CN111152054B - 一种工具刀库的换刀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工具刀库的换刀装置，基座设有驱动件、压缸、连动件以及取刀件，驱动件相对有连接部和拨动部，压缸有一活塞杆枢接于连接部，可驱动驱动件旋转，连动件枢接在基座且紧邻驱动件，连动件有一套接部让拨动部可活动地套设，取刀件设在连动件，拨动部随驱动件旋转而以一弧形路径拨动连动件，使连动件转动一角度，取刀件可随连动件转动而在垂直位置和水平位置间摆动，借以达到换刀装置可省力驱动以及取刀件摆动稳定的功效。

Description

一种工具刀库的换刀装置
技术领域
本发明关于一种工具刀库的换刀装置，尤指一种应用于工具机的工具刀库而可供刀具置换的换刀装置。
背景技术
现有工具机，由主轴安装加工所用的刀具以进行工件的加工。传统主轴所安装的刀具以人工拆换，而有安装缓慢而影响加工效率的问题。进而，业界发展出自动换刀技术，于工具机旁设置工具刀库，且在工具机和工具刀库之间装设换刀装置，可将多种加工用的刀具放置于前述工具刀库，而可由换刀装置自动取出刀具后安装在工具机的主轴，亦可由主轴取出刀具而放回工具刀库。
如中国台湾专利公告第M543136号专利案，所公开的刀库结构有多个刀套，所述刀套设有滚轮，此滚轮设置在一活塞缸所带动的一控制部，通过活塞缸驱动控制部呈直线位移，刀套即可在一垂直位置和一水平位置之间往复摆动，而以刀套带动所述刀具进行倒刀动作。
然而，所述专利案所设的控制部直接套设在刀套所设的滚轮，意即所述活塞缸和刀套所设的滚轮间并无任何的省力装置，而因滚轮和刀套的间所形成的力臂短，所述活塞缸必须提供足以直接驱动刀套摆动的力量，可见其活塞缸必须具有较大出力的规格，不免导致活塞缸的成本较高且体积较大的问题。此外，活塞缸驱动控制部以直线位移的方式带动刀套摆动，虽可令刀套达到快速摆动的效果，但是也导致刀套在摆动过程会产生晃动和速度前后不一致的问题。
因此，如何解决上述现有工具刀库的换刀装置的问题，即为本发明的重点所在。
发明内容
为解决上述课题，本发明提供一种工具刀库的换刀装置，在于驱动件受压缸驱动而旋转时，驱动件的拨动部随驱动件的旋转而以一弧形路径拨动连动件的套接部，借以令取刀件转动而在垂直位置和水平位置间摆动，以完成换刀过程的倒刀动作。
本发明的一项实施例提供一种工具刀库的换刀装置，其包括：
一基座；
一驱动件，以一轴件枢接于基座，驱动件相对轴件在相异的两端分别包括一连接部和一拨动部，连接部和轴件的距离大于拨动部和轴件的距离，连接部有一转轴，而拨动部有一拨杆，在连接部和拨动部之间具有一轴孔，轴孔供轴件穿设而枢接；
一压缸，设于基座，且有一可伸缩的活塞杆，活塞杆的一端枢接连接部，可驱动驱动件以轴件为中心而旋转，压缸以异于活塞杆的一端可摆动地枢接在基座，压缸的活塞杆的一端连接转轴；
一连动件，枢接在基座且紧邻驱动件，连动件包括一套接部，拨动部可活动地套设在套接部，拨动部随驱动件旋转而以一弧形路径拨动连动件，且使连动件转动一角度；其中，套接部连动件上对应拨杆而设的一长形槽，长形槽有一开口供拨杆可活动地套设在长形槽中，以拨杆拨动套接部；连动件在长形槽的两侧分别具有一翼部，各翼部分别具有一卡槽，各卡槽和开口为同向开设，各卡槽自开口往外侧渐深且形成一抵接部，各抵接部的内轮廓对应轴件的外轮廓；以及
一取刀件，设在连动件，可随连动件转动角度而在一垂直位置和一水平位置间摆动，两抵接部分别在垂直位置和水平位置时交替阻挡于轴件而限位。
较佳地，拨杆的杆径和长形槽的宽度约略相等，且长形槽的宽度在开口处缩小而形成一阻挡部，拨杆位在长形槽内时，以阻挡部在开口处阻挡拨杆不掉出长形槽。
较佳地，拨杆的一侧具有一于径向凹入的凹部，拨杆在凹部位置的杆径小于阻挡部的间距，拨杆以凹部对应阻挡部而由开口置入长形槽内，且转动拨杆使凹部异于阻挡部的方向，使拨杆可被阻挡部阻挡在长形槽内。
较佳地，取刀件有一缸体，且有一刀套可伸缩地设置在缸体中，缸体包括一结合部，其固定于连动件而可随连动件转动角度，刀套的一端包括一取刀部，其可接合刀库的刀具，且刀套可被控制而使取刀部伸出缸体以进行取刀动作，且取刀动作完成后使取刀部缩入缸体。
较佳地，缸体于一侧设有一导槽，刀套于远离取刀部的一端连接一导轨，导轨可活动地伸设于导槽，供刀套在缸体中伸缩时，以导轨沿导槽滑动而提供导正的效果。
较佳地，导轨呈L形有一水平段和一垂直段，导轨以水平段和刀套连接，且以垂直段伸设于导槽且可沿导槽滑动。
较佳地，角度为90度。
较佳地，所述工具刀库为矩阵式刀库，包括一置刀架、一横向滑座和一纵向滑座，基座固定于纵向滑座，纵向滑座可滑动地设在横向滑座，横向滑座带动基座横向位移，而纵向滑座带动基座纵向位移。
借此，活塞杆的一端和连动件之间以可旋转的驱动件而相连接，通过驱动件的设置而延长活塞杆的一端和连动件之间的力臂长度，进而形成当活塞杆伸缩而带动连动件摆动时的省力机构，压缸便可降低出力而选用较小出力的规格，借以达到压缸成本可相对降低且压缸体积可相对缩小的功效。
此外，驱动件的拨动部拨动连动件的套接部，是以一弧形路径位移，借以令取刀件转动而在垂直位置和水平位置间摆动，拨动部对连动件的施力位置能顺着连动件的摆动角度而呈弧线位移，借此让刀套在摆动过程不会产生晃动和速度前后不一致的问题，进而可让刀套的摆动稳定且顺畅。
附图说明
图1是本发明的换刀装置的立体外观图。
图2是本发明的换刀装置的分解配置图。
图3是本发明的拨杆对应连动件的长形槽时的位置示意图。
图4是本发明的拨杆以凹部对应阻挡部而由开口置入长形槽内的示意图。
图5是图4中置入长形槽的拨杆被转动而使凹部异于阻挡部的方向时的示意图。
图6是本发明的取刀件于初始状态时位在垂直位置的示意图。
图7是图6的取刀件受驱动件带动连动件而转动45度时的示意图。
图8是图7的取刀件受驱动件带动连动件再转动至水平位置的示意图。
图9是图8的取刀件的取刀部随刀套伸出缸体外进行取刀的示意图。
图10是图9的取刀件的取刀部带着所取的刀具回复垂直位置的示意图。
图11是本发明的换刀装置于刀库设置的立体外观图。
附图标记说明
换刀装置100；基座10；驱动件20；轴件21；连接部22；转轴221；拨动部23；拨杆231；凹部231a；轴孔24；压缸30；活塞杆31；连动件40；长形槽41；开口411；阻挡部412；翼部42；卡槽43；抵接部431；取刀件50；缸体51；结合部511；导槽512；刀套52；取刀部521；导轨53；水平段531；垂直段532；刀库60；置刀架61；横向滑座62；纵向滑座63；垂直位置P1；水平位置P2；刀具A；间距D1；间距D2；杆径d1；杆径d2。
具体实施方式
为便于说明本发明于上述发明内容一栏中所表示的中心思想，现以具体实施例表达。实施例中各种不同物件按适于说明的比例、尺寸、变形量或位移量而描绘，而非按实际元件的比例予以绘制，合先叙明。
请参阅图1至图11所示，本发明的一实施例提供一种工具刀库的换刀装置100，其包括一基座10、一驱动件20、一压缸30、一连动件40以及一取刀件50，所述工具刀库于本实施例中为矩阵式刀库60，包括一置刀架61、一横向滑座62和一纵向滑座63，基座10固定于纵向滑座63，而纵向滑座63可滑动地设在横向滑座62。
驱动件20以一轴件21枢接于基座10，驱动件20包括一连接部22和一拨动部23，连接部22和拨动部23相对轴件21是在相异的两端，连接部22和轴件21的距离大于拨动部23和轴件21的距离。于本实施例中，连接部22有一转轴221，而拨动部23有一拨杆231，在连接部22和拨动部23之间具有一轴孔24，轴孔24供轴件21穿设，供驱动件20枢接在基座10。
压缸30是设在基座10，压缸30有一活塞杆31，此活塞杆31为可相对压缸30而伸缩，活塞杆31的一端枢接连接部22，可由活塞杆31的伸缩而驱动驱动件20以轴件21为中心而旋转，并随着驱动件20的旋转，连接部22和拨动部23是呈反向转动。于本实施例中，压缸30是以异于活塞杆31的一端可摆动地枢接在基座10，且压缸30的活塞杆31的一端是连接于转轴221，活塞杆31伸缩而驱动驱动件20旋转时，压缸30可于基座10上顺势摆动。
连动件40枢接在基座10，且连动件40在基座10上的位置是紧邻驱动件20，连动件40具有一套接部，拨动部23可活动地套设在套接部，拨动部23随驱动件20旋转而以一弧形路径拨动连动件40(如图6至图8所示)，且使连动件40转动一角度。于本实施例中，连动件40转动的角度为90度。于本实施例中，套接部是连动件40上对应拨杆231而设的一长形槽41，长形槽41有一开口411，此开口411可供拨杆231可活动地套设在长形槽41中，而得以拨杆231拨动连动件40。
承上，连动件40在长形槽41的两侧分别包括一翼部42，各翼部42分别具有一卡槽43，各卡槽43和开口411为同向开设，各卡槽43自开口411往外侧渐深且形成一抵接部431，各抵接部431的内轮廓对应轴件21的外轮廓，两抵接部431分别在垂直位置P1和水平位置P2时交替阻挡于轴件21而限位。
本实施例的拨杆231，其杆径和长形槽41的宽度约略相等，且长形槽41的宽度在开口411处略为渐缩而形成一阻挡部412，此阻挡部412仅占开口411约略一半，拨杆231位在长形槽41内时，以阻挡部412在开口411处阻挡拨杆231，令拨杆231不致于掉出长形槽41。于本实施例中，由图3所示，长形槽41有一间距D1，长形槽41因开口411处略为渐缩而在阻挡部412之间有一间距D2，拨杆231的一侧具有一凹部231a，此凹部231a于拨杆231的径向凹入，拨杆231在异于凹部231a位置有一杆径d1，拨杆231在凹部231a位置有一杆径d2，间距D2是小于杆径d1但大于杆径d2，且间距D1大于杆径d1，故而拨杆231能够以凹部231a对应阻挡部412而由开口411置入长形槽41内(如图4所示)，且转动拨杆231使凹部231a异于阻挡部412的方向，使拨杆231可被阻挡部412阻挡在长形槽41内(如图5所示)。
取刀件50设在连动件40，取刀件50可随连动件40转动90度而在一垂直位置P1和一水平位置P2间摆动。本实施例的取刀件50有一缸体51，且取刀件50有一刀套52，刀套52可伸缩地设置在缸体51中，缸体51具有一结合部511，以此结合部511固定于连动件40，让缸体51可随连动件40转动90度。本实施例的刀套52，其一端包括一取刀部521(如图9至图10所示)，刀套52以此取刀部521接合刀库60的刀具A，且刀套52可被控制而使取刀部521伸出缸体51，或使取刀部521缩入缸体51，当取刀部521伸出缸体51时进行取刀动作，且当取刀动作完成后，取刀部521缩入缸体51。于本实施例中，缸体51以气压控制刀套52的伸缩动作。
承上，缸体51于一侧设有一导槽512，刀套52于远离取刀部521的一端连接一导轨53，导轨53可活动地伸设于导槽512，供刀套52在缸体51中伸缩时，以导轨53沿导槽512滑动而提供导正的效果。于本实施例中，导轨53呈L形而有一水平段531和一垂直段532，导轨53以水平段531和刀套52连接，且以垂直段532伸设于导槽512且可沿导槽512滑动。
如图6所示，假设取刀件50位在垂直位置P1，且刀套52的取刀部521缩入缸体51内时，为一初始状态。配合图8和图11所示，欲以取刀件50在置刀架61上取的刀具A时，可通过横向滑座62和纵向滑座63作动，意即横向滑座62带动基座10横向位移，而纵向滑座63带动基座10纵向位移，以带动基座10至一选定的刀具A的位置，此时便可将取刀件50位移至水平位置P2进行取刀动作。
承上，要将取刀件50位移至水平位置P2，如图7至图8所示，压缸30的活塞杆31伸出，且令活塞杆31一端所连接的驱动件20呈逆时钟方向转动，此时的连接部22为往下移，而拨动部23呈反方向而上移，致使拨杆231以弧形路径(即拨杆231自图6移动至图8所经过的路径)在长形槽41中位移而拨动连动件40，随着连动件40摆动至其抵接部431(即位在图8中连动件40左侧的抵接部431)阻挡于轴件21而限位时，即已带动取刀件50位移至水平位置P2。接着，取刀件50以前述气压控制刀套52的取刀部521伸出缸体51，此时刀具A随取刀部521伸出缸体51而被其套住(如图9所示)，即可再由横向滑座62带动纵向滑座63以一略为横移的作动而将刀具A从置刀架61上取出，并带着刀具A移往工具机的换刀位置。
当刀具A在换刀位置进行换刀时，取刀件50必须位移至垂直位置P1(如图10所示)，而让换刀臂(图中未示)得以旋转而取刀。压缸30的活塞杆31缩回，而令活塞杆31一端所连接的驱动件20呈顺时钟方向转动，此时的连接部22为往上移，而拨动部23呈反方向而下移，致使拨杆231以弧形路径在长形槽41中位移而拨动连动件40，随着连动件40摆动至其另一抵接部431(即位在图10中连动件40上侧的抵接部431)阻挡于轴件21而限位时，以带动取刀件50位移而回归至垂直位置P1，即可让前述换刀臂旋转取刀。接着，取刀件50以前述气压再控制刀套52的取刀部521缩回缸体51，此时取刀件50即回复到图6所示的初始状态。
由上述的说明不难发现本发明的优点，在于：
1、本发明的换刀装置，其活塞杆31一端和连动件40之间有驱动件20而相互连接，通过驱动件20的设置，而能延长活塞杆31的一端和连动件40之间长度，相对于现有换刀装置有增长力臂的效果，当活塞杆31伸缩而带动连动件40摆动时形成省力机构，所以压缸30能降低出力，意即压缸30可选用较小出力的规格，借以达到压缸30成本可相对降低，而且压缸30体积可相对缩小的功效。
2、驱动件20的拨动部23拨动连动件40，即上述实施例的拨杆231于长形槽41内拨动连动件40，拨动部23是以一弧形路径位移，借以令取刀件50转动而在垂直位置P1和水平位置P2间摆动，拨动部23对连动件40的施力位置能顺着连动件40的摆动角度呈弧线位移，让刀套52在摆动过程不会产生晃动和速度前后不一致的问题，进而可让刀套52的摆动稳定且顺畅。
3、通过连动件40的翼部42在卡槽43中有抵接部431的设置，令取刀件50位在垂直位置P1和水平位置P2时，可由两抵接部431交替地阻挡于转轴221，以提供连动件40确实定位的效果。
4、通过连动件40在长形槽41的开口411处有阻挡部412，且拨杆231的一侧对应地具有凹部231a，让拨杆231可由开口411置入长形槽41后，通过拨杆231转动而让凹部231a异于阻挡部412的方向，而当拨杆231在长形槽41中移向开口411时，拨杆231的杆径d1大于阻挡部412的间距D2，而可阻挡拨杆231不致掉出长形槽41外，以确实定位拨杆231在长形槽41中。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种工具刀库的换刀装置，其特征在于，其包括：
一基座；
一驱动件，以一轴件枢接于基座，该驱动件相对该轴件在相异的两端分别包括一连接部和一拨动部，该连接部和该轴件的距离大于该拨动部和该轴件的距离，该连接部有一转轴，而该拨动部有一拨杆，在该连接部和该拨动部之间具有一轴孔，该轴孔供该轴件穿设而枢接；
一压缸，设于该基座，且有一能够伸缩的活塞杆，该活塞杆的一端枢接该连接部，能够驱动该驱动件以该轴件为中心而旋转，该压缸以异于该活塞杆的一端能够摆动地枢接在该基座，该压缸的活塞杆的一端连接该转轴；
一连动件，枢接在该基座且紧邻该驱动件，该连动件包括一套接部，该拨动部能够活动地套设在该套接部，该拨动部随该驱动件旋转而以一弧形路径拨动该套接部，且使该连动件转动一角度；其中，该套接部是该连动件上对应该拨杆而设的一长形槽，该长形槽有一开口供该拨杆能够活动地套设在该长形槽中，以该拨杆拨动该套接部，该拨杆的杆径和该长形槽的宽度相等，且该长形槽的宽度在该开口处缩小而形成一阻挡部，该拨杆位在该长形槽内时，以便用于该阻挡部在该开口处阻挡该拨杆不掉出该长形槽；该连动件在该长形槽的两侧分别包括一翼部，各该翼部分别具有一卡槽，各该卡槽和该开口为同向开设，各该卡槽自该开口往外侧渐深且形成一抵接部，各该抵接部的内轮廓对应该轴件的外轮廓；以及
一取刀件，设在该连动件，能够随该连动件转动该角度而在一垂直位置和一水平位置间摆动，两个抵接部分别在该垂直位置和该水平位置时交替阻挡于该轴件而限位。
2.如权利要求1所述的工具刀库的换刀装置，其特征在于，该拨杆的一侧具有一于径向凹入的凹部，该拨杆在该凹部位置的杆径小于该阻挡部的间距，该拨杆以该凹部对应该阻挡部而由该开口置入该长形槽内，且转动该拨杆使该凹部异于该阻挡部的方向，使得该拨杆能够被该阻挡部阻挡在该长形槽内。
3.如权利要求1所述的工具刀库的换刀装置，其特征在于，该取刀件有一缸体，且有一刀套能够伸缩地设置在该缸体中，该缸体包括一结合部，其固定于该连动件而能够随该连动件转动该角度，该刀套的一端具有一取刀部，其能够接合刀库的刀具，且该刀套能够被控制而使该取刀部伸出该缸体以进行取刀动作，且取刀动作完成后使得该取刀部缩入该缸体。
4.如权利要求3所述的工具刀库的换刀装置，其特征在于，该缸体于一侧设有一导槽，该刀套于远离该取刀部的一端连接一导轨，该导轨能够活动地伸设于该导槽，用于该刀套在该缸体中伸缩时，以便该导轨沿该导槽滑动而提供导正的作用。
5.如权利要求4所述的工具刀库的换刀装置，其特征在于，该导轨呈L形有一水平段和一垂直段，该导轨以该水平段和该刀套连接，且以该垂直段伸设于该导槽且能够沿该导槽滑动。
6.如权利要求1所述的工具刀库的换刀装置，其特征在于，该角度为90度。
7.如权利要求1所述的工具刀库的换刀装置，其特征在于，所述工具刀库为矩阵式刀库，包括一置刀架、一横向滑座和一纵向滑座，该基座固定于该纵向滑座，该纵向滑座能够滑动地设在该横向滑座，该横向滑座带动该基座横向位移，而该纵向滑座带动该基座纵向位移。
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