CN114131393A - 一种弹性夹刀机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全装卸刀装置及应用该装置的加工中心，包括直线驱动机构、弹性夹刀机构、安装架以及与安装架枢轴连接的摆臂；所述直线驱动机构设置在安装架上，所述弹性夹刀机构设置在摆臂的自由端上，所述直线驱动机构通过传动机构带动摆臂摆动，使摆臂上的弹性夹刀机构远离或靠近安装架。本发明提供的安全装卸刀装置及应用该装置的加工中心，工人通过操控控制系统就能使机床主轴和安全卸刀装置相互配合完成卸刀和装刀，从根本上解决了需要人进入机床中间进行手动换刀的技术问题，确保人员的操作安全性。

Description

一种弹性夹刀机构

本申请是专利申请号为“202010256686.6，申请日为“2020年04月02日”，名称为“一种安全装卸刀装置及应用该装置的加工中心”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及机床加工设备领域，特别涉及一种安全装卸刀装置及应用该装置的加工中心。

背景技术

随着社会的不断发展，科学水平的不断进步，人们对加工所能达到的精度要求也越来越高的同时，人们也要求加工设备更便利更具人性化。加工中心可以满足各种复杂构造的零件加工制造以及从粗加工到精加工的全部加工要求，相应地零件在加工过程中需要更换刀具，以应对不同的加工工艺和加工要求。

刀具的装卸主要分为以下情况：1.在工件加工前对机床主轴进行装刀；2.在加工过程中对机床主轴进行卸刀和装刀两个操作实现更换刀具的目的；3.工件加工完毕后，对机床主轴进行卸刀；传统的加工中心在实现上述任一种情况的操作时，无论装刀或卸刀都需要工人伸探到机床中部手动对机床主轴进行操作，相对费时费力；另外，加工中心处于待机状态并非完全断电，当机床突发故障时，存在人员受伤的风险，安全性低。虽然一些加工中心配置有刀库，但是换刀时需要将主轴移动到高处，利用刀库进行换刀，耗时长；当要使用到刀库里面没有配置的刀具时，也需要工人手动换刀，难以确保工人换刀时的安全。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种安全装卸刀装置及应用该装置的加工中心，旨在解决工人需要进入机床中部进行换刀，存在安全风险的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种安全装卸刀装置，包括直线驱动机构、弹性夹刀机构、安装架以及与安装架枢轴连接的摆臂；所述直线驱动机构设置在安装架上，所述弹性夹刀机构设置在摆臂的自由端上，所述直线驱动机构通过传动机构带动摆臂摆动，使摆臂上的弹性夹刀机构远离或靠近安装架；所述弹性夹刀机构用于施加弹力夹紧刀柄。

所述直线驱动机构的输出端竖直朝下，所述传动机构包括与直线驱动机构输出端连接且同轴设置的传动杆，以及设置在安装架上的摆叉，所述摆叉包括第一转接头和叉头，所述传动杆与叉头传动连接，所述第一转接头与安装架枢轴连接且与摆臂固定连接。

所述叉头的叉臂上设置有滑槽，所述传动杆上设有与滑槽相适配的滑杆，每个所述滑杆与对应的滑槽滑动连接。

所述滑杆穿过滑槽，所述滑杆的自由端上开设有环形安装槽，该环形安装槽中安装有轴用卡簧。

所述弹性夹刀机构包括一副夹爪，所述夹爪的前部为夹紧部，两所述夹爪的中部通过同一固定销轴连接，两所述夹爪的尾部通过弹性结构连接，所述摆臂上设有用于限制夹爪的尾部张开角度的限位块。

两个所述夹紧部的内壁上设有定位凸起。

更靠近安装架的那个夹爪上设置有拉手。

所述安装架的外侧设有门形支架，所述门形支架包裹安装架，所述摆臂的底部设有挡板。

一种应用所述安全装卸刀装置的加工中心包括机座，固定在所述机座上的摇篮支撑座、安装在所述摇篮支撑座上的摇篮主体，所述机座上设置有x轴滑移机构，所述x轴滑移机构上设置有第一机架，所述第一机架在所述x轴滑移机构上左右运动，所述第一机架上设置有y轴滑移机构，所述y轴滑移机构上设置有第二机架，所述y轴滑移机构带动第二机架上下运动，所述第二机架上设置有z轴滑移机构，所述z轴滑移机构上设有加工主轴，所述z轴滑移机构带动所述刀具前后运动，所述安装架设置在机座的边沿上且位于第一机架的前侧。

所述加工中心还包括设置在机座上的刀库，所述刀库位于安装架的后侧。

有益效果：

本发明提供了一种安全装卸刀装置及应用该装置的加工中心，与现有技术相比，工人通过操控控制系统就能使机床主轴和安全卸刀装置相互配合完成卸刀和装刀，自动化程度高，从根本上解决了需要人进入机床中间进行手动换刀的技术问题，确保人员的操作安全性。卸刀和装刀的操作过程相互独立，互不影响，操作便利，省时省力；另外，卸刀后再装刀就可实现一个换刀过程，换刀效率高，本发明提供的安全装卸刀装置适用多种刀具装卸情况，适用性强。

附图说明

图1为本实用新型提供的安全装卸刀装置的立体图1。

图2为本实用新型提供的安全装卸刀装置的立体图2。

图3为本实用新型提供的安全装卸刀装置中弹性夹刀机构的结构示意图。

图4为设置有安全装卸刀装置的加工中心的立体图。

具体实施方式

本发明提供一种安全装卸刀装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1-图3，本发明提供一种安全装卸刀装置，包括直线驱动机构1、弹性夹刀机构2、安装架3以及与安装架枢轴连接的摆臂4；所述直线驱动机构1设置在安装架3上，所述直线驱动机构1可以是液压推杆、气动推杆或电动推杆等；所述弹性夹刀机构2设置在摆臂4的自由端上，所述直线驱动机构1通过传动机构5带动摆4臂摆动，使摆臂4上的夹刀机构远离或靠近安装架；所述弹性夹刀机构用于施加弹力夹紧刀柄6。此处，刀具(图中未画出)会预先安装在刀柄6上，两者连为一体，刀具通过刀柄装夹到机床主轴A1上。所述直线驱动机构1与控制系统电连接，并能通过控制系统控制其运动，该控制系统可以是机床自带的控制系统，也可以另外独立设置。

卸刀时，直线驱动机构通过传动机构带动摆臂朝机床中部摆动，使弹性夹刀机构精准移动到接刀点，机床主轴A1通过控制指令移动并将刀柄卡入弹性夹刀机构2的夹持口中，该夹持口可以随刀柄的卡入发生张开，待刀柄完全进入夹持口后，弹性夹刀机构夹紧刀具，然后机床主轴松开与刀柄的连接后退出，最后直线驱动机构1通过传动机构5带动摆臂4朝安装架摆动，工人取走弹性夹刀机构上的刀具。

装刀时，工人将刀柄6和刀具装到弹性夹刀机构2上，弹性夹刀机构2利用弹力夹紧刀柄6；然后直线驱动机构1通过传动机构5带动摆臂4朝机床中部摆动，使刀柄和刀具到达预设的装配点。继而机床主轴A1通过控制指令移动到预设的抓刀点且夹紧刀柄6，并将刀柄6移出弹性夹刀机构2的夹持口，从而使刀具脱离弹性夹刀机构2。最后机床主轴A1退出，直线驱动机构1通过传动机构5带动摆臂4复位。

可见，工人通过操控控制系统就能使机床主轴和安全卸刀装置相互配合完成卸刀和装刀，自动化程度高；从根本上解决了需要人进入机床中间进行手动换刀的技术问题，确保人员的操作安全性。卸刀和装刀的操作过程相互独立，互不影响，操作便利，省时省力；另外，卸刀后再装刀就可实现一个换刀过程，换刀效率高，本发明提供的安全装卸刀装置适用多种刀具装卸情况，适用性强。

具体的，见图1，所述直线驱动机构1的输出端竖直朝下，所述传动机构5包括与直线驱动机构1输出端连接且同轴设置的传动杆51，以及设置在安装架上的摆叉52，所述摆叉52包括一体成型的第一转接头52.1和叉头52.2，所述传动杆51与叉头52.2传动连接，所述第一转接头52.1与安装架枢轴连接且与摆臂固定连接。所述摆臂的一端设置有第二转接头41，所述传动杆3设置在叉头52.2的两个叉臂之间，所述安装架上设置有固定轴7，所述第一转接头52.1和第二转接头41均与固定轴7转动连接。所述第一转接头52.1和第二转接头41通过螺钉连接。

进一步的，见图1和图2，所述叉头52.2的叉臂上设置有滑槽53，所述传动杆上设有与滑槽相适配的滑杆42，每个所述滑杆42与对应的滑槽53滑动连接。所述滑槽53优选设置为腰形通槽。在摆臂在初始状态时，直线驱动机构1的输出端伸出，使传动杆3竖直朝下移动，传动杆上的滑杆42沿滑槽53滑动至滑槽53的一端，从而使第一转接头52.1带动摆臂4朝安装架3方向摆回，进而使摆臂3处于竖直状态。在换刀操作时，直线驱动机构1的输出端缩回，是传动杆51竖直朝上运动，传动杆51上的滑杆42沿滑槽滑动至滑槽的另一端，从而使第一转接头52.1带动摆臂4朝机床中部摆出，进而使摆臂倾斜状态。

优选的，所述滑杆42穿过滑槽53，所述滑杆42的自由端上开设有环形安装槽，该环形安装槽中安装有轴用卡簧54。叉头52.2被两个轴用卡簧54限制，避免第一转接头52.1发生轴向移动，造成传动杆51脱离与叉头52.2的连接。

具体的，所述弹性夹刀机构2包括一副夹爪21，所述夹爪21的前部为夹紧部，两所述夹爪21的中部通过同一固定销轴22连接，两所述夹爪21的尾部通过弹性结构8连接，所述摆臂4上设有用于限制夹爪21的尾部张开角度的限位块23。为了便于制造，所述限位块23包括固定面板23.1、两个设置在固定面板底面的限位脚23.2，两个夹爪21的尾部设置在两个限位脚23.2之间，所述限位脚23.2通过螺钉固定设置在摆臂4上。

此处，所述弹性结构8包括弹簧81和分别开设在两个夹爪尾部的安装孔82，弹簧81的两端对应设置在安装孔82内。弹簧81对夹爪21的尾部施加弹力，使得夹爪21的前部相对夹紧。通过这样设置，弹性夹刀机构2能够快速安装和卸下刀具；装刀时，工人只需张开夹爪的夹口就能放入刀具，无需借助其他工具；卸刀时，机床主轴A1将刀具移出夹爪21的夹口，夹爪21的尾部压缩弹簧81，弹簧发生弹性形变，并不会对弹性夹刀机构造成刚性损坏。

优选的，见图3，两个所述夹紧部21的内壁上设有定位凸起25。该定位凸起25优选为周向设置的圆弧凸起，刀柄6上设置有与该圆弧凸起相适配的定位槽61；圆弧凸起25卡入定位槽中就可以实现刀具定位，一方面可以防止刀具在摆臂转移过程中滑落，另一方面在机床主轴装夹刀具时，圆弧凸起为刀柄提供轴向的夹紧阻力，保证刀具在装夹过程中位置的准确性。

优选的，更靠近安装架的那个夹爪21上设置有拉手26。通过拉动拉手，便于打开两个夹爪之间的夹口，放置刀柄。

优选的，见图4，所述安装架的外侧设有门形支架91，所述门形支架91包裹安装架3，所述摆臂的底部设有挡板92。换刀后，挡板随着摆臂复位盖着门形支架的开口，防止加工时的水、油、铁屑溅出污染安全装卸刀装置。

请参阅图4，一种设置有所述安全装卸刀装置的加工中心包括机座A0，固定在所述机座上的摇篮支撑座A2、安装在所述摇篮支撑座上的摇篮主体(图中未画出)，所述机座A0上设置有x轴滑移机构A3，所述x轴滑移机构上设置有第一机架A4，所述第一机架A4在所述x轴滑移机构A3上左右运动，所述第一机架A4上设置有y轴滑移机构A5，所述y轴滑移机构上设置有第二机架A6，所述y轴滑移机构A5带动第二机架A6上下运动，所述第二机架A6上设置有z轴滑移机构，所述z轴滑移机构上设有加工主轴A1，所述z轴滑移机构带动所述刀具前后运动，所述安装架3设置在机座A0的边沿上且位于第一机架A4的前侧。所述x轴滑移机构、y轴滑移机构、z轴滑移机构主要通过滑块和滑轨配合方式实现机架的滑移，该加工中心为卧式五轴加工中心，卧式五轴加工中心可以对各种复杂构造的零件进行加工制造，加工精度高。工人站在机床外围，通过操控控制系统就完成对加工中心装刀和卸刀操作，确保人员的操作安全性。

优选的，所述加工中心还设置有刀库A7。人们可以自由选择通过安全装卸刀装置进行换刀或者通过刀库换刀，进一步提高换刀的便利性。还有，当要对刀库中的刀具进行更换和检修时，也通过安装装卸刀装置将刀具卸下。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种弹性夹刀机构，其特征在于，包括两个安装在摆臂上的夹爪，所述夹爪的前部为夹紧部，两个所述夹爪的中部通过同一固定销轴连接，两所述夹爪的尾部通过弹性结构连接，所述摆臂上设有用于限制夹爪的尾部张开角度的限位块。

2.根据权利要求1所述的弹性夹刀机构，其特征在于，所述限位块包括固定面板、两个设置在固定面板底面的限位脚，两个夹爪的尾部设置在两个限位脚之间，所述限位脚通过螺钉固定设置在摆臂上。

3.根据权利要求1所述的弹性夹刀机构，其特征在于，所述弹性结构包括弹簧和分别开设在两个夹爪尾部的安装孔，弹簧的两端对应设置在安装孔内，弹簧用于对夹爪的尾部施加弹力，使得夹爪的前部相对夹紧。

4.根据权利要求1所述的弹性夹刀机构，其特征在于，两个所述夹紧部的内壁上设有定位凸起。

5.根据权利要求4所述的弹性夹刀机构，其特征在于，定位凸起为周向设置的圆弧凸起，刀柄上设置有与该圆弧凸起相适配的定位槽。

6.根据权利要求1所述的弹性夹刀机构，其特征在于，其中一个夹爪上设置有拉手。

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