CN103182649B - 刀具夹持系统 - Google Patents

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Abstract

一种刀具夹持系统，其特征在于包括：套接在定子端的定子端环形电路板、套接在转子端的转子端环形电路板和转轴同刀具夹头拧紧螺丝相连接的伺服电机；所述定子端环形电路板和转子端环形电路板的大小相等，且在安装时保证定子端环形电路板和转子端环形电路板同心；定子端环形电路板上设有，环形线圈I，PWM调节单元，定子端通信模块，电源模块；转子端环形电路板上设有，环形线圈Ⅱ，转子端通信模块，电机控制模块，整流单元。由于采用了上述技术方案，本发明提供的刀具夹持系统具有结构简单，操作方便，同时又提高数控机床的稳定和安全度。另外，由于其自动化程度高、实现简单，而且成本低廉适于在数控机床中广泛推广。

Description

刀具夹持系统
技术领域
本发明涉及一种数控机床的刀具夹持系统，尤其涉及一种通过电磁感应进行电能传输，实现电力控制刀具夹持装置工作的系统。
背景技术
现有的高档数控机床的刀具夹头采用的是液压驱动式夹头。如图1和图2所示，数控机床1上的刀具机械臂上设置刀具夹头2，所述刀具夹头2由螺丝201、油腔202、夹持工具203和活塞204构成；其中螺丝201设置在油腔202的一端，活塞204设置在油腔202的另一端，这样螺丝201、油腔202和活塞204构成密闭空间，另外，活塞204能够在油腔202内往复运动；夹持工具203和活塞204固定连接。使用时，油腔202内充满液体，操作人员通过扳手拧紧螺丝201(即，向油腔202方向旋进螺丝201)，液体会推动活塞204运动，同时带动夹持工具203向夹紧刀柄的方向运动，当操作人员判断刀具被夹紧后停止拧紧螺丝201，便实现刀具5的固定。液压驱动式夹头具有无磨损、经久耐用、操作方便等特点。但是需要操作人员手工操作，这样就不能满足自动化的需要，同时由于是人工操作，所以一旦发生上劲不够，电动机带动刀具进行高速转动时就会产生走刀不准的情况发生，甚至产生飞刀的危险。所以一种新型的数控机床的刀具夹持系统急需被研制。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种通过电磁感应进行电能传输，实现电力控制刀具夹持装置工作的系统。本发明采用的技术手段如下：
一种刀具夹持系统，其特征在于包括：套接在定子端的定子端环形电路板、套接在转子端的转子端环形电路板和转轴同刀具夹头拧紧螺丝相连接的伺服电机；所述定子端环形电路板和转子端环形电路板的大小相等，且在安装时保证定子端环形电路板和转子端环形电路板同心；
所述定子端环形电路板上设有：
用于产生磁场的环形线圈I；
用于控制环形线圈I中的电流进行变化的PWM调节单元；
用于向转子端环形电路板发出刀具夹紧或刀具松开控制指令的定子端通信模块；
用于对外部输入电压进行调整，并向定子端环形电路板上的环形线圈I、定子端通信模块和PWM调节单元提供电能的电源模块；
所述转子端环形电路板上设有：
位置同环形线圈I相对应，用于感应环形线圈I中磁场的变化而产生电流的环形线圈Ⅱ；
用于接收定子端通信模块发送的刀具夹紧或刀具松开控制指令的转子端通信模块；
用于对定子端发送的刀具夹紧或刀具松开控制指令进行响应，并控制伺服电机按照设定的圈数进行正向或反向旋转的电机控制模块；
对环形线圈Ⅱ产生的电流进行整流，并向转子端环形电路板上的转子端通信模块和电机控制模块，以及伺服电机提供电能的整流单元。
所述环形线圈I导线的外围设有一个以上用于抗干扰的定子端闭合磁环；所述环形线圈Ⅱ导线的外围设有一个以上用于抗干扰的转子端闭合磁环。
所述定子端闭合磁环和转子端闭合磁环由两个U形磁铁的N极和S极相对固定而成。
所述PWM调节单元控制环形线圈I中的电流以正比例跟随转子端环形电路板电流消耗进行变化。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的刀具夹持系统具有结构简单，操作方便，同时又提高数控机床的稳定和安全度。另外，由于其自动化程度高、实现简单，而且成本低廉适于在数控机床中广泛推广。
附图说明
图1为现有数控机床的结构示意图；
图2为现有液压驱动式夹头的结构示意图；
图3为本发明所述环形电路板的结构示意图；
图4为本发明所述定子端环形电路板的结构示意图；
图5为本发明所述转子端环形电路板的结构示意图；
图6为本发明所述两个U形磁铁的N极和S极相对构成磁环的放大示意图；
图7为本发明所刀具夹持系统的结构示意图；
图8为本发明所刀具夹持系统的电路结构框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对发明做进一步的阐述：
如图3至图8所示该刀具夹持系统包括：套接在定子端的定子端环形电路板6、套接在转子端的转子端环形电路板7和转轴同刀具夹头拧紧螺丝相连接的伺服电机8如图7所示；所述定子端环形电路板6和转子端环形电路板7的大小相等，在安装时保证定子端环形电路板6和转子端环形电路板7同心，且之间的距离在规定最大距离之内(本实施例中规定的最大距离为3米)；
所述定子端环形电路板6上设有：用于产生磁场变化磁场的环形线圈I601；用于控制环形线圈I601中的电流以正比例跟随转子端环形电路板7电流消耗进行变化的PWM调节单元605；用于向转子端环形电路板7发出刀具夹紧或刀具松开控制指令的定子端通信模块603；用于对外部输入电压进行调整(如：电压转换、稳压等调整)，并向定子端环形电路板6上的环形线圈I601、定子端通信模块603和PWM调节单元605提供电能的电源模块604；所述转子端环形电路板7上设有：位置同环形线圈I601相对应，用于感应环形线圈I601中磁场的变化而产生电流的环形线圈Ⅱ701；用于接收定子端通信模块603发送的刀具夹紧或刀具松开控制指令的转子端通信模块703；用于对定子端发送的刀具夹紧或刀具松开控制指令进行响应，并控制伺服电机8按照设定的圈数进行正向或反向旋转的电机控制模块704；伺服电机8旋转的方向根据刀具夹紧或刀具松开时需要拧紧还是放松螺丝的旋转方向而定，例如：电机正转为拧紧螺丝，电机反转为放松螺丝，根据该特性，设定转子端通信模块703收到刀具夹紧指令时，电机控制模块704控制伺服电机8按照设定的圈数正转；转子端通信模块703收到刀具松开指令时，电机控制模块704控制伺服电机8按照设定的圈数反转。对环形线圈Ⅱ701产生的电流进行整流，并向转子端环形电路板7上的转子端通信模块703和电机控制模块704，以及伺服电机8提供电能的整流单元705。所述环形线圈I601导线的外围设有一个以上用于抗干扰的定子端闭合磁环602；所述环形线圈Ⅱ701导线的外围设有一个以上用于抗干扰的转子端闭合磁环702。所述定子端闭合磁环602和转子端闭合磁环702由两个U形磁铁的N极和S极相对固定而成；如图4、图5和图6构成一个磁环的两个U形磁铁分别设置在电路板的上下两个面上，垂直于电路板并跨在环形线圈的两边，且N极和S极相对，通过粘贴或相互吸合固定在电路板上。
使用时：开启定子端的电源，定子端环形电路板6的电源模块604得电，PWM调节单元605开始工作，控制环形线圈I601中的电流正比例跟随转子端环形电路板7电流消耗变化，产生变化的磁场，转子端环形电路板7中的环形线圈Ⅱ701感应出电能，通过整流单元705整流后为转子端环形电路板7上的转子端通信模块703和电机控制模块704，以及伺服电机8供电；这样整套系统上电。使用者只需按下设置在控制面板的开口发出刀具夹紧或刀具松开控制指令，伺服电机8便会控制液压驱动式夹头中的螺丝拧紧或放松，已达到刀具夹紧或刀具松开的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种刀具夹持系统，其特征在于包括：套接在定子端的定子端环形电路板(6)、套接在转子端的转子端环形电路板(7)和同刀具夹头拧紧螺丝相连接的伺服电机(8)；所述定子端环形电路板(6)和转子端环形电路板(7)的大小相等，且在安装时保证定子端环形电路板(6)和转子端环形电路板(7)同心；
所述定子端环形电路板(6)上设有：
用于产生磁场的环形线圈Ⅰ(601)；
用于控制环形线圈Ⅰ(601)中的电流进行变化的PWM调节单元(605)；
用于向转子端环形电路板(7)发出刀具夹紧或刀具松开控制指令的定子端通信模块(603)；
用于对外部输入电压进行调整，并向定子端环形电路板(6)上的环形线圈Ⅰ(601)、定子端通信模块(603)和PWM调节单元(605)提供电能的电源模块(604)；
所述转子端环形电路板(7)上设有：
位置同环形线圈Ⅰ(601)相对应，用于感应环形线圈Ⅰ(601)中磁场的变化而产生电流的环形线圈Ⅱ(701)；
用于接收定子端通信模块(603)发送的刀具夹紧或刀具松开控制指令的转子端通信模块(703)；
用于对定子端发送的刀具夹紧或刀具松开控制指令进行响应，并控制伺服电机(8)按照设定的圈数进行正向或反向旋转的电机控制模块(704)；
对环形线圈Ⅱ(701)产生的电流进行整流，并向转子端环形电路板(7)上的转子端通信模块(703)和电机控制模块(704)，以及伺服电机(8)提供电能的整流单元(705)。
2.根据权利要求1所述的一种刀具夹持系统，其特征在于：所述环形线圈Ⅰ(601)导线的外围设有一个以上用于抗干扰的定子端闭合磁环(602)；所述环形线圈Ⅱ(701)导线的外围设有一个以上用于抗干扰的转子端闭合磁环(702)。
3.根据权利要求2所述的一种刀具夹持系统，其特征在于：所述定子端闭合磁环(602)和转子端闭合磁环(702)由两个U形磁铁的N极和S极相对固定而成。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种刀具夹持系统，其特征在于：所述PWM调节单元(605)控制环形线圈Ⅰ(601)中的电流以正比例跟随转子端环形电路板(7)电流消耗进行变化。
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