專利名稱：龍門加工中心自動換頭頭庫機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及龍門加工中心技術領域，具體涉及一種龍門加工中心自動換頭頭庫機構。
背景技術：
我國許多重要行業，如發電設備(水電、風電、核電)、航空、航天、船舶、汽車制造業都需要高精、大型數控龍門裝備。大型龍門加工中心是現代裝備制造業的急需設備，隨著我國經濟的不斷成長，國家越來越重視重型龍門加工中心項目相關行業的發展。目前機械制造業廣泛應用的龍門式五面體加工中心。自動換頭頭庫機構，為龍門五面體加工中心的關鍵部件，該結構的合理與否，直接影響整個機床的加工范圍、加工效率和零件的加工精度，而加工精度正是影響機床的應用范圍的主要因素。隨著制造業的高速發展，風電船舶葉片、大型柴油機體等大型復雜零件的加工通常需要很多自動分度附件頭，因此對自動附件頭頭庫的容量的要求也越來越高。龍門五面體加工中心的頭庫必需具有合理的布局、較高的自動化程度、高精度以及良好的可靠性。自動頭庫是與機床相對獨立的的部件，是機床的重要部件之一。它在很大程度上決定了機床的加工效率、加工范圍、精度和精度保持性，同時還能夠減輕工人勞動強度，提高機床自動化程度，也是保證機床加工精度的最重要因素之一。而現代龍門五面體加工中心設計使用的自動頭庫主要有安裝在工作臺后面、安裝在立柱正面或者側面的伺服頭庫。固定在工作臺后部此種結構由于受自動頭庫安裝在工作臺面的，受臺面及兩立柱之間寬度的的影響，頭庫容量有一定的限制，而且影響機床的X軸方向的加工范圍。頭庫跟著工作臺面移動，長時間的定位精度會受到影響，故頭庫需要定期調整。此外，對于一些有高壓冷卻的加工中心，由于在加工范圍內切削液飛濺，因此頭庫的密封要求比較高，這樣就降低了自動頭庫的可靠性。安裝在立柱正面自動頭庫安裝在立柱面上，一般分給上下兩層，上面一層為附件頭罩，下面一層為直角洗頭或者萬能銑頭。通過驅動Y軸拖板和Z軸方滑枕定位到頭庫位置進行自動換頭。頭庫通過氣缸或者液壓驅動頭罩支架移動或者翻轉來實現頭罩和附件頭的交替轉換。由于受立柱面大小的影響，故頭庫只能容納頭罩和一個附件頭，這樣就大大縮小了加工中心的加工范圍，再者立柱面安裝了頭庫加大了加工中心全防護的安裝難度，對機床Y軸方向加工范圍有所影響。
發明內容針對上述技術問題，本實用新型提供一種龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其獨立于機床主體之外、相對獨立的伺服電機驅動，頭庫的容量大大的加大，能夠滿足復雜工件的加工需要，提高了加工效率、減輕工人勞動強度、提高了機床自動化程度、提升了設備的檔次。[0009]實現本實用新型的技術方案如下龍門加工中心自動換頭頭庫機構，包括與機床獨立設置的頭庫庫身、設置在頭庫庫身上端面左側并能夠縱向運動的多個頭庫支架，以及推動頭庫支架運動的推動機構，在所述頭庫支架一側的頭庫庫身上設置有能夠橫向運動的小車，以及驅動小車運動的驅動裝置。所述頭庫庫身上端面左側設有多個縱向導軌，在每個頭庫支架的底部均設置有與縱向導軌相配合的滑塊，所述小車上縱向設置有與縱向導軌相同的導軌，所述導軌與縱向導軌處于同一水平面且導軌安裝開檔寬度相同。通過推動機構能夠將頭庫支架從縱向導軌上推到小車的導軌上，同時也能夠將頭庫支架從小車的導軌上拉回到縱向導軌上。所述驅動裝置包括橫向設置在頭庫庫身上端面右側的滾珠絲杠、設置在小車底部與滾珠絲杠配合的螺母，以及設置在滾珠絲杠一端驅動滾珠絲杠轉動的驅動電機；驅動電機驅動滾珠絲杠轉動，從而帶動固定在小車底部的螺母以及小車一起往復運動。同時采用滾珠絲杠、螺母的傳動，大大提高了定位精度。為了使小車能夠平穩的往復運動，在所述頭庫庫身上端面右側設置有橫向導軌， 在小車的底部設置有與橫向導軌配合的橫向滑塊，小車橫向滑塊能夠在橫向導軌上往復運動，保證小車的運行精度和平穩性。所述推動機構為氣缸，氣缸的活塞桿頂端固定連接有連接塊，連接塊上設置有卡槽，在所述的小車一側固定設置有擋塊，所述擋塊上設置有與所述卡槽相配合的卡持部，所述卡持部能夠在卡槽內橫向運動。當頭庫支架在縱向導軌上時，連接塊上的卡槽是與擋塊上的卡持部是配合在一起的，從而氣缸活塞桿能夠推動頭庫支架運動到小車上并到位，驅動電機驅動滾珠絲杠轉動將小車以及小車上的頭庫支架一起運走，此時連接塊上的卡槽與擋塊上的卡持部分開；而在需要收回頭庫支架時，小車以及小車上的頭庫支架，在驅動電機驅動滾珠絲杠轉動的作用下往回運動到連接塊位置，并使連接塊上的卡槽是與擋塊上的卡持部配合在一起，氣缸活塞桿收回將頭庫支架收回。所述小車上設置有對頭庫支架進行定位的定位裝置，其包括固定設置在小車上具有安裝通孔的定位塊，在安裝通孔內安裝有頂緊彈簧以及安裝在頂緊彈簧一端的定位球， 安裝通孔內設置有讓定位球小部分伸到安裝通孔外的安裝位，所述頭庫支架上固定設置有定位板，定位板上開設有與定位球相配合的定位槽。在頭庫支架從縱向導軌移動到小車的導軌上過程中，定位板將伸出的定位球壓下去，而在頭庫支架移動到小車到位后，定位球在頂緊彈簧的作用下，再將定位球頂出，使定位球卡在定位板上的定位槽內，從而將頭庫支架定位到小車上。為了保證頭庫支架定位到小車上的牢固性，所述定位裝置為四個，其均布在小車的兩側，從而將頭庫支架牢牢的定位在小車上。在每個頭庫支架的一側均設置有保險裝置，其包括固定設置在頭庫庫身上端面的安裝塊、穿過安裝塊并伸出安裝塊上端面的保險銷，以及固定設置在頭庫支架上與保險銷相配合的擋板，所述保險銷的底端設置有彈性件，在保險銷上固定連接有受壓裝置，所述小車上固定設置有與受壓裝置配合的壓塊。在平常狀態下，在壓縮彈簧的作用下保險銷伸出擋住擋板，避免頭庫支架意外縱向導軌右側移動而墜落；在小車運送需要的頭庫支架時，小車則在驅動電機帶動滾珠絲杠轉動的作用下，移動到指定的頭庫支架一側，使縱向導軌與
4小車上的導軌形成一條直線，此時壓塊壓下受壓裝置并帶動保險銷下移，保險銷不會對擋板形成阻擋，從而氣缸活塞桿推動頭庫支架移動到小車上的導軌；當在將小車上的頭庫支架運回到縱向導軌時，小車移動需要放回的縱向導軌一側，使小車導軌與縱向導軌形成一條直線，此時壓塊壓下受壓裝置并帶動保險銷下移，氣缸活塞桿拉動頭庫支架移動到縱向導軌上。所述受壓裝置包括固定連接保險銷的軸，以及設置在軸一端的軸承，所述壓塊與軸承相配合。所述壓塊與軸承的配合處為斜面設計，便于壓動軸承，減小摩擦。采用了上述方案，本自動換頭頭庫機構能夠自動根據需要進行更換附件頭支架、 且自動換頭速度快，定位精度高，能夠保證機床性能可靠；加工中心在一次自動換頭后，一次裝夾工件可以實現工件的五面體加工，在提高整個機床的加工效率的同時，也將提高零件的加工精度，這正是應用此結構的龍門式數控機床成功進入到國家重點行業的關鍵之所在。本實用新型具有以下優點1、頭庫容量大，大大的擴大了機床對復雜工件的加工范圍。2、獨立于機床安裝，不影響機床的加工范圍。3、可以根據實際要求隨時更換附件頭支架，互換性好。4、可以通過機床的操作面板或者頭庫獨立的操作箱控制換頭，符合人機工程學， 自動化程度高。5、安裝、維修方便，對環境無特殊要求，不排出任何有害物質，綠色環保。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖1的左視圖；圖4為圖1的A處放大圖；圖5為圖3的B處放大圖；圖6為圖3的C處放大圖；圖中，1為頭庫庫身，2為頭庫支架，3為小車，4為滾珠絲杠，5為橫向導軌，51為橫向導軌，6為橫向滑塊，7為縱向導軌，8為滑塊，9為導軌，10為氣缸，11為氣缸的活塞桿，12 為連接塊，13為卡槽，14為擋塊，15為卡持部，16為安裝通孔，17為定位塊，18為頂緊彈簧， 19為定位球，20為安裝位，21為定位板，22為安裝塊，23為保險銷，24為擋板，25為彈簧， 26為壓塊，27為軸，28為軸承，29為附件頭，30為刀庫機械手，31為橫梁，32為拖板，33為滑枕，34為驅動電機。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明。參見圖1-6所示，龍門加工中心自動換頭頭庫機構，包括與機床獨立設置的頭庫庫身1，獨立的床身通過地腳螺釘安裝在加工中心前部刀庫一側的地基上面，設置在頭庫庫身上端面左側并能夠縱向運動的六個頭庫支架2，以及推動頭庫支架運動的推動機構，在頭庫支架一側的頭庫庫身上設置有能夠橫向運動的小車3，以及驅動小車運動的驅動裝置，其驅動裝置包括橫向設置在頭庫庫身1上端面右側的滾珠絲杠4、固定在小車底部與滾珠絲杠配合的螺母，以及位于在滾珠絲杠一端驅動滾珠絲杠轉動的驅動電機34，頭庫庫身1上端面右側、滾珠絲杠4的兩側分別安裝有兩根通長的橫向導軌5、51，在小車的底部設置有與橫向導軌配合的橫向滑塊6。在頭庫庫身上端面左側設有多個縱向導軌7，在每個頭庫支架的底部均安裝有與縱向導軌相配合的滑塊8，這樣頭庫支架就可以沿著縱向導軌方向進行移動，不工作的時候，頭庫支架2在縱向導軌7上，小車3上縱向設置有與縱向導軌7相同的導軌9，導軌9與縱向導軌7處于同一水平面且安裝開檔寬度相同，從而在縱向導軌與導軌在一條直線上時，頭庫支架能夠移動到小車上。其中，推動機構為氣缸10，氣缸的活塞桿11頂端固定連接有連接塊12，連接塊上設置有卡槽13，在小車一側固定設置有擋塊14，擋塊14上設置有與卡槽13相配合的卡持部15，卡持部能夠在卡槽內橫向運動。在小車上設置有均布在小車的兩側、對頭庫支架進行定位的四個定位裝置，其包括固定設置在小車上具有安裝通孔16的定位塊17，在安裝通孔16內安裝有頂緊彈簧18以及安裝在頂緊彈簧一端的定位球19，安裝通孔內設置有讓定位球小部分伸到安裝通孔外的安裝位20，頭庫支架上固定設置有定位板21，定位板21上開設有與定位球19相配合的定位槽，通過四個定位裝置使頭庫支架精確的固定在小車上面。在每個頭庫支架的一側均設置有保險裝置，其包括固定設置在頭庫庫身上端面的安裝塊22、穿過安裝塊22并伸出安裝塊上端面的保險銷23，以及固定設置在頭庫支架上與保險銷相配合的擋板24，保險銷23的底端設置有彈簧25，在保險銷23上固定連接有受壓裝置，小車上固定設置有與受壓裝置配合的壓塊26，受壓裝置包括固定連接保險銷的軸 27，在保險銷23上有螺紋孔，軸通過螺紋孔與保險銷23連接，以及設置在軸一端的軸承28， 壓塊26與軸承27相配合。當小車移動到設定的位置時，小車底部的壓塊壓下保險銷，氣缸則推動的頭庫支架由左側的縱向導軌滑向右側小車導軌上。壓塊與軸承的配合處為斜面設計。各種附件頭29安裝在頭庫支架2上面并由兩個定位銷進行固定，驅動電機驅動滾珠絲杠4，小車2沿著兩根橫向導軌5、51移動，在小車上的導軌9移動到縱向導軌7相重合的位置時，壓塊26壓下保險銷23，此時氣缸10將頭庫支架2由縱向導軌推到小車導軌上面，同時由四個定位裝置將頭庫支架固定在小車上。驅動電機驅動滾珠絲杠轉動，從而帶有附件頭的頭庫支架移動到刀庫機械手30位置。當加工需要使用或更換附件頭時，控制系統發出指令，位于橫梁31上的Y軸伺服電機，驅動拖板32移動定位到刀庫機械手30位置的上方，Z軸電機驅動滑枕33向下移動定位到刀庫機械手30位置。機床垂直滑枕端部設置有自動抓取附件頭的抓取裝置，該抓取裝置可以通過控制系統控制自動完成附件頭的安裝、定位及4*90度回轉動作；在垂直滑枕端部設置附件頭自動識別裝置及轉位識別裝置，當附件頭被自動抓取到滑枕端部時，系統可以通過識別器自動偵測到附件頭的型號，并與控制系統的編程指令進行識別，若正確系統指令動作可以自動向下進行，若錯誤就報警，操作者進行調整。附件頭轉位也具有自動識別功能，當系統發出轉位指令后，附件頭通過交流主軸伺服電機的定向功能，液壓自動松開
6與鎖緊裝置實現4*90度轉位，轉位位置通過識別器自動發出信號，數控系統將位置信號與控制系統的編程指令進行識別，若正確系統指令動作可以自動向下進行，若錯誤就報警，操作者進行調整。因此控制系統具有自動定位識別、4*90度自動轉位識別、功率限制保護識別功能。
權利要求1.龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于其包括與機床獨立設置的頭庫庫身、設置在頭庫庫身上端面左側并能夠縱向運動的多個頭庫支架，以及推動頭庫支架運動的推動機構，在所述頭庫支架一側的頭庫庫身上設置有能夠橫向運動的小車，以及驅動小車運動的驅動裝置。
2.根據權利要求1所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于所述頭庫庫身上端面左側設有多個縱向導軌，在每個頭庫支架的底部均設置有與縱向導軌相配合的滑塊，所述小車上縱向設置有與縱向導軌相同的導軌，所述導軌與縱向導軌處于同一水平面且導軌安裝開檔寬度相同。
3.根據權利要求1所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于所述驅動裝置包括橫向設置在頭庫庫身上端面右側的滾珠絲杠、設置在小車底部與滾珠絲杠配合的螺母，以及設置在滾珠絲杠一端驅動滾珠絲杠轉動的驅動電機。
4.根據權利要求1所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于所述頭庫庫身上端面右側設置有橫向導軌，在小車的底部設置有與橫向導軌配合的橫向滑塊。
5.根據權利要求1所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于所述推動機構為氣缸，氣缸的活塞桿頂端固定連接有連接塊，連接塊上設置有卡槽，在所述的小車一側固定設置有擋塊，所述擋塊上設置有與所述卡槽相配合的卡持部，所述卡持部能夠在卡槽內橫向運動。
6.根據權利要求1所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于所述小車上設置有對頭庫支架進行定位的定位裝置，其包括固定設置在小車上具有安裝通孔的定位塊，在安裝通孔內安裝有頂緊彈簧以及安裝在頂緊彈簧一端的定位球，安裝通孔內設置有讓定位球小部分伸到安裝通孔外的安裝位，所述頭庫支架上固定設置有定位板，定位板上開設有與定位球相配合的定位槽。
7.根據權利要求1所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于所述定位裝置為四個，其均布在小車的兩側。
8.根據權利要求1所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于在每個頭庫支架的一側均設置有保險裝置，其包括固定設置在頭庫庫身上端面的安裝塊、穿過安裝塊并伸出安裝塊上端面的保險銷，以及固定設置在頭庫支架上與保險銷相配合的擋板，所述保險銷的底端設置有彈性件，在保險銷上固定連接有受壓裝置，所述小車上固定設置有與受壓裝置配合的壓塊。
9.根據權利要求8所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于所述受壓裝置包括固定連接保險銷的軸，以及設置在軸一端的軸承，所述壓塊與軸承相配合。
10.根據權利要求9所述的龍門加工中心自動換頭頭庫機構，其特征在于所述壓塊與軸承的配合處為斜面設計。
專利摘要本實用新型涉及龍門加工中心技術領域，具體涉及一種龍門加工中心自動換頭頭庫機構，包括與機床獨立設置的頭庫庫身、設置在頭庫庫身上端面左側并能夠縱向運動的多個頭庫支架，以及推動頭庫支架運動的推動機構，在所述頭庫支架一側的頭庫庫身上設置有能夠橫向運動的小車，以及驅動小車運動的驅動裝置。本自動換頭頭庫機構能夠自動根據需要進行更換附件頭支架、且自動換頭速度快，定位精度高，能夠保證機床性能可靠；加工中心在一次自動換頭后，一次裝夾工件可以實現工件的五面體加工，在提高整個機床的加工效率的同時，也將提高零件的加工精度，這正是應用此結構的龍門式數控機床成功進入到國家重點行業的關鍵之所在。
文檔編號B23Q3/155GK202240631SQ20112026927
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月28日 優先權日2011年7月28日
發明者唐德威, 姚元興, 孔亞慶, 童璐, 霍政委, 高力 申請人:常州昌隆機床制造有限公司