CN2607225Y - 凸轮式立卧两用换刀机械手 - Google Patents

凸轮式立卧两用换刀机械手 Download PDF

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贺炜
李体仁
夏粉玲
王宁侠
夏田
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Abstract

本实用新型提供一种凸轮式立卧两用换刀机械手，它主要由凸轮机构，气缸，导轨，三个伺服电动机，联轴器，机械手等组成。换刀手由气缸推动在导轨上运动，由准备位置B移至位置A，当主轴退出刀杆后，在伺服电动机的驱动下，换刀臂和联接体实现一起绕轴I转动180°，主轴复位，刀杆插入主轴，卡爪松开后，气缸将换刀手拉回至位置B，由凸轮机构带动导轨以上的机构由B运动到C、D、E、B完成插刀过程；然后由凸轮机构(12)带动导轨以上的机构由B、运动到E、D、C、B完成取刀过程，当主轴转至卧式位置，需要卧式换刀时，伺服电动机(19)通过联轴器(20)带动轴(21)及联轴体(6)转动90°至卧式换刀位置，它克服了使用单独立式或者卧式换刀机械手时所存在的缺陷，更进一步提高五面体数控加工中心的加工速度及其利用率。

Description

凸轮式立卧两用换刀机械手
                         一、技术领域
本实用型属于机械工程领域，是数控加工中心的辅助设备，具体地说是数控加工中心凸轮式立卧两用换刀机械手。
                         二、背景技术
立式或卧式凸轮换刀机械手，在单独的立式数控加工中心或卧式数控加工中心上，都得到很好利用，现在的数控加工中心多采用五面体加工中心，它的设计思想是为了在一次装夹中完成除了安装底面以外的所有表面和精密孔系加工，其核心是主轴可进行立、卧式转换，如果使用立式或者卧式换刀机械手，那么在加工过程中，主轴箱就要不断地进行立式和卧式的转换，将会产生重复定位所代来的误差，使加工精度大大降低，同时降低了加工效率。
                         三、发明内容
本实用新型的目的在于提供一种凸轮式立卧两用换刀机械手，它能克服使用单独立式或者卧式换刀机械手时所存在的缺陷，而且还可以使换刀时的辅助时间与主轴的工作时间相重合，更进一步提高五面体数控加工中心的加工速度及其利用率。
本实用新型的目的是这样来实现的：它主要由凸轮机构，气缸，导轨，三个伺服电动机，联轴器，机械手等组成。其运动过程为：换刀手由气缸(1)推动其在导轨(10)上运动，由准备位置B移至位置A，当主轴退出刀杆后，在伺服电动机(4)的驱动下，换刀臂和联接体实现一起绕轴I转动180°，主轴复位，刀杆插入主轴，卡爪松开后，气缸将换刀手拉回至位置B(此时主轴已开始工作，下述换刀动作为辅助运动，与工件加工同步进行)，由凸轮机构(12)带动导轨以上的机构由B运动到C、D、E、B完成插刀过程；然后由凸轮机构(12)带动导轨以上的机构由B、运动到E、D、C、B完成取刀过程，此时换刀手持着新刀具在准备位置待命。至此本轮换刀结束，待接到新的换刀命令后，重复上述过程。
当主轴转至卧式位置，需要卧式换刀时，伺服电动机通过联轴器5带动轴II及伺服电动机6手臂联接体刀具转动90°至卧式换刀位置，其他过程与上述立式换刀相同。
                         四、附图说明
附图1为本实用新型结构主视图。
附图2为本实用新型结构侧视图。
附图3为本实用新型结构俯视图。
附图4为本实用新型结构凸轮机构主视图。
附图5为本实用新型凸轮机构俯视图。
附图6为本实用新型立卧转换机构图。
附图7为本实用新型机械手结构图。
附图8为本实用新型支撑部件主视图及俯视图。
附图9为本实用新型支撑部件侧视图。
附图10为本实用新型结构原理图。
其中：1——气缸  2——联轴器  3——伺服电动机  4——伺服电动机5——机械手  6——联接件  7——机械手  8——底板  9——立卧转换机构10——滑动直线导轨  11——支撑部件  12——轮机构  13——凸轮  14——传动轴  15——从动件  16——从动件  17、18——支撑部件底板  19——伺服电动机  20——弹性柱销联轴器  21——轴
                         五、实现方式
参照附图，本实用新型凸轮式立卧两用换刀机械手，主要由凸轮机构(12)、立卧转换机构(9)、支撑部件(11)、两个机械手(5、7)、滑动直线导轨(10)、气缸(1)、底板(8)等构成，凸轮机构(12)和支撑部件(11)用螺栓连接在底板(8)上，伺服电动机(3)通过联轴器(2)带动凸轮机构(12)中的轴(4)转动，在凸轮机构(12)上设有二个从动件(15、16)，从动件(15)带动支撑部件(11)中的底板(17)，使支撑部件(11)上的立卧转换机构(9)实现横向运动；从动件(16)带动支撑部件(11)中的底板(18)，使支撑部件(11)上的立卧转换机构(9)实现纵向移动；立卧转换机构(9)安装于滑动直线导轨(10)上，滑动直线导轨(10)固定于底板(8)上，立卧转换机构(9)中的伺服电动机(19)通过弹性柱联轴器(20)，使轴(21)转动，实现立卧90°转换，伺服电动机(4)通过连接件(6)带动机械手(5、7)使机械手180°转动，机械手(5、7)位置移动通过气缸(1)带动，机械手(5、7)在联接件(6)上分布成90°直角分布。机械手主要由气缸、活塞、活塞杆、活塞组件及两个手爪组成，其两个手爪分别与水平形成15°，并能产生自锁。其气缸活塞运动带动活塞杆、活塞组件运动，从而使机械手手爪夹紧或松开刀具。凸轮机构(12)主要由二个从动件(15、16)、传动轴(14)、凸轮(13)、箱体座及箱体盖等组成。伺服电动机(3)带动传动轴(14)转动从而使两个从动件(15、16)运动并带动支撑部件(11)中的有关零件及其上的立卧转换机构(9)运动使机械手(5、7)完成插刀和拔刀运动。支撑部件(11)主要由两个底板及支座、导轨组成，在凸轮机构的从动件(15、16)的带动下使立卧转换机构实现B-E-D-C-B的运动。
本实用新型提供的立卧两用换刀机械手，设计新颖，布局合理，最突出的效果是：(1)由于机械手要进行90°转换，存在机械手与主轴箱及防护罩干涉现象，所以在总体设计中，将机械手设计为远离主轴箱，然后通过气缸将机械手送到指定位置，使布局较为合理；(2)由于凸轮机构要使从动件完成一正方形运动，所以通过凸轮驱动单一从动件是无法实现的，而是采用一个凸轮驱动两个从动件的方法实现了这一运动，使凸轮机构结构简单，而造价大大降低。

Claims (4)

1、一种凸轮式立卧两用换刀机械手，主要由凸轮机构(12)、立卧转换机构(9)、支撑部件(11)、两个机械手(5、7)、滑动直线导轨(10)、气缸(1)、底板(8)等构成，其技术特征在于：凸轮机构(12)和支撑部件(11)用螺栓连接在底板(8)上，伺服电动机(3)通过联轴器(2)带动凸轮机构(12)中的轴(4)转动，在凸轮机构(12)上设有二个从动件(15、16)，从动件(15)带动支撑部件(11)中的底板(17)，使支撑部件(11)上的立卧转换机构(9)实现横向运动；从动件(16)带动支撑部件(11)中的底板(18)，使支撑部件(11)上的立卧转换机构(9)实现纵向移动；立卧转换机构(9)安装于滑动直线导轨(10)上，滑动直线导轨(10)固定于底板(8)上，立卧转换机构(9)中的伺服电动机(19)通过弹性柱联轴器(20)，使轴(21)转动，实现立卧90°转换，伺服电动机(4)通过连接件(6)带动机械手(5、7)使机械手180°转动，机械手(5、7)位置移动通过气缸(1)带动，机械手(5、7)在联接件(6)上分布成90°直角分布。
2、如权利要求1所述凸轮式立卧两用换刀机械手，其技术特征在于：所述的机械手主要由气缸、活塞、活塞杆、活塞组件及两个手爪组成，其两个手爪分别与水平形成15度角，并能产生自锁。
3、如权利要求1所述凸轮式立卧两用换刀机械手，其技术特征在于凸轮机构(12)主要由二个从动件(15、16)、传动轴(14)、凸轮(13)、箱体座及箱体盖等组成。
4、如权利要求1所述凸轮式立卧两用换刀机械手，其技术特征在于支撑部件(11)主要由两个底板及支座、导轨组成，在凸轮机构的从动件(15、16)的带动下使立卧转换机构实现B-E-D-C-B的运动。
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