CN117102933B - 一种圆盘式自动化刀库 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床附件的技术领域，特别是涉及一种圆盘式自动化刀库；其实现对刀具夹固同时，减少卡爪与刀具之间摩擦力，降低刀具磨损，无需复杂机械结构，结构科学合理；包括刀具、用于刀具放置以及切换的刀盘、均布于刀盘上的多个卡爪以及为刀盘转动提供动力的旋转驱动机构，所述卡爪包括安装座、铰接安装于安装座上的两抱臂、两扭簧、滑动安装于安装座上的顶推杆以及安装于顶推杆端部的驱动块，两所述抱臂通过两扭簧与安装座弹性连接，所述抱臂包括环抱部以及与环抱部一体连接的折弯驱动臂部，所述顶推杆临近刀盘中心的一端两侧均转动安装有用于折弯驱动臂部驱动的驱动部，所述驱动块为磁吸块。

Description

一种圆盘式自动化刀库

技术领域

本发明涉及机床附件的技术领域，特别是涉及一种圆盘式自动化刀库。

背景技术

众所周知，刀库是提供机床自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置。其自动换刀机构可以储放多把刀具的刀库，改变了传统以人为主的生产方式。通过刀库换刀处理可以满足各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等，大幅缩短加工时程，降低生产成本。

如中国发明专利公开了一种圆盘式自动化刀库（公开（公告）号CN114799986B），包括传动箱和用于存放刀具的刀盘，刀盘的边缘周向均匀设有若干用于夹持固定刀具的卡爪，传动箱的箱体内设有传动机构，所述传动机构包括转动安装在所述箱体上的第一套筒、用于驱动所述第一套筒旋转的回转机构、同轴设置在所述第一套筒内的伸缩机构、同轴套设在所述第一套筒上并与所述伸缩机构的伸缩端相连的第二套筒，所述刀盘固定安装在所述第二套筒上，使所述刀盘既能够在所述回转机构的驱动下进行旋转选刀，又能在所述伸缩装置的驱动下轴向位移进行装刀和卸刀。不仅结构紧凑，占地面积小，安装方便，而且换刀过程安全平稳，换刀精度高，不容易出现重大换刀误差和甩刀的安全事故。

然而，本发明人具体实施此装置时，发现存在以下缺陷：其通过卡爪实现对刀具的弹性卡固，然而在刀具向卡爪处取放过程中，刀具与卡爪上的卡臂之间摩擦接触，长时间使用后刀具磨损，当刀具安装于铣床或其他车床时，安装精度欠佳，影响后续加工精度。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种实现对刀具夹固同时，减少卡爪与刀具之间摩擦力，降低刀具磨损，无需复杂机械结构，结构科学合理的圆盘式自动化刀库。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种圆盘式自动化刀库，包括刀具、用于刀具放置以及切换的刀盘、均布于刀盘上的多个卡爪以及为刀盘转动提供动力的旋转驱动机构，所述卡爪包括安装座、铰接安装于安装座上的两抱臂、两扭簧、滑动安装于安装座上的顶推杆以及安装于顶推杆端部的驱动块，两所述抱臂通过两扭簧与安装座弹性连接，所述抱臂包括环抱部以及与环抱部一体连接的折弯驱动臂部，所述顶推杆临近刀盘中心的一端两侧均转动安装有用于折弯驱动臂部驱动的驱动部，所述驱动块为磁吸块；进一步的，所述安装座上固定安装有转轴，所述抱臂转动安装于转轴上，所述扭簧套设于转轴上，所述扭簧的一端与转轴固定连接，所述扭簧的另一端与抱臂固定连接；所述顶推杆位于两抱臂之间，驱动部与折弯驱动臂部远离顶推杆的一侧接触；驱动部可采用L型杆；磁吸块优选永磁体；刀具采用具有磁吸效果的铁、钢或其他合金材料；所述安装座上设有滑轨，所述顶推杆滑动安装于滑轨上。

优选的，所述驱动部包括两对称布置于顶推杆两侧的延展臂以及转动安装于延展臂上的滚轮；进一步的，所述滚轮与折弯驱动臂部远离顶推杆的一侧接触。

优选的，所述折弯驱动臂部上设有容许延展臂穿过的滑槽。

优选的，所述折弯驱动臂部的端部设有与滚轮契合的弧形卡槽。

优选的，所述旋转驱动机构包括机架、滑动安装于机架上的滑座和为滑座进给提供动力的进给驱动件，所述刀盘转动安装于滑座上，所述滑座上安装有为刀盘转动提供动力的转动驱动组件；进一步的，进给驱动件优选驱动缸，也可采用机械滑台等具有等同直线驱动效果的其他等同件；所述转动驱动组件可单独采用步进电机；也可采用电动机和传动带或传动齿轮组，电动机的输出端通过传动带或传动齿轮组与刀盘传动连接。

优选的，还包括防尘隔离罩和驱动杆，所述防尘隔离罩固定安装于滑座上，所述防尘隔离罩上设有取放口，所述防尘隔离罩上转动安装有与防尘隔离罩契合并用于取放口盖合的遮挡罩，所述驱动杆的一端与遮挡罩铰接，所述驱动杆的另一端与机架铰接；进一步的，所述取放口的竖直中心面与滑座的直线进给方向平行布置。

优选的，所述防尘隔离罩内安装有吹气喷嘴，所述吹气喷嘴的输出端沿刀盘的径向向下倾斜布置，所述防尘隔离罩上设有与吹气喷嘴对应的排气口。

优选的，还包括用于刀具取放的上下料机械手，所述上下料机械手包括竖直滑台、安装于竖直滑台上的伸缩臂以及转动安装于伸缩臂上的拇指夹钳，所述伸缩臂上安装有为拇指夹钳转动提供动力的驱动电机；进一步的，竖直滑台可采用机械滑台、液压滑台或气压滑台等具有升降驱动效果的等同滑台；所述伸缩臂优选多级伸缩缸式驱动臂。

优选的，所述刀具上设有定位槽，所述卡爪的安装座上设有与定位槽契合的定位键。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种圆盘式自动化刀库，具备以下有益效果：该圆盘式自动化刀库，通过将刀具向卡爪处推送，使刀具与驱动块接触，驱动块与刀具通过磁力吸附为一体，顶推杆带动驱动部沿折弯驱动臂部移动，经折弯驱动臂部传动后，两环抱部相互远离，刀具进入至两环抱部之内，随着驱动部持续移动，驱动部脱离对折弯驱动臂部的顶推，在扭簧作用下，两环抱部相互抱合，刀具被卡固定于两环抱部之间，实现对刀具的卡固，当需对刀具取出时，沿刀盘径向拉动刀具，与刀具磁力吸附的驱动块同步移动，驱动部沿折弯驱动臂部反向移动，驱动部顶推折弯驱动臂部，使两环抱部相互远离，直至刀具自卡爪内完全移出，此过程中，刀具与卡爪之间并非滑动接触，而是通过环抱部直接与刀具外壁卡固接触，有效减少两者之间的摩擦力，降低刀具磨损，无需复杂机械结构，即可实现对刀具的自动稳定卡固，结构科学合理。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是本发明的图2中A-A处剖面结构示意图；

图4是本发明的刀盘与旋转驱动机构位置关系立体结构示意图；

图5是本发明的卡爪立体结构示意图；

图6是本发明的卡爪平面结构示意图；

图7是本发明的图6中B-B处剖面结构示意图；

附图中标记：1、刀具；2、刀盘；3、安装座；4、抱臂；5、扭簧；6、顶推杆；7、驱动块；8、环抱部；9、折弯驱动臂部；10、延展臂；11、滚轮；12、弧形卡槽；13、机架；14、滑座；15、进给驱动件；16、转动驱动组件；17、防尘隔离罩；18、驱动杆；19、取放口；20、遮挡罩；21、吹气喷嘴；22、排气口；23、竖直滑台；24、伸缩臂；25、拇指夹钳；26、驱动电机；27、定位槽；28、定位键；29、滑槽。

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。

请参阅图1-7，本发明的一种圆盘式自动化刀库，包括刀具1、用于刀具1放置以及切换的刀盘2、均布于刀盘2上的多个卡爪以及为刀盘2转动提供动力的旋转驱动机构，卡爪包括安装座3、铰接安装于安装座3上的两抱臂4、两扭簧5、滑动安装于安装座3上的顶推杆6以及安装于顶推杆6端部的驱动块7，两抱臂4通过两扭簧5与安装座3弹性连接，抱臂4包括环抱部8以及与环抱部8一体连接的折弯驱动臂部9，顶推杆6临近刀盘2中心的一端两侧均转动安装有用于折弯驱动臂部9驱动的驱动部，驱动块7为磁吸块；进一步的，安装座3上固定安装有转轴，抱臂4转动安装于转轴上，扭簧5套设于转轴上，扭簧5的一端与转轴固定连接，扭簧5的另一端与抱臂4固定连接；顶推杆6位于两抱臂4之间，驱动部与折弯驱动臂部9远离顶推杆6的一侧接触；驱动部可采用L型杆；磁吸块优选永磁体；刀具1采用具有磁吸效果的铁、钢或其他合金材料；安装座3上设有滑轨，顶推杆6滑动安装于滑轨上；此实施例中，驱动部对折弯驱动臂部9提供顶推力，而扭簧5可为折弯驱动臂部9提供复位驱动力，两者相互作用，实现卡爪的自动启闭动作。

具体的，驱动部包括两对称布置于顶推杆6两侧的延展臂10以及转动安装于延展臂10上的滚轮11；进一步的，滚轮11与折弯驱动臂部9远离顶推杆6的一侧接触；通过滚轮11，可实现驱动部与折弯驱动臂部9的转动接触，可有效减小驱动部与折弯驱动臂部9之间的摩擦力，从而对驱动部施加较小的力，即可实现对折弯驱动臂部9的顶推驱动。

具体的，折弯驱动臂部9上设有容许延展臂10穿过的滑槽29；通过滑槽29，使折弯驱动臂部9与驱动部滑动接触，滑槽29可对延展臂10的移动轨迹进行限制，同时延展臂10可避免折弯驱动臂部9沿刀盘2的轴向移位，两组相互限制，可有效提高卡爪的结构稳定性。

具体的，折弯驱动臂部9的端部设有与滚轮11契合的弧形卡槽12；当刀具1被完全卡入卡爪内后，滚轮11完全卡入至弧形卡槽12内，滚轮11对折弯驱动臂部9起到限位作用，从而有效防止折弯驱动臂部9自行移动，使卡爪将刀具1稳定卡固，提高刀具1在卡爪内的卡固稳定性。

具体的，旋转驱动机构包括机架13、滑动安装于机架13上的滑座14和为滑座14进给提供动力的进给驱动件15，刀盘2转动安装于滑座14上，滑座14上安装有为刀盘2转动提供动力的转动驱动组件16；进一步的，进给驱动件15优选驱动缸，也可采用机械滑台等具有等同直线驱动效果的其他等同件；转动驱动组件16可单独采用步进电机；也可采用电动机和传动带或传动齿轮组，电动机的输出端通过传动带或传动齿轮组与刀盘2传动连接；转动驱动组件16可为刀盘2转动提供动力，从而使刀盘2上的刀具1位置根据需求进行实时切换，而进给驱动件15带动滑座14进给，可使刀盘2向待安装刀具1的设备处进给，缩短刀具1与待换刀设备之间间距，提高刀具1换刀效率。

具体的，还包括防尘隔离罩17和驱动杆18，所述防尘隔离罩17固定安装于滑座14上，防尘隔离罩17上设有取放口19，防尘隔离罩17上转动安装有与防尘隔离罩17契合并用于取放口19盖合的遮挡罩20，驱动杆18的一端与遮挡罩20铰接，驱动杆18的另一端与机架13铰接；进一步的，取放口19的竖直中心面与滑座14的直线进给方向平行布置；防尘隔离罩17起到防尘效果的同时，可有效防止无关人员与转动状态的刀盘2接触，降低机械伤人事故率，提高该刀库的使用安全性，当滑座14进给时，防尘隔离罩17跟随滑座14同步进给，而驱动杆18拉动遮挡罩20，遮挡罩20绕防尘隔离罩17的中心轴线转动，遮挡罩20脱离对取放口19的遮挡，使刀具1可顺利自取放口19处通过，而当滑座14复位时，驱动杆18推动遮挡罩20复位，将取放口19遮挡，实现对取放口19的自动启闭控制，无需人为干涉。

具体的，防尘隔离罩17内安装有吹气喷嘴21，吹气喷嘴21的输出端沿刀盘2的径向向下倾斜布置，防尘隔离罩17上设有与吹气喷嘴21对应的排气口22；可将吹气喷嘴21与外部有压气源连通，通过吹气喷嘴21向刀具1处鼓吹气流，通过气流将刀具1处的灰尘等吹离，减少灰尘等在刀具1处附着，降低灰尘对刀具1在设备安装时的安装精度影响，以保证后续刀具1的安装精度。

具体的，还包括用于刀具1取放的上下料机械手，上下料机械手包括竖直滑台23、安装于竖直滑台23上的伸缩臂24以及转动安装于伸缩臂24上的拇指夹钳25，伸缩臂24上安装有为拇指夹钳25转动提供动力的驱动电机26；进一步的，竖直滑台23可采用机械滑台、液压滑台或气压滑台等具有升降驱动效果的等同滑台；伸缩臂24优选多级伸缩缸式驱动臂；通过竖直滑台23可实现对刀具1的上下驱动，而伸缩臂24可实现刀具1的水平方向移动，驱动电机26可带动刀具1进行转动调整，实现刀具1的多维移动，可满足多型号设备的刀具1安装需求。

具体的，刀具1上设有定位槽27，卡爪的安装座3上设有与定位槽27契合的定位键28；当刀具1放置于刀盘2的卡爪处后，定位键28伸入至定位槽27内，对刀具1进行卡固限位，防止刀具1自转，进一步提高刀具1在刀盘2上的放置稳定性。

在使用时，通过上下料机械手将刀具1夹持，并将刀具1送至防尘隔离罩17的取放口19处，进给驱动件15带动滑座14向刀具1处进给，防尘隔离罩17跟随滑座14同步进给，而驱动杆18拉动遮挡罩20，遮挡罩20绕防尘隔离罩17的中心轴线转动，遮挡罩20脱离对取放口19的遮挡，刀具1经取放口19进入至防尘隔离罩17内，驱动块7与刀具1通过磁力吸附为一体，顶推杆6带动驱动部上的滚轮11沿折弯驱动臂部9移动，经折弯驱动臂部9传动后，两环抱部8相互远离，刀具1进入至两环抱部8之内，驱动部上的滚轮11持续移动直至完全进入至弧形卡槽12内，滚轮11脱离对折弯驱动臂部9的顶推，在扭簧5作用下，两环抱部8相互抱合，刀具1被卡固定于两环抱部8之间，实现对刀具1的卡固，当需对刀具1取出时，上下料机械手沿刀盘2径向拉动刀具1，与刀具1磁力吸附的驱动块7同步移动，滚轮11沿折弯驱动臂部9反向移动，驱动部顶推折弯驱动臂部9，使两环抱部8相互远离，直至刀具1自卡爪内完全移出；完成刀具1的取放动作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种圆盘式自动化刀库，其特征在于，包括刀具（1）、用于刀具（1）放置以及切换的刀盘（2）、均布于刀盘（2）上的多个卡爪以及为刀盘（2）转动提供动力的旋转驱动机构；

所述卡爪包括安装座（3）、铰接安装于安装座（3）上的两抱臂（4）、两扭簧（5）、滑动安装于安装座（3）上的顶推杆（6）以及安装于顶推杆（6）端部的驱动块（7），两所述抱臂（4）通过两扭簧（5）与安装座（3）弹性连接，所述抱臂（4）包括环抱部（8）以及与环抱部（8）一体连接的折弯驱动臂部（9），所述顶推杆（6）临近刀盘（2）中心的一端两侧均转动安装有用于折弯驱动臂部（9）驱动的驱动部，所述驱动块（7）为磁吸块；

所述驱动部包括两对称布置于顶推杆（6）两侧的延展臂（10）以及转动安装于延展臂（10）上的滚轮（11）；

所述折弯驱动臂部（9）上设有容许延展臂（10）穿过的滑槽（29）；

所述折弯驱动臂部（9）的端部设有与滚轮（11）契合的弧形卡槽（12）；

所述旋转驱动机构包括机架（13）、滑动安装于机架（13）上的滑座（14）和为滑座（14）进给提供动力的进给驱动件（15），所述刀盘（2）转动安装于滑座（14）上，所述滑座（14）上安装有为刀盘（2）转动提供动力的转动驱动组件（16）。

2.根据权利要求1所述的圆盘式自动化刀库，其特征在于，还包括防尘隔离罩（17）和驱动杆（18），所述防尘隔离罩（17）固定安装于滑座（14）上，所述防尘隔离罩（17）上设有取放口（19），所述防尘隔离罩（17）上转动安装有与防尘隔离罩（17）契合并用于取放口（19）盖合的遮挡罩（20），所述驱动杆（18）的一端与遮挡罩（20）铰接，所述驱动杆（18）的另一端与机架（13）铰接。

3.根据权利要求2所述的圆盘式自动化刀库，其特征在于，所述防尘隔离罩（17）内安装有吹气喷嘴（21），所述吹气喷嘴（21）的输出端沿刀盘（2）的径向向下倾斜布置，所述防尘隔离罩（17）上设有与吹气喷嘴（21）对应的排气口（22）。

4.根据权利要求1所述的圆盘式自动化刀库，其特征在于，还包括用于刀具（1）取放的上下料机械手，所述上下料机械手包括竖直滑台（23）、安装于竖直滑台（23）上的伸缩臂（24）以及转动安装于伸缩臂（24）上的拇指夹钳（25），所述伸缩臂（24）上安装有为拇指夹钳（25）转动提供动力的驱动电机（26）。

5.根据权利要求1所述的圆盘式自动化刀库，其特征在于，所述刀具（1）上设有定位槽（27），所述卡爪的安装座（3）上设有与定位槽（27）契合的定位键（28）。