专利名称：滚珠丝杠机械手换刀机构的制作方法
技术领域：
滚珠丝杠机械手换刀机构
技术领域：
本实用新型涉及一种数控加工中心的自动换刀装置，具体的说是一种滚珠丝杠机 械手换刀机构。
背景技术：
自动换刀机构是数控机床的重要组成部分。刀具夹持元件的结构特性及它与机床 主轴的联结方式，将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式， 则会影响机床的换刀效率。自动换刀机构本身及相关结构的复杂程度，又会对整机的成本 造价产生直接影响。因此，国内外各数控机床厂家都对自动换刀系统做了大量研究，并取得 了成果。目前加工中心的换刀方式，大体分为机械手换刀及无机械手直接换刀两大类。其 原理是通过气缸或油缸来操纵机械手或驱动刀库升降、移动，以实现自动换刀。近年来，国 内外厂家正逐渐使用凸轮式机械结构实现换刀动作，以提高其可靠性，其缺点是除采用凸 轮控制刀库或机械手来进行部分换刀动作外，还需采用液压或气压等外来动力以实现另一 部分换刀的动作，所以会造成换刀过程的动作不协调，使刀具换刀的准确率下降，可靠行降 低；并且采用气、液等辅助装置，使得机床的结构比较复杂，增加了机床的成本。机械手换刀 装置精度高，寿命长，但其主要部件_旋转油缸主要依赖进口，成本较高，一旦机械手旋转 角度不正确，就只能拆卸下来对旋转油缸进行调整。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种占用空间小，可靠性高，调整方便，使用寿命长且价 格低廉的的机械手换刀装置，以满足高精度加工中心的需要。本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的滚珠丝杠机械手换刀机 构，包括旋转机械手和一个可水平旋转的固定座，其中所述固定座腔内装有一套滚珠丝杠 机构，所述滚珠丝杠机构包括滚珠螺母和传动杆，所述传动杆一端设有与所述滚珠螺母对 应的外螺纹，所述滚珠螺母与所述固定座内壁之间通过轴承连接，所述传动杆的末端穿过 所述固定座与液压缸活塞杆联接；所述传动杆与设置在所述固定座内腔中的导向轴套配合 构成移动副，所述导向轴套设有传动杆防旋转机构；所述旋转机械手的旋转轴末端呈锥帽 状，所述滚珠螺母与所述机械手旋转轴通过螺栓固接。本实用新型特征还在于，所述传动杆防旋转机构是在所述传动杆外圆开设径向导 向槽或凸棱；或者将所述传动杆设置成多边形或椭圆形，所述轴套内圆形状与所述传动杆 外圆形状吻合。为了便于所述固定座为换刀而旋转到刀库的位置，所述液压缸固定于所述固定座 的顶部，所述液压缸的活塞杆端部与一根L形连杆铰接，所述L形连杆的另一端与所述传动 杆的末端铰接，所述L形连杆的弯曲部端点与所述固定座侧壁铰接。本机构是靠液压缸推动L形连杆，带动所述传动杆在导向轴套限制下做直线运 动，从而推动滚珠螺母旋转，滚珠螺母和机械手旋转轴固定在一起，因此滚珠螺母的旋转能带动机械手一同转动。滚珠丝杠由螺杆和滚珠螺母组成，是工具机和精密机械上最常使用 的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力， 同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。本实用新型中，利用滚珠丝杠可变直线运动为旋 转运动的特点，通过油缸和滚珠传动杆的配合的方式，采用市场上标准的高导程滚珠丝杠 和可靠的定位技术，将油缸的直线运动转化为传动杆的旋转运动来带动机械手旋转，实现 可靠旋转换刀。导向轴套的防旋转装置可以保证所述传动杆在直线运动的过程中不会旋 转。本实用新型的优点在于结构简单，成本低，空间需求小，传动平稳，定位精准。
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。图1为本实用新型结构示意图；1、旋转机械手；2、机械手旋转轴；3、固定座；4、滚珠螺母；5传动杆；6、花键轴；7、 花键轴套，8、L形连杆，9、液压缸。
具体实施方式参见图1，滚珠丝杠机械手换刀机构，包括旋转机械手1和一个可水平旋转的固定 座3，其中固定座3为两端开口的空心结构，其腔内装有一套滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构 包括滚珠螺母4和传动杆5，传动杆5 —端设有与滚珠螺母4对应的外螺纹，滚珠螺母4与 固定座3内壁之间通过抗冲击的滚动轴承连接，以抵抗换刀时的冲击力。传动杆5的末端 穿过固定座3与液压缸9的活塞杆联接；为了便于固定座3换刀时旋转，液压缸9固定于固 定座3的顶部，液压缸9的活塞杆端部与一根L形连杆8铰接，L形连杆8的另一端与传动 杆5的末端铰接，L形连杆8的弯曲部端点与固定座3侧壁铰接。传动杆5与设置在固定 座3内腔中的导向轴套7配合构成移动副，传动杆5无螺纹的一端被加工成花键轴，导向轴 套7采用匹配的花键轴套，以防止传动杆5旋转。机械手旋转轴2末端呈锥帽状，滚珠螺母 4与机械手旋转轴2通过螺栓固接。需要说明的是，图1中的花键轴和花键轴套只是为了防止传动杆5旋转。本领域 技术人员可以对其进行修改，只要能防止传动杆5旋转即可，例如还可以在传动杆5外圆开 设径向导向槽或凸棱；或者将传动杆5设置成多边形或椭圆形，导向轴套7的内圆形状与传 动杆5外圆形状对应即可。本实用新型的技术特点在于1.液压缸和滚珠丝杠通过螺母和紧定螺钉紧实现了可靠连接。2.液压缸伸缩速度的变化引起的旋转速度的变化的关系；以及由此来确定合适 的液压缸伸缩速度；在液压回路上加装了液控单向阀，使机械手可以停留在任何位置，这一 功能使得加工过程中的下一把刀(程序中即将使用的那把刀)可以直接放在机械手上，大 大降低了换刀时间，为高效生产提供了保证。3.液压缸缓冲和机械手旋转终了的平稳停止的关系，以及由此来确定液压缸最佳 的缓冲距离，保证了旋转换刀过程的平稳。4.直线运动的导向，使其运动中始终保持直线运动。滚珠丝杠上加工的花键槽和固定的花键套保证了传动杆在直线运动中不会发生偏转。5.优化设计的连杆机构，强度高且占用空间小，转动部件之间采用了紧凑的滚针 轴承。调整油缸底座的前后位置就可以完成机械手旋转角度的改变，使机械手180°旋转的 调整变得非常简单，在机床上就可以进行调整工作，极大的方便了设备调整和维护。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修 改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求滚珠丝杠机械手换刀机构，包括旋转机械手和一个可水平旋转的固定座，其特征在于所述固定座腔内装有一套滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构包括滚珠螺母和传动杆，所述传动杆一端设有与所述滚珠螺母对应的外螺纹，所述滚珠螺母与所述固定座内壁之间通过轴承连接，所述传动杆的末端穿过所述固定座与液压缸活塞杆联接；所述传动杆与设置在所述固定座内腔中的导向轴套配合构成移动副，所述导向轴套设有传动杆防旋转机构；所述旋转机械手的旋转轴末端呈锥帽状，所述滚珠螺母与所述机械手旋转轴通过螺栓固接。
2.根据权利要求1所述滚珠丝杠机械手换刀机构，其特征在于所述传动杆防旋转机 构是在所述传动杆外圆开设径向导向槽或凸棱；或者将所述传动杆设置成多边形或椭圆 形，所述轴套内圆形状与所述传动杆外圆形状吻合。
3.根据权利要求1所述滚珠丝杠机械手换刀机构，其特征在于所述滚珠螺母与所述 固定座壁之间通过滚动轴承连接。
专利摘要本实用新型涉及一种数控加工中心的自动换刀装置，具体的说是一种滚珠丝杠机械手换刀机构，包括旋转机械手和一个可水平旋转的固定座腔内装有一套滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构包括滚珠螺母和传动杆，传动杆一端设有与滚珠螺母对应的外螺纹，滚珠螺母与固定座内壁之间通过轴承连接，传动杆的末端穿过固定座与液压缸活塞杆联接；传动杆与设置在固定座内腔中的导向轴套配合构成移动副，导向轴套设有防止传动杆旋转的装置或结构；旋转机械手的旋转轴末端呈锥帽状，滚珠螺母与机械手旋转轴通过螺栓固接。本实用新型结构简单，成本低，空间需求小，传动平稳，定位精准。
文档编号B23Q3/155GK201659450SQ20102015378
公开日2010年12月1日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者崔满福, 杜文凯, 蒋立军 申请人:芜湖瑞精机床有限责任公司