CN110449957B - 旋转换刀装置及其换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转换刀装置及其换刀方法，应用在刀库领域，其技术方案要点是：包括基座、主电机以及转动连接在基座上的刀盘，主电机设置于基座上并驱动刀盘转动，刀盘上沿周缘开设有若干滑槽，滑槽内沿主电机的长度方向滑移连接有滑座，滑座内设有滑腔，滑座上开设有贯穿滑座的滑孔，滑腔内滑移连接有滑片，滑座内设有驱动滑片移动并封闭滑孔的驱动件，基座上设有定位气缸，滑槽内设有复位弹簧，复位弹簧的两端分别连接在滑座和滑槽槽底，滑座上设有向刀盘外延伸的刀夹；具有的技术效果是：若主电机发生故障未准确的将预定刀具所在的滑座转动至定位气缸对应点，则机床无法抓取非预定的刀具，减少了加工事故产生的可能。

Description

旋转换刀装置及其换刀方法

技术领域

本发明涉及刀库领域，特别涉及一种旋转换刀装置及其换刀方法。

背景技术

刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置。其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库，改变了传统以人为主的生产方式。借由电脑程序的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等，大幅缩短加工时程，降低生产成本，这是刀库系统的最大特点。

公告号为CN201833214U的中国专利公开了一种五轴联动数控加工中心的侧方向换刀刀库，包括刀库支架和可夹持多把刀的刀库刀盘，刀库支架上设置有推动刀库刀盘至主轴换刀位置的刀库汽缸，刀库支架固定在机床立柱的侧面，刀库支架上的滑动导轨上固定有所述刀库刀盘，且所述刀库刀盘的装刀方向与主轴换刀轴线保持一致。

但是，这种刀库若系统出现问题，导致非预定刀具移动至换到位时，机床一旦抓取到错误的刀具，就很容易产生加工事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转换刀装置，其优点是：若主电机发生故障未准确的将预定刀具所在的滑座转动至定位气缸对应点，则机床无法抓取非预定的刀具，减少了加工事故产生的可能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种旋转换刀装置，包括基座、主电机以及转动连接在基座上的刀盘，所述主电机设置于基座上并驱动刀盘转动，所述刀盘上沿周缘开设有若干滑槽，所述滑槽内沿主电机的长度方向滑移连接有滑座，所述滑座内设有滑腔，所述滑座上开设有贯穿滑座的滑孔，所述滑腔内滑移连接有滑片，所述滑座内设有驱动滑片移动并封闭滑孔的驱动件，所述基座上设有定位气缸，所述滑槽内设有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别连接在滑座和滑槽槽底，所述滑座上设有向刀盘外延伸的刀夹。

通过上述技术方案，机床需要取用刀具时，主电机工作驱动刀盘转动，使得装夹有预定刀具的刀夹与定位气缸的输出端相对应，此时驱动件驱动滑片移动，直至滑片封闭滑孔，然后定位气缸工作，定位气缸的输出端伸出并抵紧在滑片上，定位气缸的输出端继续工作驱动滑座向着远离主电机的方向移动，直至滑座移动至刀盘背离主电机的一侧，此时预定刀具便单独凸出于刀盘外，预定刀具周围空间充足，以便于机床快速精准的取用刀具；并且驱动件仅驱动预定刀具所在滑座上的滑片，因此若主电机发生故障未准确的将预定刀具所在的滑座转动至定位气缸对应点，则定位气缸的输出端会直接穿过滑孔，从而无法将错误的滑座推出，进而机床也无法抓取非预定的刀具，减少了加工事故产生的可能，也进一步提高了旋转换刀装置的刀具输送精准度。

本发明进一步设置为：所述驱动件包括电磁铁和拉伸弹簧，所述滑片的一侧通过拉伸弹簧连接在滑腔的腔壁上，所述电磁铁设置在滑片背离拉伸弹簧一侧的滑腔腔壁上。

通过上述技术方案，电磁铁工作时，滑板被电磁铁的磁力吸引而向着电磁铁的方位移动，从而快速的滑动并封闭滑孔，此时拉伸弹簧被拉伸而具有弹性恢复力，当滑座上的刀具取用完毕，滑座退回原位时，电磁铁断电停止工作，滑片在拉伸弹簧的弹性恢复力作用下滑回原位，从而自动的重新打开滑孔。

本发明进一步设置为：所述滑座朝向定位气缸的一侧设有导向滑筒，所述导向滑筒的内径向滑座的方向收缩，所述定位气缸的输出端穿设过导向滑筒并进入滑孔内。

通过上述技术方案，定位气缸的输出端伸向滑片时，导向筒可以对定位气缸的输出端起到一个导向作用，从而使得定位气缸的输出端精准的插入到滑孔内，提高定位气缸的工作精度。

本发明进一步设置为：所述滑片朝向定位气缸的一侧设有压力传感器，所述基座上设有报警器。

通过上述技术方案，各个滑片上均设有一个压力传感器，因此若定位气缸精准的推出装夹有预定刀具的滑座时，压力传感器会受力，此时旋转换刀装置正常工作，因此报警器不报警；若定位气缸的输出端没有抵触到滑片，则旋转换刀装置是非正常工作的，此时压力传感器不受力，则报警器报警，提醒工作人员前来检修。

本发明进一步设置为：所述刀夹包括两个夹臂，其中一个所述夹臂转动连接在滑座上，另一个所述夹臂固定在滑座上，两个所述夹臂通过拉簧相连；当所述拉簧处于原始状态时，两个所述夹臂夹紧工件。

通过上述技术方案，刀具装夹入两个夹臂之间时，其中一个夹臂转开，以便于刀具快速的进入两个夹臂之间，从而减少刀具与两个夹臂之间的压力，以减少刀具与两个夹臂之间的摩擦力，进而减小刀具的磨损；刀具进入两个夹臂之间后，转开的夹臂会在拉簧的拉力作用下转回并夹紧刀具，完成刀具入库。

本发明进一步设置为：所述夹臂内设有容纳腔，所述容纳腔内设有固定轴，所述固定轴上套设有扭簧和转套，所述扭簧的两端分别连接在固定轴和转套内壁上，所述转套外连接并绕设有柔性带，所述容纳腔上开设有出带口，所述布袋延伸出出带口并连接有抵触块，所述抵触块滑移连接在夹臂的内壁上，所述抵触块与刀具的刀柄外缘相配合。

通过上述技术方案，刀具进入两个夹臂之间时，刀具抵触着抵触块并向夹臂内移动，此时柔性带从出带口被拉出，两个柔性带分别包裹在刀具的两侧，从而位于刀具和两个夹臂之间，此时柔性带可以对刀具起到一个保护作用，减少刀具磨损的可能。

本发明进一步设置为：所述容纳腔内灌注有润滑油，所述抵触块上设有第一密封垫，位于所述容纳腔内的柔性带上固设有第二密封垫；当所述刀夹装夹有刀具时，所述第二密封垫与容纳腔腔壁抵触并将出带口封闭；当刀具离开所述刀夹时，所述第一密封垫与夹臂内壁抵触并将出带口封闭。

通过上述技术方案，柔性带在容纳腔内可以沾染上润滑油，因此柔性带包覆在刀具上时，可以对刀具的刀柄进行润滑，进一步减少刀具的刀柄磨损的可能，并对刀具的刀柄进行养护，延长刀具的使用寿命；柔性带在拉出和收回状态时，分别通过第二密封垫和第一密封垫对出带口进行密封，因此可以防止润滑油流出出带口。

本发明进一步设置为：所述抵触块内嵌置有刚性片。

通过上述技术方案，刚性片可以提高抵触块的刚性，减少抵触块受力变形而导致刀具直接越过抵触块的可能，从而保证了抵触块与刀具的同步移动，减少刀具与两个夹臂之间抵触的可能。

本发明的另一个目的是提供一种应用上述旋转换刀装置的换刀方法，包括以下步骤：步骤一：主电机驱动刀盘转动，使得装夹有预定刀具的刀夹与定位气缸的输出端相对应；步骤二：驱动件驱动滑片封闭滑孔，然后定位气缸的输出端伸出并抵触在滑片上，滑座被定位气缸推向刀盘远离主电机的一侧；步骤三：机床上的机械手将伸出的刀具取走，定位气缸的输出端收回，滑座回到初始位置。

通过上述技术方案，定位气缸可以快速精准的将预定刀具输送至刀盘背离主电机的一侧，从而便于机床方便、准确的拿取预定刀具。

本发明进一步设置为：在步骤二中，若滑片上的压力传感器不受力，则控制报警器报警。

通过上述技术方案，若主电机故障导致预定刀具没有转动至预定位置，则定位电机的输出端直接从其它滑座的滑孔中穿过或抵触在其它位置，此时压力传感器不受力，从而可以控制报警器报警，以提醒工作人员前来检修。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、预定刀具单独凸出于刀盘外，因此预定刀具周围空间充足，以便于机床快速精准的取用刀具；

2、若主电机发生故障未准确的将预定刀具所在的滑座转动至定位气缸对应点，则机床无法抓取非预定的刀具，减少了加工事故产生的可能；

3、柔性带包覆在刀具上时，可以对刀具的刀柄进行润滑，减少刀具的刀柄磨损的可能，并对刀具的刀柄进行养护，延长刀具的使用寿命。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图。

图2是本实施例用于体现定位气缸的结构示意图。

图3是本实施例用于体现滑座和滑槽的结构示意图。

图4是本实施例用于体现刀夹的结构示意图。

图5是本实施例用于体现驱动件的结构示意图。

图6是本实施例用于体现夹臂内部的结构示意图。

图7是图6中A部的放大图。

图8是图6中B部的放大图。

附图标记：1、基座；2、主电机；3、刀盘；31、滑槽；32、复位弹簧；4、滑座；41、滑腔；42、滑孔；43、滑片；431、压力传感器；44、导向滑筒；45、报警器；5、驱动件；51、电磁铁；52、拉伸弹簧；6、定位气缸；7、刀夹；71、夹臂；72、拉簧；73、容纳腔；74、固定轴；75、扭簧；76、转套；77、柔性带；771、第二密封垫；78、出带口；79、抵触块；791、第一密封垫；792、刚性片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种旋转换刀装置，如图1，包括基座1、主电机2以及转动连接在基座1上的刀盘3，主电机2采用伺服电机并固定在基座1背离刀盘3的一侧，主电机2的输出端连接在刀盘3上，从而可以便捷自动的驱动刀盘3转动。刀盘3上沿周缘等间距设有十二个滑座4，滑座4上设有向刀盘3外延伸的刀夹7，刀夹7用于装夹刀具，刀盘3沿竖直方向顶部的位置设为取刀位，因此主电机2工作即可带动刀盘3转动，从而将所需刀具转动输送至取刀位。

如图2、图3和图4，刀盘3上沿周缘等间距开设有十二个滑槽31，各个滑座4均沿主电机2的长度方向滑移连接在各个滑槽31内，滑槽31内设有复位弹簧32，复位弹簧32的两端分别固定连接在滑座4上和滑槽31槽底，基座1的顶部固设有一个定位气缸6，定位气缸6的输出端正对于取刀位。滑座4内设有滑腔41，滑腔41内滑移连接有一个滑片43，滑座4上开设有贯穿滑座4的滑孔42，滑片43向右滑动时可以封闭滑孔42。

如图4和图5，滑座4内设有驱动滑片43向右移动的驱动件5，驱动件5包括固设在滑腔41右端的电磁铁51以及设置在滑片43背离电磁铁51一侧的拉伸弹簧52，拉伸弹簧52的两端分别固设在滑片43和滑腔41左端，电磁铁51工作时可以对滑片43起到一个吸引力，从而吸引滑片43向着滑腔41右端滑动，直至滑片43与电磁铁51相吸合，此时滑片43将滑孔42封闭，拉伸弹簧52被拉伸。电磁铁51停止工作后，滑片43不受吸力，从而在拉伸弹簧52的拉力作用下重新退回原位，此时滑孔42被打开。

如图2和图5，装夹有预定刀具的刀夹7以及滑座4转动至取刀位时，电磁铁51工作吸合滑片43，使得滑片43封闭滑孔42，此时定位气缸6工作，定位气缸6的输出端伸出并穿过滑孔42与滑片43朝向基座1的一侧抵触，从而将刀座推出至刀盘3背离主电机2的一侧，此时预定刀具与其它刀具错位开来，预定刀具周围空间充沛，以便于机床快速便捷的抓取预定刀具。滑座4朝向定位气缸6的一侧设有导向滑筒44，导向滑筒44的内径向滑座4的方向收缩，因此定位气缸6的输出端朝向滑片43移动时，可以先穿设过导向滑筒44，此时导向滑筒44可以起到一个导向作用，使得定位气缸6的输出端快速精准的进入滑孔42内。

如图2和图5，各个滑片43朝向定位气缸6的一侧均设有一个压力传感器431，基座1上设有报警器45。若定位气缸6精准的推出装夹有预定刀具的滑座4时，压力传感器431会受力，此时旋转换刀装置正常工作，因此报警器45不报警；若定位气缸6的输出端没有抵触到滑片43，则旋转换刀装置是非正常工作的，此时压力传感器431不受力，则报警器45报警，提醒工作人员前来检修。

如图6，刀夹7包括两个夹臂71，其中一个夹臂71转动连接在滑座4上，另一个夹臂71固设在滑座4上，两个夹臂71相对的一侧设有拉簧72，拉簧72的两端分别固定在两个夹臂71上，夹臂71远离滑座4的一端均设为圆弧形。刀具装夹入两个夹臂71之间时，其中一个夹臂71向外转开以便于刀具快速的进入两个夹臂71之间，此时端部为圆弧形的夹臂71可以减少刀具的磨损，并且由于两个夹臂71张开，因此可以减少刀具与两个夹臂71之间的压力，以减少刀具与两个夹臂71之间的摩擦力，进而减小刀具的磨损；刀具进入两个夹臂71之间后，转开的夹臂71会在拉簧72的拉力作用下转回并夹紧刀具，快速的完成刀具入库。

如图6、图7和图8，两个夹臂71内均开设有容纳腔73，容纳腔73上开设有一个出带口78，容纳腔73的底部设有一个固定轴74，固定轴74上套设有扭簧75和转套76，扭簧75的两端分别连接在固定轴74和转套76内壁上，转套76转动连接在容纳腔73内，转套76外壁上绕设有柔性带77，柔性带77的一端固定在转套76上，另一端延伸出出带口78并固设有一个弧形的抵触块79，抵触块79的外缘与夹臂71内底相配合，抵触块79内缘与刀具的刀柄外缘相配合，抵触块79由橡胶制成，从而具有良好的弹性和耐磨性，抵触块79内嵌置有一个刚性片792，刚性片792由钢板制成，从而可以提高抵触块79的抗弯能力。

如图8，容纳腔73内灌注有润滑油，抵触块79朝向夹臂71内壁的一侧设有第一密封垫791，柔性带77上固设有第二密封垫771，抵触块79不受力时，第一密封垫791与夹臂71内壁抵触并将出带口78封闭，以防润滑油漏出。机床将刀具移动向两个夹臂71之间时，刀具的刀柄首先与两个夹臂71的端部抵触，此时刀具的刀柄推动其中一个夹臂71转动，打开空间以便于刀具进入，刀具的刀柄进入两个夹臂71之间后抵触在两个抵触块79上，从而推动抵触块79跟随刀具一起向着夹臂71内部移动，此时柔性带77被抽出并包过在刀具刀柄的外缘，沾染在柔性带77上的润滑油涂覆在刀具的刀柄上，减少了刀具与夹臂71之间的磨损，也可以对刀具进行养护，并且柔性带77位于刀具和夹臂71之间，可以起到一个缓冲作用，进一步减少刀具被磨损的可能。刀具的刀柄完全滑入两个夹臂71内时，两个夹臂71在拉簧72的作用下夹紧刀具，此时抵触块79的外缘与夹臂71内缘贴合，以保证刀具的夹持稳定性，并且此时第二密封垫771抵触在容纳腔73腔壁上并将出带口78封闭，以防润滑油持续流出。

操作步骤：机床需要取用刀具时，主电机2工作驱动刀盘3转动，使得装夹有预定刀具的刀夹7与定位气缸6的输出端相对应，此时驱动件5驱动滑片43移动，直至滑片43封闭滑孔42，然后定位气缸6工作，定位气缸6的输出端伸出并抵紧在滑片43的压力传感器431上，定位气缸6的输出端继续工作驱动滑座4向着远离主电机2的方向移动，直至滑座4移动至刀盘3背离主电机2的一侧，此时预定刀具便单独凸出于刀盘3外，预定刀具周围空间充足，以便于机床快速精准的取用刀具。

定位气缸6工作时，若压力传感器431受力，则旋转换刀装置正常工作，报警器45不报警；若主电机2故障导致预定刀具没有转动至预定位置，则压力传感器431不受力，此时报警器45报警，以提醒工作人员前来检修。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种旋转换刀装置，其特征在于：包括基座(1)、主电机(2)以及转动连接在基座(1)上的刀盘(3)，所述主电机(2)设置于基座(1)上并驱动刀盘(3)转动，所述刀盘(3)上沿周缘开设有若干滑槽(31)，所述滑槽(31)内沿主电机(2)的长度方向滑移连接有滑座(4)，所述滑座(4)内设有滑腔(41)，所述滑座(4)上开设有贯穿滑座(4)的滑孔(42)，所述滑腔(41)内滑移连接有滑片(43)，所述滑座(4)内设有驱动滑片(43)移动并封闭滑孔(42)的驱动件(5)，所述基座(1)上设有定位气缸(6)，所述滑槽(31)内设有复位弹簧(32)，所述复位弹簧(32)的两端分别连接在滑座(4)和滑槽(31)槽底，所述滑座(4)上设有向刀盘(3)外延伸的刀夹(7)；

所述驱动件(5)包括电磁铁(51)和拉伸弹簧(52)，所述滑片(43)的一侧通过拉伸弹簧(52)连接在滑腔(41)的腔壁上，所述电磁铁(51)设置在滑片(43)背离拉伸弹簧(52)一侧的滑腔(41)腔壁上；

所述滑座(4)朝向定位气缸(6)的一侧设有导向滑筒(44)，所述导向滑筒(44)的内径向滑座(4)的方向收缩，所述定位气缸(6)的输出端穿设过导向滑筒(44)并进入滑孔(42)内；

所述滑片(43)朝向定位气缸(6)的一侧设有压力传感器(431)，所述基座(1)上设有报警器(45)；

所述刀夹(7)包括两个夹臂(71)，其中一个所述夹臂(71)转动连接在滑座(4)上，另一个所述夹臂(71)固定在滑座(4)上，两个所述夹臂(71)通过拉簧(72)相连；

当所述拉簧(72)处于原始状态时，两个所述夹臂(71)夹紧工件；

所述夹臂(71)内设有容纳腔(73)，所述容纳腔(73)内设有固定轴(74)，所述固定轴(74)上套设有扭簧(75)和转套(76)，所述扭簧(75)的两端分别连接在固定轴(74)和转套(76)内壁上，所述转套(76)外连接并绕设有柔性带(77)，所述容纳腔(73)上开设有出带口(78)，所述柔性带(77)延伸出出带口(78)并连接有抵触块(79)，所述抵触块(79)滑移连接在夹臂(71)的内壁上，所述抵触块(79)与刀具的刀柄外缘相配合。

2.根据权利要求1所述的旋转换刀装置，其特征在于：所述容纳腔(73)内灌注有润滑油，所述抵触块(79)上设有第一密封垫(791)，位于所述容纳腔(73)内的柔性带(77)上固设有第二密封垫(771)；

当所述刀夹(7)装夹有刀具时，所述第二密封垫(771)与容纳腔(73)腔壁抵触并将出带口(78)封闭；

当刀具离开所述刀夹(7)时，所述第一密封垫(791)与夹臂(71)内壁抵触并将出带口(78)封闭。

3.根据权利要求2所述的旋转换刀装置，其特征在于：所述抵触块(79)内嵌置有刚性片(792)。

4.一种应用如权利要求1所述的旋转换刀装置的换刀方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：主电机驱动刀盘转动，使得装夹有预定刀具的刀夹与定位气缸的输出端相对应；

步骤二：驱动件驱动滑片封闭滑孔，然后定位气缸的输出端伸出并抵触在滑片上，滑座被定位气缸推向刀盘远离主电机的一侧；

步骤三：机床上的机械手将伸出的刀具取走，定位气缸的输出端收回，滑座回到初始位置。

5.根据权利要求4所述的换刀方法，其特征在于：在步骤二中，若滑片上的压力传感器不受力，则控制报警器报警。

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