本實(shí)用新型涉及加工用換刀設(shè)備領(lǐng)域,具體涉及一種平動式換刀機(jī)械手。
背景技術(shù):
目前加工中采用的自動換刀機(jī)構(gòu),以圓盤式機(jī)械手刀庫為主流,其特征是刀倉整體為垂直放置,刀套呈水平狀態(tài),刀具插在各自刀套內(nèi),需要換刀時(shí),待換位置刀套帶著刀具轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài),由凸輪結(jié)構(gòu)的機(jī)械手臂同時(shí)抓著待換刀具和主軸刀具同時(shí)進(jìn)行交換。(當(dāng)?shù)秱}數(shù)量較多時(shí),一般將圓盤式刀倉改為鏈?zhǔn)降秱});還有一種沒有機(jī)械手臂的刀庫,通常稱為斗笠式刀庫,這種刀庫的刀倉整體呈水平放置,刀具以垂直狀態(tài)放在刀倉的各個刀位,換刀時(shí)整個刀庫推到主軸側(cè),配合主軸的上下移動以及刀庫的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行換刀。
但是上述兩種自動換刀機(jī)構(gòu)分別存在以下缺陷:
1.圓盤式(或鏈?zhǔn)剑C(jī)械手刀庫,雖然換刀速度較快,穩(wěn)定性也較高,但由于刀倉內(nèi)的刀具是水平放置,需要交換時(shí)必須轉(zhuǎn)到垂直狀態(tài),當(dāng)?shù)毒咻^長或較重時(shí),水平與垂直狀態(tài)的轉(zhuǎn)位就會比較困難,而且當(dāng)重刀轉(zhuǎn)位速度快時(shí)甚至?xí)鸬舻?,另外由于這種刀庫的機(jī)械手臂動作較為復(fù)雜,有扣刀轉(zhuǎn)位、向下拔刀、180度交換轉(zhuǎn)位、向上裝刀、返回轉(zhuǎn)位等動作,要靠機(jī)械式凸輪箱配合電氣控制來共同完成,一方面成本偏高,另一方面對于刀具重量也比較敏感,由于上述兩個主要原因,這類刀庫對于刀具重量要求通常BT40刀柄不超過7公斤,BT50刀柄一般不超過15公斤;
2.斗笠式刀庫因?yàn)閾Q刀時(shí)需要整體推向主軸側(cè),必須先將主軸刀具放回相應(yīng)刀位,然后再轉(zhuǎn)動刀倉到待換刀位,再由主軸抓到,最后刀庫整體再返回,斗笠式刀庫最大的缺點(diǎn)是換刀過程耗時(shí)較長,而且當(dāng)?shù)稁煅b滿刀具時(shí)重量很大,整個刀庫需要被推來推去進(jìn)行換刀,所以穩(wěn)定性也較差,尤其是重刀較多時(shí)此問題更加嚴(yán)重。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對以上問題,本申請?zhí)峁┮环N新型的換刀機(jī)械手,結(jié)構(gòu)簡單,既保持了凸輪式機(jī)械手的換刀速度和穩(wěn)定性,又省掉了昂貴的凸輪箱,還解決了重刀問題,其技術(shù)方案如下:
一種平動式換刀機(jī)械手,包括換刀臂、刀庫和主軸,刀庫上插有豎直方向上的刀具,所述換刀臂、刀庫和主軸固定在加工中心上,所述換刀臂位于刀庫和主軸之間,所述換刀臂包括固定安裝的安裝板,安裝板下端面上固定有相互平行的滑軌和齒條,所述滑軌下方通過滑塊連接有滑動板,滑動板下方固定有平移電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和齒輪箱,所述平移電機(jī)的輸出端安裝有與齒條嚙合的平移齒輪,旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端安裝有第一旋轉(zhuǎn)齒輪,齒輪箱內(nèi)安裝有與第一旋轉(zhuǎn)齒輪嚙合的第二旋轉(zhuǎn)齒輪,第二旋轉(zhuǎn)齒輪下方通過轉(zhuǎn)軸連接有水平方向上的旋轉(zhuǎn)臂,所述旋轉(zhuǎn)臂的兩端固定有用于抓取刀具的夾刀爪。
進(jìn)一步地,所述夾刀爪上設(shè)有U型托卡,其卡口大小與刀具上的刀柄相配,所述托卡的側(cè)面上環(huán)繞有與刀柄上的旋入槽形狀尺寸匹配的卡塊,所述托卡上在卡塊一端末尾處設(shè)有可伸縮的鎖刀銷。
進(jìn)一步地,所述第二旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑大于第一旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑。第二旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑大于第一旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑時(shí),優(yōu)選第二旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑在第一旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑的10倍以上,導(dǎo)致第二旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度明顯小于第一旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度,使得旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)速度不是很快,旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以較好地控制旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)過程。
一種平動式換刀機(jī)械手具體實(shí)施過程為:
換刀前,旋轉(zhuǎn)臂在安裝板下方中間位置處于待命狀態(tài),旋轉(zhuǎn)臂靠近刀庫的夾刀爪上已經(jīng)抓取有一把待用刀具,當(dāng)需要換刀時(shí)開始第一步:主軸下方的刀具下降到達(dá)換刀點(diǎn);第二步:平移電機(jī)旋轉(zhuǎn),通過平移齒輪嚙合齒條使得旋轉(zhuǎn)臂從中間位置移動到主軸側(cè),靠近主軸的夾刀爪抓取主軸下方的刀具,抓取刀具時(shí),夾刀爪的鎖刀銷縮進(jìn)去,夾刀爪上的卡塊嵌入刀具上刀柄的旋入槽內(nèi)卡緊刀具,鎖刀銷自動彈回固定住刀具;第三步:主軸松刀并向上移動一小段距離(露出刀具的刀柄和拉釘);第四步:旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn),通過第一旋轉(zhuǎn)齒輪嚙合第二旋轉(zhuǎn)齒輪傳動,使得旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)180度,將待用刀具置于主軸下方; 第五步:主軸向下移回?fù)Q刀點(diǎn),抓住待用刀具;第六步:平移電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)臂回到刀庫側(cè)將用完的刀具插回刀庫(此時(shí)加工中心已恢復(fù)加工狀態(tài)),并會從刀庫抓取下一把待用刀,并回到中間位置等待下一個換刀指令。
依據(jù)上述技術(shù)方案,本實(shí)用新型的換刀機(jī)械手非常適合較大規(guī)格的立式加工中心、立式車銑復(fù)合機(jī)床等,與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1. 本實(shí)用新型的刀庫內(nèi)刀具不是水平放置,都是與主軸中刀具一樣的垂直放置,換刀時(shí)不需要把刀具從水平方向到垂直方向來回轉(zhuǎn)位,有利于更大更重的刀具交換;
2. 本實(shí)用新型的換刀臂結(jié)構(gòu)簡單,換刀動作簡便,只有平移和180轉(zhuǎn)位兩種動作,易于實(shí)現(xiàn)及控制,具有較高的換刀速度和穩(wěn)定性;
3. 本實(shí)用新型不需要凸輪箱,大大節(jié)省了成本。
附圖說明
下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖;
圖3為圖2中局部A結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本實(shí)用新型中的刀具結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為本實(shí)用新型在加工中心上的位置示意圖。
其中,1、換刀臂;10、安裝板;11、滑軌;12、齒條;13、滑塊;14、滑動板;15、平移電機(jī);16、旋轉(zhuǎn)電機(jī);17、平移齒輪;18、第一旋轉(zhuǎn)齒輪;19、第二旋轉(zhuǎn)齒輪;20、轉(zhuǎn)軸;21、旋轉(zhuǎn)臂;22、夾刀爪;221、托卡;222、卡塊;223、鎖刀銷;2、刀庫;3、刀具;31、刀柄;311、旋入槽;32、拉釘;4、主軸;5、加工中心;6、齒輪箱。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例
如圖1、圖2、圖5所示,一種平動式換刀機(jī)械手,包括換刀臂1、刀庫2和主軸4,刀庫2上插有豎直方向上的刀具3,所述換刀臂1、刀庫2和主軸4固定在加工中心5上,所述換刀臂1位于刀庫2和主軸4之間,所述換刀臂1包括固定安裝的安裝板10,安裝板10下端面上固定有相互平行的滑軌11和齒條12,所述滑軌11下方通過滑塊13連接有滑動板14,滑動板14下方固定有平移電機(jī)15、旋轉(zhuǎn)電機(jī)16和齒輪箱6,所述平移電機(jī)15的輸出端安裝有與齒條12嚙合的平移齒輪17,旋轉(zhuǎn)電機(jī)16的輸出端安裝有第一旋轉(zhuǎn)齒輪18,齒輪箱6內(nèi)安裝有與第一旋轉(zhuǎn)齒輪18嚙合的第二旋轉(zhuǎn)齒輪19,所述第二旋轉(zhuǎn)齒輪19的基圓直徑大于第一旋轉(zhuǎn)齒輪18的基圓直徑,第二旋轉(zhuǎn)齒輪19下方通過轉(zhuǎn)軸20連接有水平方向上的旋轉(zhuǎn)臂21,所述旋轉(zhuǎn)臂21的兩端固定有用于抓取刀具3的夾刀爪22。
另外如圖3、圖4所示,所述夾刀爪22上設(shè)有U型托卡221,其卡口大小與刀具3上的刀柄31相配,所述托卡221的側(cè)面上環(huán)繞有與刀柄31上的旋入槽311形狀尺寸匹配的卡塊222,所述托卡221上在卡塊222一端末尾處設(shè)有可伸縮的鎖刀銷223。
本實(shí)用新型的具體實(shí)施過程:
如圖1至圖5所示,換刀前,旋轉(zhuǎn)臂21在安裝板10下方中間位置處于待命狀態(tài),旋轉(zhuǎn)臂21靠近刀庫2的夾刀爪22上已經(jīng)抓取有一把待用刀具3,當(dāng)需要換刀時(shí)開始第一步:主軸4下方的刀具3下降到達(dá)換刀點(diǎn);第二步:平移電機(jī)15旋轉(zhuǎn),通過平移齒輪17嚙合齒條12使得旋轉(zhuǎn)臂21從中間位置平移移動到主軸4側(cè),靠近主軸4的夾刀爪22抓取主軸4下方的刀具3,抓取刀具3時(shí),夾刀爪22的鎖刀銷223縮進(jìn)去,夾刀爪22上的卡塊222嵌入刀具3上刀柄31的旋入槽311內(nèi)卡緊刀具3,鎖刀銷223自動彈回固定住刀具3;第三步:主軸4松刀并向上移動一小段距離,露出刀具3的刀柄31和拉釘32;第四步:旋轉(zhuǎn)電機(jī)16旋轉(zhuǎn),通過第一旋轉(zhuǎn)齒輪18嚙合第二旋轉(zhuǎn)齒輪19傳動,使得旋轉(zhuǎn)臂21旋轉(zhuǎn)180度,將待用刀具3置于主軸4下方; 第五步:主軸4向下移回?fù)Q刀點(diǎn),抓住待用刀具3;第六步:平移電機(jī)15帶動旋轉(zhuǎn)臂21回到刀庫2側(cè)并將用完的刀具3插回刀庫2(此時(shí)加工中心已恢復(fù)加工狀態(tài)),并從刀庫2抓取下一把待用刀具3,并回到中間位置等待下一個換刀指令。
以上應(yīng)用了具體個例對本實(shí)用新型進(jìn)行闡述,只是用于幫助理解本實(shí)用新型,并不用以限制本實(shí)用新型。對于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員,依據(jù)本實(shí)用新型的思想,還可以做出若干簡單推演、變形或替換。