CN105436964A - 一种自动换刀机构校刀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数控机床领域，特别涉及一种自动换刀机构校刀装置，包括拉钉、刀柄、控制电路、电源、发光器件、码盘、显示设备、压力传感器、抓刀盘、编码器及提示设备。拉钉与刀柄组合连接，控制电路、电源及发光器件设置在刀柄内部。电源与控制电路连接，控制电路与发光器件及显示设备连接。抓刀盘设置在刀柄的下方，码盘设置在抓刀盘上，码盘与显示设备及提示设备连接。压力传感器设置在抓刀盘上，压力传感器与提示设备连接，编码器与抓刀盘固定连接。本发明提供的自动换刀机构校刀装置，解决了现有技术中刀库机械手与主轴锥孔的相对位置难以找正的技术问题，提高了自动换刀机构校刀精度及校刀效率。

Description

一种自动换刀机构校刀装置
技术领域
本发明涉及数控机床领域，特别涉及一种自动换刀机构校刀装置。
背景技术
ATC(Automatictoolchanger，自动换刀机构)是数控机床加工中心的核心设备。在新机床安装调试或旧机床维修调试中，需要调整自动换刀机构的刀库机械手与主轴锥孔的相对位置，主要包括抓刀盘的中心孔与主轴锥孔中心孔的同心度调整、机械手上的扣刀定位块和主轴上的扣刀定位块的位置一致性调整、以及机械手和主轴(通常为Z向换刀坐标参考点)高度相对位置的调整。市场上一般凭经验估算，多次重复找正刀库机械手与主轴锥孔的相对位置。此外，也有利用机械式对刀器反复插拔芯轴的方式找正刀库机械手与主轴锥孔的相对位置。采用机械式对刀器反复插拔芯轴的方式操作繁琐，尤其在主轴定向角度偏差角确定时，受机床数控系统的限制比较大，对不具备主轴角度显示的数控系统，若采用眼看估算或常规量具反复测量的方式，导致测量结果的精度差，且测量效率较低。
发明内容
本发明实施例通过提供一种自动换刀机构校刀装置，解决了现有技术中刀库机械手与主轴锥孔的相对位置难以找正的技术问题，提高了自动换刀机构校刀精度及校刀效率。
本发明实施例提供了一种自动换刀机构校刀装置，包括：拉钉、刀柄、控制电路、电源、发光器件、码盘、显示设备、压力传感器、抓刀盘、编码器及提示设备。
所述拉钉与所述刀柄组合连接，所述拉钉的上部用于和主轴的拉爪连接，所述主轴的拉爪通过所述拉钉抓取所述刀柄。
所述刀柄内部为中空结构，所述控制电路、电源及所述发光器件设置在所述刀柄内部，所述发光器件设置在所述刀柄的中心，所述发光器件向下垂直发射光束；所述电源与所述控制电路连接，所述控制电路与所述发光器件及所述显示设备连接；所述电源用于为所述控制电路、发光器件及所述显示设备供电。
所述抓刀盘设置在所述刀柄的下方，所述码盘设置在所述抓刀盘上，所述码盘用于接收所述发光器件发出的光束，并测量所述码盘上的光斑与所述抓刀盘中心的距离偏差；所述码盘与所述显示设备及所述提示设备连接，所述显示设备用于显示所述码盘上的光斑与所述抓刀盘中心的距离偏差值，当所述码盘上的光斑与所述抓刀盘中心的距离偏差为0时，所述提示设备发出提示信号。
所述压力传感器设置在所述抓刀盘上，所述压力传感器与所述提示设备连接，所述主轴与所述抓刀盘扣合时，所述压力传感器产生压力数据，且所述提示设备产生提示信号。
所述编码器与所述抓刀盘固定连接，所述编码器用于测量所述抓刀盘的旋转角度；所述显示设备与所述编码器连接，所述显示设备还用于显示所述抓刀盘的旋转角度。
进一步地，所述拉钉为90度拉钉或45度拉钉。
进一步地，所述编码器为空心轴绝对式编码器。
进一步地，所述发光器件为发光二极管。
进一步地，所述电源为5V直流电源。
进一步地，所述提示设备为蜂鸣器。
进一步地，还包括吸附元件；所述吸附元件与所述显示设备固定连接，所述吸附元件用于固定所述显示设备。
进一步地，所述显示设备为数字显示器。
进一步地，所述数字显示器的角度显示精度为0.001度。
本发明实施例提供的一种或多种技术方案，至少具备以下有益效果或优点：
1、本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，通过码盘接收发光器件发出的光束，测量码盘上的光斑与抓刀盘中心的距离偏差，将距离偏差调整为0，可快速完成抓刀盘的中心孔与主轴锥孔中心孔的同心度调整。本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，通过旋转抓刀盘，使主轴上的定位块与抓刀盘扣合，并显示抓刀盘的旋转角度，将主导盘的旋转角度显示值补偿进数控系统的主轴定向偏差角度的相应参数，可快速实现机械手上的扣刀定位块和主轴上的扣刀定位块的位置一致性调整。本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，当主轴压向抓刀盘并与压力传感器接触时，压力传感器产生压力数据，且提示设备产生提示信号，可快速实现机械手和主轴高度相对位置的调整。
2、本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，拉钉为90度拉钉或45度拉钉，便于配合不同形式的主轴使用。
3、本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，显示设备上固定有吸附元件，便于固定显示设备，具有较高的实用性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置工作状态图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种自动换刀机构校刀装置，解决了现有技术中刀库机械手与主轴锥孔的相对位置难以找正的技术问题，提高了自动换刀机构校刀精度及校刀效率。
参见图1及图2，本发明实施例提供了一种自动换刀机构校刀装置，包括：拉钉1、刀柄2、控制电路3、电源4、发光器件、码盘、显示设备、压力传感器、抓刀盘、编码器7、提示设备及吸附元件。
参见图1及图2，拉钉1与刀柄2组合连接，拉钉1的上部用于和主轴8的拉爪连接，主轴8的拉爪通过拉钉1抓取刀柄2。本发明实施例中，拉钉1采用90度拉钉或45度拉钉，用于配合不同的主轴8使用。
参见图1及图2，刀柄2内部为中空结构，控制电路3、电源4及发光器件设置在刀柄2内部。发光器件设置在刀柄2的中心，发光器件向下垂直发射光束，本发明实施例中，发光器件采用发光二极管。电源4与控制电路3连接，控制电路3与发光器件及显示设备连接，电源4为控制电路3发光器件及显示设备供电；本发明实施例中，电源4采用5V直流电源，显示设备采用数字显示器。
参见图1及图2，抓刀盘设置在刀柄2的下方，抓刀盘由抓刀盘上盘5和抓刀盘下盘6构成。码盘设置在抓刀盘上，且码盘设置在发光器件的下方，码盘用于接收发光器件发出的光束，测量码盘上的光斑与抓刀盘中心的距离偏差。码盘与显示设备及提示设备连接，显示设备用于显示码盘上的光斑与抓刀盘中心的距离偏差值，当码盘上的光斑与抓刀盘中心的距离偏差为0时，提示设备发出提示信号。本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，通过码盘接收发光器件发出的光束，测量码盘上的光斑与抓刀盘中心的距离偏差，通过将距离偏差调整为0，实现抓刀盘的中心孔与主轴8锥孔中心孔的同心度调整。
参见图1及图2，压力传感器设置在抓刀盘上，压力传感器与提示设备连接，本发明实施例中，提示设备采用蜂鸣器。主轴8与抓刀盘扣合时，压力传感器产生压力数据，且提示设备产生提示信号。本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，当主轴8与抓刀盘扣合时，提示设备产生提示信号，可快速实现机械手和主轴8高度相对位置的调整。
参见图1及图2，编码器7与抓刀盘固定连接，编码器7用于测量抓刀盘的旋转角度，本发明实施例中编码器7采用空心轴绝对式编码器。显示设备与编码器7连接，显示设备还用于显示抓刀盘的旋转角度，数字显示器的角度显示精度为0.001度。本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，通过旋转抓刀盘，使主轴8上的定位块与抓刀盘扣合，并显示抓刀盘的旋转角度，将主导盘的旋转角度显示值补偿进数控系统的主轴8定向偏差角度的相应参数，实现机械手9上的扣刀定位块和主轴8上的扣刀定位块的位置一致性调整。
吸附元件与显示设备固定连接，吸附元件用于固定显示设备。
本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置的使用方法如下，参见图1及图2，该方法包括：
步骤10、将拉钉1与刀柄2组合安装，主轴8的拉爪拉紧拉钉1与刀柄2的组合部分并定向，将主轴8坐标退到换刀外的安全距离。
步骤20、控制机械手9抓紧抓刀盘，插上显示设备数据线，通过吸附元件固定显示设备，并单步旋转抓刀盘至主轴8的插刀位置，移动主轴8所在坐标轴，靠近抓刀盘。
步骤30、调整独立刀库或机械手9位置，使刀柄2靠近机械手950mm附近，刀柄2内置的发光器件投射光束到抓刀盘上的码盘上，显示设备显示码盘上的光斑与抓刀盘中心的距离偏差值，调整机械手9位置，使码盘上的光斑与抓刀盘中心的距离偏差值为0，蜂鸣器开始蜂鸣提示(确认后可按键设定不再鸣响)。此时抓刀盘的中心孔与主轴8的锥孔中心孔的同心度调整完成。
步骤40、移动主轴8的坐标轴靠向机械手9及抓刀盘，再根据位置情况手动旋转抓刀盘的上端使主轴8上的定位块与抓刀盘扣合，显示器上的旋转角度即为主轴8定向后所需修改的定向偏差角度，将此显示值补偿进数控系统的主轴定向偏差角度的相应参数。此时机械手9上的扣刀定位块和主轴8上扣刀定位块位置一致性调整完成。
步骤50、继续移动坐标轴使主轴8压上抓刀盘，此时位于抓刀盘上的应变式压力变送器感应到压力传输数据，蜂鸣器开始蜂鸣提示，表示主轴8上坐标系(通常为Z轴)位置到位，停止移动坐标轴。此时坐标值即为换刀的参考点坐标值。将参考坐标值补充进数控系统的相应参数，机械手9和主轴8高度相对位置的调整完成。
本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，至少具备以下有益效果：
本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，通过码盘接收发光器件发出的光束，测量码盘上的光斑与抓刀盘中心的距离偏差，将距离偏差调整为0，可快速完成抓刀盘的中心孔与主轴锥孔中心孔的同心度调整。本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，通过旋转抓刀盘，使主轴上的定位块与抓刀盘扣合，并显示抓刀盘的旋转角度，将主导盘的旋转角度显示值补偿进数控系统的主轴定向偏差角度的相应参数，可快速实现机械手上的扣刀定位块和主轴上的扣刀定位块的位置一致性调整。本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，当主轴压向抓刀盘并与压力传感器接触时，压力传感器产生压力数据，且提示设备产生提示信号，可快速实现机械手和主轴高度相对位置的调整。
本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，拉钉为90度拉钉或45度拉钉，便于配合不同形式的主轴使用。
本发明实施例提供的自动换刀机构校刀装置，显示设备上固定有吸附元件，便于固定显示设备，具有较高的实用性。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种自动换刀机构校刀装置，其特征在于，包括：拉钉、刀柄、控制电路、电源、发光器件、码盘、显示设备、压力传感器、抓刀盘、编码器及提示设备；
所述拉钉与所述刀柄组合连接，所述拉钉的上部用于和主轴的拉爪连接，所述主轴的拉爪通过所述拉钉抓取所述刀柄；
所述刀柄的内部为中空结构，所述控制电路、电源及所述发光器件设置在所述刀柄内部；所述发光器件设置在所述刀柄的中心，所述发光器件向下垂直发射光束；所述电源与所述控制电路连接，所述控制电路与所述发光器件及所述显示设备连接；所述电源用于为所述控制电路、发光器件及所述显示设备供电；
所述抓刀盘设置在所述刀柄的下方，所述码盘设置在所述抓刀盘上，所述码盘用于接收所述发光器件发出的光束，并测量所述码盘上的光斑与所述抓刀盘中心的距离偏差；所述码盘与所述显示设备及所述提示设备连接，所述显示设备用于显示所述码盘上的光斑与所述抓刀盘中心的距离偏差值，当所述码盘上的光斑与所述抓刀盘中心的距离偏差为0时，所述提示设备发出提示信号；
所述压力传感器设置在所述抓刀盘上，所述压力传感器与所述提示设备连接，所述主轴与所述抓刀盘扣合时，所述压力传感器产生压力数据，且所述提示设备产生提示信号；
所述编码器与所述抓刀盘固定连接，所述编码器用于测量所述抓刀盘的旋转角度；所述显示设备与所述编码器连接，所述显示设备还用于显示所述抓刀盘的旋转角度。
2.如权利要求1所述的自动换刀机构校刀装置，其特征在于，所述拉钉为90度拉钉或45度拉钉。
3.如权利要求1所述的自动换刀机构校刀装置，其特征在于，所述编码器为空心轴绝对式编码器。
4.如权利要求1～3任一项所述的自动换刀机构校刀装置，其特征在于，所述发光器件为发光二极管。
5.如权利要求1～3任一项所述的自动换刀机构校刀装置，其特征在于，所述电源为5V直流电源。
6.如权利要求1所述的自动换刀机构校刀装置，其特征在于，所述提示设备为蜂鸣器。
7.如权利要求1～3任一项所述的自动换刀机构校刀装置，其特征在于，还包括吸附元件；
所述吸附元件与所述显示设备固定连接，所述吸附元件用于固定所述显示设备。
8.如权利要求1或2所述的自动换刀机构校刀装置，其特征在于，所述显示设备为数字显示器。
9.如权利要求8所述的自动换刀机构校刀装置，其特征在于，所述数字显示器的角度显示精度为0.001度。
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