CN111843578B - 一种刀套推出式链式刀库 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刀套推出式链式刀库，旨在提供一种结构简单，结构空间小、运动精度高，换刀速度快，运行平稳，振动小，寿命长，使用成本低，调整方便，应用灵活的链式刀库结构。由基座、环形导轨、链条机构、链条驱动单元以及刀套推出装置组成，基座与机床联接，环形导轨设置于基座上，包含有若干刀套的链条机构外设于环形导轨上，可在链条驱动单元作用下沿环形导轨作旋转运动；刀套推出装置架设于链条机构上方，通过推出安装板安装于基座上，可将刀套推出链条机构进行自动换刀或手动装刀。

Description

一种刀套推出式链式刀库

技术领域

本发明属于机床附件领域，特别涉及一种刀套推出式链式刀库。

背景技术

刀库是数控加工中心的必备附件，高精度、高性能、高可靠性的刀库对于数控加工机床有着重要的意义，链式刀库由于具有大容量的特点而在加工中心中得到广泛应用。现有链式刀库大多采用套筒滚子链及中空滚子链的结构形式，通过链条表面的附加零件或滚子中空将一定数量的刀套固定在链条上，链条采用链轮驱动，这种结构由于附加零件较多，结构复杂，运动精度无法保证，并且受链条驱动运动形式限制，也无法获得较高的运行线速度，存在振动大、噪音大、寿命低等缺陷。链条结构中链节单元通常为单一刀具接口类型，刀柄扩展性差，更换接口类型需要更换整个链条结构，成本较高。受链条节距的影响，手动装刀存在操作空间小、操作不便等问题，同时为避免干涉，现有的链式刀库在换刀时需要经过取刀、翻转、平移等多种备刀动作，才能进行机械手换刀，不仅结构复杂，对结构空间要求高，而且换刀动作繁琐，极大的制约了机床换刀速度的提升；加之受现有刀套安装形式以及刀柄锁紧形式的影响，在送刀机构翻转运动过程中容易出现刀柄甩出等安全隐患。另外，现有链式刀库的送刀机构通常设计成固定位置，对机床结构空间要求高，不利于机床的整体布局，通用性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，结构空间小、运动精度高，换刀速度快，运行平稳，振动小，寿命长，使用成本低，调整方便，应用灵活的刀套推出式链式刀库。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种刀套推出式链式刀库，由基座、环形导轨、链条机构、链条驱动单元以及刀套推出装置组成，基座与机床联接，环形导轨设置于基座上，包含有若干刀套的链条机构外设于环形导轨上，可在链条驱动单元作用下沿环形导轨作旋转运动；刀套推出装置架设于链条机构上方，通过推出安装板安装于基座上，可将刀套推出链条机构进行自动换刀或手动装刀。

上述一种刀套推出式链式刀库，所述推出安装板上设置有多个安装位，根据换刀位置可将刀套推出装置安装于任意安装位。

上述一种刀套推出式链式刀库，所述刀套推出装置由推刀基座、自动换刀推刀部和手动装刀推刀部组成，推刀基座安装于推出安装板上，自动换刀推刀部和手动装刀推刀部均设置于推刀基座上；自动换刀推刀部包括第一推出气缸、第一导轨、第一夹持座、第一卡爪以及第一卡爪气缸，第一推出气缸和第一导轨分别安装于推刀基座上，第一夹持座安装于第一推出气缸的输出端，可在第一推出气缸作用下沿第一导轨进行向外推出以及向内退回动作，第一卡爪设置于第一夹持座内，可在第一卡爪气缸作用下进行夹紧和松开刀套动作；手动装刀推刀部包括第二推出气缸、第二导轨、第二夹持座、第二卡爪以及第二卡爪气缸，第二推出气缸和第二导轨分别安装于推刀基座上，第二推出气缸与第一推出气缸反向设置，第二夹持座安装于第二推出气缸的输出端，可在第二推出气缸作用下沿第二导轨进行向外推出以及向内退回动作，第二卡爪设置于第二夹持座内，可在第二卡爪气缸作用下进行夹紧和松开刀套动作。

上述一种刀套推出式链式刀库，所述自动换刀推刀部和手动装刀推刀部均设置有卡爪状态检测装置，自动换刀推刀部还设置有刀套推出到位检测装置以及防掉电安全保护装置。

上述一种刀套推出式链式刀库，所述链条机构由若干串联在一起的单链节组成，每一个单链节包括一体式链节、左衬套、右衬套、滚轮轴、后滚轮、拉爪、拉块以及刀套，左衬套和右衬套分别位于一体式链节的左右两侧；后滚轮通过滚轮轴设置于一体式链节的后端；刀套和拉块固定联接，拉爪安装于一体式链节的上端，拉爪拉紧拉块时，可将刀套紧固于一体式链节前端；单链节的左衬套与相邻单链节的右衬套通过链轴联接，链轴的上下两端还分别设置有侧滚轮。

上述一种刀套推出式链式刀库，所述后滚轮、侧滚轮均与环形导轨配合，环形导轨外侧设置有两个侧导向面和一个侧导向槽，侧导向槽位于两个侧导向面之间，后滚轮在侧导向槽内滚动，侧滚轮则分别沿上下两个侧导向面滚动。

上述一种刀套推出式链式刀库，所述刀套外侧设置有刀套夹持槽，刀套内部设置有刀具锁紧装置，由球套、钢球、弹簧和锁紧轴组成，球套内嵌于刀套上，钢球分布于球套下部的球道内，锁紧轴设置于球套内部，在弹簧作用下可推出钢球并锁紧刀柄。

上述一种刀套推出式链式刀库，所述链条驱动单元由驱动电机、电机安装座、齿轮、链轮轴、轴承以及链轮组成，链轮轴固定于基座上，驱动电机通过电机安装座安装于链轮轴的上方；齿轮一方面与驱动电机的输出端相啮合，另一方面与链轮固定联接；链轮通过轴承套设于链轮轴上，可在驱动电机作用下绕链轮轴旋转；链轮与链条机构相啮合，可为链条机构提供旋转动力。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明链条机构采用单链轮驱动及环形导轨的全行程导向形式，有效降低了换刀过程中刀库的振动和噪声，可实现刀库的高速运转及高精度定位。大大提升了链条线速度，减少了寻刀时间，可有效缩短换刀过程中机床的非加工时间，提高生产效率。自动换刀采用刀套推出式结构，无翻转动作，动作可靠，换刀速度快、效率高；并且推刀机构增加手动换刀推出结构，能够克服链节节距的空间限制，确保手动装刀位置的唯一性，还可方便实现自动化装刀；推刀机构的安装位置和方向还可根据换刀位置进行自由调整，降低了对机床的结构空间要求，通用性强。链条机构采用一体式链节结构设计，大大减少了零件数量及装配难度，结构紧凑，装配精度易于保证，有利于链条高速静音运转，具有振动小、噪音低、寿命长等优点。刀套与链节采用模块化设计，更换不同类型刀柄时，无需更换整个链条，只需更换刀套就可实现不同类型刀柄的接入，大大降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明链条机构示意图。

图3是本发明链条机构的单链节结构示意图。

图4是本发明链条机构的单链节内部结构示意图。

图5是本发明链条驱动单元结构示意图。

图6是本发明刀套推出装置内部结构示意图。

图7是本发明刀套推出装置外部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明的一种刀套推出式链式刀库，由基座1、环形导轨2、链条机构3、链条驱动单元4以及刀套推出装置5组成。基座1与机床联接，环形导轨2设置于基座1上。链条机构3外设于环形导轨2上，可在链条驱动单元4作用下沿环形导轨2作旋转运动。刀套推出装置5架设于链条机构3上方，通过推出安装板6安装于基座1上，推出安装板6上均匀排布有安装孔位，根据换刀位置的不同可自由调整刀套推出装置5的安装位置以及安装方向。

结合图1至图4所示，链条机构3由单链节串联而成，每一个单链节包括一体式链节31、左衬套32、右衬套33、滚轮轴34、后滚轮35、拉爪36、拉块37以及刀套38。左衬套32和右衬套33分别位于一体式链节31的左右两侧，左衬套32可与相邻单链节的右衬套33通过链轴39串接在一起，其中左衬套32介于相邻单链节的两个右衬套33之间。刀套38和拉块37固定联接，拉爪36安装于一体式链节31的上端，拉爪36拉紧拉块37时，可将刀套38紧固于一体式链节31前端。后滚轮35通过滚轮轴34设置于一体式链节31的后端，并与环形导轨2相配合；环形导轨2包括侧导向面21、侧导向面22以及侧导向槽23，侧导向槽23位于侧导向面21和侧导向面22之间，后滚轮35在侧导向槽23内滚动可对链轴39起到轴向限位作用；同时为对链轴39进行径向限位，链轴39的上下两端还分别设置有侧滚轮30，分别沿侧导向面21和侧导向面22滚动。

刀套38内设置有刀具锁紧装置，由球套381、钢球382、弹簧383和锁紧轴384组成，球套381内嵌于刀套38上，并通过螺钉联接。钢球382分布于球套381下部的球道内，锁紧轴384设置于球套381内部，在弹簧383作用下可将钢球从球道内推出并锁紧刀柄。为实现刀套夹紧推出，刀套38的外侧还设置有刀套夹持槽385。

如图5所示，链条驱动单元4由驱动电机41、电机安装座42、齿轮43、链轮轴44、轴承45以及链轮46组成。链轮轴44固定于基座1上，驱动电机41通过电机安装座42安装于链轮轴44的上方。齿轮43一方面与驱动电机41的输出端相啮合，另一方面与链轮46固定联接；链轮46通过轴承套设于链轮轴44上，可在驱动电机41作用下绕链轮轴44旋转；链轮46与链条机构3相啮合，从而为链条机构3提供旋转动力。

结合图1、图6和图7所示，刀套推出装置5由推刀基座51、自动换刀推刀部52和手动装刀推刀部53组成。推刀基座51安装于推出安装板6上，自动换刀推刀部52和手动装刀推刀部53分设于推刀基座51的两端。自动换刀推刀部52包括第一推出气缸521、第一导轨522、第一夹持座523、第一卡爪524以及第一卡爪气缸525，第一推出气缸521和第一导轨522分别安装于推刀基座51上；第一夹持座523安装于第一推出气缸521的输出端，可在第一推出气缸521作用下沿第一导轨522进行向外推出以及向内退回动作；第一卡爪524设置于第一夹持座523内，可在第一卡爪气缸525作用下进行夹紧和松开刀套动作；第一卡爪气缸525活塞杆的上部设置有识别块528和卡爪到位传感器529，用于检测第一卡爪524对刀套的夹紧松开状态，以判断下一步动作能否进行，当接收到夹紧信号时，第一推出气缸521可将刀套正常推出，若接收不到夹紧信号，则不能执行刀套推出动作；对应于第一卡爪524的下端，在推刀基座51上还设置有刀套传感器526，用于检测刀套推出到位情况，以判断下一步换刀动作能否执行；为防止意外掉电引起的刀套掉落现象，推刀基座51上还设置有安全挡块527。手动装刀推刀部53包括第二推出气缸531、第二导轨532、第二夹持座533、第二卡爪534以及第二卡爪气缸535，第二推出气缸531通过气缸座536安装于推刀基座51上，并且与第一推出气缸521反向设置；第二导轨532固定于推刀基座51上，其方向与第一导轨522平行；第二夹持座533通过气缸推块537安装于第二推出气缸531的输出端，可在第二推出气缸531作用下沿第二导轨532进行向外推出以及向内退回动作；第二卡爪534设置于第二夹持座533内，可在第二卡爪气缸535作用下进行夹紧和松开刀套动作；第二卡爪气缸535活塞杆的上部还设置有识别块538和卡爪到位传感器539，用于检测第二卡爪534对刀套的夹紧松开状态，以判断能否执行刀套推出动作。

本发明工作时，首先根据机床换刀位置设计将刀套推出装置5安装于基座1的对应位置。自动换刀时，链条驱动单元4驱动链条机构3沿环形导轨2转动进行寻刀，当对应刀柄检测到位后，刀套推出装置3中的第一卡爪气缸525动作使第一卡爪524夹紧刀套38，卡爪到位传感器529检测夹紧到位，第一推出气缸521推动第一夹持座523向外运动，刀套38从单链节中脱离，被推出至换刀位，刀套传感器526检测推出到位，即可进行刀具交换。交换完成后，第一推出气缸521退回，刀套38复位至单链节，第一卡爪气缸525动作使第一卡爪524松开刀套38，卡爪到位传感器529检测松开到位，即完成一次寻刀-备刀-换刀动作。同样，手动装刀时，链条驱动单元4驱动链条机构3沿环形导轨2转动至待装刀位时，刀套推出装置3中的第二卡爪气缸535动作使第二卡爪534夹紧刀套38，卡爪到位传感器539检测夹紧到位，第二推出气缸531推动第二夹持座533向外运动，刀套38从单链节中脱离，被推出至手动装刀位，即可进行手动装刀。装刀完成后，第二推出气缸531退回，刀套38复位至单链节，第二卡爪气缸535动作使第二卡爪534松开刀套38，卡爪到位传感器529检测松开到位，即完成一次手动装刀动作。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种刀套推出式链式刀库，其特征在于，由基座、环形导轨、链条机构、链条驱动单元以及刀套推出装置组成，基座与机床联接，环形导轨设置于基座上，包含有若干刀套的链条机构外设于环形导轨上，可在链条驱动单元作用下沿环形导轨作旋转运动；刀套推出装置架设于链条机构上方，通过推出安装板安装于基座上，可将刀套推出链条机构进行自动换刀或手动装刀；

所述刀套推出装置包括推刀基座、自动换刀推刀部和手动装刀推刀部，推刀基座安装于推出安装板上，自动换刀推刀部和手动装刀推刀部均设置于推刀基座上；自动换刀推刀部包括第一推出气缸、第一导轨、第一夹持座、第一卡爪以及第一卡爪气缸，第一推出气缸和第一导轨分别安装于推刀基座上，第一夹持座安装于第一推出气缸的输出端，可在第一推出气缸作用下沿第一导轨进行向外推出以及向内退回动作，第一卡爪设置于第一夹持座内，可在第一卡爪气缸作用下进行夹紧和松开刀套动作；手动装刀推刀部包括第二推出气缸、第二导轨、第二夹持座、第二卡爪以及第二卡爪气缸，第二推出气缸和第二导轨分别安装于推刀基座上，第二推出气缸与第一推出气缸反向设置，第二夹持座安装于第二推出气缸的输出端，可在第二推出气缸作用下沿第二导轨进行向外推出以及向内退回动作，第二卡爪设置于第二夹持座内，可在第二卡爪气缸作用下进行夹紧和松开刀套动作；

所述链条机构由若干串联在一起的单链节组成，每一个单链节包括一体式链节、左衬套、右衬套、滚轮轴、后滚轮、拉爪、拉块以及刀套，左衬套和右衬套分别位于一体式链节的左右两侧；后滚轮通过滚轮轴设置于一体式链节的后端；刀套和拉块固定联接，拉爪安装于一体式链节的上端，拉爪拉紧拉块时，可将刀套紧固于一体式链节前端；单链节的左衬套与相邻单链节的右衬套通过链轴联接，链轴的上下两端还分别设置有侧滚轮。

2.根据权利要求1所述的一种刀套推出式链式刀库，其特征在于，所述推出安装板上设置有多个安装位，根据换刀位置可将刀套推出装置安装于任意安装位。

3.根据权利要求1或2所述的一种刀套推出式链式刀库，其特征在于，所述自动换刀推刀部和手动装刀推刀部均设置有卡爪状态检测装置，自动换刀推刀部还设置有刀套推出到位检测装置以及防掉电安全保护装置。

4.根据权利要求3所述的一种刀套推出式链式刀库，其特征在于，所述后滚轮、侧滚轮均与环形导轨配合，环形导轨外侧设置有两个侧导向面和一个侧导向槽，侧导向槽位于两个侧导向面之间，后滚轮在侧导向槽内滚动，侧滚轮则分别沿上下两个侧导向面滚动。

5.根据权利要求4所述的一种刀套推出式链式刀库，其特征在于，所述刀套外侧设置有刀套夹持槽，刀套内部设置有刀具锁紧装置，由球套、钢球、弹簧和锁紧轴组成，球套内嵌于刀套上，钢球分布于球套下部的球道内，锁紧轴设置于球套内部，在弹簧作用下可推出钢球并锁紧刀柄。

6.根据权利要求5所述的一种刀套推出式链式刀库，其特征在于，所述链条驱动单元由驱动电机、电机安装座、齿轮、链轮轴、轴承以及链轮组成，链轮轴固定于基座上，驱动电机通过电机安装座安装于链轮轴的上方；齿轮一方面与驱动电机的输出端相啮合，另一方面与链轮固定联接；链轮通过轴承套设于链轮轴上，可在驱动电机作用下绕链轮轴旋转；链轮与链条机构相啮合，可为链条机构提供旋转动力。