CN111015320A - 一种刀具装夹设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刀具装夹设备包括分离设置的刀把快换手爪和刀具装夹机构；刀把快换手爪夹取刀把放置在刀具装夹机构上进行装夹；其中，刀把快换手爪包括基座、连接于基座的第一手爪、第二手爪和第三手爪；机械臂末端执行器与电极手爪的基座相连；刀具装夹机构包括小刀把刀具装夹机构和大刀把刀具装夹机构。所述刀具装夹设备可以快速更换刀把刀具，根据不同型号的刀把放置到不同的装夹机构上进行装夹，输出相应的扭力来锁固刀具。

Description

一种刀具装夹设备

技术领域

本发明涉及一种装夹装置，尤其是指一种刀具装夹设备。

背景技术

刀具是车床加工的必备器件，传统的刀具的装夹都需要人工将刀把放置到装夹装置，然后利用工具扭紧，不同的刀具的装夹需要的扭力并不相同，同时人工难以精确控制刀的伸出长度，当需要使用多个刀具进行加工装夹时，现有的方式不足以满足需要，对生产使用十分不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决现有刀具装夹无法精确控制刀的伸出长度与锁紧的扭力大小以及效率慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种刀具装夹设备，包括分离设置的刀把快换手爪和刀具装夹机构；刀把快换手爪夹取刀把并将刀把放置在刀具装夹机构上进行装夹；其中，

刀把快换手爪包括基座、连接于基座的第一手爪、第二手爪和第三手爪；刀具装夹机构包括小刀把刀具装夹机构和大刀把刀具装夹机构。

进一步的，小刀把装夹机构包括第一套筒、第一刀把本体、第一套筒固定组件、第一锁紧组件以及检测装置，第一套筒设置于第一刀把本体的顶部，第一锁紧组件连接于第一刀把本体的底部，第一套筒固定组件安装于工作平台上，用于约束第一套筒的转动和移动，检测装置设置在第一锁紧组件上；其中，第一锁紧组件包括第一刀把底座、第一伺服电机和第一滑动件，第一伺服电机的转动轴通过联轴器连接于第一刀把底座的底部，第一刀把本体安装于第一刀把底座，第一刀把底座安装在第一滑动件上，第一套筒固定组件包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第一卡固件、第二卡固件和第三卡固件，第一气缸的伸缩端连接于第一卡固件，第二气缸的伸缩端连接于第二卡固件，第三气缸的伸缩端连接于第三卡固件，检测装置包括第四气缸和传感器。

进一步的，套筒固定组件安装于一位移组件上，位移组件包括第一升降平台、第五气缸和第六气缸，第五气缸的伸缩端连接于第一升降平台的底部，第六气缸的一端连接于第一升降平台，另一端连接于工作平台。

进一步的，还包括转递机构，转递机构包括第二伺服电机、旋杆、第二升降平台、摆动气缸、第一抓取装置、第二抓取装置，第二伺服电机的转动轴通过联轴器与旋杆连接，第二升降平台连接于旋杆，摆动气缸连接于第二升降平台底部，第一抓取装置连接于摆动气缸的转动端，第二抓取装置设置在第一抓取装置一侧。

进一步的，大刀把刀具装夹机构包括第二套筒、第二刀把本体、第二套筒固定组件和第二锁紧组件，第二套筒设置于第二刀把本体的顶部，第二锁紧组件连接于第二刀把本体，第二套筒固定组件用于限制第二套筒的转动和移动；其中，

套筒固定组件包括第七气缸、第八气缸、第九气缸和第十气缸，第七气缸、第八气缸、第九气缸和第十气缸的伸缩端各连接一卡扣件；

锁紧组件包括第三伺服电机、第十一气缸、连接杆、第二刀把底座和第四伺服电机，第十一气缸与第三伺服电机连接，第三伺服电机与连接杆连接，连接杆另一端与第二刀把本体侧部连接孔连接，第二刀把底座与第二刀把本体卡槽连接，第四伺服电机通过联轴器连接于刀把底座的底部。

进一步的，还包括第二转递机构，第二转递机构包括第二工作平台、第五伺服电机、第三抓取装置、第二传感器、第六伺服电机、横梁、第十二气缸、第四抓取装置、第三传感器和支架，第二工作平台设置在支架上，第三抓取装置设置在第二工作平台上，第二传感器设置在第二工作平台一侧，横梁设置在支架上，第五伺服电机和第六伺服电机设置在支架上，第四抓取装置安装在横梁上，第三传感器设置在第二抓取装置上，第十二气缸设置在横梁一侧。

进一步的，还包括复位检测装置，复位检测装置包括第六气缸。

进一步的，刀把快换手爪的第一手爪、第二手爪和第三手爪之间呈120度角与基座连接；第一手爪、第二手爪和第三手爪均包括气缸和两个夹持钳。

进一步的，还包括机械臂，刀把快换手爪连接于机械臂末端。

进一步的，还包括刀具偏摆检测机构，刀具偏摆检测机构包括刀把放置底座、偏摆测量仪、驱动系统；驱动系统包括气缸、移动驱动系统和旋转驱动系统，偏摆测量仪设置在气缸顶部。

本发明的有益效果在于：本发明所述的刀具装夹设备包括分离设置的刀把快换手爪和刀具装夹机构；所述刀把快换手爪夹取刀把并将所述刀把放置在所述刀具装夹机构上进行装夹；其中，所述刀把快换手爪包括基座、连接于所述基座的第一手爪、第二手爪和第三手爪；所述刀具装夹机构包括小刀把刀具装夹机构和大刀把刀具装夹机构。所述刀把快换手爪可以夹取不同型号的刀把；所述刀具装夹机构可以根据刀把型号的不同进行相应装夹，把相应的刀具锁固在对应的刀把上。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构；

图1为本发明的刀具装夹设备的结构图；

图2为本发明的刀把快换手爪的结构图；

图3为本发明的小刀把刀具装夹机构的结构图；

图4为本发明的小刀把装夹机构的第二套筒固定组件；

图5为本发明的大刀把刀具装夹机构的结构图；

图6为图5圈示的A部分的放大图；

图7为本发明的大刀把刀具装夹机构第二锁紧组件和第二套筒固定组件的结构图；

图8为刀具偏摆检测机构的结构图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，一种刀具装夹设备，包括刀把快换手爪1、刀具装夹机构、刀把料架2、刀具料架3、机械臂4和刀具检测机构5；所述刀把快换手爪夹取刀把并将所述刀把放置在所述刀具装夹机构上进行装夹；其中，所述刀把快换手爪包括基座101、连接于所述基座的第一手爪102、第二手爪103和第三手爪104；所述基座101连接于一机械臂4的末端执行器。所述刀具装夹机构包括小刀把刀具装夹机构6和大刀把刀具装夹机构7。所述小刀把刀具装夹机构6装夹的刀把尺寸小于所述大刀把刀具装夹机构7装夹的刀把尺寸。所述刀把快换手爪1基座101与所述机械臂4末端执行器连接，机械臂4的内部有驱动机械臂旋转的旋转驱动系统。机械臂4旋转驱动系统带动刀把快换手爪1到达刀把料架2和刀具料架3处，通过第一手爪102(第二手爪103)进行刀把的夹取，第三手爪104进行刀具的夹取。利用机械臂4内部旋转驱动系统将刀把快换手爪1旋转送至相应的刀具装夹机构处，将刀把放置在刀具装夹机构刀把固定机构上，第三手爪104将刀具放置在刀具锁固机构上，根据不同的型号的刀把刀具，刀具装夹机构中刀具锁固机构通过驱动施加相应预设的扭力给刀把固定机构将刀具锁紧在刀把上。机械臂4通过手爪抓取装夹好的刀具放置到刀具检测机构上，测量刀具的偏摆值和伸出长。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

可以快速更换刀把刀具，根据不同型号的刀把放置到不同的装夹机构上进行装夹，输出相应的扭力来锁固刀具，提高了装夹的效率和质量。

实施例1

请参阅图2，刀把快换手爪1包括基座101、第一手爪102、第二手爪103和第三手爪104，基座101通过与机械臂4的末端执行器相连接来增大自己的移动面积。基座101下端有延伸出来的延长板，第一手爪102、第二手爪103和第三手爪104之间呈120度角平行于延长板并固定在上方。机械臂4将刀把快换手爪1移动到刀把料架2处，第一手爪102(第二手爪103)通过气缸控制驱动两个夹取钳松开夹紧抓取刀把，同理，机械臂4将刀把快换手爪1移动到刀具料架3处，第三手爪104通过气缸控制驱动两个夹取钳松开夹紧抓取刀具。底座旋转驱动系统驱动机械臂4旋转将刀把快换手爪1送至刀具装夹机构上。机械臂4第六轴旋转，将第一手爪102(第二手爪103)中的刀把放置在刀把固定机构上，将第三手爪104中的刀具放置在刀具锁固机构上。利用一个机构即可完成多个功能，提高了工作的效率。

实施例2

请参阅图3及图4，小刀把装夹机构6包括第一套筒601、第一刀把本体、第一套筒固定组件、第一锁紧组件以及检测装置，第一套筒601设置于第一刀把本体的顶部，第一锁紧组件连接于第一刀把本体的底部，第一套筒固定组件安装于工作平台615上，用于约束第一套筒601的转动和移动；检测装置设置在第一锁紧组件上；第一套筒601内设置有内螺纹，第一刀把本体外侧设置有与第一套筒601内螺纹相适配的外螺纹，第一刀把本体通过螺纹连接与第一套筒601相对旋紧，第一锁紧组件带动第一刀把本体的旋转，第一套筒固定组件用于约束第一套筒601的转动和移动，从而将第一刀具固定起来。

进一步的，第一锁紧组件包括第一刀把底座602、第一伺服电机603和第一滑动件，第一伺服电机603的转动轴通过联轴器连接于第一刀把底座602的底部，通过第一伺服电机603的转动，带动第一刀把底座602的转动。第一伺服电机603通过控制转动的扭矩来控制第一刀具的锁紧力度，第一滑动件带动第一刀把底座602移动。

进一步的，第一套筒固定组件包括第一气缸604、第二气缸605、第三气缸606、第一卡固件607、第二卡固件608和第三卡固件609，检测装置包括第四气缸610和传感器611，用于对第一刀把本体的锁紧以及定位确认。

进一步的，套筒固定组件安装于一位移组件上，位移组件包括第一升降平台612、第五气缸613和第六气缸614，第五气缸613的伸缩端连接于第一升降平台612的底部，第六气缸614的一端连接于第一升降平台612，另一端连接于工作平台615，对刀把装夹时进行相应的移动。

进一步的，转递机构包括第二伺服电机616、旋杆617、第二升降平台618、摆动气缸619、第一抓取装置620、第二抓取装置621，第二伺服电机616的转动轴通过联轴器与旋杆617连接，第二升降平台618连接于旋杆617，摆动气缸619连接于第二升降平台618底部，第一抓取装置620连接于摆动气缸619的转动端，第二抓取装置621设置在第一抓取装置620一侧，装夹时进行刀具的夹取。

刀把快换手爪1将第一刀把本体放置在第一刀把底座602上，第一滑动件将第一刀把底座602移动到装夹位置，将第一套筒601放置在第一刀把本体上，第四气缸610的伸缩端伸出，带动传感器611靠近第一套筒601，确认套筒位置是否正确，当确认第一套筒601位置正确时，第一气缸604、第二气缸605以及第三气缸606分别带动第一卡固件607、第二卡固件608和第三卡固件609对第一套筒601进行约束，通过第六气缸614和第七气缸来驱动第一升降平台612的竖直上下滑动或者纵向的位移。从而带动工作平台615的运动，从而对套筒组件进行相应的移动。刀把快换手爪1将第一刀具放置在小刀具放置第二抓取装置621处，第二伺服电机616驱动旋杆617的转动带动第二升降平台618升降到合适的高度，摆动气缸619转动，使得第一抓取装置620和第二抓取装置621的轴线重合，第一抓取装置620将第一刀具从第二抓取装置621中取出；摆动气缸619转动第一抓取装置620，使其与第一刀把本体轴线重合；根据需要刀的长度，第二升降平台618到达相应高度，第一抓取装置620将第一刀具放置在第一刀把本体中；第一伺服电机603根据刀把型号的不同输出相应的扭力，从而锁固刀具。通过伺服电机和气缸使机构运动，来实现刀具的锁固；采用伺服电机驱动，可以准确控制刀的伸出长度以及锁紧力的大小。

实施例3

请参阅图5至图7，大刀把刀具装夹机构7包括第二套筒701、第二刀把本体、第二套筒固定组件和第二锁紧组件，第二套筒701设置于第二刀把本体的顶部，第二锁紧组件连接于第二刀把本体，第二套筒固定组件用于限制第二套筒701的转动和移动；第二锁紧组件可以对大刀把刀具进行装夹，也可以驱动第二刀把本体相对于第二套筒701旋转，实现对多种大刀把刀具的装夹。

进一步的，第二套筒固定组件包括第七气缸703、第八气缸704、第九气缸705和第十气缸706，第七气缸703、第八气缸704、第九气缸705和第十气缸706的伸缩端各连接一卡扣件707；第七气缸703和第九气缸705相对设置，第八气缸704和第十气缸706相对设置，四个气缸对应有四种卡扣件707，因此对应有四种第二套筒701的固定。

进一步的，第二锁紧组件包括第三伺服电机710、第十一气缸709、连接杆711、第二刀把底座708和第四伺服电机702；第十一气缸709与第三伺服电机710连接，第三伺服电机710与第二刀把本体连接，第二刀把底座708与第二刀把本体卡槽连接，第四伺服电机702通过联轴器连接于刀把底座的底部。当大刀具放入第二刀把本体后，需要进行侧部锁紧工作时，第十一气缸709带动第三伺服电机710运动，然后第三伺服电机710带动连接杆711旋转，进而通过连接杆711的棱柱端伸入第二刀把本体的连接孔实现对大刀具的锁紧，

进一步的，还包括第二转递机构，第二转递机构包括第二工作平台712、第五伺服电机718、第三抓取装置713、第二传感器、第六伺服电机717、横梁715、第十二气缸716、第四抓取装置714、第三传感器和支架719；第二工作平台712设置在支架719上，第三抓取装置713设置在第二工作平台712上，第二传感器设置在第二工作平台712一侧，横梁715设置在支架719上，第五伺服电机718和第六伺服电机717设置在支架719上，第四抓取装置714安装在横梁715上，第三传感器设置在第二抓取装置上，第十二气缸716设置在横梁715一侧。

进一步的，还包括复位检测装置，复位检测装置包括第十三气缸。第十三气缸的伸缩端上安装一个具有尖端的杆件，用于确认第二刀把本体相对于第二刀把底座708的卡槽是否处于初始位置。

当机构工作时，刀把快换手爪1将第二刀把本体放置在第二刀把底座708的卡槽上，再将第二套筒701放置在第二刀把本体的顶部，第二传感器检测第二套筒701的位置，位置正确时，根据不同型号的刀把采用不同的套头锁紧方式，第二套筒701组件的第七气缸703(第八气缸704、第九气缸705第十气缸706)带动卡扣件707约束第二套筒701的转动和移动；刀把快换手爪1将大刀具放置在第三抓取装置713中，第五伺服电机718带动第二工作平台712升降，通过第六伺服电机717带动横梁715上下移动到合适位置，第十二气缸716推动第四抓取装置714移动到第三抓取装置713处夹取刀具；第十二气缸716继续推动第四抓取装置714，使其与第二刀把本体的轴线重合，第三传感器测量第四抓取装置714到第二套筒701的距离，使得第六伺服电机717带动第四抓取装置714到达合适位置，将大刀具放置在第二套筒701中；第四伺服电机702转动带动联轴器来锁紧刀具。通过伺服电机和气缸使机构运动，来实现刀具的锁固；采用伺服电机驱动，可以准确控制刀的伸出长度以及锁紧力的大小。

实施例4

请参阅图8，刀具偏摆检测机，5包括刀把放置底座501、偏摆测量仪503、驱动系统；驱动系统包括气缸504、移动驱动系统(伺服电机505)和旋转驱动系统(电机502)；刀具偏摆检测机构5上有两种刀把的方式位置，放置的位置与机床主轴相似，通过对刀把的吸紧实现刀把的正确放置。刀把放置底座501下有电机502，通过同步带带动旋转。上方的偏摆测量仪503安装在气缸504上，测左边的刀具不需要移动，而测右边的刀具，气缸504需要将偏摆测量仪503推送到另一侧。Z轴方向是通过伺服电机505带动滚珠丝杠来移动，当刀具放好时，电机502带动刀把旋转。偏摆测量仪503开始向下移动，通过数字的变化来判断是否照到刀具，数值的第一次大的变化是照到刀尖，然后向下移动指定的距离。停留几秒钟，测量刀具的圆跳动度是否合格，之后继续向下移动，直到检测到刀把头的时候停止，通过PLC可以计算出刀具的伸出长度。偏摆检测仪503复位，刀把放置底座501复位，机械臂4将刀把取走。通过刀具偏摆检测机构对刀具的检测，可以对刀具的偏摆值和伸出长度进行测量检测，提高了刀具装夹的质量。

综上所述，本发明提供的方案不仅能够对不同型号的刀具进行相应的装夹，同时还能提高更换速度，提高了刀具装夹的精准度和装夹效率。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种刀具装夹设备，其特征在于：包括分离设置的刀把快换手爪和刀具装夹机构，所述刀把快换手爪夹取刀把并将所述刀把放置在所述刀具装夹机构上进行装夹；其中，

所述刀把快换手爪包括基座、连接于所述基座的第一手爪、第二手爪和第三手爪，所述刀具装夹机构包括小刀把刀具装夹机构和大刀把刀具装夹机构。

2.如权利要求1所述的刀具装夹设备，其特征在于：所述小刀把装夹机构包括第一套筒、第一刀把本体、第一套筒固定组件、第一锁紧组件以及检测装置，所述第一套筒设置于所述第一刀把本体的顶部，所述第一锁紧组件连接于所述第一刀把本体的底部，所述第一套筒固定组件安装于工作平台上，用于约束所述第一套筒的转动和移动；所述检测装置设置在所述第一锁紧组件上；其中，所述第一锁紧组件包括第一刀把底座、第一伺服电机和第一滑动件，所述第一伺服电机的转动轴通过联轴器连接于所述第一刀把底座的底部，所述第一刀把本体安装于所述第一刀把底座，所述第一刀把底座安装在所述第一滑动件上；所述第一套筒固定组件包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第一卡固件、第二卡固件和第三卡固件，所述第一气缸的伸缩端连接于所述第一卡固件，所述第二气缸的伸缩端连接于所述第二卡固件，所述第三气缸的伸缩端连接于所述第三卡固件，所述检测装置包括第四气缸和传感器。

3.如权利要求2所述的刀具装夹设备，其特征在于：所述套筒固定组件安装于一位移组件上，所述位移组件包括第一升降平台、第五气缸和第六气缸，所述第五气缸的伸缩端连接于第一升降平台的底部，所述第六气缸的一端连接于所述第一升降平台，另一端连接于所述工作平台。

4.如权利要求3所述的刀具装夹设备，其特征在于：还包括转递机构，所述转递机构包括第二伺服电机、旋杆、第二升降平台、摆动气缸、第一抓取装置、第二抓取装置，所述第二伺服电机的转动轴通过联轴器与所述旋杆连接，所述第二升降平台连接于所述旋杆，所述摆动气缸连接于所述第二升降平台底部，所述第一抓取装置连接于所述摆动气缸的转动端，所述第二抓取装置设置在所述第一抓取装置一侧。

5.如权利要求1所述的刀具装夹设备，其特征在于：所述大刀把刀具装夹机构包括第二套筒、第二刀把本体、第二套筒固定组件和第二锁紧组件，所述第二套筒设置于所述第二刀把本体的顶部，所述第二锁紧组件连接于所述第二刀把本体，所述第二套筒固定组件用于限制所述第二套筒的转动和移动；其中，

所述套筒固定组件包括第七气缸、第八气缸、第九气缸和第十气缸，所述第七气缸、第八气缸、第九气缸和第十气缸的伸缩端各连接一卡扣件；

所述锁紧组件包括第三伺服电机、第十一气缸、连接杆、第二刀把底座和第四伺服电机，所述第十一气缸与所述第三伺服电机连接，所述第三伺服电机与所述连接杆连接，所述连接杆另一端与所述第二刀把本体侧部连接孔连接，所述第二刀把底座与所述第二刀把本体卡槽连接，所述第四伺服电机通过联轴器连接于所述刀把底座的底部。

6.如权利要求5所述的刀具装夹设备，其特征在于：还包括第二转递机构，所述第二转递机构包括第二工作平台、第五伺服电机、第三抓取装置、第二传感器、第六伺服电机、横梁、第十二气缸、第四抓取装置、第三传感器和支架，所述第二工作平台设置在所述支架上，所述第三抓取装置设置在第二工作平台上，所述第二传感器设置在所述第二工作平台一侧，所述横梁设置在所述支架上，所述第五伺服电机和第六伺服电机设置在所述支架上，所述第四抓取装置安装在所述横梁上，所述第三传感器设置在所述第二抓取装置上，所述第十二气缸设置在所述横梁一侧。

7.如权利要求6所述的刀具装夹设备，其特征在于：还包括复位检测装置，所述复位检测装置包括第六气缸。

8.如权利要求1所述的刀具装夹设备，其特征在于：所述刀把快换手爪的第一手爪、第二手爪和第三手爪之间呈120度角与基座连接，所述第一手爪、第二手爪和第三手爪均包括气缸和两个夹持钳。

9.如权利要求1所述的刀具装夹设备，其特征在于：还包括机械臂，所述刀把快换手爪连接于所述机械臂末端。

10.如权利要求1所述的刀具装夹设备，其特征在于：还包括刀具偏摆检测机构，所述刀具偏摆检测机构包括刀把放置底座、偏摆测量仪、驱动系统，所述驱动系统包括气缸、移动驱动系统和旋转驱动系统，所述偏摆测量仪设置在气缸顶部。

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