一种直线型自动换刀装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种直线型自动换刀装置及方法，该换刀装置包括防护主体、滑动盖设在所述防护主体上的上盖板门、设置在所述防护主体一侧的侧边小门、安装在所述防护主体远离所述上盖板门的一侧的内侧的后盖板，以及设置在所述防护主体内且用于将待换刀具或空位刀柄座送至送刀位的电动直线滑台、安装在所述电动直线滑台上的导轨平移刀柄座模组及安装在所述电动直线滑台的下方、位于所述电动直线滑台靠近所述侧边小门的一侧且用于带动所述刀具或空位刀柄座伸出至换刀位进行换刀的导轨送刀模组。本发明采用直线运动、结构紧凑、密封钣金防护的方式，使得换刀装置是一套整体尺寸较小、重量轻、全套密封、定位精度高的自动换刀装置。
【专利说明】
一种直线型自动换刀装置及方法
技术领域
[0001]本发明属于加工设备技术领域，尤其涉及一种直线型自动换刀装置及方法。
【背景技术】
[0002 ]在加工中心技术向高速化、小型化、精密化的发展过程中，其中自动换刀装置也必须实现换刀动作的高速化和小型化。目前加工设备中常用刀库一般采用圆盘式、链条式、斗笠式等形式，这些刀库尺寸较大也比较重，占用设备较大的空间，从而增大了设备整体尺寸。特别是链条式需要占用较大空间。圆盘式、斗笠式刀库大都裸露在加工区域，存在油雾直接污染腐蚀，影响刀库精度和寿命的问题。现有其他刀库成本较高，主要针对大型的设备，很少有针对小型加工中心的轻小、造价低、精度较高的刀库。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术中自动换刀装置无法实现高速化和小型化的缺陷，提供了一种直线型自动换刀装置，其实现了高速化、小型化和密封性。
[0004]本发明的技术方案是:提供了一种直线型自动换刀装置，包括防护主体、滑动盖设在所述防护主体上的上盖板门、设置在所述防护主体一侧的侧边小门、安装在所述防护主体远离所述上盖板门的一侧的内侧的后盖板，以及设置在所述防护主体内且用于将待换刀具或空位刀柄座送至送刀位的电动直线滑台、安装在所述电动直线滑台上的导轨平移刀柄座模组及安装在所述电动直线滑台的下方、位于所述电动直线滑台靠近所述侧边小门的一侧且用于带动所述刀具或空位刀柄座伸出至换刀位进行换刀的导轨送刀模组。
[0005]本发明还提供了一种直线型自动换刀方法，包括以下步骤:
[0006]换刀前预先在导轨平移刀柄座模组的多个刀柄安装座部位都装上刀柄及刀具；
[0007]小门气缸缩回运动打开侧边小门；
[0008]采用电动直线滑台直线前进运动推刀，把导轨平移刀柄座模组靠近送刀气缸的空位刀柄座下的定位柱推至刀柄座夹具口内，即送到送刀气缸处；
[0009]推门气缸缩回运动打开上盖板门；
[0010]送刀气缸把空位刀柄座推到与加工设备的主轴对应的换刀位；
[0011]带有刀柄的主轴平行移动到换刀位的正上方，主轴垂直向下移动到刀柄座孔内，主轴松刀把刀柄及刀放到刀柄座孔内，主轴垂直上升等待装新刀；
[0012]送刀气缸缩回至送刀位；
[0013]电动直线滑台平移把将要换上的刀柄移到送刀位；
[0014]送刀气缸伸出将要换上的刀柄送到换刀位；
[0015]主轴垂直向下移到刀柄座孔内，主轴换刀后夹刀向上垂直运动；
[0016]送刀气缸退回至送刀位，电动直线滑台移动退回到原点，上盖板门下的推门气缸缩回关闭上盖板门，小门气缸也缩回关闭侧边小门，全部密封等待下次换刀。
[0017]实施本发明的一种直线型自动换刀装置，具有以下有益效果:通过在防护主体上设置上盖板门、侧边小门和后盖板，使得换刀装置处于密封的状态，可防止切削液溅入刀库内部；另外，采用电动直线滑台、导轨平移刀柄座模组和导轨送刀模组的直线运动，以及其紧密配合，使得换刀装置整体尺寸较小、重量轻，全套密封、定位精度高且换刀效率高。
[0018]实施本发明的一种直线型自动换刀方法，具有以下有益效果:其实现了快速换刀，能够按照预先或临时编写好的程序自动或手动换刀，可以任选一个位置的刀柄及刀具来更换。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本发明实施例提供的直线型自动换刀装置的结构示意图；
[0021]图2是本发明实施例提供的直线型自动换刀装置的部分结构示意图(一)；
[0022]图3是本发明实施例提供的直线型自动换刀装置的部分结构示意图(二)；
[0023]图4是图3中A区域的放大图；
[0024]图5是本发明实施例提供的直线型自动换刀装置的部分结构示意图(三)；
[0025]图6是本发明实施例提供的直线型自动换刀装置的部分结构示意图(四)。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接或间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接或间接连接到另一个元件。
[0028]还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0029]本发明实施例提供的一种直线型自动换刀装置，其主要应用于铣床、钻床等加工中心的刀具自动更换，也适用需要更换刀具的自动化加工设备。同时也是主要针对小型加工中心的轻小、造价低、精度较高的刀库。
[0030]具体地，如图1所示，该直线型自动换刀装置的整体外观大致呈狭长型的长方体型，这种狭长型的长方体型外观非常适合在加工中心内部狭小的空间限制的要求。该换刀装置的外部包括防护主体1、上盖板门2、侧边小门3和后盖板4。其中，上盖板门2滑动盖设在防护主体I上，需要换刀时可打开上盖板门2;侧边小门3设置在防护主体I的一侧，需要换刀时才打开侧边小门3;后盖板4安装在防护主体I远离上盖板门2的一侧，并位于防护主体I的内侧，使得从刀库钣金上表面流下的切削液不会流进换刀装置内部，而是直接流到床身水槽里。优选地，如图2所示，把后盖板4嵌入防护主体I的一端做成倒角，使得油污随着倒角倾斜流走，防止油污进入换刀装置内部。
[0031]另外，该换刀装置的内部包括电动直线滑台5、导轨平移刀柄座模组6和导轨送刀模组7。其中，电动直线滑台5、导轨平移刀柄座模组6和导轨送刀模组7均安装在防护主体I内，且导轨平移刀柄座模组6和导轨送刀模组7都为直线运动形式。导轨平移刀柄座模组6安装在电动直线滑台5上，导轨送刀模组7安装在电动直线滑台5下方且位于电动直线滑台5靠近侧边小门3的一侧，该电动直线滑台5用于将导轨平移刀柄座模组6上的待换刀柄及刀具送至导轨送刀模组7的送刀位，该送刀位与导轨送刀模组7的零位(即导轨送刀模组7未伸出时的位置)对应;该导轨送刀模组7用于带动待换刀柄及刀具伸出至与加工设备的主轴对应的换刀位进行换刀。此外，该电动直线滑台5还用于将导轨平移刀柄座模组6最前端的空位刀柄座送至送刀位，该导轨送刀模组7还用于换下加工设备的主轴上的刀柄及刀具。
[0032]本发明实施例通过在防护主体I上设置上盖板门2、侧边小门3和后盖板4，使得换刀装置处于密封的状态，可防止切削液溅入刀库内部；另外，采用电动直线滑台5、导轨平移刀柄座模组6和导轨送刀模组7的直线运动，以及其紧密配合，使得换刀装置整体尺寸较小、重量轻，全套密封、定位精度高且换刀效率高。
[0033]进一步地，如图3和图4和图5所示，上述导轨平移刀柄座模组6包括导轨安装板61、多个小导轨模组62、刀柄座63、刀柄64和刀具65。其中，导轨安装板61安装在电动直线滑台5上，多个小导轨模组62分别安装在导轨安装板61的多个工位上，每个小导轨模组62上装有刀柄座63、刀柄64和刀具65等部件。具体地，每个小导轨模组62包括刀柄座导轨621、定位柱623和定位柱塞622。其中，刀柄座导轨621的一端固定安装在导轨安装板61上，定位柱623和定位柱塞622的一端均穿过导轨安装板61并固定在刀柄座63上。另外，为确保每个小导轨模组62定位准确、位置一致，使得整排刀柄64在一条直线上来回运动，在导轨安装板61上的每个工位做了定位孔611，该定位孔611对应于定位柱塞622，定位柱塞622与定位孔611配合，通过调节定位柱塞622松紧度控制刀柄座导轨621移动的松紧度。
[0034]进一步地，上述电动直线滑台5包括支撑柱51、精密丝杆52、伺服电机53和滑台支撑导轨54。其中，支撑柱51安装在防护主体I的底部且用于支撑电动直线滑台5的主体部分，精密丝杆52安装在支撑柱51上，伺服电机53安装在精密丝杆52的一端，滑台支撑导轨54安装在导轨安装板61下方。该伺服电机53为交流伺服电机53，电机的主要特点是转矩和惯量比高、能承受高的加减速、转矩波动小、在很低速时电机仍能平滑旋转、电机的体积小、重量轻；由于采用高频宽调制控制，电机只有很低的噪声和振动;可精密定位控制，正符合小型加工中心刀库容量较小的特点，而且精度较高。
[0035]进一步地，如图5所示，上述导轨送刀模组7包括支撑体71、送刀气缸72、支撑导向导轨73和刀柄座夹具74。其中，支撑体71安装在防护主体I的底部且用于支撑导轨送刀模组7的主体部分，送刀气缸72安装在支撑体71上，支撑导向导轨73与送刀气缸72驱动连接且用于在送刀气缸72的驱动下做伸缩运动，刀柄座夹具74安装在支撑导向导轨73末端。该送刀气缸72的位置与送刀位对应，该支撑导向导轨73伸出的位置与换刀位对应。当电动直线滑台5把需要更换的刀柄座63推到送刀位时，刀柄座63下的定位柱623正好卡在夹持用的刀柄座夹具74内，送刀气缸72就会通气伸出把刀柄座63推向主轴换刀处。在送刀气缸72两侧装两跟支撑导向导轨73，此支撑导向导轨73起到导向和支撑作用，使得刀柄夹具(带刀柄座等)运动平稳、准确，特别在主轴向下装刀时需要支撑导向导轨73支撑住刀柄座63。另外，刀柄座63下面的刀柄座导轨621也起到支撑作用。刀柄座导轨621、支撑导向导轨73和送刀气缸72通过调整达到平行顺畅。
[0036]进一步地，本发明实施例的换刀装置还包括装在防护主体I侧面的线性滑轨8，以及安装在上盖板门2内侧的推门气缸9。上盖板门2滑动连接在防护主体I上并通过推门气缸9伸缩移动来实现开关门，同时下端安装在线性滑轨8上，线性滑轨8起到支撑和顺畅滑动双重功能。
[0037]进一步地，如图6所示，在上盖板门2的内侧增加了两条加强骨位21来增加其强度，使其不易扭曲变形，可以确保上盖板门2和主体钣金缝隙较小且统一。另外，在上盖板门2边缘处还设置有加强骨位21，起到密封效果，可防止切削液溅入换刀装置内部。
[0038]进一步地，本发明实施例的换刀装置还包括安装在防护主体I的一侧且用于驱动侧边小门3打开或关闭的小门气缸10。当侧边小门3在小门气缸10的驱动下打开时，导轨平移刀柄座模组6即可在电动直线滑台5上前后自由移动。侧边小门3在启用换刀时才打开，其尺寸四周都比防护主体I开口尺寸大3mm至5mm，并且侧边小门3的四周都有折边31来保证其不易变形。
[0039]本发明实施例还提供了一种直线型自动换刀方法，采用上述所述的直线型自动换刀装置，其具体包括以下步骤:
[0040]换刀前预先在导轨平移刀柄座模组6的多个刀柄64安装座部位都装上刀柄64及刀具65;
[0041 ]小门气缸1缩回运动打开侧边小门3;
[0042]采用电动直线滑台5直线前进运动推刀，把导轨平移刀柄座模组6靠近送刀气缸72的空位刀柄座63下的定位柱623推至刀柄座夹具74口内，即送到送刀气缸72处；
[0043 ]推门气缸9缩回运动打开上盖板门2;
[0044]送刀气缸72把空位刀柄座63推到与加工设备的主轴对应的换刀位；
[0045]带有刀柄64的主轴平行移动到换刀位的正上方，主轴垂直向下移动到刀柄座63孔内，主轴松刀把刀柄64及刀具65放到刀柄座63孔内，主轴垂直上升等待装新刀；
[0046]送刀气缸72缩回至送刀位；
[0047]电动直线滑台5平移把将要换上的刀柄64移到送刀位；
[0048]送刀气缸72伸出将要换上的刀柄64送到换刀位；
[0049]主轴垂直向下移到刀柄座63孔内，主轴换刀后夹刀向上垂直运动；
[0050]送刀气缸72退回至送刀位，电动直线滑台5移动退回到原点，上盖板门2下的推门气缸9缩回关闭上盖板门2，小门气缸10也缩回关闭侧边小门3，全部密封等待下次换刀。[0051 ]本发明实施例的直线型自动化换刀方法实现了快速换刀，能够按照预先或临时编写好的程序自动或手动换刀，可以任选一个位置的刀柄64及刀具65来更换。
[0052]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种直线型自动换刀装置，其特征在于，包括防护主体、滑动盖设在所述防护主体上的上盖板门、设置在所述防护主体一侧的侧边小门、安装在所述防护主体远离所述上盖板门的一侧的内侧的后盖板，以及设置在所述防护主体内且用于将待换刀具或空位刀柄座送至送刀位的电动直线滑台、安装在所述电动直线滑台上的导轨平移刀柄座模组及安装在所述电动直线滑台的下方、位于所述电动直线滑台靠近所述侧边小门的一侧且用于带动所述刀具或空位刀柄座伸出至换刀位进行换刀的导轨送刀模组。2.如权利要求1所述的直线型自动换刀装置，其特征在于，所述导轨平移刀柄座模组包括安装在所述电动直线滑台上的导轨安装板、安装在所述导轨安装板上的多个小导轨模组，以及安装在每一所述小导轨模组上的刀柄座、刀柄和刀具。3.如权利要求2所述的直线型自动换刀装置，其特征在于，每一所述小导轨模组包括一端固定安装在所述导轨安装板上的刀柄座导轨、穿过所述导轨安装板并固定在所述刀柄座上的定位柱及定位柱塞，所述导轨安装板上开设有与所述定位柱塞对应的定位孔。4.如权利要求2所述的直线型自动换刀装置，其特征在于，所述电动直线滑台包括安装在所述防护主体底部的支撑柱、安装在所述支撑柱上的精密丝杆、安装在所述精密丝杆一端的伺服电机，以及安装在所述导轨安装板下方的滑台支撑导轨。5.如权利要求1所述的直线型自动换刀装置，其特征在于，所述导轨送刀模组包括安装在所述防护主体底部的支撑体、安装在所述支撑体上的送刀气缸、与所述送刀气缸驱动连接的支撑导向导轨，以及安装在所述支撑导向导轨末端的刀柄座夹具，所述送刀气缸的位置与所述送刀位对应，所述支撑导向导轨伸出的位置与所述换刀位对应。6.如权利要求1所述的直线型自动换刀装置，其特征在于，所述换刀装置还包括安装在所述防护主体侧面的线性滑轨，以及安装在所述上盖板门内侧的推门气缸，所述上盖板门滑动连接在所述线性滑轨上且用于在所述推门气缸的驱动下实现开关门。7.如权利要求1所述的直线型自动换刀装置，其特征在于，所述上盖板门的内侧设置有加强骨位。8.如权利要求1所述的直线型自动换刀装置，其特征在于，所述换刀装置还包括安装在所述防护主体的一侧且用于驱动所述侧边小门打开或关闭的小门气缸。9.如权利要求1所述的直线型自动换刀装置，其特征在于，所述侧边小门的四周尺寸均比所述防护主体的开口的相应尺寸大3_至5_，且所述侧边小门的四周均设置有折边。10.一种直线型自动换刀方法，其特征在于，包括以下步骤: 换刀前预先在导轨平移刀柄座模组的多个刀柄安装座部位都装上刀柄及刀具； 小门气缸缩回运动打开侧边小门； 采用电动直线滑台直线前进运动推刀，把导轨平移刀柄座模组靠近送刀气缸的空位刀柄座下的定位柱推至刀柄座夹具口内，即送到送刀气缸处； 推门气缸缩回运动打开上盖板门； 送刀气缸把空位刀柄座推到与加工设备的主轴对应的换刀位； 带有刀柄的主轴平行移动到换刀位的正上方，主轴垂直向下移动到刀柄座孔内，主轴松刀把刀柄及刀具放到刀柄座孔内，主轴垂直上升等待装新刀； 送刀气缸缩回至送刀位； 电动直线滑台平移把将要换上的刀柄移到送刀位； 送刀气缸伸出将要换上的刀柄送到换刀位； 主轴垂直向下移到刀柄座孔内，主轴换刀后夹刀向上垂直运动； 送刀气缸退回至送刀位，电动直线滑台移动退回到原点，上盖板门下的推门气缸缩回关闭上盖板门，小门气缸也缩回关闭侧边小门，全部密封等待下次换刀。
【文档编号】B23Q3/155GK106002425SQ201610570351
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月18日
【发明人】贺忠华, 丁继东, 杨虎, 李军旗
【申请人】深圳市圆梦精密技术研究院