CN107813174A - 一种机械手快速更换动力头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手应用领域，公开了一种机械手快速更换动力头，包含一主体及套设于主体上的套体，主体上设有法兰，主体的中心轴向设有传动主轴，主轴的第一端设有控制电机，控制电机与法兰相连，主轴的周围设有气缸、活塞及滚套，主轴贯穿于气缸、活塞及滚套，且活塞与气缸控制连接，滚套与活塞固定连接，主轴与套体之间设有固定装置，主体与套体在控制电机的驱动下，通过固定装置固定；其中，固定装置包含主轴第二端与套体之间的销轴定位装置及设置在滚套与套体之间的滚珠定位装置，套体通过销轴定位装置及滚珠定位装置与主体固定。本发明实现了快速更换刀具套体，延长了动力头的使用寿命，同时也达到柔性化加工生产的需求。

Description

一种机械手快速更换动力头

技术领域

本发明涉及机械手应用领域，具体涉及一种机械手快速更换动力头。

背景技术

数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，其中自动换刀装置是数控机床的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有回转刀架换刀、排式刀架换刀、更换主轴头换刀和带刀库的自动换刀系统。实际加工过程中，自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、多工步加工要求。随着工业的发展以及机械手的大量应用，现有技术没有可通过机械手自动更换的动力头。上述带刀库的自动换刀系统包括带机械手的自动换刀装置和无机械手的自动换刀装置，其中，带机械手的自动换刀装置采用机械手进行换刀。现如今所采用的机械手主要包括钩式、抱手、叉手、伸缩手等，实际使用过程中，采用现有机械手进行换刀时，无法快速更换刀具，调试刀具繁琐，用时长，加工能力有限，加工单一，无法满足自动化生产需求。因此，需对现有技术加以改进。

发明内容

本发明提供了一种机械手快速更换动力头，用以解决现有技术中机械手臂加工时无法快速、高效地更换刀具。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种机械手快速更换动力头，包含一主体及套设于所述主体上的套体，所述主体上设有法兰，所述主体的中心轴向设有传动的主轴，所述主轴的第一端设有控制电机，所述控制电机与法兰相连，所述主轴的周围设有气缸、活塞及滚套，所述主轴贯穿于所述气缸、活塞及滚套，且所述活塞与所述气缸控制连接，所述滚套与所述活塞固定连接，所述主轴与所述套体之间设有固定装置，所述主体与套体在控制电机的驱动下，通过固定装置固定；

其中，所述固定装置包含主轴第二端与套体之间的销轴定位装置及设置在滚套与套体之间的滚珠定位装置，所述套体通过所述销轴定位装置及滚珠定位装置与所述主体固定。

相对于现有技术而言，在主轴的第二端与套体之间、滚套与套体之间设置固定装置，并通过控制电机的转动以及气缸的运作来将主体与套体间紧固与松开，再进行雕刻、加工、打磨等操作，因此，需要更换套体时可通过控制气缸和控制电机来实现，其操作简单、快捷，不仅节省时间还可延长设备的寿命，具有极高的实用价值。

进一步地，所述销轴定位装置包括设置在主轴第二端的定位孔及设置在所述套体的空腔内部与定位孔相配合的定位销，所述定位销在主轴转动时与定位孔配合固定连接。设置双重定位，可以有效地将动力头进行紧固。

进一步地，所述套体的空腔内设有凹槽，所述定位销设置于所述凹槽内，且所述凹槽内设有弹簧，所述定位销在主轴转动时通过弹簧的推动卡合固定于所述定位孔内。设置弹簧可以在定位销转动到定位孔的位置时，将定位销弹出从而固定于定位孔内。

进一步地，所述定位孔与定位销的个数为两个。设置两个定位孔与定位销可提高稳定度。

进一步地，所述滚珠定位装置包括设置在滚套上的第一曲面、设置在套体空腔内与第一曲面配合的第二曲面以及滚珠，所述滚珠设置在第一曲面与第二曲面之间，且所述滚珠在气缸驱动后滚动并通过所述滚套对主轴夹紧或松开。可以利用滚珠的滚动来控制主体与套体之间的夹紧与打开，便于更换套体。

进一步地，所述第一曲面上设有一个第一弯曲段以及与第一弯曲段连接的第一平直段，所述套体空腔内设有与第一弯曲段及第一平直段匹配的第二平直段与第二弯曲段，所述滚珠在气缸驱动后通过滚套的膨胀位于第一平直段与第二弯曲段之间来对主轴进行夹紧，所述滚珠在气缸停止后通过滚套的收缩位于第一弯曲段与第二平直段之间来对主轴松开。设置弯曲段与平直段便于控制滚珠的位置来对套体进行夹紧与松开。

进一步地，所述控制电机为伺服电机。便于控制主轴的转速。

进一步地，所述套体面向所述主体的开口处边沿设有导向面；

所述主体面向所述套体的一侧且套设于所述主轴外侧设有一锥形盘；

所述主体面向所述锥形盘的一侧设有环形槽，沿所述环形槽的周向方向等距设有四个以上弹性顶件，所述弹性顶件的远离所述主体的一端顶住所述锥形盘，所述锥形盘受压与所述导向面贴合。从而使套体与主体稳固地连接。

本发明由于使用以上技术方案，使其具有的有益效果是：

利用控制电机与气缸、固定装置的结合，将动力头的主体与壳体夹紧再进行雕刻、打工或者打磨等操作，实现了快速更换刀具套体，延长了动力头的使用寿命，同时也可以实现不同工艺的切换，达到柔性化加工生产的需求。

附图说明

图1为本发明机械手快速更换动力头的主体部分内部结构示意图；

图2为本发明机械手快速更换动力头的套体部分内部结构示意图；

图3为本发明机械手快速更换动力头的销轴定位装置部分的放大示意图；

图4为本发明机械手快速更换动力头的定位销部分的放大示意图；

图5为本发明机械手快速更换动力头的滚珠定位装置部分的放大示意图；

图6为本发明机械手快速更换动力头的整体内部结构示意图；

对应说明书附图内的附图标记参考如下：

主体1、套体2、主轴3、控制电机4、气缸5、活塞6、滚套7、销轴定位装置8、滚珠定位装置9、导向面10、锥形盘11、环形槽12、弹性顶件13第一气孔14、第二气孔15、定位孔81、定位销82、凹槽83、弹簧84、第一曲面91、第二曲面92、滚珠93。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，以下结合附图，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种机械手快速更换动力头，如图1与图2所示，包含一主体1及套设于主体1上的套体2，主体1上设有法兰，主体1的中心轴向设有空心的主轴3，主轴3的第一端设有控制电机4，控制电机4为伺服电机，控制电机4与法兰相连，主轴3的周围设有气缸5、活塞6及滚套7，主轴3贯穿于气缸5、活塞6及滚套7，且活塞6与气缸5控制连接，滚套7与活塞6固定连接，主体1的外侧设有与外界连通的第一气孔14与第二气孔15，第一气孔14控制连接于气缸5，第二气孔15连通主体1及套体2内部的排气通道，该排气通道用于对刀具定位的加工面进行吹起，能够将吹去工件加工面的铁屑。主轴3与套体2之间设有固定装置，主体1与套体2在控制电机4的驱动下，通过固定装置固定；

其中，固定装置包含主轴3第二端与套体2之间的销轴定位装置8及设置在滚套7与套体2之间的滚珠定位装置9，套体2通过销轴定位装置8及滚珠93定位装置9与主体1固定。

具体地说，控制电机4启动后，带动主轴3旋转，同时启动气缸5，主轴3在旋转过程中销轴定位装置8和滚珠定位装置9对主体1与套体2间进行夹紧，当需要更换套体2时，停止控制电机4的驱动，将气缸5关闭，松开滚套7部位与套体2间的夹持，同时取下套体2进行更换，如此一来，可快速、方便地更换动力头的套体2。

需要说明的是，如图3所示，销轴定位装置8包括设置在主轴3第二端的两个定位孔81及设置在套体2的空腔内部与定位孔81相配合的两个定位销82，定位销82在主轴3转动时与定位孔81配合固定连接，除了设置两个定位销82以为还可以设置三个或者三个以上，以实际使用需要来设定。其中，套体2的空腔内设有凹槽83，定位销82设置于凹槽83内，且凹槽83内设有弹簧84，弹簧84为锥度弹簧，锥度弹簧与套体2内锥度配合，且弹簧84带有磨损自动补偿功能，弹簧84后面有弹簧推进，用以对弹簧进行推动作用。如图4所示，定位销82包括长销821与短销822，长销821与短销822固定连接，长销821起到导向作用，短销822与弹簧84固定连接，起到定位作用，两者同时保证了更换精度，且长销在主轴3转动时通过弹簧84的推动卡合固定于定位孔81内。设置弹簧84可以在定位销82的长销821转动到定位孔81的位置时，将定位销82的长销821弹出从而固定于定位孔81内。

另外，为了使本体与套体2间更稳固，如图5所示，滚珠93定位装置9包括设置在滚套7上的第一曲面91、设置在套体2空腔内与第一曲面91配合的第二曲面92以及滚珠93，滚珠93设置在第一曲面91与第二曲面92之间，且滚珠93在气缸5驱动后滚动并通过滚套7对主轴3夹紧或松开。同时，第一曲面91上设有一个第一弯曲段911以及与第一弯曲段911连接的第一平直段912，套体2空腔内设有与第一弯曲段911及第一平直段912匹配的第二平直段921与第二弯曲段922，滚珠93在气缸5驱动后通过滚套7的膨胀位于第一平直段912与第二弯曲段922之间来对主轴3进行夹紧，滚珠93在气缸5停止后通过滚套7的收缩位于第一弯曲段911与第二平直段921之间来对主轴3松开。

为了使主体1与套体2间连接更稳定且具有对准中心的作用，在套体2面向主体1的开口处边沿设有导向面10；主体1面向套体2的一侧且套设于主轴3外侧设有一锥形盘11；主体1面向锥形盘11的一侧设有环形槽12，沿环形槽12的周向方向等距设有四个以上弹性顶件13，弹性顶件13的远离主体1的一端顶住锥形盘11，锥形盘11受压与导向面10贴合。进一步的，在现有技术中锥形盘11与导向面10定位贴合，但是随着长期的使用锥形盘11面向导向面10的一侧会发生磨损，长期的磨损会造成锥形盘11与导向面10之间造成间隙，该间隙会造成加工的误差产生，影响加工效果；在产品中弹性顶件13定位在环形槽12内一直向锥形盘11施加推力，始终使锥形盘11顶住导向面10。

在具体使用中，如图6所示，首先将动力头的套体2套设在主体1上，启动控制电机4与气缸5，在电机的转动中带动主轴3旋转，当定位孔81转到定位销82相匹配的位置时，定位销82通过弹簧84的弹簧推进向主体1推动，定位销82的长销821卡设于定位孔81内，套体2与主体1紧固，起到了定位作用；同时气缸5启动后，滚套7膨胀，使滚珠93滑至第一平直段912与第二弯曲段922之间，套体2与主体1正好扣合锁紧。当需要更换套体时，停止启动电机并驱动气缸5使滚套7向主轴3收缩，使滚珠93滑至第一弯曲段911与第二平直段921之间，将套体2与主体1撑开，然后取下套体2进行更换，之后进行以上相同的操作，若有需要可进行再次的更换。并通过控制电机4的转动以及气缸5的运作来将主体1与套体2间紧固与松开，再进行雕刻、加工、打磨等操作，因此，需要更换套体2时可通过控制气缸5和控制电机4来实现，其操作简单、快捷，不仅节省时间还可延长设备的寿命，具有极高的实用价值。

以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；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做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种机械手快速更换动力头，其特征在于：包含一主体及套设于所述主体上的套体，所述主体上设有法兰，所述主体的中心轴向设有传动的主轴，所述主轴的第一端设有控制电机，所述控制电机与法兰相连，所述主轴的周围设有气缸、活塞及滚套，所述主轴贯穿于所述气缸、活塞及滚套，且所述活塞与所述气缸控制连接，所述滚套与所述活塞固定连接，所述主轴与所述套体之间设有固定装置，所述主体与套体在控制电机的驱动下，通过固定装置固定；

其中，所述固定装置包含主轴第二端与套体之间的销轴定位装置及设置在滚套与套体之间的滚珠定位装置，所述套体通过所述销轴定位装置及滚珠定位装置与所述主体固定。

2.如权利要求1所述的机械手快速更换动力头，其特征在于：所述销轴定位装置包括设置在主轴第二端的定位孔及设置在所述套体的空腔内部与定位孔相配合的定位销，所述定位销在主轴转动时与定位孔配合固定连接。

3.如权利要求2所述的机械手快速更换动力头，其特征在于：所述套体的空腔内设有凹槽，所述定位销设置于所述凹槽内，且所述凹槽内设有弹簧，所述定位销在主轴转动时通过弹簧的推动卡合固定于所述定位孔内。

4.如权利要求2所述的机械手快速更换动力头，其特征在于：所述定位孔与定位销的个数为两个。

5.如权利要求1所述的机械手快速更换动力头，其特征在于：所述滚珠定位装置包括设置在滚套上的第一曲面、设置在套体空腔内与第一曲面配合的第二曲面以及滚珠，所述滚珠设置在第一曲面与第二曲面之间，且所述滚珠在气缸驱动后滚动并通过所述滚套对主轴夹紧或松开。

6.如权利要求5所述的机械手快速更换动力头，其特征在于：所述第一曲面上设有一个第一弯曲段以及与第一弯曲段连接的第一平直段，所述套体空腔内设有与第一弯曲段及第一平直段匹配的第二平直段与第二弯曲段，所述滚珠在气缸驱动后通过滚套的膨胀位于第一平直段与第二弯曲段之间来对主轴进行夹紧，所述滚珠在气缸停止后通过滚套的收缩位于第一弯曲段与第二平直段之间来对主轴松开。

7.如权利要求1所述的机械手快速更换动力头，其特征在于：所述控制电机为伺服电机（伺服电机可改变转速）。

8.如权利要求1所述的机械手快速更换动力头，其特征在于：所述套体面向所述主体的开口处边沿设有导向面；

所述主体面向所述套体的一侧且套设于所述主轴外侧设有一锥形盘；

所述主体面向所述锥形盘的一侧设有环形槽，沿所述环形槽的周向方向等距设有四个以上弹性顶件，所述弹性顶件的远离所述主体的一端顶住所述锥形盘，所述锥形盘受压与所述导向面贴合。