[发明专利]一种可扩展的换刀结构及加工中心

说明书

技术领域

本发明属于机械设备制造领域，涉及一种换刀结构，尤其涉及一种加工中心用可扩展的换刀结构。

背景技术

现今加工中心机床都具备自动换刀功能。刀库直接与主轴交换或刀库与主轴间通过一个或多个机械手过渡实现加工刀具的交换，以满足自动加工的需求。在复合机床应用中，由于结构复杂、空间轴过多导致机床干涉空间大，普通刀库难以满足使用要求。

现有技术中主要使用的换刀结构有：定点换刀、刀库与主轴一起运动及设计独立运动系统实现任意位置换刀。

定点换刀可以在机床合适的位置设置刀具仓库及机械手，空间合适结构简单。然而对于中大型机床，特别是换刀行程较长机床，这样换刀往返时间较长，影响机床效率。

刀库与主轴一起运动的结构，很好解决了换刀等待时间问题。但这样会造成机床负荷增大（刀库及机械手质量附加在主轴运动上），且由于空间及负荷限制只能容纳较少数量刀仓。

因此，以上两种情况分别只能在各自适用的条件下使用得较多。

另在国外还有技术中在机床其它地方设计一套运动机构，在合适地方安装大型刀具仓库。通过机械手运动送刀，实现大库容量和机床任意位置换刀。这能解决以上两种方案的缺陷，但这样设计制造难度大、制造成本高、新增系统的成本加大。而额外导轨引起的传动系统的空间布局、与机床各轴的干涉等问题也较难得以解决。

发明内容

有鉴于此，本发明通过采用可自由多角度转动的双关节机械手位置控制，从而实现多位置抓取刀具的同时减少换刀时间，提高了加工效率。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一方面，提供一种可扩展的换刀结构，适用于机床，所述机床上设有导轨，并优选所述导轨延长至刀库换刀区域，所述换刀结构包括手臂座体、机械手臂、机械手和若干刀具仓库，所述手臂座体可运动的设于所述机床的导轨上，所述机械手臂设于所述手臂座体上，所述机械手臂的一端与所述手臂座体铰接，所述机械手臂的另一端与所述机械手铰接，所述机械手可旋转的设于所述机械手臂的另一端，所述机械手的一端设有第一夹具，所述机械手的另一端设有第二夹具，所述若干刀具仓库设于所述导轨的一侧，所述若干刀具仓库（3）上每个刀具仓库均对应一个与机械手（4）的第一夹具和第二夹具相对应的换刀工位。

优选的，还包括直线进给驱动机构，所述导轨为延长导轨，用于支承所述手臂座体（8）在机床加工区到换刀区的移动，所述直线进给驱动机构驱动所述手臂座体沿所述导轨运动。

优选的，还包括驱动所述机械手臂沿所述手臂座体旋转的手臂驱动机构。

优选的，所述手臂驱动机构为油缸、气缸或电动驱动机构。

优选的，还包括驱动所述机械手旋转的伺服驱动机构。

优选的，所述若干刀具仓库为卧式盘状刀库。

优选的，所述若干刀具仓库中包括普通刀库和特殊刀库。

优选的，所述机械手臂的截面形状为L形，所述截面L形机械手臂的一端与所述手臂座体铰接，所述L形机械手臂的另一端通过连接杆与所述机械手连接。

优选的，所述机械手的截面形状为长方形，所述截面长方形的机械手的中心与所述机械手臂铰接，所述截面长方形的机械手的两端分别设有第一夹具和第二夹具。

另一方面，提供一种加工中心，包括如上所述的可扩展的换刀结构。

相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有：

1，直线运动系统与机床进给共用导轨，这样既经济又节约空间，设计制造较为容易；

2，直线运动系统提供给机械手臂移动所需导轨及运动，使机械手臂独立运动到主轴位置实现换刀，也使机械手臂易于在长度方向扩展，从而实现多位置抓刀；

3，卧式可扩展刀具仓库，支承稳定刚性好，可布置多个盘式仓库或盘式仓库与特殊刀具仓库组合体，实现仓库容量的扩展和一些特殊刀具的放置；

4，控制灵活，换刀效率高，采用双关节机械手位置控制包含机械手臂转动及机械手转动：机械手臂通过液压驱动、气动、电动等方式转动，用以改变整个手臂位置，使手臂在运送状态处于机械手运送区域，在换刀状态处于换刀区域；机械手转动采用伺服控制，以实现各种不同姿态比如：送刀、手臂转动、主轴取刀、主轴放入刀具、仓库取刀、仓库放入刀具等姿态，且可以根据刀库扩展后的需要增加其它姿态。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的截面结构示意图；