凸轮式自动旋转升降换刀机构的制作方法

本实用新型涉及机床自动换刀技术领域，具体是涉及一种凸轮式自动旋转升降换刀机构。

背景技术：

自动换刀机构（automatictoolchanger）简称atc，是数控机床上的设备，可以自动更换刀具，提升设备产能以及增加支援刀具数量。自动换刀机构可以快速更换机床上的刀具，减少非运行时间。自动换刀机构一般是为了提升机床能力，可以配合多种刀具所设计。自动换刀机构也可以用来更换磨损或是损坏的刀具。可以让机床朝自动化的目标更进一步。通常，自动换刀机构在收到机床控制器的换刀指令后，刀库会将要使用的刀具移动到一固定位置（预备换刀位置）。自动换刀机构的换刀臂到此位置将刀具取出，换刀臂会在加工主轴以及刀库之间旋转。换刀臂的两边都各有一个刀爪，一端刀爪将不用的刀具从加工主轴上取下，另一端刀爪从刀库中取下需要使用的刀具，然后旋转180度，将不用的刀具放回刀库，并且将要使用的刀具更换到加工主轴上。

参见图4，现有技术中，自动换刀机构通过在支架100上设置多个近接开关200、对应多个近接开关设置多个感应凸轮300，来检测读取入力轴上弧面凸轮的角度信号。机床的控制器再根据近接开关的感应信号来控制马达的电源开关，以实现原点控制、松刀控制、夹刀控制、升降控制等功能，实现自动旋转升降换刀。但是，这种控制方式，需要设置支架、多个近接开关及多个感应凸轮，结构复杂、成本较高，且从近接开关发送感应信号给机床控制器，机床控制器再控制马达动作的过程中，存在反应时间的问题，即机床控制往往有延时，无法做到精确控制。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种凸轮式自动旋转升降换刀机构，结构更加简单、成本也较低，且控制更加灵活，信号控制更精确。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种凸轮式自动旋转升降换刀机构，包括齿轮轴、入力轴、输出转塔、升降输出轴、链轮轴、拨杆、控制线路板和编码器，所述入力轴上依次固定设置有弧面凸轮、齿盘凸轮和主动链轮，所述齿轮轴一端连接驱动电机，所述齿轮轴另一端安装有用于驱动所述齿盘凸轮旋转的伞齿轮，所述输出转塔与所述入力轴垂直设置，所述弧面凸轮通过凸轮曲面驱动所述输出转塔周侧设置的若干滚子传动给所述输出转塔；所述拨杆一端转动设置，所述拨杆另一端安装有第一滚针轴承，所述拨杆中部安装有第二滚针轴承，所述齿盘凸轮顶部形成有驱动所述第二滚针轴承的曲线环槽；所述升降输出轴中部形成有环形导槽，所述升降输出轴一端滑动设置于所述输出转塔的轴孔内，所述升降输出轴另一端用于安装换刀臂，所述第一滚针轴承插置于所述环形导槽内，所述链轮轴上安装有从动链轮，所述编码器的轴与所述链轮轴固定连接，所述从动链轮与所述主动链轮之间通过链条传动连接，所述编码器电连接至所述控制线路板。

进一步的，还包括箱体，所述入力轴两端通过轴承转动安装于所述箱体的内壁上，使所述弧面凸轮、所述齿盘凸轮和所述主动链轮容置于所述箱体内，所述齿轮轴设置于所述箱体内，并通过轴承转动安装于所述箱体的内壁上，所述驱动电机安装于所述箱体的外侧面上，所述驱动电机的动力输入轴穿入所述箱体内并与所述齿轮轴固定连接，所述拨杆设置于所述箱体内，且所述拨杆一端通过轴承转动安装于所述箱体的内壁上；所述输出转塔和所述升降输出轴设置于所述箱体内，所述输出转塔与所述升降输出轴装配在一起后，两端通过轴承转动安装于所述箱体上，且所述升降输出轴的一端从所述箱体穿出。

进一步的，还包括链轮箱，所述链轮轴通过轴承转动安装于所述链轮箱内，所述编码器安装于所述链轮箱的外侧面上，且所述编码器的轴穿过所述链轮箱上的避位孔与所述链轮轴的一端固定连接，所述链轮箱安装于所述箱体的外侧面上，所述链轮箱、所述箱体上形成有避让所述链条的窗口。

进一步的，还包括控制盒，所述控制线路板设置于所述控制盒内，所述控制盒安装于所述箱体的外侧面上，并位于所述链轮箱的一侧。

本实用新型的有益效果是：采用编码器和控制线路板取代设置支架、多个近接开关和多个感应凸轮，实现了凸轮式自动旋转升降换刀机构的原点控制、松刀控制、夹刀控制、升降控制等功能，进而实现自动旋转升降换刀。且由于编码器与链轮轴固定连接，链轮轴与入力轴通过链条传动，可以精确读取入力轴上弧面凸轮的角度信号，相对于近接开关的感应信号，编码器结构简单、成本较低，且控制非常灵活，能够实现更多组信号的设置存储，使信号控制更加多元化。因编码器和控制线路板与入力轴的同步关系，可根据机床换刀相关设施的动作时间灵活设置给机床发出控制信号的时间点，一般可在刀臂扣刀点和交换刀具后插刀点设置提前给机床发出对应的松刀和锁刀的信号，减少或消除刀臂到扣刀点和插刀点时机床和松锁刀设施的反应等待时间，实现更快速、更精确控制的整个换刀过程。

附图说明

图1为本实用新型凸轮式自动旋转升降换刀机构的立体图；

图2为本实用新型凸轮式自动旋转升降换刀机构一视角的内部结构图；

图3为本实用新型凸轮式自动旋转升降换刀机构另一视角的内部结构图；

图4为现有技术一种凸轮式自动旋转升降换刀机构。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。其中所说的结构或面的上面或上侧，包含中间还有其他层的情况。

如图1、图2和图3所示，一种凸轮式自动旋转升降换刀机构，包括齿轮轴1、入力轴2、输出转塔3、升降输出轴4、链轮轴5、拨杆6、控制线路板和编码器，所述入力轴上依次固定设置有弧面凸轮8、齿盘凸轮9和主动链轮10，所述齿轮轴一端连接驱动电机11，所述齿轮轴另一端安装有用于驱动所述齿盘凸轮旋转的伞齿轮12，所述输出转塔与所述入力轴垂直设置，所述弧面凸轮通过凸轮曲面810驱动所述输出转塔周侧设置的若干滚子310传动给所述输出转塔；所述拨杆一端转动设置，所述拨杆另一端安装有第一滚针轴承13，所述拨杆中部安装有第二滚针轴承14，所述齿盘凸轮顶部形成有驱动所述第二滚针轴承的曲线环槽910；所述升降输出轴中部形成有环形导槽410，所述升降输出轴一端滑动设置于所述输出转塔的轴孔内，所述升降输出轴另一端用于安装换刀臂，所述第一滚针轴承插置于所述环形导槽内，所述链轮轴上安装有从动链轮15，所述编码器的轴与所述链轮轴固定连接，所述从动链轮与所述主动链轮之间通过链条传动连接，所述编码器电连接至所述控制线路板。这样，采用编码器和控制线路板取代设置支架、多个近接开关和感应凸轮，能够实现原点控制、松刀控制、夹刀控制、升降控制等功能，实现自动旋转升降换刀。且由于编码器与链轮轴固定连接，链轮轴与入力轴通过链条传动，可以精确读取入力轴上弧面凸轮的角度信号，相对于近接开关的感应信号，编码器结构简单、成本较低，且控制非常灵活，能够实现更多组信号的设置存储，使信号控制更加多元化。因编码器和控制线路板与入力轴的同步关系，可根据机床换刀相关设施的动作时间灵活设置给机床发出控制信号的时间点，一般可在刀臂扣刀点和交换刀具后插刀点设置提前给机床发出对应的松刀和锁刀的信号，减少或消除刀臂到扣刀点和插刀点时机床和松锁刀设施的反应等待时间，实现更快速、更精确控制的整个换刀过程。

上述结构中涉及到的齿轮轴1、入力轴2、输出转塔3、升降输出轴4、链轮轴5、拨杆6、弧面凸轮8、齿盘凸轮9和主动链轮10，它们之间更具体的位置及连接关系如下：

弧面凸轮与齿盘凸轮通过螺栓固连在一起，齿盘凸轮上方设置主动链轮，弧面凸轮、齿盘凸轮、主动链轮中心贯穿装配在入力轴上，入力轴两端设置装配圆锥轴承，主动链轮通过链条连接从动链轮，链条通过链轮架节调节松紧，链轮架设置装配在箱体的调链孔上，链轮架上通过卡簧安装有调节链轮。齿盘凸轮侧下方对应设置齿轮轴，齿轮轴上设置圆锥轴承，上端设置有压固圆锥轴承的止松垫片和锁紧螺母。出力转塔设置于弧面凸轮一侧，出力转塔上设置两组圆锥轴承，上端设置有压固圆锥轴承的止松垫片和锁紧螺母，下部外周均布固定设置若干滚子。升降输出轴设置于出力转塔中心延长伸出于下方，升降输出轴中部通过止松垫片和锁紧螺母设置固定有环形导槽，升降输出轴下部设置导套座，齿盘凸轮与环形导槽上方设置拨杆，拨杆中部设置第二滚针轴承，右端设置第一滚针轴承，左端通过轴承和压盖活动设置装配拨杆轴承座，拨杆中部第二滚针轴承与齿盘凸轮的曲线环槽的曲线滚动配合，拨杆右端第一滚针轴承与环形导槽滚动配合；出力转塔加工成中空型方孔轴；升降输出轴上部加工成四方轴，四方轴四面加工有导油槽，升降输出轴四方轴部分与出力转塔方孔部分滑动配合；第二滚针轴承贯穿拨杆使用螺母从背面锁固。

优选的，还包括箱体16，所述入力轴两端通过轴承转动安装于所述箱体的内壁上，使所述弧面凸轮、所述齿盘凸轮和所述主动链轮容置于所述箱体内，所述齿轮轴设置于所述箱体内，并通过轴承转动安装于所述箱体的内壁上，所述驱动电机安装于所述箱体的外侧面上，所述驱动电机的动力输入轴穿入所述箱体内并与所述齿轮轴固定连接，所述拨杆设置于所述箱体内，且所述拨杆一端通过轴承转动安装于所述箱体的内壁上；所述输出转塔和所述升降输出轴设置于所述箱体内，所述输出转塔与所述升降输出轴装配在一起后，两端通过轴承转动安装于所述箱体上，且所述升降输出轴的一端从所述箱体穿出。

优选的，还包括链轮箱17，所述链轮轴通过轴承转动安装于所述链轮箱内，所述编码器安装于所述链轮箱的外侧面上，且所述编码器的轴穿过所述链轮箱上的避位孔与所述链轮轴的一端固定连接，所述链轮箱安装于所述箱体的外侧面上，所述链轮箱、所述箱体上形成有避让所述链条的窗口。这样，链轮箱设置在箱体的外侧面，便于编码器的安装，实现控制。

优选的，还包括控制盒18，所述控制线路板设置于所述控制盒内，所述控制盒安装于所述箱体的外侧面上，并位于所述链轮箱的一侧。这样，将控制线路板设置在控制盒内，可以对控制线路板进行防护。

以上实施例是参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本实用新型的实质的情况下，都落在本实用新型的保护范围之内。