專利名稱：滾珠絲杠機械手換刀機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
滾珠絲杠機械手換刀機構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)控加工中心的自動換刀裝置，具體的說是一種滾珠絲杠機 械手換刀機構(gòu)。
背景技術(shù)：
自動換刀機構(gòu)是數(shù)控機床的重要組成部分。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機床 主軸的聯(lián)結(jié)方式，將直接影響機床的加工性能。刀庫結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置的工作方式， 則會影響機床的換刀效率。自動換刀機構(gòu)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會對整機的成本 造價產(chǎn)生直接影響。因此，國內(nèi)外各數(shù)控機床廠家都對自動換刀系統(tǒng)做了大量研究，并取得 了成果。目前加工中心的換刀方式，大體分為機械手換刀及無機械手直接換刀兩大類。其 原理是通過氣缸或油缸來操縱機械手或驅(qū)動刀庫升降、移動，以實現(xiàn)自動換刀。近年來，國 內(nèi)外廠家正逐漸使用凸輪式機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)換刀動作，以提高其可靠性，其缺點是除采用凸 輪控制刀庫或機械手來進行部分換刀動作外，還需采用液壓或氣壓等外來動力以實現(xiàn)另一 部分換刀的動作，所以會造成換刀過程的動作不協(xié)調(diào)，使刀具換刀的準(zhǔn)確率下降，可靠行降 低；并且采用氣、液等輔助裝置，使得機床的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，增加了機床的成本。機械手換刀 裝置精度高，壽命長，但其主要部件_旋轉(zhuǎn)油缸主要依賴進口，成本較高，一旦機械手旋轉(zhuǎn) 角度不正確，就只能拆卸下來對旋轉(zhuǎn)油缸進行調(diào)整。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種占用空間小，可靠性高，調(diào)整方便，使用壽命長且價 格低廉的的機械手換刀裝置，以滿足高精度加工中心的需要。本實用新型是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的滾珠絲杠機械手換刀機 構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)機械手和一個可水平旋轉(zhuǎn)的固定座，其中所述固定座腔內(nèi)裝有一套滾珠絲杠 機構(gòu)，所述滾珠絲杠機構(gòu)包括滾珠螺母和傳動桿，所述傳動桿一端設(shè)有與所述滾珠螺母對 應(yīng)的外螺紋，所述滾珠螺母與所述固定座內(nèi)壁之間通過軸承連接，所述傳動桿的末端穿過 所述固定座與液壓缸活塞桿聯(lián)接；所述傳動桿與設(shè)置在所述固定座內(nèi)腔中的導(dǎo)向軸套配合 構(gòu)成移動副，所述導(dǎo)向軸套設(shè)有傳動桿防旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)機械手的旋轉(zhuǎn)軸末端呈錐帽 狀，所述滾珠螺母與所述機械手旋轉(zhuǎn)軸通過螺栓固接。本實用新型特征還在于，所述傳動桿防旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是在所述傳動桿外圓開設(shè)徑向?qū)?向槽或凸棱；或者將所述傳動桿設(shè)置成多邊形或橢圓形，所述軸套內(nèi)圓形狀與所述傳動桿 外圓形狀吻合。為了便于所述固定座為換刀而旋轉(zhuǎn)到刀庫的位置，所述液壓缸固定于所述固定座 的頂部，所述液壓缸的活塞桿端部與一根L形連桿鉸接，所述L形連桿的另一端與所述傳動 桿的末端鉸接，所述L形連桿的彎曲部端點與所述固定座側(cè)壁鉸接。本機構(gòu)是靠液壓缸推動L形連桿，帶動所述傳動桿在導(dǎo)向軸套限制下做直線運 動，從而推動滾珠螺母旋轉(zhuǎn)，滾珠螺母和機械手旋轉(zhuǎn)軸固定在一起，因此滾珠螺母的旋轉(zhuǎn)能帶動機械手一同轉(zhuǎn)動。滾珠絲杠由螺桿和滾珠螺母組成，是工具機和精密機械上最常使用 的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力， 同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。本實用新型中，利用滾珠絲杠可變直線運動為旋 轉(zhuǎn)運動的特點，通過油缸和滾珠傳動桿的配合的方式，采用市場上標(biāo)準(zhǔn)的高導(dǎo)程滾珠絲杠 和可靠的定位技術(shù)，將油缸的直線運動轉(zhuǎn)化為傳動桿的旋轉(zhuǎn)運動來帶動機械手旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn) 可靠旋轉(zhuǎn)換刀。導(dǎo)向軸套的防旋轉(zhuǎn)裝置可以保證所述傳動桿在直線運動的過程中不會旋 轉(zhuǎn)。本實用新型的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，成本低，空間需求小，傳動平穩(wěn)，定位精準(zhǔn)。
下面參照附圖結(jié)合實施例對本實用新型作進一步的描述。圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；1、旋轉(zhuǎn)機械手；2、機械手旋轉(zhuǎn)軸；3、固定座；4、滾珠螺母；5傳動桿；6、花鍵軸；7、 花鍵軸套，8、L形連桿，9、液壓缸。
具體實施方式參見圖1，滾珠絲杠機械手換刀機構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)機械手1和一個可水平旋轉(zhuǎn)的固定 座3，其中固定座3為兩端開口的空心結(jié)構(gòu)，其腔內(nèi)裝有一套滾珠絲杠機構(gòu)，滾珠絲杠機構(gòu) 包括滾珠螺母4和傳動桿5，傳動桿5 —端設(shè)有與滾珠螺母4對應(yīng)的外螺紋，滾珠螺母4與 固定座3內(nèi)壁之間通過抗沖擊的滾動軸承連接，以抵抗換刀時的沖擊力。傳動桿5的末端 穿過固定座3與液壓缸9的活塞桿聯(lián)接；為了便于固定座3換刀時旋轉(zhuǎn)，液壓缸9固定于固 定座3的頂部，液壓缸9的活塞桿端部與一根L形連桿8鉸接，L形連桿8的另一端與傳動 桿5的末端鉸接，L形連桿8的彎曲部端點與固定座3側(cè)壁鉸接。傳動桿5與設(shè)置在固定 座3內(nèi)腔中的導(dǎo)向軸套7配合構(gòu)成移動副，傳動桿5無螺紋的一端被加工成花鍵軸，導(dǎo)向軸 套7采用匹配的花鍵軸套，以防止傳動桿5旋轉(zhuǎn)。機械手旋轉(zhuǎn)軸2末端呈錐帽狀，滾珠螺母 4與機械手旋轉(zhuǎn)軸2通過螺栓固接。需要說明的是，圖1中的花鍵軸和花鍵軸套只是為了防止傳動桿5旋轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以對其進行修改，只要能防止傳動桿5旋轉(zhuǎn)即可，例如還可以在傳動桿5外圓開 設(shè)徑向?qū)虿刍蛲估?；或者將傳動桿5設(shè)置成多邊形或橢圓形，導(dǎo)向軸套7的內(nèi)圓形狀與傳 動桿5外圓形狀對應(yīng)即可。本實用新型的技術(shù)特點在于1.液壓缸和滾珠絲杠通過螺母和緊定螺釘緊實現(xiàn)了可靠連接。2.液壓缸伸縮速度的變化引起的旋轉(zhuǎn)速度的變化的關(guān)系；以及由此來確定合適 的液壓缸伸縮速度；在液壓回路上加裝了液控單向閥，使機械手可以停留在任何位置，這一 功能使得加工過程中的下一把刀(程序中即將使用的那把刀)可以直接放在機械手上，大 大降低了換刀時間，為高效生產(chǎn)提供了保證。3.液壓缸緩沖和機械手旋轉(zhuǎn)終了的平穩(wěn)停止的關(guān)系，以及由此來確定液壓缸最佳 的緩沖距離，保證了旋轉(zhuǎn)換刀過程的平穩(wěn)。4.直線運動的導(dǎo)向，使其運動中始終保持直線運動。滾珠絲杠上加工的花鍵槽和固定的花鍵套保證了傳動桿在直線運動中不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。5.優(yōu)化設(shè)計的連桿機構(gòu)，強度高且占用空間小，轉(zhuǎn)動部件之間采用了緊湊的滾針 軸承。調(diào)整油缸底座的前后位置就可以完成機械手旋轉(zhuǎn)角度的改變，使機械手180°旋轉(zhuǎn)的 調(diào)整變得非常簡單，在機床上就可以進行調(diào)整工作，極大的方便了設(shè)備調(diào)整和維護。盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言， 可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修 改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求滾珠絲杠機械手換刀機構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)機械手和一個可水平旋轉(zhuǎn)的固定座，其特征在于所述固定座腔內(nèi)裝有一套滾珠絲杠機構(gòu)，所述滾珠絲杠機構(gòu)包括滾珠螺母和傳動桿，所述傳動桿一端設(shè)有與所述滾珠螺母對應(yīng)的外螺紋，所述滾珠螺母與所述固定座內(nèi)壁之間通過軸承連接，所述傳動桿的末端穿過所述固定座與液壓缸活塞桿聯(lián)接；所述傳動桿與設(shè)置在所述固定座內(nèi)腔中的導(dǎo)向軸套配合構(gòu)成移動副，所述導(dǎo)向軸套設(shè)有傳動桿防旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)機械手的旋轉(zhuǎn)軸末端呈錐帽狀，所述滾珠螺母與所述機械手旋轉(zhuǎn)軸通過螺栓固接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述滾珠絲杠機械手換刀機構(gòu)，其特征在于所述傳動桿防旋轉(zhuǎn)機 構(gòu)是在所述傳動桿外圓開設(shè)徑向?qū)虿刍蛲估猓换蛘邔⑺鰝鲃訔U設(shè)置成多邊形或橢圓 形，所述軸套內(nèi)圓形狀與所述傳動桿外圓形狀吻合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述滾珠絲杠機械手換刀機構(gòu)，其特征在于所述滾珠螺母與所述 固定座壁之間通過滾動軸承連接。
專利摘要本實用新型涉及一種數(shù)控加工中心的自動換刀裝置，具體的說是一種滾珠絲杠機械手換刀機構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)機械手和一個可水平旋轉(zhuǎn)的固定座腔內(nèi)裝有一套滾珠絲杠機構(gòu)，滾珠絲杠機構(gòu)包括滾珠螺母和傳動桿，傳動桿一端設(shè)有與滾珠螺母對應(yīng)的外螺紋，滾珠螺母與固定座內(nèi)壁之間通過軸承連接，傳動桿的末端穿過固定座與液壓缸活塞桿聯(lián)接；傳動桿與設(shè)置在固定座內(nèi)腔中的導(dǎo)向軸套配合構(gòu)成移動副，導(dǎo)向軸套設(shè)有防止傳動桿旋轉(zhuǎn)的裝置或結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)機械手的旋轉(zhuǎn)軸末端呈錐帽狀，滾珠螺母與機械手旋轉(zhuǎn)軸通過螺栓固接。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低，空間需求小，傳動平穩(wěn)，定位精準(zhǔn)。
文檔編號B23Q3/155GK201659450SQ20102015378
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者崔滿福, 杜文凱, 蔣立軍 申請人:蕪湖瑞精機床有限責(zé)任公司