CN110744335A - 一种蜂窝式换刀装置、机械臂及换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝式换刀装置、机械臂及换刀方法，包括用于存储刀片的储刀件、伸缩杆、支架和刀具夹持传动机构，支架可旋转地连接储刀件，支架还安装伸缩杆和刀具夹持传动机构，储刀件为旋转体，伸缩杆的固定部位于储刀件的第一侧，刀具夹持转动机构位于储刀件的第二侧，储刀件的旋转中心连接旋转动力源，储刀件围绕旋转中心的周边开设多个用于储刀的储刀孔；伸缩杆的伸缩件端部安装磁性件，伸缩杆能够穿过储刀孔从而与刀具夹持传动机构相抵。本发明能够实现快速换刀。

Description

一种蜂窝式换刀装置、机械臂及换刀方法

技术领域

本发明涉及机械领域，具体的，涉及一种蜂窝式换刀装置、机械臂及换刀方法。

背景技术

现今生产线上的机械臂往往只具有单一功能，在面临多种加工方式时，采用多台机械臂协调工作，或调换末端工作模块。在调换工作模块的同时，往往需要进行换刀的操作，以满足求工作需求。

发明人认为，虽然目前存在部分可换刀的机构，但换刀过程并不快捷，且机构复杂，成本较高，对生产效率产生一定程度的影响。现代工厂自动化加工要求，产品加工快捷迅速，安全稳定，同时又应满足对不同工作环境具有较强的适应能力，因此迫切需要一种简单合理的快速换刀加工装置，但目前市场上没有该类装置。

发明内容

针对现有的多个机械臂之间的换刀操作不流畅的不足，本发明旨在提供一种蜂窝式换刀装置、机械臂及换刀方法，其能够实现快速换刀。

本发明的第一目的，是提供一种蜂窝式换刀装置。

本发明的第二目的，是提供一种使用所述蜂窝式换刀装置的自动换刀机械臂。

本发明的第三目的，是提供一种换刀方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先本发明公开了一种蜂窝式换刀装置，包括用于存储刀片的储刀件、伸缩杆、支架和刀具夹持传动机构，支架可旋转地连接储刀件，支架还安装伸缩杆和刀具夹持传动机构，储刀件为旋转体，伸缩杆的固定部位于储刀件的第一侧，刀具夹持转动机构位于储刀件的第二侧，储刀件的旋转中心开设旋转穿孔，储刀件围绕旋转穿孔的周边开设多个用于储刀的储刀孔；

伸缩杆的伸缩件端部安装磁性件，伸缩杆能够穿过储刀孔从而与刀具夹持传动机构相抵。

进一步，所述刀具夹持传动机构包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第一齿轮能够连接动力源，第二齿轮的安装刀具夹持器，刀具夹持器的位置与储刀孔对应。

进一步，所述第一齿轮与第二齿轮的传动比大于1。

进一步，所述支架包括第一支架、第二支架和第三支架，第二支架和第三支架均可拆卸地连接第一支架，第二支架用于连接储刀件，第三支架用于固定安装动力源，第一支架用于连接机械臂。

进一步，所述第二支架和所述第三支架均呈U型。

进一步，所述第一支架包括相连接的环形部和Y形部，所述环形部用于配合安装机械臂。

进一步，所述储刀件呈盘状，所述储刀孔的曲面具有沿其轴向开设的突起。

进一步，所述伸缩杆为电动伸缩杆，电动伸缩杆的伸缩件端部安装磁性件。

其次，本发明公开了一种换刀机械臂，包括机械臂和连接于机械臂的所述的蜂窝式换刀装置。

再次，本发明还公开了一种换刀方法，使用所述的换刀机械臂，包括以下步骤：

1)伸缩杆收缩至储刀件的第一侧，进而吸引刀具退刀；

2)储刀件转动，伸缩杆与刀具分离；

3)储刀件转动，当储有目标刀具的目标储刀孔转动至伸缩杆处时，储刀件停止转动；

4)伸缩杆伸出，进入目标储刀孔，将刀具抵至刀具夹持传动机构并固定后，伸缩杆保持静止；

5)刀具夹持传动机构在动力源的带动下转动，进而带动刀具转动。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

1)本发明中，储刀件的储刀孔能够将不同工作刀具集中，换刀时只需转动储刀件即可，实现了快速换刀的目的，这即方便了临时存储刀具，也方便了刀具的调换，本发明将临时存储刀具和刀具调换这两中基础工作合并，从而节约了工序，便于提升工作效率。

2)本发明结合机械臂使用，使得不同的刀具均具有其代码，方便调换，因此刀具可以放在储刀件的任意储刀孔，这样储刀件中的刀具可既可实现快速选刀，并且装刀时也不用考虑刀具的排放顺序问题，给刀具的安装带来极大便利。

3)本发明中，第二齿轮的安装刀具夹持器，使用刀具夹持器固定不同的刀，以保证刀具在旋转方向的稳定；同时，本发明中伸缩杆在刀具旋转的过程中抵住刀具的后端，以保证刀具正常使用。

4)本发明中，支架之间是可拆卸连接的，以便于支架更换不同的刀具。

5)本发明中，伸缩杆的端部通过磁性件吸附连接刀具，结合储刀件的转动，无需人工干预即可实现吸附刀具或者与刀具断连，从而便于刀具的切换。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1整体结构示意图，

图2为实施例1结构爆炸图，

图3为实施例1的剖视图，

图4为实施例1中的刀具夹持器剖视示意图，

图5为实施例1中的储刀件示意图，

图6为实施例1中的刀具示意图。

图中，1、第一齿轮，2、刀具，3、第三支架，4、储刀件，5、第一螺栓，6、伺服电机，7、电动伸缩杆，8、转动电机，9、第二齿轮，10、第二螺栓，11、第二支架，12、机械臂，13、第一支架，14、筒状件，15、突起，16、铣刀，161、铣刀的凹槽，41、旋转中心，42、储刀孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所述，针对现有的多个机械臂12之间的换刀操作不流畅的不足，本发明旨在提供一种蜂窝式换刀装置、机械臂12及换刀方法，其能够实现快速换刀，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

一种蜂窝式换刀装置，包括用于存储刀片的储刀件4、伸缩杆、支架和刀具2夹持传动机构，支架可旋转地连接储刀件4，支架还安装伸缩杆和刀具2夹持传动机构，储刀件4为旋转体，伸缩杆的固定部位于储刀件4的第一侧，刀具2夹持转动机构位于储刀件4的第二侧，储刀件4的旋转中心41开设旋转穿孔，储刀件4围绕旋转穿孔的周边开设多个用于储刀的储刀孔42；

多个用于储刀的储刀孔42使得储刀件4呈蜂窝状；

伸缩杆的伸缩件端部安装磁性件，以实现可拆卸地连接刀具2；伸缩杆能够穿过储刀孔42从而与刀具2夹持传动机构相抵。

可以理解的是，旋转动力源采用的是伺服电机6，本实施中，伺服电机6采用的是型号为90SZ03的SZ系列电磁式直流伺服电机6，功率为0.092KW，实现刀具2转换在2秒内完成。具有冲击力小，工作平稳性较高，机械效率高等优点。

所述刀具2夹持传动机构包括第一齿轮1和第二齿轮9，第一齿轮1与第二齿轮9啮合，第一齿轮1能够连接动力源，第二齿轮9的安装刀具2夹持器，刀具2夹持器的位置与储刀孔42对应。

可以理解的是，第一齿轮1所连接的动力源为转动电机8，本实施例中，转动电机8选用KMS—001型的电机，重约1.5Kg，工作电压220V，转速最高达3800r/min。

本实施例中，所述第一齿轮1与第二齿轮9的传动比大于1。

所述支架包括第一支架13、第二支架11和第三支架3，第二支架11和第三支架3均可拆卸地连接第一支架13，具体的，采用螺栓连接的方式，以方便储刀件4的拆卸与不同刀具2的更换，第二支架11用于连接储刀件4，第三支架3用于固定安装动力源，第一支架13用于连接机械臂12。伺服电机6和转动电机8与末端动臂用螺母固定。

所述第二支架11和所述第三支架3均呈U型，以便于容纳储刀件4。

所述第一支架13包括相连接的环形部和Y形部，所述环形部用于配合安装机械臂12。

所述储刀件4呈盘状，所述储刀件4的曲面具有沿其轴向开设的凹槽。

所述伸缩杆为电动伸缩杆7，电动伸缩杆7的伸缩件端部安装磁性件。本是实力中，具体选用LX600型电动伸缩杆7，额定功率为55W，安装距为：S+175。蜂巢式储刀件4用铝合金制作，减少重量。

还需要说明的是，本实施例中的刀具2夹持器为设置于第二齿轮9的旋转中心41处的夹持件，其具体结构为，包括一筒状件14，筒状件14的外壁连接第二齿轮9的齿轮孔，可以与第二齿轮9一体成型，筒状件14的内壁呈阶梯状，筒状件14的内壁具有突起15，突起15对应于刀具2的凹槽，刀具2的凹槽是现有的刀具2自身的特征，在此无需赘述。通过突起15与凹槽的配合，刀具2能够在旋转的时候与第二齿轮9保持形同的角速度。

可以理解的是，类似的，储刀孔42内壁也设有与刀具2对应的突起15，以便于固定刀具2。

本实施例中，不同类型刀具2用工业级高钴钻头制作，具有硬度高，耐磨性强，使用寿命长的优点；第一齿轮1和第二齿轮9采用45钢直齿齿轮，压力角：20度，正火处理，硬度为190HBS。

实施例2

实施例2公开了一种换刀机械臂12，使用如权利要求1所述的蜂窝式换刀装置，蜂窝式换刀装置连接机械臂12，具体的连接方式为，第一支架13连接机械臂12的末端，并且伺服电机6固定于机械臂12的末端。

关于机械臂12，其为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

本实施例结合机械臂12使用，在具体使用的过程中，可以对不同的刀具2进行编码，并将编码结果存储于机械臂12的编码器，可以采用红外线、NFC标签等方式辨认编码特征，在机械臂12的编码器和控制器的控制下，其能够通过编码的具体位置辨认每个刀具2的具体位置，因此刀具2可以放在储刀件4的任意储刀孔42，这样储刀件4中的刀具2可既可实现快速选刀，并且装刀时也不用考虑刀具2的排放顺序问题，给刀具2的安装带来极大便利。

实施例3

实施例3公开了一种换刀方法，其使用如实施例1所述的蜂窝式换刀装置，或者使用如实施例2所述的换刀机械臂12，具体包括以下步骤：

1)伸缩杆收缩至储刀件4的第一侧，进而吸引刀具2退刀；

2)储刀件4转动，伸缩杆与刀具2分离；

3)储刀件4转动，当储有目标刀具2的目标储刀孔42转动至伸缩杆处时，储刀件4停止转动；伸缩杆在刀具2旋转的过程中抵住刀具2的后端，以保证刀具2正常使用；

4)伸缩杆伸出，进入目标储刀孔42，将刀具2抵至刀具2夹持传动机构并固定后，伸缩杆保持静止；

5)刀具2夹持传动机构在动力源的带动下转动，进而带动刀具2转动。

本实施例中所公开的方法，不仅是一种换刀方法，还具有临时存储刀具2的功能，从而节约了工序，便于提升工作效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蜂窝式换刀装置，其特征在于，包括用于存储刀片的储刀件、伸缩杆、支架和刀具夹持传动机构，支架可旋转地连接储刀件，支架还安装伸缩杆和刀具夹持传动机构，储刀件为旋转体，伸缩杆的固定部位于储刀件的第一侧，刀具夹持转动机构位于储刀件的第二侧，储刀件的旋转中心连接旋转动力源，储刀件围绕旋转中心的周边开设多个用于储刀的储刀孔；

伸缩杆的伸缩件端部安装磁性件，伸缩杆能够穿过储刀孔从而与刀具夹持传动机构相抵。

2.如权利要求1所述的蜂窝式换刀装置，其特征在于，所述刀具夹持传动机构包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第一齿轮能够连接动力源，第二齿轮的安装刀具夹持器，刀具夹持器的位置与储刀孔对应。

3.如权利要求2所述的蜂窝式换刀装置，其特征在于，所述第一齿轮与第二齿轮的传动比大于1。

4.如权利要求1所述的蜂窝式换刀装置，其特征在于，所述支架包括第一支架、第二支架和第三支架，第二支架和第三支架均可拆卸地连接第一支架，第二支架用于连接储刀件，第三支架用于固定安装动力源，第一支架用于连接机械臂。

5.如权利要求4所述的蜂窝式换刀装置，其特征在于，所述第二支架和所述第三支架均呈U型。

6.如权利要求5所述的蜂窝式换刀装置，其特征在于，所述第一支架包括相连接的环形部和Y形部，所述环形部用于配合安装机械臂。

7.如权利要求1所述的蜂窝式换刀装置，其特征在于，所述储刀孔的曲面具有沿其轴向开设的突起。

8.如权利要求1所述的蜂窝式换刀装置，其特征在于，所述伸缩杆为电动伸缩杆，电动伸缩杆的伸缩件端部安装磁性件。

9.一种换刀机械臂，其特征在于，包括机械臂和连接于机械臂的如权利要求1～8任意一项所述的蜂窝式换刀装置。

10.如权利要求9所述的一种换刀方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)伸缩杆收缩至储刀件的第一侧，进而吸引刀具退刀；

2)储刀件转动，伸缩杆与刀具分离；

3)储刀件转动，当储有目标刀具的目标储刀孔转动至伸缩杆处时，储刀件停止转动；

4)伸缩杆伸出，进入目标储刀孔，将刀具抵至刀具夹持传动机构并固定后，伸缩杆保持静止；

5)刀具夹持传动机构在动力源的带动下转动，进而带动刀具转动。

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