CN114406772A - 一种具有折叠功能的换刀库 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有折叠功能的换刀库，属于数控机床技术领域，包括底板、驱动机构、滑轨、主动滑块、从动滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆以及用于收纳刀具的刀架。本申请提供的换刀库，刀架在第一连杆、第二连杆和第三连杆的作用下，在换刀时整个换刀库处于展开的状态，刀架处于垂直底板的状态以方便换刀；不换刀时，整个换刀库处于折叠的状态，刀架、第一连杆、第二连杆和第三连杆处于接近平行底板的状态，该换刀库具有折叠功能，占用空间小。

Description

一种具有折叠功能的换刀库

技术领域

本发明属于机床领域，更具体地说，是涉及一种具有折叠功能的换刀库。

背景技术

在数控机床的加工过程中，为了保证零件表面的加工精度，避免出现毛刺或者刀纹之类的工艺缺陷，对稍微有磨损的刀具都会进行换刀处理。为了完成换刀过程，在数控机床内部通常设置有专门的换刀装置，换刀装置在机床内部通常占用的空间较大，这使得整个数控机床的结构紧凑性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有折叠功能的换刀库，旨在解决现有技术中换刀装置占用空间大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种具有折叠功能的换刀库，包括：

底板；

驱动机构，设置在所述底板上；

滑轨，设置在所述底板上；

主动滑块，连接于所述驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述主动滑块在所述滑轨上滑动；

从动滑块，设置在所述滑轨上；

第一连杆，所述第一连杆的一端铰接于所述从动滑块；

第二连杆，所述第二连杆的一端铰接于所述主动滑块；

第三连杆，所述第三连杆的一端铰接于所述第一连杆，另一端铰接于所述第二连杆；

刀架，所述刀架上开设有多个阵列分布的用于容置刀具的换刀槽，所述刀架的一端与所述第一连杆的另一端铰接，所述刀架的另一端与所述第二连杆的另一端铰接；

所述驱动机构驱动所述主动滑块相对所述从动滑块在第一方向滑动时，所述刀架、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第三连杆朝垂直于所述底板的方向转动，使所述换刀库切换至所述展开状态，且所述换刀槽内的所述刀具处于换刀位置；所述驱动机构驱动所述主动滑块相对所述从动滑块在第二方向滑动时，所述刀架、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第三连杆朝平行于所述底板的方向转动，所述换刀库切换至所述折叠状态；所述第一方向和所述第二方向相反。

本发明提供的一种具有折叠功能的换刀库的有益效果在于：本申请提供的换刀库，刀架在第一连杆、第二连杆和第三连杆的作用下，在换刀时整个换刀库处于放下的状态，刀架处于竖直的状态方便换刀；不换刀时，整个换刀库处于收起的状态，刀架、第一连杆、第二连杆和第三连杆处于接近水平的状态，该换刀库具有折叠功能，占用空间小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种具有折叠功能的换刀库的轴侧结构示意图；

图2为本发明实施例提供的换刀库的折叠状态的示意图；

图3为本发明实施例提供的换刀库的展开状态的示意图；

图4为本发明实施例提供的换刀库的部分结构示意图；

图5为本发明实施例提供的刀架的爆炸结构示意图；

图6为本发明实施例提供的换刀槽内部零件的剖视结构示意图；

图7为本发明实施例提供的刀架的局部剖视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的换刀库的另一轴侧结构示意图。

图中：100、底板；200、滑轨；300、驱动机构；400、主动滑块；500、从动滑块；600、第一连杆；700、第二连杆；800、第三连杆；900、刀架；110、钩头；120、摆臂；121、扣合部；122、滚轮；130、滚道；510、前部；520、后部；140、扭簧；910、换刀槽；1000、刀具；920、套管；930、压珠；940、O型圈；950、前盖；960、弹簧；970、弹片；210、光电开关；220、挡片。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参见图1至图8，本发明提供的一种具有折叠功能的换刀库，换刀库具有展开状态和折叠状态，换刀库包括底板100、驱动机构300、滑轨200、主动滑块400、从动滑块500、第一连杆600、第二连杆700、第三连杆800以及用于收纳刀具1000的刀架900。

其中，驱动机构300和滑轨200均设置在底板100上；驱动机构300与主动滑块400连接，为主动滑块400提供动力，使主动滑块400在滑轨200上滑动。具体地，在本实施例中，驱动机构300为电机，电机的输出轴连接一螺杆，主动滑块400上开设有螺孔，螺杆与主动滑块400螺纹连接，以将电机输出轴的旋转运动转化为主动滑块400的直线运动；从动滑块500设置在滑轨200上；第一连杆600，其一端铰接在从动滑块500上；第二连杆700，其一端铰接在主动滑块400上；第三连杆800，一端铰接在第一连杆600上，另一端铰接在第二连杆700上；刀架900，刀架900上开设有多个呈阵列分布的用于容置刀具1000的换刀槽，刀架900的一端与第一连杆600的另一端连接，刀架900的另一端与第二连杆700的另一端连接。

在驱动机构300驱动主动滑块400相对从动滑块500朝靠近从动滑块500的方向（即第一方向）滑动的过程中，刀架900、第一连杆600、第二连杆700和第三连杆800朝垂直于底板100的方向转动，换刀库逐渐展开，主动滑块400相对从动滑块500运动至一指定位置时，换刀库切换至展开状态，在展开状态下，换刀槽910内的刀具1000处于换刀位置，优选地，在该换刀位置，刀架9000与底板100垂直，此时可由机床上固定刀具1000的主轴完成换刀动作。

当换刀动作完成后，驱动机构300驱动主动滑块400相对从动滑块500朝远离从动滑块500的方向（即第二方向）滑动，带动刀架900、第一连杆600、第二连杆700和第三连杆800朝平行于底板的方向转动，主动滑块400相对从动滑块500运动至另一指定位置时，换刀库切换至折叠状态，在这个过程中，第一连杆600、第二连杆700及刀架900与平行底板100的方向的夹角不断变小，最终处于接近平行于底板100的状态，使整个换刀库占用的空间大大减少。

如图2所示为换刀库展开的状态，可以看出，此时整个换刀库处于接近平行于底板10的状态，占用的空间小，主动滑块400和从动滑块500相距较远。如图3所示为换刀库处于折叠的状态，此时刀架900处于垂直于底板100的状态，主动滑块400和从动滑块500之间的距离减小。在换刀库展开和折叠的过程中，第三连杆800限制了第三连杆800和第一连杆600的铰接点，与第三连杆800和第二连杆700的铰接点之间的距离，保证了在换刀库能够完全展开且完全折叠。

进一步地，如图1所示，在本实施例中，换刀库包括两组第一连杆600、第二连杆700以及第三连杆800，两组第一连杆600、第二连杆700以及第三连杆800分别对称地位于所述刀架900的两侧。由于刀架900上沿长度方向设置有多个阵列分布的换刀槽910，使得刀架900的长度较大，在刀架900的两侧对称地设置两组第一连杆600、第二连杆700以及第三连杆800，可以提高整个换刀库的结构的稳定性。

进一步地，在本实施例中，主动滑块400和从动滑块500可断开地连接。当主动滑块400和从动滑块500建立连接，且驱动机构300驱动主动滑块400在滑轨200上滑动时，主动滑块400带动从动滑块500同步滑动；当主动滑块400与从动滑块500断开连接时，主动滑块400可相对从动滑块500滑动，完成换刀库的放下和收起的动作。具体地，在滑轨200上设置有一预设位置，当主动滑块400和从动滑块500沿第一方向同步滑动至该预设位置时，两者断开连接，此后驱动机构300驱动主动滑块400单独滑动，在主动滑块400单独滑动的时间内，完成换刀库的收起和放下的动作，当主动滑块400单独反向（即沿第二方向）滑动至预设位置时，主动滑块400和从动滑块500重新建立连接，此后主动滑块400和从动滑块500同步滑动。也即在预设位置之前，主动滑块400和从动滑块500同步滑动，越过预设位置之后，主动滑块400单独滑动。设置预设位置，可以使换刀动作完成后，第一连杆600、第二连杆700、第三连杆800及刀架900回到底板100覆盖的区域内，减少整个换刀库占用的横向空间。

具体地，在本实施例中，如图3所示，从动滑块500包括前部510和前部520，前部510在第一方向上位于前部520之前，并且前部510和前部520一体连接，前部510和前部520均设置在滑轨200上，主动滑块400位于前部510和前部520之间。当主动滑块400和从动滑块500沿第一方向同步滑动至预设位置时，前部520与主动滑块400断开连接；主动滑块400相对从动滑块500沿第二方向滑动至预设位置时，前部520与主动滑块400建立连接。

更具体地，继续参照图4，在主动滑块400的一侧固定有钩头110，钩头110朝向前部520，在前部520的对应位置设置有摆臂120，摆臂120的前端设有扣合部121，当扣合部121扣入钩头110内时，前部520和主动滑块400建立连接；当扣合部121脱离钩头110时，前部520和主动滑块400断开连接。

进一步地，继续参照图3，摆臂120与前部520转动连接，摆臂120的后端设置有滚轮122，对应地，在底板100上设置有滚道130，从动滑块500滑动时，滚轮122在滚道130上滚动。在滚道130上对应上述预设位置处设置有凹坑，滚轮122在滚道130上滚入凹坑内时，摆臂120产生转动，使扣合部121脱离钩头110，从而使前部520与从动滑块500断开连接。凹坑有2个断面，前端的断面为竖直断面，后端的断面为具有一定坡度的斜面，竖直断面是为了防止扣合部121脱离钩头110时，从动滑块500在惯性的作用下继续沿第一方向滑动，因为滚轮122触碰竖直断面时立即停止沿第一方向的运动；后端断面为具有一定坡度的斜面，是为了使扣合部121扣入钩头110时，滚轮122能够通过该斜面从凹坑内滚出，主动滑块400和从动滑块500继续沿第二方向滑动。

更进一步地，如图4所示，在前部520与摆臂120之间设置有扭簧140，扭簧140用于在滚轮122滚入凹坑内时，提供扭矩使摆臂120产生转动，从而使摆臂120前端的扣合部121翘起以脱离钩头110，进一步地使主动滑块400和从动滑块500断开连接。

如图5和图6所示，在本实施例中，换刀槽内容置有中空的套管920、压珠930和O型圈940。其中，套管920的上端口沿周向开设有若干圆孔，优选地，共开设有3个圆孔，均匀间隔地沿套管920的上端口周向分布；压珠930的数量和圆孔的数量相同，每个圆孔内都嵌入一个压珠930，并且压珠930的直径大于圆孔的内径，如此，压珠930的一部分会进入套管920的内部，O型圈940套设于若干压珠930的外周，由于O型圈940具有良好的松紧性，因此能够将压珠930套紧于圆孔内，防止压珠930从圆孔内掉出。在进行换刀时，将被替换的刀具1000从套管920的上端口插入，刀具1000向外挤压压珠930，压珠930给予O型圈940向外的扩张力，O型圈940具有收紧的趋势，从而将刀具1000压紧，起到固定刀具1000的作用。

进一步地，为了使O型圈940提供更大的压紧刀具1000的力，使刀具1000被固定的更牢固，在换刀槽内还设有前盖950。具体地，前盖950套设在O型圈940的外周，其下部开设有螺纹孔，套管920的对应位置相应地设有螺纹，以使前盖950和套管920螺纹连接。套管920和前盖950之间形成一环形区域，O型圈940位于该环形区域内。在将被替换的刀具1000从套管920的上端口插入时，压珠930给予O型圈940向外的扩张力使其向外扩张，O型圈940与环形区域内的前盖950接触，被挤压在压珠930和前盖950之间，由于O型圈940的材料具有一定的弹性，因此O型圈940不仅提供了由于径向扩张而引起的收紧力，并且由于具有弹性的O型圈940被挤压在压珠930和前盖950之间，O型圈940具有向环形区域外膨胀的力，该力施加在与O型圈940接触的压珠930上，与收紧力一起作用，提供了更大的压紧刀具1000的力，使刀具1000被固定的更牢固。

在本实施例中，如图7所示，换刀槽内还设有弹簧960和弹片970。换刀槽910具有内端面，套管920上设置有环状突缘，弹簧960的一端抵接在内端面上，另一端抵接在环状突缘的底部，弹片970位于套管920的下方。机床上用于固定刀具1000的主轴在换刀时，推动套管920，使套管920压缩弹簧960，套管920向下推进一段距离时，接触其下方的弹片970。套管920由导电材料制成，套管920和导电片均连入控制单元的反馈电路中，控制单元用于控制驱动机构300，在套管920未接触导电片时，反馈电路处于断路状态，当套管920向下接触弹片970时，形成通路，产生一反馈信号，控制单元根据该反馈信号可以确定当前被替换的刀具1000放入的换刀槽的位置以及替换的目标刀具1000的换刀槽位置。

进一步地，如图8所示，底板100上设置有光电开关210，主动滑块400上对应地设置有挡片220。挡片220在第二方向上位于上述预设位置之后，主动滑块400与从动滑块500在预设位置重新建立连接，而后继续沿第二方向滑动一段距离，直到挡片220到达光电开关210的位置，触发光电开关210，光电开关210与控制单元连接，控制单元发出信号，使驱动机构300停止工作，主动滑块400和从动滑块500停止滑动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有折叠功能的换刀库，其特征在于，所述换刀库具有展开状态和折叠状态，所述换刀库包括：

底板；

驱动机构，设置在所述底板上；

滑轨，设置在所述底板上；

主动滑块，连接于所述驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述主动滑块在所述滑轨上滑动；

从动滑块，设置在所述滑轨上；

第一连杆，所述第一连杆的一端铰接于所述从动滑块；

第二连杆，所述第二连杆的一端铰接于所述主动滑块；

第三连杆，所述第三连杆的一端铰接于所述第一连杆，另一端铰接于所述第二连杆；

刀架，所述刀架上开设有多个阵列分布的用于容置刀具的换刀槽，所述刀架的一端与所述第一连杆的另一端铰接，所述刀架的另一端与所述第二连杆的另一端铰接；

所述驱动机构驱动所述主动滑块相对所述从动滑块在第一方向滑动时，所述刀架、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第三连杆朝垂直于所述底板的方向转动，使所述换刀库切换至所述展开状态，且所述换刀槽内的所述刀具处于换刀位置；所述驱动机构驱动所述主动滑块相对所述从动滑块在第二方向滑动时，所述刀架、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第三连杆朝平行于所述底板的方向转动，所述换刀库切换至所述折叠状态；所述第一方向和所述第二方向相反。

2.根据权利要求1所述的换刀库，其特征在于，所述主动滑块和所述从动滑块可断开地连接；所述主动滑块和所述从动滑块沿所述第一方向同步滑动至一预设位置时断开连接，所述主动滑块相对所述从动滑块沿所述第二方向滑动至所述预设位置时建立连接；所述主动滑块和所述从动滑块建立连接且所述驱动机构驱动所述主动滑块在所述滑轨上滑动时，所述主动滑块带动所述从动滑块同步滑动。

3.根据权利要求1所述的换刀库，其特征在于，所述从动滑块包括前部和后部，所述前部和所述后部一体连接，所述主动滑块位于所述前部和所述后部之间；所述主动滑块和所述从动滑块沿所述第一方向同步滑动至所述预设位置时，所述后部与所述主动滑块断开连接；所述主动滑块相对所述从动滑块沿所述第二方向滑动至所述预设位置时，所述后部与所述主动滑块建立连接。

4.根据权利要求3所述的换刀库，其特征在于，所述主动滑块的一侧固定有钩头，所述后部上对应位置设置有摆臂，所述摆臂的前端设有扣合部，所述扣合部扣入所述钩头内以实现所述后部与所述主动滑块建立连接。

5.根据权利要求4所述的换刀库，其特征在于，所述摆臂转动连接于所述后部，所述摆臂的后端设置有滚轮，所述底板上对应地设置有滚道，所述滚道上对应所述预设位置处设有凹坑，所述滚轮在所述滚道上滚入所述凹坑内时，所述摆臂产生转动，使所述扣合部脱离所述钩头，从而使所述后部与所述从动滑块断开连接。

6.根据权利要求5所述的换刀库，其特征在于，所述后部与所述摆臂之间设置有扭簧，所述扭簧用于在所述滚轮滚入所述凹坑内时，提供扭矩使所述摆臂产生转动。

7.根据权利要求1所述的换刀库，其特征在于，所述底板上设置有光电开关，所述主动滑块上设置有挡片，所述主动滑块沿所述第二方向滑动至所述挡片触发所述光电开关的位置时停止滑动。

8.根据权利要求1所述的换刀库，其特征在于，所述换刀槽内容置有中空的套管、压珠和O型圈；所述套管的上端口沿周向开设有若干圆孔，所述压珠嵌入所述若干圆孔内，且所述压珠的直径大于所述圆孔的内径，所述压珠部分进入所述套管的内部；所述O型圈套设于所述若干压珠的外周，以将所述若干压珠套紧于所述圆孔内。

9.根据权利要求8所述的换刀库，其特征在于，所述换刀槽内还设有弹簧和弹片；所述换刀槽具有内端面，所述套管上设置有环状突缘，所述弹簧的一端抵接在所述环状突缘的底部，所述弹簧的另一端抵接在所述换刀槽内端面上；所述弹片位于所述套管的下方，所述套管受下压力时压缩所述弹簧并接触所述弹片以产生一反馈信号。

10.根据权利要求8所述的换刀库，其特征在于，所述换刀槽内还设有前盖，所述前盖与所述套管螺纹连接，所述前盖套设于所述O型圈的外周，所述O型圈受所述压珠的作用力朝外扩张时与所述前盖接触，并被挤压于所述前盖和所述压珠之间。

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