CN105171493B - 刀库 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀库，包括直接驱动电机和刀柄卡盘，其中，直接驱动电机包括：定子主体，定子主体的定子芯主要由多个定子磁钢片组成，定子磁钢片包括头部、第一突出部和第二突出部；转子主体，转子主体具有一个转子轴承，转子轴承顶部安装有编码器；刀柄卡盘固定安装在转子主体上，包括卡臂主体和两个卡臂，卡臂具有卡爪，两个卡爪中间形成一个用于刀柄的活动卡槽，卡臂主体中部还设有与卡臂相连接的弹簧。该刀库具有以下有益效果：拆装维修方便，成本低，性能稳定可靠。

Description

刀库

技术领域

本发明涉及自动化加工工具，特别涉及一种刀库。

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。藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等。大幅缩短加工时程，降低生产成本；这是刀库系统的最大特点。

近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色，在其特有的技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能、高可靠度及多工复合等概念之产品。其产品品质的优劣，关系到工具机的整体效能表现。

刀库的容量、布局，针对不同的工具机，其形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为斗笠式刀库、圆盘式刀库和链条式刀库。

但是目前市场上的一般刀库动作不够准确，响应时间较长，难以满足精密自动化加工的要求。

直接驱动电机，简称DDR电机，是伺服技术发展的产物。除延续了伺服电机的特性外，因为其低速大扭矩结构简单，减小机械损耗、低噪声、少维护等独有的特点，被广泛应用于各行各业。

随着科技的发展，传统的伺服电机加减速机的结构已经不能满足现在工业的高精度要求。其局限性在于减速机的背隙、振动，以及伺服电机本身的性能等。直接驱动电机作为伺服产品的延伸，除延续了伺服电机的优良特性以外，不用连接减速机，直接与负载相连。省掉了减速机等机械结构，提高了系统的精度。同时消除了由于使用减速机而产生的效率损失，充分利用了能源。

对于一些需要高响应特性的应用，如频繁的定位等，普通的伺服机难在实现。而直接驱动电机在这方面表现出色。通过设置编码器，应用于芯片分选机等设备上的NIKKIDENSO的直接驱动电机，整定时间为2ms，实现了40KPH的超高分选效率。这是其它伺服类产品所做不到的。在频繁高速、高精度定位的使用场合，直接驱动电机是不二之选。

发明内容

本发明的目的是提供一种刀库。该刀库动作准确，响应时间短，能够满足精密自动化加工的要求。

根据本发明的一个方面，提供了一种刀库，包括直接驱动电机和刀柄卡盘，其中，直接驱动电机包括：

定子主体，与刀库的支架相固定，定子主体的定子芯主要由多个定子磁钢片组成，定子磁钢片包括头部、第一突出部和第二突出部，头部设于定子磁钢片主体的一端，第一突出部设于定子磁钢片主体的另一端，第二突出部设于定子磁钢片主体的中部，第一突出部和第二突出部延伸的方向相同，且第一突出部的延伸长度大于第二突出部，第一突出部设于定子磁钢片主体两侧，第二突出部也设于定子磁钢片主体两侧；

转子主体，与定子主体相配合，转子主体具有一个转子轴承，转子主体以转子轴承为中心旋转，转子轴承顶部安装有检测转子主体的转速和位置的编码器；

刀柄卡盘固定安装在转子主体上，用于夹持刀柄，刀柄卡盘包括卡臂主体和分别设置于卡臂主体两侧的两个卡臂，卡臂一端与卡臂主体一端相铰接，另一端沿卡臂主体延伸至卡臂主体的另一侧形成卡爪，两个卡爪中间形成一个用于刀柄的活动卡槽，卡臂主体中部还设有与卡臂相连接的弹簧，弹簧对卡臂施加弹性收缩力，从而将刀柄夹持在活动卡槽内。两个卡臂通过同一根弹簧相连接，可以使被夹持刀柄两侧受力更加均匀，从而使刀柄不会发生偏移。工作更加稳定。

采用以上技术方案的刀库，在安装时只需多个定子磁钢片头部朝内，直接相卡就可以实现连接，拆装方便。而且与现有的定子磁钢片相比，节省了一个销钉，从而节约了安装的成本。该刀库具有以下有益效果：拆装维修方便，成本低，性能稳定可靠。

在一些实施方式中，卡爪顶端设有卡珠，卡珠的中心具有卡珠销轴，卡珠销轴与卡爪相连接，卡珠与卡爪转动连接且可在卡爪内自由转动。由此，刀柄的夹持更加顺利，而且卡珠的安装和维护更加方便。

在一些实施方式中，卡珠的中心部设有贯通的轴孔，卡珠的周壁为平面的接触面，接触面两侧为圆弧形的过渡面。由于接触面两侧为圆弧形的过渡面，与刀柄接触时，可以使接触面与刀柄的接触面始终保持在一条直线上，由此刀柄夹持时不易发生偏移，更加稳定。

在一些实施方式中，第一突出部和第二突出部沿定子磁钢片主体的圆周方向延伸，第二突出部沿定子磁钢片主体的圆周方向的顶端为斜面，斜面的斜角为定子磁钢片主体中定子磁钢片的个数切分圆周角的角度的一半。即斜面的斜角为(360/n)/2，其中，n为一个定子磁钢片主体中定子磁钢片的总个数。这种设计保证了在定子磁钢片主体中，所有定子磁钢片的第二突出部紧密相连，形成一个整体。

在一些实施方式中，第一突出部外侧端面为弧形，其弧长为定子磁钢片主体中定子磁钢片的个数均分定子磁钢片主体的外圆周长的弧长。即弧形的弧长为(Dπ)/n，其中D为定子磁钢片主体的外部直径，n为一个定子磁钢片主体中定子磁钢片的总个数。这种设计保证了定子磁钢片主体的外缘为圆形，不仅受力更加均匀。而且可以有效避免定子磁钢片主体外缘与壳体之间擦碰。

在一些实施方式中，还包括气动刹车总成，气动刹车总成包括刹车固定体和刹车推杆，刹车固定体与支架相固定，刹车推杆推出时与转子主体相顶触，从而使转子主体停止转动。通过气动刹车总成，不仅可以使刀具的定位更加准确，便于加工设备取用，而且还可以起到断电保护的作用，利于保护整个刀库。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的刀库的剖视图；

图2为图1所示刀库的定子芯的俯视图；

图3为图2所示定子芯的定子磁钢片的立体图；

图4为图3所示定子磁钢片的俯视图；

图5为图1所示刀库的刀柄卡盘与转子主体的结构示意图；

图6为图5所示刀柄卡盘的立体图；

图7为图6所示刀柄卡盘的切面图；

图8为图6所示刀柄卡盘的卡珠的立体图；

图9为图1所示刀库的编码器的立体图；

图10为图1所示刀库的气动刹车总成的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1至图8示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的刀库，包括直接驱动电机和刀柄卡盘4。

如图1所示，直接驱动电机包括定子主体101和转子主体2。定子主体101与刀库的支架6相固定，

如图2至图4所示，定子主体101的定子芯主要由多个定子磁钢片1组成。定子磁钢片1包括头部11、第一突出部12和第二突出部13。头部11设于定子磁钢片1主体的一端，第一突出部12设于定子磁钢片1主体的另一端。第二突出部13设于定子磁钢片1主体的中部。第一突出部12和第二突出部13延伸的方向相同，且第一突出部12的延伸长度大于第二突出部13。

在本实施例中，第一突出部12设于定子磁钢片1主体两侧，第二突出部13也设于定子磁钢片1主体两侧。

第一突出部12外侧端面1a为弧形，其弧长d为定子磁钢片主体中定子磁钢片1的个数均分定子磁钢片主体的外圆周长的弧长。即弧形的弧长d为(Dπ)/n，其中D为定子磁钢片主体的外部直径，n为一个定子磁钢片主体中定子磁钢片的总个数。这种设计保证了定子磁钢片主体的外缘为圆形，不仅受力更加均匀。而且可以有效避免定子磁钢片主体外缘与壳体之间擦碰。

第二突出部13沿定子磁钢片主体的圆周方向的顶端为斜面13a，斜面13a的斜角为定子磁钢片主体中定子磁钢片13的个数切分圆周角的角度的一半。即斜面13a的斜角α为(360/n)/2，其中，n为一个定子磁钢片主体中定子磁钢片的总个数。这种设计保证了在定子磁钢片主体中，所有定子磁钢片的第二突出部13紧密相连，形成一个整体。

在本实施例中，n为54，即一个定子芯包括54个完全相同的定子磁钢片1，所以斜面13a的斜角α＝(360/54)/2＝3.33(度)。

转子主体2与定子主体1相配合。转子主体2具有一个转子轴承5。转子主体2以转子轴承5为中心旋转。转子主体2外侧和内侧分别安装有转子外壳21和防尘盖板22。转子外壳21的中部安装有编码器连接板9。

如图5至图7所示，刀柄卡盘4固定安装在转子主体2上，用于夹持刀柄的刀柄7。刀柄卡盘4位于转子外壳21和防尘盖板22形成的封闭空间内。

刀柄卡盘4包括主体41和分别设置于主体41两侧的两个卡臂42。其中，卡臂42一端通过卡臂销轴421与主体41一端相铰接，另一端沿主体41延伸至主体41的另一侧形成卡爪422。

两个卡爪422中间形成一个用于刀柄7的活动卡槽44。

卡爪422顶端设有卡珠43，卡珠43的中心具有卡珠销轴431，卡珠销轴431与卡爪422相连接。卡珠43可在卡爪422内自由转动。

卡臂主体41中部还设有与卡臂42相连接的弹簧45。弹簧45两端分别与两个卡臂42的中部相连接。弹簧45对卡臂42施加弹性收缩力，从而将刀柄7夹持在活动卡槽44内。两个卡臂42通过同一根弹簧45相连接，可以使被夹持刀柄两侧受力更加均匀，从而使刀柄不会发生偏移。且由于卡臂42一端通过卡臂销轴421与主体41一端相铰接，夹持刀柄7时，就可以将受力引到卡臂销轴421连接处，从而使卡爪422与刀柄7接触时受力不大，不易断裂，所以对卡臂42材料硬度没有很高的要求，卡臂42可以采用塑料比如尼龙来制造。从而节约成本。

如图8所示，卡珠43的中心部设有贯通的轴孔432。卡珠43与卡爪422可拆卸地连接。通过取下销轴，可以将卡珠43拆下来。

卡珠43的周壁为平面的接触面433。接触面433两侧为平滑的过渡面434。在本实施例中，过渡面434为圆弧面。在其他的实施例中，过渡面434还可以为抛物面等其他平滑的曲面。由于接触面433两侧为圆弧形的过渡面，与刀柄7接触时，可以使接触面433与刀柄7的接触面始终保持在一条直线上，由此夹持刀柄7时不易发生偏移，更加稳定。

如图9所示，结合图1。转子轴承5顶部安装有用于检测转子主体2的转速和位置的编码器8。编码器连接板9与编码器8相对应。打开编码器连接板9，即可对编码器8进行拆装和维修，拆装和维修更加方便。

该刀库还包括气动刹车总成3。如图10所示，气动刹车总成3包括刹车固定体31和刹车推杆32。其中，刹车固定体31与支架6相固定。刹车固定体31内设有进气口33、活塞34和弹簧35。刹车推杆32与活塞34固定连接。当有压缩空气从进气口33进入刹车固定体31内部密闭的活塞腔时，推动活塞34克服弹簧35的弹力向刹车固定体31内移动，刹车推杆32随之收回，转子主体2可以转动，刀库正常工作。当无压缩空气从进气口33进入刹车固定体31内部时，活塞34受弹簧35的弹力作用，带动刹车推杆32推出并与转子主体2相顶触，从而使转子主体2停止转动。通过气动刹车总成3，不仅可以使刀具的定位更加准确，便于加工设备取用，而且还可以起到断电保护的作用，利于保护整个刀库。

采用以上技术方案的刀库，在安装时只需多个定子磁钢片头部朝内，直接相卡就可以实现连接，拆装方便。而且与现有的定子磁钢片相比，节省了一个销钉，从而节约了安装的成本。安装完成以后，可以形成一个标准的正圆形的圆环，由此电机运行更加稳定。定子磁钢片的结构是对称的，有利于均匀受力。每个定子磁钢片1通过第一突出部12和第二突出部13与相邻的其他定子磁钢片1相接触，而且由于定子磁钢片1之间不存在沿定子芯径向的制约，可以平均分散趋于分离的作用力，从而可以有效克服定子磁钢片1之间的分离趋势。

综上，该刀库具有以下有益效果：拆装维修方便，成本低，性能稳定可靠。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.刀库，包括直接驱动电机和刀柄卡盘，其特征在于，所述直接驱动电机包括：

定子主体，与所述刀库的支架相固定，所述定子主体的定子芯主要由多个定子磁钢片组成，所述定子磁钢片包括头部、第一突出部和第二突出部，所述头部设于所述定子磁钢片主体的一端，所述第一突出部设于所述定子磁钢片主体的另一端，所述第二突出部设于所述定子磁钢片主体的中部，所述第一突出部和第二突出部延伸的方向相同，且第一突出部的延伸长度大于第二突出部，所述第一突出部设于所述定子磁钢片主体两侧，第二突出部也设于所述定子磁钢片主体两侧；

转子主体，与所述定子主体相配合，所述转子主体具有一个转子轴承，所述转子主体以所述转子轴承为中心旋转，所述转子轴承顶部安装有检测转子主体的转速和位置的编码器；

所述刀柄卡盘固定安装在所述转子主体上，用于夹持刀柄，所述刀柄卡盘包括卡臂主体和分别设置于所述卡臂主体两侧的两个卡臂，所述卡臂一端与所述卡臂主体一端相铰接，另一端沿所述卡臂主体延伸至所述卡臂主体的另一侧形成卡爪，两个所述卡爪中间形成一个用于刀柄的活动卡槽，所述卡臂主体中部还设有与所述卡臂相连接的弹簧，所述弹簧对所述卡臂施加弹性收缩力，从而将刀柄夹持在所述活动卡槽内。

2.根据权利要求1所述的刀库，其特征在于，所述卡爪顶端设有卡珠，所述卡珠的中心具有卡珠销轴，所述卡珠销轴与所述卡爪相连接，所述卡珠与所述卡爪转动连接且可在所述卡爪内自由转动。

3.根据权利要求2所述的刀库，其特征在于，所述卡珠的中心部设有贯通的轴孔，所述卡珠的周壁为平面的接触面，所述接触面两侧为圆弧形的过渡面。

4.根据权利要求1所述的刀库，其特征在于，所述第一突出部和第二突出部沿所述定子磁钢片主体的圆周方向延伸，所述第二突出部沿所述定子磁钢片主体的圆周方向的顶端为斜面，所述斜面的斜角为定子磁钢片主体中定子磁钢片的个数切分圆周角的角度的一半。

5.根据权利要求4所述的刀库，其特征在于，所述第一突出部外侧端面为弧形，其弧长为定子磁钢片主体中定子磁钢片的个数均分定子磁钢片主体的外圆周长的弧长。

6.根据权利要求1所述的刀库，其特征在于，还包括气动刹车总成，所述气动刹车总成包括刹车固定体和刹车推杆，所述刹车固定体与所述支架相固定，所述刹车推杆推出时与所述转子主体相顶触，从而使所述转子主体停止转动。