CN104647102A - 机床用坐标机器人刀库 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机床用坐标机器人刀库，刀库包括刀具存储装置、导轨装置、刀具取放装置和回转换刀装置；刀具存储装置、导轨装置和刀具取放装置共同设置于机床立柱的外侧或者内侧或者共同设置于机床立柱前侧前方的一立架上；刀具存储装置包括水平设置的至少一排刀架；导轨装置与刀具存储装置的位置对应；刀具取放装置安装于导轨装置上，用于自刀架上取下新刀具及将更换下的旧刀具放回刀架；回转换刀装置设置于机床立柱的前侧，接纳来自于刀具取放装置取下的新刀具，或者接纳来自于机床主轴更换下的旧刀具，回转换刀装置回转，供机床主轴更换新刀具或者由刀具取放装置取下旧刀具并放回刀架。

Description

机床用坐标机器人刀库

技术领域

本发明涉及刀库技术领域，具体的说是机床用坐标机器人刀库。

背景技术

刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置。其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库，改变了传统以人为主的生产方式。借由电脑程序的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等，大幅缩短加工时间，降低生产成本。

现在的加工中心配置的刀库主要有斗笠式刀库、圆盘式刀库和链式刀库。

斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。

圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上，需搭配自动换刀机构，进行刀具交换。

链条式刀库的特点是可储放较多数量之刀具，它是藉由链条将要换的刀具传到指定位置，由机械手将刀具装到主轴上。换刀动作均采用马达加机械凸轮的结构和机械臂换刀机构，此设计结构复杂、传动链长、造价高，通常为定制化产品。

斗笠式刀库和圆盘式刀库的刀具环形排列，空间利用率低，受刀盘尺寸限制，刀库容量较小，也有将刀具在刀盘中采用双环或多环排列，以增加空间利用率，存放更多刀具，但这样做会使刀库的外径过大，转动惯量也很大，选刀的时间也很长；链式刀库的刀具数量可以放置很多，但是刀具通常水平放置，在换刀时，需要增加一套将刀具由水平放置转换为竖直放置的机构，机构复杂，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供机床用坐标机器人刀库，该刀库的占用空间小，且刀库容量大，便于扩展，刀具竖直放置，结构简单，成本低。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：机床用坐标机器人刀库，所述刀库包括刀具存储装置、导轨装置、刀具取放装置和回转换刀装置；所述刀具存储装置、导轨装置和刀具取放装置共同设置于机床立柱的外侧或者内侧或者共同设置于机床立柱前侧前方的一立架上；

所述刀具存储装置包括水平设置的至少一排刀架，所述至少一排刀架用于竖向并排放置多个刀具；

所述导轨装置与所述刀具存储装置的位置对应；

所述刀具取放装置安装于所述导轨装置上，可沿X、Y、Z方向移动，用于自所述刀架上取下新刀具及将更换下的旧刀具放回刀架；

所述回转换刀装置设置于机床立柱的前侧，用于在机床主轴与所述刀具取放装置之间传递刀具。

作为一种改进，所述导轨装置包括：

一个固定导轨或者两个相互平行的固定导轨，所述固定导轨沿X方向或Z方向延伸；

一个移动导轨，所述移动导轨与所述固定导轨垂直并约束于所述固定导轨上，所述移动导轨由第一动力装置通过第一传动装置驱动沿所述固定导轨移动；

第一安装座，所述第一安装座设于所述移动导轨上，所述第一安装座由第二动力装置通过第二传动装置驱动沿所述移动导轨移动；

第三动力装置，所述第三动力装置固定安装于所述第一安装座上，所述第三动力装置用于驱动所述刀具取放装置沿Y方向移动。

作为一种改进，所述刀具取放装置包括机械手，所述机械手与所述第三动力装置的动力输出端连接。

作为一种改进，所述回转换刀装置包括固定设置于所述立柱前侧的第二安装座，所述第二安装座上转动安装有竖向设置的由第四动力装置驱动的转轴，所述转轴的上端固定有水平设置的换刀板，所述换刀板上设有至少一个换刀卡槽。

作为一种改进，所述换刀卡槽设有两个或两个以上。

作为一种改进，所述立柱的前侧固定设有水平导轨，所述第二安装座约束于所述水平导轨上，所述立柱的前侧固定设置有用于驱动所述第二安装座沿所述水平导轨往复直线运动的第五动力装置。

作为一种改进，所述刀具存储装置包括上下设置的两排或两排以上的刀架。

作为一种改进，所述第一动力装置、所述第二动力装置采用伺服电机或步进电机。

作为一种改进，所述第一传动装置、所述第二传动装置采用同步带传动或者丝杆或者齿轮齿条或者伺服缸或者链传动机构。

作为一种改进，所述第三动力装置采用气缸或者伺服电机。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

由于刀具存储装置、导轨装置、刀具取放装置共同放置于龙门机床立柱的里侧或者外侧或者共同放置于立柱前侧前方的一立架上；减少了刀库占用龙门机床的空间。由于刀具存储装置包括水平设置的至少一排刀架，至少一排刀架用于竖向并排放置多个刀具；使得刀库含有的刀具数量大大增加。

由于导轨装置包括一个固定导轨或者两个相互平行的固定导轨，固定导轨沿X或Z方向延伸，固定导轨约束有与固定导轨垂直的移动导轨，移动导轨由第一动力装置通过第一传动装置驱动沿固定导轨移动，在移动导轨上还设有第一安装座，第一安装座由第二动力装置通过第二传动装置驱动沿移动导轨移动，第一安装座上固定设有第三动力装置，第三动力装置的动力用于驱动刀具取放装置沿Y方向移动；导轨装置的设置，使得刀具取放装置能够沿X、Y、Z方向移动，在取刀具或者放刀具时，能够移动到相应的刀具的位置，方便的自刀架上取下新刀具及将更换下的旧刀具放回刀架。

由于回转换刀装置包括固定设置于立柱前侧的第二安装座，第二安装座上转动安装有竖向设置的由第四动力装置驱动的转轴，转轴的上端固定有水平设置的换刀板，换刀板上设有至少一个换刀卡槽。回转换刀装置用于主轴更换新刀具，或者，接纳来自主轴的旧刀具，回转换刀装置回转，以便于刀具取放装置取刀，放回刀库。

综上所述，本发明机床用坐标机器人刀库位于立柱的里侧或者外侧，也可以设置于立柱的前侧，与现有技术相比，解决了现有技术中的龙门机床用刀库的空间利用率低，刀库容量少的问题，且刀库中所有的刀具竖直放置，刀库结构简单，便于维修和保养。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明机床用坐标机器人刀库的实施例一的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是本发明机床用坐标机器人刀库的实施例二的结构示意图；

图4实施例二中刀库的右视图；

图5是本发明机床用坐标机器人刀库的刀具取放装置的结构示意图；

图6是本发明机床用坐标机器人刀库的回转换刀装置的结构示意图；

图7是图6中的换刀板的结构示意图；

图中：1-主轴；2-立柱；3-导轨装置；31-固定导轨；32-移动导轨；33-第一动力装置；34-第一传动装置；35-第二动力装置；36-第二传动装置；37-导轨滑块；38-第一安装座；39-第三动力装置；4-刀具存储装置；41-刀架；6-刀具取放装置；61-夹取气缸；62-夹取爪；7-刀具；8-立架；9-回转换刀装置；91-换刀板；92-换刀卡槽；93-第二安装座；94-第四动力装置；95-转轴；96-水平导轨；97-第五动力装置。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。

如图2所示，定义A所在的一侧为立柱2的外侧，B所在的一侧为立柱2的内侧；如图3所示，定义C所在的一侧为立柱2的前侧；定义XYZ坐标系如图1所示。

实施方式一

实施方式一；如图1和图2共同所示，机床用坐标机器人刀库，刀库包括刀具存储装置4、导轨装置3、刀具取放装置6和回转换刀装置9；刀具存储装置4、导轨装置3和刀具取放装置6共同设置于龙门机床立柱2的外侧。由于刀库设于龙门机床立柱2的外侧，使得刀库减少了占用龙门机床的空间，提高了机床的空间利用率。

刀具存储装置4包括水平设置的至少一排刀架41，至少一排刀架41用于竖向并排放置多个刀具7，刀架41根据需要可以延伸到立柱2外侧的外部，以增加刀具7的容量，也可以根据刀具7的大小，调整刀架41之间的高度差。

导轨装置3与刀具存储装置4的位置对应；导轨装置3的结构形式有两种：第一种，如图1和图5共同所示：导轨装置3包括两个相互平行且水平设置的固定导轨31，固定导轨31固定安装于立柱2的外侧，固定导轨31上固定安装有第一动力装置33和第一传动装置34，第一动力装置33优先选用伺服电机或者步进电机，第一传动装置34优先选用同步带传动或者丝杆或者齿轮齿条或者伺服缸或者链传动机构，本实施例中第一传动装置34优先选用同步带传动，第一传动装置34上固定安装有竖直放置的移动导轨32，移动导轨32由第一动力装置33通过第一传动装置34驱动沿水平方向移动，移动导轨32上固定安装有第二动力装置35和第二传动装置36，第二动力装置35优先选用伺服电机或者步进电机，第二传动装置36优先选用同步带传动或者丝杆或者齿轮齿条或者伺服缸或者链传动机构，本实施例中第二传动装置36优先选用同步带传动，第二传动装置36上固定设有导轨滑块37，导轨滑块37由第二动力装置35通过第二传动装置36驱动沿移动导轨移动，导轨滑块37上固定安装有第一安装座38，第一安装座38上固定安装有水平的第三动力装置39，第三动力装置39优先选用气缸或者伺服电机，本实施例选用气缸，气缸的缸体固定安装于第一安装座38上，气缸的活塞杆端部固定连接有刀具取放装置6。

第二种：导轨装置3包括两个竖直放置的固定导轨31和一个水平放置的移动导轨32，导轨滑块37固定安装于移动导轨32上，其基本原理与第一种机构形式相同，在此不再详细图示和介绍。

上述导轨装置3的两种结构形式，本发明优选为第一种。

上述的两种不同的导轨装置3也可以包括一个固定导轨31和一个移动导轨32，导轨滑块37固定安装于移动导轨32上，其基本原理与机构形式与上述相同，在此不再详细图示和介绍，本发明优选为：导轨装置3包括两个固定导轨31和一个移动导轨32。

如5所示，刀具取放装置6包括机械手，机械手选用液压驱动机械手、气压驱动机械手、电气驱动机械手和机械驱动机械手，本发明优先采用气压驱动机械手，机械手包括夹取爪62，夹取爪62与夹取气缸61的活塞杆的端部动力连接。

如图6所示，在龙门机床立柱2的前侧设有回转换刀装置9，其包括第二安装座93，第二安装座93固定安装于立柱2的前侧，第二安装座93上转动安装有竖向设置的由第四动力装置94驱动的转轴95，第四动力装置94优选为气动马达或者液压马达或者伺服电机，本实施例优先选择气动马达，转轴95的上端固定设有水平设置的换刀板91，如图7所示，换刀板91上至少设有一个换刀卡槽92；回转换刀装置9接纳来自于刀具取放装置6取下的新刀具7后，第四动力装置94转动转轴95，换刀板91回转，供机床主轴1更换新刀具7；或者，接纳来自于机床主轴1更换下的旧刀具7，第四动力装置94转动转轴95，换刀板91回转，由刀具取放装置6自回转换刀装置9取下旧刀具7并放回刀架41。

本实施例中换刀板91上的换刀卡槽92个数为两个。

在立柱2的前侧还固定设有水平导轨96，第二安装座93滑动安装于水平导轨96上，立柱2的前侧固定设置有用于驱动第二安装座93沿水平导轨96往复直线运动的第五动力装置97，第五动力装置97优先选用气缸，气缸固定于立柱2的前侧，气缸的活塞杆与第二安装座93固定连接；换刀时，气缸推动第二安装座93移动到主轴1的正下方，使得主轴1顺利换刀。

刀具存储装置4中的每一个刀具7在刀库控制系统中用坐标定位，刀库的控制系统可以独立于龙门机床的控制系统之外，也可以与龙门机床的控制系统通讯连接，使用刀库时，在刀库的控制系统控制下，第一动力装置33和第二动力装置35驱动刀具取放装置6移动到所需要的刀具7的位置，夹取气缸61顶出机械手，在机械手顶出的同时，夹取气缸61展开机械手的夹取爪62夹取刀具7，刀具取放装置6将来自刀库的新刀具7挂在换刀卡槽92上，回转换刀装置9回转，供主轴1更换新刀具7；来自主轴1将来自主轴1的旧刀具7挂在换刀卡槽92上，回转换刀装置9回转，以便于刀具取放装置6将来自主轴1的旧刀具7存放于刀具存储装置4的相应位置。

刀具取放装置6可在上一工序加工完之前将下一工序所需的新刀具7放置于换刀卡槽92上，主轴1将旧刀具7放置于换刀卡槽92上后，回转换刀装置9回转，主轴1安装新刀具7，同时刀具取放装置6取回旧刀具7，将旧刀具7放回刀库；这样可以减少换刀时间，提高加工效率。

实施例二

实施例二；刀库的基本结构与实施例一基本相同，刀库包括刀具存储装置4、导轨装置3、刀具取放装置6和回转换刀装置9；刀具存储装置4、导轨装置3和刀具取放装置6共同设置于龙门机床立柱2的内侧，回转换刀装置9固定设于龙门机床立柱2的前侧，在此不再详细图示和介绍。

实施例三

实施例三；如图3和图4所示，机床用坐标机器人刀库，刀库的基本结构与实施例一基本相同，刀库包括刀具存储装置4、导轨装置3、刀具取放装置6和回转换刀装置9；刀具存储装置4、导轨装置3和刀具取放装置6共同设置于龙门机床立柱2的前侧的立架8上，回转换刀装置9固定设于龙门机床立柱2的前侧，在此不再详细图示和介绍。

综上所述，本发明机床用坐标机器人刀库位于立柱2的里侧或者外侧，也可以设置于位于立柱2前侧的立架8上，与现有技术相比，解决了现有技术中的龙门机床用刀库占用机床空间大，空间利用率低，刀库中容量少的问题；本发明涉及的刀库中的刀具7均竖直放置，刀库结构简单，便于维修和保养。

Claims (10)

1.机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述刀库包括刀具存储装置、导轨装置、刀具取放装置和回转换刀装置；所述刀具存储装置、导轨装置和刀具取放装置共同设置于机床立柱的外侧或者内侧或者共同设置于机床立柱前侧前方的一立架上；

所述刀具存储装置包括水平设置的至少一排刀架，所述至少一排刀架用于竖向并排放置多个刀具；

所述导轨装置与所述刀具存储装置的位置对应；

所述刀具取放装置安装于所述导轨装置上，可沿X、Y、Z方向移动，用于自所述刀架上取下新刀具及将更换下的旧刀具放回刀架；

所述回转换刀装置设置于机床立柱的前侧，用于在机床主轴与所述刀具取放装置之间传递刀具。

2.如权利要求1所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述导轨装置包括

一个固定导轨或者两个相互平行的固定导轨，所述固定导轨沿X方向或Z方向延伸；

一个移动导轨，所述移动导轨与所述固定导轨垂直并约束于所述固定导轨上，所述移动导轨由第一动力装置通过第一传动装置驱动沿所述固定导轨移动；

第一安装座，所述第一安装座设于所述移动导轨上，所述第一安装座由第二动力装置通过第二传动装置驱动沿所述移动导轨移动；

第三动力装置，所述第三动力装置固定安装于所述第一安装座上，所述第三动力装置用于驱动所述刀具取放装置沿Y方向移动。

3.如权利要求2所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述刀具取放装置包括机械手，所述机械手与所述第三动力装置的动力输出端连接。

4.如权利要求1所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述回转换刀装置包括固定设置于所述立柱前侧的第二安装座，所述第二安装座上转动安装有竖向设置的由第四动力装置驱动的转轴，所述转轴的上端固定有水平设置的换刀板，所述换刀板上设有至少一个换刀卡槽。

5.如权利要求4所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述换刀卡槽设有两个或两个以上。

6.如权利要求4所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述立柱的前侧固定设有水平导轨，所述第二安装座约束于所述水平导轨上，所述立柱的前侧固定设置有用于驱动所述第二安装座沿所述水平导轨往复直线运动的第五动力装置。

7.如权利要求1所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述刀具存储装置包括上下设置的两排或两排以上的刀架。

8.如权利要求2所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述第一动力装置、所述第二动力装置采用伺服电机或步进电机。

9.如权利要求2所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述第一传动装置、所述第二传动装置采用同步带传动或者丝杆或者齿轮齿条或者伺服缸或者链传动机构。

10.如权利要求3所述的机床用坐标机器人刀库，其特征在于，所述第三动力装置采用气缸或者伺服电机。