CN118456083A - 一种换刀机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换刀机构，包括安装箱；双轮齿转动件，设置有一圈第一轮齿和第二轮齿；电机，通过第一传动组件驱动双轮齿转动件转动；旋转升降组件，包括升降输出轴、固定在升降输出轴末端的推导环、套设在升降输出轴上的套筒以及固定在套筒上的第一齿轮；升降传动组件，包括齿轮凸轮和拔杆；第二传动组件，包括与第二轮齿啮合的第二齿轮以及与第一齿轮啮合的第一蜗杆；刀臂组件，包括固定在升降输出轴上的换刀臂、可拆卸固定在换刀臂两端的换刀爪、设置在换刀臂内的推动件以及活动配置在换刀臂内并由推动件带动而移动的锁刀杆。本发明的换刀机构由一个电机就能完成换刀操作，提高了换刀效率，降低了换刀机构的成本。

Description

一种换刀机构

技术领域

本发明涉及换刀设备技术领域，具体涉及一种换刀机构。

背景技术

在产品加工过程中，通常利用换刀机构与换刀机构上的刀臂配合使用， 以完成加工设备与刀库之间的更换刀具动作。

如公开号为CN215747984U的中国专利公开了一种换刀结构，包括：刀库组件、取刀机构和伸出机构，其中，刀库组件包括第一刀具输送装置，第一刀具输送装置包括第一刀具固定端和第一刀具运动端，第一刀具运动端上设置有多个依次排列的第一夹刀件，刀库组件上设有第一取刀位，第一取刀位远离第一刀具输送装置的一侧设有第二取刀位；取刀机构包括第一驱动装置，第一驱动装置包括第一固定端和第一运动端，第一固定端与第一刀具固定端相对固定，第一运动端上设有第二夹刀件，第一运动端可带动第二夹刀件在第一取刀位和第二取刀位之间运动；伸出机构包括伸出驱动装置，伸出驱动装置伸出固定端和伸出运动端，伸出固定端与第一刀具固定端相对固定，伸出运动端设有第三夹刀件，第三夹刀件位于第二取刀位远离第一取刀位的一侧，伸出运动端可带动第三夹刀件沿靠近或远离第二取刀位的方向运动。

在上述换刀结构中，换刀结构需要借助多个驱动源（第一驱动装置和伸出驱动装）才能完成换刀操作，并且需要先将电主轴上的旧刀拆下（放回刀库中）后，才能再将刀库中的新刀拆下安装到电主轴上，致使换刀效率低下。

目前主流的换刀结构为同步锁刀，即在机械手进行拔刀动作的同时机械手锁刀轴开始锁紧，这样就造成在机械手拔刀的时候，机械手没有处于完全锁紧状态，换言之，机械手在拔刀前并没有将刀柄提前锁紧。这类锁紧方式对于刀尖朝向与重力方向垂直的换刀结构影响较大，可靠性非常差，具有不安全隐患。

发明内容

为解决现有技术中刀库结构复杂，整体体积较大，本发明提供一种换刀机构。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种换刀机构，包括：安装箱，包括可拆卸连接的上箱体和下箱体；

双轮齿转动件，可转动地安装在所述安装箱内，所述双轮齿转动件呈圆形，所述双轮齿转动件的外周面设置有一圈第一轮齿，所述双轮齿转动件的一个端面开设有圆形凹槽，所述圆形凹槽的槽壁开设有一圈第二轮齿；

电机，设置在所述安装箱外，所述电机通过第一传动组件驱动所述双轮齿转动件转动；

旋转升降组件，包括升降输出轴、固定在所述升降输出轴末端的推导环、套设在所述升降输出轴上的套筒以及固定在所述套筒上的第一齿轮，所述套筒与所述升降输出轴之间设置有限位结构，所述限位结构使所述升降输出轴能沿轴向在所述套筒中做升降运动且能在所述套筒带动下做同步转动；

升降传动组件，包括齿轮凸轮和拔杆，所述齿轮凸轮的外周面具有与所述第二轮齿啮合的第三轮齿，所述齿轮凸轮的一个端面开设有行程限位槽，所述拔杆的一端可转动地固定在所述安装箱的箱板上另一端与所述推导环滚动连接，所述拔杆上安装有第一单杆轴承，所述第一单杆轴承滑动配置在所述行程限位槽中；

第二传动组件，包括与所述第二轮齿啮合的第二齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第一蜗杆，所述第二齿轮固定在所述第一蜗杆的蜗杆轴上；

刀臂组件，包括固定在所述升降输出轴另一末端的换刀臂、分别可拆卸固定在所述换刀臂两端的两个换刀爪、设置在所述换刀臂内的两个推动件以及活动配置在所述换刀臂内并分别由两个所述推动件带动而向靠近或远离所述换刀爪方向移动的两个锁刀杆，所述锁刀杆与所述换刀爪配合实现对刀具的锁紧。

在某些实施方式中，所述上箱体的顶板上开设有第一安装孔，所述双轮齿转动件的中心部位设置有第一轴孔；

所述换刀机构还包括配置在所述第一轴孔中的第一转动轴、套设在所述第一转动轴上的第一轴承以及配置在所述第一安装孔中的第一偏心调整座，所述第一轴承配置在所述第一偏心调整座中。

在某些实施方式中，所述下箱体的底板上开设有第二安装孔，所述双轮齿转动件开设有第一轴承孔；

所述升降传动组件还包括第一安装轴、第二轴承、第三轴承和配置在所述第二安装孔中的第二偏心调整座，所述齿轮凸轮固定在所述第一安装轴上，所述第二轴承和所述第三轴承套设在所述第一安装轴上并分设在所述齿轮凸轮的两侧，所述第二轴承配置在所述第一轴承孔中，所述第三轴承配置在所述第二偏心调整座中。

在某些实施方式中，所述下箱体的底板上开设有第三安装孔，所述双轮齿转动件开设有第二轴承孔；

所述第二传动组件还包括套设在所述蜗杆轴上并分设在所述第二齿轮两侧的第四轴承和第五轴承、以及配置在所述第三安装孔中的第三偏心调整座，所述第四轴承配置在所述第二轴承孔中，所述第五轴承配置在所述第三偏心调整座中。

在某些实施方式中，所述下箱体的前侧板开设有第四安装孔，所述下箱体内设置有与所述前侧板平行的套筒安装板，所述套筒安装板设置有第五安装孔；

所述第一齿轮配置在所述前侧板和所述套筒安装板之间，所述套筒通过第六轴承和第七轴承分别可转动地配置在所述第四安装孔和所述第五安装孔中。

在某些实施方式中，所述升降输出轴包括沿轴向活动配置在所述套筒中的升降段，所述升降段的横截面为多边形，所述套筒对应设置有多边形的第一通孔，所述升降段和所述第一通孔构成所述限位结构。

在某些实施方式中，所述升降输出轴包括沿轴向活动配置在所述套筒中的升降段，所述升降段的横截面为圆形，所述第二齿轮设置有圆形的第二通孔，所述升降段在外周面上、所述第二通孔的孔壁上对应设置有相互配合的凹凸结构，所述升降段、所述第二通孔和所述凹凸结构共同构成所述限位结构；

所述凹凸结构包括开设在所述升降段并沿轴向延伸的第一限位凹槽以及设置在所述第二通孔孔壁上并向所述升降段凸起的第一凸块，所述第一凸块固定配置在所述第一限位凹槽中；

或所述凹凸结构包括开设在所述第二通孔孔壁上的第二限位凹槽以及设置在所述升降段上并沿轴向延伸的第二凸块，所述第二凸块固定配置在所述第二限位凹槽中。

在某些实施方式中，所述换刀臂的中间部位设置有与所述升降输出轴连接的连接轴孔，所述换刀臂在所述连接轴孔的两侧均开设有一个安装槽；

所述推动件包括横向移动块、纵向移动块、第一弹簧和第二弹簧，所述纵向移动块和所述横向移动块均活动配置在所述安装槽中，所述横向移动块与所述锁刀杆连接，所述纵向移动块与所述横向移动斜面滑移配合，当所述纵向移动块被推动沿纵向移动时会带动所述横向移动块沿水平方向移动，所述第一弹簧套设在所述锁刀杆用于所述锁刀杆的复位，所述第二弹簧与所述纵向移动块连接用于所述纵向移动块的复位。

在某些实施方式中，所述横向移动块朝向所述纵向移动块的端面为倾斜面，所述横向移动块在所述倾斜面上开设有第一滑移通槽，所述第一滑移通槽的开口端两侧面分别设置有一第一限位凸起，所述纵向移动块相对的两端面开设有朝向所述横向移动块方向倾斜延伸的第一限位滑槽，所述纵向移动块部分滑动配置在所述第一滑移通槽中且所述第一限位凸起滑动配置在所述第一限位滑槽中；

或者所述纵向移动块朝向所述横向移动块的端面开设有朝向所述横向移动块方向倾斜延伸的第二滑移通槽，所述第二滑移通槽相对的两侧壁上分别开设有第二限位滑槽，所述横向移动块朝向所述纵向移动块的一端的相对两侧面分别设置有向外凸起的第二限位凸起，所述横向移动块部分滑动配置在所述第二滑移通槽中且所述第二限位凸起滑动配置在所述第二限位滑槽中。

在某些实施方式中，所述推动件具有延伸出所述换刀臂外侧面的解锁销，所述升降输出轴设置有沿轴向延伸的拉杆通孔；

所述换刀机构还包括解锁组件，所述解锁组件包括固定在所述安装箱外的解锁气缸和设置在所述换刀臂外侧面的解锁板，所述解锁气缸的拉杆活动穿过所述拉杆通孔后与所述解锁板连接，所述解锁气缸驱动所述解锁板按压所述解锁销使所述刀臂组件处于解锁状态。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的换刀机构由一个电机就能实现刀臂组件的升降运动和转动运动，以完成换刀操作，且换刀操作不需要将旧刀拆下，提高了换刀效率，降低了换刀机构的成本；

本发明的刀臂组件能够锁刀，有效避免了在换刀过程中出现掉刀的情况；

本发明具有解锁组件，解锁组件与刀臂组件配合能够提前锁刀，动作灵活稳定，无安全隐患。

附图说明

图1为本发明实施例一中换刀机构的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一中换刀机构的零部件爆炸图；

图3为本发明实施例一中安装于安装箱内的各结构的连接示意图；

图4为本发明实施例三中升降输出轴与套筒之间的配合示意图；

图5为本发明实施例四中刀臂组件的零部件爆炸图；

图6为本发明实施例四中横向移动块的结构示意图；

图7为本发明实施例四中纵向移动块地结构示意图；

图8为本发明实施例五中刀臂组件的零部件爆炸图；

图9为本发明实施例五中横向移动块的结构示意图；

图10为本发明实施例五中纵向移动块地结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

参照图1至图3，本公开提供了一种换刀机构，包括安装箱1、可转动地安装在安装箱1内的双轮齿转动件2、设置在安装箱1外的电机3、设置在安装箱1内的旋转升降组件5、设置在安装箱1内的并分别与旋转升降组件5和双轮齿转动件2配合传动的升降传动组件6和第二传动组件7、以及与旋转升降组件5连接的刀臂组件8。

安装箱1包括可拆卸连接的上箱体11和下箱体12，上箱体11与下箱体12共同构造了一个安装双轮齿转动件2、旋转升降组件5等的安装腔。

双轮齿转动件2为具有一定厚度的圆形板，双轮齿转动件2的中心部位开设有第一轴孔23，换刀机构还包括固定在第一轴孔23中的第一转动轴26、套设在第一转动轴26上的第一轴承27、以及第一偏心调整座28，第一轴承27配置在第一偏心调整座28中，第一偏心调整座28通过螺栓固定在上箱体11的箱板上或下箱体12箱板上。优选地，双轮齿转动件2安装在上箱体11的上安装腔内，具体的，上箱体11的顶板上开设有第一安装孔110，第一偏心调整座28配置在第一安装孔110中并通过螺栓与顶板固定连接。

双轮齿转动件2的外周面设置有一圈第一轮齿21，第一轮齿21通过第一传动组件4与电机3连接，由电机3驱动双轮齿转动件2绕轴线转动。双轮齿转动件2的一个端面开设有圆形凹槽20，圆形凹槽20的轴线与双轮齿转动件2的轴线为同一直线，圆形凹槽20的槽壁开设有一圈第二轮齿22，第二轮齿22分别与升降传动组件6和第二传动组件7啮合。

旋转升降组件5用于带动刀臂组件8做升降运动和转动，以完成换刀作业。旋转升降组件5包括升降输出轴50、固定在升降输出轴50末端的推导环51、套设在升降输出轴50上的套筒52以及固定在套筒52上的第一齿轮53，第一齿轮53与第二轮齿22啮合，由双轮齿转动件2带动进行转动。其中，套筒52与升降输出轴50之间设置有限位结构，限位结构使升降输出轴50能沿轴向在套筒52中做升降运动且能在套筒52带动下做同步转动。

旋转升降组件5安装在下箱体12中，具体地，下箱体12的前侧板开设有第四安装孔120，且下箱体12内还设置有套筒安装板121，套筒安装板121与前侧板平行设置，第一齿轮53配置在前侧板和套筒安装板121之间。套筒安装板121上对应开设有第五安装孔，升降输出轴50依次穿过第五安装孔和第四安装孔120后延伸出下箱体12外，且套筒52通过第六轴承56和第七轴承55分别可转动地配置在第四安装孔120和第五安装孔中。

升降传动组件6用于带动升降输出轴50做升降运动，升降传动组件6包括齿轮凸轮61和拔杆62，齿轮凸轮61的外周面具有与第二轮齿22啮合的第三轮齿610，通过第三轮齿610与第二轮齿22啮合来带动齿轮凸轮61转动。齿轮凸轮61的一个端面开设有行程限位槽611，拔杆62的一端可转动地固定在安装箱1的箱板上另一端与推导环51滚动连接，拔杆62上安装有第一单杆轴承621，第一单杆轴承621滑动配置在行程限位槽611中。

进一步地，齿轮凸轮61的中心部位设置有凸轮安装孔612，行程限位槽611围绕凸轮安装孔612设置，行程限位槽611具有相对设置的近端6111和远端6112，其中，近端3111至凸轮安装孔612的距离比远端6112至第一轴孔23的距离近。通过齿轮凸轮61的转动使行程限位槽611的不同部位与第一单杆轴承621配合，从而带动拔杆62转动以推动升降输出轴50做升降运动。

具体地，拔杆62为长条形，拔杆62长度方向的一端安装有第二单杆轴承622，推导环51的外周面设置有一圈滚动限位槽510，第二单杆轴承622滚动配置在滚动限位槽510中。拔杆62的另一端安装有第二转动轴623，第二转动轴623固定在下箱体12的底板上。当齿轮凸轮61转动时，可带动拔杆62绕着第二转动轴623转动，从而推动升降输出轴50做升降运动。

当行程限位槽611的近端6111与第一单杆轴承621配合时，升降输出轴50处于最高位，当齿轮凸轮61由行程限位槽611的近端6111向远端6112方向转动时，升降输出轴50做上升运动，当行程限位槽611的远端6112与第一单杆轴承621配合时，升降输出轴50处于最低位，当齿轮凸轮61由行程限位槽611的远端6112向近端6111方向转动时，升降输出轴50做下降运动。

进一步地，双轮齿转动件2开设有第一轴承孔24，下箱体12的底板上开设有第二安装孔。升降传动组件6还包括安装在凸轮安装孔612中的第一安装轴63、第二轴承64、第三轴承65和配置在第二安装孔中的第二偏心调整座66，第二轴承64和第三轴承65套设在第一安装轴63上并分设在齿轮凸轮61的两侧，第二轴承64配置在第一轴承孔24中，第三轴承65配置在第二偏心调整座66中。

第二传动组件7用于带动升降输出轴50转动，第二传动组件7包括与第二轮齿22啮合的第二齿轮71以及与第一齿轮53啮合的第一蜗杆72，第二齿轮71固定在第一蜗杆72的蜗杆轴上。

第二传动组件7安装在下箱体12中。具体地下箱体12的底板上开设有第三安装孔，双轮齿转动件2开设有第二轴承孔25。第二传动组件7还包括套设在蜗杆轴上并分设在第二齿轮71两侧的第四轴承73和第五轴承74、以及配置在第三安装孔中的第三偏心调整座75，第四轴承73配置在第二轴承孔25中，第五轴承74配置在第三偏心调整座75中。

在某一实施方式中，第一传动组件4包括第三齿轮，第三齿轮固定在电机3的输出轴上并与第一轮齿21啮合。

在另一个实施方式中，第一传动组件4包括第一同步轮41、第二同步轮42、同步带43以及第二蜗杆44，其中第二蜗杆44配置在上箱体11内并与第一轮齿21啮合，第二同步轮42固定在第二蜗杆44的蜗杆轴上，第一同步轮41固定在电机3的输出轴上，同步带43连接第一同步轮41和第二同步轮42。

进一步地，安装箱1还包括自上箱体11前侧板水平向外延续形成的电机安装板13，电机3固定在电机安装板13上。上箱体11的前侧板设置有电机安装板13设置有第一轮孔130，上箱体11的前侧板设置有第二轮孔111，电机安装板13还设置有连通第一轮孔130和第二轮孔111的带槽131，其中第一同步轮41配置在第一轮孔130中，第二同步轮42配置在二轮孔111中。

上箱体11的后侧板还是设置有第五安装孔，第一传动组件4还包括第八轴承47、第九轴承45以及第四偏心调整座46，第八轴承47和第九轴承45套设在第二蜗杆44的蜗杆轴上，且第八轴承47配置在第五安装孔中，第九轴承45配置在第四偏心调整座46中，第四偏心调整座46通过螺栓与上箱体11连接。

在某些实施方式中，换刀机构还包括讯号感知组件10，讯号感知组件10包括通过螺栓固定在上箱体11顶板上的编码器固定座101、可拆卸固定在编码器固定座101上的编码器102以及套设在编码器102外侧并与编码器固定座101可拆卸连接的防护罩103。第一转动轴26的末端从第一安装孔110中露出，编码器102安装在第一转动轴26的末端并随第一转动轴26同步转动。

实施例二

在实施例一的基础上，升降输出轴50包括沿轴向活动配置在套筒52中的升降段500，升降段500的横截面为多边形，套筒52对应设置有多边形的第一通孔，升降段500和第一通孔构成限位结构。

优选地，升降段500的横截面可设置为四边形。

实施例三

参照图4，在实施例一的基础上，升降输出轴50包括沿轴向活动配置在套筒52中的升降段500，升降段500的横截面为圆形，第二齿轮71设置有圆形的第二通孔，升降段500在外周面上、第二通孔的孔壁上对应设置有相互配合的凹凸结构，升降段500、第二通孔和凹凸结构共同构成限位结构。

作为一种优选地实施方式，凹凸结构包括开设在升降段500并沿轴向延伸的第一限位凹槽5000以及设置在第二通孔孔壁上并向升降段500凸起的第一凸块520，第一凸块520固定配置在第一限位凹槽5000中。

作为另一种优选地实施方式，凹凸结构包括开设在第二通孔孔壁上的第二限位凹槽以及设置在升降段500上并沿轴向延伸的第二凸块，第二凸块固定配置在第二限位凹槽中。

实施例四

参照图5至图7，在实施例一、实施例二或实施例三的基础上，刀臂组件8包括固定在升降输出轴50另一末端的换刀臂81、分别可拆卸固定在换刀臂81两端的两个换刀爪82、设置在换刀臂81内的两个推动件84以及活动配置在换刀臂81内并分别由两个推动件84带动而向靠近或远离换刀爪82方向移动的两个锁刀杆83，锁刀杆83与换刀爪82配合实现对刀具的锁紧。

换刀臂81大体呈长型的扁平体，两个换刀爪82分别固定在换刀臂81长度方向的两端，换刀臂81的末端分别与每个换刀爪82构成一个夹持刀具的夹持空间80。锁刀杆83为一长杆状，锁刀杆83包括活动配置在换刀臂81内的杆体831和固定在杆体831一端的抵块832，抵块832配置在夹持空间80中，在锁刀杆83被推动件84推动向换刀爪82方向移动的过程中，加持空间80的大小逐渐缩小，当抵块832和换刀爪82共同夹紧在刀具外侧时，刀具被锁紧。

进一步的，换刀臂81的中间部位设置有与升降输出轴50连接的连接轴孔810，换刀臂81于长度方向在连接轴孔810的两侧均开设有一个安装槽811、两个分别与两个安装槽811连通的圆形通道813以及两个分别与安装槽811连通的解锁通孔812，解锁通孔812开设于换刀臂81的外侧面上，解锁通孔812的轴线与连接轴孔810的轴线平行。杆体831活动配置在圆形通道813和安装槽811中，圆形通道813的直径小于抵块832的长度或宽度，以使得抵块832不能进入圆形通道813中。

推动件84包括横向移动块841、纵向移动块842、第一弹簧843和第二弹簧844，纵向移动块842和横向移动块841均活动配置在安装槽811中，横向移动块841与锁刀杆83连接，纵向移动块842与横向移动斜面滑移配合，当纵向移动块842被推动沿纵向移动时会带动横向移动块841沿水平方向移动，第一弹簧843套设在杆体831上用于锁刀杆83的复位，第二弹簧844与纵向移动块842连接用于纵向移动块842的复位。

第一弹簧843配置在安装槽811中并套设在杆体831上。具体地，安装槽811包括第一安装槽8111、第二安装槽8112和连通槽8313，第一安装槽8111与解锁通孔812连通，第二安装槽8112与圆形通道813连通，第二安装槽8112的宽度大于圆形通道813的直径，连通槽8313位于第一安装槽8111和第二安装槽8112之间，分别与第一安装槽8111和第二安装槽8112联通，连通槽8313的宽度小于第二安装槽8112的宽度。杆体831包括第一杆体8311和第二杆体8312，第二杆体8312的一端与抵块832固定连接，第二杆体8312的外径大于第一杆体8311的外径，第二杆体8312与第一杆体8311的连接部位形成一个抵接台阶，第一弹簧843配置在第二安装槽8112中并套装在第一杆体8311上，第一弹簧843的一端与抵接台阶相抵接，另一端与第二安装槽8112的槽壁相抵接。

横向移动块841活动配置在第一安装槽8111中，横向移动块841为矩形块体，横向移动块841朝向杆体831的端面设置有杆连接孔8412，第一杆体8311的自由端固定在杆连接孔8412中。横向移动块841朝向纵向移动块842的端面为倾斜面，横向移动块841在倾斜面上开设有第一滑移通槽8410，第一滑移通槽8410的开口端两侧面分别设置有一第一限位凸起8411，纵向移动块842相对的两端面开设有朝向横向移动块841方向倾斜延伸的第一限位滑槽8420，纵向移动块842部分滑动配置在第一滑移通槽8410中且第一限位凸起8411滑动配置在第一限位滑槽8420中。

进一步地，纵向移动块842包括连接为一体的推动块842a和解锁销842b，解锁销842b活动配置在解锁通孔812中，推动块842a为圆柱形，推动块842a活动配置在第一安装槽8111中，推动块842a的外周面上设置有第一限位滑槽8420。

刀臂组件8还包括将推动件84封堵在安装槽811中的封堵板85，封堵板85通过螺栓可拆卸固定在换刀臂81的内侧面，封堵板85设置有过孔850。推动件84还包括保护筒845，保护筒845包括筒体8451和设置在筒体8451顶部的外缘8452，外缘8452的外径大于过孔850的直径，筒体8451的外径小于与过孔850的直径，外缘8452配置在安装槽811中，筒体8451穿过过孔850配置在换刀臂81外，推动块842a和第二弹簧844配置在筒体8451的筒体腔内，第二弹簧844的一端与推动块842a的端面相抵接，另一端与筒体腔底壁相抵接。

当解锁销842b被按压从而使得推动件84向保护筒845方向移动的过程中，横向移动块841被第一限位滑槽8420带动向远离换刀爪82的方向移动，以使锁刀杆83的抵块832向圆形通道813缩回，夹持空间80的大小逐渐扩大，刀具解锁。在推动件84的移动过程中，第二弹簧844被压缩，在横向移动块841的移动过程中，第一弹簧843被压缩。在施加于解锁销842b上的压力撤除后，在第一弹簧843和第二弹簧844的弹性恢复力作用下，横向移动块841和纵向移动块842分别复位，从而推动抵块832靠近换刀爪82，夹持空间80逐渐缩小，刀具被锁紧。

实施例五

参照图8至图10在实施例一、实施例二或实施例三的基础上，刀臂组件8包括固定在升降输出轴50另一末端的换刀臂81、分别可拆卸固定在换刀臂81两端的两个换刀爪82、设置在换刀臂81内的两个推动件84以及活动配置在换刀臂81内并分别由两个推动件84带动而向靠近或远离换刀爪82方向移动的两个锁刀杆83，锁刀杆83与换刀爪82配合实现对刀具的锁紧。

换刀臂81大体呈长型的扁平体，两个换刀爪82分别固定在换刀臂81长度方向的两端，换刀臂81的末端分别与每个换刀爪82构成一个夹持刀具的夹持空间80。锁刀杆83为一长杆状，锁刀杆83包括活动配置在换刀臂81内的杆体831和固定在杆体831一端的抵块832，抵块832配置在夹持空间80中，在锁刀杆83被推动件84推动向换刀爪82方向移动的过程中，加持空间80的大小逐渐缩小，当抵块832和换刀爪82共同夹紧在刀具外侧时，刀具被锁紧。

进一步的，换刀臂81的中间部位设置有与升降输出轴50连接的连接轴孔810，换刀臂81于长度方向在连接轴孔810的两侧均开设有一个安装槽811、两个分别与两个安装槽811连通的圆形通道813以及两个分别与安装槽811连通的解锁通孔812，解锁通孔812开设于换刀臂81的外侧面上，解锁通孔812的轴线与连接轴孔810的轴线平行。杆体831活动配置在圆形通道813和安装槽811中，圆形通道813的直径小于抵块832的长度或宽度，以使得抵块832不能进入圆形通道813中。

推动件84包括横向移动块841、纵向移动块842、第一弹簧843和第二弹簧844，纵向移动块842和横向移动块841均活动配置在安装槽811中，横向移动块841与锁刀杆83连接，纵向移动块842与纵向移动块842斜面滑移配合，当纵向移动块842被推动沿纵向移动时会带动横向移动块841沿水平方向移动。第一弹簧843套设在杆体831上用于锁刀杆83的复位，第二弹簧844与纵向移动块842连接用于纵向移动块842的复位。

第一弹簧843配置在安装槽811中并套设在杆体831上。具体地，安装槽811包括第一安装槽8111、第二安装槽8112和连通槽8313，第一安装槽8111与解锁通孔812连通，第二安装槽8112与圆形通道813连通，第二安装槽8112的宽度大于圆形通道813的直径，连通槽8313位于第一安装槽8111和第二安装槽8112之间，分别与第一安装槽8111和第二安装槽8112联通，连通槽8313的宽度小于第二安装槽8112的宽度。杆体831包括第一杆体8311和第二杆体8312，第二杆体8312的一端与抵块832固定连接，第二杆体8312的外径大于第一杆体8311的外径，第二杆体8312与第一杆体8311的连接部位形成一个抵接台阶，第一弹簧843配置在第二安装槽8112中并套装在第一杆体8311上，第一弹簧843的一端与抵接台阶相抵接，另一端与第二安装槽8112的槽壁相抵接。

纵向移动块842包括连接为一体的推动块842a和解锁销842b，解锁销842b活动配置在解锁通孔812中，推动块842a活动配置在第一安装槽8111中，推动块842a呈矩形块状，推动块842a朝向横向移动块841的端面开设有朝向横向移动块841方向倾斜延伸的第二滑移通槽8421，第二滑移通槽8421相对的两侧壁上分别开设有第二限位滑槽8422。横向移动块841活动配置在第一安装槽8111中，横向移动块841为矩形块体，横向移动块841朝向杆体831的端面设置有杆连接孔8412，第一杆体8311的自由端固定在杆连接孔8412中。横向移动块841朝向纵向移动块842的端面为倾斜面，横向移动块841在倾斜面上的两侧设置有水平向外凸起的第二限位凸起8413，横向移动块841部分滑动配置在第二滑移通槽8421中且第二限位凸起8413滑动配置在第二限位滑槽8422中。

刀臂组件8还包括将推动件84封堵在安装槽811中的封堵板85，封堵板85通过螺栓可拆卸固定在换刀臂81的内侧面，封堵板85设置有过孔850。推动件84还包括保护筒845，保护筒845包括筒体8451和设置在筒体8451顶部的外缘8452，外缘8452的外径大于过孔850的直径，筒体8451的外径小于与过孔850的直径，外缘8452配置在安装槽811中，筒体8451穿过过孔850配置在换刀臂81外，推动块842a和第二弹簧844配置在筒体8451的筒体腔内，第二弹簧844的一端与推动块842a的端面相抵接，另一端与筒体腔底壁相抵接。

当解锁销842b被按压从而使得推动件84向保护筒845方向移动的过程中，横向移动块841被第二限位滑槽8422带动向远离换刀爪82的方向移动，以使锁刀杆83的抵块832向圆形通道813缩回，夹持空间80的大小逐渐扩大，刀具解锁。在推动件84的移动过程中，第二弹簧844被压缩，在横向移动块841的移动过程中，第一弹簧843被压缩。在施加于解锁销842b上的压力撤除后，在第一弹簧843和第二弹簧844的弹性恢复力作用下，横向移动块841和纵向移动块842分别复位，从而推动抵块832靠近换刀爪82，夹持空间80逐渐缩小，刀具被锁紧。

实施例六

在实施例四或实施例五的基础上，换刀机构还包括解锁组件9，解锁组件用于将刀臂组件8解锁，解锁组件9包括解锁气缸91和解锁板92。

升降输出轴50设置有沿轴向延伸的拉杆通孔501，解锁气缸91固定在安装箱1外，解锁板92设置在换刀臂81的外侧面，解锁气缸91的拉杆活动穿过拉杆通孔后与解锁板92连接，解锁气缸91驱动解锁板92按压解锁销842b使刀臂组件8处于解锁状态。

当需要换刀时，电机3驱动升降输出轴50做上升运动，以使刀臂组件8靠近刀库，在得到换刀指令后，解锁气缸91驱动解锁板92按压解锁销562，以使刀臂组件8对刀具的解锁，使刀臂组件8能够完成取刀，在取刀完成后，升降输出轴30带动刀臂组件8做下降动作，在解锁销562脱离解锁盘62的瞬间，横向移动块841和纵向移动块842在弹性恢复力的分别复位，刀臂组件8对刀具进行锁紧。

本发明还能实现提前锁刀，当刀臂组件8夹持住刀具后，解锁气缸91通过拉杆带动解锁板92远离换刀臂81，解锁板92不再按压解锁销842b，使刀臂组件8处于锁紧状态，从而使得刀臂组件8在做升降运动之前就已经将刀具锁紧，避免刀具从刀臂组件8中脱离，使得换刀操作更加安全稳定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的上述实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种换刀机构，其特征在于，包括：

安装箱（1），包括可拆卸连接的上箱体（11）和下箱体（12）；

双轮齿转动件（2），可转动地安装在所述安装箱（1）内，所述双轮齿转动件（2）呈圆形，所述双轮齿转动件（2）的外周面设置有一圈第一轮齿（21），所述双轮齿转动件（2）的一个端面开设有圆形凹槽（20），所述圆形凹槽（20）的槽壁开设有一圈第二轮齿（22）；

电机（3），设置在所述安装箱（1）外，所述电机（3）通过第一传动组件（4）驱动所述双轮齿转动件（2）转动；

旋转升降组件（5），包括升降输出轴（50）、固定在所述升降输出轴（50）末端的推导环（51）、套设在所述升降输出轴（50）上的套筒（52）以及固定在所述套筒（52）上的第一齿轮（53），所述套筒（52）与所述升降输出轴（50）之间设置有限位结构，所述限位结构使所述升降输出轴（50）能沿轴向在所述套筒（52）中做升降运动且能在所述套筒（52）带动下做同步转动；

升降传动组件（6），包括齿轮凸轮（61）和拔杆（62），所述齿轮凸轮（61）的外周面具有与所述第二轮齿（22）啮合的第三轮齿（610），所述齿轮凸轮（61）的一个端面开设有行程限位槽（611），所述拔杆（62）的一端可转动地固定在所述安装箱（1）的箱板上另一端与所述推导环（51）滚动连接，所述拔杆（62）上安装有第一单杆轴承（621），所述第一单杆轴承（621）滑动配置在所述行程限位槽（611）中；

第二传动组件（7），包括与所述第二轮齿（22）啮合的第二齿轮（71）以及与所述第一齿轮（53）啮合的第一蜗杆（72），所述第二齿轮（71）固定在所述第一蜗杆（72）的蜗杆轴上；

刀臂组件（8），包括固定在所述升降输出轴（50）另一末端的换刀臂（81）、分别可拆卸固定在所述换刀臂（81）两端的两个换刀爪（82）、设置在所述换刀臂（81）内的两个推动件（84）以及活动配置在所述换刀臂（81）内并分别由两个所述推动件（84）带动而向靠近或远离所述换刀爪（82）方向移动的两个锁刀杆（83），所述锁刀杆（83）与所述换刀爪（82）配合实现对刀具的锁紧。

2.如权利要求1所述的换刀机构，其特征在于：

所述上箱体（11）的顶板上开设有第一安装孔（110），所述双轮齿转动件（2）的中心部位设置有第一轴孔（23）；

所述换刀机构还包括配置在所述第一轴孔（23）中的第一转动轴（26）、套设在所述第一转动轴（26）上的第一轴承（27）以及配置在所述第一安装孔（110）中的第一偏心调整座（28），所述第一轴承（27）配置在所述第一偏心调整座（28）中。

3.如权利要求1所述的换刀机构，其特征在于：

所述下箱体（12）的底板上开设有第二安装孔，所述双轮齿转动件（2）开设有第一轴承孔（24）；

所述升降传动组件（6）还包括第一安装轴（63）、第二轴承（64）、第三轴承（65）和配置在所述第二安装孔中的第二偏心调整座（66），所述齿轮凸轮（61）固定在所述第一安装轴（63）上，所述第二轴承（64）和所述第三轴承（65）套设在所述第一安装轴（63）上并分设在所述齿轮凸轮（61）的两侧，所述第二轴承（64）配置在所述第一轴承孔（24）中，所述第三轴承（65）配置在所述第二偏心调整座（66）中。

4.如权利要求1所述的换刀机构，其特征在于：

所述下箱体（12）的底板上开设有第三安装孔，所述双轮齿转动件（2）开设有第二轴承孔（25）；

所述第二传动组件（7）还包括套设在所述蜗杆轴上并分设在所述第二齿轮（71）两侧的第四轴承（73）和第五轴承（74）、以及配置在所述第三安装孔中的第三偏心调整座（75），所述第四轴承（73）配置在所述第二轴承孔（25）中，所述第五轴承（74）配置在所述第三偏心调整座（75）中。

5.如权利要求1所述的换刀机构，其特征在于：

所述下箱体（12）的前侧板开设有第四安装孔（120），所述下箱体（12）内设置有与所述前侧板平行的套筒安装板（121），所述套筒安装板（121）设置有第五安装孔；

所述第一齿轮（53）配置在所述前侧板和所述套筒安装板（121）之间，所述套筒（52）通过第六轴承（56）和第七轴承（55）分别可转动地配置在所述第四安装孔（120）和所述第五安装孔中。

6.如权利要求1所述的换刀机构，其特征在于：

所述升降输出轴（50）包括沿轴向活动配置在所述套筒（52）中的升降段（500），所述升降段（500）的横截面为多边形，所述套筒（52）对应设置有多边形的第一通孔，所述升降段（500）和所述第一通孔构成所述限位结构。

7.如权利要求1所述的换刀机构，其特征在于：

所述升降输出轴（50）包括沿轴向活动配置在所述套筒（52）中的升降段（500），所述升降段（500）的横截面为圆形，所述第二齿轮（71）设置有圆形的第二通孔，所述升降段（500）在外周面上、所述第二通孔的孔壁上对应设置有相互配合的凹凸结构，所述升降段（500）、所述第二通孔和所述凹凸结构共同构成所述限位结构；

所述凹凸结构包括开设在所述升降段（500）并沿轴向延伸的第一限位凹槽以及设置在所述第二通孔孔壁上并向所述升降段（500）凸起的第一凸块，所述第一凸块固定配置在所述第一限位凹槽中；或所述凹凸结构包括开设在所述第二通孔孔壁上的第二限位凹槽以及设置在所述升降段（500）上并沿轴向延伸的第二凸块，所述第二凸块固定配置在所述第二限位凹槽中。

8.如权利要求1至7任一项所述的换刀机构，其特征在于：

所述换刀臂（81）的中间部位设置有与所述升降输出轴（50）连接的连接轴孔（810），所述换刀臂（81）在所述连接轴孔（810）的两侧均开设有一个安装槽（811）；

所述推动件（84）包括横向移动块（841）、纵向移动块（842）、第一弹簧（843）和第二弹簧（844），所述纵向移动块（842）和所述横向移动块（841）均活动配置在所述安装槽（811）中，所述横向移动块（841）与所述锁刀杆（83）连接，所述纵向移动块（842）与所述横向移动斜面滑移配合，当所述纵向移动块（842）被推动沿纵向移动时会带动所述横向移动块（841）沿水平方向移动，所述第一弹簧（843）套设在所述锁刀杆（83）用于所述锁刀杆（83）的复位，所述第二弹簧（844）与所述纵向移动块（842）连接用于所述纵向移动块（842）的复位。

9.如权利要求8所述的换刀机构，其特征在于：

所述横向移动块（841）朝向所述纵向移动块（842）的端面为倾斜面，所述横向移动块（841）在所述倾斜面上开设有第一滑移通槽（8410），所述第一滑移通槽（8410）的开口端两侧面分别设置有一第一限位凸起（8411），所述纵向移动块（842）相对的两端面开设有朝向所述横向移动块（841）方向倾斜延伸的第一限位滑槽（8420），所述纵向移动块（842）部分滑动配置在所述第一滑移通槽（8410）中且所述第一限位凸起（8411）滑动配置在所述第一限位滑槽（8420）中；或者所述纵向移动块（842）朝向所述横向移动块（841）的端面开设有朝向所述横向移动块（841）方向倾斜延伸的第二滑移通槽（8421），所述第二滑移通槽（8421）相对的两侧壁上分别开设有第二限位滑槽（8422），所述横向移动块（841）朝向所述纵向移动块（842）的一端的相对两侧面分别设置有向外凸起的第二限位凸起（8413），所述横向移动块（841）部分滑动配置在所述第二滑移通槽（8421）中且所述第二限位凸起（8413）滑动配置在所述第二限位滑槽（8422）中。

10.如权利要求1至7任一项所述的换刀机构，其特征在于：

所述推动件（84）具有延伸出所述换刀臂（81）外侧面的解锁销（842b），所述升降输出轴（50）设置有沿轴向延伸的拉杆通孔；

所述换刀机构还包括解锁组件（9），所述解锁组件（9）包括固定在所述安装箱（1）外的解锁气缸（91）和设置在所述换刀臂（81）外侧面的解锁板（92），所述解锁气缸（91）的拉杆活动穿过所述拉杆通孔后与所述解锁板（92）连接，所述解锁气缸（91）驱动所述解锁板（92）按压所述解锁销（842b）使所述刀臂组件（8）处于解锁状态。