其外齿部与从动单元的从动轴的内齿部接合，由于借此可实现的、由结构决定的更大的外齿部和内齿部的轴毂偶对直径，也可将更高的扭矩以及因此加工力矩传递到接纳在刀具接纳部中的切削的加工刀具上，这通过至今所述的通过其齿部在相应较小的直径上相互接合以用于加工的齿部解决方案是无法实现的。

但是，为了在更大的直径上使外齿部的驱动轴也可与从动轴的内齿部不受制约地相互接合，本发明此外规定，为了在耦合之前使所述外齿部相对于所述内齿部无碰撞地定向，使用定向装置，现在，定向装置不再如现有技术阐述的那样在外周缘侧布置在从动轴上，而是相反地穿过从动轴的多个部件，并且在一侧上具有控制机构以用于与驱动轴共同作用并且在另一侧上具有可由控制机构操控的定向机构，定向机构可固定在刀具接纳部上。因此，这与现有技术没有对应性，这也包括具有至少根据本发明的耦合装置的组件的刀具转塔和刀具接纳部解决方案。

此外有利的是，通过更改的新型的耦合装置，也始终地实现了将传统结构形式的刀具接纳部固定在新型的耦合装置上，其方式为，耦合装置在驱动单元的驱动轴上在位于外部的外齿部旁边也始终地具有位于内部的内齿部，该内齿部可与刀具接纳部的从动单元的从动轴的传统的外齿部耦联。这样，实现了用于机床的刀具转塔的一定程度上模块化的刀具盘方案，在其中，可根据应用情况固定新的和旧的刀具接纳部。

其它从属权利要求的主题是根据本发明的解决方案的其它有利的实施形式。

附图说明

以下根据附图根据实施例详细解释根据本发明的耦合装置。

其中，以原理性的以及非按比例的图示：

图1部分地以纵截面的形式，部分地以立体图的形式，示出了具有根据本发明的耦合装置的一部分的未详细示出的机床的刀具转塔的一部分；

图2以立体图示出了不带有所用的加工刀具的刀具接纳部，其中示出现有技术中的耦合装置的部件；

图3和4部分地以纵截面的形式，部分地以立体视图示出，分别示出了在解耦和耦合状态中的刀具接纳部，其不带有加工刀具而带有根据本发明的耦合装置的部件；

图5和6部分地以纵截面的形式，部分地以立体图，分别示出，为了耦合接合将根据图2的主轴头形式的刀具接纳部***根据图1的刀具转塔中，以及在刀具接纳部和刀具转塔之间完全进行的耦合接合；以及

图7和8示出了相应于图5和6的图示，然而现在使用根据图3和4的图示的具有根据本发明的耦合装置的刀具接纳部，其中，图7示出了在根据图3的工作状态中的刀具接纳部，并且图8相应于根据图4的示出的刀具接纳部的工作状态。

具体实施方式

图1简要地示出了用于(未示出的)机床的所谓的刀具转塔的部分，其中，刀具转塔是用于切削加工工件的机器(例如以铣削机的形式)的组成部分。为此，刀具盘10以可绕刀具转塔的静态布置的壳体部件12摆动的方式被引导，在现代的用于刀具转塔的直接驱动方案中，壳体部件接纳具有驱动轴14的驱动单元13。在此优选地，通常以电动机为形式的所述驱动单元13是刀具转塔的静态布置的壳体部件12的集成的组成部分，并且例如在文献DE101 30 446 A1、DE 10 2009 042 772 A1或DE 10 2005 033 890 A1中给出这种解决方案。通过通常的且因此不再详细描述的轴承支架24、24'可转动地在壳体部件12之内引导的驱动轴14实施成多件式的，并且具有前部的接合件16，一旦相反指向的液压的力引入消失，接合件16可借助于蓄能器、例如压力弹簧18被引入其在图1中示出的最前部的位置中。例如在图5中示出，液压环形腔20用于施加所述液压力，环形腔20被相应的液压力加载，以用于，在附图的观察方向上观察，从右向左克服压力弹簧18的力作用使液压的多级活塞22回位，并且多级活塞此时可占据其在图5中显示的终端位置。此时，柱形的多级活塞22在带动两个前部的轴承支架24的情况下一起带回驱动轴14的前部的接合件16，其中，为此接合件16可沿轴向定向的纵向引导部26纵向移动地在驱动轴14的其它部分中被引导。

如此外从图1中得到的那样，接合件16在其自由的前端部上具有内齿部28，内齿部被引入接合件16的布置在中心的、柱形的内凹处30中。此外，接合件16在其柱形的外周缘侧上具有以外齿部32为形式的另一齿部。在此，外齿部32处于比通过内齿部28形成的直径明显更大的直径上。此外，在刀具盘10中存在柱形的中心空隙34，中心空隙用于接纳刀具接纳部36、38的相应地构造成柱形的固定销35，其中，刀具接纳部36是传统类型的，并且根据图3和4的新设计的刀具接纳部38配备有根据本发明的耦合装置的部件。代替中心空隙34和固定销35的所述柱形的构造方案，上述可相互接合的组件也可至少部分地构造成锥形的(未示出)。为了更简单地图示，在图中省去了切削的加工刀具，加工刀具以通常的且因此未再详细描述的方式固定在相应的刀具接纳部36、38上。此外，在图1中，显示了在其最前部的端部位置中的接合件16，此时液压环形腔20保持排空或者说无压力并且作为液压蓄能器的压力弹簧18部分放松。在该前方的接合位置中，接合件16阻止刀具盘10绕横向于驱动轴14的纵轴线伸延的竖轴自由摆动。在该前部的接合状态中，刀具盘10无论如何都通过接合件16在其摆动位置中被锁定并且不能通过接合件摆动远离，其中，以通常的方式，具有已知的锁止装置的另一电动的驱动器用于限定地且精确地将刀具盘10固定在加工位置中，出于简单性原因，驱动器和锁止装置都未示出。

根据图2的已知的刀具接纳部在其柱形的固定销35上具有向外伸出的外齿部40，该外齿部40可与驱动轴14的内齿部28接合。尤其如图5示出的那样，刀具接纳部36在其内侧上具有一种螺杆传动部42，螺杆传动部具体用于转动驱动未详细示出的加工刀具的从动单元46的从动轴44，其中，从动单元46具有主轴壳体48，以通常的方式通过轴承支架50在主轴壳体48中引导从动轴44。螺杆传动部42或者说从动轴44构造成台阶形的，并且在其右侧的自由端侧上具有用于固定未示出的加工刀具的接纳锥形部52。在图5的观察方向上观察，在左侧上布置衬套形的转动止动部54，转动止动部作为定向或分度装置能以沿着从动轴44的外周缘移动预定的距离的方式被引导，并且在此利用其自由的右端侧的端部支撑在以另一压力弹簧56的形式的蓄能器上，压力弹簧56具有在图5的观察方向上观察将衬套形的转动止动部压向左侧的倾向。在左侧的止挡位置中，转动止动部54将从动轴44卡锁在预定的径向位置中，从而始终保证，外齿部40无碰撞地与驱动轴14的接合件16的内齿部28接合。这种在此用作分度装置的转动止动部例如在文献DE 42 28 946 A1中已经阐明，从而在这点上不再详细阐述结构细节。

如果根据图6的图示，已知的刀具接纳部36完全固定在刀具盘10上，则放松液压的环形腔20并且在压力弹簧18的弹性作用下，将接合件16向前推，其中，借助于此处用作定向装置的转动止动部54，向着彼此定向的齿部28和40可无碰撞地相互接合，其中，通过接合件16的自由端侧的端部，克服压力弹簧56的力推回转动止动部54，随后中断锁止的耦合，并且释放从动轴44以驱动螺杆传动部42。此时，柱形的内凹处30利用其内齿部28部分地通过在从动轴的自由端部上的外齿部40搭接从动轴44，从而接合件16的相邻的自由端侧和衬套形的转动止动部54面式地相互贴靠。随后，通过操控作为驱动单元13的电动机，通过如此耦合的在驱动轴14和从动轴44之间的连接驱动切削的加工刀具。

为了例如在图5中示例性地说明的解耦过程，随后再次以压力加载环形腔20，其中，在图5的观察方向上观察，多级活塞20从右向左移回并且此时通过两个前部的轴承支架24克服压力弹簧18的作用带动接合件16。于是，在接合件16被拉回时，刀具盘10再次能够以通常的方式摆动，并且布置在刀具盘10的外周缘上的另一刀具接纳部(未示出)可到达根据图5的设置的加工位置中，以用于新的耦合过程。一旦接合件16移动到拉回的位置中，压力弹簧56再次沿观察方向从右向左推动作为定向装置的转动止动部54并且将从动轴44可靠地锁止在其当前位置中，从而在内齿部28与外齿部40重新彼此接合时，齿向着彼此定向，使得所述齿部可相互啮合。以上所述的解决方案是现有技术，其中，如已经阐述的那样，通过根据本发明的耦合装置也能始终地使传统结构形式的刀具接纳部36耦合以用于加工过程。然而，如果这是不期望的，必须在驱动轴14中在驱动侧上取消所述内齿部28，或者简单地弃用上述与已知的刀具接纳部36的耦合过程。

下文中，现在根据图3和4详细解释根据本发明的刀具接纳部38，其中，图3示出了在解耦状态中的刀具接纳部38，并且图4示出了在耦合的状态中的刀具接纳部38。如果刀具接纳部38与根据图2的已知的刀具接纳部36具有一致性，则为相同的构件使用相同的附图标记，并且与此相关的实施方案也相应地适用于新的实施形式38。由此，刀具接纳部38也具有主轴壳体48，在主轴壳体中通过现在三个轴承支架50可转动地引导以从动轴44的形式的台阶形的螺杆传动部42。就此而言形成的从动单元46在图3和4的观察方向上观察在其上端部上具有联接部位58，用于切削的加工刀具的未详细示出的接纳件可通过联接部位58联接并且可耦联在刀具接纳部38上。在相对置的下端部上，如已经阐述的那样，主轴壳体48过渡到柱形的固定销35中，在固定销的自由的下端部上，台阶形的从动轴44通向外部。从动轴44的下部的自由端部扩宽到衬套形的联接件60中，联接件在中心具有柱形的空隙62，从动轴44的内齿部64沿着空隙62引导。所有在此使用的齿部28、32、40和64优选地实施成锥齿部。所述联接件60的外周缘在此基本上与固定销35的外周缘齐平地结束。

为了在实际的耦合过程之前现在驱动轴14的外齿部40相对于从动轴44的内齿部64无碰撞的定向，新的刀具接纳部解决方案38具有定向装置66，根据图3和4的图示，定向装置穿过从动轴44的多个部件并且在一侧上具有控制机构68并且在另一侧上具有可由控制机构68操控的定向机构70，定向机构可静态地固定在主轴壳体48的壳体部件上，以下还将详细解释。在以压力弹簧72的形式的另一蓄能器的作用下，新的定向装置66的控制机构68具有相对于刀具接纳部38的一部分的轴向超出部，尤其以固定销35的自由端部的形式的轴向超出部。在所示出的实施形式中，控制机构68由控制盘74形成，控制盘74以与从动轴44的内齿部64径向间隔开距离的方式可轴向移动地在中心的空隙62之内被引导。控制机构68或者说控制盘74固定地与杆件76相连接，其中，杆件在其另一自由端部上被接合栓78横向延伸地穿过，接合栓作为用于从动轴44的定向机构根据图3的图示在解耦状态中保持在固定销35的内侧上的袋形的或槽形的空隙80中，确切地说在固定销35到主轴壳体48的其余部分的端侧82的自由侧的过渡部位上。

此外，杆件76在其与接合栓78相邻的自由端部上具有杆形的对中装置84，对中装置在根据图4的图示的耦合状态中与从动轴44的(以锥形伸延的引导空隙88的形式的)对应部件接合。为了形成用于杆件76的引导部，具有内齿部64的联接件60通过柱形的突出部90与从动轴44的对应构造的中心突出部92固定地相连接，例如，可将两个突出部90、92相互旋拧在一起。由于接合栓78作为定向机构70也穿过从动轴44的中心突出部92并且同时也穿过从动轴44自身，一旦接合栓78通过接合到横向伸延的空隙80中而固定在主轴壳体48中，从动轴44就固定在其相应的位置中。于是，具有内齿部64的联接件60不再能转动，而是在刀具接纳部38解耦状态中保持在图3中示出的位置中。

然而，如果在刀具接纳部38耦合的状态中操纵控制盘74(以下还将详细解释)，则根据图4的图示，克服压力弹簧72的作用进一步将控制盘推入柱形的空隙62中，并且接合栓78通过杆件76与主轴壳体48中的空隙80脱开接合，结果是，通过由此也被释放的从动轴44的内齿部64可实现用于驱动未详细示出的加工刀具的转动运动。随后，为了杆件76的可靠对中，杆件的以对中件84的形式的自由端部接合到从动轴44中的引导空隙88中。如果从根据图4的耦合状态出发重新解耦，定向装置66作为整体再次占据其在图3中示出的位置，并且随后从动轴44通过作为定向机构70的固定的接合栓78重新抗扭转地卡锁在主轴壳体48中。

图7和8现在相应于根据图5和6的已经提出的解决方案示出了在刀具盘10上的解耦位置中以及耦合位置中的新的刀具接纳部38。在此，根据图3的刀具接纳部38在根据图7的图示的操纵位置中被接纳在刀具盘10中，并且接纳部38在根据图4的耦合状态中示出根据图8的从属的接纳位置。为了从根据图7的脱开或解耦位置中到达根据图8的耦合的位置中，再次排空液压环形腔20的压力，并且接合件16以已经描述的方式在压力弹簧18的作用下从根据图7的其后部位置中进入根据图8的其前部位置中。此时，从动轴14的外齿部32与从动轴44的内齿部64耦合接合，其中，接合件16的前部的自由端侧作用在控制盘74的前部的端侧上，并且在图7的观察方向上观察从左向右推回控制盘，确切地说直至根据本发明的定向装置66的横向延伸的接合栓78与主轴壳体48中的袋形的空隙80脱开接合。于是，如此释放了从动轴44，以便能够借助于耦合的驱动轴14通过电动机13进行驱动。

在图8中示例性地阐述了之前的完全耦合的状态，并且再次如针对根据图5和6的解决方案已经描述的那样，以相反的顺序进行解耦过程，通过以压力加载液压环形腔20，克服压力弹簧18的弹性作用使多级活塞22向回移动，其结果是，两个处于接合中的驱动轴14的外齿部32和从动轴44的内齿部64再次脱开接合，其结果是，以接合栓78为形式的定向装置66的定向机构70重新固定在主轴壳体48中的对应的空隙80中。随后，刚好将从动轴44固定在位置中，由此保证，在使所述齿部重新接合时，一个齿部的齿能无碰撞地且精确配合地接合到相应另一齿部的齿隙中。

一旦在用于刀具接纳部36或38的解耦状态中相应地解锁了定向装置54、55，则通过相应的从动轴44带动定向装置转动直至加工结束。

在根据现有技术的解决方案中(在图2、5和6中示出)，在百分之十的占空比下能在驱动轴14和从动轴44之间传递约55Nm的扭矩，而新的具有更宽的接合直径的齿部解决方案实现了85Nm以及更高的扭矩传递。最后，这实现了将功率增强的直接驱动器应用在刀具转塔中，因为在更大的直径上的在对应的齿部之间的所述轴毂连接允许更高的扭矩传递。尤其是保证，在齿啮合部上传递扭矩时不再导致机械失效。

Claims (11)

1.一种用于可再次松开地建立在刀具转塔的驱动单元(13)和安置在所述刀具转塔上的刀具接纳部(36、38)的从动单元(46)之间的驱动连接的耦合装置，加工刀具可接纳在所述刀具接纳部中，其特征在于，所述驱动单元(13)的驱动轴(14)在耦合位置中以其外齿部(32)与从动单元(46)的从动轴(44)的内齿部(64)接合，并且定向装置(66)用于在耦合之前使所述外齿部(32)相对于所述内齿部(64)无碰撞地定向，所述定向装置穿过从动轴(44)的部件，并且在一侧上具有控制机构(68)以用于与驱动轴(13)共同作用并且在另一侧上具有能由控制机构(68)操控的定向机构(70)，所述定向机构能固定在刀具接纳部(38)上。

2.如权利要求1所述的耦合装置，其特征在于，所述驱动轴(14)的外齿部(32)包围同一驱动轴(14)的内齿部(28)，所述内齿部布置在驱动轴(14)的端侧上并且通向外部并且在耦合的状态中用于接纳传统地构造的刀具接纳部(36)的从动轴(44)的外齿部(40)，所述内齿部与已知的定向装置(54)一起包围刀具接纳部(36)的从动轴(44)。

3.如权利要求1或2所述的耦合装置，其特征在于，驱动单元(13)的驱动轴(14)可转动地支承在接纳部(22)中并且能与接纳部一起借助于操纵机构(18、20)轴向地从耦合位置中移动到解耦位置中，并且能相反地从解耦位置中移动到耦合位置中。

4.如上述权利要求中任一项所述的耦合装置，其特征在于，在蓄能器(72)的作用下，定向装置(66)的控制机构(68)在其中间位置中具有相对于刀具接纳部(38)的部件(35)的轴向超出部，并且定向机构(70)固定在刀具接纳部(38)上，并且在耦合位置中，控制机构(68)贴靠驱动轴(14)并且定向机构(70)与刀具接纳部(38)脱开接合。

5.如上述权利要求中任一项所述的耦合装置，其特征在于，定向装置(66)具有杆件(76)，所述杆件穿过从动轴(44)的部件并且在其一侧上具有控制盘(74)作为控制机构(68)并且在其另一端部上具有接合栓(78)作为定向机构(70)，该接合栓与杆件(76)相连接并且在定向的位置中能固定在刀具接纳部(38)的壁部件中的袋形的或槽形的空隙(80)中。

6.如上述权利要求中任一项所述的耦合装置，其特征在于，所述杆件(76)在其与接合栓(78)相邻的自由端部上具有对中装置(84)，所述对中装置至少在耦合位置中与刀具接纳部(38)的从动轴(44)的部件接合。

7.如上述权利要求中任一项所述的耦合装置，其特征在于，驱动轴(14)的接纳部(22)在液压力引入的情况下回位到解耦位置中，并且在去掉液压力引入时在蓄能器(18)的作用下被调节到耦合位置中。

8.如上述权利要求中任一项所述的耦合装置，其特征在于，所述控制机构(68)在其每个可能的轴向移动位置中都被从动轴(44)的内齿部(64)包围。

9.如上述权利要求中任一项所述的耦合装置，其特征在于，构造成压力弹簧(72)的用于控制机构(68)的蓄能器在从动轴(44)的接纳部中被引导并且利用其自由侧持续地支撑在控制机构(68)上。

10.一种刀具转塔，其具有如上述权利要求中任一项所述的耦合装置的至少一部分，其特征在于，传统结构形式的刀具接纳部(36)以及这种新型的刀具接纳部(38)能固定在所述转塔的刀具盘(10)上，所述刀具接纳部在其从动单元(46)的从动轴(44)上具有内齿部(64)，所述内齿部能与刀具转塔的驱动单元(13)的驱动轴(14)的可配设的外齿部(32)接合。

11.一种用于如权利要求10所述的刀具转塔的刀具接纳部，其特征在于，所述刀具接纳部具有从动单元(46)，所述从动单元具有从动轴(44)，所述从动轴在其一个自由端部上具有内齿部(64)并且至少部分地被定向装置(66)穿过。