CN109676159B - 快捷自动换刀主轴电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快捷自动换刀主轴电机，包括外壳、鼠笼式电机、换刀管、夹头和换刀路径，换刀路径的一端设置在外壳上，换刀路径的另一端与换刀管的内腔相通，换刀管的前端与夹头的后端连接，夹头的夹持路径与内腔相通，换刀管和夹头设置在鼠笼式电机的转子的空心转轴中；新刀具通过换刀路径装入到内腔中，利用夹头的前后移动，夹头张开释放旧刀具，并合拢夹持从内腔进入到夹持路径中的新刀具。本发明由于采用了换刀管、夹头和换刀路径，新刀具通过换刀路径装入到内腔中，换刀时，只需要前后移动换刀管，夹头就可以释放旧刀具，并夹持从内腔进入到夹持路径中的新刀具，有效简化换刀工序，大大提升工作效率。

Description

快捷自动换刀主轴电机

技术领域

本发明涉及雕刻机主轴技术领域，尤其是涉及一种快捷自动换刀主轴电机。

背景技术

现有的主轴电机的刀具固定方式均为采用压帽和夹头的配合实现固定目的，即在更换刀具时，需要人手操作专门工具拧动压帽，使压帽退出，夹头张开，然后取出旧刀具再放入新刀具，最后再拧紧压帽进而使新刀具固定在夹头上，操作繁琐。为此，每次换刀都需要较长时间，不仅影响生产效率，而且在拧紧过程中，全凭个人的主观来判断刀具是否锁紧，无统一的标准，故使工作精确度存在着较大的偏差空间，难以保证加工质量。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种有效简化换刀工序、提高工作效率和装刀效果好的无刀柄自动换刀主轴电机。

本发明的技术方案是：提供一种快捷自动换刀主轴电机，包括外壳和设置在所述外壳内的鼠笼式电机，还包括换刀管、夹头和换刀路径，所述换刀路径的一端设置在所述外壳上，所述换刀路径的另一端与所述换刀管的内腔相通，所述换刀管的前端与所述夹头的后端连接，所述夹头的夹持路径与所述内腔相通，所述换刀管和所述夹头设置在所述鼠笼式电机的转子的空心转轴中；新刀具通过所述换刀路径装入到所述内腔中，利用所述夹头的前后移动，所述夹头张开释放旧刀具，并合拢夹持从所述内腔进入到所述夹持路径中的新刀具。

作为对本发明的改进，所述夹头的前端部被分割成两个以上的夹持部，两个以上的所述夹持部与所述空心转轴的前端内壁游隙嵌合。

作为对本发明的改进，还包括驱动结构，所述驱动结构位于所述换刀管的后端位置上，并给所述换刀管施加使其运动的作用力，利用所述换刀管的运动，带动所述夹头前后移动，所述换刀路径贯穿所述驱动结构。

作为对本发明的改进，所述换刀管的运动为轴向移动；或者，所述换刀管的运动为转动；或者，所述换刀管具有轴向移动和转动两种运动方式，当其处于任意一种运动方式时，所述夹头前后移动。

作为对本发明的改进，所述换刀管的前端与所述夹头的后端固定连接或者通过第一螺纹连接。

作为对本发明的改进，驱动结构的施力端直接作用在所述换刀管的后端上。

作为对本发明的改进，在所述换刀管的后端上设置有卡位结构，驱动结构的施力端卡设在所述卡位结构中，驱动结构通过所述卡位结构使所述换刀管运动。

作为对本发明的改进，还包括连接件，所述连接件的前端与所述换刀管的后端固定连接或者通过与所述第一螺纹的螺旋线方向相反的第二螺纹连接，驱动结构通过轴向移动或旋转所述连接件的前端，从而轴向移动或转动所述换刀管。

作为对本发明的改进，所述驱动结构是气缸、液压缸、电动缸或电机。

作为对本发明的改进，还包括弹性件，所述弹性件的一端作用在所述空心转轴上，所述弹性件的另一端作用在所述换刀管上；当所述夹头向前或向后移动时，所述弹性件被压缩或者恢复弹性形变。

本发明由于采用了所述换刀管、所述夹头和所述换刀路径，新刀具通过所述换刀路径装入到所述内腔中，换刀时，只需要前后移动所述换刀管，所述夹头就可以释放旧刀具，并夹持从所述内腔进入到所述夹持路径中的新刀具，有效简化换刀工序，不仅避免传统装刀工序所形成的松紧力度误差问题，还大大提升工作效率，且装配精度高，锁定效果好，进而保证加工效果，提升产品质量，实现自动换刀的目的，自动化程度高，另外整体结构简单，易于实现，成本低，利于广泛推广应用。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是图1中所示结构在更换刀具时的剖视示意图。

图3是图2中外壳的剖视示意图。

图4是图2中冷却套筒的立体结构示意图。

其中：1、外壳；11、前盖；12、后盖；13、电机安装部；14、驱动安装部；141、第一冷却通道；142、第一凹槽；2、鼠笼式电机；21、定子；22、转子；23、空心转轴；31、第一轴承；32、第二轴承；33、密封盖板；41、换刀管；411、第一内螺纹；412、第一外螺纹；413、第二内螺纹；414、第二外螺纹；42、夹头；422、夹持部；43、连接件；44、弹性件；5、冷却套筒；51、轴向冷却槽；52、环形冷却槽；53、开口；54、第二凹槽；6、气缸；61、活塞；62、活塞推杆；63、密封结构；100、第二冷却通道；101、对接通道；102、内腔；103、夹持路径；200、旧刀具；300、换刀路径；400、新刀具。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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，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装置或组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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，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，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。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的具体含义。

请参见图1至图4，图1所揭示的是一种快捷自动换刀主轴电机，图2是图1中的快捷自动换刀主轴电机的更换刀具时的剖视示意图，图3是图2中外壳的剖视示意图，图4是图2中冷却套筒的立体结构示意图。所述快捷自动换刀主轴电机包括外壳1、鼠笼式电机2、换刀管41和夹头42，所述鼠笼式电机2设置在所述外壳1内，所述鼠笼式电机2包括定子21和转子22，所述转子22穿设在所述定子21中，所述转子22的转轴为空心转轴23。使用时，所述夹头42夹持的刀具随着所述转子22一起转动。

本实施例中，所述外壳1成管状，所述外壳1分为电机安装部13和驱动安装部14(请参图2和图3)，所述电机安装部13的内壁尺寸大于所述驱动安装部14的内部尺寸。也就是说，所述驱动安装部14的内壁横截面面积小于所述电机安装部13的内壁横截面面积。在所述外壳1的内壁上，所述驱动安装部14和所述电机安装部13的交接处为台阶面(未标识)。

在所述驱动安装部14的侧壁中设置有若干第一冷却通道141，所述第一冷却通道141的一端设置在所述外壳1的后端的端面上，所述第一冷却通道141的另一端设置在所述台阶面上。所述第一冷却通道141基本成直线状，所述第一冷却通道141基本与所述外壳1的中轴平行，或者所述第一冷却通道141成弯曲状设置在所述驱动安装部14的内壁中(未画图)。

本实施例中，还包括冷却套筒5(请参图2和图4)，所述鼠笼式电机2设置在所述冷却套筒5中，即所述定子21设置在所述冷却套筒5中。也就是说，所述冷却套筒5套设在所述定子21上。所述冷却套筒5设置在所述电机安装部13中，所述冷却套筒5的外壁尺寸基本等于所述电机安装部13的内壁尺寸，也就是说，所述冷却套筒5的外壁的横截面面积基本等于所述电机安装部13的内壁的横截面面积。所述冷却套筒5的侧壁厚度基本等于所述台阶面的宽度，换句话说，所述驱动安装部14的侧壁厚度基本等于所述电机安装部13的侧壁厚度和所述冷却套筒5的侧壁厚度之和。所述冷却套筒5的侧壁厚度也可以大于或小于所述台阶面的宽度，上述只是举例说明，本发明不限于此。

在所述冷却套筒5的外壁上设有若干冷却槽(未标识)，若干所述冷却槽的开口53位于所述冷却套筒5的后端面上。若干所述冷却槽包括轴向冷却槽51和环形冷却槽52，所述环形冷却槽52成环状设置在所述冷却套筒5的外壁上，所述轴向冷却槽51基本与所述外壳1的中轴平行，所述轴向冷却槽51与所述环形冷却槽52连通。

所述环形冷却槽52的结构除了上述结构外，所述环形冷却槽52还可以用曲形冷却槽(未画图)代替，所述曲形冷却槽与所述轴向冷却槽51连通；或者所述冷却槽就是曲形冷却槽，所述曲形冷却槽的开口53位于所述冷却套筒5的后端面上。在这里不再对所述冷却槽的形状进行举例说明，不管所述冷却槽是什么样的形状，只要所述冷却槽的开口53位于所述冷却套筒5的后端面上，并且所述冷却槽分布在所述冷却套筒5的外壁上，都是本发明的保护范围。在所述冷却套筒5上设置有冷凝孔(图中不可见)，所述冷凝孔与所述冷却槽连通。

本实施例中，所述冷却套筒5设置在所述电机安装部13中，所述冷却套筒5的外壁与所述电机安装部13的内壁密封配合，并且所述冷却套筒5的后端面与所述台阶面密封配合。也就是说，所述冷却槽与所述电机安装部13的内壁形成密封的第二冷却通道100。由于所述冷却槽的开口53位于所述冷却套筒5的后端面上，那么所述第二冷却通道100的开口53也位于所述冷却套筒5的后端面上，所述第二冷却通道100的开口53与所述第一冷却通道141的另一端连通。

所述台阶面的结构有两种。结构一，所述台阶面为平面(未画图)。结构二，在所述台阶面上设有第一凹槽142，所述第一冷却通道141的另一端设置在所述第一凹槽142中。所述第一凹槽142成环状或者成弧形，所述第一凹槽142的数量是一个以上。当所述第一凹槽142的数量是一个时，则所述第一凹槽142成环状或者成弧形，当所述第一凹槽142的数量是若干个时，所述第一凹槽142成弧形，若干个所述第一凹槽142之间不连通，若干个所述第一凹槽142可以均匀设置，若干个所述第一凹槽142也可以不均匀设置。

所述冷却套筒5的后端面的结构有两种。结构一，所述冷却套筒5的后端面为平面(未画图)。结构二，在所述冷却套筒5的后端面上设置有第二凹槽54，所述第二冷却通道100的开口53设置在所述第二凹槽54中。所述第二凹槽54成环状或者成弧形，所述第二凹槽54的数量是一个以上。当所述第二凹槽54的数量是一个时，则所述第二凹槽54成环状或者成弧形，当所述第二凹槽54的数量是若干个时，所述第二凹槽54成弧形，若干个所述第二凹槽54之间不连通，若干个所述第二凹槽54可以均匀设置，若干个所述第二凹槽54也可以不均匀设置。

在所述第二冷却通道100的开口53与所述第一冷却通道141的另一端连通时，有四种连通方式。方式一，所述台阶面的结构一与所述冷却套筒5的结构一配合(未画图)，所述台阶面为平面，所述冷却套筒5的后端面为平面，两个平面密封配合，并且所述第一冷却通道141的另一端和所述第二冷却通道100的开口53连通。

方式二，所述台阶面的结构一与所述冷却套筒5的结构二配合(未画图)，所述台阶面为平面，在所述冷却套筒5的后端面上设置有所述第二凹槽54。当所述冷却套筒5的后端面与所述台阶面密封配合时，即所述冷却套筒5的后端面抵靠在所述台阶面上，所述第一冷却通道141的另一端位于所述第二凹槽54中。也就是说，所述第一冷却通道141的另一端和所述第二冷却通道100的开口53通过所述第二凹槽54连通。冷却时，冷凝液从所述第一冷却通道141流入到所述第二凹槽54中，然后从所述第二凹槽54流入到所述第二冷却通道100中，在所述第二冷却通道100中的冷凝液通过所述冷凝孔流出去。或者，冷却时，冷凝液从所述冷凝孔流入到所述第二冷却通道100中，然后从所述第二冷却通道100流入到所述第二凹槽54中，所述第二凹槽54中的冷凝液流入到所述第一冷却通道141中，在所述第一冷却通道141中的冷凝液从其一端流出去。

方式三，所述台阶面的结构二与所述冷却套筒5的结构一配合(未画图)，在所述台阶面上设有所述第一凹槽142，所述冷却套筒5的后端面为平面。当所述冷却套筒5的后端面与所述台阶面密封配合时，即所述冷却套筒5的后端面抵靠在所述台阶面上，所述第二冷却通道100的开口53位于所述第一凹槽142中。也就是说，所述第一冷却通道141的另一端和所述第二冷却通道100的开口53通过所述第一凹槽142连通。冷却时，冷凝液从所述第一冷却通道141流入到所述第一凹槽142中，然后从所述第一凹槽142流入到所述第二冷却通道100中，在所述第二冷却通道100中的冷凝液通过所述冷凝孔流出去。或者，冷却时，冷凝液从所述冷凝孔流入到所述第二冷却通道100中，然后从所述第二冷却通道100流入到所述第一凹槽142中，所述第一凹槽142中的冷凝液流入到所述第一冷却通道141中，在所述第一冷却通道141中的冷凝液从其一端流出去。

方式四，所述台阶面的结构二与所述冷却套筒5的结构二配合(请参见图2)，在所述台阶面上设有所述第一凹槽142，在所述冷却套筒5的后端面上设置有所述第二凹槽54。当所述冷却套筒5的后端面与所述台阶面密封配合时，即所述冷却套筒5的后端面抵靠在所述台阶面上，所述第一凹槽142和所述第二凹槽54对接并合在一起形成对接通道(未画图)，所述第一冷却通道141的另一端和所述第二冷却通道100的开口53位于所述对接通道中。也就是说，所述第一冷却通道141的另一端和所述第二冷却通道100的开口53通过所述对接通道连通。冷却时，冷凝液从所述第一冷却通道141流入到所述对接通道中，然后从所述对接通道流入到所述第二冷却通道100中，在所述第二冷却通道100中的冷凝液通过所述冷凝孔流出去。或者，冷却时，冷凝液从所述冷凝孔流入到所述第二冷却通道100中，然后从所述第二冷却通道100流入到所述对接通道中，所述对接通道中的冷凝液流入到所述第一冷却通道141中，在所述第一冷却通道141中的冷凝液从其一端流出去。

本实施例中，还包括前盖11和后盖12，所述前盖11通过前螺纹与所述外壳1的前端连接。在所述外壳1的前端内壁上设置有前内螺纹，即在所述电机安装部13的前端内壁上设置有所述前内螺纹，在所述前盖11的环形凸起的外壁上设置有前外螺纹，通过所述前内螺纹和所述前外螺纹的配合，所述前盖11安装在所述外壳1的前端上。所述前内螺纹的螺旋线方向为顺时针或逆时针，在所述前盖11上设置有第一安装穿孔。

所述后盖12设置在所述外壳1的后端上，即所述后盖12设置在所述驱动安装部14的后端上。在所述后盖12上设置有第二安装穿孔(图中不可见)，在所述外壳1(所述驱动安装部14)的后端面上设置有螺孔(图中不可见)，通过打螺钉的方式将所述后盖12固定在所述外壳1的后端上，即固定螺钉(图中不可见)的一端穿过所述第二安装穿孔并设置在所述螺孔中。

本实施例中，还包括第一轴承31和第二轴承32，所述第一轴承31和所述第二轴承32的内圈分别套设在所述空心转轴23的后端和前端上，所述第一轴承31和所述第二轴承32设置在所述冷却套筒5中，即所述第一轴承31和所述第二轴承32的外圈分别抵靠在所述冷却套筒5的内壁上。

还包括密封盖板33，所述密封盖板33设置在所述第二轴承32靠近所述前盖11的侧壁上，并且在所述密封盖板33上设置有第三安装穿孔，所述空心转轴23穿过所述第三安装穿孔。

本实施例中，所述换刀管41的前端与所述夹头42的后端连接，在所述夹头42中设置有与所述换刀管41的内腔102相通的夹持路径103，所述换刀管41和所述夹头42设置在所述空心转轴23中。利用所述夹头42的前后移动，所述夹头42张开释放旧刀具200，并合拢夹持从所述内腔102进入到所述夹持路径103中的新刀具400。

所述换刀管41的外壁的横截面面积小于或等于所述空心转轴23的内壁的横截面面积，在所述换刀管41的所述内腔102中设置有若干新刀具400，若干新刀具400的刀尖朝前，即若干新刀具400的刀尖朝向所述夹头42的方向。所述内腔102的横截面的形状可以是圆形、方形、五边形、三角形、六边形等等，也就是说，所述内腔102的横截面的形状可以是任何形状，上述只是举例说明，本发明不限于此。

所述夹头42的前端部被分割成两个以上的夹持部422，两个以上的所述夹持部422与所述空心转轴23的前端内壁游隙嵌合。也就是说，所述夹头42可以在所述空心转轴23的轴向方向上移动，所述夹头42还可以在所述空心转轴23的径向方向上移动(收拢)。在所述夹头42的前端部设置有间隙(图中不可见)，所述间隙将所述夹头42的前端部分割成两个以上的所述夹持部422，所述夹持路径103贯穿所述夹头42，所述夹持路径103是夹持通道或者夹持槽。所述夹头42的后端中的所述夹持路径103的横截面尺寸大小不变化，由于在所述夹头42的前端部上设置有间隙，因此所述夹头42的前端部中的所述夹持路径103的横截面尺寸大小会改变。当所述夹头42的前端部中的所述夹持路径103的横截面尺寸变小时，所述夹头42合拢夹持刀具；当所述夹头42的前端部中的所述夹持路径103的横截面尺寸变大时，所述夹头42张开释放刀具。在图2中，所述夹头42的前端部被分割成三个所述夹持部422，所述夹头42的前端部还可以被分割成四个、五个或六个所述夹持部422，在这里不再对其进行一一举例说明，只要所述夹持部422的数量大于等于两个，都在本发明的保护范围中。

所述夹头42的前端部的最大横截面面积大于所述夹头42的后端部的横截面面积。也就是说，所述夹头42的前端部成锥形，所述夹头42的前端部的横截面面积在远离所述外壳1的方向上逐渐变大，所述夹头42的后端部的横截面面积保持不变。所述空心转轴23的前端内壁的横截面面积在远离所述外壳1的方向上逐渐变大，也就是说，所述空心转轴23的前端内壁成锥形。当不向前移动所述夹头42时，所述夹头42的前端部位于所述空心转轴23的前端中，所述空心转轴23的前端内壁抵压在所述夹头42的前端部的外壁上，所述间隙变小，使得所述夹头42的前端部中的所述夹持路径103的横截面尺寸变小，即所述夹头42的前端部成收拢状，所述夹头42将刀具夹持在所述夹持路径103中。当向前移动所述夹头42时，即所述夹头42的前端部在所述空心转轴23的前端中向前移动，所述夹头42的前端部可以伸出或不伸出所述空心转轴23的前端，所述间隙恢复形变，使得所述夹头42的前端部中的所述夹持路径103的横截面尺寸变大，即所述夹头42的前端部张开，所述夹头42释放被夹持在所述夹持路径103中的刀具。

本实施例中，所述换刀管41的前端和所述夹头42的后端的连接方式有两种。一种是，所述换刀管41的前端和所述夹头42的后端固定连接(未画图)，所述换刀管41的外壁的最大横截面面积等于或小于所述夹头42的后端的外壁的最大横截面面积。另一种是，所述换刀管41的前端与所述夹头42的后端可拆卸连接，即所述换刀管41的前端与所述夹头42的后端通过第一螺纹连接(请参见图2)。

所述第一螺纹包括第一内螺纹411和第一外螺纹412，关于所述第一内螺纹411和所述第一外螺纹412的设置方式有两种。第一种方式，在所述换刀管41的前端内壁上设置有第一内螺纹411，在所述夹头42的后端外壁上设置有第一外螺纹412，通过所述第一外螺纹412和所述第一内螺纹411的配合，使得所述夹头42的后端可拆卸地安装在所述换刀管41的前端上。第二种方式(未画图)，在所述换刀管41的前端外壁上设置有第一外螺纹412，在所述夹头42的后端内壁上设置有第一内螺纹411，通过所述第一外螺纹412和所述第一内螺纹411的配合，使得所述夹头42的后端可拆卸地安装在所述换刀管41的前端上。

本实施例中，还包括换刀路径300，所述换刀路径300的一端设置在所述外壳1上，所述换刀路径300的另一端与所述换刀管41的内腔102相通，新刀具400通过所述换刀路径300装入到所述内腔102中。

本实施例中，还包括驱动结构，驱动结构位于所述换刀管41的后端位置上，并给所述换刀管41施加使其运动的作用力，利用所述换刀管41的运动，带动所述夹头42前后移动，所述换刀路径300贯穿驱动结构。需要说明的是，驱动结构可以设置在所述外壳1的后端的内部中，驱动结构还可以设置在所述外壳1的后端的外部上。

关于所述换刀管41的运动方式有三种，方式一，所述换刀管41的运动为轴向移动(未画图)，也就是说，所述换刀管41只能轴向移动，不能进行转动；方式二，所述换刀管41的运动为转动(未画图)，也就是说，所述换刀管41的只能转动，不能进行轴向移动；方式三，所述换刀管41具有轴向移动和转动两种运动方式(请参见图2)，当其处于任意一种运动方式时，所述夹头42前后移动，也就是说，所述换刀管41即可以轴向移动，又可以转动，只要所述换刀管41处于任意一种运动方式，则所述夹头42就会前后移动。

下面结合所述换刀管41的运动方式，对所述换刀管41的后端的结构进行详细说明。

方式一，所述换刀管41的运动为轴向移动(未画图)，驱动结构的施力端直接作用在所述换刀管41的后端上。驱动结构的施力端直接和所述换刀管41的后端连接(未画图)；或者，驱动结构的施力端直接和所述换刀管41的后端接触；或者，驱动结构的施力端没有和所述换刀管41的后端连接，而是在所述换刀管41的后端上设置有卡位结构，驱动结构的施力端卡设在所述卡位结构中，驱动结构通过所述卡位结构轴向使所述换刀管41运动，即驱动结构通过所述卡位结构轴向移动所述换刀管41。所述卡位结构可以是一字形卡槽、内三角形卡槽、内角四方形卡槽、十字形卡槽、米字形卡槽、花形形卡槽、梅花形形卡槽、花形一字形卡槽、特形形卡槽、内六角形卡槽等等，驱动结构的施力端也被制成相应的形状，这样才能使驱动结构的施力端与所述卡位结构匹配，上述只是对所述卡位结构进行举例说明，本发明不限于此。驱动结构是气缸6、液压缸或电动缸，所述换刀管41的前端和所述夹头42的后端固定连接。所述换刀路径300贯穿驱动结构，并且所述换刀路径300穿过驱动结构的施力端，也就是说，所述换刀路径300的一端与外界相通，所述换刀路径300的另一端穿过驱动结构和其施力端，与所述换刀管41的后端相通，即所述换刀路径300的另一端与所述换刀管41的所述内腔102相通。

方式二，所述换刀管41的运动为转动(未画图)，驱动结构的施力端直接和所述换刀管41的后端连接(未画图)；或者，驱动结构的施力端没有和所述换刀管41的后端连接，而是在所述换刀管41的后端上设置有所述卡位结构，驱动结构的施力端卡设在所述卡位结构中，驱动结构通过所述卡位结构使所述换刀管41转动，即驱动结构通过所述卡位结构转动所述换刀管41。所述卡位结构可以是一字形卡槽、内三角形卡槽、内角四方形卡槽、十字形卡槽、米字形卡槽、花形形卡槽、梅花形形卡槽、花形一字形卡槽、特形形卡槽、内六角形卡槽等等，驱动结构的施力端也被制成相应的形状，这样才能使驱动结构的施力端与所述卡位结构匹配，上述只是对所述卡位结构进行举例说明，本发明不限于此。驱动结构是电机或者操作人员，当驱动结构是电机，电机驱动所述换刀管41转动；当驱动结构是操作人员时，操作人员使用对应的螺丝刀与所述卡位结构配合，从而转动所述换刀管41。所述换刀管41的前端与所述夹头42的后端通过第一螺纹连接，当所述换刀管41转动时，使得所述夹头42前后移动。所述换刀路径300贯穿驱动结构，并且所述换刀路径300穿过驱动结构的施力端，也就是说，所述换刀路径300的一端与外界相通，所述换刀路径300的另一端穿过驱动结构和其施力端，与所述换刀管41的后端相通，即所述换刀路径300的另一端与所述换刀管41的所述内腔102相通。

方式三，所述换刀管41即可以轴向移动，又可以转动，只要所述换刀管41处于任意一种运动方式，则所述夹头42就会前后移动(请参见图2)。所述换刀管41的前端与所述夹头42的后端通过第一螺纹连接，驱动结构的施力端与所述换刀管41的后端连接方式有如下两种：

一种连接方式是，在所述换刀管41的后端上设置有所述卡位结构(未画图)，驱动结构的施力端卡设在所述卡位结构中，驱动结构通过所述卡位结构使所述换刀管41轴向移动或转动，即驱动结构通过所述卡位结构轴向移动或转动所述换刀管41。需要说明的是，当转动所述换刀管41时，使得所述夹头42前后移动。所述卡位结构可以是一字形卡槽、内三角形卡槽、内角四方形卡槽、十字形卡槽、米字形卡槽、花形形卡槽、梅花形形卡槽、花形一字形卡槽、特形形卡槽、内六角形卡槽等等，驱动结构的施力端也被制成相应的形状，这样才能使驱动结构的施力端与所述卡位结构匹配，上述只是对所述卡位结构进行举例说明，本发明不限于此。驱动结构是气缸6、液压缸、电动缸、电机或操作人员，当驱动结构是气缸6、液压缸或电动缸时，轴向移动所述换刀管41。当驱动结构是电机，电机驱动所述换刀管41转动；当驱动结构是操作人员时，操作人员使用对应的螺丝刀与所述卡位结构配合，从而转动所述换刀管41。所述换刀管41的前端与所述夹头42的后端通过第一螺纹连接，当所述换刀管41转动时，使得所述夹头42前后移动。所述换刀路径300贯穿驱动结构，并且所述换刀路径300穿过驱动结构的施力端，也就是说，所述换刀路径300的一端与外界相通，所述换刀路径300的另一端穿过驱动结构和其施力端，与所述换刀管41的后端相通，即所述换刀路径300的另一端与所述换刀管41的所述内腔102相通。

另一种连接方式是，还包括连接件43，所述连接件43的前端与所述换刀管41的后端的连接方式有两种(请参见图2)。第一种方式是，所述连接件43的前端与所述换刀管41的后端固定连接(未画图)，需要注意的是，可以在所述换刀管41的后端上设置有装刀开口53，所述装刀开口53的作用是将刀具装入到所述换刀管41中。第二种方式是，所述连接件43与所述换刀管41的后端通过与所述第一螺纹的螺旋线方向相反的第二螺纹连接(请参见图2)，所述第二螺纹包括第二外螺纹414和第二内螺纹413，所述第二外螺纹414设置在所述连接件43的前端外壁上，所述第二内螺纹413设置在所述换刀管41的后端内壁上，通过所述第二外螺纹414和所述第二内螺纹413的配合，使得所述连接件43的前端可拆卸地安装在所述换刀管41的后端上，这样设计的好处是，通过旋转可以将所述连接件43从所述换刀管41的后端拆除，这样方便将道具装入所述换刀管41中。

不管所述连接件43的前端与所述换刀管41的后端的连接方式是怎么样的，在所述连接件43的后端上设置有所述卡位结构(未画图)，所述卡位结构的具体结构请参见上述内容，在这里不再对其进行举例说明。需要说明的是，所述连接件43可以是螺钉、螺栓、螺杆等等，这些结构只是对所述连接件43进行举例说明，本发明不限于此。所述螺钉、所述螺栓或所述螺杆上的螺旋线方向与所述夹头42的后端上的螺旋线方向相反。所述换刀路径300贯穿驱动结构和所述连接件43，并且所述换刀路径300穿过驱动结构的施力端，也就是说，所述换刀路径300的一端与外界相通，所述换刀路径300的另一端穿过驱动结构和所述连接件43，与所述换刀管41的所述内腔102相通。

驱动结构是气缸6、液压缸(未画图)、电动缸(未画图)、电机(未画图)或操作人员(未画图)，当驱动结构是气缸6、液压缸或电动缸时，轴向移动所述换刀管41。当驱动结构是电机，电机驱动所述换刀管41转动；当驱动结构是操作人员时，操作人员使用对应的螺丝刀与所述卡位结构配合，从而转动所述换刀管41，所述换刀路径300的一端设置在所述外壳1上并与外界相通，所述换刀路径300的另一端与所述换刀管41的所述内腔102相通。

本实施例中，驱动结构采用的是气缸6，所述连接件43采用的是螺钉。所述气缸6设置在所述驱动安装部14的内部，所述气缸6包括活塞61、活塞推杆62和密封结构63，所述密封结构63设置在所述驱动安装部14的内部并与其内壁密封配合。在所述驱动安装部14的内部，所述密封结构63和所述后盖12之间的空间形成缸筒，所述活塞61设置在所述缸筒的内部，并且所述活塞61与所述驱动安装部14的内壁密封配合，所述活塞推杆62的后端与所述活塞61连接，所述活塞推杆62的前端穿过所述密封结构63上的活塞61孔与所述连接件43接触，所述换刀路径300贯穿所述活塞推杆62。

在所述驱动安装部14的侧壁中设置有第一气流通道(图中不可见)和第二气流通道(图中不可见)，所述第一气流通道的一端和所述第二气流通道的一端分别设置在所述外壳1的后端的端面上。所述第一气流通道的另一端设置在所述驱动安装部14的内壁上，并位于所述活塞61和所述后盖12之间的位置上。所述第二气流通道的另一端设置在所述驱动安装部14的内壁上，并位于所述活塞61和所述密封结构63之间的位置上。

本实施例中，还包括弹性件44，所述弹性件44是弹簧或者采用弹性材料制成的，如硅胶条、橡胶条或者硅橡胶等等。所述弹性件44的一端作用在所述空心转轴23上(未画图)，所述弹性件44的另一端作用在所述换刀管41上；当所述夹头42向前或向后移动时，所述弹性件44被压缩或者恢复弹性形变。

在本实施例中，所述弹性件44采用的是弹簧，所述弹簧位于所述空心转轴23的外部，所述弹簧套设在所述螺钉上，所述弹簧的一端抵靠在所述空心转轴23的后端上，所述弹簧的另一端抵靠在与所述换刀管41的后端连接的所述螺钉上(请参见图2)。当所述气缸6的所述活塞61杆在轴向方向上向前推动所述螺钉时，所述换刀管41向前移动，所述夹头42也向前移动，所述夹头42张开，所述弹簧被压缩在所述螺钉和所述空心转轴23之间。当所述气缸6的所述活塞61杆在轴向方向上向后移动时，所述弹簧恢复弹性形变，使得所述螺钉向后移动，所述换刀管41向后移动，所述夹头42也向后移动，所述夹头42合拢。需要说明的是，当使用电机或者操作人员使用螺丝刀转动所述螺丝钉时，所述换刀管41同步转动，所述夹头42向前或向后移动，所述夹头42张开或合拢，所述弹簧不被压缩。

所述弹簧还可以位于所述空心转轴23的内部(未画图)，所述弹簧套设在所述夹头42的后端部上，所述弹簧的一端抵靠在所述空心转轴23的前端内壁的限位结构上，所述弹簧的另一端抵靠在所述换刀管41的前端上。当所述气缸6的所述活塞61杆在轴向方向上向前推动所述螺钉时，所述换刀管41向前移动，所述夹头42也向前移动，所述夹头42张开，所述弹簧被压缩在所述换刀管41和所述空心转轴23的前端内壁的限位结构之间。当所述气缸6的所述活塞61杆在轴向方向上向后移动时，所述弹簧恢复弹性形变，使得所述换刀管41向后移动，所述夹头42也向后移动，所述夹头42合拢。需要说明的是，当使用电机或者操作人员使用螺丝刀转动所述螺丝钉时，所述换刀管41同步转动，所述夹头42向前或向后移动，所述夹头42张开或合拢，所述弹簧不被压缩。

本发明的工作过程是，将新刀具400通过所述换刀路径300装入到所述内腔102中，所述气缸6的所述活塞61杆在轴向方向上向前推动所述螺钉，所述换刀管41向前移动，所述夹头42也向前移动，所述弹簧被压缩，所述夹头42张开，释放被夹持在所述夹持路径103中的旧刀具200。所述换刀管41的所述内腔102中的新刀具400进入到所述夹持路径103中，然后所述弹簧恢复弹性形变，使得所述螺钉向后移动，所述换刀管41向后移动，所述夹头42也向后移动，所述夹头42合拢夹持从所述内腔102进入到所述夹持路径103中的新刀具400。

当所述气缸6损坏时，操作人员使用螺丝刀作用在所述螺钉上，并且旋转所述螺钉，所述换刀管41同步转动，由于所述螺钉的螺旋线方向与所述夹头42的后端部的螺旋线方向相反，所述夹头42向前移动，所述夹头42张开，释放被夹持在所述夹持路径103中的旧刀具200。所述换刀管41的所述内腔102中的新刀具400进入到所述夹持路径103中，然后反方向旋转所述螺钉，所述换刀管41同步转动，由于所述螺钉的螺旋线方向与所述夹头42的后端部的螺旋线方向相反，所述夹头42向后移动，所述夹头42合拢夹持从所述内腔102进入到所述夹持路径103中的新刀具400。

需要进一步说明的是，使用时，只需要将所述冷却套筒5设置在所述电机安装部13中，所述冷却套筒5上的所述冷却槽就会与所述电机安装部13的内壁形成所述第二冷却通道100，并且所述第二冷却通道100与所述驱动安装部14的侧壁中的所述第一冷却通道141连通，相比现有的冷却结构，其具有结构简单、方便加工、生产成本低、冷却效果好、使用寿命长和工作稳定性高等优点。

本发明由于采用了所述换刀管、所述夹头和所述换刀路径，新刀具通过所述换刀路径装入到所述内腔中，换刀时，只需要前后移动所述换刀管，所述夹头就可以释放旧刀具，并夹持从所述内腔进入到所述夹持路径中的新刀具，有效简化换刀工序，不仅避免传统装刀工序所形成的松紧力度误差问题，还大大提升工作效率，且装配精度高，锁定效果好，进而保证加工效果，提升产品质量，实现自动换刀的目的，自动化程度高，另外整体结构简单，易于实现，成本低，利于广泛推广应用。

需要说明的是，针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地解释本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (7)

1.一种快捷自动换刀主轴电机，包括外壳和设置在所述外壳内的鼠笼式电机，其特征在于，还包括换刀管、夹头和换刀路径，所述换刀路径的一端设置在所述外壳上，所述换刀路径的另一端与所述换刀管的内腔相通，所述换刀管的前端与所述夹头的后端连接，所述夹头的夹持路径与所述内腔相通，所述换刀管和所述夹头设置在所述鼠笼式电机的转子的空心转轴中；新刀具通过所述换刀路径装入到所述内腔中，利用所述夹头的前后移动，所述夹头张开释放旧刀具，并合拢夹持从所述内腔进入到所述夹持路径中的新刀具；

还包括弹性件，所述弹性件的一端作用在所述空心转轴上，所述弹性件的另一端作用在所述换刀管上；当所述夹头向前或向后移动时，所述弹性件被压缩或者恢复弹性形变；

还包括驱动结构，所述驱动结构位于所述换刀管的后端位置上，并给所述换刀管施加使其运动的作用力，利用所述换刀管的运动，带动所述夹头前后移动，所述换刀路径贯穿所述驱动结构；

所述外壳分为电机安装部和驱动安装部；

后盖设置在所述驱动安装部的后端；

还包括连接件，所述连接件的前端与所述换刀管的后端连接；

所述换刀路径贯穿所述连接件；

驱动结构采用的是气缸，所述气缸设置在所述驱动安装部的内部，所述气缸包括活塞、活塞推杆和密封结构，所述密封结构设置在所述驱动安装部的内部并与其内壁密封配合；在所述驱动安装部的内部，所述密封结构和所述后盖之间的空间形成缸筒，所述活塞设置在所述缸筒的内部，并且所述活塞与所述驱动安装部的内壁密封配合，所述活塞推杆的后端与所述活塞连接，所述活塞推杆的前端穿过所述密封结构上的活塞孔与所述连接件接触，所述换刀路径贯穿所述活塞推杆；

在所述驱动安装部的侧壁中设置有第一气流通道和第二气流通道，所述第一气流通道的一端和所述第二气流通道的一端分别设置在所述外壳的后端的端面上；所述第一气流通道的另一端设置在所述驱动安装部的内壁上，并位于所述活塞和所述后盖之间的位置上；所述第二气流通道的另一端设置在所述驱动安装部的内壁上，并位于所述活塞和所述密封结构之间的位置上。

2.根据权利要求1所述的快捷自动换刀主轴电机，其特征在于：所述夹头的前端部被分割成两个以上的夹持部，两个以上的所述夹持部与所述空心转轴的前端内壁游隙嵌合。

3.根据权利要求1所述的快捷自动换刀主轴电机，其特征在于：所述换刀管的运动为轴向移动；或者，所述换刀管的运动为转动；或者，所述换刀管具有轴向移动和转动两种运动方式，当其处于任意一种运动方式时，所述夹头前后移动。

4.根据权利要求3所述的快捷自动换刀主轴电机，其特征在于：所述换刀管的前端与所述夹头的后端固定连接或者通过第一螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的快捷自动换刀主轴电机，其特征在于：驱动结构的施力端直接作用在所述换刀管的后端上。

6.根据权利要求4所述的快捷自动换刀主轴电机，其特征在于：在所述换刀管的后端上设置有卡位结构，驱动结构的施力端卡设在所述卡位结构中，驱动结构通过所述卡位结构使所述换刀管运动。

7.根据权利要求4所述的快捷自动换刀主轴电机，其特征在于：所述连接件的前端与所述换刀管的后端固定连接或者通过与所第一螺纹的螺旋线方向相反的第二螺纹连接，驱动结构通过轴向移动或旋转所述连接件的前端，从而轴向移动或转动所述换刀管。