[发明专利]一种采用电动推杆的快速换刀机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控机床换刀机械手，具体地讲是涉及一种采用电动推杆的数控机床快速换刀机械手。

背景技术

目前，数控机床换刀机械手的驱动组件普遍采用的是液压动力组件。液压动力组件不仅可以提供足够的驱动力，而且技术成熟，应用广泛。但由于液压动力组件由油泵、管路和各类阀门组成，整个系统相对庞杂。因此，一方面液压动力组件的整体可靠性不高，导致维护成本较高；另一方面在数控机床内部的狭小空间内，使得换刀机械手液压组件的安装和维护都较为困难。这些不足是由液压系统本身特性所决定的，不易弥补。此外，采用液压系统实现高速换刀会造成其内部高频次的压力冲击，因此换刀效率受到限制。为了实现可靠的快速换刀动作，为了简化提高换刀的动力系统，有必要采用更为简洁有效的驱动组件替代液压动力组件。

发明内容

针对现有换刀机械手液压动力系统所存在的问题，为了克服换刀机械手液压动力系统结构复杂性高、可靠性较低，以及不适应高速换刀等不足，本发明专利提出了一种采用电动推杆换刀机械手。电动推杆具有结构简单，可靠性高，运行速度可控的优点，将其作为换刀机械手的动力系统将满足对新型换刀机械手的各项要求。

一种采用电动推杆的快速换刀机械手，其特征在于包括：包括基座、通过第一直线导轨副安装于基座上的第一滑座、通过第二直线导轨副安装于第一滑座上的第二滑座，还包括安装于基座上且位移输出端与第一滑座相连的第一电动推杆、以及安装于第一滑座上且位移输出与第二滑座相连的第二电动推杆；第二滑座上还安装有摆臂支座和第三电动推杆，摆臂支座上安装有摆臂、摆臂末端安装有抓刀盘、抓刀盘与电机输出轴相连，摆臂的摆动关节处还安装有齿轮；第三电推杆的位移输出端连接有齿条，上述齿条与齿轮相配合；上述第一电动推杆和第二电推杆垂直，上述第三电推杆与第一电动推杆或第二电推杆平行。

本发明专利的有益效果是在数控机床换刀机构领域提出了一种新型的基于电动推杆的驱动方式。该类驱动方式结构简单，驱动可靠，动作快捷，安装维修工作量小，可应用于各类对换刀速度、结构简洁性和可靠性有较高要求的换刀机构之中。

附图说明

图1是本发明实施例的三维视图。

图中标记名称：1.第二直线导轨副，2.第一滑座，3.第二电动推杆，4.第一直线导轨副，5.第一电动推杆，6.机械手，7.电机，8.齿条，9.摆臂，10.第二滑座，11.摆臂支座，12.齿轮，13.基座，14.第三电机推杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

本机械手换刀机构的结构的结构如附图所示。其特征是：包括由第三电机推杆14，齿轮12，齿条8组成的机械手摆动装置，机械手摆动装置是在电动推杆上开齿条，通过齿轮齿条结构实现的。机械手摆动装置通过第二滑座10装于第二直线导轨副1(即X轴直线导轨副)上，并与装在第一滑座2上的第二电动推杆3连接，第一滑座2装于第一直线导轨副4(即Y轴直线导轨副)上，并与第一电动推杆5连接：机械手摆动装置包括机械手6，机械手6可作90°摆动，与电机7连接，机械手摆动臂9与可作180°摆动的摆动装置连接。

在本换刀机构中，机械手在第一电动推杆5的驱动下沿第一直线导轨副4进行Y轴坐标的运动，从而实现机械手向刀库或主轴拔刀和装刀的动作；机械手在第二电动推杆3的驱动下沿第二直线导轨副1进行X轴坐标的运动，从而实现机械手进入和退出刀库的动作；机械手在电机7的驱动下绕其转轴进行90度摆动，从而实现机械手刀具刀位的转换，为机械手拔刀和装刀做准备；机械手在机械手摆动装置8的驱动下绕转轴进行180度摆动，从而实现机械手进入和退出换刀区的动作。

本换刀机构的换刀过程有两部分组成。一部分是机械手取刀库中新刀过程，另一部分是机械手与主轴换刀过程。刀库位于X轴负方向，机床则位于X轴正方向。

机械手取刀库中新刀过程：刀库接到换刀指令后交流异步电机驱动刀库链条，使目标刀具到待换刀位置；随后刀库精确定位装置对待换刀具精确定位；在第二电动推杆的驱动下，机械手平移抓新刀；机械手抓到目标刀具后，在第一电动推杆的驱动下向外拔目标刀具；在第二电动推杆的驱动下，机械手平移出刀库；机械手在电机的驱动下，刀爪逆时针旋转90度；在第二电动推杆的驱动下，机械手平移入刀库；在机械手第一电动推杆驱动下，机械手插入待归库刀具；在第二电动推杆的驱动下，机械手平移出刀库。这样机械手取刀库中目标刀具过程结束。

机械手与主轴的换刀过程：机械手在刀库侧等待电气系统发出换刀指令，此时机械手上水平方向的刀爪为空，垂直方向的刀爪上有一把从刀库抓来的目标刀具；当接到指令后，机械手在机械手摆动装置的驱动下，顺转180度进入换刀区；然后主轴向机械手靠近，主轴把目标刀具释放入机械手中；机械手在确认已在原先的空刀爪上后，在第一电动推杆的驱动下向外拔出主轴上的刀具；紧接着在电机的驱动下顺转90度，把目标刀具对准主轴的锥孔；在第一电动推杆的驱动下把新刀具装入主轴；在装刀动作得到确认后，主轴远离换刀区；最后机械手带着待归库刀具在机械手摆动装置的驱动下逆转180度回到刀库侧。如此，机械手与主轴的换刀过程结束。