CN206825058U - 一种换刀装置及智能加工中心 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开涉及加工设备领域,具体而言,涉及了一种换刀装置,同时涉及了一种具备该换刀装置的智能加工中心。一种换刀装置,包括夹持件,旋转驱动装置和直线驱动装置。夹持件上设置有用于夹持刀具的夹持部;旋转驱动装置用于带动夹持部在刀具夹持位置和刀具释放位置之间转换。直线驱动装置用于带动旋转驱动装置在预设方向上来回运动,从而实现换刀装置在刀库与刀架主轴之间刀具的交换。换刀装置结构简单,耐用度与可靠性高,且易于维修,提高了刀架的换刀效率。一种智能加工中心,包括刀库、刀架主轴以及上述换刀装置,具有生产效率高的特点。

Description

一种换刀装置及智能加工中心
技术领域
本实用新型涉及加工设备领域,具体而言,涉及一种实现刀架主轴换刀的换刀装置,同时涉及一种具备该换刀装置的智能加工中心。
背景技术
加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。针对于加工中心数量较多的刀具的需求,应该采用带刀库的自动换刀装置,通常是依靠机械手完成刀架主轴与刀库上刀具的交换。
现有的机械手根据不同的工作方式可分为气动和液压两种,因为机械手结构较复杂,且在换刀工作中又频繁运动,所以故障率较高,容易出现机械手夹持刀柄不稳定、机械手动作误差过大导致定位误差大等运动故障。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的之一在于提供一种用于实现刀架主轴换刀的换刀装置,其中夹持件用于夹持刀具,旋转驱动装置用于带动夹持件在刀具夹持位置和刀具释放位置之间转换,再配合直线驱动装置在预设方向上在刀库与刀架主轴之间来回运动实现换刀目的;因其结构简单,耐用度与可靠性高,且易于维修,提高了换刀效率;在整个自动化的工作过程中,换刀装置通过直线驱动装置在刀库与刀架只需往返一次的运动就能实现刀架主轴换刀的目的,提高了工作效率。
本实用新型实施例的目的之二在于提供一种具备上述换刀装置的智能加工中心。
本实用新型的实施例是这样实现的:
一种换刀装置,包括夹持件,旋转驱动装置和直线驱动装置;夹持件上设置有用于夹持刀具的夹持部;旋转驱动装置与夹持件传动连接,用于带动夹持部在刀具夹持位置和刀具释放位置之间转换;直线驱动装置与旋转驱动装置传动连接,直线驱动装置用于带动旋转驱动装置在预设方向上来回运动,预设方向与旋转驱动装置的旋转轴线不平行。
现有的机械手根据不同的工作方式可分为气动和液压两种,因为机械手结构较复杂,且在换刀工作中又频繁运动,所以故障率较高,容易出现机械手夹持刀柄不稳定、机械手动作误差过大导致定位误差大等运动故障。由于机械手无法从主轴和刀库中取出刀具,出现取刀或换刀错误等故障时,因为不容易发现并能及时排除,机床将继续工作,直到发生设备事故报警,所以是一种危险的故障。
因此,在本实用新型实施例中,换刀装置的夹持部用于夹持刀具,旋转驱动装置用于带动夹持部在刀具夹持位置与刀具释放位置之间转换,再配合通过直线驱动装置在预设方向上来回运动,从而实现换刀装置在刀库与刀架主轴之间刀具的交换。换刀装置结构简单,耐用度与可靠性高,且易于维修,提高了刀架的换刀效率;在整个自动化的工作过程中,换刀装置通过直线驱动装置在刀库与刀架只需往返一次的运动就能实现刀架主轴换刀的目的,提高了整个智能加工中心的工作效率。
在本实施例的一种实施方式中:
夹持部包括开设于夹持件端部的弧形凹槽以及设置于弧形凹槽内表面的凸起。
在本实施例的一种实施方式中:
凸起将弧形凹槽的内表面分隔为在弧形凹槽的轴向方向上分布的第一内表面和第二内表面。
在本实施例的一种实施方式中:
夹持件具备相对于旋转驱动装置的旋转轴线对称的两个端部;夹持件的两个端部均设置有夹持部。
在本实施例的一种实施方式中:
直线驱动装置包括第一驱动电机,以及在预设方向上延伸的丝杠;丝杠与第一驱动电机传动连接,丝杠与旋转驱动装置螺纹连接。
在本实施例的一种实施方式中:
直线驱动装置还包括在预设方向上延伸的滑轨,旋转驱动装置与滑轨滑动配合。
在本实施例的一种实施方式中:
旋转驱动装置包括支架和第二驱动电机;支架与直线驱动装置传动连接,第二驱动电机与支架固定连接,第二驱动电机与夹持件传动连接。
在本实施例的一种实施方式中:
换刀装置还包括与支架固定连接的推动部,推动部具备推动斜面。
在本实施例的一种实施方式中:
换刀装置还包括传感器触发件和传感器;传感器固定设置,传感器与旋转驱动装置电连接;传感器触发件与旋转驱动装置传动连接;当夹持部位于刀具夹持位置和刀具释放位置时,传感器触发件运动至与传感器相应的位置并触发传感器。
本实用新型实施例还提供一种智能加工中心,包括刀库、刀架主轴以及上述的换刀装置;换刀装置设置于刀库与刀架主轴之间;刀库与刀架主轴依次设置于预设方向上。
本实用新型的实施例具有以下有益效果:
本实用新型实施例提供的一种用于实现刀架主轴换刀的换刀装置,其中夹持件用于夹持刀具,旋转驱动装置用于带动夹持件在刀具夹持位置和刀具释放位置之间转换,再配合直线驱动装置在预设方向上在刀库与刀架主轴之间来回运动实现换刀目的;且因为结构简单,耐用度与可靠性高,且易于维修,提高了换刀效率;在整个自动化的工作过程中,换刀装置通过直线驱动装置在刀库与刀架只需往返一次的运动就能实现刀架主轴换刀的目的,提高了整个智能加工中心的工作效率。
本实用新型实施例提供的一种具备上述换刀装置的智能加工中心,其工作效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本实用新型实施例1中换刀装置的结构示意图;
图2为本实用新型实施例1中夹持件的结构示意图;
图3为图1的A处放大图;
图4为本实用新型实施例2中加工中心的结构示意图;
图5为本实用新型实施例2中推动部的结构示意图。
图标:换刀装置-100;夹持件-110;第一夹持部-1101;第二夹持部-1102;弧形凹槽-1103;凸起-1104;第一内表面-1105;第二内表面-1106;旋转驱动装置-130;支架-1301;第二驱动电机-1302;蜗轮蜗杆减速器-1303;转轴-1304;直线驱动装置-150;滑动部-1501;滑动底座-1502;滑轨-1503;第一驱动电机-1504;丝杠-1505;底板-1506;传感器-171;传感触发件-173;推动部-180;推动斜面-1801;加工中心-200;刀库-210;刀架主轴-230;隔门-250。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”应做广义理解,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
请参照图1所示,本实施例提供一种换刀装置100,包括夹持件110、旋转驱动装置130、直线驱动装置150、传感器触发件173与传感器171。
直线驱动装置150包括滑动底座1502、第一驱动电机1504、丝杠1505与滑轨1503。
滑动底座1502为具有一定厚度的矩形板块,具有相对的顶部与底部;其顶部与旋转驱动装置130的支架1301固定连接,其底部的长度方向上的两端均设有滑动部1501。
第一驱动电机1504为矩形结构,与底板1506固定连接,且第二驱动电机1302的转轴1304靠近支架1301的侧部。
滑轨1503与丝杠1505均为在预设方向上延伸的杆状结构,且具有长度方向上的两端。
在本实施例中,滑动底座1502与第一驱动电机1504分别设置在滑轨1503的长度方向上的两端;滑动部1501套设于滑轨1503上,并与滑轨1503可滑动地配合;且滑动底座1502还开设有通孔,该通孔设有内螺纹,且能与丝杠1505进行螺纹配合;因此丝杠1505的一端与第一驱动电机1504的转轴1304通过齿轮传动连接,另一端与滑动底座1502螺纹连接。当第一驱动电机1504处于运行转态时,第一驱动电机1504的转轴1304与丝杠1505一起进行转动,从而与丝杠1505螺纹连接的滑动底座1502配合与滑轨1503的滑动连接在预设方向上运动;第一驱动电机1504与滑轨1503均固定设置在底板1506上。
旋转驱动装置130包括支架1301与第二驱动电机1302。
支架1301为矩形结构,具有相对的顶部与底部,以及连接其顶部与其底部的侧部。
第二驱动电机1302为矩形结构,与支架1301固定连接,且第二驱动电机1302的转轴1304靠近支架1301的侧部。
夹持件110为具有一定厚度的矩形板状结构,且具有长度方向上的两端,该两端的端部对称设置有第一夹持部1101与第二夹持部1102。
请参照图2所示,为使装夹刀具更加稳固,因此第一夹持部1101与第二夹持部1102上均包括开设于夹持件110端部的弧形凹槽1103以及设置在该弧形凹槽1103内表面的凸起1104,该凸起1104能够与刀具紧密的配合连接;该凸起1104将弧形凹槽1103的内表面分割为在该弧形凹槽1103的轴向方向上分布的第一内表面1105和第二内表面1106,能够进一步地与刀具形成更加紧密的连接。
请参照图3所示,传感器171为柱形结构,外部设有检测各种信号的探头形的敏感元件,内部设有输出于检测信号相对应的电信号的转换元件。
传感器触发件173为块状结构,在传感器171的检测范围内能够触发传感器171发出信号。
在本实施例中,直线驱动装置150的滑动底座1502与旋转驱动装置130的支架1301固定连接;夹持件110与旋转驱动装置130传动连接,具体为在第二驱动电机1302与夹持件110之间设置有蜗轮蜗杆减速器1303与转轴1304,用于带动夹持件110在刀具释放位置与刀具夹持位置实现相互转换。其中蜗轮蜗杆减速器1303具有输入端与输出端,其输入端与输出端不在同一轴线上,其中输入端与第二驱动电机1302的转轴1304传动连接;转轴1304具有相对的两端,分别为第一端与第二端,其中第一端与夹持件110固定连接,第二端与输出端传动连接。当第二驱动电机1302处于运行状态时,通过蜗轮蜗杆减速器1303将电机的回转数减到所需要的回转数,并将较大的转矩通过输出端传递给转轴1304,通过转轴1304旋转从而带动夹持件110的第一夹持部1101与第二夹持部1102能够在刀具释放位置与刀具夹持位置实现相互转换。需要说明的是,转轴1304的旋转轴1304线与第二驱动电机1302的的转轴1304轴线并不平行。
传感器171与旋转驱动装置130固定设置,且与旋转驱动装置130电连接;传感器171触发件包括两个,该两个传感器触发件173分别对称设置在转轴1304的外周壁上,且均与传感器171处于同一轴线上,能够在夹持件110在刀具夹持位置或刀具释放位置时运动至与传感器171相应的位置并触发传感器171之后,传感器171传递相应的电信号使旋转驱动装置130的第二驱动电机1302停止运行状态,转轴1304也随之停止旋转运动,此时的第一夹持部1101与第二夹持部1102均与刀具释放位置与刀具夹持位置处于同一轴线上。
综上所述,当换刀装置100处于运行状态时,先是通过与直线驱动装置150的第一驱动电机1504与滑轨1503的滑动配合,当夹持件110与旋转驱动装置130在预设方向上靠近刀具夹持位置以实现取下备用刀具时,此时的第一夹持部1101通过凸起1104与刀具形成精密配合,从而取下且夹持刀具十分平稳;当第一夹持部1101夹持住备用刀具后,夹持件110与旋转驱动装置130再次通过与第一驱动电机1504与滑轨1503的滑动配合在预设方式上靠近与刀具夹持位置相反的刀具释放位置,以实现换刀的目的;当第二夹持部1102取下待替换的刀具时,此时的第二夹持部1102与第一夹持部1101通过旋转驱动装置130交换位置;在交换位置过程中,夹持件110通过传感器171与传感器触发件173的相互感应确定了交换位置之后的第二夹持部1102与第一夹持部1101均与刀具释放位置位于同一轴线上;接着第一夹持部1101把备用刀具装入主轴上;最后换刀装置100通过直线驱动装置150在预设方向上回到刀具夹持位置,第二夹持部1102将刚刚取下的刀具放回,再抓取下一把备用刀具为下一次换刀做准备。换刀装置100结构简单,耐用度与可靠性高,且易于维修,提高了换刀效率。
在本实施例中,第二驱动电机1302与夹持件110之间通过蜗轮蜗杆减速器1303行传动连接,以此达到将第二驱动电机1302的的回转数减到所需要的回转数,并将较大的转矩通过输出端传递给转轴1304实现夹持件110的旋转,不至于让夹持部的旋转速度过快;在其他具体实施例中,也可以通过锥齿轮等传动件实现同样目的的传动连接。
在本实施例中,旋转驱动装置130是通过直线驱动装置150的第一驱动电机1504与丝杠1505的配合实现在预设方向上来回运动;在其他实施例中,旋转驱动装置130可以通过液压缸等其他驱动件实现运动。
实施例2
请参照图4所示,本实施例提供一种加工中心200,包括刀架主轴230、刀库210与换刀装置100;其中换刀装置100与实施例1相比,不同之处在于换刀装置100还设置有推动部180。
换刀装置100设置于刀库210与刀架主轴230之间;加工中心200在刀库210与刀架主轴230之间还设置有隔门250,以便将工作区间与后备区间隔离开。
请参照图5所示,推动部180为板状结构,具有长度方向上的两端,其中在远离换刀装置100的方向上的一端具有推动斜面1801;推动部180与支架1301固定连接。
在本实施例中,当换刀装置100处于停止状态时,此时的换刀装置100位于隔门250与刀库210之间;当换刀装置100处于运行状态时,从靠近刀库210的位置在预设方向上移动从而靠近刀架主轴230实现换刀时,需要通过推动部180去推动并打开隔门250;在这个推动过程中,推动部180的推动斜面1801与隔门250抵靠住,其推动斜面1801的弧形设计减少了与隔门250抵靠的摩擦力,从而提高了隔门250的使用寿命。
综上所述,在加工中心200的生产过程中,换刀装置100是根据制定好的程序,通过与直线驱动装置150的第一驱动电机1504与滑轨1503的滑动配合在预设方向上推开隔门250之后靠近刀库210,然后通过第一夹持部1101将备用刀具取下并夹持好,因为凸起1104与刀具形成精密配合,从而夹持刀具十分平稳;等到换刀指令下来时,换刀装置100再次通过直线驱动装置150在预设方向上靠近刀架,然后通过第二夹持部1102将主轴上的刀具拔下,此时的第一夹持部1101与第二夹持部1102通过旋转驱动装置130交换位置;在交换位置过程中,夹持件110通过传感器171与传感器触发件173的相互感应确定了交换位置之后的第二夹持部1102与第一夹持部1101均与刀架主轴230位于同一轴线上;这时的第一夹持部1101靠近刀架,并把备用刀具再装入刀架主轴230上。最后换刀装置100通过直线驱动装置150在预设方向上回到靠近刀库210的位置,隔门250也随之通过拉簧关闭;第二夹持部1102将刚刚取下的刀具放回刀库210,再抓取下一把刀具为下一次换刀做准备。在整个自动化换刀的工作过程中,换刀装置100通过直线驱动装置150在刀库210与刀架主轴230只需往返一次的运动就能实现换刀的目的,提高了整个加工中心200的工作效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换刀装置,其特征在于:
包括夹持件,旋转驱动装置和直线驱动装置;所述夹持件上设置有用于夹持刀具的夹持部;
所述旋转驱动装置与所述夹持件传动连接,用于带动所述夹持部在刀具夹持位置和刀具释放位置之间转换;
所述直线驱动装置与所述旋转驱动装置传动连接,所述直线驱动装置用于带动所述旋转驱动装置在预设方向上来回运动,所述预设方向与所述旋转驱动装置的旋转轴线不平行。
2.根据权利要求1所述的换刀装置,其特征在于:所述夹持部包括开设于所述夹持件端部的弧形凹槽以及设置于所述弧形凹槽内表面的凸起。
3.根据权利要求2所述的换刀装置,其特征在于:所述凸起将所述弧形凹槽的内表面分隔为在所述弧形凹槽的轴向方向上分布的第一内表面和第二内表面。
4.根据权利要求2所述的换刀装置,其特征在于:所述夹持件具备相对于所述旋转驱动装置的旋转轴线对称的两个端部;所述夹持件的两个端部均设置有夹持部。
5.根据权利要求1所述的换刀装置,其特征在于:所述直线驱动装置包括第一驱动电机,以及在所述预设方向上延伸的丝杠;所述丝杠与所述第一驱动电机传动连接,所述丝杠与所述旋转驱动装置螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的换刀装置,其特征在于:所述直线驱动装置还包括在所述预设方向上延伸的滑轨,所述旋转驱动装置与所述滑轨滑动配合。
7.根据权利要求1所述的换刀装置,其特征在于:所述旋转驱动装置包括支架和第二驱动电机;所述支架与所述直线驱动装置传动连接,所述第二驱动电机与所述支架固定连接,所述第二驱动电机与所述夹持件传动连接。
8.根据权利要求7所述的换刀装置,其特征在于:所述换刀装置还包括与所述支架固定连接的推动部,所述推动部具备推动斜面。
9.根据权利要求1所述的换刀装置,其特征在于:所述换刀装置还包括传感器触发件和传感器;所述传感器固定设置,所述传感器与所述旋转驱动装置电连接;所述传感器触发件与所述旋转驱动装置传动连接;当所述夹持部位于所述刀具夹持位置和所述刀具释放位置时,所述传感器触发件运动至与所述传感器相应的位置并触发所述传感器。
10.一种智能加工中心,其特征在于:
包括刀库、刀架主轴以及权利要求1-9中任意一项所述的换刀装置;所述换刀装置设置于所述刀库与所述刀架主轴之间;所述刀库与所述刀架主轴依次设置于所述预设方向上。
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