手工操作機--機床換刀設備的替代方案

Friedrichshafen市MTU公司的發動機和成套驅動系統，如今完全可以像裝在柴油機車上那樣裝在軌道上，有如裝在快速輪渡、大型豪華游艇以及巡邏艇里一樣方便。發動機裝在機器上，比如裝在林業機器和室外清掃機上，它們就能發揮出自己的作用，或者也可以把它們安裝在發電設備上。在一家大型加工中心，每天兩班用切割工具以單件加工或小批量加工的方式生產大型專用零件和曲軸箱，這些零件被裝卡在SK-50型刀具架上，夾有刀具的刀具架有6～25kg重。在緊固工作臺和機床主軸之間地方相對狹窄的情況下，將重量大約在8kg以上的刀具用手工夾緊到主軸支架上是相當費力的，這不僅增加了潛在的事故危險，而且毫無碰撞地裝上卸下也要求做出更大的努力。

刀具更換少，有利于手工方案

到底是購置一套昂貴的、實際上使用不多的自動化的換刀設備，還是選擇手工引導的手工操作機呢？由于二者之間價格相差懸殊，而在一個班次換刀的次數相對較少，因而選擇采用手工操作機。用手工操作機裝卸刀具雖然是手工引導的，但夾起的刀具在空間運行時實際上是沒有重量的。

被選定的Zeilhofer Handhabungstechnik 公司的手工操作機是一種氣動工作的轉動柱式操作機（圖1）。承重柱直接固定在加工中心的地板上。根據任務的不同，手工操作機的承重能力為25kg。回轉臂設計得細長，工作范圍的半徑可以達到4m。加工中心的外殼向上開口，為懸臂提供了必要的運動空間。由于門同樣是向上開啟的，手工操作機可以從機器間向外運動或者由外面向機器中運動。2個氣動汽缸使懸臂可以提升和下降。此外，它們還保證節省壓縮空氣的消耗。Z軸方向的工作范圍為360～1500 mm。

用于固定刀具庫的專用車

需要夾緊和卸下的刀具從刀具車上取出，然后再放到刀具車上。Zeilhofer研發并制造了兩種這類專用車。專用車一則可在加工機床上用作刀具庫使用，再則可在刀具維護時和機器之間用作往返運輸的工具。

此外，刀具車的設計還可以放置刀具架，刀具可以夾在刀具架上。刀具架必須能夠運送到主軸旁精確定義的位置上。刀具盤板條上的每一個鉆孔都有一個彈簧，刀具架必須嚴絲合縫地插入到支架板條上，使彈簧與刀具架的刻槽正好吻合。這樣，每把刀具均按要求定了位，可以準確地夾緊到主軸支架上。

為了搬運中既方便又避免碰撞，這種工具車提供了兩個前提：第一，刀具支架板條安裝成梯田形狀；第二，這種支架板條可以從側面取下。

裝有操作元件的手工操作機的導向箍與抓具安裝成45°的角。這種設計保證了無論是在操作刀具車時還是在機床主軸上更換刀具時，操作者都能夠有清晰的視線。在將刀具裝入機床主軸上時，氣動控制裝置提供兩種可能性，即控制負荷的提升和下降。根據個人愛好的不同，既可用杠桿上下運動荷載，也可利用荷載存儲功能。只需按一下按鍵，即可把拿起荷載的重量存儲起來，這樣可以把手工操作機引導到荷載旁。

假如需要將刀具裝到空主軸上，而刀具在車上正在排隊等待使用，則其過程如下。操作人員把抓具引導到刀具旁，在抓起刀具架時，在操作導向箍左側和右側時卡規同時受壓，抓具中的一個觸點閉合，該觸點取消聯鎖，因而使后面的操作步驟成為可能。提起時自動確定重量。按一下按鈕，氣動控制裝置將荷載的重量存儲下來，現在只需很小的力量，即可按照愿望將操縱物向上和向下運動。

這項功能可以把刀具以極高的精度游刃有余而且是毫無碰撞地引導到機床主軸上，并可在相反的方向上同樣精確地卸下放到刀具車承接板條的鉆孔中。現在，操作人員把工作“沒有重量地”從刀具車上引走，回轉90°，因為刀具在專用車上是垂直放置的，而主軸是水平安裝的。

當刀具架的錐形柄插入到機床主軸里時，操作人員將抓具從刀具上松開，這時控制裝置立即自動切換到空車狀態。這就是說，手工操作機的提升汽缸產生了一個反壓，它可以對懸臂的裝載質量以及抓單元的空載質量進行補償。因此，荷載承接單元停留在剛剛行駛到的高度上，而不會迅速向上運動。

根據其他安全規定，設有一個壓縮空氣存儲箱，它負責在壓縮空氣供氣斷掉時安全可靠地結束每一個已經開始的操縱過程，并使手工操作機能夠安全地返回到排隊等待的位置。此外，基本配置還包括過載保險裝置。該裝置可防止抓起的載荷重量超過允許的承重能力。