CN112872871B - 一种五轴加工中心及五轴加工中心的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种五轴加工中心，包括刀具库、机台、主机械手、刀具转移组件和控制器；主机械手的自由端设有刀座，刀座中设有安装槽，安装槽的后部设有第一电极，安装槽的后部用于与刀具的一端抵接；刀具转移组件包括副机械手，副机械手的自由端设有夹持机构和安装板，夹持机构用于从刀具库中夹持刀具，安装板用于与刀具的另一端抵接，安装板上设有第二电极；副机械手能够将夹持机构中的刀具转移到安装槽中，控制器与第一电极和第二电极均连接；刀具库用于存放刀具，机台用于夹持被加工零件。本发明还提供一种五轴加工中心的控制方法。本发明的好处是对刀具的检测结果可靠。

Description

一种五轴加工中心及五轴加工中心的控制方法

技术领域

本发明属于五轴加工中心领域，特别涉及一种五轴加工中心及五轴加工中心的控制方法。

背景技术

五轴加工中心包括刀具库、夹持机构和机械手。刀具库用于为机械手提供刀具，夹持机构用于夹持被加工工件，机械手用于带动刀具对被加工工件进行加工。加工的间隙中，需要检查刀具库中的刀具看刀具是否有损坏，目前都是人工抽检，这种检验方法不可靠。

当外部突然停电等意外状况发生时，机械手的自由端会不可避免地向下移动一定的距离，导致刀具和被加工工件相撞。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中对刀具的检测依靠人工抽检，检测结构不可靠的问题。

为了达到上述的目的，本发明的具体技术方案如下：

一种五轴加工中心，包括刀具库、机台、主机械手、刀具转移组件和控制器；所述主机械手的自由端设有刀座，所述刀座中设有安装槽，所述安装槽的后部设有第一电极，所述安装槽的后部用于与所述刀具的一端抵接；所述刀具转移组件包括副机械手，所述副机械手的自由端设有夹持机构和安装板，所述夹持机构用于从所述刀具库中夹持刀具，所述安装板用于与所述刀具的另一端抵接，所述安装板上设有第二电极；所述副机械手能够将所述夹持机构中的刀具转移到所述安装槽中，所述控制器与所述第一电极和所述第二电极均连接；所述刀具库用于存放刀具，所述机台用于夹持被加工零件。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括电流计，所述电流计与所述第一电极和第二电极均连接，所述控制器与所述电流计连接；所述刀具转移组件还包括安装板驱动机构，所述安装板驱动机构与所述安装板传动连接并驱动所述安装板相对于所述夹持机构平移；所述副机械手将所述夹持机构中的刀具转移到所述安装槽中后，控制器控制所述安装板向靠近所述夹持机构的方向移动，直到所述刀具与所述第一电极和所述第二电机均连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述安装板上连接有距离感应器，所述距离感应器与所述控制器连接；所述主机械手上设有距离标识板，所述距离标识板与所述安装板的距离等于所述安装板与所述安装槽的槽底的距离，所述距离感应器用于感应所述距离标识板与所述安装板之间的距离。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括主电源、备用电源、备用动力机构和电源探测器，所述控制器与所述主电源、备用电源、电源探测器均连接，所述备用电源与所述备用动力机构连接，所述电源探测器用于探测所述主电源的通电和断电状态；所述主机械手包括Z轴手臂，所述刀座设于所述Z轴手臂的下端，所述备用动力机构与所述Z轴手臂和所述刀座均连接；所述探测器探测到所述主电源断开时，所述控制器控制所述备用电源为所述备用动力机构供电，所述备用动力机构在通电状况下能够驱动所述刀座沿所述Z轴手臂上升。

作为上述技术方案的进一步改进，所述备用动力机构包括主电磁铁、副电磁铁和阻尼机构；所述主电磁铁和所述副电磁铁分别设于所述Z轴手臂上和所述刀座上，所述副电磁铁设于所述主电磁铁的下方，所述副电磁铁和所述主电磁铁均与所述控制器和所述备用电源连接；所述阻尼机构与所述Z轴手臂连接，所述刀座上设有连接部，所述阻尼机构的下端设有副连接部，所述连接部设于所述副连接部的下方，所述连接部与所述副连接部之间能够相连，所述连接部与所述副连接部之间设有间隙。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接部为向上凸起的T形连接钉，所述副连接部为橡胶块。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括锁止机构和电磁铁解锁机构；所述锁止机构包括安装孔、连接钉和弹簧，所述安装孔设于所述Z轴手臂上，所述连接钉通过所述弹簧与所述Z轴手臂连接，所述连接钉设于所述安装孔内并与所述安装孔滑动连接；所述刀座上设有连接孔，当所述备用动力机构驱动所述刀座向上抬升一定的距离后，所述连接孔能够被抬升至与所述安装孔齐平，所述连接钉能够在弹簧的作用下伸入所述连接孔中；所述电磁解锁机构包括第二电磁铁，所述第二电磁铁与所述Z轴手臂连接，所述弹簧设于所述第二电磁铁与所述连接钉之间，所述第二电磁铁与所述主电源和所述控制器均连接，当所述电源探测器检测到主电源通电时，所述控制器控制第二电磁铁通电，所述第二电磁铁通电后吸引所述连接钉向所述安装孔内滑动并与所述连接孔脱离连接。

一种五轴加工中心的控制方法，其特征在于，采用如权利要求7所述的五轴加工中心，包括以下步骤：S1、所述电源探测器检测到所述主电源断电；

S2、所述控制器控制所述备用电源启动；S3、所述主电磁铁和所述副电磁铁均通电并相互吸引，所述Z轴手臂向上移动一段距离；S4、所述连接部与所述副连接部连接，所述阻尼机构被压缩，所述Z轴手臂继续向上移动一段距离；S5、所述连接孔被抬升至与所述安装孔齐平，所述连接钉能够在弹簧的作用下伸入所述连接孔中，所述Z轴手臂静止；S6、所述控制器控制所述备用电源断电；S7、所述电源探测器检测到所述主电源通电，所述控制器控制所述第二电磁铁通电；S8、所述第二电磁铁吸引所述连接钉将所述弹簧压缩，所述连接钉与所述连接孔脱离连接；S9、所述Z轴手臂向下移动一端距离，所述阻尼机构被拉伸至到所述连接部与所述副连接部脱离连接；S10、所述Z轴手臂继续向下移动一端距离。

本发明的有益效果在于：本发明的发明点在于增加了刀具转移组件，利用副机械手上的夹持机构将刀具库中的刀具转移到主机械手的刀座上，副机械手将刀具转移到刀座上后，刀具的总长度符合要求的情况下，刀具的两端分别与安装板和安装槽的后部抵接，通过刀具将第一电极和第二电极连通，控制器根据第一电极和第二电极之间的连通情况，判断刀具符合加工要求；如果刀具的总长度不符合要求，则刀具不能够同时与第一电极和第二电极连接，控制器根据第一电极和第二电极无法接通的情况判断刀具不符合要求，可以在加工之前人工更换刀具。本发明的好处在于能够自动检测刀具的总长度是否符合要求，每次更换刀具前都能够进行检查，能够避免使用磨损的刀具加工出不合格产品的情况。

附图说明

图1是本发明的前视图；

图2是图1的A部放大图；

图3是本发明的部分零部件的侧视图；

图4是图3的B部放大图。

图中：1-刀具库，2-机台，5-主机械手，51-刀座，511-连接孔，512-安装槽，513-距离标识板，52-Z轴手臂，521-安装孔，522-连接钉，523-弹簧，53-第二电磁铁，54-连接部，6-刀具转移组件，61-副机械手，62-夹持机构，63-安装板，64-安装板驱动机构，65-距离感应器，7-主电磁铁，8-副电磁铁，9-阻尼机构，91-副连接部。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

如图1～图4，是本发明的五轴加工中心的实施例，具体地：

一种五轴加工中心，包括刀具库1、机台2、主机械手5、刀具转移组件6和控制器；主机械手5的自由端设有刀座51，刀座51中设有安装槽512，安装槽512的后部设有第一电极，安装槽512的后部用于与刀具的一端抵接；刀具转移组件6包括副机械手6，副机械手61的自由端设有夹持机构62和安装板63，夹持机构62用于从刀具库1中夹持刀具，安装板63用于与刀具的另一端抵接，安装板63上设有第二电极；副机械手61能够将夹持机构62中的刀具转移到安装槽512中，控制器与第一电极和第二电极均连接；刀具库1用于存放刀具，机台2用于夹持被加工零件。

本发明中，刀具库1用于存放主机械手5进行零件加工用的刀具，机台2用于夹持被加工零件，主机械手5上的刀座51用于安装刀具，主机械手5在移动的过程中利用刀座51上的刀具对夹持机构62上的被加工零件进行加工。本发明的发明点在于增加了刀具转移组件6，利用副机械手61上的夹持机构62将刀具库1中的刀具转移到主机械手5的刀座51上，副机械手61将刀具转移到刀座51上后，刀具的总长度符合要求的情况下，刀具的两端分别与安装板63和安装槽512的后部抵接，通过刀具将第一电极和第二电极连通，控制器根据第一电极和第二电极之间的连通情况，判断刀具符合加工要求；如果刀具的总长度不符合要求，则刀具不能够同时与第一电极和第二电极连接，控制器根据第一电极和第二电极无法接通的情况判断刀具不符合要求，可以在加工之前人工更换刀具。本发明的好处在于能够自动检测刀具的总长度是否符合要求，每次更换刀具前都能够进行检查，能够避免使用磨损的刀具加工出不合格产品的情况。

优选的实施例中，还包括电流计，电流计与第一电极和第二电极均连接，控制器与电流计连接；刀具转移组件6还包括安装板驱动机构64，安装板驱动机构64与安装板63传动连接并驱动安装板63相对于夹持机构62平移；副机械手61将夹持机构62中的刀具转移到安装槽512中后，控制器控制安装板63向靠近夹持机构62的方向移动，直到刀具与第一电极和第二电机均连接。

本实施例的目的在于测试刀具的电阻，通过安装板驱动机构64驱动安装板63平移保证刀具与第一电极和第二电极均连接，通过控制器读取电流计的读书，通过电流计的读数判断刀具是否存在锈蚀的情况，每次该更换刀具后都能够检测刀具的情况。

一些实施例中，安装板63上连接有距离感应器65，距离感应器65与控制器连接；主机械手5上设有距离标识板513，距离标识板513与安装板63的距离等于安装板63与安装槽512的槽底的距离，距离感应器65用于感应距离标识板513与安装板63之间的距离。本实施例的好处是能通过距离感应器65准确测试刀具的总长度，同时还能够通过电流计测试刀具是否锈蚀。

优选的实施例中，还包括主电源、备用电源、备用动力机构和电源探测器，控制器与主电源、备用电源、电源探测器均连接，备用电源与备用动力机构连接，电源探测器用于探测主电源的通电和断电状态；主机械手5包括Z轴手臂52，刀座51设于Z轴手臂52的下端，备用动力机构与Z轴手臂52和刀座51均连接；探测器探测到主电源断开时，控制器控制备用电源为备用动力机构供电，备用动力机构在通电状况下能够驱动刀座51沿Z轴手臂52上升。本实施例的原理是，当电源探测器探测到主电源停止为主机械手5供电时，控制器控制备用电源为备用动力机构供电，利用备用动力机构驱动刀座51沿Z轴上升，避免在断电情况下，刀座51带动刀具下沉一段距离损伤被加工零件。

进一步地，备用动力机构包括主电磁铁7、副电磁铁8和阻尼机构9；主电磁铁7和副电磁铁8分别设于Z轴手臂52上和刀座51上，副电磁铁8设于主电磁铁7的下方，副电磁铁8和主电磁铁7均与控制器和备用电源连接；阻尼机构9与Z轴手臂52连接，刀座51上设有连接部54，阻尼机构9的下端设有副连接部91，连接部54设于副连接部91的下方，连接部54与副连接部91之间能够相连，连接部54与副连接部91之间设有间隙。采用主电磁铁7和副电磁铁8作为备用动力机构的好处是主电磁铁7和副电磁铁8的响应迅速，通电情况下能够迅速相互吸引，将刀座51沿Z轴手臂52向上拉动，为避免刀座51与主电磁铁7相互碰撞，设置了阻尼机构9，为避免阻尼机构9对于刀座51响应速度的影响，在主连接部54和副连接部91之间设置有间隙，在刀座51上升过程的后期，通过阻尼机构9对刀座51进行减速，并且通过连接部54和副连接部91将刀座51与阻尼机构9相互连接避免刀座51再次下落。

进一步地，连接部54为向上凸起的T形连接钉522，副连接部91为橡胶块。刀座51向上移动的过程中，T形连接钉522向上插入槽体中，利用橡胶减震层避免连接部54与副连接部91刚性碰撞。

一些实施例中，还包括锁止机构和电磁铁解锁机构；锁止机构包括安装孔521、连接钉522和弹簧523，安装孔521设于Z轴手臂52上，连接钉522通过弹簧523与Z轴手臂52连接，连接钉522设于安装孔521内并与安装孔521滑动连接；刀座51上设有连接孔511，当备用动力机构驱动刀座51向上抬升一定的距离后，连接孔511能够被抬升至与安装孔521齐平，连接钉522能够在弹簧523的作用下伸入连接孔511中；电磁解锁机构包括第二电磁铁53，第二电磁铁53与Z轴手臂52连接，弹簧523设于第二电磁铁53与连接钉522之间，第二电磁铁53与主电源和控制器均连接，当电源探测器检测到主电源通电时，控制器控制第二电磁铁53通电，第二电磁铁53通电后吸引连接钉522向安装孔521内滑动并与连接孔511脱离连接。本实施例的好处在主电源断电的情况下，在刀座51被抬升一定的高度后利用连接钉522的作用将刀座51的位置固定，以节省备用电源的电量，在主电源通电的情况下，能够自动将刀座51从Z轴手臂52上解锁。

本发明还提供一种五轴加工中心的控制方法，采用上述的五轴加工中心，包括以下步骤：S1、电源探测器检测到主电源断电；S2、控制器控制备用电源启动；S3、主电磁铁7和副电磁铁8均通电并相互吸引，刀座51沿Z轴手臂52向上移动一段距离；S4、连接部54与副连接部91连接，阻尼机构9被压缩，刀座51继续向上移动一段距离；S5、连接孔511被抬升至与安装孔521齐平，连接钉522能够在弹簧523的作用下伸入连接孔511中，刀座51静止；S6、控制器控制备用电源断电；S7、电源探测器检测到主电源通电，控制器控制第二电磁铁53通电；S8、第二电磁铁53吸引连接钉522将弹簧523压缩，连接钉522与连接孔511脱离连接；S9、刀座51向下移动一端距离，阻尼机构被拉伸至到连接部54与副连接部91脱离连接；S10、刀座51继续向下移动一端距离。本发明的五轴加工中心的控制方法能够在主电源断电的情况下立即将刀座51向上抬起，避免刀座51随主机械手5的Z轴手臂52下移，避免刀座51上的刀具与被加工工件相撞损坏被加工工件，本发明具有响应速度快，安全可靠的好处。

在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种五轴加工中心，其特征在于：包括刀具库、机台、主机械手、刀具转移组件和控制器；

所述主机械手的自由端设有刀座，所述刀座中设有安装槽，所述安装槽的后部设有第一电极，所述安装槽的后部用于与所述刀具的一端抵接；

所述刀具转移组件包括副机械手，所述副机械手的自由端设有夹持机构和安装板，所述夹持机构用于从所述刀具库中夹持刀具，所述安装板用于与所述刀具的另一端抵接，所述安装板上设有第二电极；

所述副机械手能够将所述夹持机构中的刀具转移到所述安装槽中，所述控制器与所述第一电极和所述第二电极均连接；

所述刀具库用于存放刀具，所述机台用于夹持被加工零件；

还包括电流计，所述电流计与所述第一电极和第二电极均连接，所述控制器与所述电流计连接；所述刀具转移组件还包括安装板驱动机构，所述安装板驱动机构与所述安装板传动连接并驱动所述安装板相对于所述夹持机构平移；所述副机械手将所述夹持机构中的刀具转移到所述安装槽中后，控制器控制所述安装板向靠近所述夹持机构的方向移动，直到所述刀具与所述第一电极和所述第二电机均连接。

2.根据权利要求1所述的五轴加工中心，其特征在于：所述安装板上连接有距离感应器，所述距离感应器与所述控制器连接；所述主机械手上设有距离标识板，所述距离标识板与所述安装板的距离等于所述安装板与所述安装槽的槽底的距离，所述距离感应器用于感应所述距离标识板与所述安装板之间的距离。

3.根据权利要求1所述的五轴加工中心，其特征在于：还包括主电源、备用电源、备用动力机构和电源探测器，所述控制器与所述主电源、备用电源、电源探测器均连接，所述备用电源与所述备用动力机构连接，所述电源探测器用于探测所述主电源的通电和断电状态；所述主机械手包括Z轴手臂，所述刀座设于所述Z轴手臂的下端，所述备用动力机构与所述Z轴手臂和所述刀座均连接；所述探测器探测到所述主电源断开时，所述控制器控制所述备用电源为所述备用动力机构供电，所述备用动力机构在通电状况下能够驱动所述刀座沿所述Z轴手臂上升。

4.根据权利要求3所述的五轴加工中心，其特征在于：所述备用动力机构包括主电磁铁、副电磁铁和阻尼机构；所述主电磁铁和所述副电磁铁分别设于所述Z轴手臂上和所述刀座上，所述副电磁铁设于所述主电磁铁的下方，所述副电磁铁和所述主电磁铁均与所述控制器和所述备用电源连接；所述阻尼机构与所述Z轴手臂连接，所述刀座上设有连接部，所述阻尼机构的下端设有副连接部，所述连接部设于所述副连接部的下方，所述连接部与所述副连接部之间能够相连，所述连接部与所述副连接部之间设有间隙。

5.根据权利要求4所述的五轴加工中心，其特征在于：所述连接部为向上凸起的T形连接钉，所述副连接部为橡胶块，所述副连接部中设有橡胶减震层。

6.根据权利要求4-5中任一项所述的五轴加工中心，其特征在于：还包括锁止机构和电磁铁解锁机构；所述锁止机构包括安装孔、连接钉和弹簧，所述安装孔设于所述Z轴手臂上，所述连接钉通过所述弹簧与所述Z轴手臂连接，所述连接钉设于所述安装孔内并与所述安装孔滑动连接；所述刀座上设有连接孔，当所述备用动力机构驱动所述刀座向上抬升一定的距离后，所述连接孔能够被抬升至与所述安装孔齐平，所述连接钉能够在弹簧的作用下伸入所述连接孔中；所述电磁解锁机构包括第二电磁铁，所述第二电磁铁与所述Z轴手臂连接，所述弹簧设于所述第二电磁铁与所述连接钉之间，所述第二电磁铁与所述主电源和所述控制器均连接，当所述电源探测器检测到主电源通电时，所述控制器控制第二电磁铁通电，所述第二电磁铁通电后吸引所述连接钉向所述安装孔内滑动并与所述连接孔脱离连接。

7.一种五轴加工中心的控制方法，其特征在于，采用如权利要求6所述的五轴加工中心，包括以下步骤：S1、所述电源探测器检测到所述主电源断电；S2、所述控制器控制所述备用电源启动；S3、所述主电磁铁和所述副电磁铁均通电并相互吸引，所述Z轴手臂向上移动一段距离；S4、所述连接部与所述副连接部连接，所述阻尼机构被压缩，所述Z轴手臂继续向上移动一段距离；S5、所述连接孔被抬升至与所述安装孔齐平，所述连接钉能够在弹簧的作用下伸入所述连接孔中，所述Z轴手臂静止；S6、所述控制器控制所述备用电源断电；S7、所述电源探测器检测到所述主电源通电，所述控制器控制所述第二电磁铁通电；S8、所述第二电磁铁吸引所述连接钉将所述弹簧压缩，所述连接钉与所述连接孔脱离连接；S9、所述Z轴手臂向下移动一端距离，所述阻尼机构被拉伸至到所述连接部与所述副连接部脱离连接；S10、所述Z轴手臂继续向下移动一端距离。

Images