CN105922047B - 一种自动换刀系统 - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
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Abstract

本发明提供了一种自动换刀系统,属于机械加工领域,包括转盘刀具库、刀具悬挂装置和换刀装置;换刀装置包括主轴、第一副轴、第二副轴、换刀机械手、主控制机构、第一控制机构和第二控制机构;主控制机构包括第一行程开关、第二行程开关,第一控制机构包括第五行程开关、第六行程开关,第二控制机构包括第三行程开关、第四行程开关。本技术方案将盘式刀库与换刀机械手结合,换刀布局灵活,换刀速度快,同时利用行程开关准确定位,使得换刀机械手在快速换刀时能够准确定位,提高了加工精度。

Description

一种自动换刀系统
技术领域
[0001] 本发明涉及机械加工装置,具体而言,涉及一种自动换刀系统。
背景技术 _ >
[0002] 现有的盘式刀库换刀机械手换刀系统,换刀机械手转动不到位,导致加工精度下 降,使用自动化机械臂,成本又太高。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种自动换刀系统,以改善上述的问题。
[0004] 本发明是这样实现的:
[0005] 本发明提供的一种自动换刀系统包括转盘刀具库、刀具悬挂装置和换刀装置;转 盘刀具库竖向设置且周向转动设置,转盘刀具库的圆周面设置有多个刀套,刀具悬挂装置 设置刀具安装孔,换刀装置位于转盘刀具库和刀具悬挂装置之间;换刀装置包括主轴、第一 副轴、第二副轴、换刀机械手、主控制机构、第一控制机构和第二控制机构;
[0006] 主轴竖向设置且沿竖向方向往复移动,换刀机械手设置于主轴的底端,主轴的外 侧固定套设有第一齿轮盘且活动套设有第二齿轮盘,第一齿轮盘的底部设置有插销,第二 齿轮盘设置有插销孔,主控制机构包括第一行程开关、第二行程开关和固定套设于主轴的 外侧的主挡环,主挡环包括第一分环和第二分环,第一行程开关和第二行程开关位于第一 分环和第二分环之间;第一副轴和第二副轴分别能够沿着横向方向作往复移动,第一控制 机构包括第五行程开关、第六行程开关和固定于第一副轴的一端端部的第一挡环,第一挡 环位于第五行程开关和第六行程开关之间,第一副轴设置有第一齿条段;第二控制机构包 括第三行程开关、第四行程开关和固定于第二副轴的一端端部的第二挡环,第二挡环位于 第三行程开关和第四行程开关之间,第二副轴设置有第二齿条段;
[0007] 第一齿条段与第一齿轮盘哺合,第二齿条段与第二齿轮盘啮合;第一挡环抵触到 第六行程开关时,主轴作远离转盘刀具库且靠近第二行程开关的移动,第一分环抵触到第 二行程开关时,第二副轴作靠近第四行程开关的移动,第二挡环抵触到第四行程开关时,主 轴作靠近刀具库和第一行程开关的移动,第二分环抵触到第一行程开关时,第二副轴作靠 近第三行程开关的移动,第二挡环抵触到第三行程开关时,第一副轴作靠近第五行程开关 的移动,第五行程开关断开换刀控制电路。
[0008] 实际工作过程是这样的:
[0009] 1、抓刀步骤。转盘刀具库旋转到固定位置时,发出换刀信号,第一副轴沿横向方向 且向第六行程开关所在的方向移动,因为主轴与第一齿轮盘固定,所以在第一副轴横向移 动时,主轴旋转,换刀机械手回转90°,完成抓刀动作。2、拔刀步骤。抓刀动作结束之后i第一 副轴上的第一挡环按下第六行程开关,发出拔刀信号,主轴作远离转盘刀具库且靠近第二 行程开关的移动,换刀机械手实现拔刀。当主轴下降时,主轴上的第一齿轮盘和第二齿轮盘 也随之下降,第一齿轮盘的插销插入第二齿轮盘的插销孔内。3、换刀步骤。当拔刀动作完^ 后二主轴上的第一分环抵触第二行程开关,发出换刀信号。第二副轴作靠近第四行程开关的 移动。第二副轴的第二齿条段与第二齿轮盘啮合,第二齿轮盘与第一齿轮盘连接,第一齿轮 盘与主轴固定连接,因此此时,第二副轴横向移动时,主轴随着回转180。,实现刀具在刀具 悬挂装置和转盘刀具库之间的交换。4、插刀步骤。换刀动作完成之后,第二副轴上的第二挡 环抵触第四行程开关,发出插刀信号,主轴作靠近刀具库和第一行程开关的移动,主轴上升 插刀。同时,第一齿轮盘下面的插销从第二齿轮盘的插销孔中移出。
[0010] 5、第二副轴复位。插刀动作完成后,主轴上的第二分环抵触到第一行程开关,第二 副轴作靠近第三行程开关的移动,第二副轴实现移动复位,此时,由于第一齿轮盘和第二齿 轮盘己经分开,第二齿轮盘与主轴活动连接,因此,第二副轴横向移动时,第二齿轮盘空转, 换刀机械手无动作。6、换刀机械手复位。第二副轴复位后,第二挡环抵触到行程开关,第一 副轴作靠近第五行程开关的移动,通过第一齿轮盘使换刀机械手反转90。复位。7、第一副轴 复位。第一挡环抵触到第五行程开关,发出结束换刀信号,为下次换刀做准备。
[0011]本技术方案利用行程开关准确定位,使得换刀机械手在快速换刀时能够准确定 位,提高了加工精度。
[0012]进一步地,换刀装置还包括主液压缸、第一液压缸和第二液压缸,主液压缸的活塞 杆与主轴的顶端连接,第一液压缸的活塞杆与第一副轴的远离第一挡环的一端连接,第二 液压缸的活塞杆与第二副轴的远离第二挡环的一端连接。
[0013]驱动主轴、第一副轴和第二副轴竖向往复移动的驱动机构可以是液压缸、气压缸 或者电机。本申请中采用液压缸。
[0014] 1、换刀步骤中,第一液压缸的远离第一副轴的腔室通压力油,第一副轴向远离第 一液压缸且靠近第六行程开关的方向移动。2、拔刀步骤中,第六行程开关开启,主液压缸的 远离主轴的腔室通压力油,主轴作远离转盘刀具库且靠近第二行程开关的移动。3、换刀步 骤中,第二行程开关开启,第二液压缸的远离第二副轴的腔室通压力油,第二副轴作靠近第 四行程开关的移动。4、插刀步骤中,第四行程开关开启,主液压缸的靠近主轴的腔室通压力 油,主轴作靠近刀具库和第一行程开关的移动。5、第二副轴复位,第一行程开关开启时,第 二液压缸靠近第二副轴的腔室通压力油,第二副轴作靠近第三行程开关的移动,第二副轴 实现移动复位。6、换刀机械手复位,第三行程开关开启,第一液压缸的靠近第一副轴的腔室 通压力油,第一副轴作靠近第五行程开关的移动。7、第一副轴复位,第五行程开关开启,控 制机构结束一次换刀行程。
[0015]本技术方案将液压缸与行程开关相结合,使得换刀机械手在换刀时能准确定位, 提高了加工精度。
[0016] 进一步地,第一齿轮盘包括通过第一套筒连接的第一连接盘和第一齿轮,第二齿 轮盘包括通过第二套筒连接的第二连接盘和第二齿轮,第一连接盘和第二连接盘相对设 置,第一套筒固定套设于主轴,第二套筒与主轴活动连接,第一齿条段与第一齿轮啮合,第 二齿条段与第二齿轮啮合。
[0017] 主轴移动时,第一齿轮盘随着主轴移动,第二齿轮盘不移动,当第一齿轮盘在主轴 的带动下移动至与第二齿轮盘贴合时,插销插入插销孔,此时第二齿轮盘转动,第一齿轮盘 也随着转动。第一齿轮与第一齿条段啮合,主轴与第一副轴可以相互带动运动。第二齿轮与 第二齿条段啮合,当第二齿轮与第一齿轮连接时,主轴与第二副轴之间可以相互带动运动。 能够实现第二副轴复位时,换刀机械手保持位置不变。
[0018] 进一步地,换刀机械手包括中部连接件和设置于中部连接件两端的刀夹,中部连 接件的中部与主轴的底端连接。
[0019] 刀夹用于实现转盘刀具库上的刀套和刀具悬挂装置之间刀具的交换,具体是将转 盘刀具库上的刀具移至刀具悬挂装置的刀具安装孔,或者将刀具安装孔的刀具移至转盘刀 具库的刀套内。实现换刀过程。
[0020] 进一步地,刀具悬挂装置包括丝杆安装座、丝杆、导向件、刀具固定座和动力组件, 丝杆安装座设置两个,丝杆和导向件均设置于两个丝杆安装座之间,刀具固定座位于两个 丝杆安装座之间,丝杆穿过刀具固定座且与刀具固定座螺纹连接,动力组件驱动丝杆转动, 刀具固定座在导向件的作用下沿着丝杆的轴心线移动;刀具安装孔设置于刀具固定座的底 部,换刀机械手位于刀具库和刀具固定座之间。
[0021] 动力组件驱动丝杆转动,丝杆转动,刀具固定座相对于丝杆发生相对移动,在导向 件的作用下,刀具固定座不会绕着丝杆的轴心线发生转动,而是沿着丝杆的轴心线往复移 动,实现刀具的灵活移动。本技术方案利用刀具固定座与丝杆相结合,使得刀具可以左右移 动,提高了加工的灵活性。
[0022] 进一步地,自动换刀系统还包括加工装置,加工装置包括升降机构、并排设置的第 一安装框和第二安装框,转盘刀具库、刀具悬挂装置和换刀装置均设置于第一安装框内,第 一安装框设置有刀具工作口,刀具工作口与刀具安装孔相对设置,第二安装框的与刀具工 作口相对的一侧为工作台,升降机构设置于第二安装框内,升降机构驱动第一安装框靠近 或者远离工作台。
[0023] 通过调节升降机构,可以调节第一安装框与第二安装框之间的竖向距离,方便加 工。刀具安装孔与刀具工作口相对设置,通过刀具安装口实现换刀,交换后的刀具通过刀具 工作口对待加工对象进行加工。
[0024] 进一步地,升降机构包括连杆机构、并排设置的第一支撑杆和第二支撑杆,第一支 撑杆和第二支撑杆均活动穿设于工作台,第一支撑杆和第二支撑杆的端部分别与第一安装 框的与第二安装框相对的一侧连接;连杆机构包括中部连杆、第一弯曲连杆和第二弯曲连 杆,第二安装框设置有驱动电机、主转动轴和从转动轴,主转动轴和从转动轴并排设置且位 于第一支撑杆和第二支撑杆之间,驱动电机驱动主转动轴转动;第一弯曲连杆的中部固定 套设于主转动轴,第二弯曲连杆的中部套设于从转动轴,第一弯曲连杆的两端分别与第一 支撑杆和中部连杆的一端端部转动连接,第二弯曲连杆的两端分别与第二支撑杆和中部连 杆的另一端端部转动连接;第一弯曲连杆和第二弯曲连杆正常摆放的形状关于中部连杆的 中心点成中心对称。
[0025] 驱动电机驱动主转动轴转动,主转动轴带动第一弯曲连杆转动,第一弯曲连杆的 一端与第一支撑杆连接,第一弯曲连杆转动的过程中,驱动第一支撑杆上下移动。中部连杆 的两端分别与第一弯曲连杆和第二弯曲连杆连接,第一弯曲连杆转动,中部连杆随着转动, 第二弯曲连杆在中部连杆的带动下随着转动,同理,第二弯曲连杆转动的过程中,驱动第二 支撑杆上下移动。 _
[0026] 需要说明的是:第一弯曲连杆两端的运动方向相反,第二弯曲连杆两端的运动方 向也相反,第一弯曲连杆和第二弯曲连杆之间铰接有中部连杆,在“第一弯曲连杆和第二弯 曲连杆正常摆放的形状关于中部连杆的中心点成中心对称”的条件下,第一支撑杆和第二 支撑杆移动方向一致,从而在驱动组件驱动主转动轴转动时,能够驱动第一支撑杆和第二 支撑杆上下移动,调节第一安装框和第二安装框之间的竖向距离。
[0027] 进一步地,自动换刀系统还包括出料装置,出料装置包括安装底座和并排设置于 安装底座的两块安装板,两块安装板之间设置有第一滚筒和第二滚筒。加工完成的加工对 象通过设置于安装底座之间的第一滚筒和第二滚筒输出,完成加工过程。
[0028] 进一步地,自动换刀系统还包括送料装置,送料装置包括送料机架、提升运输机 构、横向运输机构和检测控制机构,提升运输机构、横向运输机构和检测控制机构均设置于 送料机架,提升运输机构包括第一滚筒和第二滚筒,沿提升运输机构的运输方向选定虚拟 的运输直线,检测控制机构用于检测并控制运输直线垂直于第一滚筒的轴心线和第二滚筒 的轴心线。
[0029]提升运输机构包括第一滚筒、第二滚筒和皮带轮,滚筒两端通过轴承座和轴承固 定。机床通电之后,滚筒带动皮带轮旋转,送料机构开始送料,皮带轮传动的特点在于,它可 以缓和载荷冲击,噪音低,震动低,并且还具有过载保护的功能。横向运输机构包括齿轮、齿 形带、限位杆、限位杆固定装置和齿形带固定挡板,检测控制机构包括传感器和直线电机。 开始送料之后,传感器也开始工作了起来。传感器的作用是观察皮带轮的送料方向是否与 水平方向齐平。如果不齐平,传感器就会给送料机构机架下方的直线电机发送信号。因为直 线电机的传动装置与下面的滚筒的一端相连,如果偏左,传感器就会给直线电机发出信号, 让直线电机向前运动,让滚筒左端往前,使得传送带恢复到齐平位置。反之,如果偏右,传感 器就会给直线电机发出信号,让直线电机向后运动,让滚筒左端往后,使得传送带恢复到齐 平位置。这样大大提高了加工时的加工精度。限位杆的作用是保持传送带的平整,防止,传 送带的不平整而使得加工偏差变大。限位杆通过限位杆固定装置来固定,利用齿轮和齿形 带还可以实现前后的移动。在限位杆下方还有一个齿形带固定挡板,使用固定挡板的好处 在于,一方面可以固定齿形带,使其平稳运行,以免它脱开给机器带来灾难性的后果。
[0030] 进一步地,每个刀套的尾部对称设置有两个安装槽,每个安装槽的内部嵌设有球 头销钉,球头销钉与安装槽之间设置有弹簧。刀套尾部有两个球头销钉,后有弹簧用以夹持 刀具,防止刀具掉落,故当刀套旋转90°后刀具不会下落。
[0031]本发明的有益效果:本技术方案将盘式刀库与换刀机械手结合,换刀布局灵活,换 刀速度快,同时利用行程开关进行准确定位,使得换刀机械手在快速准确地换刀,提高加工 精度。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对 范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0033]图1为本发明实施例提供的自动换刀系统的整体结构示意图;
[0034]图2为本发明实施例提供的自动换刀系统的整体结构示意图;
[0035]图3为本发明实施例提供的自动换刀系统中的加工装置的主视图;
[0036]图4为本发明实施例提供的自动换刀系统中的加工装置的内部结构示意图;
[0037]图5为本发明实施例提供的自动换刀系统中的转盘刀具库、换刀装置和刀具悬挂 装置匹配的结构示意图;
[0038]图6为本发明实施例提供的自动换刀系统中的换刀装置的整体结构示意图;
[0039]图7为本发明实施例提供的自动换刀系统中的刀具悬挂装置的整体结构示意图; [0040]图8为本发明实施例提供的自动换刀系统中的刀具悬挂装置的俯视图; ’
[0041]图9为本发明实施例提供的自动换刀系统中的送料装置的整体结构示意图;
[0042]图10为本发明实施例提供的自动换刀系统中的出料装置的整体结构示意图;
[0043]图11为本发明实施例提供的自动换刀系统中的刀套的内部结构示意图。’
[0044]图中:
[0045]转盘刀具库101;刀具悬挂装置1〇2;换刀装置103;刀套104;刀具安装孔105;主轴 106;第一副轴1〇7;第二副轴1〇8;换刀机械手1〇9;主控制机构200;第一控制机构2〇1;第二 控制机构202;第一齿轮盘203;第二齿轮盘204;插销205;插销孔206;第一行程开关207;主 挡环208;第一分环209;第二分环300;第五行程开关301;第六行程开关3〇2;第一挡环303; 第一齿条段3〇4;第三行程开关305;第四行程开关3〇6;第二挡环3〇7;第二齿条段308;主液 压缸309;第一液压缸400;第二液压缸401;第一套筒402;第一连接盘403;第一齿轮404;第 二套筒405;第二连接盘406;第二齿轮407;中部连接件408;刀夹409;丝杆安装座500;丝杆 501;刀具固定座503;加工装置504;升降机构505;第一安装框506;第二安装框507;刀具工 作口 508;工作台509;连杆机构600;第一支撑杆601;第二支撑杆602;中部连杆603;第一弯 曲连杆604;第二弯曲连杆605;驱动电机606;主转动轴607;从转动轴608;出料装置609;安 装底座7〇〇;安装板701;第一滚筒7〇2;第二滚筒703;第二行程开关7〇4;送料装置705;弹簧 706;球头销钉7〇7;第一滚筒7〇8;第二滚筒7〇9;齿轮800;齿形带801;限位杆802;限位杆固 定装置803;齿形带固定挡板804;传感器805;直线电机806。
具体实施方式
[0046]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例 中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是 本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施 例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0047]因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护 的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范 围。
[0048] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一 个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0049] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“竖向”、“横向”等指示的方位或位置关系 为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关 系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有 特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第 一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示 相对重要性。
[0050] 在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、 “连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是 机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个 元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。
[0051] 具体实施例,参照图1至图11。
[0052] 本实施例提供的一种自动换刀系统,如图5所示,包括转盘刀具库101、刀具悬挂装 置102和换刀装置103;转盘刀具库101竖向设置且周向转动设置,转盘刀具库101的圆周面 设置有多个刀套104,刀具悬挂装置102设置刀具安装孔105,换刀装置103位于转盘刀具库 101和刀具悬挂装置102之间;换刀装置103包括主轴106、第一副轴107、第二副轴108、换刀 机械手109、主控制机构200、第一控制机构201和第二控制机构202。
[0053] 本申请的原理是利用换刀装置103实现刀具在转盘刀具库101和刀具悬挂装置102 之间的转换,实现换刀。需要说明的是:“转盘刀具库101竖向设置”中的“竖向”指示的方位 为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关 系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有 特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。“转盘道具库周 向转动设置”中的“周向”是指环绕转盘道具库的中心线的方向。
[0054]如图6所示,主轴106竖向设置且沿竖向方向往复移动,换刀机械手109设置于主轴 106的底端,主轴106的外侧固定套设有第一齿轮盘203且活动套设有第二齿轮盘204,第一 齿轮盘203的底部设置有插销205,第二齿轮盘204设置有插销205孔,主控制机构200包括第 一行程开关207、第二行程开关704和固定套设于主轴106的外侧的主挡环208,主挡环208包 括第一分环209和第二分环300,第一行程开关207和第二行程开关704位于第一分环209和 第二分环300之间;第一副轴107和第二副轴108分别能够沿着横向方向作往复移动,第一控 制机构2〇1包括第五行程开关301、第六行程开关302和固定于第一副轴107的一端端部的第 一挡环303,第一挡环3〇3位于第五行程开关301和第六行程开关302之间,第一副轴107设置 有第一齿条段3〇4;第二控制机构202包括第三行程开关305、第四行程开关306和固定于第 二副轴1〇8的一端端部的第二挡环307,第二挡环307位于第三行程开关305和第四行程开关 306之间,第二副轴108设置有第二齿条段308;
[0055]第一齿条段3〇4与第一齿轮盘203啮合,第二齿条段308与第二齿轮盘204啮合;第 一挡环3〇3抵触到第六行程开关302时,主轴106作远离转盘刀具库101且靠近第二行程开关 7〇4的移动,第一分环2〇9抵触到第二行程开关704时,第二副轴108作靠近第四行程开关306 的移动,第二挡环3〇7抵触到第四行程开关306时,主轴106作靠近刀具库和第一行程开关 2〇7的移动,第二分环300抵触到第一行程开关207时,第二副轴108作靠近第三行程开关305 的移动,第二挡环3〇7抵触到第三行程开关305时,第一副轴107作靠近第五行程开关301的 移动,第五行程开关301断开换刀控制电路。
[0056]实际工作过程是这样的:
[0057] 1、抓刀步骤。转盘刀具库101旋转到固定位置时,发出换刀信号,第一副轴107沿横 向方向且向第六行程开关302所在的方向移动,因为主轴106与第一齿轮盘203固定,所以在 第一副轴107横向移动时,主轴1〇6旋转,换刀机械手109回转9〇。,完成抓刀动作。2、拔刀步 骤。抓刀动作结束之后,第一副轴107上的第一挡环3〇3按下第六行程开关302,发出拔刀信 号,主轴106作远离转盘刀具库101且靠近第二行程开关704的移动,换刀机械手1〇9实现拔 刀。当主轴106下降时,主轴106上的第一齿轮盘203和第二齿轮盘204也随之下降,第一齿轮 盘203的插销2〇5插入第二齿轮盘2〇4的插销2〇5孔内。3、换刀步骤。当拔刀动作完成后,主轴 1〇6上的第一分环209抵触第二行程开关704,发出换刀信号。第二副轴1〇8作靠近第四行程 开关306的移动。第二副轴10S的第二齿条段3〇8与第二齿轮盘2〇4啮合,第二齿轮盘204与第 一齿轮盘2〇3连接,第一齿轮盘2〇3与主轴1〇6固定连接,因此此时,第二副轴1〇8横向移动 时,主轴106随着回转ISO。,实现刀具在刀具悬挂装置1〇2和转盘刀具库101之间的交换。4、 插刀步骤。换刀动作完成之后,第二副轴1〇8上的第二挡环307抵触第四行程开关306,发出 插刀信号,主轴1〇6作靠近刀具库和第一行程开关207的移动,主轴106上升插刀。同时,第一 齿轮盘203下面的插销205从第二齿轮盘204的插销205孔中移出。5、第二副轴108复位。插刀 动作完成后,主轴106上的第二分环300抵触到第一行程开关207,第二副轴108作靠近第三 行程开关305的移动,第二副轴1〇8实现移动复位,此时,由于第一齿轮盘203和第二齿轮盘 204己经分开,第二齿轮盘204与主轴106活动连接,因此,第二副轴108横向移动时,第二齿 轮盘204空转,换刀机械手1〇9无动作。6、换刀机械手109复位。第二副轴108复位后,第二挡 环3〇7抵触到行程开关,第一副轴1〇7作靠近第五行程开关3〇1的移动,通过第一齿轮盘2〇3 使换刀机械手109反转90°复位。7、第一副轴107复位。第一挡环303抵触到第五行程开关 301,发出结束换刀信号,为下次换刀做准备。
[0058]下面在上述实施方式的基础上提供换刀装置1〇3,换刀装置1〇3中的换刀机械手 109以及刀具悬挂装置102的改进实施方案,需要说明的是,优选但不限于下述的实施方式。 [0059]换刀装置103的改进方案。换刀装置103还包括主液压缸309、第一液压缸400和第 二液压缸401,主液压缸3〇9的活塞杆与主轴106的顶端连接,第一液压缸400的活塞杆与第 一副轴107的远离第一挡环303的一端连接,第二液压缸401的活塞杆与第二副轴108的远离 第二挡环3〇7的一端连接。驱动主轴1〇6、第一副轴107和第二副轴108竖向往复移动的驱动 机构可以是液压缸、气压缸或者电机。本申请中采用液压缸。
[0060]第六行程开关302或第一行程开关207开启时,控制机构控制主液压缸309的其中 一个腔室通压力油,实现主轴1〇6的往复移动。第一行程开关207或第二行程开关704开启 时,控制机构控制第二液压缸401的其中一个腔室通压力油,实现第二副轴108的往复移动。 第三行程开启时,控制机构控制第一液压缸400的其中一个腔室通压力油,第一副轴1〇7实 现复位移动。第五行程开关3〇1开启时,控制机构结束换刀。
[0061] 1、换刀步骤中,第一液压缸400的远离第一副轴107的腔室通压力油,第一副轴107 向远离第一液压缸400且靠近第六行程开关302的方向移动。2、拔刀步骤中,第六行程开关 302开启,主液压缸309的远离主轴1〇6的腔室通压力油,主轴106作远离转盘刀具库101且靠 近第二行程开关7〇4的移动。3、换刀步骤中,第二行程开关704开启,第二液压缸401的远离 第二副轴108的腔室通压力油,第二副轴1〇8作靠近第四行程开关306的移动。4、插刀步骤 中,第四行程开关3〇6开启,主液压缸309的靠近主轴106的腔室通压力油,主轴106作靠近刀 具库和第一行程开关2〇7的移动。5、第二副轴1〇8复位,第一行程开关207开启时,第二液压 缸401靠近第二副轴108的腔室通压力油,第二副轴108作靠近第三行程开关305的移动,第 二副轴108实现移动复位。6、换刀机械手109复位,第三行程开关305开启,第一液压缸400的 靠近第一副轴107的腔室通压力油,第一副轴107作靠近第五行程开关301的移动。7、第一副 轴107复位,第五行程开关301开启,控制机构结束一次换刀行程。本技术方案将液压缸与行 程开关相结合,使得换刀机械手109在换刀时能准确定位,提高了加工精度。
[0062] 换刀机械手109的改进方案,优选但不限于该种实施方式,换刀机械手109包括中 部连接件408和设置于中部连接件408两端的刀夹409,中部连接件408的中部与主轴106的 底端连接。刀夹409用于实现转盘刀具库101上的刀套104和刀具悬挂装置102之间刀具的交 换,具体是将转盘刀具库101上的刀具移至刀具悬挂装置102的刀具安装孔105,或者将刀具 安装孔105的刀具移至转盘刀具库101的刀套104内。实现换刀过程。
[0063] 其中,本实施例中,如图11所示,每个刀套104的尾部对称设置有两个安装槽,每个 安装槽的内部嵌设有球头销钉707,球头销钉707与安装槽之间设置有弹簧706。刀套104尾 部有两个球头销钉707,后有弹簧706用以夹持刀具,防止刀具掉落,故当刀套104旋转90°后 刀具不会下落。
[0064]刀具悬挂装置102的改进方案,如图7和图8所示,刀具悬挂装置102包括丝杆501安 装座500、丝杆501、导向件、刀具固定座503和动力组件,丝杆501安装座500设置两个,丝杆 501和导向件均设置于两个丝杆501安装座500之间,刀具固定座503位于两个丝杆501安装 座500之间,丝杆501穿过刀具固定座503且与刀具固定座503螺纹连接,动力组件驱动丝杆 501转动,刀具固定座503在导向件的作用下沿着丝杆501的轴心线移动;刀具安装孔105设 置于刀具固定座503的底部,换刀机械手109位于刀具库和刀具固定座503之间。
[0065]动力组件驱动丝杆501转动,丝杆501转动,刀具固定座503相对于丝杆501发生相 对移动,在导向件的作用下,刀具固定座503不会绕着丝杆501的轴心线发生转动,而是沿着 丝杆5〇1的轴心线往复移动,实现刀具的灵活移动。本技术方案利用刀具固定座503与丝杆 501相结合,使得刀具可以左右移动,提高了加工的灵活性。
[0066] 第一齿轮盘203和第二齿轮盘204的实施方案,第一齿轮盘203包括通过第一套筒 402连接的第一连接盘403和第一齿轮404,第二齿轮盘204包括通过第二套筒405连接的第 二连接盘4〇6和第二齿轮407,第一连接盘403和第二连接盘406相对设置,第一套筒402固定 套设于主轴1〇6,第二套筒405与主轴106活动连接,第一齿条段304与第一齿轮404啮合,第 二齿条段308与第二齿轮407啮合。
[0067] 主轴106移动时,第一齿轮盘203随着主轴106移动,第二齿轮盘204不移动,当第一 齿轮盘203在主轴106的带动下移动至与第二齿轮盘204贴合时,插销205插入插销205孔,此 时第二齿轮盘204转动,第一齿轮盘203也随着转动。第一齿轮404与第一齿条段304啮合,主 轴106与第一副轴107可以相互带动运动。第二齿轮407与第二齿条段308啮合,当第二齿轮 407与第一齿轮404连接时,主轴106与第二副轴108之间可以相互带动运动。能够实现第二 副轴108复位时,换刀机械手109保持位置不变。
[0068]为了便于加工,如图1和图2所示,本实施例中还提供了送料装置705、出料装置609 和加工装置504,具体实施方案如下。 t0069]自动换刀系统还包括加工装置504,如图3和图4所示,加工装置504包括升降机构 5〇5、并排设置的第一安装框506和第二安装框507,转盘刀具库101、刀具悬挂装置102和换 刀装置1〇3均设置于第一安装框5〇6内,第一安装框506设置有刀具工作口 508,刀具工作口 508与刀具安装孔105相对设置,第二安装框507的与刀具工作口 508相对的一侧为工作台 509,升降机构5〇5设置于第二安装框507内,升降机构505驱动第一安装框506靠近或者远离 工作台509。
[0070] 通过调节升降机构505,可以调节第一安装框506与第二安装框507之间的竖向距 离,方便加工。刀具安装孔105与刀具工作口 508相对设置,通过刀具安装口实现换刀,交换 后的刀具通过刀具工作口 508对待加工对象进行加工。
[0071] 升降机构505优选但不限于下述的实施方式,升降机构505包括连杆机构600、并排 设置的第一支撑杆601和第二支撑杆602,第一支撑杆601和第二支撑杆602均活动穿设于工 作台509,第一支撑杆601和第二支撑杆602的端部分别与第一安装框506的与第二安装框 507相对的一侧连接;连杆机构600包括中部连杆603、第一弯曲连杆604和第二弯曲连杆 605,第二安装框507设置有驱动电机606、主转动轴607和从转动轴608,主转动轴607和从转 动轴608并排设置且位于第一支撑杆601和第二支撑杆602之间,驱动电机606驱动主转动轴 607转动;第一弯曲连杆604的中部固定套设于主转动轴607,第二弯曲连杆605的中部套设 于从转动轴608,第一弯曲连杆604的两端分别与第一支撑杆601和中部连杆603的一端端部 转动连接,第二弯曲连杆605的两端分别与第二支撑杆602和中部连杆603的另一端端部转 动连接;第一弯曲连杆604和第二弯曲连杆605正常摆放的形状关于中部连杆603的中心点 成中心对称。
[0072] 驱动电机606驱动主转动轴607转动,主转动轴607带动第一弯曲连杆604转动,第 一弯曲连杆604的一端与第一支撑杆601连接,第一弯曲连杆604转动的过程中,驱动第一支 撑杆601上下移动。中部连杆603的两端分别与第一弯曲连杆604和第二弯曲连杆605连接, 第一弯曲连杆604转动,中部连杆603随着转动,第二弯曲连杆605在中部连杆603的带动下 随着转动,同理,第二弯曲连杆605转动的过程中,驱动第二支撑杆602上下移动。
[0073] 需要说明的是:第一弯曲连杆604两端的运动方向相反,第二弯曲连杆605两端的 运动方向也相反,第一弯曲连杆604和第二弯曲连杆605之间铰接有中部连杆603,在“第一 弯曲连杆604和第二弯曲连杆605正常摆放的形状关于中部连杆603的中心点成中心对称” 的条件下,第一支撑杆601和第二支撑杆602移动方向一致,从而在驱动组件驱动主转动轴 607转动时,能够驱动第一支撑杆601和第二支撑杆㈤2上下移动,调节第一安装框5〇6和第 二安装框507之间的竖向距离。
[0074] 自动换刀系统还包括出料装置609,如图10所示,出料装置609包括安装底座700和 并排设置于安装底座7〇〇的两块安装板701,两块安装板7〇1之间设置有第一滚筒7〇2和第二 滚筒703。加工完成的加工对象通过设置于安装底座700之间的第一滚筒702和第二滚筒703 输出,完成加工过程。
[0075] 自动换刀系统还包括送料装置705,如图9所示,送料装置7〇5包括送料机架8〇7、提 升运输机构、横向运输机构和检测控制机构,提升运输机构、横向运输机构和检测控制机构 均设置于送料机架807,提升运输机构包括第一滚筒7〇8和第二滚筒7〇9,沿提升运输机构的 运输方向选定虚拟的运输直线,检测控制机构用于检测并控制运输直线垂直于第一滚筒 708的轴心线和第二滚筒7〇9的轴心线。
[0076] 提升运输机构用于将物料提升到横向运输机构上。“运输直线”是将沿着提升运输 机构的迈湔万冋肜成的;isftu轨迹看做是一条运输直线,即是假设的运输直线。
[0077]提升运输机构包括第一滚筒708、第二滚筒7〇9和皮带轮。横向运输机构包括传动 齿轮800、齿形带801、限位杆802、限位杆固定装置803和齿形带固定挡板804。检测控制机构 包括传感器805和直线电机806。
[0078]第一滚筒708设置于第二滚筒7〇9的斜下方,第一滚筒708和第二滚筒709的两端均 通过轴承座和轴承固定,其中,第一滚筒708的其中一端与直线电机8〇6连接且在直线电机 8〇6的作用下能够沿着送料机架807横向移动。机床通电之后,滚筒带动皮带轮旋转,送料机 构开始送料,皮带轮传动的特点在于,它可以缓和载荷冲击,噪音低,震动低,并且还具有过 载保护的功能。
[0079]开始送料之后,传感器805也开始工作了起来^传感器805的作用是观察皮带轮的 送料方向是否与水平方向齐平。如果不齐平,传感器805就会给送料机构机架下方的直线电 机806发送信号。因为直线电机806的传动装置与第一滚筒708的一端相连,如果偏左,传感 器805就会给直线电机806发出彳目号,让直线电机806向前运动,让第一滚筒708左端往前,使 得传送带恢复到齐平位置。反之,如果偏右,传感器805就会给直线电机806发出信号,让直 线电机806向后运动,让第一滚筒708左端往后,使得传送带恢复到齐平位置。这样大大提高 了加工时的加工精度。
[0080]其中,传动齿轮800设置多个,多个传动齿轮800分为两个传动齿轮组,两个传动齿 轮组并排设置,每个传动齿轮组包括主动传动齿轮和从动传动齿轮,主动传动齿轮和从动 传动齿轮之间通过齿形带801连接。限位杆802设置于齿形带801的上方,限位杆802通过限 位杆固定装置803设置于送料机架8〇7。限位杆固定装置803为两根固定杆,两根导固定杆分 别穿设于限位杆802,限位杆802与固定杆可以固定连接,也可以活动连接,活动连接时,限 位杆802可以沿着固定杆移动,此时固定杆起到导向的作用。限位杆802的下方设置齿形带 固定挡板8〇4,齿形带8〇1穿过齿形带固定挡板8〇4和限位杆802之间。
[0081]限位杆802的作用是保持传送带的平整,防止传送带的不平整而使得加工偏差变 大。限位杆802通过限位杆固定装置8〇3来固定,利用传动齿轮800和齿形带S01还可以实现 前后的移动。在限位杆8〇2下方还有一个齿形带固定挡板804,使用固定挡板的好处在于,可 以限制齿形带801,使其平稳运行,以免它脱开给机器带来灾难性的后果。
[0082]以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技 术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修 改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种自动换刀系统,其特征在于,包括转盘刀具库、刀具悬挂装置和换刀装置;所述 转盘刀具库竖向设置且周向转动设置,所述转盘刀具库的圆周面设置有多个刀套,所述刀 具悬挂装置设置刀具安装孔,所述换刀装置位于所述转盘刀具库和所述刀具悬挂装置之 间;所述换刀装置包括主轴、第一副轴、第二副轴、换刀机械手、主控制机构、第一控制机构 和第二控制机构; 所述主轴竖向设置且沿竖向方向往复移动,所述换刀机械手设置于所述主轴的底端, 所述主轴的外侧固定套设有第一齿轮盘且活动套设有第二齿轮盘,所述第一齿轮盘的底部 设置有插销,所述第二齿轮盘设置有插销孔,所述主控制机构包括第一行程开关、第二行程 开关和固定套设于所述主轴的外侧的主挡环,所述主挡环包括第一分环和第二分环,所述 第一行程开关和所述第二行程开关位于所述第一分环和所述第二分环之间;所述第一副轴 和所述第二副轴分别能够沿着横向方向作往复移动,所述第一控制机构包括第五行程开 关、第六行程开关和固定于所述第一副轴的一端端部的第一挡环,所述第一挡环位于所述 第五行程开关和所述第六行程开关之间,所述第一副轴设置有第一齿条段;所述第二控制 机构包括第三行程开关、第四行程开关和固定于所述第二副轴的一端端部的第二挡环,所 述第二挡环位于所述第三行程开关和所述第四行程开关之间,所述第二副轴设置有第二齿 条段; 所述第一齿条段与所述第一齿轮盘啮合,所述第二齿条段与所述第二齿轮盘啮合;所 述第一挡环抵触到所述第六行程开关时,所述主轴作远离所述转盘刀具库且靠近所述第二 行程开关的移动,所述第一分环抵触到所述第二行程开关时,所述第二副轴作靠近所述第 四行程开关的移动,所述第二挡环抵触到所述第四行程开关时,所述主轴作靠近所述刀具 库和所述第一行程开关的移动,所述第二分环抵触到所述第一行程开关时,所述第二副轴 作靠近所述第三行程开关的移动,所述第二挡环抵触到所述第三行程开关时,所述第一副 轴作靠近所述第五行程开关的移动,所述第五行程开关断开换刀控制电路。
2. 根据权利要求1所述的自动换刀系统,其特征在于,所述换刀装置还包括主液压缸、 第一液压缸和第二液压缸,所述主液压缸的活塞杆与所述主轴的顶端连接,所述第一液压 缸的活塞杆与所述第一副轴的远离所述第一挡环的一端连接,所述第二液压缸的活塞杆与 所述第二副轴的远离所述第二挡环的一端连接。
3. 根据权利要求1所述的自动换刀系统,其特征在于,所述第一齿轮盘包括通过第一套 筒连接的第一连接盘和第一齿轮,所述第二齿轮盘包括通过第二套筒连接的第二连接盘和 第二齿轮,所述第一连接盘和所述第二连接盘相对设置,所述第一套筒固定套设于所述主 轴,所述第二套筒与所述主轴活动连接,所述第一齿条段与所述第一齿轮啮合,所述第二齿 条段与所述第二齿轮啮合。
4. 根据权利要求1所述的自动换刀系统,其特征在于,所述换刀机械手包括中部连接件 和设置于所述中部连接件两端的刀夹,所述中部连接件的中部与所述主轴的底端连接。
5. 根据权利要求1所述的自动换刀系统,其特征在于,所述刀具悬挂装置包括丝杆安装 座、丝杆、导向件、刀具固定座和动力组件,所述丝杆安装座设置两个,所述丝杆和所述导向 件均设置于两个所述丝杆安装座之间,所述刀具固定座位于两个所述丝杆安装座之间,所 述丝杆穿过所述刀具固定座且与所述刀具固定座螺纹连接,所述动力组件驱动所述丝杆转 动,所述刀具固定座在所述导向件的作用下沿着所述丝杆的轴心线移动;所述刀具安装孔 设置于所述刀具固定座的底部,所述换刀机械手位于所述刀具库和所述刀具固足座乙间。
6. 根据权利要求1所述的自动换刀系统,其特征在于,自动换刀系统还包括加工装置’ 所述加工装置包括升降机构、并排设置的第一安装框和第二安装框,所述转盘刀具库、所述 刀具悬挂装置和所述换刀装置均设置于所述第一安装框内,所述第一安装框设置有刀具工 作口,所述刀具工作口与所述刀具安装孔相对设置,所述第二安装框的与所述刀具工作口 相对的一侧为工作台,所述升降机构设置于所述第二安装框内,所述升降机构驱动所述第 一安装框靠近或者远离所述工作台。
7. 根据权利要求6所述的自动换刀系统,其特征在于,所述升降机构包括连杆机构、并 排设置的第一支撑杆和第二支撑杆,第一支撑杆和所述第二支撑杆均活动穿设于所述工作 台,所述第一支撑杆和所述第二支撑杆的端部分别与所述第一安装框的与所述第二安装框 相对的一侧连接;所述连杆机构包括中部连杆、第一弯曲连杆和第二弯曲连杆,所述第二安 装框设置有驱动电机、主转动轴和从转动轴,所述主转动轴和所述从转动轴并排设置且位 于所述第一支撑杆和所述第二支撑杆之间,所述驱动电机驱动所述主转动轴转动;所述第 一弯曲连杆的中部固定套设于所述主转动轴,所述第二弯曲连杆的中部套设于所述从转动 轴,所述第一弯曲连杆的两端分别与所述第一支撑杆和所述中部连杆的一端端部转动连 接,所述第二弯曲连杆的两端分别与所述第二支撑杆和所述中部连杆的另一端端部转动连 接;所述第一弯曲连杆和所述第二弯曲连杆正常摆放的形状关于所述中部连杆的中心点成 中;L、对称。
8. 根据权利要求1至7中任意一项所述的自动换刀系统,其特征在于,自动换刀系统还 包括出料装置,所述出料装置包括安装底座和并排设置于所述安装底座的两块安装板,两 块所述安装板之间设置有第一滚筒和第二滚筒。
9. 根据权利要求1至7中任意一项所述的自动换刀系统,其特征在于,自动换刀系统还 包括送料装置,所述送料装置包括送料机架、提升运输机构、横向运输机构和检测控制机 构,所述提升运输机构、所述横向运输机构和所述检测控制机构均设置于所述送料机架,所 述提升运输机构包括第一滚筒和第二滚筒,沿所述提升运输机构的运输方向选定虚拟的运 输直线,所述检测控制机构用于检测并控制所述运输直线垂直于所述第一滚筒的轴心线和 所述第二滚筒的轴心线。
10. 根据权利要求1至7中任意一项所述的自动换刀系统,其特征在于,每个所述刀套的 尾部对称设置有两个安装槽,每个所述安装槽的内部嵌设有球头销钉,所述球头销钉与所 述安装槽之间设置有弹簧。
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Inventor after: Wang Ping

Inventor after: Shi Zehua

Inventor after: Ling Jianhui

Inventor after: Wang Bin

Inventor after: Wu Yun

Inventor after: Chen Yan

Inventor after: Chen Jinsong

Inventor after: Dong Xiaofei

Inventor before: Wang Bin

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Inventor before: Dong Xiaofei

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Address before: 224000 middle road of hope Avenue, Yancheng City, Jiangsu Province, No. 1

Patentee before: Yangcheng Institute of Technology

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