[發(fā)明專利]一種可擴(kuò)展的換刀結(jié)構(gòu)及加工中心

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410088102.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103862314A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴修穎;尤艷;莊寶倉(cāng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海三一精機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): B23Q3/155
• 分類號(hào): B23Q3/155
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 朱俊躍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域，涉及一種換刀結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種加工中心用可擴(kuò)展的換刀結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)今加工中心機(jī)床都具備自動(dòng)換刀功能。刀庫(kù)直接與主軸交換或刀庫(kù)與主軸間通過(guò)一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手過(guò)渡實(shí)現(xiàn)加工刀具的交換，以滿足自動(dòng)加工的需求。在復(fù)合機(jī)床應(yīng)用中，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間軸過(guò)多導(dǎo)致機(jī)床干涉空間大，普通刀庫(kù)難以滿足使用要求。

現(xiàn)有技術(shù)中主要使用的換刀結(jié)構(gòu)有：定點(diǎn)換刀、刀庫(kù)與主軸一起運(yùn)動(dòng)及設(shè)計(jì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)任意位置換刀。

定點(diǎn)換刀可以在機(jī)床合適的位置設(shè)置刀具倉(cāng)庫(kù)及機(jī)械手，空間合適結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。然而對(duì)于中大型機(jī)床，特別是換刀行程較長(zhǎng)機(jī)床，這樣換刀往返時(shí)間較長(zhǎng)，影響機(jī)床效率。

刀庫(kù)與主軸一起運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，很好解決了換刀等待時(shí)間問(wèn)題。但這樣會(huì)造成機(jī)床負(fù)荷增大（刀庫(kù)及機(jī)械手質(zhì)量附加在主軸運(yùn)動(dòng)上），且由于空間及負(fù)荷限制只能容納較少數(shù)量刀倉(cāng)。

因此，以上兩種情況分別只能在各自適用的條件下使用得較多。

另在國(guó)外還有技術(shù)中在機(jī)床其它地方設(shè)計(jì)一套運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在合適地方安裝大型刀具倉(cāng)庫(kù)。通過(guò)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)送刀，實(shí)現(xiàn)大庫(kù)容量和機(jī)床任意位置換刀。這能解決以上兩種方案的缺陷，但這樣設(shè)計(jì)制造難度大、制造成本高、新增系統(tǒng)的成本加大。而額外導(dǎo)軌引起的傳動(dòng)系統(tǒng)的空間布局、與機(jī)床各軸的干涉等問(wèn)題也較難得以解決。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明通過(guò)采用可自由多角度轉(zhuǎn)動(dòng)的雙關(guān)節(jié)機(jī)械手位置控制，從而實(shí)現(xiàn)多位置抓取刀具的同時(shí)減少換刀時(shí)間，提高了加工效率。

為達(dá)到上述目的，具體技術(shù)方案如下：

一方面，提供一種可擴(kuò)展的換刀結(jié)構(gòu)，適用于機(jī)床，所述機(jī)床上設(shè)有導(dǎo)軌，并優(yōu)選所述導(dǎo)軌延長(zhǎng)至刀庫(kù)換刀區(qū)域，所述換刀結(jié)構(gòu)包括手臂座體、機(jī)械手臂、機(jī)械手和若干刀具倉(cāng)庫(kù)，所述手臂座體可運(yùn)動(dòng)的設(shè)于所述機(jī)床的導(dǎo)軌上，所述機(jī)械手臂設(shè)于所述手臂座體上，所述機(jī)械手臂的一端與所述手臂座體鉸接，所述機(jī)械手臂的另一端與所述機(jī)械手鉸接，所述機(jī)械手可旋轉(zhuǎn)的設(shè)于所述機(jī)械手臂的另一端，所述機(jī)械手的一端設(shè)有第一夾具，所述機(jī)械手的另一端設(shè)有第二夾具，所述若干刀具倉(cāng)庫(kù)設(shè)于所述導(dǎo)軌的一側(cè)，所述若干刀具倉(cāng)庫(kù)（3）上每個(gè)刀具倉(cāng)庫(kù)均對(duì)應(yīng)一個(gè)與機(jī)械手（4）的第一夾具和第二夾具相對(duì)應(yīng)的換刀工位。

優(yōu)選的，還包括直線進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)軌為延長(zhǎng)導(dǎo)軌，用于支承所述手臂座體（8）在機(jī)床加工區(qū)到換刀區(qū)的移動(dòng)，所述直線進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述手臂座體沿所述導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，還包括驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械手臂沿所述手臂座體旋轉(zhuǎn)的手臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述手臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為油缸、氣缸或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，還包括驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械手旋轉(zhuǎn)的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述若干刀具倉(cāng)庫(kù)為臥式盤(pán)狀刀庫(kù)。

優(yōu)選的，所述若干刀具倉(cāng)庫(kù)中包括普通刀庫(kù)和特殊刀庫(kù)。

優(yōu)選的，所述機(jī)械手臂的截面形狀為L(zhǎng)形，所述截面L形機(jī)械手臂的一端與所述手臂座體鉸接，所述L形機(jī)械手臂的另一端通過(guò)連接桿與所述機(jī)械手連接。

優(yōu)選的，所述機(jī)械手的截面形狀為長(zhǎng)方形，所述截面長(zhǎng)方形的機(jī)械手的中心與所述機(jī)械手臂鉸接，所述截面長(zhǎng)方形的機(jī)械手的兩端分別設(shè)有第一夾具和第二夾具。

另一方面，提供一種加工中心，包括如上所述的可擴(kuò)展的換刀結(jié)構(gòu)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)有：

1，直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)床進(jìn)給共用導(dǎo)軌，這樣既經(jīng)濟(jì)又節(jié)約空間，設(shè)計(jì)制造較為容易；

2，直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供給機(jī)械手臂移動(dòng)所需導(dǎo)軌及運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手臂獨(dú)立運(yùn)動(dòng)到主軸位置實(shí)現(xiàn)換刀，也使機(jī)械手臂易于在長(zhǎng)度方向擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)多位置抓刀；

3，臥式可擴(kuò)展刀具倉(cāng)庫(kù)，支承穩(wěn)定剛性好，可布置多個(gè)盤(pán)式倉(cāng)庫(kù)或盤(pán)式倉(cāng)庫(kù)與特殊刀具倉(cāng)庫(kù)組合體，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)容量的擴(kuò)展和一些特殊刀具的放置；

4，控制靈活，換刀效率高，采用雙關(guān)節(jié)機(jī)械手位置控制包含機(jī)械手臂轉(zhuǎn)動(dòng)及機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)：機(jī)械手臂通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)等方式轉(zhuǎn)動(dòng)，用以改變整個(gè)手臂位置，使手臂在運(yùn)送狀態(tài)處于機(jī)械手運(yùn)送區(qū)域，在換刀狀態(tài)處于換刀區(qū)域；機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)采用伺服控制，以實(shí)現(xiàn)各種不同姿態(tài)比如：送刀、手臂轉(zhuǎn)動(dòng)、主軸取刀、主軸放入刀具、倉(cāng)庫(kù)取刀、倉(cāng)庫(kù)放入刀具等姿態(tài)，且可以根據(jù)刀庫(kù)擴(kuò)展后的需要增加其它姿態(tài)。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；