CN115351577A - 机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，涉及机床自助换刀技术领域，包括机床刀座组件，所述机床刀座组件包括刀盘固定座，所述刀盘固定座的上端安装有固定推座，所述刀盘固定座的内部嵌入连接有切削刀具，所述刀盘固定座的内部开设有定位插孔，所述刀盘固定座的背面一侧设置有驱动组件，所述驱动组件包括固定连杆，所述刀盘固定座的背面一侧设置有固定连杆的，所述固定连杆的末端嵌入至轮毂电机转子的内部，本发明解决了当液压系统或气动系统出现故障高速转动并在离心力的作用下，刀具存在晃动乃至脱离的风险，因此带来了较大的安全隐患，也因此需要频繁且定期的进行检修的现有的问题。

Description

机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构

技术领域

本发明涉及机床自助换刀技术领域，具体为机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构。

背景技术

数控机床主轴是高精度自动化装备，其中松拉刀系统更是关键机床主轴松拉刀设计要合理以满足主轴的使用可靠性、精度和寿命。刀具松拉刀系统和国内机床厂家常用的液压松拉刀系统来完成对主轴刀具进行松刀更换，机床刀具更换通过松开刀具和夹紧刀具来完成，切削加工为了避免刀具的晃动采用了气功和液压来夹紧刀具。

对此，中国申请专利号：CN114043253A，公开了一种高精密数控机床换刀液压单元，涉及数控机床技术领域；具体包括机架和支撑座，所述机架的内部安装有两个供给轮，且机架的一侧安装有步进电机，步进电机的输出轴与供给轮传动连接，所述供给轮的外侧套接有输送链板，所述输送链板的外侧固定安装有多个刀具固定组件，所述机架的一侧设置有定位槽。本发明中供刀组件将需要更换的刀具夹持推出，电动旋转台旋转半周后供刀组件将新刀具插入至刀座中，同时，将更换下的刀具嵌入空置刀具固定组件中，完成刀具的更换操作，之后输送链板持续运动，将更换下的刀具运动至刀具清洁组件中，对刀具表面的碎屑、切削液等进行有效清洁，对刀具起到良好的保护作用，实现了利用了液压单元对刀具进行固定。

对此，中国申请专利号：CN108971662B，公开了一种精密齿轮加工机床底座固定件，底座正面的右侧安装有控制面板，底座的中部设置有凹槽，凹槽的中部安装有固定件，固定件的底端安装有防护罩，防护罩的内部安装有 Y355电动机，Y355电动机的顶端固定连接有转动轴，转动轴的顶部安装有转盘，转盘顶部的四周安装有第一夹紧件，第一夹紧件的一端安装有电动缸，电动缸的一端安装有滑块，滑块的顶部安装有固定板，固定板的顶部固定连接有伸缩板，第一夹紧件的一侧安装有第二夹紧件，底座顶部的两侧安装有加工刀具，本发明伸缩板的顶端设置有凸沿，凸沿与固定板之间形成的槽能够对齿轮起到一定限位和固定的作用，避免其发生滑动和脱落，增强了第一夹紧件的夹持效果，提高了齿轮的加工精度，其设置的凸沿河固定板能用于对刀具的固定，但是各组件之间的连接装配出现错落，将会导致固定效果的变差，甚至会导致滑动和脱落的，且未能设置任何的防护以及保护措施。

现如今借助了气动或液压来完成刀具的夹持和松刀，刀具加工是否安全依靠液压系统是否完善或气动系统是否完善来决定，当液压系统或气动系统出现故障高速转动并在离心力的作用下，刀具存在晃动乃至脱离的风险，因此带来了较大的安全隐患，也因此需要频繁且定期的进行检修，检修是否存在渗油和漏气等行为，其中单纯依靠液压以及各类紧固机构来完成松刀和夹刀操作，任意的故障都会导致刀具的松动乃至脱离的风险。

针对上述问题，为此，提出机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构。

发明内容

本发明的目的在于提供机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，解决了背景技术中液压系统或气动系统故障刀具存在脱离的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，包括机床刀座组件，所述机床刀座组件包括刀盘固定座，所述刀盘固定座的上端安装有固定推座，所述刀盘固定座的内部嵌入连接有切削刀具，所述刀盘固定座的内部开设有定位插孔；

所述刀盘固定座的背面一侧设置有驱动组件，所述驱动组件包括固定连杆，所述刀盘固定座的背面一侧设置有固定连杆的，所述固定连杆的末端嵌入至轮毂电机转子的内部，所述轮毂电机转子的内部安装有轮毂电机定子，所述轮毂电机定子的内部嵌入连接有转动输出杆，所述转动输出杆的一侧末端连接有伺服电机，所述转动输出杆的另一侧连接在刀盘固定座的上端，所述刀盘固定座的背面连接有连接盘，所述连接盘的上端固定连接有限位块，所述连接盘的上端开设有限位通槽，所述限位通槽的内部嵌入连接有限位杆；

所述连接盘的上端连接有松紧刀机构，所述松紧刀机构包括传动环，所述连接盘的上端连接有传动环。

优选的，所述转动输出杆嵌入至伺服电机的内部，所述转动输出杆的顶端贯穿轮毂电机定子的一侧至另一侧，所述转动输出杆和轮毂电机定子之间通过转轴转动连接。

优选的，所述连接盘的上端等距均匀设置有六组所述限位块，六组所述限位块分别连接在传动环的外侧边缘，所述传动环设置成环状结构，且传动环的内壁上开设有卡齿。

优选的，所述刀盘固定座的背面一侧连接有提拉齿条，所述提拉齿条通过转动轴连接在刀盘固定座的上端，所述刀盘固定座的背面一侧开设有滑槽，且滑槽的内部嵌入连接有提拉齿条，所述提拉齿条和滑槽滑动连接，所述提拉齿条的一侧啮合于传动齿轮的上端。

优选的，所述固定推座的内部填充有固定块，所述固定推座的内部连接有安装插杆，所述安装插杆的上端安装有自锁卡块，所述固定推座的内部嵌入有配重球。

优选的，所述安装插杆和自锁卡块设置有两组，两组所述安装插杆和自锁卡块嵌入在固定推座的内部且位于固定块之间，所述配重球为铁质实心金属小球，所述配重球嵌入在固定块之间。

优选的，所述固定推座的上端开设有穿孔，所述固定推座的一侧固定连接有安装块，所述安装块的内部嵌入连接有滑动杆，所述滑动杆的上端两端嵌入在刀盘固定座的内部，所述滑动杆和安装块连接处设置有通孔，所述滑动杆和安装块之间滑动连接，所述固定推座的内壁固定连接有磁吸片。

优选的，所述刀盘固定座的上端开设有限位轨迹槽，所述刀盘固定座的内侧开合有三组所述限位轨迹槽，三组所述限位轨迹槽的内部开设有自锁锁槽，所述自锁锁槽的内部嵌入连接有顶出结构。

优选的，所述自锁卡块的内部设置有顶出结构，所述顶出结构包括安装腔，所述自锁卡块的内部开设有安装腔，所述安装腔的内部嵌入连接有顶出杆，所述顶出杆的顶端固定连接有卡合头，所述顶出杆的末端开设有定位孔，所述定位孔的内部嵌入连接有弹簧。

优选的，所述自锁卡块的顶端安装有卡合头，所述卡合头的顶面设置成圆弧形，两组所述卡合头贯穿穿孔延伸至自锁锁槽的内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，通过设置有传动环、传动齿轮和提拉齿条来对固定推座的位置进行定位，可在原先的液压气动的配置下，通过加装传动环和传动齿轮以及提拉齿条等配件相互配合，可以使得传动环再次对固定推座的位置进行限定，可加大限制夹持刀具的稳定性，避免气动装置故障导致刀具的脱落，无论是夹持还是松刀这一过程都更加稳定。

2、本发明提供的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，通过设置自锁卡块和配重球以及安装插杆，在固定推座高频转动时，借助离心力使得配重球推动了自锁卡块完成角度的偏转，由此嵌入到自锁锁槽的内部，转动速度越高离心力越大，实现了刀具的便携式松刀和刀具安装阶段的自锁，通过自锁使得机械手刀库换刀环节中更加的灵活和便捷，也通过自锁来加大对刀具的保护，以及机床工作的安全性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明固定连杆和轮毂电机转子连接结构示意图；

图3为本发明固定连杆和轮毂电机转子立体结构示意图；

图4为本发明传动环和提拉齿条的立体结构示意图；

图5为本发明传动环和传动齿轮的俯视结构示意图；

图6为本发明固定推座的剖面立体结构示意图；

图7为本发明限位通槽和限位杆连接结构示意图；

图8为本发明限位轨迹槽和自锁锁槽的立体结构示意图；

图9为本发明刀盘固定座和连接盘的立体结构示意图；

图10为本发明安装插杆和自锁卡块的连接结构示意图；

图11为本发明顶出杆和顶出杆的正视剖面结构示意图。

图中：1、机床刀座组件；110、刀盘固定座；120、切削刀具；130、固定推座；140、定位插孔；

2、驱动组件；210、固定连杆；220、限位块；230、轮毂电机转子；240、伺服电机；250、转动输出杆；260、轮毂电机定子；270、连接盘；280、限位通槽；290、限位杆；

3、松紧刀机构；310、传动环；320、传动齿轮；330、提拉齿条；340、限位轨迹槽；350、固定块；360、安装插杆；370、自锁卡块；380、配重球； 390、穿孔；3110、滑动杆；3120、安装块；3130、自锁锁槽；3140、磁吸片；

4、顶出结构；410、安装腔；420、顶出杆；430、卡合头；440、定位孔； 450、弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

结合图1-图11所示，本发明的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，包括机床刀座组件1，机床刀座组件1包括刀盘固定座110，刀盘固定座110的上端安装有固定推座130，刀盘固定座110的内部嵌入连接有切削刀具120，刀盘固定座110的内部开设有定位插孔140，在机床刀具的装夹以及机械手刀库自助松刀中，通过内置的液压系统来完成，在液压传动中油压要保证在安全数值，才能使液压油间接传动直至控制固定推座130对切削刀具 120进行夹持，当内部油压的不稳定以及内部渗油都会导致夹取和松刀工作的无法完成，甚至存在松刀不完全和夹持不紧固的问题，因而在维护保养阶段需要保证内部的密封性，以及对油管进行试压清洗，并对泵的吸油高度进行控制，以免造成吸油困难等。

刀盘固定座110的背面一侧设置有驱动组件2，驱动组件2包括固定连杆 210，刀盘固定座110的背面一侧设置有固定连杆210的，固定连杆210的末端嵌入至轮毂电机转子230的内部，轮毂电机转子230的内部安装有轮毂电机定子260，轮毂电机定子260的内部嵌入连接有转动输出杆250，转动输出杆250嵌入至伺服电机240的内部，转动输出杆250的顶端贯穿轮毂电机定子260的一侧至另一侧，转动输出杆250和轮毂电机定子260之间通过转轴转动连接，在对刀盘固定座110的高频转动采用了伺服电机240驱动转动输出杆250的转动来完成，当转动输出杆250进行转动间接的驱动了切削刀具 120进行转动，当工件接触切削刀具120对工件的表面进行切削，来加工出不同的机械工件；

转动输出杆250的一侧末端连接有伺服电机240，转动输出杆250的另一侧连接在刀盘固定座110的上端，刀盘固定座110的背面连接有连接盘270，连接盘270的上端固定连接有限位块220，连接盘270的上端开设有限位通槽 280，限位通槽280的内部嵌入连接有限位杆290，连接盘270的上端等距均匀设置有六组限位块220，六组限位块220分别连接在传动环310的外侧边缘，传动环310设置成环状结构，且传动环310的内壁上开设有卡齿，另外转动输出杆250贯穿轮毂电机定子260，当轮毂电机定子260在进行磁场切割时，轮毂电机转子230环绕了轮毂电机定子260进行转动，当轮毂电机转子230 转动时驱动了固定连杆210完成转动，当固定连杆210进行转动即可带动相互连接的连接盘270进行转动。

连接盘270的上端连接有松紧刀机构3，松紧刀机构3包括传动环310，连接盘270的上端连接有传动环310，刀盘固定座110的背面一侧连接有提拉齿条330，提拉齿条330通过转动轴连接在刀盘固定座110的上端，刀盘固定座110的背面一侧开设有滑槽，且滑槽的内部嵌入连接有提拉齿条330，提拉齿条330和滑槽滑动连接，提拉齿条330的一侧啮合于传动齿轮320的上端，在一系列的传动下驱动了传动环310完成转动，其中具体为，连接盘270转动后连接在连接盘270上端的限位块220作为的传动作用力的“导杆”将作用力传动到传动环310的上端，当传动环310被推动转动，转动借助内侧的卡齿和传动齿轮320之间进行啮合，则传动齿轮320和提拉齿条330的啮合，相互啮合下借助齿块驱动提拉齿条330的上升以及下降，当提拉齿条330被驱动完成上升和下降带动了连接在上端的固定推座130，由此来实现固定推座 130的上升，当三组固定推座130共同被驱动后，三组固定推座130之间的相互靠近，即实现对工件的夹持，在配合内置原先的液压夹持组件，使得液压系统在出现故障报错时，依旧能通过传动环310、传动齿轮320、以及提拉齿条330对固定推座130位置的限制，也避免出现刀具连接的松动。

固定推座130的内部填充有固定块350，固定推座130的内部连接有安装插杆360，安装插杆360的上端安装有自锁卡块370，固定推座130的内部嵌入有配重球380，安装插杆360和自锁卡块370设置有两组，两组安装插杆 360和自锁卡块370嵌入在固定推座130的内部且位于固定块350之间，固定推座130的内壁固定连接有磁吸片3140，配重球380为铁质实心金属小球，利用了铁质金属小球独特的物理特性，首先配重球380在接触或过于靠近磁吸片3140时，通过被其进行捕捉，当配重球380被磁吸片3140捕捉后靠近并吸附，配重球380嵌入在固定块350之间，固定推座130的上端开设有穿孔390，固定推座130的一侧固定连接有安装块3120，安装块3120的内部嵌入连接有滑动杆3110，固定推座130的内壁固定连接有磁吸片3140，滑动杆 3110的上端两端嵌入在刀盘固定座110的内部，滑动杆3110和安装块3120 连接处设置有通孔，滑动杆3110和安装块3120之间滑动连接，刀盘固定座 110的上端开设有限位轨迹槽340，刀盘固定座110的内侧开合有三组限位轨迹槽340，三组限位轨迹槽340的内部开设有自锁锁槽3130，当设备工作期间，刀盘固定座110进行了高频的转动，转动产生的离心力克服了配重球380 对磁吸片3140的吸引力，使得配重球380在离心力的推动下向自锁卡块370 的一侧靠近，也利用了离心力推动了自锁卡块370的一侧，使得自锁卡块370 沿着安装插杆360为轴发生偏转，发生偏转后安装插杆360的另外一侧则嵌入到自锁锁槽3130的内部，当刀盘固定座110停止转动时，随着离心力的逐渐消失，配重球380再次被磁吸片3140进行捕捉，在没有配重球380的抵触下，自锁卡块370再次脱离自锁锁槽3130，在后期的换刀松刀中，利用液压系统和传动环310的转动共同配合，实现对切削刀具120的松开，为了保证滑动的稳定性，固定推座130的滑动期间通过安装块3120和滑动杆3110来加大限制，以及限位杆290和限位通槽280的共同配合来完成，届时使得固定推座130和刀盘固定座110之间安装部分的稳定，松刀的稳定性，自锁锁槽3130的内部嵌入连接有顶出结构4。

自锁卡块370的内部设置有顶出结构4，顶出结构4包括安装腔410，自锁卡块370的内部开设有安装腔410，安装腔410的内部嵌入连接有顶出杆 420，顶出杆420的顶端固定连接有卡合头430，顶出杆420的末端开设有定位孔440，定位孔440的内部嵌入连接有弹簧450，自锁卡块370的顶端安装有卡合头430，卡合头430的顶面设置成圆弧形，两组卡合头430贯穿穿孔 390延伸至自锁锁槽3130的内部，在弹簧450的抵触推动下的，使得顶出杆420在安装腔410的内部得以进行伸张和缩减，由此卡合头430抵触在自锁锁槽3130的内部也就更加的牢固，当卡合头430脱离自锁锁槽3130时，通过在固定推座130上端安装拉杆，其中拉杆贯穿固定推座130的外侧直至到其固定推座130的内侧，通过拉杆推动自锁卡块370远离卡合头430的一侧，使得自锁卡块370的一侧向下偏转，进而卡合头430脱离了自锁锁槽3130嵌入到固定推座130的内侧，再次使用时离心力对自锁卡块370造成角度上的偏转，由此来实现自锁，自锁的目的使得安全性得到了一定的保障，在松刀换刀时，也不受其影响，操作上也更加的高效。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，包括机床刀座组件(1)，其特征在于：所述机床刀座组件(1)包括刀盘固定座(110)，所述刀盘固定座(110)的上端安装有固定推座(130)，所述刀盘固定座(110)的内部嵌入连接有切削刀具(120)，所述刀盘固定座(110)的内部开设有定位插孔(140)；

所述刀盘固定座(110)的背面一侧设置有驱动组件(2)，所述驱动组件(2)包括固定连杆(210)，所述刀盘固定座(110)的背面一侧设置有固定连杆(210)的，所述固定连杆(210)的末端嵌入至轮毂电机转子(230)的内部，所述轮毂电机转子(230)的内部安装有轮毂电机定子(260)，所述轮毂电机定子(260)的内部嵌入连接有转动输出杆(250)，所述转动输出杆(250)的一侧末端连接有伺服电机(240)，所述转动输出杆(250)的另一侧连接在刀盘固定座(110)的上端，所述刀盘固定座(110)的背面连接有连接盘(270)，所述连接盘(270)的上端固定连接有限位块(220)，所述连接盘(270)的上端开设有限位通槽(280)，所述限位通槽(280)的内部嵌入连接有限位杆(290)；

所述连接盘(270)的上端连接有松紧刀机构(3)，所述松紧刀机构(3)包括传动环(310)，所述连接盘(270)的上端连接有传动环(310)。

2.根据权利要求1所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述转动输出杆(250)嵌入至伺服电机(240)的内部，所述转动输出杆(250)的顶端贯穿轮毂电机定子(260)的一侧至另一侧，所述转动输出杆(250)和轮毂电机定子(260)之间通过转轴转动连接。

3.根据权利要求1所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述连接盘(270)的上端等距均匀设置有六组所述限位块(220)，六组所述限位块(220)分别连接在传动环(310)的外侧边缘，所述传动环(310)设置成环状结构，且传动环(310)的内壁上开设有卡齿。

4.根据权利要求1所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述刀盘固定座(110)的背面一侧连接有提拉齿条(330)，所述提拉齿条(330)通过转动轴连接在刀盘固定座(110)的上端，所述刀盘固定座(110)的背面一侧开设有滑槽，且滑槽的内部嵌入连接有提拉齿条(330)，所述提拉齿条(330)和滑槽滑动连接，所述提拉齿条(330)的一侧啮合于传动齿轮(320)的上端。

5.根据权利要求1所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述固定推座(130)的内部填充有固定块(350)，所述固定推座(130)的内部连接有安装插杆(360)，所述安装插杆(360)的上端安装有自锁卡块(370)，所述固定推座(130)的内部嵌入有配重球(380)。

6.根据权利要求5所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述安装插杆(360)和自锁卡块(370)设置有两组，两组所述安装插杆(360)和自锁卡块(370)嵌入在固定推座(130)的内部且位于固定块(350)之间，所述配重球(380)为铁质实心金属小球，所述配重球(380)嵌入在固定块(350)之间。

7.根据权利要求1所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述固定推座(130)的上端开设有穿孔(390)，所述固定推座(130)的一侧固定连接有安装块(3120)，所述安装块(3120)的内部嵌入连接有滑动杆(3110)，所述滑动杆(3110)的上端两端嵌入在刀盘固定座(110)的内部，所述滑动杆(3110)和安装块(3120)连接处设置有通孔，所述滑动杆(3110)和安装块(3120)之间滑动连接，所述固定推座(130)的内壁固定连接有磁吸片(3140)。

8.根据权利要求1所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述刀盘固定座(110)的上端开设有限位轨迹槽(340)，所述刀盘固定座(110)的内侧开合有三组所述限位轨迹槽(340)，三组所述限位轨迹槽(340)的内部开设有自锁锁槽(3130)，所述自锁锁槽(3130)的内部嵌入连接有顶出结构(4)。

9.根据权利要求8所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述自锁卡块(370)的内部设置有顶出结构(4)，所述顶出结构(4)包括安装腔(410)，所述自锁卡块(370)的内部开设有安装腔(410)，所述安装腔(410)的内部嵌入连接有顶出杆(420)，所述顶出杆(420)的顶端固定连接有卡合头(430)，所述顶出杆(420)的末端开设有定位孔(440)，所述定位孔(440)的内部嵌入连接有弹簧(450)。

10.根据权利要求5所述的机械手刀库换刀用高稳定性主轴自助松刀机构，其特征在于：所述自锁卡块(370)的顶端安装有卡合头(430)，所述卡合头(430)的顶面设置成圆弧形，两组所述卡合头(430)贯穿穿孔(390)延伸至自锁锁槽(3130)的内部。

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