本實用新型涉及加工用換刀設備領域，具體涉及一種平動式換刀機械手。

背景技術(shù)：

目前加工中采用的自動換刀機構(gòu)，以圓盤式機械手刀庫為主流，其特征是刀倉整體為垂直放置，刀套呈水平狀態(tài)，刀具插在各自刀套內(nèi)，需要換刀時，待換位置刀套帶著刀具轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài)，由凸輪結(jié)構(gòu)的機械手臂同時抓著待換刀具和主軸刀具同時進行交換。（當?shù)秱}數(shù)量較多時，一般將圓盤式刀倉改為鏈式刀倉）；還有一種沒有機械手臂的刀庫，通常稱為斗笠式刀庫，這種刀庫的刀倉整體呈水平放置，刀具以垂直狀態(tài)放在刀倉的各個刀位，換刀時整個刀庫推到主軸側(cè)，配合主軸的上下移動以及刀庫的旋轉(zhuǎn)進行換刀。

但是上述兩種自動換刀機構(gòu)分別存在以下缺陷：

1.圓盤式（或鏈式）機械手刀庫，雖然換刀速度較快，穩(wěn)定性也較高，但由于刀倉內(nèi)的刀具是水平放置，需要交換時必須轉(zhuǎn)到垂直狀態(tài)，當?shù)毒咻^長或較重時，水平與垂直狀態(tài)的轉(zhuǎn)位就會比較困難，而且當重刀轉(zhuǎn)位速度快時甚至會引起掉刀，另外由于這種刀庫的機械手臂動作較為復雜，有扣刀轉(zhuǎn)位、向下拔刀、180度交換轉(zhuǎn)位、向上裝刀、返回轉(zhuǎn)位等動作，要靠機械式凸輪箱配合電氣控制來共同完成，一方面成本偏高，另一方面對于刀具重量也比較敏感，由于上述兩個主要原因，這類刀庫對于刀具重量要求通常BT40刀柄不超過7公斤，BT50刀柄一般不超過15公斤；

2.斗笠式刀庫因為換刀時需要整體推向主軸側(cè)，必須先將主軸刀具放回相應刀位，然后再轉(zhuǎn)動刀倉到待換刀位，再由主軸抓到，最后刀庫整體再返回，斗笠式刀庫最大的缺點是換刀過程耗時較長，而且當?shù)稁煅b滿刀具時重量很大，整個刀庫需要被推來推去進行換刀，所以穩(wěn)定性也較差，尤其是重刀較多時此問題更加嚴重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本申請?zhí)峁┮环N新型的換刀機械手，結(jié)構(gòu)簡單，既保持了凸輪式機械手的換刀速度和穩(wěn)定性，又省掉了昂貴的凸輪箱，還解決了重刀問題，其技術(shù)方案如下：

一種平動式換刀機械手，包括換刀臂、刀庫和主軸，刀庫上插有豎直方向上的刀具，所述換刀臂、刀庫和主軸固定在加工中心上，所述換刀臂位于刀庫和主軸之間，所述換刀臂包括固定安裝的安裝板，安裝板下端面上固定有相互平行的滑軌和齒條，所述滑軌下方通過滑塊連接有滑動板，滑動板下方固定有平移電機、旋轉(zhuǎn)電機和齒輪箱，所述平移電機的輸出端安裝有與齒條嚙合的平移齒輪，旋轉(zhuǎn)電機的輸出端安裝有第一旋轉(zhuǎn)齒輪，齒輪箱內(nèi)安裝有與第一旋轉(zhuǎn)齒輪嚙合的第二旋轉(zhuǎn)齒輪，第二旋轉(zhuǎn)齒輪下方通過轉(zhuǎn)軸連接有水平方向上的旋轉(zhuǎn)臂，所述旋轉(zhuǎn)臂的兩端固定有用于抓取刀具的夾刀爪。

進一步地，所述夾刀爪上設有U型托卡，其卡口大小與刀具上的刀柄相配，所述托卡的側(cè)面上環(huán)繞有與刀柄上的旋入槽形狀尺寸匹配的卡塊，所述托卡上在卡塊一端末尾處設有可伸縮的鎖刀銷。

進一步地，所述第二旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑大于第一旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑。第二旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑大于第一旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑時，優(yōu)選第二旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑在第一旋轉(zhuǎn)齒輪的基圓直徑的10倍以上，導致第二旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度明顯小于第一旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度，使得旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)速度不是很快，旋轉(zhuǎn)電機可以較好地控制旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)過程。

一種平動式換刀機械手具體實施過程為：

換刀前，旋轉(zhuǎn)臂在安裝板下方中間位置處于待命狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)臂靠近刀庫的夾刀爪上已經(jīng)抓取有一把待用刀具，當需要換刀時開始第一步：主軸下方的刀具下降到達換刀點；第二步：平移電機旋轉(zhuǎn)，通過平移齒輪嚙合齒條使得旋轉(zhuǎn)臂從中間位置移動到主軸側(cè)，靠近主軸的夾刀爪抓取主軸下方的刀具，抓取刀具時，夾刀爪的鎖刀銷縮進去，夾刀爪上的卡塊嵌入刀具上刀柄的旋入槽內(nèi)卡緊刀具，鎖刀銷自動彈回固定住刀具；第三步：主軸松刀并向上移動一小段距離（露出刀具的刀柄和拉釘）；第四步：旋轉(zhuǎn)電機旋轉(zhuǎn)，通過第一旋轉(zhuǎn)齒輪嚙合第二旋轉(zhuǎn)齒輪傳動，使得旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)180度，將待用刀具置于主軸下方； 第五步：主軸向下移回換刀點，抓住待用刀具；第六步：平移電機帶動旋轉(zhuǎn)臂回到刀庫側(cè)將用完的刀具插回刀庫（此時加工中心已恢復加工狀態(tài)），并會從刀庫抓取下一把待用刀，并回到中間位置等待下一個換刀指令。

依據(jù)上述技術(shù)方案，本實用新型的換刀機械手非常適合較大規(guī)格的立式加工中心、立式車銑復合機床等，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1. 本實用新型的刀庫內(nèi)刀具不是水平放置，都是與主軸中刀具一樣的垂直放置，換刀時不需要把刀具從水平方向到垂直方向來回轉(zhuǎn)位，有利于更大更重的刀具交換；

2. 本實用新型的換刀臂結(jié)構(gòu)簡單，換刀動作簡便，只有平移和180轉(zhuǎn)位兩種動作，易于實現(xiàn)及控制，具有較高的換刀速度和穩(wěn)定性；

3. 本實用新型不需要凸輪箱，大大節(jié)省了成本。

附圖說明

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖3為圖2中局部A結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型中的刀具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型在加工中心上的位置示意圖。

其中，1、換刀臂；10、安裝板；11、滑軌；12、齒條；13、滑塊；14、滑動板；15、平移電機；16、旋轉(zhuǎn)電機；17、平移齒輪；18、第一旋轉(zhuǎn)齒輪；19、第二旋轉(zhuǎn)齒輪；20、轉(zhuǎn)軸；21、旋轉(zhuǎn)臂；22、夾刀爪；221、托卡；222、卡塊；223、鎖刀銷；2、刀庫；3、刀具；31、刀柄；311、旋入槽；32、拉釘；4、主軸；5、加工中心；6、齒輪箱。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

實施例

如圖1、圖2、圖5所示，一種平動式換刀機械手，包括換刀臂1、刀庫2和主軸4，刀庫2上插有豎直方向上的刀具3，所述換刀臂1、刀庫2和主軸4固定在加工中心5上，所述換刀臂1位于刀庫2和主軸4之間，所述換刀臂1包括固定安裝的安裝板10，安裝板10下端面上固定有相互平行的滑軌11和齒條12，所述滑軌11下方通過滑塊13連接有滑動板14，滑動板14下方固定有平移電機15、旋轉(zhuǎn)電機16和齒輪箱6，所述平移電機15的輸出端安裝有與齒條12嚙合的平移齒輪17，旋轉(zhuǎn)電機16的輸出端安裝有第一旋轉(zhuǎn)齒輪18，齒輪箱6內(nèi)安裝有與第一旋轉(zhuǎn)齒輪18嚙合的第二旋轉(zhuǎn)齒輪19，所述第二旋轉(zhuǎn)齒輪19的基圓直徑大于第一旋轉(zhuǎn)齒輪18的基圓直徑，第二旋轉(zhuǎn)齒輪19下方通過轉(zhuǎn)軸20連接有水平方向上的旋轉(zhuǎn)臂21，所述旋轉(zhuǎn)臂21的兩端固定有用于抓取刀具3的夾刀爪22。

另外如圖3、圖4所示，所述夾刀爪22上設有U型托卡221，其卡口大小與刀具3上的刀柄31相配，所述托卡221的側(cè)面上環(huán)繞有與刀柄31上的旋入槽311形狀尺寸匹配的卡塊222，所述托卡221上在卡塊222一端末尾處設有可伸縮的鎖刀銷223。

本實用新型的具體實施過程：

如圖1至圖5所示，換刀前，旋轉(zhuǎn)臂21在安裝板10下方中間位置處于待命狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)臂21靠近刀庫2的夾刀爪22上已經(jīng)抓取有一把待用刀具3，當需要換刀時開始第一步：主軸4下方的刀具3下降到達換刀點；第二步：平移電機15旋轉(zhuǎn)，通過平移齒輪17嚙合齒條12使得旋轉(zhuǎn)臂21從中間位置平移移動到主軸4側(cè)，靠近主軸4的夾刀爪22抓取主軸4下方的刀具3，抓取刀具3時，夾刀爪22的鎖刀銷223縮進去，夾刀爪22上的卡塊222嵌入刀具3上刀柄31的旋入槽311內(nèi)卡緊刀具3，鎖刀銷223自動彈回固定住刀具3；第三步：主軸4松刀并向上移動一小段距離，露出刀具3的刀柄31和拉釘32；第四步：旋轉(zhuǎn)電機16旋轉(zhuǎn)，通過第一旋轉(zhuǎn)齒輪18嚙合第二旋轉(zhuǎn)齒輪19傳動，使得旋轉(zhuǎn)臂21旋轉(zhuǎn)180度，將待用刀具3置于主軸4下方； 第五步：主軸4向下移回換刀點，抓住待用刀具3；第六步：平移電機15帶動旋轉(zhuǎn)臂21回到刀庫2側(cè)并將用完的刀具3插回刀庫2（此時加工中心已恢復加工狀態(tài)），并從刀庫2抓取下一把待用刀具3，并回到中間位置等待下一個換刀指令。

以上應用了具體個例對本實用新型進行闡述，只是用于幫助理解本實用新型，并不用以限制本實用新型。對于本實用新型所屬技術(shù)領域的技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。