CN211163068U - 一种自动化刀具更换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化刀具更换装置，包括：三维移动组件；刀夹组件，包括能够三维移动的安装座、可纵向翻转的基座、步进电机，基座内具有用以夹紧刀具的夹持机构，基座上端面安装有用以驱动夹持机构切换锁紧及解锁刀具的工作状态的第一直线电机；刀具箱，阵列设置有刀具搁置位，刀具箱的上端面设置有二维标签码，基座下端面还具有第一视觉构件及第二视觉构件；控制器。其技术方案使得能够自动化的根据工件加工状态下每一阶段应当使用的刀具的更换以及加工进给量的调整，方便可靠，精度较高，大大减轻了操作人员的工作负担。

Description

一种自动化刀具更换装置

技术领域

本实用新型涉及机床技术领域，尤其涉及一种自动化刀具更换装置。

背景技术

机床是工件加工中通常采用的设备，主要在于通过调节刀具的进给量以及持续转动的工件进行切削动作。对于常规产品而言，加工中只需要一个刀具即可，但对于结构复杂且精度要求较高的产品而言，就需要在加工图中更换刀具，以满足粗加工、细加工、精加工的不同目的。而目前生产过程中，对刀具的更换需要执行停机操作，并由操作人员人工的进行刀具的更换，再重新在数控面板上调节刀具进给量，极为繁杂，无法满足自动化的需求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在能够自动化的根据工件加工状态下每一阶段应当使用的刀具的更换以及加工进给量的调整的自动化刀具更换装置，用以克服上述技术缺陷。

具体技术方案如下：

一种自动化刀具更换装置，包括：

三维移动组件；

刀夹组件，包括安装于三维移动组件的功能输出端并能够在三维移动组件作用下三维移动的安装座、设置于安装座下端并可纵向翻转的基座、水平固装于安装座一侧并用以驱动基座翻转的步进电机，且基座下端面向上开设有用以安装刀具的安装孔，基座内具有用以夹紧刀具的夹持机构，基座上端面安装有用以驱动夹持机构切换锁紧及解锁刀具的工作状态的第一直线电机；

刀具箱，刀具箱上阵列设置有上开口的刀具搁置位，且刀具箱的上端面于每一刀具搁置位的邻近位置分别设置有一个二维标签码，并且，基座下端面还具有用以扫码识别二维标签码的第一视觉构件以及用以实时拍摄当前加工状态的第二视觉构件；

控制器，驱动机构、三维移动组件上的驱动构件、步进电机、第一直线电机、第一视觉构件、第二视觉构件分别与控制器通讯相连。

较佳的，三维移动组件包括安装于作业平台上的十字滑台、纵向连接于十字滑台的输出末端的纵向滑动座、可相对于纵向滑动座纵向滑动的滑动块、安装于纵向滑动座上端且输出轴连接滑动块的第二直线电机。

较佳的，基座内部周向布置有多个水平设置且连通至安装孔的开口槽，夹持机构包括与开口槽等数量并能够沿内外方向滑动的滑块，且滑块面向安装孔的一端连接有弧形夹圈，弧形夹圈能够在滑块沿着开口槽滑动时伸入安装孔内并夹紧刀具；

每一滑块还连接有若干拉簧，拉簧另一端连接至开口槽背离安装孔的一侧，用以向滑块提供向外滑动的拉力；

每一滑块背离弧形夹圈的一端还切割形成有斜面，每一斜面上还分别配合设置有一个纵向设置的楔形块，且每一楔形块的上端共同连接有一块可纵向移动的圆形板，第一直线电机的输出轴伸入基座内部并连接圆形板的上端面。

较佳的，夹持机构的数量为环形均匀布置的四个。

较佳的，安装座的下端整体切割成“冂”字形，基座通过两根销轴可翻转的安装于安装座下端的“冂”字形结构内部，步进电机的输出轴与其中一根销轴传动相连。

较佳的，刀具包括刀体、连接于刀体上端的圆柱形连接头，且圆柱形连接头的外周开设形成有一圈环形凹圈。

上述技术方案的有益效果在于：

自动化刀具更换装置包括三维移动组件、刀夹组件、工具箱、控制器，使得能够自动化的根据工件加工状态下每一阶段应当使用的刀具的更换以及加工进给量的调整，方便可靠，精度较高，大大减轻了操作人员的工作负担。

附图说明

图1为本实用新型自动化刀具更换装置的立体图；

图2为本实用新型自动化刀具更换装置中三维移动组件及刀夹组件的立体图；

图3为本实用新型自动化刀具更换装置中刀夹组件的夹持机构部分的立体图；

图4为本实用新型自动化刀具更换装置中刀夹组件的夹持机构部分另一视角的立体图；

图5为本实用新型自动化刀具更换装置中刀具箱的立体图；

图6为本实用新型自动化刀具更换装置中刀具的立体图；

图7为本实用新型自动化刀具更换装置中刀具箱的剖视图；

图8为本实用新型自动化刀具更换装置应用于机床上的立体图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型作具体阐述。

参阅图1至图8中所示，本实施例提供的自动化刀具更换装置包括：

三维移动组件3；

刀夹组件4，包括安装于三维移动组件3的功能输出端并能够在三维移动组件3作用下三维移动(即上下左右前后方向的三维移动)的安装座41、设置于安装座41下端并可纵向翻转的基座42、水平固装于安装座41一侧并用以驱动基座42翻转的步进电机43，且基座42下端面向上开设有用以安装刀具7的安装孔，基座42内具有用以夹紧刀具7的夹持机构6，基座42上端面安装有用以驱动夹持机构6切换锁紧及解锁刀具7的工作状态的第一直线电机46；

刀具箱5，安装于作业平台上，且刀具箱5上阵列设置有上开口的刀具搁置位51，且刀具箱5的上端面于每一刀具搁置位51的邻近位置分别设置有一个二维标签码52，并且，基座42下端面还具有用以扫码识别二维标签码52的第一视觉构件44以及用以实时拍摄当前加工状态的第二视觉构件45；

控制器(图中未示出，优选为PLC控制器，例如三菱F1系列的小型PLC)，驱动机构、三维移动组件3上的驱动构件(即下述的十字滑台上的水平电机及第二直线电机)、步进电机43、第一直线电机46、第一视觉构件44、第二视觉构件45分别与控制器通讯相连，具体可通过导线实现也可通过无线通讯模块实现。

具体使用中，刀具箱5上的每一标签码对应于不同加工状态所使用的刀具7，第一视觉构件44能够通过扫码识别标签码而找到对应的加工阶段所使用的刀具7，且控制器内部的存储空间中存储有工件加工的不同阶段状态的预设图片，第二视觉构件45能够实时拍摄加工状态下的工件照片并传输至控制器内进行对照，并由控制内预设的程序执行更换每一阶段该使用的刀具7及加工进给量，而三维移动组件3能够实现相当于机械臂的功能，实现刀夹组件4的三维移动，步进电机43则实现刀具7的角度调节，同时能够通过夹持机构6实现刀具7的取放及锁紧动作。

基于上述技术方案，自动化刀具更换装置包括三维移动组件3、刀夹组件4、工具箱、控制器，使得能够自动化的根据工件加工状态下每一阶段应当使用的刀具7的更换以及加工进给量的调整，方便可靠，精度较高，大大减轻了操作人员的工作负担。

在一种优选的实施方式中，三维移动组件3包括安装于作业平台上的十字滑台31、纵向连接于十字滑台31的输出末端的纵向滑动座32、可相对于纵向滑动座32纵向滑动的滑动块33、安装于纵向滑动座32上端且输出轴连接滑动块33的第二直线电机35。具体的，十字滑台31上的两个水平电机能够起到控制纵向滑动座32在平面方向上的前后左右的移动动作且精度较高(十字滑台31为现有常规器件，主要通过螺杆及电机实现高精度的线性移动，这里省略赘述)，而滑动块33通过轨槽结构可纵向滑动的安装在纵向滑动座32上，并由第二直线电机35实现其上下方向的运动，且前述的滑动块33背离纵向滑动座32的一端作为上述的功能输出端。

作为进一步的优选实施方式，定义如图4中所示的，在水平方向上由弧形夹圈62所包围的区域向未包围的区域的方向为由内而外的方向。基座42内部周向布置有多个水平设置且连通至安装孔的开口槽，夹持机构6包括与开口槽等数量并能够沿内外方向滑动的滑块61，且滑块61面向安装孔的一端连接有弧形夹圈62并能够在滑块61沿着开口槽滑动时伸入安装孔内并夹紧刀具7；每一滑块61还连接有若干拉簧64，拉簧64另一端连接至开口槽背离安装孔的一侧，用以向滑块61提供向外滑动的拉力，每一滑块61背离弧形夹圈62的一端还切割形成有斜面65，每一斜面65上还分别配合设置有一个纵向设置的楔形块66，且每一楔形块66的上端共同连接有一块可纵向移动的圆形板67，第一直线电机46的输出轴伸入基座42内部并连接圆形板67的上端面，使得能够通过第一直线电机46带动圆形板67和楔形块66的纵向活动，进而通过楔形块66下端的坡面配合滑块61的斜面65并带动斜面65水平方向上的向内滑动，从而由弧形夹圈62夹紧工件，同时，在第一直线电机46带动圆形板67向上移动后，在拉簧64作用下能够带动滑块61向外滑动并解除对工件的锁紧状态。显然，基座42内还开设有用以允许圆形板67和楔形块66纵向活动的通槽。

具体的，滑块61两侧分别突出形成有凸起部63，开口槽的内侧壁上具有沿内外方向延伸的滑槽，凸起部63的头端装配于滑槽内并可沿着滑槽的长度方向滑动，每一凸起部63背离弧形夹圈62的一侧分别连接有至少一根拉簧64。进一步的，夹持机构6的数量为环形均匀布置的四个，每一弧形夹圈62的弧长不大于90度。

在一种优选的实施方式中，安装座41的下端整体切割成“冂”字形，基座42通过两根销轴可翻转的安装于安装座41下端的“冂”字形结构内部，步进电机43的输出轴与其中一根销轴传动相连，使得能够带动基座42高精度的转动并锁止其当前为止，以实现角度调节的目的。

作为进一步的优选实施方式，本实施例中，刀具7为特制的，包括与现有拉刀相同结构的刀体71、连接于刀体71上端的圆柱形连接头72，且圆柱形连接头72的外周开设形成有一圈环形凹圈73，用以允许上述的弧形夹圈62锁紧刀具7。进一步的，每一刀具搁置位51的内侧壁上均贴覆有泡棉层53。

此外，本实施例提供的自动化刀具更换装置应用于机床1上，机床1具有用以夹持工件的夹具组件2以及用以驱动工件转动的驱动机构，其采用现有常规的前后伸缩式夹具及电机驱动方式，非本发明的创造性部分，故这里省略赘述，且为清晰显示本发明的结构特征，附图8中省略示出的机床1主体部分及驱动设备部分，而仅示出工件加工区域部分。上述的控制器、三维移动组件3均安装于机床1的作业平台上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种自动化刀具更换装置，其特征在于，包括：

三维移动组件(3)；

刀夹组件(4)，包括安装于所述三维移动组件(3)的功能输出端并能够在所述三维移动组件(3)作用下三维移动的安装座(41)、设置于所述安装座(41)下端并可纵向翻转的基座(42)、水平固装于所述安装座(41)一侧并用以驱动所述基座(42)翻转的步进电机(43)，且所述基座(42)下端面向上开设有用以安装刀具(7)的安装孔，所述基座(42)内具有用以夹紧刀具(7)的夹持机构(6)，所述基座(42)上端面安装有用以驱动所述夹持机构(6)切换锁紧及解锁刀具(7)的工作状态的第一直线电机(46)；

刀具箱(5)，所述刀具箱(5)上阵列设置有上开口的刀具搁置位(51)，且所述刀具箱(5)的上端面于每一所述刀具搁置位(51)的邻近位置分别设置有一个二维标签码(52)，并且，所述基座(42)下端面还具有用以扫码识别所述二维标签码(52)的第一视觉构件(44)以及用以实时拍摄当前加工状态的第二视觉构件(45)；

控制器，所述三维移动组件(3)上的驱动构件、步进电机(43)、第一直线电机(46)、第一视觉构件(44)、第二视觉构件(45)分别与控制器通讯相连。

2.如权利要求1所述的自动化刀具更换装置，其特征在于，所述三维移动组件(3)包括十字滑台(31)、纵向连接于所述十字滑台(31)的输出末端的纵向滑动座(32)、可相对于所述纵向滑动座(32)纵向滑动的滑动块(33)、安装于所述纵向滑动座(32)上端且输出轴连接所述滑动块(33)的第二直线电机(35)。

3.如权利要求2所述的自动化刀具更换装置，其特征在于，所述基座(42)内部周向布置有多个水平设置且连通至所述安装孔的开口槽，所述夹持机构(6)包括与所述开口槽等数量并能够沿内外方向滑动的滑块(61)，且所述滑块(61)面向所述安装孔的一端连接有弧形夹圈(62)，所述弧形夹圈(62)能够在所述滑块(61)沿着开口槽滑动时伸入所述安装孔内并夹紧刀具(7)；

每一所述滑块(61)还连接有若干拉簧(64)，所述拉簧(64)另一端连接至所述开口槽背离所述安装孔的一侧，用以向所述滑块(61)提供向外滑动的拉力；

每一所述滑块(61)背离所述弧形夹圈(62)的一端还切割形成有斜面(65)，每一所述斜面(65)上还分别配合设置有一个纵向设置的楔形块(66)，且每一所述楔形块(66)的上端共同连接有一块可纵向移动的圆形板(67)，所述第一直线电机(46)的输出轴伸入所述基座(42)内部并连接所述圆形板(67)的上端面。

4.如权利要求3所述的自动化刀具更换装置，其特征在于，所述夹持机构(6)的数量为环形均匀布置的四个。

5.如权利要求4所述的自动化刀具更换装置，其特征在于，所述安装座(41)的下端整体切割成“冂”字形，所述基座(42)通过两根销轴可翻转的安装于所述安装座(41)下端的“冂”字形结构内部，所述步进电机(43)的输出轴与其中一根所述销轴传动相连。

6.如权利要求5所述的自动化刀具更换装置，其特征在于，所述刀具(7)包括刀体(71)、连接于所述刀体(71)上端的圆柱形连接头(72)，且所述圆柱形连接头(72)的外周开设形成有一圈环形凹圈(73)。

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