CN107695759A

CN107695759A - 移动式刀库

Info

Publication number: CN107695759A
Application number: CN201710721168.5A
Authority: CN
Inventors: 谭勇
Original assignee: Shanghai Nozoli Machine Tools Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Nozoli Machine Tools Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2018-02-16

Abstract

本发明提供了一种移动式刀库，包含液压驱动结构、刀库组件以及控制器；液压驱动结构包含固定结构与液压缸；刀库组件包含刀库与支撑架；液压缸安装在固定结构上，刀库与支撑架紧固连接；支撑架与固定结构滑动连接；刀库包含电机、罩壳、转动盘、换刀臂、刀套以及转动轴；换刀臂位于罩壳下方，换刀臂能够沿上下方向与周向方向运动；所述控制器包含取刀系统，所述驱动系统能够驱动换刀臂将刀具从刀套中取出。本发明将需要更换的刀具所在刀套从出刀口中推出，换刀臂在取出刀具的过程中，其他的刀套不会对换刀臂的运动造成干涉，因此使得可以在转动盘上设置更多的刀套进行刀具的储存。

Description

移动式刀库

技术领域

本发明涉及数控机床配件领域，具体地，涉及一种移动式刀库。

背景技术

刀库是加工中心正常运转的关键功能部件之一，它的功能是提供储刀位置、快速的自动选刀、换刀，实现立式加工中心一次装夹即可完成多道工序甚至全部工序的加工。但是刀库装载的刀具数量越多，刀库的体积就越大，安装在机床内部将影响到主轴摇摆头的运动。

专利文献CN106271798A公开了一种数控机床用刀库系统，包括有换刀组件、调节组件。换刀组件包括有换刀刀架以及驱动电机，驱动电机设置于换刀刀架的底部，换刀刀架包括有刀架主体，其端部设置有一组换刀卡头；调节组件，调节组件包括有安装平台、第一直线导轨以及第二直线导轨，于第一直线导轨上设置有与安装平台连接的第一驱动装置，第二直线导轨设置于刀库与主轴之间。该专利文献采用直线导轨结构，可在水平直线方向上以及竖直直线方向上的精度调节，这样能够使得该专利文献适应各种机床主轴与刀库距离变化。采用了结合直线导轨以及旋转方式对换刀卡头进行定位，据该专利文献自述通用性较强，其无需根据不同的数控机床用刀库系统进行设计。但是该专利文献提供的结构中，换刀卡头不能进行转动，当换刀刀架上的换刀卡头数量较多时，容易对换刀臂的动作造成干涉；而且换刀臂在轴向方向的行程比较大，影响换刀效率。

专利文献CN202701876U公开了一种卧式加工中心可移动刀库，该可移动式刀库包括立柱、安装在立柱侧面的刀库基座，在刀库基座上安装有凸轮机械手式刀库，其特征在于上述刀库基座是由基座和与基座相配的可直线移动的移动滑板组成，在基座与移动滑板之间安装有液压油缸，凸轮机械手式刀库固定在移动滑板上。据该专利文献自述：1、换刀时将刀库由原位移动至换刀位进行换刀，换刀结束刀库退回原位，从而消除了机械手在主轴前方位置上的加工干涉区；2、刀库的移动为刀库机械手的防护、换刀门的安装等创造了条件；3、使工件在无干涉状况下可满参数行程加工，同时在高速加工过程中，可避免冷却液对刀库的污染。但是该专利文献提供的结构一方面不适用于立式机床的换刀操作，另一方移动刀库并没有在刀库轴向方向上距离调节的过程，当移动刀库退回原位时，依然容易受到加工废屑或冷却液的影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种移动式刀库。

根据本发明提供的移动式刀库，包含液压驱动结构、刀库组件以及控制器；

液压驱动结构包含固定结构与液压缸；刀库组件包含刀库与支撑架；

液压缸安装在固定结构上，刀库与支撑架紧固连接；

支撑架与固定结构滑动连接；

刀库包含电机、罩壳、转动盘、换刀臂、刀套以及转动轴；

电机驱动转动盘以转动轴为中心轴转动；刀套用于安装刀具，包含多个刀套沿转动盘周向方向安装在转动盘上；转动盘位于罩壳内，罩壳下端设置有出刀口；

刀套与转动盘铰接，刀套近端能够沿铰链旋转经过出刀口到达罩壳外；

换刀臂位于罩壳下方，换刀臂能够沿上下方向与周向方向运动；

所述控制器包含取刀系统，所述驱动系统能够驱动换刀臂将刀具从刀套中取出。

优选地，所述刀库还包含拨杆与升降气缸；拨杆与升降气缸相连；

拨杆驱动刀套沿铰链转动。

优选地，所述取刀系统包含以下模块：

刀套就位模块：接收换刀指令，驱动刀套从刀套复位点运动至换刀点；

换刀臂动作模块：控制换刀臂将刀具从刀套中取出；

复位模块：刀套、换刀臂分别回到刀套复位点、换刀臂复位点。

优选地，刀套就位模块包含以下模块：

刀具选择模块：控制电机驱动转动盘转动，直至目标刀具所在刀套转动至出刀口对应位置；

刀套转动模块：控制升降气缸动作，进而驱动拨杆将刀套向下转动至换刀点。

优选地，刀套就位模块包含以下模块：

刀套转动模块：控制升降气缸动作，进而驱动拨杆将刀套向下转动至换刀点；

在换刀臂动作模块中，换刀臂从换刀臂复位点旋转运动至与刀套中刀具相扣的位置；换刀臂向下移动，将刀具从刀套中拉出；换刀臂旋转180度后向上移动；

所述复位模块包含以下模块：

换刀臂复位模块：控制换刀臂回到复位点；

刀套复位模块：控制升降气缸动作，进而驱动拨杆将刀套向上转动至刀套复位点。

优选地，液压缸包含缸体、活塞以及活塞杆；

缸体安装在固定结构上，活塞杆与刀库紧固相连；

固定结构包含底座，底座上设置有滑轨；

所述支撑架与滑轨滑动连接；

滑轨长度延伸方向与活塞杆轴向延伸方向平行。

优选地，所述支撑架包含滑块、支撑底板以及筋板；

滑轨、滑块、支撑底板、筋板、刀库依次连接。

包含多块所述筋板；多块所述筋板在连接板上平行布置。

优选地，所述刀套能够在复位状态与换刀状态这两种状态之间转换：

所述复位状态下，刀套轴向方向与转动盘端面垂直；

所述换刀状态下，刀套轴向方向与转动盘端面平行，刀套的近端沿罩壳径向方向到达罩壳之外；

所述拨杆的下端为C形；延伸部的远端位于C形拨杆的开口中；或者，

所述拨杆的下端为L形；所述铰链为弹性铰链；弹性铰链释放状态下，刀套处于复位状态；拨杆能够带动延伸部远端向上运动。

优选地，所述换刀臂包含旋转部、延长部、纳刀部以及弹性固定结构；

旋转部、延长部、纳刀部依次连接；

纳刀部设置有容刀槽，所述容刀槽的槽底沿弧线方向延伸；

换刀臂沿厚度方向的两个端面形成上端面与下端面；

延长部的下端面上开设有导向槽；所述导向槽沿延长部长度方向延伸；

旋转部几何中心处设置有圆形通孔；

所述弹性固定结构包含弹簧与伸缩块；

弹簧安装在导向槽中，伸缩块、弹簧、延长部依次连接。

优选地，所述伸缩块包含导向头；导向头上设置有第一导向面与第二导向面；

第一导向面与第二导向面在延长部沿厚度方向的投影上倾斜延伸；

沿延长部宽度方向上，第二导向面与容刀槽位于第一导向面的同一侧；

第一导向面的坡度小于第二导向面坡度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明将需要更换的刀具所在刀套从出刀口中推出，换刀臂在取出刀具的过程中，其他的刀套不会对换刀臂的运动造成干涉，因此使得可以在转动盘上设置更多的刀套进行刀具的储存；

2、本发明对换刀臂轴向行程要求较低，因而使得换刀臂在取刀与换刀的过程中用时变短，增大取刀换刀效率；

3、本发明中刀库的支撑通过支撑架实现，液压缸只需要提供水平推力，防止活塞杆被压弯曲，提高使用寿命；

4、本发明中换刀臂通过导向头设置，有利于在换刀时，刀具沿第一导向面顺利进入到容刀槽并在第二导向面的限制下固定在容刀槽内。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明结构示意图；

图2为支撑架立体图；

图3为刀库立体图；

图4为升降气缸控制刀套转动原理图；

图5为换刀臂仰视图；

图6为纳刀部立体图；

图7为弹性固定结构示意图。

图中示出：

液压驱动结构1 刀库组件2 拨杆218 延长部232

底座11 刀库21 支撑架22 定位通孔2321

安装底板111 电机211 筋板221 导向槽2322

固定板12 罩壳212 第一连接部2211 纳刀部233

固定座13 出刀口2120 斜向延伸部2212 容刀槽2331

座底131 前罩壳2121 第二连接部2213 弧形凸条2332

座身132 后罩壳2122 支撑底板222 限位槽2333

液压缸14 转动盘213 滑块223 弹性固定结构234

第一进油口141 刀套215 伸缩块2341

第二进油口142 延伸部2150 换刀臂23 第一导向面23411

滑轨15 转动轴216 旋转部231 第二导向面23412

升降气缸217 圆形通孔2311 弹簧2342

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。

如图1至图7所示，实施例中，本发明提供的移动式刀库包含液压驱动结构1、刀库组件2以及控制器。液压驱动结构1包含固定结构与液压缸14；刀库组件2包含刀库 21与支撑架22。液压缸14安装在固定结构上，刀库21与支撑架22紧固连接；支撑架 22与固定结构滑动连接。刀库21包含电机211、罩壳212、转动盘213、换刀臂23、刀套215以及转动轴216；电机211驱动转动盘213以转动轴216为中心轴转动；刀套215 用于安装刀具，包含多个刀套215沿转动盘213周向方向安装在转动盘213上；转动盘 213位于罩壳212内，罩壳212下端设置有出刀口2120；刀套215与转动盘213铰接，刀套215近端能够沿铰链旋转经过出刀口2120到达罩壳212外；换刀臂23位于罩壳212 下方，换刀臂23能够沿上下方向与周向方向运动。所述控制器包含取刀系统，所述驱动系统能够驱动换刀臂23将刀具从刀套215中取出。

如图1所示，其中液压缸14包含缸体、活塞以及活塞杆；固定结构包含底座11、固定板12以及固定座13。底座11、固定板12、固定座13依次连接，缸体紧固安装在固定座13上，其中固定座13由包含座底131与座身132，固定座13整体形状为缺失两个面的长方体容器形状，座身132安装在座底131上，座身132横截面形状为C形，缸体从座身132中沿C形座身132的槽口出穿出布置。

固定结构、液压缸14分别与刀库组件2相连。其中，固定结构与刀库组件2的连接方式为：底座11上设置有滑轨15，如图2所示，支撑架22包含滑块223、支撑底板222以及筋板221，滑块223设置在支撑底板222一侧的上、下两端，筋板221则设置在支撑底板222另一侧上；滑块223与滑轨15滑动连接，筋板221则与刀库21固定连接。液压缸14的活塞杆则直接与刀库21相连。支撑架22起到对刀库21的支撑与导向的作用，液压缸14则驱动刀库21沿前后方向的运动。液压缸14为双作用缸，也就是说，缸体上设置有第一进油口141与第二进油口142这两个进油口，当第一进油口141 进油时，推动刀库21向前运动，以完成换刀操作；当第二进油口142进油时，推动刀库21向后运动，防止对主轴的运行造成干扰。优选例中，支撑底板222沿上下方向一侧的滑块223分为单独的几段，方便装配，当然也可以所述滑块223也可以是整体的一段，抗弯曲的能力会相应增强。优选地，支撑底板222上同时安装了两个筋板221，两个筋板221对称布置，缸体位于两个筋板221之间，这样能够有效增加支撑架22的强度，防止弯曲；当然筋板221也可以是一个或者三个或更多个，但是一个筋板221会导致强度不足，外形也不够美观，当设置三个或更多筋板221时，制造难度则会相应增加。

如图1所示，滑轨15长度延伸方向与活塞杆轴向延伸方向平行，以保证液压缸14能够推动刀库21平滑运行。底座11包含安装底板111，滑轨15相对安装底板111倾斜布置，这样进行换刀操作时，刀库21与主轴之间的距离缩短，有利于减小安装在刀库 21上的换刀臂23的尺寸；而在换刀结束后，刀库21向后运动，与主轴之间的距离拉开，防止对主轴的运行造成干扰。如图2所示，筋板221包含第一连接部2211、斜向延伸部2212以及第二连接部213，第一连接部2211、斜向延伸部2212、第二连接部2213 依次连接，斜向延伸部2212相对支撑底板222倾斜布置，该结构的优势在于，在液压缸14行程较长时，滑块223能够靠后设置，通过与固定座13之间的接触限制刀库组件 2向后的最大位移，防止刀库21在运动时对液压缸14内部结构造成冲击。

如图3所示，所述电机211通过凸轮、齿轮或蜗轮传动机构与转动盘213相连。罩壳212形成前罩壳2121与后罩壳2122；前罩壳2121为圆柱形，前罩壳2121与转动盘 213同心布置，前罩壳2121的下端壁面上设置有出刀口2120，刀套215与转动盘213 铰接，包含多个刀套215，多个所述刀套215沿转动盘213周向方向均匀布置。换刀臂 23位于罩壳212下方，换刀臂23能够沿上下方向与周向方向运动。电机211驱动转动盘213转动，固定在转动盘213上的刀套215会依次经过出刀口2120，刀套215中装有刀具。刀套215能够在复位状态与换刀状态这两种状态之间转换：所述复位状态下，刀套215轴向方向与转动盘213端面垂直；所述换刀状态下，刀套215轴向方向与转动盘 213端面平行，刀套215的近端沿罩壳径向方向到达罩壳212之外。当需要进行更换的刀具所在刀套215处于出刀口2120对应的位置时，电机211停止运行，然后推动该刀套215沿铰链转动，刀套215的近端到达罩壳212的外部，此时再驱动换刀臂23转动到刀套215所在角度，扣住刀套215内的刀具，即可继续进行取刀换刀操作。

为实现推动刀套5的功能，如图4所示，本发明中还设置有拨杆218与升降气缸217。升降气缸217与拨杆218相连，并能够驱动拨杆218上下运动，刀套215上固定连接有一刚性的延伸部2150，延伸部2150与刀套215相对铰链形成杠杆结构，拨杆218的下端设置有C形结构，延伸部2150的末端位于C形结构的开口中，拨杆218向上运动时，带动刀套215向下转动，拨杆218向下运动时，带动刀套215向上转动。在优选例中，拨杆218的下端还可以是L形结构，在刀套215与转动盘213的连接处设置弹性铰链，在弹性铰链在释放状态时，刀套215处于复位状态，需要取刀时，则使用拨杆218将刀套215往下推出，刀套215转换至换刀状态，而在刀套215复位过程中，弹性铰链的回弹力即可将刀套215拉回，此结构的优势在于避免刀套215在罩壳212中转动而导致与罩壳212发生摩擦甚至对转动盘213的转动造成阻碍，但是缺点在于随着使用时间增加，弹性铰链的弹性降低，刀套215会发生晃动。

如图5至图7所示，换刀臂23包含旋转部231、延长部232、纳刀部233以及弹性固定结构234，旋转部231、延长部232、纳刀部233依次连接，纳刀部233设置有容刀槽2331，所述容刀槽2331的槽底沿弧线方向延伸，换刀臂沿厚度方向的两个端面形成上端面与下端面，延长部232的下端面上开设有导向槽2322；所述导向槽2322沿延长部232长度方向延伸，旋转部231几何中心处设置有圆形通孔2311。所述弹性固定结构 234包含弹簧2342与伸缩块2341，弹簧2342安装在导向槽2322中，伸缩块2341、弹簧2342、延长部232依次连接。所述伸缩块2341包含导向头，导向头上设置有第一导向面23411与第二导向面23412，第一导向面23411与第二导向面23412在延长部232 沿厚度方向的投影上倾斜延伸，沿延长部232宽度方向上，第二导向面23412与容刀槽 2331位于第一导向面23411的同一侧，第一导向面23411的坡度小于第二导向面23412 坡度。换刀时，刀具最先与所述第一导向面23411接触，随着换刀臂的继续转到，刀具顺着第一导向面23411运动并压缩弹簧2342，整个过程平稳运行，刀具运动到容刀槽 2331内后，伸缩块2341在弹簧2342回弹力的作用下弹出，刀具与第二导向面23412 接触，方便将刀具固定的同时，在取出刀具时也能起到平滑导向的作用。

如图6所示，所述容刀槽2331的槽底面上设置有弧形凸条2332，弧形凸条2332 沿容刀槽2331的槽底面延伸方向延伸，弧形凸条2332的宽度小于容刀槽2331的槽底面的宽度，并位于容刀槽2331沿宽度方向的中部。纳刀部233的上端面设置有限位槽 2333，限位槽2333与容刀槽2331连通，限位槽2333的槽底面沿容刀槽2331径向方向延伸到达环形凸条径向内侧，该结构便于与刀具的充分接触，防止刀具沿弧形的接触面发生滑落。此外，延长部232上还设置有定位通孔2321。优选地，换刀臂23整体关于旋转部231圆形通孔2311中轴线中心对称。优选地，弧形凸条2332的内侧弧面上还可以设置弹性片，以便以增大刀具在容刀槽2331中受到的夹紧力，同时也能在刀具取出时产生一定的回弹力，方便刀具取出。

所述取刀系统包含以下模块：刀套就位模块：接收换刀指令，驱动刀套215从刀套复位点运动至换刀点；换刀臂动作模块：控制换刀臂23将刀具从刀套215中取出；复位模块：刀套215、换刀臂23分别回到刀套复位点、换刀臂复位点。所述刀套就位模块包含以下模块：刀具选择模块：控制电机211驱动转动盘213转动，直至目标刀具所在刀套215转动至出刀口2120对应位置；刀套转动模块：控制升降气缸217动作，进而驱动拨杆218将刀套215向下转动至换刀点。在换刀臂动作模块中，换刀臂23从换刀臂复位点旋转运动至与刀套215中刀具相扣的位置；换刀臂23向下移动，将刀具从刀套215中拉出；换刀臂23旋转180度后向上移动。所述复位模块包含以下模块：换刀臂复位模块：控制换刀臂23回到复位点；刀套复位模块：控制升降气缸217动作，进而驱动拨杆218将刀套215向上转动至刀套复位点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种移动式刀库，其特征在于，包含液压驱动结构、刀库组件以及控制器；