CN107598638A - 一种半月式刀库结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半月式刀库结构，包括底刀库本体，刀库本体包括底座和支架，支架包括支撑板及支撑杆；驱动装置，包括设置于支撑板的底部的驱动电机和设置于支撑板的顶部的谐波减速机，驱动电机的电机输出轴穿过支撑板后连接谐波减速机；刀盘，设置于谐波减速机的顶部且与谐波减速机的减速机输出轴连接，刀盘的边缘均匀开设有刀盘圆弧口，每个刀盘圆弧口中可拆卸连接有一夹具，夹具夹持一刀具；该半月式刀库结构通过驱动电机带动谐波减速机动作，由谐波减速机直接带动刀盘转动，中间不再经过其他额外的传动结构，极大简化了驱动系统的结构，能够避免刀盘转动时出现上下颠簸的情况，有效提高传动稳定性，改善定位精准度，保证加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及刀库设备技术领域，尤其涉及一种半月式刀库结构。
背景技术
随着机床数控技术的发展，越来越多的数控机床配备自动换刀系统。使用自动换刀系统能够在同一台设备上对同一个产品进行车、铣、钻、磨等工艺，极大提高加工效率。
在自动化发展初期，各刀具的转换都是由人工调换与调试，不仅浪费时间、还增加了人工成本。随着自动化技术越来越成熟，具有自动换刀功能的刀库系统深得制造加工企业的青睐，刀库系统的应用也越来越普遍。刀库系统中需要将每把刀具的位置坐标输入控制系统，在刀库进行自动换刀时，刀盘旋转一定的角度将所需的刀具旋转到刀盘的输出口，进行自动换刀。
刀盘作为配合机加工设备的结构，通过齿轮传动机构与减速机的输出端连接，减速机通过联轴器与电机连接。在换刀时，电机驱动减速机并带动齿轮传动机构动作，进而带动刀盘转动。这种传动方式由于传动过程复杂，稳定性差，在转动过程中出现上下颠簸的情况，定位不准确，偏差较大，影响工件的加工精度。
因此，亟需一种新型的刀库系统用来解决上述颠簸造成稳定性差、定位不准确、偏差较大、精度低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种半月式刀库结构，能够避免刀盘转动时出现上下颠簸的情况，有效提高传动稳定性，改善定位精准度，保证加工精度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种半月式刀库结构，包括：
刀库本体，所述刀库本体包括用于连接机床的底座和设置于所述底座上的支架，所述底座和所述支架为一体式结构，所述支架包括设置于所述底座上方的支撑板及连接于所述底座和所述支撑板之间的支撑杆；
驱动装置，包括设置于所述支撑板的底部的驱动电机和设置于所述支撑板的顶部的谐波减速机，所述驱动电机的电机输出轴穿过所述支撑板后连接所述谐波减速机；
刀盘，设置于所述谐波减速机的顶部且与所述谐波减速机的减速机输出轴连接；
其中，所述刀盘的边缘均匀开设有若干个刀盘圆弧口，每个所述刀盘圆弧口中可拆卸连接有一夹具，所述夹具夹持一刀具。
优选的，还包括┛型的连接板，所述连接板的水平侧连接于所述支撑板，所述连接板的竖直侧接近所述刀盘的底面设置且连接有用于感应所述夹具是否安装有所述刀具的感应器，所述感应器连接控制器。
优选的，所述刀盘的中心开设有刀盘孔，所述减速机输出轴的端部贴于所述刀盘的底部，所述减速机输出轴的端部设置有至少两个减速机定位孔和若干个减速机连接孔，所述刀盘开设有对应于所述减速机定位孔的刀盘定位孔和对应于所述减速机连接孔的刀盘连接孔，定位销依次穿过所述刀盘定位孔和所述减速机定位孔实现所述刀盘和所述减速机输出轴的定位，连接螺钉依次穿过所述刀盘连接孔和所述减速机连接孔实现所述刀盘和所述减速机输出轴的固定。
优选的，所述刀盘为具有直线切边的半月形结构。
优选的，所述刀盘圆弧口的内侧圆弧对应的圆心角为120°～180°。
优选的，所述夹具包括呈半圆形并具有半圆形开口部的夹具本体，所述夹具本体的内侧设置有夹具卡条，所述刀具的夹持部外周设置有第一环和第二环，所述第一环和所述第二环之间形成环形卡槽，所述夹具卡条能够卡入所述环形卡槽中形成配合，以使所述第一环位于所述夹具卡条的底部、所述第二环位于所述夹具卡条的顶部。
优选的，所述夹具本体的顶部连接有夹具连接板，所述夹具连接板的远离所述夹具本体的开口部的一端部伸出于所述夹具本体设置，且所述夹具连接板的该端部开设有第一键槽，所述第一键槽中设置有夹具定位件，所述第二环的外周开设有第二键槽，所述夹具定位件的一端插入所述第二键槽中以在圆周方向上限制所述刀具的转动，所述夹具定位件的另一端连接所述刀盘。
优选的，所述夹具连接板开设有第一连接孔，所述刀盘开设有第一刀盘连接孔，连接件依次穿过所述第一刀盘连接孔、所述第一连接孔后，实现所述夹具连接板与所述刀盘的连接；
所述夹具定位件的远离所述刀具的一端开设有第二连接孔，所述刀盘开设有第二刀盘连接孔，连接件依次穿过所述第二刀盘连接孔、所述第二连接孔后，实现所述夹具定位件与所述刀盘的连接。
优选的，所述夹具本体的外侧圆弧与所述刀盘圆弧口的内侧圆弧相适应，所述夹具本体的内侧圆弧对应的圆心角为180°～225°。
优选的，所述夹具本体的端部连接有半圆形的锁环，所述锁环与所述夹具本体共同形成能够容纳所述夹具的圆形孔，
所述锁环的内侧设置有能够与所述夹具卡条相对应的锁环卡条，所述锁环卡条能够卡入所述环形卡槽中；
所述锁环的一端与所述夹具本体的一端铰接，所述锁环的另一端设置有能够与所述夹具本体的另一端锁合的锁扣。
本发明的有益效果为：
1、该半月式刀库结构通过驱动电机带动谐波减速机动作，由谐波减速机直接带动刀盘转动，中间不再经过其他额外的传动结构，极大简化了驱动系统的结构，能够避免刀盘转动时出现上下颠簸的情况，有效提高传动稳定性，改善定位精准度，保证加工精度。
2、该半月式刀库结构通过支架来支撑驱动电机和谐波减速机，使得结构简化并稳定，能够起到一定的降噪效果。
3、该半月式刀库结构将刀盘圆弧口的内侧圆弧与夹具本体的外侧圆弧对应的圆心角设置为180°或以下范围，进而使得对应的圆弧的弧长小于半圆对应的弧长，进而夹具本体更容易卡入刀盘圆弧口中实现配合，操作便利；
而夹具本体的内侧圆弧对应的圆心角设置为180°～225°之间，进而使得对应的圆弧的弧长大于半圆对应的弧长，进而刀具卡入夹具本体中时两者配合互相较长，从而形成更好的包裹。
4、该半月式刀库结构的刀盘为具有直线切边的半月形结构，利用直线切边使得刀盘的一侧具有圆缺，从而避免刀盘与加工工件碰撞。
附图说明
图1是本发明的半月式刀具结构的正面朝上的立体结构示意图；
图2是本发明的半月式刀具结构的底面朝上的立体结构示意图；
图3是本发明的刀具和夹具的分解结构示意图；
图4是本发明的半月式刀具结构的俯视结构示意图。
图中：1-底座；2-支架；3-驱动电机；4-谐波减速机；5-刀盘；6-夹具；7-刀具；8-连接板；21-支撑杆；22-支撑板；41-连接螺钉；42-定位销；51-刀盘圆弧口；52-直线切边；53-刀盘孔；61-夹具卡条；62-夹具连接板；621-第一连接孔；63-第一键槽；64-夹具定位件；641-第二连接孔；71-第二键槽；72-第一环；73-第二环；74-环形卡槽。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1至4所示，本发明的半月式刀库结构，包括刀库本体、驱动装置及刀盘5。
其中，刀库本体包括用于连接机床的底座1和设置于底座1上的支架2，底座1和支架2为一体式结构，具体地，底座1和支架2通过焊接连接为一体。其中，支架2包括设置于底座1上方的支撑板22及连接于底座1和支撑板22之间的支撑杆21。
驱动装置包括设置于支撑板22的底部的驱动电机3和设置于支撑板22的顶部的谐波减速机4，驱动电机3的电机输出轴穿过支撑板22后连接谐波减速机4。
刀盘5设置于谐波减速机4的顶部且与谐波减速机4的减速机输出轴连接。具体的，刀盘5的中心开设有刀盘孔53，减速机输出轴的端部贴于刀盘5的底部，减速机输出轴的端部设置有至少两个减速机定位孔和若干个减速机连接孔，刀盘5开设有对应于减速机定位孔的刀盘定位孔和对应于减速机连接孔的刀盘连接孔，定位销42依次穿过刀盘定位孔和减速机定位孔实现刀盘5和减速机输出轴的定位，连接螺钉41依次穿过刀盘连接孔和减速机连接孔实现刀盘5和减速机输出轴的固定。
其通过驱动电机带动谐波减速机动作，由谐波减速机直接带动刀盘转动，中间不再经过其他额外的传动结构，极大简化了驱动系统的结构，能够避免刀盘转动时出现上下颠簸的情况，有效提高传动稳定性，改善定位精准度，保证加工精度。
进一步地，刀盘5的边缘均匀开设有若干个刀盘圆弧口51，每个刀盘圆弧口51中可拆卸连接有一夹具6，夹具6夹持一刀具7。特别地，刀盘5为具有直线切边52的半月形结构。这种半月形结构也即为圆缺形状，通过其中一侧的非圆结构，能够很好地用于安装其他部件而不会受到干扰，避免换刀后与加工工件的碰撞，能够用于较小型的机床。
优选的，夹具6包括呈半圆形并具有半圆形开口部的夹具本体，夹具本体的内侧设置有夹具卡条61，刀具7的夹持部外周设置有第一环72和第二环73，第一环72和第二环73之间形成环形卡槽74，夹具卡条61能够卡入环形卡槽74中形成配合，以使第一环72位于夹具卡条61的底部、第二环73位于夹具卡条61的顶部。其中，夹具卡条61与夹具本体可以为一体式结构，也可以为可拆卸式结构。
夹具本体的顶部连接有夹具连接板62，夹具连接板62的远离夹具本体的开口部的一端部伸出于夹具本体设置，且夹具连接板62的该端部开设有第一键槽63，第一键槽63中设置有夹具定位件64，第二环73的外周开设有第二键槽71，夹具定位件64的一端插入第二键槽71中以在圆周方向上限制刀具7的转动，夹具定位件64的另一端连接刀盘5。
夹具连接板62开设有第一连接孔621，刀盘5开设有第一刀盘连接孔，连接件依次穿过第一刀盘连接孔、第一连接孔621后，实现夹具连接板62与刀盘5的连接。夹具定位件64的远离刀具7的一端开设有第二连接孔641，刀盘5开设有第二刀盘连接孔，连接件依次穿过第二刀盘连接孔、第二连接孔641后，实现夹具定位件64与刀盘5的连接。特别地，在本实施例中，第一连接孔621、第二连接孔641、第一刀盘连接孔及第二刀盘连接孔都是锥形孔，而连接件采用的是皿头螺钉，通过皿头螺钉与锥形孔的配合，从而很好地避免在水平方向的晃动，使得连接更可靠。
优选的，所述刀盘圆弧口51的内侧圆弧对应的圆心角为120°～180°，例如圆心角为120°、130°、140°、150°、160°、170°、180°，所述夹具本体的外侧圆弧与所述刀盘圆弧口51的内侧圆弧相适应，将半月形口的内侧圆弧与夹具本体的外侧圆弧对应的圆心角设置为180°或以下范围，进而使得对应的圆弧的弧长小于半圆对应的弧长，进而夹具本体更容易卡入半月形口中实现配合，操作便利。
所述夹具本体的内侧圆弧对应的圆心角为180°～225°，例如圆心角为180°、185°、190°、195°、200°、205°、210°、215°、220°、225°，使得对应的圆弧的弧长大于半圆对应的弧长，进而刀具卡入夹具本体中时两者配合互相较长，从而形成更好的包裹。
优选的，夹具本体的端部连接有半圆形的锁环，锁环与夹具本体共同形成能够容纳夹具6的圆形孔。锁环的内侧设置有能够与夹具卡条相对应的锁环卡条，锁环卡条能够卡入环形卡槽74中。锁环的一端与夹具本体的一端铰接，锁环的另一端设置有能够与夹具本体的另一端锁合的锁扣。在本实施例中，所述锁扣包括设置于锁环的端部和夹具本体的端部的磁铁，两个磁铁能够相互吸引以实现锁环和夹具本体的连接。除此之外，在其他实施例中，锁扣还可以包括设置于锁环的端部和夹具本体的端部的法兰，两个法兰通过螺栓连接。
为了使得夹具本体在夹持夹具时能够很好地夹持，本发明的夹具本体由至少两段弧形段拼合而成，相邻两段之间设置有拉伸弹簧，当放入的夹具的尺寸略大时，可以通过拉伸弹簧拉大相邻两段之间的尺寸，便于适应多种尺寸的夹具使用；而又通过拉伸弹簧持续拉紧相邻两段，进而夹持较紧，稳定可靠。
该半月式刀库结构还包括型的连接板8，连接板8的水平侧连接于支撑板22，连接板8的竖直侧接近刀盘5的底面设置且连接有用于感应夹具6是否安装有刀具7的感应器，感应器连接控制器。该控制器连接驱动电机。由此，当刀库还刀时，驱动电机驱动谐波减速机动作，进而带动刀盘转动至所需还刀的位置，这时，控制器会控制感应器感应当前还刀位置对应的夹具是否安装有刀具，若该夹具安装有刀具，那么驱动电机驱动刀盘继续旋转，直至感应器感应到未安装刀具的夹具时，才能进行还刀动作，这就能够很好地避免刀具冲突碰撞，使得刀具能够很好地安放。
本发明采用更为简单的传动方式来驱动刀盘转动，整个过程控制方便，避免过多的传动结构造成的振动，提高精度；而且还对还刀过程进行实时监控，避免同一夹具处重复还刀导致刀具碰撞，从而更加智能化。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半月式刀库结构，其特征在于，包括：
刀库本体，所述刀库本体包括用于连接机床的底座(1)和设置于所述底座(1)上的支架(2)，所述底座(1)和所述支架(2)为一体式结构，所述支架(2)包括设置于所述底座(1)上方的支撑板(22)及连接于所述底座(1)和所述支撑板(22)之间的支撑杆(21)；
驱动装置，包括设置于所述支撑板(22)的底部的驱动电机(3)和设置于所述支撑板(22)的顶部的谐波减速机(4)，所述驱动电机(3)的电机输出轴穿过所述支撑板(22)后连接所述谐波减速机(4)；
刀盘(5)，设置于所述谐波减速机(4)的顶部且与所述谐波减速机(4)的减速机输出轴连接；
其中，所述刀盘(5)的边缘均匀开设有若干个刀盘圆弧口(51)，每个所述刀盘圆弧口(51)中可拆卸连接有一夹具(6)，所述夹具(6)夹持一刀具(7)。
2.根据权利要求1所述的半月式刀库结构，其特征在于，还包括┛型的连接板(8)，所述连接板(8)的水平侧连接于所述支撑板(22)，所述连接板(8)的竖直侧接近所述刀盘(5)的底面设置且连接有用于感应所述夹具(6)是否安装有所述刀具(7)的感应器，所述感应器连接控制器。
3.根据权利要求1所述的半月式刀库结构，其特征在于，所述刀盘(5)的中心开设有刀盘孔(53)，所述减速机输出轴的端部贴于所述刀盘(5)的底部，所述减速机输出轴的端部设置有至少两个减速机定位孔和若干个减速机连接孔，所述刀盘(5)开设有对应于所述减速机定位孔的刀盘定位孔和对应于所述减速机连接孔的刀盘连接孔，定位销(42)依次穿过所述刀盘定位孔和所述减速机定位孔实现所述刀盘(5)和所述减速机输出轴的定位，连接螺钉(41)依次穿过所述刀盘连接孔和所述减速机连接孔实现所述刀盘(5)和所述减速机输出轴的固定。
4.根据权利要求1所述的半月式刀库结构，其特征在于，所述刀盘(5)为具有直线切边(52)的半月形结构。
5.根据权利要求1所述的半月式刀库结构，其特征在于，所述刀盘圆弧口(51)的内侧圆弧对应的圆心角为120°～180°。
6.根据权利要求1所述的半月式刀库结构，其特征在于，所述夹具(6)包括呈半圆形并具有半圆形开口部的夹具本体，所述夹具本体的内侧设置有夹具卡条(61)，所述刀具(7)的夹持部外周设置有第一环(72)和第二环(73)，所述第一环(72)和所述第二环(73)之间形成环形卡槽(74)，所述夹具卡条(61)能够卡入所述环形卡槽(74)中形成配合，以使所述第一环(72)位于所述夹具卡条(61)的底部、所述第二环(73)位于所述夹具卡条(61)的顶部。
7.根据权利要求6所述的半月式刀库结构，其特征在于，所述夹具本体的顶部连接有夹具连接板(62)，所述夹具连接板(62)的远离所述夹具本体的开口部的一端部伸出于所述夹具本体设置，且所述夹具连接板(62)的该端部开设有第一键槽(63)，所述第一键槽(63)中设置有夹具定位件(64)，所述第二环(73)的外周开设有第二键槽(71)，所述夹具定位件(64)的一端插入所述第二键槽(71)中以在圆周方向上限制所述刀具(7)的转动，所述夹具定位件(64)的另一端连接所述刀盘(5)。
8.根据权利要求7所述的半月式刀库结构，其特征在于，所述夹具连接板(62)开设有第一连接孔(621)，所述刀盘(5)开设有第一刀盘连接孔，连接件依次穿过所述第一刀盘连接孔、所述第一连接孔(621)后，实现所述夹具连接板(62)与所述刀盘(5)的连接；
所述夹具定位件(64)的远离所述刀具(7)的一端开设有第二连接孔(641)，所述刀盘(5)开设有第二刀盘连接孔，连接件依次穿过所述第二刀盘连接孔、所述第二连接孔(641)后，实现所述夹具定位件(64)与所述刀盘(5)的连接。
9.根据权利要求6所述的半月式刀库结构，其特征在于，所述夹具本体的外侧圆弧与所述刀盘圆弧口(51)的内侧圆弧相适应，所述夹具本体的内侧圆弧对应的圆心角为180°～225°。
10.根据权利要求6所述的半月式刀库结构，其特征在于，所述夹具本体的端部连接有半圆形的锁环，所述锁环与所述夹具本体共同形成能够容纳所述夹具(6)的圆形孔，
所述锁环的内侧设置有能够与所述夹具卡条相对应的锁环卡条，所述锁环卡条能够卡入所述环形卡槽(74)中；
所述锁环的一端与所述夹具本体的一端铰接，所述锁环的另一端设置有能够与所述夹具本体的另一端锁合的锁扣。
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