专利名称：自动交换刀具库机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动加工机，特别涉及其自动交换刀具结构。
背景技术：
对于 一 自动加工而言，自动换刀系统(即习称的ATC(Automatic Tool Changer))的设置有效减少工件装夹、测量和机床调整等时间，同时也减少了工 序之间的工件周转、搬运和存放时间，因此对于加工中心的生产效率具有显着 的提升作用。因而，自动换刀系统的换刀可靠性以及换刀速度直接影响到加工 中心的效率，上述条件可谓自动换刀系统在设计、选用来及评价上的主要指标。
前述的自动换刀系统通常包括一用来存放刀具的刀具库以及一可同时夹持 欲卸除的刀具与欲装设的刀具并使其位置转换的交换刀臂。在现有技术中，为 配合交换刀臂的设置，所述的刀具库普遍采取位于加工机侧面的设计；然而， 直接将刀具库装设在加工机的一侧将导致机台整体系统配重不均，因此往往必 须加装配重块以解决此一问题；此外，当刀具库为位于加工机侧面的设计时， 其体积以及容量上均难免受限。
因此，如何研发出一种自动交换刀具所用的刀具库机构，使其不须受限于 刀臂所在位置，而克服必须将刀具库装设在加工机的一侧，导致影响机台配重 的问题，同时也免除体积以及容量的限制，即为本案实用新型设计人致力的所 在。
发明内容
有鉴于上述的需要，本实用新型提供一种自动交换刀具库机构，可达成的 目的之一在于所述的刀具库具有延伸运输刀具的功能，因此不必受限于刀臂 所在位置，而得以装设在加工机的后方，解决前案刀具库使加工机配重不均的 问题。
本实用新型可达成的目的之二在于所述的刀具库乃装设在加工机的后侧，因此其延伸相对受限较小，而得配合需要设计为更大的容量，相对提升加工机 的工作效能以及适用性。
本实用新型可达成的目的之三在于凭借改良的刀具座结构使刀具可在刀 具库中的夹持更为稳定，且由刀具库卸离时更为顺利，有效提高所述的自动交 换刀具系统的工作效能。
本实用新型可达成的目的之四在于采用精巧的设计使卸离刀具的气压缸 不受气压管路配置的影响，而得以顺畅移动，利于换刀作业的进行。
为实现上述目的，本实用新型釆用的技术方案是
一种自动交换刀具库机构，包括 一刀具库座体以及复数滑设在所述的刀 具库座体内用来活动夹持刀具的刀座；其特征在于，所述的刀具库具有一送刀 机构，可将夹持所述的刀具的刀座输送至远离所述的刀具库座体的 一预设位置， 并将所述的刀具由所述的刀座中卸离；其中，所述的送刀机构包括
一送刀座，是包括一与前述轨道形状符合的活动轨道段，所述的活动轨道 段与前述轨道组设而成一环状的刀座轨道；所述的活动轨道段并向所述的刀具 库座体的中心方向延伸 一从动臂；
一可延伸的滑轨套件，与所述的送刀座的从动臂固接，因此当所述的滑轨 套件延伸时，所述的送刀座可在所述的其支撑下向外稳定滑移而使其活动轨道 段脱离与所述的刀具库座体轨道的连接关系；
以及一伸缩缸，所述的伸缩缸的缸体是架设在所述的滑轨的外侧并固定在 所述的刀具库座体下表面处，其轴端是固定连结在所述的从动臂处，用来提供 所述的送刀座与所述的滑轨套件一位移动力。
与现有技术相比较，采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于其 不须受所述的交换刀臂设置位置的限制，而得以装设在一加工机的后方，从而 免除前案刀具库使加工机整体系统配重不均的缺点；此外，所述的滑轨套件的 设置在所述的送刀座移动的时提供稳固的支撑，确保送刀作业的流畅以及安全, 并且经由配合上述刀座结构可稳定夹持并顺利卸除一刀具，而可确保本实用新 型自动交换刀具库机构运作的高度稳定性以及安全性。
图1是本实用新型刀座部分与一刀具头部组设的立体图2是根据图1绘制所述的刀座部分与所述的刀具头部的分解图；图3是本实用新型刀座部分的剖面图，显示所述的刀座卡固所述的刀具头
的状态；
图4是本实用新型刀座部分的剖面图，显示所述的刀座将所迷的刀具头卸 离的状态；
图5是本实用新型刀具库座体以俯视角度观得的立体外观图； 图6是本实用新型刀具库座体以仰视角度观得的立体外观图； 图7是本实用新型刀具库座体的分解图8是本实用新型刀具库配合一交换刀臂为一加工机提供换刀功能的示意图。
附图标记说明刀座10;外壳ll;沟槽111;第一活动轴容置段112;卡 持座容置段113;导引销孔114;刀具卡持座13; —卡固缘131; C形扣环132; 环状壁边133;第二活动轴容置段134;滚珠槽道135;滚珠136;活动轴15; 第一导引面151;导槽152;滚珠容置段153;滚珠抵顶段154;弧形表面155; 导引销17;第二导引面171;导条172;刀具库座体20;轨道21;马达22;滑 轨套件23;导轨231;滑轨232;送刀座25;活动轨道段251;从动臂252;伸 缩缸27;轴端271;卸刀缸28;送气套管外管29;内管291;刀具70、 70，；交 换刀臂80;加工机卯。
具体实施方式
为实现上述的目的以及功效，本实用新型的自动交换刀具库机构，是包括 一刀具库座体以及若干滑设在所述的刀具库座体，各用来夹持一刀具头部的刀座。
图i至图3所示，即为根据本实用新型的一实施例绘制的刀座IO结构，图 中并显示所述的刀座10与一刀具头部70的结合方式；其中，所述的刀座10具 有一外壳11、 一固设在所述的外壳11内部下端的刀具卡持座13以及一轴向枢 穿所述的外壳11以及所述的刀具卡持座13的活动轴15;所述的兹根据本实用 新型的一实施例，将所述的刀座IO的组配详述如下
所述的外壳11概为一中空圓柱体,外部具有一沟槽1U,用来卡合在本实 用新型刀具库座体20上的轨道21;所述的外壳ll中央设有一轴向贯通的容置 空间，所述的容置空间的上半部为一与所述的活动轴15径宽配适的第一活动轴 容置段112，而其下半部径向扩张形成一向所述的外壳底部开放的卡持座容置段113;此外，所述的外壳11在相对所述的第一活动轴容置段112的位置，径向 设置一导引销孔114，所述的导引销孔114是以偏离所述的外壳ll轴心的位置 径向通往所述的第一活动轴容置段112,因此其是以部分与所述的第一活动轴容 置段112为正交的相通；
所述的刀具卡持座13中央也概为一中空圆柱体，其顶部以一^^固缘131经 一 C形扣环132固设在前述外壳11的卡持座容置段113的上缘；所述的刀具卡 持座13并在所述的卡固缘131的下方成一径向内缩的环状壁边133，所述的壁 边133所环绕者，为一上方径宽较小而下方径宽较大的第二活动轴容置段134， 所述的第二活动轴容置段134是与所述的外壳11的第一活动轴容置段112为贯 通；而所述的壁边133相对于第二活动轴容置段134的扩大径宽处，环设若干 径向延伸的滚珠槽道135，每一滚珠槽道135中并装设有一滚珠136。其中，所 述的滚珠槽道135是以球面铣刀由所述的刀具卡持座13的中心向外铣成，而形 成一开口呈径向缩减的槽道形状；据此，当所述的滚珠136容置在所述的滚珠 槽道135中滑移，其向内可进入所述的第二活动轴容置段134,向外则受滚珠槽 道135所述的开口限制而有一极限位置，当所述的滚珠处在此一极限位置时， 其主体为所述的开口限制而以部分珠缘突伸在所述的开口 ，因此所述的滚珠136 相对于所述的壁边133可呈现内缩或突伸的状态；
所述的活动轴15具有径向扩张的上端以及下端，其中，所述的上端的一侧 设有一第一导引面151,所述的导引面151概为一平面，上设一斜向延伸的导槽 152;其径向扩张的下端又可分为一滚珠容置段153以及一滚珠抵顶段154，其 中，所述的滚珠抵顶段154的径宽概与所述的刀具卡持座13的第二活动轴容置 段134的扩大径宽相符，而所述的滚珠容置段153的径宽是小于所述的滚珠抵 顶段154且大于所述的卡持座13第二活动轴容置段134的缩小径宽；所述的滚 珠容置段153与所述的滚珠抵顶段154以一弧形表面155过渡相连；
以及一导引销17,活动穿设在所述的外壳11的导引销孔114，其设有一平 面的第二导引面171,上设一斜向延伸的导条172，所述的导条172的形状是与 所述的活动轴15第一导引面151的导槽152相配合。
根据以上的部件，当所述的刀座IO组配完成，所述的活动轴15的上端容 置在所述的外壳11的第一活动轴容置段112，以其第一导引面151相对于所述 的导引销孔117,而其导槽152以一端在所述的导引销17导条172的一端相卡 合；而所述的活动轴15下端的滚珠容置段153以其顶端抵紧在所述的刀具卡持座13第二活动轴容置段134的上缘；此时，所述的滚珠抵顶段154被定位于相 对所述的滚珠槽道135的位置，由于所述的滚珠抵顶段154的径宽与所述的第 二活动轴容置段134相符，因此将各所述的滚珠136在所述的滚珠槽道135内 向外推顶，使各所述的滚珠136的部分珠缘突出在所述的刀具卡持座13的壁边 133。此时， 一刀具头70以其内侧环设的一凸缘卡合在所述的刀具卡持座的卡 固缘与所述的滚珠136珠缘，而得固定在所述的刀座IO的下方。
如图4，当所述的导引销17由所述的外壳11外侧在所述的导引销孔114向 内推动时，其导条172向内滑动并嵌合所述的活动轴15的导槽152，由于所述 的导条172以及导槽152是斜向对应设置，因此所述的导引销17的水平径向位 移可带动所述的活动轴15的垂直轴向位移；即^f吏所述的活动轴15在所述的第 一活动轴容置段112以及第二活动轴容置段134中产生垂直的向下位移；因此 所述的滚珠抵顶段154向下移动，而由所述的滚珠容置段153相对于所述的滚 珠槽道135的位置，此时各所述的滚珠136可由所述的刀具卡持座13的壁面133 沿所述的滚珠槽道135内缩，而抵止在所述的滚珠容置段153及其下方的弧形 表面155;此时，各所述的滚珠136的珠缘部分也不复突出在所述的刀具卡持座 13的壁边133,而使原先各所述的滚珠136的珠缘卡固的刀具头70由所述的座 第二活动轴容置段134的下方脱离所述的刀座10。
上述刀座IO结构的优点在于可稳定夹持一刀具，并且经由简易的机械动作， 以及可使所述的刀具顺利卸除，具有高度的稳定性以及安全性。
本实用新型自动交换刀具库机构另包括一刀具库座体20，如图5、图6所 示者；所述的刀具库座体20是具有一轨道21,用来固定前述的刀座IO,所述 的轨道21由一马达22驱动，以使吊设在其上的各刀座10得沿所述的轨道21 移动至一送刀位置。在图6以及图7中更清楚可见所述的刀具库座体20是进一 步设有一送刀机构，其是包括
一送刀座25,是包括一与前述轨道21形状符合的活动轨道段251,所述的 活动轨道段251与前述轨道32组设而成一环状的刀座轨道；所述的活动轨道段 251并向所述的刀具库座体20的中心方向延伸一从动臂252;
一滑轨套件23,由一固设在所述的刀具库座体下表面的导轨231,与滑设 在所述的导轨231外侧的滑轨232组成，所述的滑轨232的前端是与所述的送 刀座25的从动臂252固接，因此当所述的滑轨232相对于所述的导轨231产生 一延伸位移时，所述的送刀座25可在所述的滑轨232的支撑下向外稳定滑移而使附属于其上的一活动轨道段251脱离与所述的刀具库座体20轨道32的连接 关系；
一伸缩缸27,用来提供前述送刀座25与滑轨套件23—位移动力；其是包
缸27缸体，所述的伸缩缸27的轴端271是固定连接于所述的从动臂252处； 其中，所述的伸缩缸27是可为一般的油压缸或气压缸…等动力缸；
一卸刀缸28，固接在所述的送刀座25活动轨道段251的外侧，是以其驱动 轴朝向所述的活动轨道段251内部设置，以与前述一刀座10的导引销孔114相 对应；其中所述的卸刀缸28是可为一般的气压缸；
以及一送气套管，其是包括一架设在所述的滑轨232外侧并固定在所述的 刀具库座体20下表面的外管29，以及一固接在所述的从动臂252并与所述的卸 刀缸28为气体连通的内管291，其中，所述的外管29与内管291间是可配合所 述的送刀座25的位移产生活动伸缩的相对变化；所述的送气套管是与一高压气 体来源连通，以为前述卸刀缸28的动力来源。
根据以上的结构，所述的送刀机构在常态时是由所述的轨道21与所述的活 动轨道251连接构成一封闭的环形轨道，各所述的刀座10以其沟槽111卡合与 所述的轨道，而得在所述的马达22的驱动下沿所述的轨道移动。而当欲进行交 换刀具时， 一特定刀具70移动至一送刀位置-也即位于所述的送刀座25的活动 轨道段251时，所述的马达22即停止运转，而使所述的刀具70定位于所述的 送刀座25的活动轨道段251;此时，所述的伸缩缸启动，其内管271进而推动 所述的送刀座25的从动臂252，卩吏所述的/人动臂252相对于所述的刀具库座体 20呈径向的外伸作动，此一外伸作动使与所述的滑轨232固接的所述的送刀座 25连同其上的刀具70整体向外移动，而带动所述的滑轨套件23中的滑轨232 对应于所述的导轨231延伸，能提供脱离所述的刀具库座体20的送刀座25 — 稳固的支撑力量；同时，因所述的送气套管的内管291也固接在所述的送刀座 25,因此相对于所述的外管29而延长。
当送刀机构延伸至一预设位置，如图8所示，使所述的送刀座25将刀具70 输送至与一交换刀臂80相对应的位置时，通过外管29以及伸长的内管291将 高压气体输送至所述的卸刀缸28,当所述的卸刀缸28启动后，可推动所述的刀 座IO导引销孔114中的导引销17，而所述的导引销17如前述的结构带动所述 的刀座10中的活动轴15下移，而使所述的滚珠136无法继续卡持所述的刀具
970,因此所述的刀具70得以脱离所述的刀套10而在下落后由所述的交换刀臂 80卡持，并经所述的交换刀臂80的作动而得与一加工机90上欲卸除的刀具70， 为对换，因而实现自动交换刀具的作业。
上述送刀结构的优点在于其不须受所述的交换刀臂设置位置的限制，而得 以装设在所述的加工机的后方，从而免除前案刀具库加工机配重不均的缺点。
此外，所述的滑轨套件的设置在所述的送刀座25移动的时提供稳固的支撑， 确保送刀作业的流畅以及安全。
并且，所述的送气套管的设置使得所述的卸刀缸28不须另行装设可能阻碍 送刀机构动作的气管，而使本实用新型的送刀机构实现更高的完成度。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技 术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修 改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. 一种自动交换刀具库机构，包括一刀具库座体以及复数滑设在所述的刀具库座体内用来活动夹持刀具的刀座；其特征在于，所述的刀具库具有一送刀机构，可将夹持所述的刀具的刀座输送至远离所述的刀具库座体的一预设位置，并将所述的刀具由所述的刀座中卸离；其中，所述的送刀机构包括一送刀座，是包括一与前述轨道形状符合的活动轨道段，所述的活动轨道段与前述轨道组设而成一环状的刀座轨道；所述的活动轨道段并向所述的刀具库座体的中心方向延伸一从动臂；一可延伸的滑轨套件，与所述的送刀座的从动臂固接，因此当所述的滑轨套件延伸时，所述的送刀座可在所述的其支撑下向外稳定滑移而使其活动轨道段脱离与所述的刀具库座体轨道的连接关系；以及一伸缩缸，所述的伸缩缸的缸体是架设在所述的滑轨的外侧并固定在所述的刀具库座体下表面处，其轴端是固定连结在所述的从动臂处，用来提供所述的送刀座与所述的滑轨套件一位移动力。
2. 根据权利要求1所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述的滑轨套 件由一固设在所述的刀具库座体下表面的导轨，与一滑设在所述的导轨外侧的 滑轨组成，所述的滑轨的前端是与所述的送刀座的从动臂固接。
3. 根据权利要求1所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述的刀具库 座体设有一轨道用来卡合复数的刀座。
4. 根据权利要求3所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述的刀座是 包括有一设有一轴向贯通的容置空间的外壳，所述容置空间的上半部为第 一活动 轴容置段；一容置在所述的外壳内的刀具卡持座，所述的刀具卡持座上并径向设有至 少一滚珠槽道，所述的滚珠槽道内设有一滚珠；一滑动设置在所述的容置空间内的活动轴，所述的活动轴的一端是穿设在 所述的刀具卡持座内，且所述的端是形成一渐扩的弧形表面；所述的活动轴可凭借轴向位移以推顶滚珠突出或缩离所述的卡持座表面， 以控制所述的刀具卡持座卡持或卸离刀具。
5. 根据权利要求4所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述外壳容置空间的上半部为第一活动轴容置段，所述的外壳在相对所述的第一活动轴容置 段的位置，径向设置一导引销孔，且所述的导引销孔是以偏离所述的外壳轴心 的位置径向连通于所述的第一活动轴容置段。
6. 根据权利要求5所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述的导引销 孔内设有一与所述的活动轴为垂直方向设置的导引销，且所述的活动轴与所述 的导引销间对应设有一彼此配合的斜面结构，如此，所述的导引销的径向位移 可带动所述的活动轴产生轴向位移。
7. 根据权利要求6所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述的活动轴 设有一斜向延伸的导槽，且所述的导引销上具有一相对应的导条。
8. 根据权利要求7所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述的送刀座 上更设有一卸刀缸，其驱动轴是朝向所述的活动轨道段部设置，以与前述一刀 座的导引销孔相对应。
9. 根据权利要求8所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述的送刀机 构更包括有一送气套管，所述的送气套管的一端是固定在所述的刀具库座体处， 另 一端是连结在所述的送刀座处，并与所述的卸刀缸气体连通。
10. 根据权利要求9所述的自动交换刀具库机构，其特征在于所述的送气 套管包括有一外管以及一内管，所述的内管是连结在所述的送刀座处，所述的 外管是固定在所述的刀具库座体处，且所述的内管是在所述的外管内活动伸缩。
专利摘要本实用新型是一种自动交换刀具库机构，其包括一刀具库座体以及若干滑设在所述的刀具库座体，各用来夹持一刀具的刀座；其特征在于，所述的刀具库具有一送刀机构，可将夹持所述的刀具的刀座输送至远离所述的刀具库座体的一预设位置，并将所述的刀具由所述的刀座中卸离；上述送刀结构的优点在于其不须受所述的交换刀臂设置位置的限制，而得以装设在一加工机的后方，从而免除前案刀具库使加工机整体系统配重不均的缺点；此外，所述的滑轨套件的设置在所述的送刀座移动的时提供稳固的支撑，确保送刀作业的流畅以及安全，并且经由配合上述刀座结构可稳定夹持并顺利卸除一刀具，而可确保本实用新型自动交换刀具库机构运作的高度稳定性以及安全性。
文档编号B23Q3/157GK201257606SQ20082011765
公开日2009年6月17日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者吴启忠, 李月霞 申请人:凯柏精密机械股份有限公司