[實用新型]一種平動式換刀機械手

有效

• 申請號: 201720024297.4
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN206382926U
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 姜輝;許普生
• 申請（專利權）人: 上海大僑譽遠精密機械有限公司
• 主分類號: B23Q3/155
• 分類號: B23Q3/155
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙)31297
• 代理人: 周高

技術領域

本實用新型涉及加工用換刀設備領域，具體涉及一種平動式換刀機械手。

背景技術

目前加工中采用的自動換刀機構，以圓盤式機械手刀庫為主流，其特征是刀倉整體為垂直放置，刀套呈水平狀態，刀具插在各自刀套內，需要換刀時，待換位置刀套帶著刀具轉為垂直狀態，由凸輪結構的機械手臂同時抓著待換刀具和主軸刀具同時進行交換。（當刀倉數量較多時，一般將圓盤式刀倉改為鏈式刀倉）；還有一種沒有機械手臂的刀庫，通常稱為斗笠式刀庫，這種刀庫的刀倉整體呈水平放置，刀具以垂直狀態放在刀倉的各個刀位，換刀時整個刀庫推到主軸側，配合主軸的上下移動以及刀庫的旋轉進行換刀。

但是上述兩種自動換刀機構分別存在以下缺陷：

1.圓盤式（或鏈式）機械手刀庫，雖然換刀速度較快，穩定性也較高，但由于刀倉內的刀具是水平放置，需要交換時必須轉到垂直狀態，當刀具較長或較重時，水平與垂直狀態的轉位就會比較困難，而且當重刀轉位速度快時甚至會引起掉刀，另外由于這種刀庫的機械手臂動作較為復雜，有扣刀轉位、向下拔刀、180度交換轉位、向上裝刀、返回轉位等動作，要靠機械式凸輪箱配合電氣控制來共同完成，一方面成本偏高，另一方面對于刀具重量也比較敏感，由于上述兩個主要原因，這類刀庫對于刀具重量要求通常BT40刀柄不超過7公斤，BT50刀柄一般不超過15公斤；

2.斗笠式刀庫因為換刀時需要整體推向主軸側，必須先將主軸刀具放回相應刀位，然后再轉動刀倉到待換刀位，再由主軸抓到，最后刀庫整體再返回，斗笠式刀庫最大的缺點是換刀過程耗時較長，而且當刀庫裝滿刀具時重量很大，整個刀庫需要被推來推去進行換刀，所以穩定性也較差，尤其是重刀較多時此問題更加嚴重。

實用新型內容

針對以上問題，本申請提供一種新型的換刀機械手，結構簡單，既保持了凸輪式機械手的換刀速度和穩定性，又省掉了昂貴的凸輪箱，還解決了重刀問題，其技術方案如下：

一種平動式換刀機械手，包括換刀臂、刀庫和主軸，刀庫上插有豎直方向上的刀具，所述換刀臂、刀庫和主軸固定在加工中心上，所述換刀臂位于刀庫和主軸之間，所述換刀臂包括固定安裝的安裝板，安裝板下端面上固定有相互平行的滑軌和齒條，所述滑軌下方通過滑塊連接有滑動板，滑動板下方固定有平移電機、旋轉電機和齒輪箱，所述平移電機的輸出端安裝有與齒條嚙合的平移齒輪，旋轉電機的輸出端安裝有第一旋轉齒輪，齒輪箱內安裝有與第一旋轉齒輪嚙合的第二旋轉齒輪，第二旋轉齒輪下方通過轉軸連接有水平方向上的旋轉臂，所述旋轉臂的兩端固定有用于抓取刀具的夾刀爪。

進一步地，所述夾刀爪上設有U型托卡，其卡口大小與刀具上的刀柄相配，所述托卡的側面上環繞有與刀柄上的旋入槽形狀尺寸匹配的卡塊，所述托卡上在卡塊一端末尾處設有可伸縮的鎖刀銷。

進一步地，所述第二旋轉齒輪的基圓直徑大于第一旋轉齒輪的基圓直徑。第二旋轉齒輪的基圓直徑大于第一旋轉齒輪的基圓直徑時，優選第二旋轉齒輪的基圓直徑在第一旋轉齒輪的基圓直徑的10倍以上，導致第二旋轉齒輪旋轉的角速度明顯小于第一旋轉齒輪旋轉的角速度，使得旋轉臂的旋轉速度不是很快，旋轉電機可以較好地控制旋轉臂的旋轉過程。

一種平動式換刀機械手具體實施過程為：

換刀前，旋轉臂在安裝板下方中間位置處于待命狀態，旋轉臂靠近刀庫的夾刀爪上已經抓取有一把待用刀具，當需要換刀時開始第一步：主軸下方的刀具下降到達換刀點；第二步：平移電機旋轉，通過平移齒輪嚙合齒條使得旋轉臂從中間位置移動到主軸側，靠近主軸的夾刀爪抓取主軸下方的刀具，抓取刀具時，夾刀爪的鎖刀銷縮進去，夾刀爪上的卡塊嵌入刀具上刀柄的旋入槽內卡緊刀具，鎖刀銷自動彈回固定住刀具；第三步：主軸松刀并向上移動一小段距離（露出刀具的刀柄和拉釘）；第四步：旋轉電機旋轉，通過第一旋轉齒輪嚙合第二旋轉齒輪傳動，使得旋轉臂旋轉180度，將待用刀具置于主軸下方； 第五步：主軸向下移回換刀點，抓住待用刀具；第六步：平移電機帶動旋轉臂回到刀庫側將用完的刀具插回刀庫（此時加工中心已恢復加工狀態），并會從刀庫抓取下一把待用刀，并回到中間位置等待下一個換刀指令。

依據上述技術方案，本實用新型的換刀機械手非常適合較大規格的立式加工中心、立式車銑復合機床等，與現有技術相比具有以下優點：

1. 本實用新型的刀庫內刀具不是水平放置，都是與主軸中刀具一樣的垂直放置，換刀時不需要把刀具從水平方向到垂直方向來回轉位，有利于更大更重的刀具交換；

2. 本實用新型的換刀臂結構簡單，換刀動作簡便，只有平移和180轉位兩種動作，易于實現及控制，具有較高的換刀速度和穩定性；