CN107877232A - 一种流体控制的刀具交换装置 - Google Patents

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肖红
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Abstract

本发明涉及机床设备的技术领域，公开了一种流体控制的刀具交换装置，包括基础支架、旋转缸、推缸以及机械臂，所述基础支架的上端和下端分别与旋转缸的缸体和推缸的缸体固定连接；所述旋转缸的输出轴上连接有与其同心的转接轴套，转接轴套内沿其轴线方向滑动设置有连杆；所述推缸的活塞杆设为中空结构且转动连接于所述连杆的外部；所述转接轴套、连杆和活塞杆沿同一轴线方向设置；所述连杆的端部与机械臂的中部固定连接，且机械臂的两端对称设置有刀具卡爪，改善了现有的刀具交换装置结构复杂，制造难度较大，整个循环动作连续不能分解导致对主轴头和刀仓相对位置要求较高的问题。

Description

一种流体控制的刀具交换装置
技术领域
本发明涉及机床设备的技术领域，具体地，涉及一种流体控制的刀具交换装置。
背景技术
在数控机床的自动换刀系统中，用来实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置，刀具的交换方式通常分为采用机械手进行刀具交换和由刀库与机床主轴的相对运动实现无机械手刀具交换。采用机械手进行刀具交换的方式在加工中心中应用最为普遍，它具有很大的灵活性，可以减少换刀时间。
在刀具交换装置中，对机械手的具体要求是动作迅速可靠、准确协调。由于不同的加工中心的刀库与主轴的相对位置不同，所以各种加工中心所使用的换刀机械手也不尽相同，但是从机械手手臂的类型来看，有单臂机械手和双臂机械手等。双臂机械手能够完成抓刀、拔刀、回转、插刀、返回等一系列动作。为了防止刀具滑落，各机械手的手抓均带有自锁机构，双臂回转机械手的动作比较简单，而且能够同时抓取和卸装机床主轴和刀库中的刀具，可进一步缩短可换刀时间。特点是两个刀库和两个单臂机械手配合进行工作，因此单个机械手的工作行程大为缩短，可有效地节省换刀时间。此外，因刀库分两处设立而使得机床整体布局更趋合理。
针对目前主要采用刀具交换装置中广泛采用凸轮换刀装置，通过电机输出扭矩驱动凸轮换刀装置，再配合机械臂完成对圆盘刀库进行拔刀、旋转、插刀等刀具交换动作；该装置的换刀速度较快，但结构复杂，制造难度较大，且整个循环动作连续，不能分解，对主轴及刀仓位置要求较高。
发明内容
为改善上述技术问题，本发明提供了一种流体控制的刀具交换装置以达到简化换刀装置的整体结构，减少换刀对于主轴头和刀仓相对位置的精度要求以及降低制造成本的目的，改善了现有的刀具交换装置结构复杂，制造难度较大，整个循环动作连续不能分解导致对主轴头和刀仓相对位置要求较高的问题。
为了实现上述技术效果，本发明所提供的技术方案是：一种流体控制的刀具交换装置，包括基础支架、旋转缸、推缸以及机械臂，所述基础支架的上端和下端分别与旋转缸的缸体和推缸的缸体固定连接；所述旋转缸的输出轴上连接有与其同心的转接轴套，转接轴套内沿其轴线方向滑动设置有连杆；所述推缸的活塞杆设为中空结构且转动连接于所述连杆的外部；所述转接轴套、连杆和活塞杆沿同一轴线方向设置；所述连杆的端部与机械臂的中部固定连接，且机械臂的两端对称设置有刀具卡爪。
进一步地，所述机械臂上开设有沉孔，沉孔内装配有膨胀套；所述膨胀套与所述连杆套接连接。
进一步地，所述转接轴套的内壁上沿其轴线方向开设有至少一个键槽；所述连杆上设有与键槽相匹配的凸键，且凸键滑动设置于键槽内。
进一步地，所述连杆上设有定位轴肩；所述活塞杆的一端与定位轴肩之间设有套于连杆上的第一推力轴承，另一端与所述机械臂之间设有套于连杆上的第二推力轴承。
进一步地，所述基础支架的上端和下端分别开设有第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔分别与转接轴套和活塞杆相匹配。
相比于现有技术，本发明的有益效果是：
1.本发明通过基础支架、设有凸键的连杆、推力轴承等将旋转缸和推缸相互装配而成；运行工况下，由旋转缸控制机械臂旋转，由推缸控制机械臂进行伸缩，以实现机械臂上的刀具进行插刀或者拔刀，并通过外界的系统控制调节二者动作顺序，最终完成刀具的交换；根据实际生产的需求不同，刀具交换的两个动作既能连续完成，也能分开进行，大大减少换刀对于主轴头和刀仓相对位置的精度要求，为刀库的其他机构设计创造更大的空间，相对于现有技术，此换刀结构更加简单，制作成本更低；
2.机械臂与所述连杆之间通过膨胀轴进行固定连接，操作者只需拧紧紧固螺钉，便可进一步保证机械臂与连杆之间的连接稳定性，可有效防止在刀具交换的过程中，机械臂发生相应的松动，避免安全隐患的发生；
3.将连杆和转接轴套之间通过凸键和键槽的方式进行装配连接，当旋转缸的输出轴进行转动时，连杆只可相对于活塞杆转动，不可产生相对移动；将连杆和活塞杆之间通过推力轴承进行装配，当推缸驱动活塞杆运动时，连杆只可相对于转接轴套进行轴向滑动，不可进行相对转动，保证了机械臂在旋转缸和推缸的配合作用下，进行伸缩运动或者旋转运动，以实现刀具的交换；
4.本发明的整体结构简单，对于机械臂的驱动灵活可调，在能够良好实现刀具交换的动作过程中，极大的简化了刀具交换装置的整体结构，减少换刀对于主轴头和刀仓相对位置的精度要求，有利于在实际生产过程中进行大范围的推广实施。
附图说明
图1是本发明提供的流体控制的刀具交换装置的整体剖视结构示意图；
图2是图1的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细介绍，以下文字的目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围。
如图1、图2所示，本发明可按照如下方式实施，一种流体控制的刀具交换装置，包括基础支架4、旋转缸1、推缸7以及机械臂11，所述基础支架4的上端和下端分别与旋转缸1的缸体和推缸7的缸体固定连接，旋转缸1的缸体通过第一螺钉固定于基础支架4的上端，且该端部开设有与第一螺钉相匹配的螺纹孔，同样的，推缸7的缸体通过第二螺钉固定于基础支架4的下端，且该端部开设有与第二螺钉相匹配的螺纹孔；所述旋转缸1的输出轴上连接有与其同心的转接轴套2，即转接轴套2的端部通过第三螺钉固定连接于旋转缸1的输出轴上，转接轴套2内沿其轴线方向滑动设置有连杆8，即转接轴套2活动套于所述连杆8的外部，以保证连杆8与转接轴套2不可发生相对转动，只能够沿轴线方向进行移动；所述推缸7的活塞杆6设为中空结构且转动连接于所述连杆8的外部，由于推缸7的活塞杆6采用中空结构，可保证活塞杆6套于所述连杆8的外部，保证连杆8与活塞杆6之间只能够进行相对转动，不能够进行相对移动；所述转接轴套2、连杆8和活塞杆6沿同一轴线方向设置，即转接轴套2的转动轴线、连杆8的转动轴线以及活塞杆6的转动轴线均位于同一直线方向上；所述连杆8的端部与机械臂11的中部固定连接，连杆8可驱动机械臂11进行转动或者伸缩运动，且机械臂11的两端对称设置有刀具卡爪10，机械臂11的转动实现位于两端的刀具卡爪10内部的刀具进行自由交换。
所述机械臂11上开设有沉孔，沉孔内装配有膨胀套12，即沉孔的内壁与膨胀套12的外壁相配合；在对机械臂11的装配过程中，只需紧固膨胀套12的紧固螺钉13使之产生膨胀，使连杆8与机械臂11之间的连接稳定，不会产生相对位移。
所述转接轴套2的内壁上沿其轴线方向开设有至少一个键槽；所述连杆8上设有与键槽相匹配的凸键3，且凸键3滑动设置于键槽内；作为优选的，在转接轴套2的端口位置处设有凸缘，使转接轴套2的端口直径与所述连杆8的直径相匹配，且凸缘上开设有键槽，连杆8的侧壁上设有与键槽相匹配的凸键3，凸键3具有行程长度，保证凸键3能够在键槽内进行自由滑动。
所述键槽设有两个且相对于转接轴套2的中心对称设置，相应的，在连杆8的外侧壁上也对称设置有分别与键槽相对应的凸键3，采用对称设置两个键槽的形式，保证连杆8在转接轴套2内部的滑动稳定性。
所述连杆8上设有定位轴肩；所述活塞杆6的一端与定位轴肩之间设有套于连杆8上的第一推力轴承5，第一推力轴承5的端部抵紧在所述定位轴肩的侧面上，另一端与所述机械臂11之间设有套于连杆8上的第二推力轴承9，第二推力轴承9的端部抵紧在机械臂11的端面上，活塞杆6的两端分别通过第一推力轴承5和第二推力轴承9抵紧，实现将连杆8和活塞杆6在轴线方向上的相对移动进行定位；作为优选的，所述活塞杆6的内孔两端均套设有润滑轴套14，润滑轴套14活动套设于所述连杆8上，作为优选的，所述活塞杆6的内孔两端分别开设有与所述润滑轴套14相匹配的环形槽，润滑轴套14的内孔与所述连杆8相匹配，保证连杆8相对于活塞杆6能够相对转动。
所述基础支架4的上端和下端分别开设有第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔分别与转接轴套和活塞杆6相匹配，当旋转缸1和推缸7装配固定之后，转接轴套2和活塞杆6能够分别伸入至第一安装孔和第二安装孔内。
作为优选方式，所述机械臂11的两端分别设有刀具卡爪10，所述刀具卡爪10与刀具通过插入的方式进行装配，采用此结构可提高机构的容错性。
本发明提供的刀具交换装置的工作原理如下：
工作时，整个刀具交换装置由外部的移动部件送至换刀位置，推缸7从上部注入压力流体，活塞杆6带动连杆8和机械臂11竖直向下运动，连杆8和转接轴套2沿轴线方向发生相对滑动，将装配于机械臂11上的刀具卡爪10内部的刀具从机床的主轴头部拔出；到达指定位置后，活塞杆6保持相对静止，从旋转缸1一侧注入压力流体，旋转缸1转动，旋转缸1的输出轴带动转接轴套2、连杆8以及机械臂11同步转动180°；到位后再从推缸7下部注入流体，活塞杆6带动连杆8和机械臂11竖直向上运动，回到初始位置，此时预装在机械臂11另一端的刀具卡爪10内部的刀具进入主轴，完成刀具卡爪10内部的刀具进行交换。
作为优选的，所述旋转缸1可采用旋转油缸或者旋转气缸，所述推缸7可采用油压推缸7或者气压推缸7。
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种流体控制的刀具交换装置，其特征在于，包括基础支架、旋转缸、推缸以及机械臂，所述基础支架的上端和下端分别与旋转缸的缸体和推缸的缸体固定连接；所述旋转缸的输出轴上连接有与其同心的转接轴套，转接轴套内沿其轴线方向滑动设置有连杆；所述推缸的活塞杆设为中空结构且转动连接于所述连杆的外部；所述转接轴套、连杆和活塞杆沿同一轴线方向设置；所述连杆的端部与机械臂的中部固定连接，且机械臂的两端对称设置有刀具卡爪。
2.根据权利要求1所述的流体控制的刀具交换装置，其特征在于，所述机械臂上开设有沉孔，沉孔内装配有膨胀套；所述膨胀套与所述连杆套接连接。
3.根据权利要求1所述的流体控制的刀具交换装置，其特征在于，所述转接轴套的内壁上沿其轴线方向开设有至少一个键槽；所述连杆上设有与键槽相匹配的凸键，且凸键滑动设置于键槽内。
4.根据权利要求1所述的流体控制的刀具交换装置，其特征在于，所述连杆上设有定位轴肩；所述活塞杆的一端与定位轴肩之间设有套于连杆上的第一推力轴承，另一端与所述机械臂之间设有套于连杆上的第二推力轴承。
5.根据权利要求1所述的流体控制的刀具交换装置，其特征在于，所述基础支架的上端和下端分别开设有第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔分别与转接轴套和活塞杆相匹配。
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