专利名称：数控转塔冲床的全自动换模装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控转塔冲床的辅助设备，尤其涉及全自动在线模具更换装置。
背景技术：
数控转塔冲床上面一种规格模具，在长时间使用以后，会出现磨损现象，导致冲裁力增大，或由于模具自身质量问题，在冲压过程中也会出现折断、裂纹等现象，从而导致所冲压的板材加工质量出现异常，严重时会造成机床和模具损坏。即使在单机生产作业时，有操作者在机床旁边，也很难及时发现模具出现问题，会产生大量的废次品。随着自动化要求的提高，在板料自动加工生产线上，基本处于无人值守状态，无法及时发现模具磨损、损坏，一旦模具出现异常，就会造成大量的废次品产生，从而造成浪费。在上述背景下，研究模具磨损在线检测技术显得尤为重要。但即便提出模具磨损在线检测技术，如无相应的设备与 之配套，也难以全自动化地完成模具更换工作，仍需手动更换模具，无法实现全自动化生产 加工。此外，数控转塔冲床在线加工中，在同一板料上有不同规格的孔槽需要加工，也需要更换模具，以往一般是采用转塔上不同工位的模具来进行不同规格孔槽的加工。但当工件孔槽规格较多，超出转塔上工位数量时，需停机，人工更换不同规格的模具。还有一种情况，加工不同工件时，一般情况下转塔上所有的模具都需更换，人工工作量极大，且更换周期长，导致生产效率降低。以上三种情形1、同一规格模具长时间生产中形成磨损，2、板料一次装夹中存在不同规格的加工特征(不同尺寸、形状的孔槽)，3、更换不同规格产品(板料厚度不同)时所需的批量模具更换。该三种复杂工况情况下，目前全是采取人工、在停机的情况下进行模具更换作业，存在的问题是劳动强度大、生产效率低、安装精度难以保证，使得数控设备具有很大的“半自动”成分。
实用新型内容本实用新型针对以上问题，提供了一种能够实现复杂工况下全自动加工的数控转塔冲床的全自动换模装置。本实用新型的技术方案数控转塔冲床的全自动换模装置，所述全自动换模装置包括机架、Y轴行走装置和机械手装置；所述机架包括构成框架结构的立柱、Y轴横梁和X向连接支架；所述框架结构中的立柱通过所述的X向连接支架与所述数控转塔冲床可拆卸连接；所述Y轴横梁位于所述框架结构的顶部，所述Y轴横梁的顶面设有导轨一和驱动齿条，所述Y轴横梁朝向所述数控转塔冲床的侧面设有轨道二；所述Y轴行走装置包括Y轴驱动器、导向板，以及由顶板和侧板构成L形本体；所述Y轴驱动器设在所述顶板的顶面上，所述Y轴驱动器的驱动轴贯穿所述顶板，所述驱动轴底端设有齿轮；在所述顶板的底面设有滑枕组一，在所述侧板的内侧面设有滑枕组二 ；所述齿轮与所述驱动齿条啮合，所述滑枕组一与所述导轨一活动连接，所述滑枕组二与所述导轨二活动连接；所述导向板水平地固定连接在所述侧板的下端；所述导向板的两侧边分别设有送进导轨；所述机械手装置包括框架体、送进驱动器、升降驱动装置，以及上夹钳体和下夹钳体；所述框架体具有顶板、底板和一对侧板，所述顶板的上部两侧分别设有一组送进滑枕，所述两组送进滑枕与所述一对送进导轨相连；所述送进驱动器成X向固定连接在所述导向板上，所述送进驱动器可以实现直线往复运动，所述送进驱动器通过一推杆支架连接所述框架体，实现所述框架体的X向运动；所述夹钳体包括夹钳一、夹钳二、夹钳架、拨叉联动机构和开合动力源；所述夹钳一和夹钳二分别活动设置在所述夹钳架顶面的两侧；·所述拨叉联动机构设在所述夹钳架上，且位于所述钳体一与所述钳体二之间；所述拨叉联动机构具有转轴的拨叉杆及位于所述拨叉杆两端头的滑轮；在所述夹钳一及夹钳二上分别设有X向的滑槽一及滑槽二 ；所述拨叉杆两端的滑轮分别伸入所述滑槽一及滑槽二内；所述转轴的底端固定连接在所述夹钳架顶面；所述开合动力源成Y向固定设置在所述夹钳架的底部，所述开合动力源的活塞杆通过驱动连杆连接所述夹钳一或夹钳二 ；使得所述夹钳一与夹钳二能做Y向的合、分运动；所述夹钳架的Y向两外侧面分别设有升降滑枕组，所述框架体两侧板内侧、底板与顶板之间分别设有升降导轨组；所述夹钳架通过所述升降滑枕组连接所述升降导轨组；从而实现夹钳架在所述框架体内的升降往复运动；所述上夹钳体的夹钳架上还设有Z向贯穿所述上夹钳架的丝杠螺母一；所述下夹钳体的夹钳架上还设有Z向贯穿所述下夹钳架的丝杠螺母二 ；所述升降驱动装置包括丝杠驱动机构及丝杠；所述丝杠成Z方向活动连接在所述底板与顶板之间；所述丝杠驱动机构固定连接在所述框架上，且连接所述丝杠；所述上夹钳体通过丝杠螺母一连接在所述丝杠的上端，所述下夹钳体通过丝杠螺母二连接在所述丝杠的下端。还包括模具库，所述模具库设在所述数控转塔冲床的外侧；所述机械手装置在所述数控转塔冲床的转塔与所述模具库之间运动。所述丝杠设有丝杠段一和丝杠段二，且所述丝杠段一和丝杠段二通过丝杠台阶隔开；所述丝杠段一的导程大于所述丝杠段二的导程；所述丝杠螺母一与所述丝杠段一驱动匹配，所述丝杠螺母二与所述丝杠段二驱动匹配；所述上夹钳体和下夹钳体通过所述丝杠段一与丝杠段二的导程差实现同步差速运动。所述上夹钳体的上夹钳一和上夹钳二的前端内侧边缘分别设有钳销。所述下夹钳体的下夹钳一和下夹钳二的前端内边缘构成外小内大的八字形。所述导向板是通过过渡连接板固定连接在所述侧板下端的；所述过渡连接板的底部设有用于容置所述送进驱动器的门洞。所述转塔上设有上模，所述上模的模具支撑板设有与所述上夹钳体的上夹钳一和上夹钳二配合的定位缺口。所述砖塔上设有下模，所述下模的模具安装支座上设有与所述下夹钳体的下夹钳一和下夹钳二配合的外小内大的八字槽。[0026]所述Y轴行走装置可提供两个或多个所述机械手装置的并排连接。本实用新型与数控转塔冲床的数控系统有机结合，即实现了数控转塔冲床自身模具工位的无限扩大，也实现转塔工位上模具在磨损或在型号调整时的及时更新；同时本实用新型可以实现整个换模动作流程无需停机、无需人工辅助的可全自动完成；为数控转塔冲床全天候、全自动化的生产做好了必要的前提基础。此外，本实用新型能够针对背景技术中列举的多种模具故障情况，在机床自身具备自动检测、提示的基础上，实现无人值守状态下的自动模具更换；大大减少了残次品率、提高了工作效率。
图I是本实用新型的结构示意图一，图2是本实用新型的结构示意图二，图3是本实用新型的结构示意图三，图4是立柱的局部示意图，图5是图4中A-A部位的剖视图，图6是图5中I部分的局部放大图，图7是Y轴行走装置的结构示意图，图8是送进驱动连接结构示意图，图9是机械手装置的结构示意图一，图10是机械手装置的结构示意图二，图11是图10的断开剖视图，图12是机械手装置的结构示意图三，图13是图12中B-B部位的剖视图，图14是框架体的结构图示意图，图15是上夹钳体结构示意图一，图16是上夹钳体结构示意图二，图17是上夹钳体结构示意图三，图18是下夹钳体结构示意图，图19是上模的结构示意图一，图20是上模的结构示意图二，图21是上夹钳夹持上模的结构示意图，图22是下模的结构示意图一，图23是下模的结构示意图二，图24是下夹钳夹持下模的结构示意图；图I中标示了 XYZ参考坐标；图中I是机架，11是Y轴横梁，111是导轨一，112是导轨二，113是驱动齿条，12是立柱，13是X轴连接支架，2是Y轴行走装置，21是L形本体，211是顶板，2111是滑枕组一，212是侧板，2121是滑枕组二，22是Y轴驱动器，221是齿轮，23是过渡连接板，231是门洞，24是导向板，241是送进导轨，[0055]3是机械手装置，31是框架体，311是侧板一，3111是升降导轨组一，312是侧板二，3121是升降导轨组二，313是顶板，314是底板，32是送进驱动装置，321推杆支架，33是升降驱动装置，331是升降驱动器，332是同步带轮一，333是同步带，334是同步带轮二，335是丝杠，3351是丝杠段一，3352是丝杠段二，3353是丝杠台阶，336是轴承座一，337是丝杠螺母一，338是丝杠螺母二，339是轴承座二，34a是上夹钳体，34b是下夹钳体，341是夹钳体，3411是夹钳导轨一，3412是夹钳导轨二，3413是Y向滑槽，342a是上夹钳一，342aI钳销一，342b是下夹钳一，343b是下夹钳二，342b I是边缘一，343b I是边缘二，，3421是钳一滑枕一，3422是钳一滑枕二，3423是滑槽一，3431是钳二滑枕一，3432是钳二滑枕二，3433是滑槽二，343a是上夹钳二，343al钳销二，344是开合动力源，3441是活塞杆，345是驱动连杆，4是模具库，5是数控转塔冲床，50是转塔，51是上模，511是模具支撑板，5111是定位缺口一，5112是定位缺口二，52是下模，521是模具安装支座，5211是八字槽一，5212是八字槽二。
具体实施方式
本实用新型如图1-24所示，包括机架I、Y轴行走装置2和机械手装置3 ；所述机架I包括构成框架结构的立柱12、Y轴横梁11和X向连接支架13 ;所述框架结构中的立柱12通过所述的X向连接支架13与所述数控转塔冲床5可拆卸连接；所述Y轴横梁11位于所述框架结构的顶部，所述Y轴横梁11的顶面设有导轨一 111和驱动齿条113，所述Y轴横梁11朝向所述数控转塔冲床5的侧面设有轨道二 112 ；所述Y轴行走装置2包括Y轴驱动器22、导向板24，以及由顶板211和侧板212构成L形本体21 ;所述Y轴驱动器22设在所述顶板211的顶面上，所述Y轴驱动器22的驱动轴贯穿所述顶板211，所述驱动轴底端设有齿轮221 ;在所述顶板211的底面设有滑枕组一2111，在所述侧板212的内侧面设有滑枕组二 2121 ;所述齿轮221与所述驱动齿条113啮合，所述滑枕组一 2111与所述导轨一 111活动连接，所述滑枕组二 2121与所述导轨二 112活动连接；所述导向板24水平地固定连接在所述侧板212的下端；所述导向板24的两侧边分别设有送进导轨(即送进导轨一 241与送进导轨二 242)；所述机械手装置3包括框架体31、送进驱动器32、升降驱动装置33，以及上夹钳体34a和下夹钳体34b ；所述框架体31具有顶板313、底板314和一对侧板(即侧板一 311与侧板二 312)，所述顶板313的上部两侧分别设有一组送进滑枕(即送进滑枕组一 3112与送进滑枕组二2122)，所述两组送进滑枕与所述一对送进导轨相连(即所述送进滑枕组一 2112连接所述送进导轨一 241，所述送进滑枕组二 2122连接所述送进导轨二 242)；所述送进驱动器32成X向固定连接在所述导向板24上，所述送进驱动器32可以实现直线往复运动，所述送进驱动器32通过一推杆支架321连接所述框架体31，实现所述框架体31的X向运动；本实用新型中上夹钳体和下夹钳体的传动结构、原理均具有如下的结构所述夹钳体(上夹钳体34a或下夹钳体34b)包括夹钳一(上夹钳一 342a或下夹钳一 342b)、夹钳二 (上夹钳二 343a或下夹钳二 343b)、夹钳架341、拨叉联动机构345和开合动力源344 ;所述夹钳一和夹钳二分别活动设置在所述夹钳架341顶面的两侧；所述拨叉联动机构345设在所述夹钳架341上，且位于所述钳体一与钳体二之间；所述拨叉联动机构345具有转轴的拨叉杆3451及位于所述拨叉杆3451两端头的滑轮3452 ;在所述夹钳一及夹钳二上分别设有X向的滑槽一 3423及滑槽二 3433 ;所述拨叉杆3451两端的滑轮3452分别伸入所述滑槽一 3423及滑槽二 3433内；所述转轴的底端固定连接在所述夹钳架341顶面；所述开合动力源344成Y向固定设置在所述夹钳架341的底部，所述开合动力源344的活塞杆3441通过驱动连杆345连接所述夹钳一或夹钳二 ；使得所述夹钳一与夹钳二能做Y向的合、分运动；(具体结构，以上夹钳体 34a为例夹钳架341的上表面具有Y向设置的且相互平行的夹钳导轨一 3411及夹钳导轨二 3412 ;所述上夹钳一 342a的下表面前、后分别设有钳一滑枕一 3421及钳一滑枕二 3422，所述上夹钳二 343a的下表面前、后分别设有钳二滑枕一 3431及钳二滑枕二 3432，所述钳一滑枕一 3421和钳二滑枕一 3431活动连接在所述夹钳导轨一 3411上，所述钳一滑枕二 3422和钳二滑枕二 3432活动连接在所述夹钳导轨二3412上；实现所述上夹钳一 342a和上夹钳二 343a沿所述夹钳导轨一 3411和夹钳导轨二3412作直线往复运动；同时，在上夹钳体34a尾部设有一根Y向滑槽3413，所述驱动连杆贯345贯穿在此Y向滑槽3413中，且一端固定连接在所述夹钳一 342a的尾端，另一端固定连接在所述活塞杆3441的端部，从而实现开合动力源344的活塞杆3441通过驱动连杆345驱动所述上夹钳一 342a ;同时随着所述拨叉杆3451的摆动，所述拨叉杆3451两端的滑轮3452在所述滑槽一 3423和滑槽二 3422内作同步的X向往复运动，从而所述上夹钳一 342a和上夹钳二 343a分别凭借所述滑槽一 3423和滑槽二 3422通过所述拨叉联动结构345实现Y向的同步相向运动，即实现所述上夹钳一 342a和上夹钳二 343a的涨开及合并动作)；所述夹钳架341的Y向两外侧面分别设有升降滑枕组(即升降滑枕组一 3415与升降滑枕组二 3416)，所述框架体31两侧板内侧、底板314与顶板313之间分别设有升降导轨组(即升降导轨组一 3111与升降导轨组二 3121);所述夹钳架341通过所述升降滑枕组连接所述升降导轨组；从而实现夹钳架在所述框架体31内的升降往复运动；所述上夹钳体34a的夹钳架341上还设有Z向贯穿所述上夹钳架的丝杠螺母一
337；所述下夹钳体34b的夹钳架341上还设有Z向贯穿所述下夹钳架的丝杠螺母二
338；所述升降驱动装置33包括丝杠驱动机构及丝杠335 ;所述丝杠335成Z方向活动连接在所述底板314与顶板313之间；所述丝杠驱动机构固定连接在所述框架31上，且连接所述丝杠335 ;所述上夹钳体34a通过丝杠螺母一 337连接在所述丝杠335的上端，所述下夹钳体34b通过丝杠螺母二 338连接在所述丝杠335的下端；(具体丝杠驱动机构的连接关系为所述丝杠驱动机构包括升降驱动器331、同步带轮一 332、同步带轮二 334及一根同步带333 ;所述升降驱动器331固定连接在所述底板上314，且所述升降驱动器331的驱动轴贯穿于所述底板314连接所述同步带轮一 332,所述同步带轮二 334固定连接在所述丝杠335的输入端，所述同步带333连接所述同步带轮一 223和同步带轮二 334)。还包括模具库4，所述模具库4设在所述数控转塔冲床5的外侧；所述机械手装置3在所述数控转塔冲床5的转塔与所述模具库4之间运动。所述丝杠335设有丝杠段一 3351和丝杠段二 3352，且所述丝杠段一 3351和丝杠段二 3352通过丝杠台阶3353隔开；所述丝杠段一 3351的导程大于所述丝杠段二 3352的导程；所述丝杠螺母一 337与所述丝杠段一 3351驱动匹配，所述丝杠螺母二 338与所述丝杠段二 3352驱动匹配；所述上夹钳体34a和下夹钳体34b通过所述丝杠段一 3351与丝杠段二 3352的导程差实现同步差速运动。这是从机床上转塔和下转塔之间的空间位置，以及上、下模具的结构需要出发进行的设计。本实用新型中上夹钳体和下夹钳体鉴于上、下模具的不同，具有以下区别点关于上夹钳体所述上夹钳体34a的上夹钳一 342a和上夹钳二 343a的前端内侧边缘分别设有钳销(即钳销一 342al与钳销一 343al)。关于下夹钳体所述下夹钳体34b的下夹钳一 342b和下夹钳二 343b的前端内边缘构成外小内大的八字形(即边缘一 342bl与边缘二 343bl)。所述导向板24是通过过渡连接板23固定连接在所述侧板212下端的；所述过渡连接板23的底部设有用于容置所述送进驱动器32的门洞231。·[0076]所述转塔50上设有上模51，所述上模51的模具支撑板511设有与所述上夹钳体34a的上夹钳一 342a和上夹钳二 343a配合的定位缺口(即定位缺口一 5111与定位缺口一5112)。所述转塔上50设有下模52，所述下模52的模具安装支座521上设有与所述下夹钳体34b的下夹钳一 342b和下夹钳二 343b配合的外小内大的八字槽(即八字槽一 5211与八字槽二 5212)。所述Y轴行走装置2可提供两个或多个所述机械手装置3的并排连接。
权利要求1.数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，所述全自动换模装置包括机架、Y轴行走装置和机械手装置； 所述机架包括构成框架结构的立柱、Y轴横梁和X向连接支架；所述框架结构中的立柱通过所述的X向连接支架与所述数控转塔冲床可拆卸连接；所述Y轴横梁位于所述框架结构的顶部，所述Y轴横梁的顶面设有导轨一和驱动齿条，所述Y轴横梁朝向所述数控转塔冲床的侧面设有轨道二； 所述Y轴行走装置包括Y轴驱动器、导向板，以及由顶板和侧板构成L形本体；所述Y轴驱动器设在所述顶板的顶面上，所述Y轴驱动器的驱动轴贯穿所述顶板，所述驱动轴底端设有齿轮；在所述顶板的底面设有滑枕组一，在所述侧板的内侧面设有滑枕组二 ；所述齿轮与所述驱动齿条啮合，所述滑枕组一与所述导轨一活动连接，所述滑枕组二与所述导轨二活动连接；所述导向板水平地固定连接在所述侧板的下端；所述导向板的两侧边分别设有送进导轨； 所述机械手装置包括框架体、送进驱动器、升降驱动装置，以及上夹钳体和下夹钳体；所述框架体具有顶板、底板和一对侧板，所述顶板的上部两侧分别设有一组送进滑枕，所述两组送进滑枕与所述一对送进导轨相连； 所述送进驱动器成X向固定连接在所述导向板上，所述送进驱动器可以实现直线往复运动，所述送进驱动器通过一推杆支架连接所述框架体，实现所述框架体的X向运动； 所述夹钳体包括夹钳一、夹钳二、夹钳架、拨叉联动机构和开合动力源； 所述夹钳一和夹钳二分别活动设置在所述夹钳架顶面的两侧； 所述拨叉联动机构设在所述夹钳架上，且位于所述钳体一与所述钳体二之间；所述拨叉联动机构具有转轴的拨叉杆及位于所述拨叉杆两端头的滑轮；在所述夹钳一及夹钳二上分别设有X向的滑槽一及滑槽二 ；所述拨叉杆两端的滑轮分别伸入所述滑槽一及滑槽二内；所述转轴的底端固定连接在所述夹钳架顶面； 所述开合动力源成Y向固定设置在所述夹钳架的底部，所述开合动力源的活塞杆通过驱动连杆连接所述夹钳一或夹钳二 ；使得所述夹钳一与夹钳二能做Y向的合、分运动；所述夹钳架的Y向两外侧面分别设有升降滑枕组，所述框架体两侧板内侧、底板与顶板之间分别设有升降导轨组；所述夹钳架通过所述升降滑枕组连接所述升降导轨组；从而实现夹钳架在所述框架体内的升降往复运动； 所述上夹钳体的夹钳架上还设有Z向贯穿所述上夹钳架的丝杠螺母一； 所述下夹钳体的夹钳架上还设有Z向贯穿所述下夹钳架的丝杠螺母二； 所述升降驱动装置包括丝杠驱动机构及丝杠；所述丝杠成Z方向活动连接在所述底板与顶板之间；所述丝杠驱动机构固定连接在所述框架上，且连接所述丝杠；所述上夹钳体通过丝杠螺母一连接在所述丝杠的上端，所述下夹钳体通过丝杠螺母二连接在所述丝杠的下端。
2.根据权利要求I所述的数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，还包括模具库，所述模具库设在所述数控转塔冲床的外侧；所述机械手装置在所述数控转塔冲床的转塔与所述模具库之间运动。
3.根据权利要求I所述的数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，所述丝杠设有丝杠段一和丝杠段二，且所述丝杠段一和丝杠段二通过丝杠台阶隔开；所述丝杠段一的导程大于所述丝杠段二的导程；所述丝杠螺母一与所述丝杠段一驱动匹配，所述丝杠螺母二与所述丝杠段二驱动匹配；所述上夹钳体和下夹钳体通过所述丝杠段一与丝杠段二的导程差实现同步差速运动。
4.根据权利要求I所述的数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，所述上夹钳体的上夹钳一和上夹钳二的前端内侧边缘分别设有钳销。
5.根据权利要求I所述的数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，所述下夹钳体的下夹钳一和下夹钳二的前端内边缘构成外小内大的八字形。
6.根据权利要求I所述的数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，所述导向板是通过过渡连接板固定连接在所述侧板下端的；所述过渡连接板的底部设有用于容置所述送进驱动器的门洞。
7.根据权利要求4所述的数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，所述转塔上设有上模，所述上模的模具支撑板设有与所述上夹钳体的上夹钳一和上夹钳二配合的定位缺口。
8.根据权利要求5所述的数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，所述砖塔上设有下模，所述下模的模具安装支座上设有与所述下夹钳体的下夹钳一和下夹钳二配合的外小内大的八字槽。
9.根据权利要求I所述的数控转塔冲床的全自动换模装置，其特征在于，所述Y轴行走装置可提供两个或多个所述机械手装置的并排连接。
专利摘要数控转塔冲床的全自动换模装置。提供了一种能够实现复杂工况下全自动加工的数控转塔冲床的全自动换模装置。所述全自动换模装置包括机架、Y轴行走装置和机械手装置；所述升降驱动装置包括丝杠驱动机构及丝杠；所述丝杠成Z方向活动连接在所述底板与顶板之间；所述丝杠驱动机构固定连接在所述框架上，且连接所述丝杠；所述上夹钳体通过丝杠螺母一连接在所述丝杠的上端，所述下夹钳体通过丝杠螺母二连接在所述丝杠的下端。本实用新型在机床自身具备自动检测、提示的基础上，实现无人值守状态下的自动模具更换；大大减少了残次品率、提高了工作效率。
文档编号B21D37/14GK202683804SQ20122038849
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者吴正刚, 孙健, 栾伯才 申请人:江苏扬力集团有限公司