CN221313412U - 一种备刀机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种备刀机械手，包括底座、旋转电机、支撑架、直线移动装置和机械手臂，旋转电机安装于底座上，支撑架安装于旋转电机的输出端，可在旋转电机驱动下旋转；直线移动装置安装于支撑架上，可相对支撑架上下移动；机械手臂安装于直线移动装置上，一方面可随直线移动装置上下移动，一方面可随支撑架一起作旋转运动；机械手臂的末端可夹持刀柄。本实用新型可将刀库内刀具提前移送至指定备刀位，不占用加工时间，也无需改变刀库尺寸和功能，可有效提高换刀效率。

Description

一种备刀机械手

技术领域

本实用新型属于数控机床刀库换刀领域，特别涉及一种备刀机械手。

背景技术

随着对机床加工效率要求的不断提高，对机床换刀效率也提出了更高的要求，然而由于机床结构越来越复杂，刀库在机床内的摆放受到了严重的限制，为避免干涉，刀库会远离机床主轴和加工区布置，增大了机床换刀的难度，单纯的改进换刀装置的尺寸与功能，不仅会使其结构越来越复杂，而且会使其换刀效率越来越低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种备刀机械手结构，可将刀库内刀具提前移送至指定备刀位，不占用加工时间，也无需改变刀库尺寸和功能，可有效提高换刀效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种备刀机械手，包括底座、旋转电机、支撑架、直线移动装置和机械手臂，旋转电机安装于底座上，支撑架安装于旋转电机的输出端，可在旋转电机驱动下旋转；直线移动装置安装于支撑架上，可相对支撑架上下移动；机械手臂安装于直线移动装置上，一方面可随直线移动装置上下移动，一方面可随支撑架一起作旋转运动；机械手臂的末端可夹持刀柄。

上述一种备刀机械手，所述直线移动装置包括滑动支撑块、直线导轨、滑块和气缸，直线导轨固定于支撑架上，滑块作用于直线导轨上；滑动支撑块一方面与滑块固定联接，一方面与气缸联接，可在气缸作用下沿直线导轨上下移动；气缸安装于支撑架上。

上述一种备刀机械手，所述机械手臂包括臂体、卡爪和卡爪转轴，臂体上分别设置有刀具槽和卡爪槽，卡爪槽内设置有卡爪；卡爪为L型结构，折弯处设置有转轴孔，卡爪转轴设置于转轴孔内，并与臂体固定联接；卡爪通过绕卡爪转轴转动对刀具槽内的刀柄进行抱紧或松开。

上述一种备刀机械手，所述机械手臂还包括卡爪弹簧，卡爪弹簧为压缩结构，设置于臂体和卡爪之间，可推动卡爪抱紧刀柄。

上述一种备刀机械手，所述卡爪上设置有长条形的限位孔，限位孔内设置有限位销，限位销固定于臂体上。

上述一种备刀机械手，所述卡爪上设置有螺栓轴承，卡爪抱紧刀柄时螺栓轴承与刀柄滚动接触。

上述一种备刀机械手，所述卡爪上设置有刀具角度定位装置，包括钢珠槽、钢珠弹簧和定向钢珠，钢珠槽开设于卡爪上，钢珠弹簧和定向钢珠设置于钢珠槽内，定向钢珠被钢珠弹簧向外顶出，可与刀柄上的角度定位槽相配合。

上述一种备刀机械手，所述臂体上还设置有安全锁紧装置，包括安全孔和安全顶销，安全孔设置于臂体上，安全顶销安装于安全孔内，并可沿安全孔上下滑动；安全顶销为阶梯轴结构，包括大圆轴和小圆轴，大圆轴移动至卡爪等高处时，可限制卡爪转动，将卡爪锁紧。

上述一种备刀机械手，所述安全孔内还设置有顶销弹簧，顶销弹簧为压缩结构，设置于安全顶销的下方，可向上推动安全顶销保持大圆轴与卡爪的锁紧状态。

上述一种备刀机械手，向下按动所述安全顶销可解除大圆轴与卡爪的锁紧状态。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用具有一转动一移动两个自由度的运动结构，可将刀具从刀库中转运至备刀位置处，实现备刀功能，此过程不占用机床加工时间，能够有效节省机床换刀时间，提升机床加工效率；通过调整备刀机械手的位置及尺寸，可以实现刀库在机床内一定范围以任意角度和位置布置，可将刀库与机床主轴及加工区分离开，避免刀库与机床的干涉，使刀库在机床内的布置更加灵活。可安全运输刀具的机械手臂结构，不仅能够防止刀具从卡爪中甩出，还能够对刀具进行角度定位，结构简单，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的机械手臂结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的机械手臂结构剖视图。

图4是本实用新型实施例提供的安全顶销与卡爪锁紧状态示意图。

图5是本实用新型实施例提供的安全顶销与卡爪松开状态示意图。

图6是本实用新型实施例提供的角度定位结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”应做广义理解，例如，可以是固定联接，也可以是可拆卸联接，或一体联接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种备刀机械手，包括底座1、旋转电机2、支撑架3、气缸4、直线导轨5、滑块6、滑动支撑块7和机械手臂8。底座1可安装在刀库或机床上，用于支撑整个备刀机械手装置。旋转电机2安装在底座1上，支撑架3安装于旋转电机2的输出端，可在旋转电机2驱动下旋转。气缸4和直线导轨5均安装于支撑架3上，滑块6作用于直线导轨上，滑动支撑块7一方面与滑块6固定联接，一方面与气缸4联接，可在气缸4作用下沿直线导轨5上下移动。机械手臂8安装于滑动支撑块7上，一方面可随滑动支撑块7上下移动，一方面可随支撑架3一起作旋转运动；机械手臂8的末端可夹持刀柄。

结合图2和图3所示，机械手臂8包括臂体801、卡爪802、卡爪转轴803、卡爪弹簧804、限位销805和螺栓轴承806。臂体801的两侧分别设置有刀具槽和卡爪槽，刀具槽的槽口呈V型凸起结构，用于放置刀柄；卡爪槽内设置有卡爪802。卡爪802为L型结构，折弯处设置有转轴孔，卡爪转轴803穿过转轴孔，并与臂体801固定联接，使卡爪802可绕卡爪转轴803旋转，实现卡爪802对刀柄的抱紧和松开。对应于卡爪802的L型长边中间部位，臂体801上设置有两个弹簧孔，分别装设有卡爪弹簧804，卡爪弹簧804为压缩状态，可对卡爪802施加推力，以使卡爪802抱紧刀柄。同时在卡爪802上距离卡爪弹簧804较近位置处，还设置有长条形的限位孔，限位销805穿过限位孔并固定于臂体801上，通过限位孔与限位销805的相对移动配合可限制卡爪802的转动范围，以防止卡爪802转动范围太大而使卡爪弹簧804的弹力失效。在卡爪802的L型短边的末端部位还安装有螺栓轴承806，在刀柄进出卡爪802时可与刀柄滚动接触，从而减小卡爪802与刀柄之间的磨损。

结合图3至图5所示，对应于卡爪802的L型长边的尾端位置还设置有安全顶销807，安全顶销807安装于臂体801开设的安全孔内，可沿该安全孔上下滑动。安全顶销807为阶梯轴结构，上部为轴径较小的小圆轴，下部为轴径较大的大圆轴，当小圆轴与卡爪802等高时，卡爪802可自由转动，当大圆轴与卡爪802等高时，可限制卡爪的逆时针方向转动。安全顶销807的下方设置有顶销弹簧808，顶销弹簧808呈压缩状态安装于安全孔内，始终对安全顶销807提供向上的推力，使安全顶销807的大圆轴处于安全孔上端与卡爪802等高，以限制卡爪逆时针转动，从而使卡爪802始终抱紧刀柄，实现刀柄的锁紧，可以保证在备刀机械手运动过程中，刀柄不会掉落。在需要松开刀柄时，可施加外力按下安全顶销807，将大圆轴推进安全孔内，使小圆轴与卡爪802等高，安全顶销807不再限制卡爪802旋转，刀柄可从卡爪802中脱离。

如图6所示，为实现对刀柄角度定位，卡爪802的末端开设有钢珠槽，钢珠槽内设置有钢珠弹簧810和定向钢珠809，钢珠弹簧810处于压缩状态，可推动定向钢珠809从钢珠槽内向外胀紧，钢珠槽的槽口为锥形结构，可限制定向钢珠809从钢珠槽内掉落。当刀柄装入刀具槽内时，定向钢珠809可卡入刀柄对应的角度定位槽中，以防止在运输过程中刀柄的自转。此种结构在机械手旋转抓刀时，即使刀柄键槽方向与旋转半径不垂直也可适用，因此该备刀机械手布置在机床上时，无需考虑刀柄键槽的方向，可使其布置可更加灵活。

本实用新型在执行备刀指令时，机械手臂8在旋转电机2和气缸4的驱动下运动至刀库取刀位置，通过机械手臂8的向上移动与外部限位结构触碰，可使安全顶销807被按下，从而使卡爪802可以张开允许刀柄进入。机械手臂8旋转抓住待备刀的刀柄后向下移动将刀柄从刀库中拔出，此时，随着机械手臂8的向下移动，安全顶销807在顶销弹簧808的作用下向上升起，从而将卡爪802锁住，实现对刀柄的锁紧。机械手臂8在旋转电机2的作用下运动至备刀位，然后机械手臂8在气缸4的作用下向上移动，将刀柄***备刀刀套中，同时随着机械手臂8的向上移动，安全顶销807再次被外部限位结构按下，机械手臂8反向转动一定角度，可使刀柄从卡爪802中脱离，从而完成一次备刀过程。等待机床换刀机械手换刀完成后，再反向执行上述动作，即可将换下的刀柄转运回刀库内。

尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种备刀机械手，其特征在于，包括底座、旋转电机、支撑架、直线移动装置和机械手臂，旋转电机安装于底座上，支撑架安装于旋转电机的输出端，可在旋转电机驱动下旋转；直线移动装置安装于支撑架上，可相对支撑架上下移动；机械手臂安装于直线移动装置上，一方面可随直线移动装置上下移动，一方面可随支撑架一起作旋转运动；机械手臂的末端可夹持刀柄。

2.根据权利要求1所述的一种备刀机械手，其特征在于，所述直线移动装置包括滑动支撑块、直线导轨、滑块和气缸，直线导轨固定于支撑架上，滑块作用于直线导轨上；滑动支撑块一方面与滑块固定联接，一方面与气缸联接，可在气缸作用下沿直线导轨上下移动；气缸安装于支撑架上。

3.根据权利要求1或2所述的一种备刀机械手，其特征在于，所述机械手臂包括臂体、卡爪和卡爪转轴，臂体上分别设置有刀具槽和卡爪槽，卡爪槽内设置有卡爪；卡爪为L型结构，折弯处设置有转轴孔，卡爪转轴设置于转轴孔内，并与臂体固定联接；卡爪通过绕卡爪转轴转动对刀具槽内的刀柄进行抱紧或松开。

4.根据权利要求3所述的一种备刀机械手，其特征在于，所述机械手臂还包括卡爪弹簧，卡爪弹簧为压缩结构，设置于臂体和卡爪之间，可推动卡爪抱紧刀柄。

5.根据权利要求4所述的一种备刀机械手，其特征在于，所述卡爪上设置有长条形的限位孔，限位孔内设置有限位销，限位销固定于臂体上。

6.根据权利要求5所述的一种备刀机械手，其特征在于，所述卡爪上设置有螺栓轴承，卡爪抱紧刀柄时螺栓轴承与刀柄滚动接触。

7.根据权利要求6所述的一种备刀机械手，其特征在于，所述卡爪上设置有刀具角度定位装置，包括钢珠槽、钢珠弹簧和定向钢珠，钢珠槽开设于卡爪上，钢珠弹簧和定向钢珠设置于钢珠槽内，定向钢珠被钢珠弹簧向外顶出，可与刀柄上的角度定位槽相配合。

8.根据权利要求7所述的一种备刀机械手，其特征在于，所述臂体上还设置有安全锁紧装置，包括安全孔和安全顶销，安全孔设置于臂体上，安全顶销安装于安全孔内，并可沿安全孔上下滑动；安全顶销为阶梯轴结构，包括大圆轴和小圆轴，大圆轴移动至卡爪等高处时，可限制卡爪转动，将卡爪锁紧。

9.根据权利要求8所述的一种备刀机械手，其特征在于，所述安全孔内还设置有顶销弹簧，顶销弹簧为压缩结构，设置于安全顶销的下方，可向上推动安全顶销保持大圆轴与卡爪的锁紧状态。

10.根据权利要求9所述的一种备刀机械手，其特征在于，向下按动所述安全顶销可解除大圆轴与卡爪的锁紧状态。