CN219967227U - 一种链式刀库用换刀机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种链式刀库用换刀机械手，包括换刀体、转轴、转向套和机械臂，机械臂的中部与转向套的底部固定连接，转向套通过键连接设置在转轴的上部的外侧，转轴的底部通过轴承安装在换刀体内，转轴采用中空设计，转轴内设有油缸，油缸包括缸筒、上缸盖、下缸盖、活塞杆、第一油腔和第二油腔，缸筒直立设置在转轴的内腔内，上缸盖由压盖压紧，压盖固定于转轴的上侧，活塞杆直立设置在缸筒的内侧，活塞杆的上端与转向套固定连接，活塞杆的底端为宽径端，第一油腔设于第二油腔的下方，第一油腔和第二油腔由宽径端分隔。该换刀机械手采用内置式油缸，空间紧凑、响应快、换刀快速可靠，且工作环境清洁、无污染，油缸内部密封件的使用寿命延长。

Description

一种链式刀库用换刀机械手

技术领域

本实用新型涉及一种链式刀库用换刀机械手的运动机构，具体是一种链式刀库用换刀机械手。

背景技术

在自动化加工过程中，链式刀库系统是一种提供储刀及换刀功能的装置。换刀机械手是链式刀库完成刀库刀具交换功能的重要部件，其换刀速度、空间布置、响应速度等直接影响加工中心整机的性能表现。

加工中心的链式刀库实现换刀，大致分为取刀备刀、刀具交换、还刀三个流程。执行刀具交换之前，链式刀库换刀机械手的机械臂左右侧手爪各夹持一把刀具，即机械臂右侧手爪夹持主轴刀具，左侧手爪夹持刀库刀具，刀库刀具即为待交换的目标刀具。刀具交换由三个连贯的动作组成，即机械臂伸出-机械臂正转/反转-机械臂缩回。交换完毕后，机械臂右侧手爪夹持刀库刀具，左侧手爪夹持主轴刀具，刀库刀具和主轴刀具实现位置交换。机械臂的伸出和缩回动作的执行机构为伸缩机构。伸缩机构是链式刀库换刀机械手的重要组成部分。

传统链式刀库的换刀机械手的伸缩机构由油缸驱动。油缸采用外置设计，油缸的活塞杆末端(即下端)与机械臂连成一体，通过油缸的伸出、缩回动作带动机械臂运动。油缸外置的布置方式，往往由于机构跨度大，占据加工中心不必要的空间资源。而且因外置的油缸长期暴露于恶劣环境中，油缸内部密封件的使用寿命会受到影响，带来维修的潜在风险。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种链式刀库用换刀机械手，其采用内置式油缸，空间紧凑、响应快、换刀快速可靠，且工作环境清洁、无污染，油缸内部密封件的使用寿命延长。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种链式刀库用换刀机械手，包括换刀体、转轴、转向套和机械臂，所述的机械臂的左侧手爪和右侧手爪对称布置，所述的机械臂的中部与所述的转向套的底部固定连接，所述的转向套通过键连接设置在所述的转轴的上部的外侧，所述的转轴的底部通过轴承安装在所述的换刀体内，所述的转轴采用中空设计，所述的转轴内设有油缸，所述的油缸包括缸筒、上缸盖、下缸盖、活塞杆、第一油腔和第二油腔，所述的缸筒直立设置在所述的转轴的内腔内，所述的缸筒的上端和下端分别与所述的上缸盖和下缸盖密封连接，所述的上缸盖由压盖压紧，所述的压盖固定于所述的转轴的上侧，所述的活塞杆直立设置在所述的缸筒的内侧，所述的活塞杆的上端穿过所述的上缸盖和压盖与所述的转向套固定连接，所述的活塞杆的底端为宽径端，所述的第一油腔设于所述的第二油腔的下方，所述的第一油腔和第二油腔由所述的宽径端分隔，所述的第一油腔进油时，所述的活塞杆上移并伸出所述的缸筒；所述的第二油腔进油时，所述的活塞杆下移并缩回所述的缸筒。

本实用新型链式刀库用换刀机械手采用自制的内置式油缸，将油缸直接安装在转轴内，空间紧凑、响应快、换刀快速可靠，其换刀动作的空间利用率接近90％，有助于优化提升加工中心的整机布置，且内置式油缸的实际工作环境与传统外置式油缸相比更加清洁、无污染，油缸内部密封件受外界环境影响较小，使用寿命延长。

作为优选，所述的缸筒的外径小于所述的转轴的内径，所述的转轴的内壁、缸筒的外壁、上缸盖和下缸盖围成环腔，所述的活塞杆的下部开设有若干第一油孔和若干第二油孔，所述的下缸盖上开设有若干第三油孔和若干第四油孔，所述的上缸盖上开设有若干第五油孔，所述的换刀体的下侧固定有后盖，所述的后盖上外接有油管组件，所述的后盖内设有第一油路和第二油路，所述的第一油路、若干第一油孔、若干第三油孔、第一油腔依次相通，所述的第二油路、若干第二油孔、若干第四油孔、环腔、若干第五油孔、第二油腔依次相通。上述油路布置可保证油液流动顺畅无阻滞，液压损耗较小，执行换刀动作时响应更快、安全可靠。

作为优选，所述的上缸盖与所述的活塞杆之间上下设有防尘密封件和第一密封件，所述的防尘密封件和第一密封件之间设有第一耐磨环，所述的转轴与所述的上缸盖之间设有第一O型圈，所述的上缸盖与所述的缸筒之间设有第二O型圈，所述的宽径端的外侧设有第二耐磨环，所述的缸筒与所述的宽径端之间设有第二密封件，所述的下缸盖与所述的缸筒之间设有第三O型圈，所述的转轴与所述的下缸盖之间设有第四O型圈。

作为优选，所述的活塞杆的下部套接在拉杆的外侧，所述的活塞杆可带动所述的拉杆上移一定距离，所述的宽径端的底部安装有垫片和弹性挡圈，所述的拉杆的上端由所述的垫片和弹性挡圈限位在所述的活塞杆内，所述的拉杆的下端的外侧固定有感应块，所述的拉杆的下端由所述的感应块限位在所述的后盖内，所述的后盖上安装有与所述的感应块相适配的接近开关，所述的拉杆的外侧套设有复位弹簧并固定有卡簧，所述的复位弹簧的上端和下端分别与所述的下缸盖和卡簧接触。通过行程设计，活塞杆和拉杆都有各自的最大行程。当活塞杆上移到上极限位置时，带动拉杆上移至最大行程，与此同时，复位弹簧被压缩；当活塞杆下移时，活塞杆对拉杆的作用力消失，拉杆能够在复位弹簧的弹力作用下下移至上移前的初始位置。通过接近开关可检测拉杆是否准确复位，从而便于加工中心控制系统判断活塞杆是否准确复位。

作为优选，所述的转轴的外壁的轴向开设有导向槽，所述的转向套的内壁固定有导向键，所述的导向键的高度小于所述的导向槽的长度，所述的导向键的内侧伸入所述的导向槽内，所述的导向键可沿所述的导向槽平移。活塞杆带动转向套上移或下移的同时，导向键沿导向槽同步向上或向下平移，可提高换刀动作的可靠性。

作为优选，所述的转向套的顶端固定有法兰盖，所述的活塞杆的上端通过六角螺母锁紧固定于所述的法兰盖。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：本实用新型链式刀库用换刀机械手采用自制的内置式油缸，将油缸直接安装在转轴内，空间紧凑、响应快、换刀快速可靠，其换刀动作的空间利用率接近90％，有助于优化提升加工中心的整机布置，且内置式油缸的实际工作环境与传统外置式油缸相比更加清洁、无污染，油缸内部密封件受外界环境影响较小，使用寿命延长。

附图说明

图1为实施例中换刀机械手夹持刀具时的主视图；

图2为实施例中换刀机械手的俯视图；

图3为活塞杆处于缩回状态时，换刀机械手的结构纵剖示意视图；

图4为活塞杆处于伸出状态时，换刀机械手的结构纵剖示意视图；

图5为实施例中转轴的结构剖视图；

图6为对应于图5的仰视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例的链式刀库用换刀机械手，如图所示，包括换刀体1、转轴2、转向套3和机械臂4，机械臂4的左侧手爪41和右侧手爪42对称布置，用于夹持刀具43，机械臂4的中部与转向套3的底部固定连接，转向套3通过键连接设置在转轴2的上部的外侧，具体地，转轴2的外壁的轴向开设有导向槽21，转向套3的内壁固定有导向键31，导向键31的高度小于导向槽21的长度，导向键31的内侧伸入导向槽21内，导向键31可沿导向槽21平移，转轴2的底部通过轴承22安装在换刀体1内，转轴2采用中空设计，转轴2内设有油缸，油缸包括缸筒51、上缸盖52、下缸盖53、活塞杆54、第一油腔55和第二油腔56，缸筒51直立设置在转轴2的内腔内，缸筒51的上端和下端分别与上缸盖52和下缸盖53密封连接，上缸盖52由压盖23压紧，压盖23固定于转轴2的上侧，活塞杆54直立设置在缸筒51的内侧，转向套3的顶端固定有法兰盖32，活塞杆54的上端穿过上缸盖52和压盖23并通过六角螺母33锁紧固定于法兰盖32，活塞杆54的底端为宽径端57，第一油腔55设于第二油腔56的下方，第一油腔55和第二油腔56由宽径端57分隔，第一油腔55进油50时，活塞杆54上移并伸出缸筒51；第二油腔56进油时，活塞杆54下移并缩回缸筒51。

缸筒51的外径小于转轴2的内径，转轴2的内壁、缸筒51的外壁、上缸盖52和下缸盖53围成环腔60，活塞杆54的下部开设有若干第一油孔61和若干第二油孔62，下缸盖53上开设有若干第三油孔63和若干第四油孔64，上缸盖52上开设有若干第五油孔65，换刀体1的下侧固定有后盖7，后盖7上外接有油管组件73，后盖7内设有第一油路71和第二油路72，第一油路71、若干第一油孔61、若干第三油孔63、第一油腔55依次相通，第二油路72、若干第二油孔62、若干第四油孔64、环腔60、若干第五油孔65、第二油腔56依次相通。

上缸盖52与活塞杆54之间上下设有防尘密封件81和第一密封件82，防尘密封件81和第一密封件82之间设有第一耐磨环83，转轴2与上缸盖52之间设有第一O型圈84，上缸盖52与缸筒51之间设有第二O型圈85，宽径端57的外侧设有第二耐磨环86，缸筒51与宽径端57之间设有第二密封件87，下缸盖53与缸筒51之间设有第三O型圈88，转轴2与下缸盖53之间设有第四O型圈89。

活塞杆54的下部套接在拉杆9的外侧，活塞杆54可带动拉杆9上移一定距离，宽径端57的底部安装有垫片58和弹性挡圈59，拉杆9的上端由垫片58和弹性挡圈59限位在活塞杆54内，拉杆9的下端的外侧固定有感应块91，拉杆9的下端由感应块91限位在后盖7内，后盖7上安装有与感应块91相适配的接近开关(图中未示出)，拉杆9的外侧套设有复位弹簧92并固定有卡簧93，复位弹簧92的上端和下端分别与下缸盖53和卡簧93接触。

活塞杆54的伸缩可实现机械臂4的伸缩(即前后移动)。本实施例中，设计的转向套3和机械臂4随转轴2旋转的角度范围为180度，机械臂4的移动行程由活塞杆54的伸缩行程控制，具体设计为165mm。上述链式刀库用换刀机械手空间紧凑、响应快、换刀快速可靠，其换刀动作的空间利用率接近90％，且其许用工作压力数值达到8MPa，与传统油缸外置的机械手6MPa的许用工作压力数值相比有明显优势。

Claims (6)

1.一种链式刀库用换刀机械手，包括换刀体、转轴、转向套和机械臂，所述的机械臂的左侧手爪和右侧手爪对称布置，其特征在于，所述的机械臂的中部与所述的转向套的底部固定连接，所述的转向套通过键连接设置在所述的转轴的上部的外侧，所述的转轴的底部通过轴承安装在所述的换刀体内，所述的转轴采用中空设计，所述的转轴内设有油缸，所述的油缸包括缸筒、上缸盖、下缸盖、活塞杆、第一油腔和第二油腔，所述的缸筒直立设置在所述的转轴的内腔内，所述的缸筒的上端和下端分别与所述的上缸盖和下缸盖密封连接，所述的上缸盖由压盖压紧，所述的压盖固定于所述的转轴的上侧，所述的活塞杆直立设置在所述的缸筒的内侧，所述的活塞杆的上端穿过所述的上缸盖和压盖与所述的转向套固定连接，所述的活塞杆的底端为宽径端，所述的第一油腔设于所述的第二油腔的下方，所述的第一油腔和第二油腔由所述的宽径端分隔，所述的第一油腔进油时，所述的活塞杆上移并伸出所述的缸筒；所述的第二油腔进油时，所述的活塞杆下移并缩回所述的缸筒。

2.根据权利要求1所述的一种链式刀库用换刀机械手，其特征在于，所述的缸筒的外径小于所述的转轴的内径，所述的转轴的内壁、缸筒的外壁、上缸盖和下缸盖围成环腔，所述的活塞杆的下部开设有若干第一油孔和若干第二油孔，所述的下缸盖上开设有若干第三油孔和若干第四油孔，所述的上缸盖上开设有若干第五油孔，所述的换刀体的下侧固定有后盖，所述的后盖上外接有油管组件，所述的后盖内设有第一油路和第二油路，所述的第一油路、若干第一油孔、若干第三油孔、第一油腔依次相通，所述的第二油路、若干第二油孔、若干第四油孔、环腔、若干第五油孔、第二油腔依次相通。

3.根据权利要求2所述的一种链式刀库用换刀机械手，其特征在于，所述的上缸盖与所述的活塞杆之间上下设有防尘密封件和第一密封件，所述的防尘密封件和第一密封件之间设有第一耐磨环，所述的转轴与所述的上缸盖之间设有第一O型圈，所述的上缸盖与所述的缸筒之间设有第二O型圈，所述的宽径端的外侧设有第二耐磨环，所述的缸筒与所述的宽径端之间设有第二密封件，所述的下缸盖与所述的缸筒之间设有第三O型圈，所述的转轴与所述的下缸盖之间设有第四O型圈。

4.根据权利要求2所述的一种链式刀库用换刀机械手，其特征在于，所述的活塞杆的下部套接在拉杆的外侧，所述的活塞杆可带动所述的拉杆上移一定距离，所述的宽径端的底部安装有垫片和弹性挡圈，所述的拉杆的上端由所述的垫片和弹性挡圈限位在所述的活塞杆内，所述的拉杆的下端的外侧固定有感应块，所述的拉杆的下端由所述的感应块限位在所述的后盖内，所述的后盖上安装有与所述的感应块相适配的接近开关，所述的拉杆的外侧套设有复位弹簧并固定有卡簧，所述的复位弹簧的上端和下端分别与所述的下缸盖和卡簧接触。

5.根据权利要求1所述的一种链式刀库用换刀机械手，其特征在于，所述的转轴的外壁的轴向开设有导向槽，所述的转向套的内壁固定有导向键，所述的导向键的高度小于所述的导向槽的长度，所述的导向键的内侧伸入所述的导向槽内，所述的导向键可沿所述的导向槽平移。

6.根据权利要求1所述的一种链式刀库用换刀机械手，其特征在于，所述的转向套的顶端固定有法兰盖，所述的活塞杆的上端通过六角螺母锁紧固定于所述的法兰盖。