CN104690586A - 一种互锁式换刀机械手装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种互锁式换刀机械手装置，包括机械手主体、夹爪以及顶杆机构、弹簧夹紧机构和锁紧机构，顶杆机构由顶杆（11）、U形叉（12）和弹簧（5）构成，滑动销（12）在夹爪（8）的腰形孔（19）中滑动，以推动夹爪（8）开合；夹爪（8）的尾部设有弹簧夹紧机构和锁紧机构。本发明为被动式抓刀机械手，由刀具触发顶杆（11）以推动夹爪（8）的张开或闭合动作，抓刀时由锁紧机构自行互锁，有效防止夹爪松开，避免刀具出现掉刀和甩刀的现象；主轴和刀库将刀具直接推入机械手中，节约了换刀时间，工作效率高。

Description

一种互锁式换刀机械手装置
技术领域
本发明涉及一种组合机床部件的机械手换刀系统，特别是一种互锁式换刀机械手装置。
背景技术
换刀机械手是机床的重要组成部分，是将主轴上的刀具和刀库中的刀具相互交换的一种装置。目前机械手普遍采用的是弹簧销式换刀机械手，其采用弹簧销的结构来锁定刀具。该弹簧销式换刀机械手在使用中存在有如下缺陷：一是机械手主动去抓取刀具，抓取时的抓紧力不足；二是机械手靠弹簧的弹性力进行自锁性，自锁性能差，使得机械手在换刀旋转的过程中会出现掉刀或刀具被甩出的现象；三是机械手需主轴和刀库运动到指定位置后，机械手才能旋转到换刀位置并抓刀，需要一定的运动时间，故而运动到位的精准度差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术的不足，提供一种互锁式换刀机械手装置。
本发明的技术解决方案是，包括机械手主体（1）和夹爪（8），夹爪（8）呈钳口状成对设于机械手主体（1）上，并由轴销（7）作为活动式关节支撑；整个机械手装置呈180°周向对称设置，并通过机械手主体（1）将其固定到主传动轴（20）上，使整个机械手装置既可沿传动轴（20）周向旋转、又可沿传动轴（20）轴向前后移动，其特征在于：机械手主体（1）上还设有顶杆机构、弹簧夹紧机构和锁紧机构，且依次位于夹爪（8）钳口内侧的中部、后部和尾部；夹爪（8）的中部设有与顶杆机构中的滑动销（6）相关联的腰形孔（19），尾部设有与锁紧机构相关联的凸缘（18）；所述顶杆机构包括顶杆（11）、U形叉（12）和弹簧（5），弹簧（5）设置于顶杆（11）的杆端，U形叉（12）固定于顶杆（11）上，顶杆（11）纵向设于机械手主体（1）上的孔中并可在其中滑动，U形叉（12）上设有可在夹爪（8）的腰形孔或槽（19）内滑动的滑动销（6）；所述的弹簧夹紧机构包括夹紧弹簧（4），横向设于两夹爪（8）之间，推动夹爪（8）使其钳口保持合拢夹紧状态；夹爪（8）由顶杆机构中U形叉（12）上的滑动销（6）推动其张开或合拢，再通过尾部的锁紧机构对其合拢动作进行锁定。
所述锁紧机构包括锁定销（2）、复位弹簧（13）、套筒（16）、压盖（14）和紧定螺钉（15），锁定销（2）的内侧设有复位弹簧（13），外侧套有套筒（16），套筒（16）固定在机械手主体（1）上，套筒（16）的外侧再由压盖（14）进行限位；套筒（16）上设有可使夹爪（8）尾端的凸缘（18）伸进的凹槽。
弹簧夹紧机构还包括设于弹簧（4）中部的定位销（3），弹簧（4）横向设于机械手主体（1）上的弹簧孔中定位支撑。
弹簧（5）纵向设于顶杆（11）的杆端与机械手主体（1）的弹簧孔之间。
顶杆（11）的外端设有顶杆端盖9，用螺钉10固定于机械手主体（1）上。
夹爪（8）上也对应设有与机械手主体（1）上的弹簧孔一起横向定位支撑弹簧（4）的弹簧孔。
U形叉（12）通过螺纹连接到顶杆（11）上。
锁定销（2）的伸出动作由复位弹簧（13）实现，锁定销（2）的收缩动作由机械手主体（1）轴向运动触碰到机床而压缩实现。
本发明与现有技术相比所具备的优点是：
1、当刀具进入到夹爪中时，推动顶杆并同时触发夹爪夹紧刀具，机械手轴向伸出拔刀，锁紧机构中的锁定销在弹簧力的作用下，禁止夹爪摆动张开，可有效防止其在换刀旋转的过程中出现掉刀或刀具甩出；
2、当机械手轴向缩回插刀后，锁紧机构中的锁定销复位，夹爪锁定释放，主轴上和刀库上的刀具可离开机械手的夹爪，顶杆伸出，夹爪处于张开状态，机械手已预先在换刀位置，主轴和刀库将刀具直接推入互锁式换刀机械手中，省去机械手旋转抓刀这一过程，节约换刀时间，提高工作效率；
3、夹爪为张合两种状态，夹爪为被动抓刀，当有刀具时机械手闭合，无刀具时机械手张开，且夹爪的张开和闭合分别由刀具离开机械手和刀具装入机械手而触发的，抓刀时自行互锁，有效防止夹爪松开，避免刀具出现掉刀和甩刀的现象。
图面说明
图1 为发明的结构示意图；
图2为图1的 K-K剖视图，也即锁紧机构的结构示意图；
图3 为图1中夹爪8的结构示意图。
图中：1-机械手主体，2-锁定销，3-弹簧定位销，4-横向弹簧，5-纵向弹簧，6-滑动销，7-销，8-夹爪，9-端盖，10-螺钉，11-顶杆，12-U形叉，13-弹簧，14-压盖，15-紧定螺钉，16-套筒，17-刀具，18-凸缘，19-腰形孔或槽，20-主传动轴。
具体实施方式
包括机械手主体（1）和夹爪（8），夹爪（8）呈钳口状成对设于机械手主体（1）上，并由轴销（7）作为活动式关节支撑；整个机械手装置呈180°周向对称设置，并通过机械手主体（1）将其固定到主传动轴（20）上，使整个机械手装置既可沿主传动轴（20）周向旋转、又可沿主传动轴（20）轴向前后移动，其特征在于：机械手主体（1）上还设有顶杆机构、弹簧夹紧机构和锁紧机构，且依次位于夹爪（8）钳口内侧的中部、后部和尾部；夹爪（8）的中部设有与顶杆机构中的滑动销（6）相关联的腰形孔（19），尾部设有与锁紧机构相关联的凸缘（18）；所述顶杆机构包括顶杆（11）、U形叉（12）和弹簧（5），弹簧（5）设置于顶杆（11）的杆端，U形叉（12）固定于顶杆（11）上，顶杆（11）纵向设于机械手主体（1）上的孔中并可在其中滑动，U形叉（12）上设有可在夹爪（8）的腰形孔（19）内滑动的滑动销（6）；所述的弹簧夹紧机构包括夹紧弹簧（4），横向设于两夹爪（8）之间，推动夹爪（8）使其钳口保持合拢夹紧状态；夹爪（8）由顶杆机构中U形叉（12）上的滑动销（6）推动其张开或合拢，再通过尾部的锁紧机构对其合拢动作进行锁定。
所述锁紧机构包括锁定销（2）、复位弹簧（13）、套筒（16）、压盖（14）和紧定螺钉（15），锁定销（2）的内侧设有复位弹簧（13），外侧套有套筒（16），套筒（16）固定在机械手主体（1）上，套筒（16）的外侧再由压盖（14）进行限位；套筒（16）上设有可使夹爪（8）尾端的凸缘（18）伸进的凹槽。
弹簧夹紧机构还包括设于弹簧（4）中部的定位销（3），弹簧（4）横向设于机械手主体（1）上的弹簧孔中定位支撑。
弹簧（5）纵向设于顶杆（11）的杆端与机械手主体（1）的弹簧孔之间。
顶杆（11）的外端设有顶杆端盖9，用螺钉10固定于机械手主体（1）上。
夹爪（8）上也对应设有与机械手主体（1）上的弹簧孔一起横向定位支撑弹簧（4）的弹簧孔。
U形叉（12）通过螺纹连接到顶杆（11）上。
锁定销（2）的伸出动作由复位弹簧（13）实现，锁定销（2）的收缩动作由机械手主体（1）轴向运动触碰到机床而压缩实现。
本发明为被动式抓刀机械手装置，由刀具（17）触发机械手夹爪（8）的张开或闭合动作。夹爪（8）内有刀具（17）时，夹爪（8）为闭合状态；夹爪（8）内无刀具（17）时，夹爪（8）为张开状态。其中，锁紧机构用于对夹爪（8）的抓刀动作进行锁定，以防止夹爪（8）因装置摆动而张开。
当机械手装置未装载刀具17时，锁定销（2）被推向内，弹簧（13）被压缩，夹爪（8）张开，顶杆（11）伸出，滑动销（6）位于夹爪（8）上的腰形孔（19）的窄处，限制夹爪（8）转动，从而横向弹簧（4）不能推动夹爪（8）夹紧，夹爪（8）末端的凸缘（18）插入锁定销（2）的台阶小直径处，夹爪（8）处于张开放松状态。
当刀具（17）被推入时，刀具（17）将顶杆（11）顶回，滑动销（6）运动至夹爪（8）腰形孔（19）的宽处，释放夹爪（8）在滑动销（6）处的移动范围，由横向弹簧（4）推动夹爪（8）绕销（7）转动，以夹紧刀具。
整个机械手装置沿主传动轴（20）轴向向外伸出拔刀时，弹簧（13）恢复，锁定销（2）由弹簧（13）作用复位，此时锁定销（2）阻挡夹爪（8）末端的凸缘（18）进入，限制夹爪（8）的移动，即锁定夹爪（8），从在整个机械手装置旋转时锁紧刀具（17）。
    装入刀具（17）时，刀具（17）推动顶杆（11），从而使夹爪（8）在横向弹簧（4）的作用下夹紧刀具，当整个换刀机械手装置沿主传动轴（20）轴向伸出时，锁定销（2）由弹簧（13）的作用力复位锁定夹爪（8）的位置。刀具（17）离开过程相反，整个换刀机械手装置轴向收回，锁定销（2）被压入，弹簧（13）压缩，刀具（17）离开夹爪（8），夹爪（8）在刀具（17）的作用下绕销（7）转动，夹爪（8）末端的凸缘（18）插入锁定销（2）的台阶小直径处，夹爪（8）槽向中间靠拢，顶杆（11）、U形叉（12）和滑动销（6）在纵向弹簧（5）的作用下向夹爪（8）腰形孔（20）的窄处移动，滑动销（6）限制夹爪（8）的转动，夹爪（8）处于张开状态，等待下一次的换刀。
本发明与弹簧销式换刀机械手相对比所具备的优点是，弹簧销式换刀机械手是机械手去抓取刀具，而本发明机械手抓刀方式是主轴和刀库的刀具被推入刀机械手的夹爪中；本发明机械手的夹爪有张合两种状态，有刀具时机械手闭合，无刀具时机械手张开；夹爪的张开和闭合分别由刀具离开机械手和刀具装入机械手而触发的；设有锁定夹爪的锁紧机构，防止夹爪松开刀具；弹簧销式机械手需主轴和刀库运动到指定位置后，机械手才能旋转到换刀位置并抓刀，需要一定的运动时间，而本发明机械手已预先在换刀位置，主轴和刀库将刀具直接推入互锁式换刀机械手中，省去机械手旋转抓刀这一过程，节约换刀时间，提高工作效率。

Claims (8)

1.一种互锁式换刀机械手装置，包括机械手主体（1）和夹爪（8），夹爪（8）呈钳口状成对设于机械手主体（1）上，并由轴销（7）作为活动式关节支撑；整个机械手装置呈180°周向对称设置，并通过机械手主体（1）将其固定到主传动轴（20）上，使整个机械手装置既可沿传动轴（20）周向旋转、又可沿传动轴（20）轴向前后移动，其特征在于：机械手主体（1）上还设有顶杆机构、弹簧夹紧机构和锁紧机构，且依次位于夹爪（8）钳口内侧的中部、后部和尾部；夹爪（8）的中部设有与顶杆机构中的滑动销（6）相关联的腰形孔（19），尾部设有与锁紧机构相关联的凸缘（18）；所述顶杆机构包括顶杆（11）、U形叉（12）和弹簧（5），弹簧（5）设置于顶杆（11）的杆端，U形叉（12）固定于顶杆（11）上，顶杆（11）纵向设于机械手主体（1）上的孔中并可在其中滑动，U形叉（12）上设有可在夹爪（8）的腰形孔或槽（19）内滑动的滑动销（6）；所述的弹簧夹紧机构包括夹紧弹簧（4），横向设于两夹爪（8）之间，推动夹爪（8）使其钳口保持合拢夹紧状态；夹爪（8）由顶杆机构中U形叉（12）上的滑动销（6）推动其张开或合拢，再通过尾部的锁紧机构对其合拢动作进行锁定。
2.如权利要求1所述的一种互锁式换刀机械手装置，其特征在于：所述锁紧机构包括锁定销（2）、复位弹簧（13）、套筒（16）、压盖（14）和紧定螺钉（15），锁定销（2）的内侧设有复位弹簧（13），外侧套有套筒（16），套筒（16）固定在机械手主体（1）上，套筒（16）的外侧再由压盖（14）进行限位；套筒（16）上设有可使夹爪（8）尾端的凸缘（18）伸进的凹槽。
3.如权利要求1所述的一种互锁式换刀机械手装置，其特征在于：弹簧夹紧机构还包括设于弹簧（4）中部的定位销（3），弹簧（4）横向设于机械手主体（1）上的弹簧孔中定位支撑。
4.如权利要求1或2所述的一种互锁式换刀机械手装置，其特征在于：弹簧（5）纵向设于顶杆（11）的杆端与机械手主体（1）的弹簧孔之间。
5.如权利要求1或2所述的一种互锁式换刀机械手装置，其特征在于：顶杆（11）的外端设有顶杆端盖9，用螺钉10固定于机械手主体（1）上。
6.如权利要求1或3所述的一种互锁式换刀机械手装置，其特征在于：夹爪（8）上也对应设有与机械手主体（1）上的弹簧孔一起横向定位支撑弹簧（4）的弹簧孔。
7.如权利要求1所述的一种互锁式换刀机械手装置，其特征在于：U形叉（12）通过螺纹连接到顶杆（11）上。
8.如权利要求1或2所述的一种互锁式换刀机械手装置，其特征在于：锁定销（2）的伸出动作由复位弹簧（13）实现，锁定销（2）的收缩动作由机械手主体（1）轴向运动触碰到机床而压缩实现。
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