CN210676979U - 一种立式数控刀架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立式数控刀架，涉及刀架技术领域，其技术方案要点是：包括底座、箱体和齿轮箱，箱体固定有动齿盘、供刀具安装的刀座，齿轮箱上设置有伺服电机、传动机构，伺服电机通过传动机构驱使箱体转动；齿轮箱和底座间固定有固定座，固定座上滑动设置有多个锁紧块，锁紧块位于动齿盘内侧并沿动齿盘的周向分布，动齿盘的内环面均匀设置有多个齿槽，锁紧块朝向动齿盘设有锁紧齿，锁紧块能通过滑动切换锁紧齿嵌入齿槽、锁紧齿脱离齿槽的两种状态；底座上设置有驱动源、由驱动源驱动转动的驱动盘。本立式数控刀架无需液压腔也能实现换刀后的箱体锁紧，极大地方便了刀架的拆装；锁紧齿与齿槽间能形成自锁，提高换刀后箱体锁紧的可靠性。

Description

一种立式数控刀架

技术领域

本实用新型涉及刀架技术领域，特别涉及一种立式数控刀架。

背景技术

数控刀架又名数控刀塔，是能够安装多个刀具、并能实现自动换刀的设备，数控刀塔常用于机床或加工中心。数控刀架包括立式刀架，立式刀架的刀盘转动轴线沿竖直方向。

现有申请公布号为CN102319908A的中国发明专利申请公开了一种立式伺服数控刀架，该数控刀架设有箱体以及设置于箱体中的传动大齿圈、电机齿轮、伺服电机、三组双联齿轮，伺服电机内置于箱体内的齿轮箱中，并且倒立安装，伺服电机的输出光轴与电机齿轮联接，双联齿轮为三组、一体结构，电机齿轮与第一组双联齿轮啮合，第三组双联齿轮与安装于箱体内侧的传动大齿圈啮合，第二组双联齿轮位于双联齿轮和双联齿轮之间，第二组双联齿轮分别通过齿轮与第一组双联齿轮和第三组双联齿轮相啮合。

法兰盘、主轴之间设置锁紧齿盘、油缸液压腔，油缸液压腔位于锁紧齿盘的上下两侧，油缸液压腔中设置液压油，锁紧齿盘的底部设置动齿盘、定齿盘，动齿盘套装于定齿盘上，动齿盘与定齿盘相啮合。箱体与动齿盘通过螺栓紧固联接，动齿盘与箱体内圆面配合支撑箱体转位。松开锁紧系统通过液压油控制锁紧齿盘在油缸中的行程，以达到伺服刀架的松开锁紧。

该刀架的锁紧系统通过液压驱动动作，由于锁紧齿盘的尺寸较大，则液压腔也较大，刀架保证液压油腔密封的难度较高；当刀架内部需要维修保养时，液压油的存在会对刀架的拆装造成极大不便。因此本领域急需一种不需要液压腔也能实现换刀后锁紧的数控刀架。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种立式数控刀架，不需要液压腔也能实现换刀后的箱体锁紧。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种立式数控刀架，包括底座、设置于底座上的箱体和齿轮箱，所述箱体转动设置于底座上，所述齿轮箱与底座固定，所述箱体固定有动齿盘、多个供刀具安装的刀座，所述动齿盘上设有供刀座安装的安装位，所述齿轮箱上设置有伺服电机、传动机构，所述伺服电机通过传动机构驱使箱体转动；

所述齿轮箱和底座间固定有固定座，所述固定座上滑动设置有多个锁紧块，所述锁紧块位于动齿盘内侧并沿动齿盘的周向分布，所述锁紧块的滑动方向沿动齿盘的径向；所述动齿盘的内环面均匀设置有多个齿槽，所述锁紧块朝向动齿盘设有锁紧齿，所述锁紧块能通过滑动切换锁紧齿嵌入齿槽、锁紧齿脱离齿槽的两种状态；

所述底座上设置有驱动源、由驱动源驱动转动的驱动盘，所述驱动盘的转轴与动齿盘同轴，所述锁紧块朝向驱动盘固定有驱动杆，所述驱动盘设有供驱动杆一一插入的驱动槽，所述驱动槽为条形槽，所述驱动杆滑动设置于驱动槽内；所有驱动槽的长度方向关于驱动盘的转轴向同一指针方向倾斜。

通过上述技术方案，默认状态下，锁紧块通过锁紧齿插入齿槽中，动齿盘被锁紧块限制无法转动，则箱体、刀座也无法转动，此时刀座相对于底座固定。换刀时，系统控制驱动源运行，驱动源驱使驱动盘产生转动；由于锁紧块的滑动方向被限制、驱动槽对驱动杆有导向作用，则驱动盘驱使各锁紧块向远离动齿盘的方向移动，使所有锁紧齿与齿槽分离，解除锁紧块对动齿盘的锁定。然后伺服电机工作驱使箱体和刀座转动，实现换刀。伺服电机的转动角度能够进行精确控制，则完成换刀后刀座的位置也较为精确，动齿盘上均有齿槽与各锁紧块一一对应。然后控制驱动源反向动作，驱动盘反向转动，使各锁紧块插入齿槽，完成箱体、刀座的位置锁定。

本刀架对箱体的锁紧无需使用液压，则不会出现密封设置困难的情况；当刀架内部需要维修保养时，也无需对液压油进行抽放，不会出现液压油外溢的现象，极大地方便了刀架的拆装。

优选的，所述驱动源为气缸，所述气缸的缸体铰接于底座，所述气缸的活塞杆端铰接于驱动盘，其铰接轴的轴向均平行于驱动盘的转轴轴向；所述气缸与底座的铰接位置偏离于底座的中心，所述气缸与驱动盘的铰接位置偏离于驱动盘的中心，所述气缸伸缩时能驱使驱动盘产生转动。

通过上述技术方案，气缸伸缩时，气缸能驱使驱动盘转动一定角度，且气缸伸缩时驱使驱动盘转动的方向相反。本驱动源便于实施，满足驱动盘两个方向进行小角度转动的需求，且便于系统进行控制。

优选的，所述固定座为环形，所述锁紧块上固定有T型块，所述固定座上设有供T型块嵌入滑动的T型槽，所述T型槽的一端贯通至固定座的内环面。

通过上述技术方案，锁紧块与固定座通过T型块、T型槽滑动配合的方式建立滑动连接，锁紧块与固定座间具有较高的滑动稳定性。因T型槽的限位效果，锁紧块不会从T型槽的槽口脱离固定座；因T型槽与固定座的内环面贯通，则锁紧块能方便地与固定座进行拆装。

优选的，所述齿轮箱与底座间设有供驱动盘安装的空腔，所述空腔内设有若干支柱，所述支柱在底座、齿轮箱间形成支撑，所述驱动盘上设有用于避让支柱的镂空孔。

通过上述技术方案，支柱在底座、齿轮箱间形成支撑，使齿轮箱、底座间能够形成空腔；通过设置镂空孔，支柱不易影响驱动盘的转动。

优选的，所述齿槽的槽宽沿其深度方向处处相等，所述锁紧齿的背向两侧壁相互平行；当所述锁紧齿插入齿槽后，所述锁紧齿通过背向的两侧壁分别与齿槽的对向两槽壁滑动接触。

通过上述技术方案，当锁紧齿插入齿槽后，锁紧齿与齿槽间能形成自锁，动齿盘产生转矩时，该转矩无法驱使锁紧齿脱离齿槽，提高换刀后箱体锁紧的可靠性。

优选的，所述锁紧齿朝向动齿盘的端部设有倒角，所述倒角用于导向锁紧齿进入齿槽。

通过上述技术方案，动齿盘受伺服电机驱动转动并停转后，可能存在齿槽的槽口与锁紧齿少量错位的情况；在锁紧齿插入齿槽时，倒角能够与齿槽的槽口相抵并产生导向力，该导向力驱使动齿盘少量转动，使锁紧齿能够可靠进入齿槽。

优选的，所述驱动槽的长度方向与其转动时的切线方向的夹角为锐角。

通过上述技术方案，当驱动盘转动时，驱动槽驱使锁紧块滑动具有省力效果。

优选的，所述箱体相对固定有齿圈，所述齿圈的轴线与箱体的转动轴线同轴，所述传动机构包括同轴的固定的齿轮一、齿轮二，所述伺服电机的输出端同轴固定有主动齿轮，所述主动齿轮与齿轮一啮合，所述齿轮二与齿圈啮合，所述齿轮一的外径大于主动齿轮和齿轮二。

通过上述技术方案，伺服电机转动时，伺服电机通过传动机构、齿圈驱使箱体转动；主动齿轮与齿轮一之间、齿轮二与齿圈之间均产生减速比，伺服电机的转速传递至箱体处时已被大幅减速，满足箱体的转速要求。

优选的，所述齿圈固定于刀座上，所述齿圈将所有刀座连接固定。

通过上述技术方案，一般情况下，刀座是箱体的重量集中部位，将齿圈固定于刀座上，则经齿圈传递的转矩直接作用于刀座，这样能减少箱体、螺栓传递扭矩，能够防止箱体产生形变、各螺栓产生松动。

综上所述，本实用新型对比于现有技术的有益效果为：

1、本立式数控刀架无需液压腔也能实现换刀后的箱体锁紧，极大地方便了刀架的拆装；

2、锁紧齿与齿槽间能形成自锁，提高换刀后箱体锁紧的可靠性；

3、驱动盘的转动、锁紧块的移动无需克服较大的阻力，气缸作为驱动源能够满足动力要求。

附图说明

图1为实施例的一种立式数控刀架的剖视图；

图2为图1的A处放大图；

图3为实施例的局部图一，主要突出固定座、锁紧块、驱动盘的结构；

图4为图3的B处放大图；

图5为实施例的局部图二，主要突出气缸、驱动盘的配合结构；

图6为实施例的局部图三，主要突出驱动槽的开设方向。

图中，10、底座；1、箱体；2、齿轮箱；11、动齿盘；12、刀座；13、齿圈；3、伺服电机；4、传动机构；31、主动齿轮；41、齿轮一；42、齿轮二；111、安装位；112、齿槽；5、固定座；6、驱动盘；101、空腔；102、支柱；61、镂空孔；51、锁紧块；511、T型块；52、T型槽；512、锁紧齿；7、气缸；513、驱动杆；62、驱动槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本实用新型公开的一种立式数控刀架，包括底座10、设置于底座10上的箱体1和齿轮箱2，其中箱体1转动设置于底座10上，齿轮箱2与底座10固定，箱体1固定有动齿盘11、多个供刀具安装的刀座12，刀座12沿箱体1的周向均匀分布于箱体1的外侧壁，箱体1和刀座12组合形成罩壳状并将齿轮箱2包围在内。

箱体1相对固定有齿圈13，齿圈13具体固定于刀座12上，齿圈13将所有刀座12连接固定，齿圈13的中轴线与箱体1的转动轴线重合，齿圈13的齿沿其径向朝内。齿轮箱2上设置有伺服电机3、传动机构4，其中伺服电机3固定于齿轮箱2的顶部，伺服电机3的输出端竖直朝下并同轴固定有主动齿轮31。传动机构4包括同轴的固定的齿轮一41、齿轮二42，齿轮一41、齿轮二42通过转轴转动设置于齿轮箱2内，主动齿轮31与齿轮一41啮合，齿轮二42与齿圈13啮合；齿轮一41的外径大于主动齿轮31和齿轮二42。

伺服电机3转动时，伺服电机3通过传动机构4、齿圈13驱使箱体1转动；主动齿轮31与齿轮一41之间、齿轮二42与齿圈13之间均产生减速比，伺服电机3的转速传递至箱体1处时已被大幅降低，满足箱体1的转速要求。刀座12是箱体1的重量集中部位，刀座12的转动惯性较大，将齿圈13固定于刀座12上，则经齿圈13传递的转矩直接作用于刀座12，这样能减少箱体1、螺栓传递扭矩，能够防止箱体1产生形变、各螺栓产生松动。

参照图1和图3，动齿盘11为圆环形，动齿盘11的中轴线与箱体1的转动轴线重合，动齿盘11上设有供刀座12对应安装的安装位111，当刀座12随箱体1转动时，动齿盘11随刀座12一起转动。动齿盘11的内环面均匀设置有多个齿槽112，齿槽112的形状为矩形槽。

齿轮箱2和底座10间固定有固定座5、转动设置有驱动盘6。其中固定座5为环形，固定座5通过螺栓固定于齿轮箱2的底壁上；驱动盘6位于底座10和固定座5之间，齿轮箱2与底座10间设有供驱动盘6安装的空腔101，空腔101内设有若干支柱102，支柱102沿竖直方向设置，支柱102的两端分别与底座10、齿轮箱2相抵，支柱102用于在底座10、齿轮箱2间形成支撑，从而形成空腔101。驱动盘6的转动轴线也与箱体1的转动轴线重合，驱动盘6的盘面上贯穿设有用于避让支柱102的镂空孔61。

参照图3和图4，固定座5上滑动设置有多个锁紧块51，锁紧块51位于动齿盘11内侧并沿动齿盘11的周向分布，锁紧块51的滑动方向均沿动齿盘11的径向。锁紧块51朝向固定座5的一侧一体固定有T型块511，固定座5上设有供T型块511嵌入滑动的T型槽52，T型槽52的一端贯通至固定座5的内环面。锁紧块51与固定座5通过T型块511、T型槽52滑动配合的方式建立滑动连接，锁紧块51与固定座5间具有较高的滑动稳定性。因T型槽52的限位效果，锁紧块51不会从T型槽52的槽口脱离固定座5；因T型槽52与固定座5的内环面贯通，则锁紧块51能方便地与固定座5进行拆装。

锁紧块51与动齿盘11处于同一高度，锁紧块51朝向动齿盘11的端部设有锁紧齿512，锁紧块51能通过滑动切换锁紧齿512嵌入齿槽112、锁紧齿512脱离齿槽112的两种状态。齿槽112的槽宽沿其深度方向处处相等，锁紧齿512的背向两侧壁相互平行；当锁紧齿512插入齿槽112后，锁紧齿512通过背向的两侧壁分别与齿槽112的对向两槽壁滑动接触。这样设置能在锁紧齿512与齿槽112间形成自锁，动齿盘11产生转矩时，该转矩无法驱使锁紧齿512脱离齿槽112。

锁紧齿512朝向动齿盘11的端部设有倒角，倒角位于锁紧齿512沿水平方向的两边缘处。动齿盘11受伺服电机3驱动转动并停转后，可能存在齿槽112的槽口与锁紧齿512少量错位的情况；在锁紧齿512插入齿槽112时，倒角能够与齿槽112的槽口相抵并产生导向力，该导向力驱使动齿盘11少量转动，使锁紧齿512能够可靠进入齿槽112。

参照图1和图5，驱动盘6由设置于底座10上的驱动源驱动转动，本实施例的驱动源为气缸7。气缸7的缸体铰接于底座10的上表面，气缸7的活塞杆端铰接于驱动盘6的底面，其铰接轴的轴向均平行于驱动盘6的转轴轴向。气缸7与底座10的铰接位置偏离于底座10的中心，气缸7与驱动盘6的铰接位置偏离于驱动盘6的中心，且两个铰接位置的连线不穿过驱动盘6的转动轴线。气缸7伸缩时，气缸7能驱使驱动盘6转动一定角度，且气缸7伸缩时驱使驱动盘6转动的方向相反。

参照图4和图5，锁紧块51朝向驱动盘6固定有驱动杆513，驱动盘6设有供驱动杆513一一插入的驱动槽62，驱动槽62为条形槽，驱动杆513滑动设置于驱动槽62内。所有驱动槽62的长度方向关于驱动盘6的转轴向同一指针方向倾斜。驱动槽62的长度设置为：当驱动杆513滑至驱动槽62的一端时，锁紧块51正好完全插入齿槽112；当驱动杆513滑至驱动槽62的另一端时，锁紧块51完全与齿槽112分离。参照图6，驱动槽62的长度方向a与其转动时的切线方向b的夹角θ为锐角，当驱动盘6转动时，驱动槽62驱使锁紧块51滑动具有省力效果。

本立式数控刀架的工况如下：气缸7默认处于缩短状态，此时锁紧块51通过锁紧齿512插入齿槽112中，动齿盘11被锁紧块51限制无法转动，则箱体1、刀座12也无法转动，此时刀座12相对于底座10固定。换刀时，系统控制气缸7伸长，气缸7驱使驱动盘6产生转动；由于锁紧块51的滑动方向被限制、驱动槽62对驱动杆513有导向作用，则驱动盘6驱使各锁紧块51向远离动齿盘11的方向移动，使所有锁紧齿512与齿槽112分离，解除锁紧块51对动齿盘11的锁定。然后伺服电机3工作驱使箱体1和刀座12转动，实现换刀。

伺服电机3的转动角度能够进行精确控制，则完成换刀后刀座12的位置也较为精确，动齿盘11上均有齿槽112与各锁紧块51一一对应。然后控制气缸7缩短，驱动盘6反向转动，使各锁紧块51插入齿槽112，完成箱体1、刀座12的位置锁定。驱动盘6的转动、锁紧块51的移动无需克服较大的阻力，因此气缸7作为驱动源能够满足动力要求。

综上，本刀架对箱体1的锁紧无需液压腔，则不会出现密封设置困难的情况；当刀架内部需要维修保养时，也无需对液压油进行抽放，不会出现液压油外溢的现象，极大地方便了刀架的拆装。

驱动源也可为油缸或电机（图中未示出），在此不作赘述。若驱动源为油缸，油缸的安装方法与气缸7相同，由于油缸为预先实现密封的现有设备，油缸本体不需要进行拆装，拆装本数控刀架时也无需对油缸内的液压油进行泄放，则由油缸作为驱动源时也不会增加本刀架的拆装、维修难度。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种立式数控刀架，包括底座(10)、设置于底座(10)上的箱体(1)和齿轮箱(2)，所述箱体(1)转动设置于底座(10)上，所述齿轮箱(2)与底座(10)固定，所述箱体(1)固定有动齿盘(11)、多个供刀具安装的刀座(12)，所述动齿盘(11)上设有供刀座(12)安装的安装位(111)，所述齿轮箱(2)上设置有伺服电机(3)、传动机构(4)，所述伺服电机(3)通过传动机构(4)驱使箱体(1)转动；其特征是：

所述齿轮箱(2)和底座(10)间固定有固定座(5)，所述固定座(5)上滑动设置有多个锁紧块(51)，所述锁紧块(51)位于动齿盘(11)内侧并沿动齿盘(11)的周向分布，所述锁紧块(51)的滑动方向沿动齿盘(11)的径向；所述动齿盘(11)的内环面均匀设置有多个齿槽(112)，所述锁紧块(51)朝向动齿盘(11)设有锁紧齿(512)，所述锁紧块(51)能通过滑动切换锁紧齿(512)嵌入齿槽(112)、锁紧齿(512)脱离齿槽(112)的两种状态；

所述底座(10)上设置有驱动源、由驱动源驱动转动的驱动盘(6)，所述驱动盘(6)的转轴与动齿盘(11)同轴，所述锁紧块(51)朝向驱动盘(6)固定有驱动杆(513)，所述驱动盘(6)设有供驱动杆(513)一一插入的驱动槽(62)，所述驱动槽(62)为条形槽，所述驱动杆(513)滑动设置于驱动槽(62)内；所有驱动槽(62)的长度方向关于驱动盘(6)的转轴向同一指针方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的一种立式数控刀架，其特征是：所述驱动源为气缸(7)，所述气缸(7)的缸体铰接于底座(10)，所述气缸(7)的活塞杆端铰接于驱动盘(6)，其铰接轴的轴向均平行于驱动盘(6)的转轴轴向；所述气缸(7)与底座(10)的铰接位置偏离于底座(10)的中心，所述气缸(7)与驱动盘(6)的铰接位置偏离于驱动盘(6)的中心，所述气缸(7)伸缩时能驱使驱动盘(6)产生转动。

3.根据权利要求1所述的一种立式数控刀架，其特征是：所述固定座(5)为环形，所述锁紧块(51)上固定有T型块(511)，所述固定座(5)上设有供T型块(511)嵌入滑动的T型槽(52)，所述T型槽(52)的一端贯通至固定座(5)的内环面。

4.根据权利要求1所述的一种立式数控刀架，其特征是：所述齿轮箱(2)与底座(10)间设有供驱动盘(6)安装的空腔(101)，所述空腔(101)内设有若干支柱(102)，所述支柱(102)在底座(10)、齿轮箱(2)间形成支撑，所述驱动盘(6)上设有用于避让支柱(102)的镂空孔(61)。

5.根据权利要求1所述的一种立式数控刀架，其特征是：所述齿槽(112)的槽宽沿其深度方向处处相等，所述锁紧齿(512)的背向两侧壁相互平行；当所述锁紧齿(512)插入齿槽(112)后，所述锁紧齿(512)通过背向的两侧壁分别与齿槽(112)的对向两槽壁滑动接触。

6.根据权利要求5所述的一种立式数控刀架，其特征是：所述锁紧齿(512)朝向动齿盘(11)的端部设有倒角，所述倒角用于导向锁紧齿(512)进入齿槽(112)。

7.根据权利要求1所述的一种立式数控刀架，其特征是：所述驱动槽(62)的长度方向与其转动时的切线方向的夹角为锐角。

8.根据权利要求1所述的一种立式数控刀架，其特征是：所述箱体(1)相对固定有齿圈(13)，所述齿圈(13)的轴线与箱体(1)的转动轴线同轴，所述传动机构(4)包括同轴的固定的齿轮一(41)、齿轮二(42)，所述伺服电机(3)的输出端同轴固定有主动齿轮(31)，所述主动齿轮(31)与齿轮一(41)啮合，所述齿轮二(42)与齿圈(13)啮合，所述齿轮一(41)的外径大于主动齿轮(31)和齿轮二(42)。

9.根据权利要求8所述的一种立式数控刀架，其特征是：所述齿圈(13)固定于刀座(12)上，所述齿圈(13)将所有刀座(12)连接固定。

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