CN209737132U - 一种自拾取换刀的一体式链式刀库 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种自拾取换刀的一体式链式刀库，旨在提供一种结构简单、空间占用小、制造成本低、换刀速度快、换刀冲击力小的一体式链式刀库，可设置于机床正后方，实现机床的对称化布置，避免因偏心而引起的机床精度损失，并且易于自动化产线的排布。由基座、链条机构、链条驱动单元、换刀机械手、机械手旋转驱动单元、机械手移动推出机构以及移动推出驱动单元组成，用于容置刀具的链条机构设置于基座上，可在链条驱动单元作用下转动；换刀机械手通过机械手移动推出机构安装于基座上，一方面可在移动推出驱动单元作用下做推出退回直线往复移动，另一方面可在机械手旋转驱动单元作用下进行180度旋转，实现刀具位置交换。
Description
技术领域
本实用新型属于数控加工领域，特别涉及一种自拾取换刀的一体式链式刀库。
背景技术
链式刀库由于具有容量大的特点在数控加工中心中得到了越来越广泛的应用。现有的链式刀库多配合换刀机械手实现刀具交换，换刀机械手与链式刀库独立设计，换刀机械手位于链式刀库和机床主轴之间，通过机床主轴的平移运动和换刀机械手手臂的旋转运动完成取刀、备刀和刀具交换。这种结构一方面结构复杂，整体占用空间大，对定位精度要求较高，生产制造成本高；另一方面换刀备刀过程繁杂，换刀速度难以提升。同时，为了防止换刀机械手臂占用工作台移动空间，链式刀库通常在机床一侧安装，易引起机床重心偏移，对机床精度的保持性有较大影响；并且刀库占用机床侧面空间，自动化产线布局时，场地利用率较低，不利于机床产线化布置。另外，刀具交换过程中采用异步电机驱动，扣取式抓刀，换刀过程不受控制，冲击力较大，长时间换刀容易造成主轴精度损失，影响机床整体加工性能。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、空间占用小、制造成本低、换刀速度快、换刀冲击力小的一体式链式刀库，可设置于机床正后方，实现机床的对称化布置，避免因偏心而引起的机床精度损失，并且易于自动化产线的排布。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种自拾取换刀的一体式链式刀库，由基座、链条机构、链条驱动单元、换刀机械手、机械手旋转驱动单元、机械手移动推出机构以及移动推出驱动单元组成，用于容置刀具的链条机构设置于基座上，可在链条驱动单元作用下转动；换刀机械手通过机械手移动推出机构安装于基座上，一方面可在移动推出驱动单元作用下做推出退回直线往复移动，另一方面可在机械手旋转驱动单元作用下进行180度旋转，实现刀具位置交换。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述基座上分别设置有环形滑轨和导向槽，链条机构环绕于环形滑轨设置，可在链条驱动单元作用下沿环形滑轨转动，并通过导向槽全行程导向。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述链条机构由多套单链节组件串联而成，单链节组件包括单链节、提升杆和刀套组件，单链节通过滚轮分别与环形滑轨和导向槽相配合，可在链条驱动单元作用下沿环形滑轨做周向旋转运动；刀套组件通过提升杆与单链节联接，并且刀套组件与提升杆固定为一体，提升杆与单链节滑动配合。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述刀套组件由刀套、钢球、锁紧轴、弹簧和球套组成，刀套固定于提升杆上；钢球设置于球套内，并通过弹簧与锁紧轴挤压球套；球套安装于刀套内，可与刀柄配合将刀柄固定于刀套内。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述基座上设置有换刀提升机构，包括提升气缸、气缸固定板、提升压板和直线导轨，提升气缸通过气缸固定板安装于基座上，提升压板安装于提升气缸的移动端，并滑动作用于直线导轨上，可在提升气缸作用下沿直线导轨上下移动。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述单链节组件运动至换刀位时，其提升杆与提升压板相配合，可随提升压板一起进行上下往复移动。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述机械手移动推出机构包括推出滑座和推出滑板，推出滑座安装于基座上，推出滑板通过滑轨安装于推出滑座内，可在移动推出驱动单元作用下沿滑轨直线往复移动。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述换刀机械手由旋转手臂和分体式刀爪组成，旋转手臂安装于机械手旋转驱动单元的输出端，可在机械手旋转驱动单元作用下旋转，机械手旋转驱动单元固定于推出滑板的端部；两个分体式刀爪分别设置于旋转手臂的两端，分体式刀爪内设置有弹簧。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述分体式刀爪通过机床主轴的Z向移动实现取刀和放刀。
上述一种自拾取换刀的一体式链式刀库，所述基座上设置有位置传感器，可对刀库初始位置以及换刀位置进行精确位置反馈。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用换刀机械手与链式刀库一体化设计，结构简单，空间占用少，安装调试方便，精度易于保证，制造成本低；通过换刀机械手的直线移动和旋转运动实现刀具交换，换刀机械手可移动至离机床主轴最近的位置，换刀半径小，换刀速度快，并且有效减小了换刀动作对机床加工空间的占用；链式刀库可设置于机床正后方，有利于机床的对称化设计，避免因偏心而引起的精度损失，并且易于自动化产线的排布。同时，链条机构采用环形导轨并全行程导向形式，有效降低了换刀过程中刀库的震动和噪声，可实现刀库的高速运转及高精度定位。另外，采用分体式刀爪配合主轴的Z向移动实现自拾取换刀，充分利用了Z轴伺服驱动的优势，有效减小换刀对主轴的冲击，保护主轴精度，可靠性高。本实用新型还采用刀套与单链节模块化设计，刀套与单链节一一对应联接组成独立模块，有效避免了运动过程中的刀套甩出现象，大大降低由刀套故障引起的停机故障率。
附图说明
图1是本实用新型整体结构示意图。
图2是本实用新型链条机构示意图。
图3是本实用新型提升机构与单链节组件结构示意图。
图4是本实用新型换刀机械手结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
结合图1至图2所示，本实用新型的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，由基座1、链条机构2、链条驱动单元3、换刀机械手4、机械手旋转驱动单元5、推出滑座6、推出滑板7、移动推出驱动单元8、环形滑轨9以及导向槽10组成。
环形滑轨9固定于基座1上，链条机构2环绕于环形滑轨9设置，可在链条驱动单元3作用下沿环形滑轨9周向转动，并通过导向槽10全行程导向，有效降低链条机构2转动过程中的噪音和颤动。
推出滑座6和推出滑板7构成机械手移动推出机构，用于推动换刀机械手4在链式刀库和机床主轴之间移动。其中，推出滑座6安装于基座上，推出滑板7通过滑轨安装于推出滑座6内，可在移动推出驱动单元8的作用下进行推出退回动作。换刀机械手4通过机械手旋转驱动单元5安装于推出滑板7的端部，可在机械手旋转驱动单元5的作用下旋转。
结合图2和图3所示，链条机构2由二十五套单链节组件20串联而成，每一套单链节组件20均包括单链节21、提升杆22、刀套23，以及滚轮24，单链节21通过三组滚轮24分别与环形滑轨9的外环面、环形滑轨9的下端面以及导向槽10相配合，可在链条驱动单元3作用下沿环形滑轨9周向移动。刀套23通过提升杆22与单链节21联接，其中刀套23与提升杆22固定为一体，提升杆22与单链节21滑动配合。刀套23内还设置有与刀柄29相配合的球套25，通过弹簧26、锁紧轴27以及钢球28的增力作用，可将刀柄固定在刀套23内。
为实现刀套23的自取式卡放刀，在基座1上对应于换刀位设置有换刀提升机构11，由提升气缸12、气缸固定板13、提升压板14以及直线导轨15组成，提升气缸14通过气缸固定板13安装于基座1上；提升压板14安装于提升气缸12的移动端，并滑动作用于直线导轨15上，可在提升气缸12作用下沿直线导轨15上下移动。当单链节21运动至换刀位时，提升压板14可卡住提升杆22，随着提升气缸12的动作将刀套23提起或压下，从而实现刀套23与刀柄29的分离或卡紧。
结合图1和图4所示，换刀机械手4由旋转手臂41和分体式刀爪42组成，旋转手臂41安装于机械手旋转驱动单元5的输出端，可在机械手旋转驱动单元5作用下进行180度旋转；分体式刀爪42分别设置于旋转手臂41的两端，可随旋转手臂41的旋转运动实现位置交换；分体式刀爪42内设置有弹簧43，可在弹簧43弹力作用下卡紧刀柄。
为保证换刀定位精度，基座1上还设置有位置传感器16，通过位置传感器信号触发及内部参数设定，可准确确定刀库的初始位置，同时配合绝对式伺服控制系统，还可实现每次换刀位置的精确定位，保证换刀动作安全无误的完成。
使用时，可将本实用新型安装于机床正后方，机床加工过程中刀库进行备刀，即下一加工程序所用刀具的单链节21运动至刀库换刀位，换刀机械手4抓取刀柄，提升气缸14动作，依次经提升压板14、提升杆22将刀套23向上提起，使刀柄脱离刀套23。加工完毕后，机床主轴分别沿X轴和Z轴移动至机床换刀位，与此同时，机械手移动推出机构在移动推出驱动单元8的作用下将换刀机械手4推出，换刀机械手4的空刀爪抓取机床主轴上的刀柄，机床主轴松刀，并向上移动使刀柄脱离主轴。机械手旋转驱动单元5驱动旋转手臂41旋转180度，实现两刀柄的位置交换，机床主轴沿Z轴下移并抓刀，机械手移动推出机构退回，刀套23向下移动并抓取换刀机械手4上的刀柄，机械手移动推出机构回零，刀库继续寻刀，备下一次换刀刀具。
本实用新型的换刀机械手与链式刀库为一体结构，结构简单、安装调试方便，精度易于保证，安装于机床后方，不仅有利于机床的对称化设计，而且大大减小了换刀时，机床主轴的X轴行程，换刀占用空间小，换刀速度快。
尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，由基座、链条机构、链条驱动单元、换刀机械手、机械手旋转驱动单元、机械手移动推出机构以及移动推出驱动单元组成，用于容置刀具的链条机构设置于基座上，可在链条驱动单元作用下转动；换刀机械手通过机械手移动推出机构安装于基座上，一方面可在移动推出驱动单元作用下做推出退回直线往复移动，另一方面可在机械手旋转驱动单元作用下进行180度旋转，实现刀具位置交换。
2.根据权利要求1所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述基座上分别设置有环形滑轨和导向槽，链条机构环绕于环形滑轨设置，可在链条驱动单元作用下沿环形滑轨转动，并通过导向槽全行程导向。
3.根据权利要求2所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述链条机构由多套单链节组件串联而成，单链节组件包括单链节、提升杆和刀套组件，单链节通过滚轮分别与环形滑轨和导向槽相配合，可在链条驱动单元作用下沿环形滑轨做周向旋转运动；刀套组件通过提升杆与单链节联接，并且刀套组件与提升杆固定为一体，提升杆与单链节滑动配合。
4.根据权利要求3所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述刀套组件由刀套、钢球、锁紧轴、弹簧和球套组成，刀套固定于提升杆上；钢球设置于球套内，并通过弹簧与锁紧轴挤压球套；球套安装于刀套内，可与刀柄配合将刀柄固定于刀套内。
5.根据权利要求3或4所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述基座上设置有换刀提升机构，包括提升气缸、气缸固定板、提升压板和直线导轨，提升气缸通过气缸固定板安装于基座上，提升压板安装于提升气缸的移动端，并滑动作用于直线导轨上，可在提升气缸作用下沿直线导轨上下移动。
6.根据权利要求5所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述单链节组件运动至换刀位时，其提升杆与提升压板相配合，可随提升压板一起进行上下往复移动。
7.根据权利要求1所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述机械手移动推出机构包括推出滑座和推出滑板，推出滑座安装于基座上，推出滑板通过滑轨安装于推出滑座内，可在移动推出驱动单元作用下沿滑轨直线往复移动。
8.根据权利要求7所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述换刀机械手由旋转手臂和分体式刀爪组成，旋转手臂安装于机械手旋转驱动单元的输出端，可在机械手旋转驱动单元作用下旋转，机械手旋转驱动单元固定于推出滑板的端部；两个分体式刀爪分别设置于旋转手臂的两端，分体式刀爪内设置有弹簧。
9.根据权利要求8所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述分体式刀爪通过机床主轴的Z向移动实现取刀和放刀。
10.根据权利要求1所述的一种自拾取换刀的一体式链式刀库，其特征在于，所述基座上设置有位置传感器，可对刀库初始位置以及换刀位置进行精确位置反馈。
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