一種直線型自動換刀裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種直線型自動換刀裝置及方法，該換刀裝置包括防護主體、滑動蓋設在所述防護主體上的上蓋板門、設置在所述防護主體一側的側邊小門、安裝在所述防護主體遠離所述上蓋板門的一側的內側的后蓋板，以及設置在所述防護主體內且用于將待換刀具或空位刀柄座送至送刀位的電動直線滑臺、安裝在所述電動直線滑臺上的導軌平移刀柄座模組及安裝在所述電動直線滑臺的下方、位于所述電動直線滑臺靠近所述側邊小門的一側且用于帶動所述刀具或空位刀柄座伸出至換刀位進行換刀的導軌送刀模組。本發明采用直線運動、結構緊湊、密封鈑金防護的方式，使得換刀裝置是一套整體尺寸較小、重量輕、全套密封、定位精度高的自動換刀裝置。
【專利說明】
一種直線型自動換刀裝置及方法
技術領域
[0001]本發明屬于加工設備技術領域，尤其涉及一種直線型自動換刀裝置及方法。
【背景技術】
[0002 ]在加工中心技術向高速化、小型化、精密化的發展過程中，其中自動換刀裝置也必須實現換刀動作的高速化和小型化。目前加工設備中常用刀庫一般采用圓盤式、鏈條式、斗笠式等形式，這些刀庫尺寸較大也比較重，占用設備較大的空間，從而增大了設備整體尺寸。特別是鏈條式需要占用較大空間。圓盤式、斗笠式刀庫大都裸露在加工區域，存在油霧直接污染腐蝕，影響刀庫精度和壽命的問題。現有其他刀庫成本較高，主要針對大型的設備，很少有針對小型加工中心的輕小、造價低、精度較高的刀庫。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服上述現有技術中自動換刀裝置無法實現高速化和小型化的缺陷，提供了一種直線型自動換刀裝置，其實現了高速化、小型化和密封性。
[0004]本發明的技術方案是:提供了一種直線型自動換刀裝置，包括防護主體、滑動蓋設在所述防護主體上的上蓋板門、設置在所述防護主體一側的側邊小門、安裝在所述防護主體遠離所述上蓋板門的一側的內側的后蓋板，以及設置在所述防護主體內且用于將待換刀具或空位刀柄座送至送刀位的電動直線滑臺、安裝在所述電動直線滑臺上的導軌平移刀柄座模組及安裝在所述電動直線滑臺的下方、位于所述電動直線滑臺靠近所述側邊小門的一側且用于帶動所述刀具或空位刀柄座伸出至換刀位進行換刀的導軌送刀模組。
[0005]本發明還提供了一種直線型自動換刀方法，包括以下步驟:
[0006]換刀前預先在導軌平移刀柄座模組的多個刀柄安裝座部位都裝上刀柄及刀具；
[0007]小門氣缸縮回運動打開側邊小門；
[0008]采用電動直線滑臺直線前進運動推刀，把導軌平移刀柄座模組靠近送刀氣缸的空位刀柄座下的定位柱推至刀柄座夾具口內，即送到送刀氣缸處；
[0009]推門氣缸縮回運動打開上蓋板門；
[0010]送刀氣缸把空位刀柄座推到與加工設備的主軸對應的換刀位；
[0011]帶有刀柄的主軸平行移動到換刀位的正上方，主軸垂直向下移動到刀柄座孔內，主軸松刀把刀柄及刀放到刀柄座孔內，主軸垂直上升等待裝新刀；
[0012]送刀氣缸縮回至送刀位；
[0013]電動直線滑臺平移把將要換上的刀柄移到送刀位；
[0014]送刀氣缸伸出將要換上的刀柄送到換刀位；
[0015]主軸垂直向下移到刀柄座孔內，主軸換刀后夾刀向上垂直運動；
[0016]送刀氣缸退回至送刀位，電動直線滑臺移動退回到原點，上蓋板門下的推門氣缸縮回關閉上蓋板門，小門氣缸也縮回關閉側邊小門，全部密封等待下次換刀。
[0017]實施本發明的一種直線型自動換刀裝置，具有以下有益效果:通過在防護主體上設置上蓋板門、側邊小門和后蓋板，使得換刀裝置處于密封的狀態，可防止切削液濺入刀庫內部；另外，采用電動直線滑臺、導軌平移刀柄座模組和導軌送刀模組的直線運動，以及其緊密配合，使得換刀裝置整體尺寸較小、重量輕，全套密封、定位精度高且換刀效率高。
[0018]實施本發明的一種直線型自動換刀方法，具有以下有益效果:其實現了快速換刀，能夠按照預先或臨時編寫好的程序自動或手動換刀，可以任選一個位置的刀柄及刀具來更換。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發明實施例提供的直線型自動換刀裝置的結構示意圖；
[0021]圖2是本發明實施例提供的直線型自動換刀裝置的部分結構示意圖(一)；
[0022]圖3是本發明實施例提供的直線型自動換刀裝置的部分結構示意圖(二)；
[0023]圖4是圖3中A區域的放大圖；
[0024]圖5是本發明實施例提供的直線型自動換刀裝置的部分結構示意圖(三)；
[0025]圖6是本發明實施例提供的直線型自動換刀裝置的部分結構示意圖(四)。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0027]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接或間接在另一個元件上。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接或間接連接到另一個元件。
[0028]還需要說明的是，本發明實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態為參考的，而不應該認為是具有限制性的。
[0029]本發明實施例提供的一種直線型自動換刀裝置，其主要應用于銑床、鉆床等加工中心的刀具自動更換，也適用需要更換刀具的自動化加工設備。同時也是主要針對小型加工中心的輕小、造價低、精度較高的刀庫。
[0030]具體地，如圖1所示，該直線型自動換刀裝置的整體外觀大致呈狹長型的長方體型，這種狹長型的長方體型外觀非常適合在加工中心內部狹小的空間限制的要求。該換刀裝置的外部包括防護主體1、上蓋板門2、側邊小門3和后蓋板4。其中，上蓋板門2滑動蓋設在防護主體I上，需要換刀時可打開上蓋板門2;側邊小門3設置在防護主體I的一側，需要換刀時才打開側邊小門3;后蓋板4安裝在防護主體I遠離上蓋板門2的一側，并位于防護主體I的內側，使得從刀庫鈑金上表面流下的切削液不會流進換刀裝置內部，而是直接流到床身水槽里。優選地，如圖2所示，把后蓋板4嵌入防護主體I的一端做成倒角，使得油污隨著倒角傾斜流走，防止油污進入換刀裝置內部。
[0031]另外，該換刀裝置的內部包括電動直線滑臺5、導軌平移刀柄座模組6和導軌送刀模組7。其中，電動直線滑臺5、導軌平移刀柄座模組6和導軌送刀模組7均安裝在防護主體I內，且導軌平移刀柄座模組6和導軌送刀模組7都為直線運動形式。導軌平移刀柄座模組6安裝在電動直線滑臺5上，導軌送刀模組7安裝在電動直線滑臺5下方且位于電動直線滑臺5靠近側邊小門3的一側，該電動直線滑臺5用于將導軌平移刀柄座模組6上的待換刀柄及刀具送至導軌送刀模組7的送刀位，該送刀位與導軌送刀模組7的零位(即導軌送刀模組7未伸出時的位置)對應;該導軌送刀模組7用于帶動待換刀柄及刀具伸出至與加工設備的主軸對應的換刀位進行換刀。此外，該電動直線滑臺5還用于將導軌平移刀柄座模組6最前端的空位刀柄座送至送刀位，該導軌送刀模組7還用于換下加工設備的主軸上的刀柄及刀具。
[0032]本發明實施例通過在防護主體I上設置上蓋板門2、側邊小門3和后蓋板4，使得換刀裝置處于密封的狀態，可防止切削液濺入刀庫內部；另外，采用電動直線滑臺5、導軌平移刀柄座模組6和導軌送刀模組7的直線運動，以及其緊密配合，使得換刀裝置整體尺寸較小、重量輕，全套密封、定位精度高且換刀效率高。
[0033]進一步地，如圖3和圖4和圖5所示，上述導軌平移刀柄座模組6包括導軌安裝板61、多個小導軌模組62、刀柄座63、刀柄64和刀具65。其中，導軌安裝板61安裝在電動直線滑臺5上，多個小導軌模組62分別安裝在導軌安裝板61的多個工位上，每個小導軌模組62上裝有刀柄座63、刀柄64和刀具65等部件。具體地，每個小導軌模組62包括刀柄座導軌621、定位柱623和定位柱塞622。其中，刀柄座導軌621的一端固定安裝在導軌安裝板61上，定位柱623和定位柱塞622的一端均穿過導軌安裝板61并固定在刀柄座63上。另外，為確保每個小導軌模組62定位準確、位置一致，使得整排刀柄64在一條直線上來回運動，在導軌安裝板61上的每個工位做了定位孔611，該定位孔611對應于定位柱塞622，定位柱塞622與定位孔611配合，通過調節定位柱塞622松緊度控制刀柄座導軌621移動的松緊度。
[0034]進一步地，上述電動直線滑臺5包括支撐柱51、精密絲桿52、伺服電機53和滑臺支撐導軌54。其中，支撐柱51安裝在防護主體I的底部且用于支撐電動直線滑臺5的主體部分，精密絲桿52安裝在支撐柱51上，伺服電機53安裝在精密絲桿52的一端，滑臺支撐導軌54安裝在導軌安裝板61下方。該伺服電機53為交流伺服電機53，電機的主要特點是轉矩和慣量比高、能承受高的加減速、轉矩波動小、在很低速時電機仍能平滑旋轉、電機的體積小、重量輕；由于采用高頻寬調制控制，電機只有很低的噪聲和振動;可精密定位控制，正符合小型加工中心刀庫容量較小的特點，而且精度較高。
[0035]進一步地，如圖5所示，上述導軌送刀模組7包括支撐體71、送刀氣缸72、支撐導向導軌73和刀柄座夾具74。其中，支撐體71安裝在防護主體I的底部且用于支撐導軌送刀模組7的主體部分，送刀氣缸72安裝在支撐體71上，支撐導向導軌73與送刀氣缸72驅動連接且用于在送刀氣缸72的驅動下做伸縮運動，刀柄座夾具74安裝在支撐導向導軌73末端。該送刀氣缸72的位置與送刀位對應，該支撐導向導軌73伸出的位置與換刀位對應。當電動直線滑臺5把需要更換的刀柄座63推到送刀位時，刀柄座63下的定位柱623正好卡在夾持用的刀柄座夾具74內，送刀氣缸72就會通氣伸出把刀柄座63推向主軸換刀處。在送刀氣缸72兩側裝兩跟支撐導向導軌73，此支撐導向導軌73起到導向和支撐作用，使得刀柄夾具(帶刀柄座等)運動平穩、準確，特別在主軸向下裝刀時需要支撐導向導軌73支撐住刀柄座63。另外，刀柄座63下面的刀柄座導軌621也起到支撐作用。刀柄座導軌621、支撐導向導軌73和送刀氣缸72通過調整達到平行順暢。
[0036]進一步地，本發明實施例的換刀裝置還包括裝在防護主體I側面的線性滑軌8，以及安裝在上蓋板門2內側的推門氣缸9。上蓋板門2滑動連接在防護主體I上并通過推門氣缸9伸縮移動來實現開關門，同時下端安裝在線性滑軌8上，線性滑軌8起到支撐和順暢滑動雙重功能。
[0037]進一步地，如圖6所示，在上蓋板門2的內側增加了兩條加強骨位21來增加其強度，使其不易扭曲變形，可以確保上蓋板門2和主體鈑金縫隙較小且統一。另外，在上蓋板門2邊緣處還設置有加強骨位21，起到密封效果，可防止切削液濺入換刀裝置內部。
[0038]進一步地，本發明實施例的換刀裝置還包括安裝在防護主體I的一側且用于驅動側邊小門3打開或關閉的小門氣缸10。當側邊小門3在小門氣缸10的驅動下打開時，導軌平移刀柄座模組6即可在電動直線滑臺5上前后自由移動。側邊小門3在啟用換刀時才打開，其尺寸四周都比防護主體I開口尺寸大3mm至5mm，并且側邊小門3的四周都有折邊31來保證其不易變形。
[0039]本發明實施例還提供了一種直線型自動換刀方法，采用上述所述的直線型自動換刀裝置，其具體包括以下步驟:
[0040]換刀前預先在導軌平移刀柄座模組6的多個刀柄64安裝座部位都裝上刀柄64及刀具65;
[0041 ]小門氣缸1縮回運動打開側邊小門3;
[0042]采用電動直線滑臺5直線前進運動推刀，把導軌平移刀柄座模組6靠近送刀氣缸72的空位刀柄座63下的定位柱623推至刀柄座夾具74口內，即送到送刀氣缸72處；
[0043 ]推門氣缸9縮回運動打開上蓋板門2;
[0044]送刀氣缸72把空位刀柄座63推到與加工設備的主軸對應的換刀位；
[0045]帶有刀柄64的主軸平行移動到換刀位的正上方，主軸垂直向下移動到刀柄座63孔內，主軸松刀把刀柄64及刀具65放到刀柄座63孔內，主軸垂直上升等待裝新刀；
[0046]送刀氣缸72縮回至送刀位；
[0047]電動直線滑臺5平移把將要換上的刀柄64移到送刀位；
[0048]送刀氣缸72伸出將要換上的刀柄64送到換刀位；
[0049]主軸垂直向下移到刀柄座63孔內，主軸換刀后夾刀向上垂直運動；
[0050]送刀氣缸72退回至送刀位，電動直線滑臺5移動退回到原點，上蓋板門2下的推門氣缸9縮回關閉上蓋板門2，小門氣缸10也縮回關閉側邊小門3，全部密封等待下次換刀。[0051 ]本發明實施例的直線型自動化換刀方法實現了快速換刀，能夠按照預先或臨時編寫好的程序自動或手動換刀，可以任選一個位置的刀柄64及刀具65來更換。
[0052]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種直線型自動換刀裝置，其特征在于，包括防護主體、滑動蓋設在所述防護主體上的上蓋板門、設置在所述防護主體一側的側邊小門、安裝在所述防護主體遠離所述上蓋板門的一側的內側的后蓋板，以及設置在所述防護主體內且用于將待換刀具或空位刀柄座送至送刀位的電動直線滑臺、安裝在所述電動直線滑臺上的導軌平移刀柄座模組及安裝在所述電動直線滑臺的下方、位于所述電動直線滑臺靠近所述側邊小門的一側且用于帶動所述刀具或空位刀柄座伸出至換刀位進行換刀的導軌送刀模組。2.如權利要求1所述的直線型自動換刀裝置，其特征在于，所述導軌平移刀柄座模組包括安裝在所述電動直線滑臺上的導軌安裝板、安裝在所述導軌安裝板上的多個小導軌模組，以及安裝在每一所述小導軌模組上的刀柄座、刀柄和刀具。3.如權利要求2所述的直線型自動換刀裝置，其特征在于，每一所述小導軌模組包括一端固定安裝在所述導軌安裝板上的刀柄座導軌、穿過所述導軌安裝板并固定在所述刀柄座上的定位柱及定位柱塞，所述導軌安裝板上開設有與所述定位柱塞對應的定位孔。4.如權利要求2所述的直線型自動換刀裝置，其特征在于，所述電動直線滑臺包括安裝在所述防護主體底部的支撐柱、安裝在所述支撐柱上的精密絲桿、安裝在所述精密絲桿一端的伺服電機，以及安裝在所述導軌安裝板下方的滑臺支撐導軌。5.如權利要求1所述的直線型自動換刀裝置，其特征在于，所述導軌送刀模組包括安裝在所述防護主體底部的支撐體、安裝在所述支撐體上的送刀氣缸、與所述送刀氣缸驅動連接的支撐導向導軌，以及安裝在所述支撐導向導軌末端的刀柄座夾具，所述送刀氣缸的位置與所述送刀位對應，所述支撐導向導軌伸出的位置與所述換刀位對應。6.如權利要求1所述的直線型自動換刀裝置，其特征在于，所述換刀裝置還包括安裝在所述防護主體側面的線性滑軌，以及安裝在所述上蓋板門內側的推門氣缸，所述上蓋板門滑動連接在所述線性滑軌上且用于在所述推門氣缸的驅動下實現開關門。7.如權利要求1所述的直線型自動換刀裝置，其特征在于，所述上蓋板門的內側設置有加強骨位。8.如權利要求1所述的直線型自動換刀裝置，其特征在于，所述換刀裝置還包括安裝在所述防護主體的一側且用于驅動所述側邊小門打開或關閉的小門氣缸。9.如權利要求1所述的直線型自動換刀裝置，其特征在于，所述側邊小門的四周尺寸均比所述防護主體的開口的相應尺寸大3_至5_，且所述側邊小門的四周均設置有折邊。10.一種直線型自動換刀方法，其特征在于，包括以下步驟: 換刀前預先在導軌平移刀柄座模組的多個刀柄安裝座部位都裝上刀柄及刀具； 小門氣缸縮回運動打開側邊小門； 采用電動直線滑臺直線前進運動推刀，把導軌平移刀柄座模組靠近送刀氣缸的空位刀柄座下的定位柱推至刀柄座夾具口內，即送到送刀氣缸處； 推門氣缸縮回運動打開上蓋板門； 送刀氣缸把空位刀柄座推到與加工設備的主軸對應的換刀位； 帶有刀柄的主軸平行移動到換刀位的正上方，主軸垂直向下移動到刀柄座孔內，主軸松刀把刀柄及刀具放到刀柄座孔內，主軸垂直上升等待裝新刀； 送刀氣缸縮回至送刀位； 電動直線滑臺平移把將要換上的刀柄移到送刀位； 送刀氣缸伸出將要換上的刀柄送到換刀位； 主軸垂直向下移到刀柄座孔內，主軸換刀后夾刀向上垂直運動； 送刀氣缸退回至送刀位，電動直線滑臺移動退回到原點，上蓋板門下的推門氣缸縮回關閉上蓋板門，小門氣缸也縮回關閉側邊小門，全部密封等待下次換刀。
【文檔編號】B23Q3/155GK106002425SQ201610570351
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月18日
【發明人】賀忠華, 丁繼東, 楊虎, 李軍旗
【申請人】深圳市圓夢精密技術研究院