CN221019973U - 一种重型龙门数控铣床自动换刀装置 - Google Patents

Abstract

提供一种重型龙门数控铣床自动换刀装置，具有支架以及安装在支架上的若干换刀机构；换刀机构包括底板，底板安装沿底板伸缩直线位置的滑铁；滑铁前端通过一对铰链分别铰接对称且为加厚卡块式结构的卡爪后端；当滑铁后退移动时，卡爪通过铰链联动卡爪前端对夹抱紧刀具；滑铁后端与固定座之间同心安装压缩弹簧；当刀具退出卡爪空间后，压缩弹簧的复位弹力推送滑铁复位伸出，且伸出的滑铁联动卡爪张开；卡爪和滑铁分别配备检测元件；卡爪的检测元件用于检测刀具是否到位；滑铁的检测元件用于检测滑铁位置。本实用新型纯机械结构的换刀机构，协同检测元件，具有自动化程度高，安全系数高，大承载力、维护保养方便等优点，具有较高的推广价值。

Description

一种重型龙门数控铣床自动换刀装置

技术领域

本实用新型属于作业运输机床刀具夹固支撑装置技术领域，具体涉及一种重型龙门数控铣床自动换刀装置。

背景技术

既有的数控龙门铣床配套的是BT60刀柄，重量约20KG。刀柄配上刀体后，重量在30-50KG，每个工件通过一次定位装夹后，需要8-10把刀具才能完成所有工序加工。所有换刀操作均通过操作者手工完成，安全性差，辅助时间长，装载定位精度低。对此，现提出如下改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种重型龙门数控铣床自动换刀装置，替代人力实现换刀，解决人力换刀安全性差，费工费时费力的一系列问题。

本实用新型采用的技术方案：一种重型龙门数控铣床自动换刀装置，具有支架以及安装在支架上的若干换刀机构；换刀机构包括底板，底板安装沿底板伸缩直线位置的滑铁；滑铁前端通过一对铰链分别铰接对称且为加厚卡块式结构的卡爪后端；当滑铁后退移动时，卡爪通过铰链联动卡爪前端对夹抱紧刀具；滑铁后端与固定座之间同心安装压缩弹簧；当刀具退出卡爪空间后，压缩弹簧的复位弹力推送滑铁复位伸出，且伸出的滑铁联动卡爪张开；卡爪和滑铁分别配备检测元件；卡爪的检测元件用于检测刀具是否到位；滑铁的检测元件用于检测滑铁位置。

上述技术方案中，进一步地：还包括电磁开关和电磁开关销轴；电磁开关驱动电磁开关销轴从底板上端面弹出；弹出的电磁开关销轴卡挡设于每个抱紧刀具的卡爪外侧，电磁开关销轴采用机械限位的方式限制夹紧刀具时的卡爪松开。

上述技术方案中，进一步地：还包括滑套；滑套在底板上固定安装，滑铁与滑套滑动适配并在滑套的直线导向下直线伸缩位移。

上述技术方案中，进一步地：还包括滑铁端盖；滑铁端盖固连滑铁后端；滑铁端盖与固定座之间同心安装压缩弹簧。

上述技术方案中，进一步地：卡爪夹持内侧面制有定位凸台；定位凸台与刀具具有的刀柄凹槽定位适配。

上述技术方案中，进一步地：检测滑铁位置的检测元件包括装载检测元件和卸载检测元件。

上述技术方案中，优选的：检测元件为接近开关；检测元件与数控铣床控制系统组成的系统为闭环控制系统；闭环控制系统运行过程中一但信号错误，随即触发系统停止运行，且控制器输出端连接装置报警触发报警装置报警。

上述技术方案中，进一步地：支架用型钢拼焊制成；支架顶端安装若干换刀机构；每个换刀机构的坐标位置均输入数控铣床控制系统的控制器。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本实用新型刀具被纵向平移进入本装置张开的卡爪空间内，纵向平移的刀具刀柄推送滑铁后退移动，后退移动的滑铁带动铰链以及卡爪联动从而夹紧刀具刀柄，纯机械铰链联动结构的卡爪机构，结合检测元件共同作用，一方面替代人力完成换刀，省工省时省力；另一方面纯机械结构的卡爪机构，机构结构简单紧凑，方便加工，经济实用。

2、本实用新型滑铁末端设有滑铁复位压缩弹簧，在刀具退出卡爪空间时，压缩弹簧无动力复位弹出滑铁使滑铁自动复位，卡爪恢复张开，卡爪滑铁的纯机械复位结构，结构简单，经济实用，适合推广。

3、本实用新型卡爪外侧设置电磁开关以及电磁开关销轴，当卡爪夹紧刀具刀柄同时，检测元件发出刀具检测到位信号，电磁开关驱动电磁开关销轴弹出，弹出的电磁开关销轴卡在卡爪外侧销轴限位槽内，机械安全限制防止卡爪张开，防止刀具掉落，提高刀具夹紧安全可靠性。

4、本实用新型卡爪设置位置检测元件，与数控铣床控制系统通信连接，检测刀具型号及位置是否正确；滑铁设置双位置检测元件，明确滑铁位置，从而准确判断卡爪处于张开还是闭合状态，为动作切换提供稳定可靠的触发信号，为位置判断准确性提供保障，自动化程度高，安全系数可靠。

5、本实用新型按照指令中的坐标地址定位主轴位移装卸刀具的位置，保证装卸位置精确性；协同检测元件闭环控制系统共同作用，有效避免刀具与其它零件发生碰撞，避免刀具装卸过程中生拉硬拽问题的出现。

6、本实用新型卡爪夹紧内侧面设置定位凸台，定位凸台与刀具刀柄凹槽定位适配，提高刀具夹紧定位精度。

7、本实用新型换刀操作自动高效，省工省时省力，装载精度高，刀具卸载稳定可靠，有效保证加工质量；换刀机构机械原理清晰，易于加工制造，易于维护保养，成本低廉，适合推广。

附图说明

图1为本实用新型装置整体轴侧图；

图2为本实用新型图1装置中的换刀机构轴侧图；

图3为本实用新型图2去除刀具的轴侧图；

图4为本实用新型换刀机构俯视图；

图5为本实用新型换刀机构侧视图；

图中：1-支架，2-换刀机构，3-底板，4-滑铁，5-铰链，6-卡爪，61-定位凸台，7-刀具，71-刀柄凹槽，8-固定座，9-压缩弹簧，10-电磁开关，11-电磁开关销轴，12-滑套，13-滑铁端盖，14-装载检测元件，15-卸载检测元件，16-刀体检测元件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-5，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

一种重型龙门数控铣床自动换刀装置，(如图1所示)本实用新型重型龙门数控铣床自动换刀装置具有支架1以及安装在支架1上的若干换刀机构2。

应当理解的是：所述支架1包括直线支架结构，半圆弧支架结构，圆环支架结构中的任一一种；所述换刀机构2可以在支架1上均匀分布安装，也可以以另一种有规律的方式排列在支架1上方。

上述实施例中，进一步地：(如图1所示实施例)所述支架1用型钢拼焊制成；采用型钢制作支架1，型钢材料经济实用，简单易得。所述支架1顶端安装若干换刀机构2；每个所述换刀机构2的坐标位置均输入数控铣床控制系统的控制器内，从而为数控铣床主轴位移提供精确的坐标定位，从而保证装夹可靠性和装夹精确性。

(如图2、图3、图4所示)所述换刀机构2包括底板3，所述底板3为水平板体结构。所述底板3安装沿底板3伸缩直线位置的滑铁4；应当理解的是：这里所指的所述滑铁3的直线伸缩位移可以通过滑铁底部制有滑块、底板板体制有沉降直线槽的结构实现滑铁4的直线导向位移，还可以通过后文描述的滑套12实现滑铁4直线位移的直线导向。

上述实施例中，进一步地：(结合图4)还包括滑套12；所述滑套12具有一定纵向长度。所述滑套12在底板3上固定安装，所述滑铁4与滑套12滑动适配并在滑套12的直线导向下直线伸缩位移，采用滑套12导向的方式，较前文描述的沉槽、滑块导向结构更加简单，部件方便加工制作，容易实现，经济实用。

在此基础上：所述滑铁4前端通过一对铰链5分别铰接对称且为加厚卡块式结构的卡爪6后端。需要说明的是：(如图4所示)所述铰链5由第一销轴、连杆、第二销轴组成；所述滑铁4上端面通过第一销轴转动连接连杆一端，所述连杆另一端通过第二销轴转动连接卡爪6后端，通过伸缩位移的滑铁4带动连杆转动和摆动；其中所述连杆尺寸尽量很短，从而保证结构刚性和连接强度。所述加厚卡块式结构的卡爪6为圆弧过渡的L形块体结构，并通过增加卡爪6横向宽度和垂直厚度从而保证卡爪6结构强度和刚性；所述加厚卡块式结构的卡爪6在块体中部靠前位置制有横向圆弧滑槽；所述横向圆弧滑槽内设有圆形滑块，圆形滑块底部与底板3垂直固连为一体，圆形滑块顶部被约束在横向圆弧滑槽内滑动，且通过横向圆形滑槽限制卡爪6前部的动作并实现卡爪6前部夹紧和张开摆动动作的切换。

为提高卡爪6与刀具7的定位精度：(如图3所示)上述实施例中，进一步地：所述卡爪6夹持内侧面制有定位凸台61；所述定位凸台61与刀具7具有的刀柄凹槽71定位适配，以保证装夹过程中刀具7与卡爪6定位精确性。使用过程中：当滑铁4后退移动时，所述卡爪6通过铰链5联动卡爪6前端对夹抱紧刀具7。

除此之外：为实现滑铁4无电驱件的纯机械自动复位操作：(如图4所示)所述滑铁4后端与固定座8之间同心安装压缩弹簧9；当刀具7退出卡爪6空间后，所述压缩弹簧9的复位弹力推送滑铁4复位伸出，且伸出的滑铁4通过所述铰链5联动所述卡爪6张开。

为方便协同检测元件实现滑铁4位置的精确检测：上述实施例中，进一步地：(如图4所示)还包括滑铁端盖13；所述滑铁端盖13固连滑铁4后端；所述滑铁端盖13与固定座8之间安装所述压缩弹簧9。通过滑铁端盖13的设置，为后文描述的滑铁4的检测元件的安装以及滑铁4位置的检测提供安装支撑点。

所述卡爪6和滑铁4分别配备检测元件；所述卡爪6的检测元件为刀体检测元件16，所述刀体检测元件16用于检测刀具7是否到位，并检测刀具类型是否正确。所述滑铁4的检测元件用于检测滑铁4位置。应当理解的是：该处所述检测元件包括多种型号的检测元件，例如限位开关、光电开关、激光测距传感器等一种或两种、多种的组合。

上述实施例中，优选的：本实用新型所述检测元件优选为接近开关；本实用新型所述检测元件选用接近开关，通过接近开关感应到靠近它的物体,通过电信号实现开关的启动或关闭，具有响应快速、安全便捷、经济实用的优势。

在此基础上：所述检测元件与数控铣床控制系统组成的系统为闭环控制系统；所述闭环控制系统运行过程中一但信号错误，随即触发系统停止运行，且控制器输出端连接装置报警触发报警装置报警。即所述检测元件不仅连接控制器输入端，还能给控制器一返回信号，从而采用闭环控制的方式保证系统运行可靠性。此外，所述控制器不仅具有程控功能，其输出端还连接报警装置，可在系统任一错误情况下停机，并实现报警。所述控制器主要指数控铣床的控制器，且一般为PLC控制器。

(如图3所示)为避免断电情况下，抱紧刀具7的卡爪6松开，避免刀具7掉落危险的发生：上述实施例中，进一步地：还包括电磁开关10和电磁开关销轴11。所述电磁开关10和电磁开关销轴11垂直穿透底板3安装，其中，电磁开关10安装在底板3背面，通过电磁开关10驱动电磁开关销轴11弹出；或通过电磁开关10吸附电磁开关销轴11收回。使用时：当卡爪6抱紧刀具7时，刀体检测元件16检测到刀具7到位时，与此同时，滑铁4的检测元件检测滑铁4处于收缩状态，双保险确定卡爪6夹紧刀具7到位；此时，数控铣床控制系统中的控制器控制所述电磁开关10驱动电磁开关销轴11从底板3上端面弹出；弹出的所述电磁开关销轴11卡挡设于每个抱紧刀具的卡爪6外侧制有的销轴限位槽内，所述电磁开关销轴11采用机械限位的方式如图2所示，限制夹紧刀具7时的卡爪6防止卡爪6松开，从而防止刀具7在断电情况下的意外掉落。

上述实施例中，进一步地：为提高检测可靠性：(如图4所示)检测所述滑铁4位置的检测元件包括装载检测元件14和卸载检测元件15。具体地，所述装载检测元件14固定安装在前文描述的滑套12上与滑套12固连为一体；所述卸载检测元件15固定安装在固定座8上与固定座8固连为一体。前文描述的所述滑铁端盖13具有横向延伸板，所述装载检测元件14垂直朝向滑铁端盖13前端面设置；卸载检测元件15垂直朝向滑铁端盖13后端面设置。所述装载检测元件14和卸载检测元件15均为接近开关，选用接近开关的优势前文已经描述，不再赘述。使用时：装载检测元件14可以检测判断滑铁4是否伸缩位移，同理地，所述卸载检测元件15也可以检测判断滑铁4是否伸缩位移；装载检测元件14伸缩位移的值应当与卸载检测元件15的检测值对应匹配，从而采用双检测双保险的方式准确判断滑铁4位置，提高检测可靠性。

本实用新型的工作原理：(如图1所示)一种重型龙门数控铣床自动换刀装置的换刀方法，总的来讲：运行刀具7装载或卸载指令，数控铣床主轴按照装载或卸载指令的指令坐标地址移动至换刀机构2；数控铣床主轴带动刀具7向外或向内平移；刀具7退出或进入卡爪6空间，刀具7离开或推送滑铁4直线伸缩位移，直线伸缩位移的滑铁4通过铰链5联动卡爪6松开或夹紧刀具7。

一种重型龙门数控铣床自动换刀装置的换刀方法，具体地：包括刀具装载方法和刀具卸载方法。

所述刀具装载方法如下：

步骤1：运行刀具装载指令，数控铣床主轴按照装载指令中的坐标地址快速移动至如图2所示装载好刀具7的换刀机构2上方，即数控铣床主轴按坐标移动到位做好装载刀具7的准备。

步骤2：数控铣床主轴键块定向至指定角度后，数控铣床主轴内部拉爪张开，数控铣床主轴下降至指定高度，数控铣床主轴键块卡进刀具7键槽，所述数控铣床主轴的拉爪抓紧刀具7拉钉夹紧刀具7，所述数控铣床主轴准备带动刀具7向外平移从而脱离换刀机构2。

步骤3：脱离前，数控铣床控制系统接收到刀具7装夹到位的确定信号后，电磁开关10吸附电磁开关销轴11复位回退至底板3上端面以下，解除电磁开关销轴11对卡爪6的限位；之后数控铣床主轴带动刀具7开始向换刀机构2外侧平移。

步骤4：脱离时：随着刀具7逐渐退出卡爪6空间，滑铁4在压缩弹簧9的复位弹力下逐渐自动伸出，滑铁4复位弹出无需驱动件，与此同时滑铁4通过铰链5联动卡爪6逐渐张开，直至刀具7完全退出换刀机构2，完成刀具装载。

所述刀具卸载方法如下：

步骤1：运行刀具卸载指令，数控铣床主轴按照卸载指令中的坐标地址搭载刀具7快速移动至指定坐标的空位换刀机构2正前侧，即做好卸载刀具7的准备。

步骤2：数控铣床主轴带动刀具7减速缓慢平移逐渐进入装置换刀机构2，数控铣床主轴带动刀具7平移过程中，由于卡爪6在压缩弹簧9作用下保持张开状态，因此刀具7直接接触滑铁4且顶着滑铁4后退位移，后退位移的滑铁4通过铰链5联动卡爪6夹持抱紧刀具7；滑铁4的直线回退位移同样无需电驱动件，就能实现卡爪6对刀具7的夹紧，卡爪6抱紧刀具7的纯机械联动结构，结构简单，方便维护，经济实用。

步骤3：卡爪6夹紧刀具7后，刀具7检测元件和滑铁4检测元件同时发送反馈信号至控制器，即刀具检测元件检测刀具7到位，控制器控制电磁开关10驱动电磁开关销轴11弹出底板3上端面，弹出的电磁开关销轴11限位卡挡设于每个卡爪6外侧制有的销轴限位槽内，通过电磁开关销轴11采用机械限位的方式限制卡爪6，使卡爪6即使在不通电的情况下，也能防止卡爪6松开刀具7，避免刀具7掉落。

步骤4：控制器控制数控铣床主轴键块定向至指定角度，准备与刀具7分离；所述数控铣床主轴的拉爪松开刀具7拉钉与刀具7分离，数控铣床主轴抬升至安全高度，完成刀具卸载。

可见，本方法一方面替代人力完成换刀，省工省时省力；另一方面，本实用新型方法所使用的纯机械铰链联动结构的卡爪机构，结合检测元件共同作用，机构结构简单紧凑，方便加工，经济实用，维护简单，适合推广。

通过以上描述可以发现：本实用新型刀具7被纵向平移进入本装置张开的卡爪空间内，纵向平移的刀具7刀柄推送滑铁4后退移动，后退移动的滑铁4带动铰链5以及卡爪6联动从而夹紧刀具7刀柄，纯机械铰链联动结构的卡爪机构2，结合检测元件共同作用，一方面替代人力完成换刀，省工省时省力；另一方面纯机械结构的卡爪机构，机构结构简单紧凑，方便加工，经济实用。

不仅如此，本实用新型滑铁末端设有滑铁复位压缩弹簧9，在刀具7退出卡爪6空间时，压缩弹簧9无动力复位弹出滑铁4使得滑铁4自动复位，卡爪6恢复张开，纯机械夹紧或松开刀具7的结构，结构简单，经济实用，适合推广。

本实用新型卡爪6外侧设置电磁开关10以及电磁开关销轴11，当卡爪6夹紧刀具7刀柄同时，检测元件发出刀具7检测到位信号，电磁开关10驱动电磁开关销轴11弹出，弹出的电磁开关销轴11卡在卡爪6外侧销轴限位槽内，机械限位即使在不通电情况下，也能安全限制防止卡爪6张开，防止刀具7掉落，装置整体夹持刀具7更加安全可靠。

本实用新型卡爪6设置位置检测元件，与数控铣床控制系统通信连接，检测刀具7型号及位置是否正确；滑铁4同样设置双位置检测元件，双保险明确检测滑铁4位置，从而准确判断卡爪6处于张开还是闭合状态，为动作切换提供稳定可靠的触发信号，为位置判断准确性提供保障，自动化程度高，安全系数可靠。

本实用新型按照指令中的坐标地址定位主轴位移装卸刀具7位置，保证装卸位置精确性；协同检测元件闭环控制系统共同作用，有效避免刀具7与其它零件发生碰撞，避免刀具7装卸过程中生拉硬拽问题的出现。

本实用新型卡爪6夹紧内侧面设置定位凸台61，定位凸台61与刀具7的刀柄凹槽71定位适配，提高刀具7夹紧定位精度。

综上所述，本实用新型换刀操作自动高效，省工省时省力，装载精度高，刀具卸载稳定可靠，有效保证加工质量；换刀机构机械原理清晰，易于加工制造，易于维护保养，成本低廉，适合推广；本实用新型整体具有自动化程度高，安全系数高，大承载力、维护保养方便等优点，具有较高的推广价值。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。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，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种重型龙门数控铣床自动换刀装置，其特征在于：具有支架(1)以及安装在支架(1)上的若干换刀机构(2)；所述换刀机构(2)包括底板(3)，所述底板(3)安装沿底板(3)伸缩直线位置的滑铁(4)；所述滑铁(4)前端通过一对铰链(5)分别铰接对称且为加厚卡块式结构的卡爪(6)后端；当滑铁(4)后退移动时，所述卡爪(6)通过铰链(5)联动卡爪(6)前端对夹抱紧刀具(7)；所述滑铁(4)后端与固定座(8)之间同心安装压缩弹簧(9)；当刀具(7)退出卡爪(6)空间后，所述压缩弹簧(9)的复位弹力推送滑铁(4)复位伸出，且伸出的滑铁(4)联动所述卡爪(6)张开；所述卡爪(6)和滑铁(4)分别配备检测元件；所述卡爪(6)的检测元件用于检测刀具(7)是否到位；所述滑铁(4)的检测元件用于检测滑铁(4)位置。

2.根据权利要求1所述重型龙门数控铣床自动换刀装置，其特征在于：还包括电磁开关(10)和电磁开关销轴(11)；所述电磁开关(10)驱动电磁开关销轴(11)从底板(3)上端面弹出；弹出的所述电磁开关销轴(11)卡挡设于每个抱紧刀具(7)的卡爪(6)外侧，所述电磁开关销轴(11)采用机械限位的方式限制夹紧刀具时的卡爪(6)松开。

3.根据权利要求1所述重型龙门数控铣床自动换刀装置，其特征在于：还包括滑套(12)；所述滑套(12)在底板(3)上端面固定安装，所述滑铁(4)与滑套(12)滑动适配并在滑套(12)的直线导向下直线伸缩位移。

4.根据权利要求1所述重型龙门数控铣床自动换刀装置，其特征在于：还包括滑铁端盖(13)；所述滑铁端盖(13)固连滑铁(4)后端；所述滑铁端盖(13)与固定座(8)之间同心安装所述压缩弹簧(9)。

5.根据权利要求1所述重型龙门数控铣床自动换刀装置，其特征在于：所述卡爪(6)夹持内侧面制有定位凸台(61)；所述定位凸台(61)与刀具(7)的刀柄凹槽(71)定位适配。

6.根据权利要求1所述重型龙门数控铣床自动换刀装置，其特征在于：检测所述滑铁(4)位置的检测元件包括装载检测元件(14)和卸载检测元件(15)。

7.根据权利要求1或6所述重型龙门数控铣床自动换刀装置，其特征在于：所述检测元件为接近开关；所述检测元件与数控铣床控制系统组成的系统为闭环控制系统；所述闭环控制系统运行过程中一但信号错误，随即触发系统停止运行，且控制器输出端连接装置报警触发报警装置报警。

8.根据权利要求1所述重型龙门数控铣床自动换刀装置，其特征在于：所述支架(1)用型钢拼焊制成；所述支架(1)顶端安装若干换刀机构(2)；每个所述换刀机构(2)的坐标位置均输入数控铣床控制系统的控制器。