CN110480391A - 一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统 - Google Patents

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Abstract

一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,包括工业机器人、刀库、试刀台、检刀台、工装台及控制台;所述刀库、试刀台、检刀台及工装台均设置在工业机器人的回转半径范围内,在工业机器人的机械手末端安装有末端执行器,控制台与工业机器人和末端执行器进行通信连接;试刀台配置有试刀件;工装台用于装夹待加工的零件;刀库包括刀架、托架及刀具,若干托架均布固设在刀架上,每个托架上均放置有一个刀具,每个刀具均配装有型号相同的刀柄;刀架上设有指示灯,托架上设有位置传感器;检刀台包括检刀箱、CCD相机、相机支架、刀具承载台及承载台支架;相机支架位于检刀箱内部,CCD相机设在相机支架顶部,刀具承载台位于CCD相机正下方。

Description

一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统
技术领域
本发明属于机械加工技术领域,特别是涉及一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统。
背景技术
目前,很多大型复杂工件的加工和装配设备,通常不具备自动换刀功能,只有很少的大型加工中心才会配备自动换刀机构,常见的自动换刀机构包括回转刀架换刀机构、排式刀架换刀机构、更换主轴式换刀机构及刀库式换刀机构,但这些自动换刀机构都是加工中心的组成部分,导致这些自动换刀机构的独立性和普适性较差。
对于那些不具备自动换刀功能的大型复杂工件的加工和装配设备来说,普遍存在换刀耗时长、换刀容易出错、检刀过程繁杂的问题,如果全面更新和淘汰这些现有的设备,对于企业来说存在很大的成本压力。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,完全独立于现有的大型加工和装配设备而存在,不受设备限制,具有良好的独立性和普适性,只要场地空间允许,可适用于任何现有的大型加工和装配设备,同时具备高精度自动换刀能力,不但有效提高了现有设备的加工和装配效率,而且可以精确快速的实现检刀和试刀,使企业可以用较低的成本实现设备的升级改造。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,包括工业机器人、刀库、试刀台、检刀台、工装台及控制台;所述刀库、试刀台、检刀台及工装台均设置在工业机器人的回转半径范围内,在工业机器人的机械手末端安装有末端执行器,所述控制台与工业机器人和末端执行器进行通信连接;在所述试刀台配置有试刀件;所述工装台用于装夹待加工的零件。
所述刀库包括刀架、托架及刀具;所述托架数量若干,若干托架均布固设在刀架上,每个托架上均放置有一个刀具,所有刀具的型号各不相同,每个刀具均配装有刀柄,所有刀柄的型号均相同;在所述托架上方的刀架上安装有指示灯,在托架侧面安装有位置传感器;在取刀和放刀时,通过位置传感器对刀具的位置进行监测,通过指示灯对刀具的错误取刀和错误放刀进行提示;所述指示灯和位置传感器与控制台进行通信连接。
所述检刀台包括检刀箱、CCD相机、相机支架、刀具承载台及承载台支架;所述相机支架安装在检刀箱内部,所述CCD相机安装在相机支架顶部,所述刀具承载台位于CCD相机正下方,刀具承载台通过承载台支架进行固定;所述CCD相机与控制台进行通信连接;在所述刀具承载台侧方的检刀箱箱体上设置有自动门,待检测的刀具由自动门进入检刀箱,自动门的启闭采用气缸驱动;在所述刀具承载台表面设置有平行光背光源。
在所述检刀台下方设置有控制箱,控制箱内安装有用于自动门启闭的气缸驱动系统,气缸驱动系统包括气动三联件、电磁换向阀及速度控制阀,气动三联件依次通过电磁换向阀和速度控制阀与气缸相连;所述电磁换向阀上设置有消音器。
本发明的有益效果:
本发明的适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,完全独立于现有的大型加工和装配设备而存在,不受设备限制,具有良好的独立性和普适性,只要场地空间允许,可适用于任何现有的大型加工和装配设备,同时具备高精度自动换刀能力,不但有效提高了现有设备的加工和装配效率,而且可以精确快速的实现检刀和试刀,使企业可以用较低的成本实现设备的升级改造。
附图说明
图1为本发明的一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统的结构示意图;
图2为本发明的刀库结构示意图;
图3为本发明的检刀台结构示意图;
图中,1—工业机器人,2—刀库,3—试刀台,4—检刀台,5—工装台,6—控制台,7—末端执行器,8—刀架,9—托架,10—刀具,11—指示灯,12—检刀箱,13—CCD相机,14—相机支架,15—刀具承载台,16—承载台支架,17—零件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1~3所示,一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,包括工业机器人1、刀库2、试刀台3、检刀台4、工装台5及控制台6;所述刀库2、试刀台3、检刀台4及工装台5均设置在工业机器人1的回转半径范围内,在工业机器人1的机械手末端安装有末端执行器7,所述控制台6与工业机器人1和末端执行器7进行通信连接;在所述试刀台3配置有试刀件;所述工装台5用于装夹待加工的零件17。
所述刀库2包括刀架8、托架9及刀具10;所述托架9数量若干,若干托架9均布固设在刀架8上,每个托架9上均放置有一个刀具10,所有刀具10的型号各不相同,每个刀具10均配装有刀柄,所有刀柄的型号均相同;在所述托架9上方的刀架8上安装有指示灯11,在托架9侧面安装有位置传感器;在取刀和放刀时,通过位置传感器对刀具10的位置进行监测,通过指示灯11对刀具10的错误取刀和错误放刀进行提示;所述指示灯11和位置传感器与控制台6进行通信连接。
所述检刀台4包括检刀箱12、CCD相机13、相机支架14、刀具承载台15及承载台支架16;所述相机支架14安装在检刀箱12内部,所述CCD相机13安装在相机支架14顶部,所述刀具承载台15位于CCD相机13正下方,刀具承载台15通过承载台支架16进行固定;所述CCD相机13与控制台6进行通信连接;在所述刀具承载台15侧方的检刀箱12箱体上设置有自动门,待检测的刀具10由自动门进入检刀箱12,自动门的启闭采用气缸驱动;在所述刀具承载台15表面设置有平行光背光源。
在所述检刀台4下方设置有控制箱,控制箱内安装有用于自动门启闭的气缸驱动系统,气缸驱动系统包括气动三联件、电磁换向阀及速度控制阀,气动三联件依次通过电磁换向阀和速度控制阀与气缸相连;所述电磁换向阀上设置有消音器。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程:
本实施例中,所有刀具10配装的刀柄均为ISO刀柄,刀柄锥度为7:24;末端执行器7采用支持自动换刀的电主轴,且电主轴仅为一个,即可降低系统成本,又可以减小末端执行器7的体积,使其加工范围更广,且末端执行器7上自带视觉检测功能;CCD相机13选用型号为piA2400-17gc的面阵相机。
首先,将待加工的零件17装夹到工装台5上,工业机器人1采用预编程方式实现自动取刀和自动放刀,工业机器人1先控制末端执行器7移向刀库2,并移动到指定刀具10所在处,然后自动抓取指定刀具10的刀柄,再将指定刀具10移出刀库2,最后移向加工设备,并将指定刀具10安装到加工设备的主轴上,之后工业机器人1将末端执行器7从加工设备上移开,等待执行后续换刀步骤。
当加工设备利用指定刀具10对零件17完成相应加工后,工业机器人1将末端执行器7重新移回加工设备的主轴,将该刀具10从设备主轴上取下,再控制末端执行器7移向刀库2,并准确放回到对应的托架9上,然后控制末端执行器7移向第二把指定刀具10所在处,重复第一把刀具10的换刀过程,完成第二把刀具10的换刀步骤。
随着换刀过程的持续执行,当同一把刀具10被使用多次后,刀具产生的磨损可能会影响零件17的加工精度,此时在刀具10换刀前,需要先移向试刀台3,利用工业机器人1完成刀具10的试刀,具体通过刀具10对试刀台3上的试刀件进行加工,试刀件加工结束后,直接利用末端执行器7上自带的视觉检测功能对加工部位进行质量检测,判断加工质量是否满足要求。
当试刀过程中确定加工质量满足要求后,将试刀结束后的刀具10移向检刀台4,此时通过由气缸驱动将自动门开启,工业机器人1将夹持的刀具10从开启的自动门送入检刀箱12中,并放置到刀具承载台15上,然后利用CCD相机13对刀具10进行图像采集,控制台6的图像处理软件会自动检测刀具10的长度和直径,进而获取刀具10的实际磨损程度,进而根据刀具10的实际磨损程度来确定刀具半径补偿值和刀具长度补偿值,从而保证零件17后续的加工精度。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,其特征在于:包括工业机器人、刀库、试刀台、检刀台、工装台及控制台;所述刀库、试刀台、检刀台及工装台均设置在工业机器人的回转半径范围内,在工业机器人的机械手末端安装有末端执行器,所述控制台与工业机器人和末端执行器进行通信连接;在所述试刀台配置有试刀件;所述工装台用于装夹待加工的零件。
2.根据权利要求1所述的一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,其特征在于:所述刀库包括刀架、托架及刀具;所述托架数量若干,若干托架均布固设在刀架上,每个托架上均放置有一个刀具,所有刀具的型号各不相同,每个刀具均配装有刀柄,所有刀柄的型号均相同;在所述托架上方的刀架上安装有指示灯,在托架侧面安装有位置传感器;在取刀和放刀时,通过位置传感器对刀具的位置进行监测,通过指示灯对刀具的错误取刀和错误放刀进行提示;所述指示灯和位置传感器与控制台进行通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,其特征在于:所述检刀台包括检刀箱、CCD相机、相机支架、刀具承载台及承载台支架;所述相机支架安装在检刀箱内部,所述CCD相机安装在相机支架顶部,所述刀具承载台位于CCD相机正下方,刀具承载台通过承载台支架进行固定;所述CCD相机与控制台进行通信连接;在所述刀具承载台侧方的检刀箱箱体上设置有自动门,待检测的刀具由自动门进入检刀箱,自动门的启闭采用气缸驱动;在所述刀具承载台表面设置有平行光背光源。
4.根据权利要求3所述的一种适用于大型复杂工件加工和装配的自动换刀系统,其特征在于:在所述检刀台下方设置有控制箱,控制箱内安装有用于自动门启闭的气缸驱动系统,气缸驱动系统包括气动三联件、电磁换向阀及速度控制阀,气动三联件依次通过电磁换向阀和速度控制阀与气缸相连;所述电磁换向阀上设置有消音器。
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