專利名稱：具有自動翻轉測量功能的動平衡機的制作方法
具有自動翻轉測量功能的動平衡機本發明涉及根據權利要求I的前序部分的動平衡機。
用于現代加工中心的切削刀具一般被夾入刀具夾中并且借助刀具夾與加工中心的加工主軸聯接。人們對由切削刀具和刀具夾構成的単元的同軸度精度提出嚴格要求。因此緣故，通常要在新刀具夾緊后對刀具夾進行動平衡。動平衡通過動平衡機來實現，在動平衡機中，刀具夾連同裝夾在其中的刀具被驅動轉動。由失衡產生的力被精確記錄下來并準確推斷出失衡的位置和程度。標準情況下，刀具夾被裝入動平衡機的主軸中井隨后使它繞其工作轉軸轉動，隨后進行一次測量，隨后結合該測量來確定失衡的程度和位置。當動平衡要保證盡量高精度時，就采取所謂的翻轉測量(Umschlagmessung)。在這種翻轉測量中，刀具夾在第一位置被裝入主軸并隨后被主軸帶動轉動。在此過程中，執行第一輪測量。隨后，關停動平衡機并在相對于主軸大多轉過180度的第二位置將刀具夾裝入主軸，這一般手動完成。現在，重新使主軸轉動并執行第二輪測量。依據在這兩輪測量中獲得的測量值，可以非常精確地確定失衡的位置和程度。人工重新安裝是勞動密集且費時的并且至少在大多數情況下還不利于精確性。可以想象，因各種緣故總是會出現刀具夾因其與主軸分離并在隨后重新安裝而不再完全處于其在第一輪測量中所處的理想位置，反之亦然。為保持人工成本盡量低，已在考慮這樣的設想，不是用手將刀具夾換位，而是為此使用并列于動平衡機旁邊的エ業機器人，它模仿手工操縱動作，但工作起來更快速準確。申請人不知道該設想是否已經在其它場合被公開。不管怎樣，這樣的解決方案是不利的，因為它需要高昂的設備成本并且在此也無法徹底排除在再次安裝時出現刀具夾位置偏差的情況。即便從節拍時間縮短的角度來看，使用并列于動平衡機旁邊的エ業機器人也是不令人滿意的，因為這樣的エ業機器人的手臂已經因為必須利用多軸運動來接近刀具夾并隨后又回撤而在每拍動作中損失了可觀的時間。另外，從外側抓取的機械臂在毎次抓取時迫使保護罩打開和再閉合，這同樣費時并増加設備方面的成本。有鑒于此，本發明的任務是提供ー種動平衡機，借此可以快速且不費事地完成翻轉測量。該任務利用權利要求I的特征來完成。根據本發明的動平衡機的特點是，該裝置具有作用于刀具夾的制動器，如此構成制動器，即，在連接機構脫開時，通過主軸轉動可產生在刀具夾和主軸之間的相對運動，不用將刀具夾完全從主軸上取下。在一些情況下甚至如此構成制動器，S卩，刀具夾在相對于主軸翻轉時根本沒有平移運動，而取而代之的是它強迫刀具夾相對于主軸做單純的轉動運動。在其它情況下如此構成制動器，即，該制動器在主軸軸線的方向上執行一定的升降運動(優選在約l/10mm至
I.5mm之間，在一些情況下多達15mm)，以使刀具夾脫離其在主軸內的容座，因而減小在刀具夾和主軸之間的阻礙相對轉動的摩擦力，但一般沒有將刀具夾完全從主軸中抽出。
就是說，基礎設想是為了翻轉而暫時脫開刀具夾，從而該刀具夾不再“不可克服地”與主軸固定聯接，而是如此保持就位，即，主軸在克服了或許存在的刀具夾和主軸之間的摩擦的情況下能繼續轉動一段預定距離。本發明的特長在于，只需要做最小程度的運動并且只需要走過小段運動路程，以實現翻轉。可以想到如此優選構成制動器，S卩，其活動部分只需要走過在制動器脫開的位置與制動器緊貼在刀 具夾上的位置之間的ー小段距離。理想情況下，真正僅消除刀具夾和主軸之間連接的抗轉動性，而主軸在其它情況下在翻轉過程中也仍然確定刀具夾的位置，就是說，刀具夾沒有為了翻轉而從其在主軸上的容座中被抽出。從而減小了以下危險僅僅因為主軸的拆卸和隨后再次安裝而出現刀具
夾的位置誤差。因為以下事實，即本發明制動器一般不必總體上操縱刀具夾，而是只阻止刀具夾不隨主軸轉動，所以該制動器可以比エ業機器人的可多軸運動的機械手更易于實現，因而材料用量明顯少許多。一般，制動器很緊湊地構成并且緊鄰主軸來安裝，從而制動器完全位于保護罩下方，保護罩在動平衡時相對于環境封閉該主軸。優選該制動器構成為鉗狀夾具，該鉗狀夾具如此與刀具夾協作，即，它從兩側緊貼著刀具夾的周面。通過這種方式，可以阻止該刀具夾隨主軸轉動，而不必使主軸承受值得ー提的橫向力。相反，鉗狀夾具的兩個夾爪所產生的橫向力相互抵消。最好如此安置和構成該夾具，即，在保護罩打開時，允許設備操作者直接地(無需取掉其它保護件)接近該夾具，并且在保護罩閉合時，該夾具完全安置在保護罩下方。通過這種方式，只需要操作者打開保護罩，以便能調整鉗狀夾具，例如更換夾爪，以便調整該動平衡機用于動平衡其它類型的刀具夾。在有利的改進方案范圍內規定，該夾具具有一組可互換的夾爪，這些夾爪分別成對地匹配于各種刀具夾的不同外形。優選地，該可換的夾爪因為其具有相應的結構設計而能無需工具地固定在夾具上并且又從夾具上被卸下。由此ー來，可以測量和動平衡直徑截然不同的刀具夾，而該夾具不必具有在其它情況下當同一個夾具必須不變地能夠夾緊直徑不同的刀具夾時所需的大的開啟和閉合行程。最好該夾具可如此相對于刀具夾轉動支承，S卩，夾爪在其緊貼刀具夾的過程中沒有對刀具夾施加顯著的橫向力。該夾具因為其可轉動性而能夠僅通過其夾爪的閉合相對于刀具夾“對中”，從而兩個夾爪中的每ー個以基本相同的力貼靠于刀具夾。通過這種方式阻止了該夾具因其閉合而對刀具夾的位置產生影響。理想的是，該制動器設置在固定于主軸周圍的安裝板上，該安裝板具有ー個缺ロ，該缺ロ露出用于主軸的安裝孔。通過這種方式，該制動器表現為獨立組件，該制動器也能夠順利地事后安裝到現有的動平衡機上。從結合各附圖
對以下實施例的描述中得到本發明的其它可能實施方式、工作方式和優點。圖I示出包括本發明動平衡機的平衡站的總視圖。
圖2示出圖I的局部，它公開了本發明動平衡機的更詳細的細節。圖3從上方觀察示出圖2的局部并且又公開了呈鉗狀夾具形式的本發明制動器的更詳細的細節。圖4從側向觀察地分解示出呈鉗狀夾具形式的本發明制動器的進ー步細節。圖I示出平衡站I。平衡站I包括殼體，該殼體中尤其集成有真正的動平衡機2、各種輸入和輸出單元3和用于在刀具夾上除去材料以實現平衡的鉆床。人們在此只能看到鉆床的抽吸設備4。它用于除去由毎次鉆孔釋放出的碎屑。真正的動平衡機2位于呈臺狀向外突出于其余殼體的正面外的殼體部內。只有動平衡機2的主軸5向外伸出殼體。主軸5在動カ下繞主軸軸線6轉動。真正的動平衡機2優選像在專利申請公開DE 102 33 917中詳細描述的動平衡機那樣構成。為此，使上述申 請的全文成為在此要求保護內容的主題。圖2示出動平衡機2的局部特寫。在這里能清楚看到主軸5、其主軸軸線6和主軸5的周圍。再次更清楚地看到抽吸設備4，鉆頭7從抽吸設備中伸出。內置的且因而在圖2中看不到的、用于使刀具夾與主軸連接的主軸夾緊機構優選像在國際專利申請公開WO 00/45983所述的那樣構成。為此，使上述專利申請的全文成為在此要求保護內容的主題。待測且待動平衡的刀具夾從上方被裝入主軸開ロ 8中，隨后被固裝在主軸5上，例如按照如上述國際專利申請的圖I所示的方式。在這里，附圖未示出的刀具夾(但參見WO00/45983，圖I) 一般具有在徑向上延伸的圓環面，刀具夾以該圓環面安置在主軸的上端面9上。此外，刀具夾具有圓錐形部分，刀具夾借助于該圓錐形部分插入主軸5的、形狀互補的起對中作用的圓錐形承座中。在這里，呈夾鉗形式的連接機構插入刀具夾的由該圓錐型承座包圍的開口中，該連接機構將刀具夾向下拉向主軸，并且以摩擦配合方式固裝于主軸上。只要夾鉗不施加拉力，刀具夾就被主軸5保持就位，一旦相應克服了摩擦力，則可相對于主軸5轉動。為了能自動化進行翻轉測量而無需設備操作者的進ー步幫助，設有制動器10。借助該制動器可以保持該刀具夾，同時主軸電機使主軸5繼續轉動由設備控制裝置規定的一段距離(一般是主軸轉動半圖)。在本實施例中，制動器10以鉗狀夾具的形式構成，它配備有兩個夾爪11、12。在打開狀態中，這些夾爪11、12分開到如此程度，以至于該刀具夾能在夾爪之間不受阻礙穿過，裝入主軸開ロ 8中并且又能從其中被拔出。在合攏狀態中，這些夾爪緊貼著刀具夾周面上的兩個徑向完全對置的部位并且于是阻止刀具夾繼續隨主軸轉動。在最簡單的情況下，拋開伴隨著夾爪開合的運動不談，鉗狀夾具是完全不能移動地構成的，因此同樣簡單可靠且廉價地構成，就可選的附加配置意義而言，并沒有排除它能將刀具夾提起一段的可能性。如圖I所示，主軸2上方的區域通過覆罩20被蓋住，覆罩僅當裝入和再取出相應的刀具夾才被打開。關鍵點在于，如此結構緊湊地構成制動器10，S卩，該制動器可安置在由覆罩20封閉的區域中。因此緣故，制動器10可被啟動，而無需為此打開并再次關閉覆罩。由此，簡化了操作且尤其贏得了時間。圖3和圖4示出在此以鉗狀夾具形式構成的制動器10的細節。尤其如圖4所示，鉗狀夾具安裝在安裝板13上，為了改裝現有的動平衡機，該安裝板以其開ロ 14 “套罩”在從其余殼體中突出的主軸5上并可被固定在主軸周圍。此外，在此所示的實施例中，該鉗狀夾具可繞夾爪軸15轉動地固定在安裝板13上，從而鉗狀夾具本身可相對于主軸或主軸承座“對中”。這對于此時夾具具有升降功能的變型方案非常重要，該刀具夾利用升降功能可升起一小段距離，以使刀具夾脫離其在主軸中的安置落座。此外，可以與夾具軸15同軸地裝入優選可氣動操作的缸，借此能施加根據具體情況而相對大的力，所述カ對于使刀具夾脫離其在主軸內的就位是必需的，在這里，缸或許也同時保證繞夾具軸15的可轉動性。
要注意的是，該夾具除了使其夾爪合攏以及或許為了提起該刀具夾外，不需要外部驅動裝置。如結合圖3所看到的那樣，該夾爪配設有與各自刀具夾匹配的夾緊面18和19，夾爪借此在兩個相對于主軸軸線6徑向完全對置的位置上緊貼該刀具夾，其中，夾緊面18和19優選相對于主軸軸線6對稱安置。結合圖4能看到，這些夾爪在此實施例中是可換的，夾爪的遠離刀具夾的端頭是如此構成的，它們能以形狀配合方式被裝入在活動的致動器板16、17上為此而設的容座21中，優選如此安裝，它們通過夾爪的閉合被壓到在此由槽構成的容座21的端頭21a上。這樣的夾爪可換性具有顯著優點，即雖然鉗狀夾具只完成很小一段開合行程，但該夾具能固裝具有不同直徑的刀具夾。如下進行失衡測量如上所述，該刀具夾被裝在主軸5中。呈夾鉗形式的連接機構被夾緊并將刀具夾緊固到主軸5上，從而刀具夾以摩擦配合和/或形狀配合方式安裝在主軸5內。主軸和刀具夾被共同置于轉動中，進行第一輪測量，在第一輪測量中第一次確定失衡的位置和程度。隨后，關停主軸驅動裝置并使主軸停下來。現在，啟動呈鉗狀夾具形式的制動器
10。這是如此做到的，這些夾爪被壓到刀具夾周面上的相應表面上。隨后，解除由夾鉗施加的拉力，從而刀具夾不是被長時間抗轉動地緊固到主軸上，而是現在僅還通過其自重停止在主軸5的容座內。或者，也可以實現通過形狀配合發揮作用的制動器，例如呈插入轉動體的缺口中的棘爪形式。可選的是，呈鉗狀夾具形式的制動器10可以如此構成，S卩，該制動器現在將刀具夾提起一小段距離，用于使刀具夾脫離在主軸中的承座并且減小在刀具夾和主軸內的承座之間的摩擦力。但在其它情況下，如此構成鉗狀夾具并設定其尺寸，即，它也可以在事先沒有進行這樣提升的情況下阻止刀具夾隨同主軸轉動，從而可以進行翻轉，而沒有使刀具夾完全脫離其相對主軸的安放就位。或者，可如此設計該夾緊系統，即，它在分離過程中略微提起刀具，以消除摩擦配合。在形狀配合夾緊吋，刀具可被提起這樣一段距離，使得形狀配合元件脫離結合。隨后，又啟動主軸驅動裝置并且使主軸轉動由機床控制裝置預定的一段距離。因為制動器10阻止刀具夾隨同轉動，所以刀具夾和主軸彼此相對轉動了相應程度。接著，又對夾鉗施以拉力，從而刀具夾又抗轉動地固裝在主軸5上。主軸和刀具夾現在又被共同置于轉動中。此時，進行第二輪測量，在第二輪測量中第二次確定失衡的位置和程度。隨后，將刀具夾動平衡。為此，優選啟動設備自身的鉆床，它在相應的部位在刀具夾中鉆設孔并同時按照動平衡所需要的程度除去材料。
就是說，利用本發明，可以提供ー種全自動工作的動平衡機，它無需操作者幫助且低設備成本地實現了具有翻轉測量功能的動平衡。操作者只需要輸入當前想要測量和動平衡哪種類型的刀具夾并且隨后將該刀具夾裝入設備井隨后又從設備中取出刀具夾。
在本發明類型的廉價動平衡機中，利用光標(大多為激光)向操作者指明必須在此安裝平衡重的位置(例如它將無頭螺釘擰入為此已經位于刀具夾上的螺紋中)并通過顯示器給出平衡重必須具有什么質量的信息，即他必須從那些不同重量等級中選出要擰入的無頭螺釘。可選地如此構成該制動器，S卩，它(一般全部)可從動平衡機上被取下，因而動平衡機也可順利地被用于動平衡很扁的轉動件，要不然它們會在空間上與制動器沖突。優選如此構成該制動器和/或動平衡機，即，允許不用工具就取下制動器。一般，本發明的動平衡機專門設計用于動平衡刀具夾。但就此向本領域技術人員指明的是，如果需要，本發明的理念也可被相似地用于這樣的設備，即，在所述設備上要動平衡非刀具夾的其它物體。附圖標記列表I、平衡站；2、動平衡機；3、輸入和輸出單元；4、抽吸設備；5、主軸；6、主軸軸線；7、鉆頭；8、主軸開ロ ；9、端面；10、制動器；11、夾爪；12、夾爪；13、安裝板；14、缺ロ ；15、夾具軸；16、致動器板；17、致動器板；18、夾緊面；19、夾緊面；20、保護罩。
權利要求
1.ー種動平衡機(2)，其用于測量在兩次不同夾緊(翻轉測量)中的刀具夾的轉動失衡， 所述動平衡機包括能夠被驅動轉動的、且具有自動操作的連接機構的主軸(5),借助所述連接機構，能夠將所述刀具夾在第一位置上固定連接到該主軸(5)上，以便隨該主軸一起繞其轉動軸線轉動(第一輪測量)，并且能夠將所述刀具夾在第二位置上固定連接到該主軸上，以便隨該主軸一起繞其轉動軸線轉動(第二輪測量)，并且 所述動平衡機還包括至少ー個測量記錄裝置，所述測量記錄裝置用于確定在主軸單元內轉動的刀具夾的轉動失衡， 其特征在干， 所述動平衡機具有保持該刀具夾的制動器(10)，如此構成該制動器，即，當該連接機構被脫開時，通過該主軸(5)的轉動能夠產生在該刀具夾和該主軸之間的規定的相對運動，優選沒有從該主軸中完全取出該刀具夾。
2.根據權利要求I所述的動平衡機，其特征在于，該動平衡機具有保護罩(20)，并且該主軸(5)和該制動器(10)如此設計和彼此相對定位，即，該制動器(10)可按照規定投入エ作中，不必為了使該制動器投入工作而打開該保護罩。
3.根據權利要求I或2所述的動平衡機，其特征在干，該制動器(10)由鉗狀夾具(11，12，16，17，18，19)構成，該夾具如此與刀具夾協作，即，該夾具從兩側緊貼于該刀具夾的周面。
4.根據權利要求3所述的動平衡機，其特征在于，該夾具(11，12，16，17，18，19)如此設置，即，在保護罩(20)打開時，所述夾具允許設備操作者接近，并且在保護罩閉合時，所述夾具完全設置在保護罩下。
5.根據權利要求3或4所述的動平衡機，其特征在于，該夾具(11，12，16，17，18，19)具有一組能夠互換的夾爪(11，12)，所述夾爪分別成對地匹配于各種刀具夾的不同外形。
6.根據權利要求3至5之一所述的動平衡機，其特征在于，該夾具(11，12，16，17，18，19)能夠相對于刀具夾如此可轉動地支承，即，所述夾爪(11，12)在其緊貼至刀具夾的過程中沒有施加顯著的橫向カ于該刀具夾上。
7.根據前述權利要求之一所述的動平衡機，其特征在干，該制動器(10)設置在固定于該主軸(5)周圍的安裝板(13)上，該安裝板具有缺ロ(14)，所述缺ロ(14)使得至少ー個用于主軸(5)的安裝孔敞開。
8.根據前述權利要求之一所述的動平衡機，其特征在干，該制動器通過形狀配合作用于該刀具夾。
9.根據前述權利要求之一所述的動平衡機，其特征在于，如此解除該刀具夾相對于該主軸的摩擦配合和/或形狀配合，即，該刀具夾通過該制動器被提起。
10.根據前述權利要求之一所述的動平衡機，其特征在于，如此解除該刀具夾相對于該主軸的摩擦配合和/或形狀配合，即，該刀具夾還通過或只通過相對于該主軸保持該刀具夾的夾緊系統被提起。
全文摘要
本發明涉及一種動平衡機(2)，其用于測量在兩次不同夾緊(翻轉測量)中的刀具夾的轉動失衡，所述動平衡機包括能夠被驅動轉動的、且具有自動操作的連接機構的主軸(5)，借助所述連接機構，能夠將所述刀具夾在第一位置上固定連接到該主軸(5)上，以便隨該主軸一起繞其轉動軸線轉動(第一輪測量)，并且能夠將所述刀具夾在第二位置上固定連接到該主軸上，以便隨該主軸一起繞其轉動軸線轉動(第二輪測量)，并且所述動平衡機還包括至少一個測量記錄裝置，用以確定在主軸單元內轉動的刀具夾的轉動失衡，其中，所述動平衡機具有保持該刀具夾的制動器(10)，如此構成該制動器，即，當該連接機構被脫開時，通過該主軸(5)的轉動能夠產生在該刀具夾和該主軸之間的規定的相對運動，優選沒有從該主軸中完全取出該刀具夾。
文檔編號G01M1/02GK102648401SQ201080048607
公開日2012年8月22日 申請日期2010年10月29日 優先權日2009年10月30日
發明者F·海莫 申請人:弗蘭茨海莫機械制造兩合公司