机床 |
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申请号 | CN200710128039.1 | 申请日 | 2007-06-22 | 公开(公告)号 | CN101104241A | 公开(公告)日 | 2008-01-16 |
申请人 | 格里森工场; | 发明人 | J·茂; S·卡得卢巴斯基; | ||||
摘要 | 在一具有至少两个运动轴线(2、7)的机床中,一第一功能承载单元(1)或一第二功能承载单元(5)按照该两个轴线运动,只对于第一功能承载单元(1)设置一自己的伺服驱动,由此,第二功能承载单元(5)通过一在连接状态和分离状态之间切换的连接单元(13)由第一功能承载单元(1)驱动。 | ||||||
权利要求 | 1.一种机床,该种机床具有床身、第一和第二运动轴线(2、7)、第一 功能承载单元(1;24)和第二功能承载单元(5;26),由控制的驱动电机驱 动的第一运动单元根据对应于第一运动轴线(2)的第一运动路径相对于床身 移动第一功能承载单元,而由第二运动单元根据对应于第二运动轴线(7)的 第二运动路径移动第二功能承载单元,其特征在于,第二运动单元具有在连接 状态和分开状态之间切换的第一连接单元(13;32)、在第一连接单元(13; 32)的连接状态中通过第一功能承载单元(1;24)沿对应于其第一运动轴线 的运动路径的运动而被驱动的驱动部分、以及由驱动部分驱动的从动部分,第 二功能承载单元(5;26)通过该从动部分沿着其第二运动路径被驱动。 |
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说明书全文 | 技术领域本发明涉及一种机床,该种机床具有一床身、一第一和第二运动轴、一第 一功能承载单元和一第二功能承载单元,第一功能承载单元由受控制的驱动电 机驱动的第一运动单元根据对应于第一运动轴的第一运动路径相对于床身移 动,而第二功能承载单元由第二运动单元根据对应于第二运动轴的第二运动路 径移动。 背景技术在该种类型机床的功能承载单元上,夹紧诸如齿轮坯件或粗加工的齿轮那 样的工件以及诸如铣刀或蜗杆砂轮那样的加工工具。通过功能承载单元根据其 运动轴的运动,在工具和工件之间形成加工所希望的切进。根据运动轴驱动功 能承载单元的运动单元通常对每一运动轴设置有一本身的控制的驱动电机。通 过由驱动电机的控制所生成的功能承载单元的运动路径,对加工过程可以所要 求的高精度来调整工具和工件之间的相对运动。另一功能承载单元例如可用作 为一喷嘴的承载体,冷却剂利用该喷嘴被输送到加工区域。通过功能承载单元 的可运动性,可以所希望的方式调整与加工工具或工件的距离。带有其固有控 制的驱动电机的每一运动轴的装备当然意味着高的构造费用。 发明内容对此,本发明的任务是构造一上述类型的机床,其在保持功能不变的情况 下要求小的构造费用。 根据本发明,该任务可以这样解决,第二运动单元具有一在连接状态和分 开状态之间切换的第一连接单元、一在第一连接单元的连接状态中通过第一功 能承载单元沿对应于其第一运动路径的运动而被驱动的驱动部分,以及一由驱 动部分驱动的从动部分,第二功能承载单元通过该从动部分沿着其第二运动路 径被驱动。 本发明考虑到,运动轴只要其不完全对应于独立的自由度,则就不必配置 带有单独驱动电机的必要的单个驱动器。相反地,根据本发明,第二功能承载 单元可舍弃一专用的驱动电机,而其运动能量可从由其控制的驱动电机所驱动 的第一功能承载单元的运动中导出。其时,在第一连接单元的连接状态中,第 二运动单元在其从动部分上将导入其驱动部分内的第一功能承载单元的运动 转换到第二功能承载单元上。如果相反地第一连接单元切换到其分开状态,则 第二功能承载单元保持在某一位置上,该位置对应于从该位置直到那时候经过 的第二运动路径。由此,根据本发明的结构正确地对待机床中的众多要求,如 果不要求的话,则第二功能承载单元对于每一时间点独立于第一功能承载单元 而移动。在根据本发明构造的机床中,例如,第二功能承载单元的第二运动路 径可与第一功能承载单元的第一运动路径刚好相对,于是,第二功能承载单元 只要其布置在第一功能承载单元上就可相对机床保持静止。另一方面,在第一 功能承载单元和布置在其上的第二功能承载单元之间可通过第一连接单元合 适的切换造成暂时的相对运动并由此带来相对的位置变化。 本发明的思路可特别地应用于第一运动轴是一线性运动轴的情形。然后, 在第一连接单元的连接状态中,第二运动单元的驱动部分跟从第一功能承载单 元的线性运动路径。 另一有利的实施例在于,第二运动单元具有一第二连接单元,该第二连接 单元与第一连接单元对向地切换在一连接状态和一分开状态之间,在连接状态 中,第二运动单元被锁住,而在分开状态中,第二运动单元释放而被驱动。第 二连接单元将第二功能单元闩定在某一位置,该位置对应于直到第一连接单元 分离所经过的第二功能单元的第二运动路径。由此,确保即使有干扰力作用时 也可保持该位置,一直到第二连接单元分离且第一连接单元转变到其连接状态 之后,由第一功能承载单元导出的驱动能量重新作用于第二功能承载单元上。 可以设计本发明的一重要的实施例形式,第二运动装置的驱动部分和从动 部分是其纵向轴线平行于线性运动轴线延伸的刚性杆的轴向彼此间隔开的部 分。该杆在第一连接单元的连接状态中根据第一功能承载单元的运动方向被后 者所推移或牵拉,并由于该运动路径提供驱动第二功能承载单元所需的运动能 量。 可合适地这样进行设计,使第一连接单元具有一夹紧元件,杆的形成驱动 部分的那部分在第一连接单元的连接状态中被牢固地夹紧在该夹紧元件上。第 一连接单元的实施表明了高的运行可靠性和结构的简化。相应的优点可通过以 下的措施来获得,使第二连接单元具有一夹紧元件,杆的形成从动部分的那部 分在第二连接单元的连接状态中被牢固地夹紧在该夹紧元件上。 根据本发明的另一思路来设计,第二运动装置的驱动部分和从动部分各构 成一压力介质致动的活塞-缸-单元,与活塞连接的每一活塞杆从缸中伸出,由 相应缸内的各活塞彼此分开的腔室各通过在两个活塞-缸-单元之间延伸的压 力介质导管彼此连接起来。 由于此时缸彼此对应的腔室通过压力介质导管互相连接,所以,一引入到 一个活塞-缸-单元的活塞杆内的运动导致:由于由此作用的压力介质位移,相 应的另一活塞-缸-单元的活塞和其活塞杆实施一相应的运动。如果两个缸具有 相同的内截面,则此时两个活塞杆的运动路径同样大。 尤其合适地是,构成驱动部分的活塞-缸-单元的活塞杆平行于线性运动轴 延伸。 一种将运动能量引入到第二运动单元内的可能方式是,构成驱动部分的活 塞-缸-单元固定在第一功能承载单元上,而第一连接单元固定在床身上。但替 代地也可这样设计,构成驱动部分的活塞-缸-单元固定在床身上,而第一连接 单元固定在第一功能承载单元上。 如在实施例形式中那样,其第二运动单元具有杆,也在具有活塞-缸-单元 的实施例形式中,合适地是,第一连接单元具有一夹紧元件,构成驱动部分的 活塞-缸-单元的活塞杆在第一连接单元的连接状态中被固定在该夹紧元件上, 和/或第二连接单元具有一夹紧元件,构成从动部分的活塞-缸-单元的活塞杆在 第二连接单元的连接状态中被固定在该夹紧元件上。 本发明特别可应用于第二运动轴是一线性运动轴的情形中。 也可这样进行设计,在第二功能承载单元和从动部分之间设置一改变其运 动方向或其运动路径的传动件。 一重要的应用实例是,在第一功能承载单元上布置一加工工具,而在第二 功能承载单元上布置一冷却剂喷嘴。通过从第一功能承载单元的运动引出的第 二功能承载单元的运动,可以最佳地调整冷却剂喷嘴相对于加工工具的距离。 这一点对于以下情形特别地有意义,诸如一蜗杆砂轮那样的加工工具在其运行 过程中由于磨损和其后的修整其径向尺寸变得越来越小,因此冷却剂喷嘴的距 离必须相应地跟踪。 许多应用的特征在于,第一和第二功能承载单元各是一可位移地支承的第 一和第二滑板。在这些情形中,特别地也可这样设计,第一滑板可位移地支承 在床身上和/或第二滑板可位移地支承在第一滑板上。 举例来说,第一滑板则可以是一工具承载滑板,而第二滑板用作为冷却剂 喷嘴的固定。通过采用具有两个活塞-缸-单元的第二运动单元,则可达到这样 的情形,即,两个滑板的行程相对地同样大小,以使承载冷却剂喷嘴的第二滑 板虽然第一滑板工作移动但其相对于床身仍保持静止,由此相对于一静止在床 身上的工件承载件来说仍保持在位置上。 通过彼此对向地切换的连接单元,也有可能在需要的情况下改变第二滑板 相对于床身的位置。为此目的,构成驱动部分的活塞-缸-单元的活塞杆可被第 二连接装置夹紧,而使活塞杆与床身或与工具承载滑板夹紧的第一连接单元切 换到其分开的状态,并由此释放其夹紧。在两个夹紧装置致动的状态中,第二 滑板与工具承载滑板一起运动。此时可利用工具承载滑板的非常准确工作的第 一运动装置来定位第二滑板。当第二滑板到达相对于固定的工具承载件或布置 在其上的工件的预定位置时,两个连接的切换状态交换,以使第二滑板独立于 工具承载滑板的运动与工具承载件相对地保持固定。 附图说明 下面根据实施例参照附图详细地描述本发明,其中: 图1示出一具有第一和第二功能承载单元的第一实施例的立体图, 图1a示出一局部剖切的第二功能承载单元及其运动单元的垂直俯视图, 图1b在一通过运动单元的剖切平面内示出与图1a对应的视图, 图2示出第二实施例形式的截面图,以及 图3示出对图2变化的一实施例形式的截面图。 具体实施方式在图1的立体图中所显示的一机床的局部视图中,一呈第一滑板1形式的 第一功能承载单元相对于图1中未示出的床身沿着一线性的第一运动轴可移 动地搁置,所述第一运动轴平行于图1中画出的轴线2延伸。滑板1沿着第一 运动轴的运动由一在图1中未详细示出的第一运动单元造成,该第一运动单元 同样由一未示出的呈伺服电机形式的控制的驱动电机所驱动。在第一滑板1 上设置一转动驱动的加工工具3,例如,工具3可呈一齿轮蜗杆砂轮的形式, 其转动轴线平行于轴线2延伸。 此外,如图1所示的机床具有一呈第二滑板11形式的第二功能承载单元, 该第二滑板11相对于床身沿着一线性的第二运动轴可移动地搁置,所述第二 运动轴平行于一正交于轴线2的轴线10延伸。 轴线2和10平行于图1a和1b的图纸平面延伸,从图1a和1b中还可见, 滑板11沿着其平行于轴线10的线性运动轴线的运动通过一小齿轮50而被驱 动,该小齿轮50与一布置在滑板11上的齿条51啮合。该小齿轮50抗扭转地 固定在图1中的一轴52的上端,该轴52可转动地设置在一相对于床身固定的 轴承块11a内。在与小齿轮50相对的轴52的下端上,抗扭转地设置一下小齿 轮53,该小齿轮53与一刚性杆12的齿条区域54啮合,该刚性杆沿着平行于 第一滑板1的线性运动轴的轴线2延伸。 刚性杆12与一第一连接单元13、一第二连接单元14、轴52、小齿轮50、 53和齿条51一起构成一用于第二功能承载单元11的第二运动单元。两个连 接单元13、14各具有一围绕轴线2对中的可关闭的夹紧元件,刚性杆12通过 该夹紧元件延伸。如果所述夹紧元件切换到其连接的状态,则刚性杆12沿轴 向不可移动地固定在所述连接单元13、14上。如果将所述连接元件切换到其 分开的状态,则刚性杆12相对于所述连接单元13、14可沿轴向自由地移动。 第一连接单元13通过一连接部分15与第一滑板1刚性地连接。第二连接 单元14与一外壳16刚性地连接,外壳本身又与轴承块11a刚性地连接,刚性 杆12的区域在该轴承块内延伸,该区域以齿条的方式与从图1b中所示的下平 面延伸到图1a中所示的上平面的轴52的下小齿轮53啮合。 如果第一连接单元13切换到其连接状态,则杆12跟从第一滑板1的线性 运动,并通过其齿条部分可转动地驱动轴52,由此,构成第二功能承载单元 的第二滑板11沿着轴线10获得一相应的线性运动。刚性杆12在第一连接单 元13的区域内运动的部分构成驱动的部分,而刚性杆12在外壳16的区域内 运动的部分构成第二功能承载单元的第二运动装置的从动的部分。 第二连接单元14对向地切换到第一连接单元13。因此,当第一连接单元 13切换到连接状态并由此在第一功能承载单元的运动和杆12之间产生同步 时,第二连接单元14处于分离状态。如果第二功能承载单元由于这种同步而 调整到其理想的位置,则第一连接单元13切换到其分离状态。对此第二连接 单元14对向地转入到其连接状态,由此杆12相对于外壳16被完全固定住。 于是,第二功能承载单元11被固定在其调整好的位置中。 在第二运动单元上,尤其是在刚性杆12上可设定一参考点,该参考点在其 经过一参考点传感器时被后者识别。通过参考点传感器的识别信号,电子控制 可获得用于第二功能承载单元11的各个瞬时位置计算所需的足够信息。这样, 可显示瞬时位置或也可自动地调整第二功能承载单元11的位置。 连接单元13、14在其连接状态和分离状态之间的变换,例如,可通过液压、 气动或电动方式的致动在一合适的控制单元的控制之下实现。 一冷却剂喷嘴6借助于一固定部分5而布置在形成在第二功能承载单元上 的第二滑板11上,液体喷射的冷却剂通过该喷嘴6可对向加工工具3的罩壳 表面4上。由此通过第二滑板11的平行于轴线10延伸的线性运动路径,可调 整冷却剂喷嘴6和加工工具3的罩壳表面4之间的径向距离。 该种调整也可替代地按以下方式来实现,即,将固定部分5沿着一平行于 轴线2的轴线7延伸的部分8构造成围绕该轴线可转动。通过部分8围绕轴线 7可能的转动运动路径,然后就可调整布置在径向地远离部分8的一承载臂9 上的冷却剂喷嘴6的角度位置。由此可特别地调整这样的方向,即,冷却剂流 沿着该方向击中加工工具13的罩壳表面4。 为了驱动部分8转动,例如可以这样来设定,即,部分8抗扭转地与沿着 轴线7延伸的轴的一端连接,轴的另一端承载一锥齿轮,该锥齿轮与一抗扭转 地布置在沿着正交于轴线7的轴线10延伸的一轴上的锥齿轮啮合。该轴可转 动地支承在一相对于床身固定不动的构件内,该构件例如可以对应于轴承块 11a,那里可有一个固定在轴上抗扭转的小齿轮,该小齿轮与刚性杆12的齿条 区域啮合。然后,当第一连接单元13切换到其连接状态并且刚性杆12由此跟 随第一滑板1的线性运动时,刚性杆12通过其齿条部分驱动沿着轴线10延伸 的轴转动,由此,部分8获得一相应的围绕轴线7的转动路径。 在图2的示意侧视图中示出的机床中,一工件承载件22固定在床身21上, 诸如一齿轮的工件23布置在该工件承载件22上。在床身21上还布置了一工 具承载件滑板24,其作为第一功能承载单元相对于工件承载件22距离可变地 布置。分配给工具承载件滑板24的第一运动单元在图2中未示出。工具承载 件滑板24承载一工具25,例如,一砂轮、一剃齿刀等。作为第二功能承载单 元,一功能承载件滑板26平行于其第一运动轴所示的位移方向可移动地支承 在工具承载件滑板24上。该功能承载件滑板26承载一功能单元27,例如, 一冷却剂喷嘴。 在该实施例形式中,功能单元27不应依赖于工具承载件滑板24的运动占 据一相对于工件23的确定的相对位置。为此目的,作为第二运动单元可在工 具承载件滑板24和功能承载件滑板26之间设置一液压的连接。该液压的连接 包括一固定在工具承载件滑板24上的第一液压缸28和一固定在功能承载件滑 板26上的第二液压缸29,两者具有相同的内直径。第一液压缸28的活塞杆 30可位移地支承在一固定在床身21上的轴承块31内。在轴承块31和第一液 压缸28上,布置了第一和第二连接单元的第一和第二夹紧元件32和33,它 们交替地被致动,以使活塞杆30不是置于轴承块31上就是置于第一液压缸 28上。第二液压缸29的活塞杆36固定在功能承载件滑板26上。第一液压缸 28通过活塞彼此分开的两个腔经过两个导管34、35连接到第二液压缸29的 两个腔。 在机床的操作中,第二夹紧元件33不工作,即,第二连接单元保持在分开 的状态,由此第一夹紧元件32工作,即,第一连接单元切换到连接的状态, 以使活塞杆30固定在轴承块31上并由此固定在床身21上,然而,相对于第 一液压缸28可自由移动。如果工具承载件滑板24在前移运动中向右运动,则 第一液压缸28的右腔室37增大,而其左腔室38变小。其结果是,液压流体 经第一导管34压入第二液压缸29的右腔室39内,而从第二液压缸29的左腔 室流出的液压流体经第二导管35压入第一液压缸28的右腔室37内。由于液 压流体是不可压缩的,所以,在工具承载件滑板24运动时从两个液压缸28 和29中压出的流体量相等。由于两个液压缸28和29具有相同的直径,所以, 两个液压缸28、29内的活塞行程也同样大小。在该同样的结构中具有的结果 是,工具承载件滑板24和功能承载件滑板26的行程大小相同,但彼此相对。 这意味着,功能承载件滑板26和功能单元27在工具承载件滑板24向右运动 时不改变其相对于床身21和由此相对于工件23的位置。如果工具承载件滑板 24向左运动,则从第一液压缸28流出的液压流体会通过第二导管35流出并 通过第一导管34吸入。由此功能承载件滑板26相对于工具承载件滑板24同 样远地向右运动,以使它不改变其相对于床身21的位置。 如上所述,功能承载件滑板26与工具承载件滑板24的液压连接起到不依 赖于工具承载件滑板24的运动而保持功能单元27和工件23之间的预先给定 的相对位置。当待加工的工件23与另一尺寸的工件互换时,会需要重新确定 功能单元27(例如冷却剂喷嘴)相对于工件23的位置。为此目的,关闭第二 夹紧元件33,以使活塞杆30与第一液压缸28稳固地连接,相反地,打开第 一夹紧元件32,以使活塞杆30相对于轴承块31可自由移动。于是,工具承 载件滑板24借助于该运动单元而移动。由于活塞杆30与第一液压缸28稳固 地连接,所以,其两个腔室的体积不改变,这样,就不发生第一和第二液压缸 28、29之间液压流体的互换。在此情形下液压连接的作用使得功能承载件滑 板26与工具承载件滑板24共同地作用。由此可利用工具承载件滑板24的非 常准确工作的第一运动单元,以便使功能承载件滑板26和功能单元27进入互 换工件23的尺寸所需要的位置内。定位过程结束之后,又一次打开第二夹紧 元件33,相反地,关闭第一夹紧元件32。然后液压连接又如此地作用,使得 工具承载件滑板24的行程和功能承载件滑板26的行程彼此相对,但同样地大 小。 与上述实施例不同,第一和第二液压缸28、29的内直径也可不相同。在此 情形中,第一液压缸28和它的活塞杆30之间的相对运动以及第二液压缸29 和它的活塞杆36之间的相对运动也可不同。由此两个滑板24和26的行程, 虽然活塞杆30和36的行程不同但仍保持相同,在此情形中要求第二液压缸 29的活塞杆36经一传动器与功能承载件滑板26连接。该传动器例如可以是 一齿轮传动器。 图3所示的机床实施例与图2所示实施例不同之处在于,第一液压缸28 固定在床身21上,且第一活塞杆30借助于夹紧元件32与工具承载件滑板24 连接,而第二液压缸29固定在功能承载件滑板26上,且第二活塞杆36固定 在工具承载件滑板24上。工具承载件滑板24与功能承载件滑板26的液压连 接的这种构造确保了不依赖于工具承载件滑板24的运动而保持功能单元27 和床身21之间预定的相对位置。功能单元27和床身21之间相对位置适合于 待加工工件23所作的改变,可如图2实施例中相同的方式实施。 标号目录 1.第一功能承载单元/滑板 2.轴线 3.加工工具 4.罩壳表面 5.固定部分 6.冷却剂喷嘴 7.轴线 8.部分 9.承载臂 10.轴线 11.第二功能承载单元/滑板 11a轴承块 12.刚性杆 13.第一连接单元 14.第二连接单元 15.连接部分 16.外壳 21.床身 22.工件承载件 23.工件 24.工具承载滑板 25.工具 26.功能承载滑板 27.功能单元 28.第一液压缸 29.第二液压缸 30.活塞杆 31.轴承块 32.第一夹紧装置 33.第二夹紧装置 34、35.导管 36.活塞杆 37.右腔室 38.左腔室 39.右腔室 40.左腔室 50.小齿轮 51.齿条 52.轴 53.下小齿轮 54.齿条区域 |