CN112872872A - 刀具组件更换装置以及刀具组件的更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀具组件更换装置以及刀具组件的更换方法，刀具组件更换装置，其特征在于，包括移动机构、装载机构和刀具组件更换机构，所述装载机构安装于所述移动机构上，所述刀具组件更换机构安装于所述装载机构或所述移动机构上，所述移动机构带动所述装载机构和所述刀具组件更换机构一起运动；所述装载机构上设置有至少两个用于存储刀具组件的工位；所述刀具组件更换机构包括安装于所述装载机构或所述移动机构的机械臂和安装于所述机械臂的活动端的夹取组件，所述夹取组件用于夹取所述刀具组件，所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述刀具组件转移。使用本发明的刀具组件更换装置能够实现刀具组件的自动更换，实现流程自动化。

Description

刀具组件更换装置以及刀具组件的更换方法

技术领域

本发明涉及机床自动化装备技术领域，更具体地，涉及一种刀具组件更换装置以及刀具组件的更换方法。

背景技术

PCB(印制线路板)的加工机床车间安装有多台同时工作或流水线工作的加工机床，例如，钻床、磨床或铣床等，各加工机床的刀具磨损到一定程度均需更换。现有技术中，各加工机床的一侧设置有用于存储多个刀具的刀盘，刀盘中收纳多个刀具，采用自动换刀装置实现刀具在刀盘和刀头之间的更换。然而，刀盘中的刀具均使用完需要集体更换时，缺少自动更换装置回收使用过的刀盘以及放置新的刀盘。

以钻床车间为例，安装有多个钻床，每个钻床一侧设有存储多个钻头的刀盘，当刀盘中的全部钻头需要集体更换时，缺乏自动回收旧刀盘及放置新刀盘的自动更换装置。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种刀具自动更换装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种刀具组件更换装置，包括移动机构、装载机构和刀具组件更换机构，

所述装载机构安装于所述移动机构上，所述刀具组件更换机构安装于所述装载机构或所述移动机构上，所述移动机构带动所述装载机构和所述刀具组件更换机构一起运动；

所述装载机构上设置有至少两个用于存储刀具组件的工位；

所述刀具组件更换机构包括安装于所述装载机构或所述移动机构的机械臂和安装于所述机械臂的活动端的夹取组件，所述夹取组件用于夹取所述刀具组件，所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述刀具组件转移。

本发明的目的之二在于提供一种利用上述的刀具组件更换装置进行刀具组件更换的方法，包括以下过程：

提供如上述的刀具组件更换装置，所述工位装载有所述刀具组件，预留至少一个工位为空工位；

所述刀具组件更换装置运行至靠近待更换的加工机床，所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述待更换的加工机床上的待更换的刀具组件并将其转移至预留的空的所述工位，然后所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述工位上装载的所述刀具组件并将其转移到所述待更换的加工机床上，完成所述待更换的加工机床的所述刀具组件的更换。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明实施例通过设置移动机构，使刀具组件更换装置能够运行于车间的各加工机床之间，代替人工，实现流程自动化；通过设置装载机构，能够装载刀具组件以及回收后的刀具组件；通过设置刀具组件更换机构，能够实现刀具组件的更换，提高生产效率。另，通过利用刀具组件更换装置进行刀具组件更换，能够为整个车间的所有加工机床进行刀具组件的更换，能够实现流程自动化，极大地减少人工操作，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1是本发明一具体实施例的刀具组件更换装置的结构示意图。

图2是图1中的刀具组件更换机构的结构示意图。

图3是图1中的载台的结构示意图。

图4是图1中的刀具组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1～图4，本发明公开了一种刀具组件更换装置，包括移动机构10、装载机构20和刀具组件更换机构30，装载机构20安装于移动机构10上，刀具组件更换机构30安装于装载机构20或移动机构10上，移动机构10带动装载机构20和刀具组件更换机构30一起运动。移动机构10可以在加工车间的各加工机床之间运动，为各加工机床更换刀具组件40，实现车间各加工机床流程自动化，极大的减少人工操作。

装载机构20上设置有至少两个用于存储刀具组件40的工位211。

刀具组件更换机构30包括安装于移动机构10或装载机构20的机械臂31和安装于机械臂31的活动端的夹取组件32，夹取组件32用于夹取刀具组件40，机械臂31带动夹取组件32夹取刀具组件40实现刀具组件40在工位211和加工机床之间的转移，或者工位211与配刀区之间的转移，或者工位211与回收区之间的转移。

在一具体实施例中，装载机构20的顶面设置有载台21，载台21上分布有各工位211，机械臂31设置于载台21上，如此设置，可以使刀具组件更换装置更简练，占用空间小，能够穿梭于较窄区域，便于在车间各处运行。

在一具体实施例中，机械臂31设置于载台21的中间区域，机械臂31的周围分布有各工位211，可以使工位211的数量尽可能多，机械臂31绕垂直于载台21的台面的转动轴线转动，即可对任意工位211的刀具组件40进行操作，且不额外增加刀具组件更换装置的宽度。

在一具体实施例中，机械臂31包括固定安装于装载机构20的安装底座311、转动连接于安装底座311的第一机械臂312、转动连接于第一机械臂312的第二机械臂313、转动连接于第二机械臂313的第三机械臂314和转动连接于第三机械臂314的第四机械臂315，第四机械臂315的活动端转动连接夹取组件32；第一机械臂312与安装底座311之间的相对转动轴线垂直于载台21的台面，第二机械臂313与第一机械臂312之间的相对转动轴线平行于载台21的台面，第三机械臂314与第二机械臂313之间的相对转动轴线平行于载台21的台面，第四机械臂315与第三机械臂314之间的相对转动轴线平行于载台21的台面，夹取组件32与第四机械臂315之间的相对转动轴线垂直于第四机械臂315与第三机械臂314之间的相对转动轴线，上述构成的刀具组件更换机构30可实现空间任意位置的定位，便于夹取组件32移动刀具组件40。

具体的，安装底座311安装于载台21下方，第一机械臂312通过第一旋转轴316与安装底座311转动连接，第一旋转轴316垂直于载台21的台面，第一机械臂312向载台21的台面上方延伸，第一机械臂312的远离安装底座311的一端通过第二旋转轴317与第二机械臂313的一端转动连接，第二旋转轴317平行于载台21的台面，第二机械臂313的远离第一机械臂312的一端通过第三旋转轴318与第三机械臂314的一端转动连接，第三旋转轴318平行于载台21的台面，第三机械臂314的远离第二机械臂313的一端通过第四旋转轴319与第四机械臂315的一端转动连接，第四旋转轴319平行于载台21的台面，第四机械臂315的远离第三机械臂314的一端为活动端，其通过第五旋转轴320与夹取组件32转动连接，第五旋转轴320垂直于第四旋转轴319，夹取组件32通过第五旋转轴320在360°范围内调整角度夹取刀具组件40，通过第四旋转轴319、第三旋转轴318、第二旋转轴317和第一旋转轴316的配合，可实现空间任意位置的定位。

上述的第一旋转轴316、第二旋转轴317、第三旋转轴318、第四旋转轴319和第五旋转轴320可以是虚体，也可以是实体。

在一具体实施例中，载台21上设置有用于定位刀具组件40的定位组件，以使刀具组件40定位至划分的各工位211上，防止刀具组件40跌落。

优选的，各工位211均设置定位组件，在一具体实施例中，定位组件包括设置于载台21上的定位柱22，刀具组件40上设有与定位柱22相匹配的定位孔411，将刀具组件40放置于工位211上时，定位柱22穿过定位孔411，限制刀具组件40在载台21台面上的滑动，防止刀具组件40跌落。为了防止刀具组件40在载台21台面的转动，在本具体实施例中，定位柱22的数量设置为2个，定位孔411的数量与定位柱22的数量一致。

为了精准定位，在一具体实施例中，定位组件还包括设置于载台21上的限位块23，限位块23用于限制刀具组件40在载台21台面上的转动，在本具体实施例中，限位块23为L型，其与刀具组件40的一角的外轮廓相匹配，限制刀具组件40在载台21台面上的转动，每个工位211仅需设置一个L型限位块23即可限制刀具组件40在载台21台面上的转动。

通过定位柱22和限位块23的联合使用，实现刀具组件40在工位211的准确定位，防止刀具组件40在载台21的台面上的滑动和转动。

在一具体实施例中，刀具组件更换装置还包括安装于机械臂31前端的图像采集组件33，图像采集组件33能辅助刀具组件更换机构30进行定位。图像采集组件33可以为摄像头331等，在本具体实施例中，图像采集组件33包括摄像头331和光源332，光源332设置于摄像头331的前方，光源332使图像采集更清晰。具体的，摄像头331可以采用现有技术中的任何形式的摄像头，例如CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)摄像头等，CCD摄像头是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。

在本发明中，刀具组件更换装置还包括设置于刀具组件40上的识别构件，识别构件用于标识刀具组件40，图像采集构件能够识别构件的信息，便于控制系统对每个刀具组件40的管理。识别构件的信息可以包括刀具组件40的型号、匹配的加工机床、更换路线、更换时间、采购途径、采购时间等等标记刀具组件40从生产到采购、使用甚至报废的全生命周期的任何信息。

具体的，识别构件可以是二维码标签、射频识别构件等。

控制系统可以是设置于刀具组件更换装置上的控制系统，也可以是单独设置的用于控制整个车间工作流程的中央控制系统。

为了便于运输刀具组件40，在一具体实施例中，刀具组件40包括固定座41、固定于固定座41上的刀盘42和收容于刀盘42的刀具43，夹取组件32夹取固定座41，固定座41带动刀盘42和刀具43一起转移，固定座41与工位211相连接，固定座41上设有与定位柱22匹配的定位孔411。固定座41的作用是便于对刀具组件40的整体转移，提高刀具组件40的转移效率。

当然，刀具组件40可以仅为一个刀具43，也可以是仅包括刀盘42和收容于刀盘42的一个或两个以上刀具43，刀盘42的底部设有与定位柱22匹配的定位孔411。

在本具体实施例中，固定座41上可固定有一个或两个以上的刀盘42，刀盘42内收容有若干刀具43，增加固定座41可以提高刀具组件40的转移效率。

在一具体实施例中，移动机构10为自动导航车，也称为AGV(Automated GuidedVehicle，简称AGV)车，是指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶的运输车，其带动位于其上方的装载机构20和刀具组件更换机构30一起在车间内沿预设路径自由运动。

移动机构10可以是现有技术中任意能够自动运行的车辆，只要能实现自动运输功能即可。

在一具体实施例中，夹取组件32包括相对设置的两夹爪322和使两夹爪322夹取和松开的夹取驱动构件。两夹爪322用于夹取刀具组件40，在本具体实施例中，两夹爪322朝相背离的方向运动能够松开刀具组件40，两夹爪322相向运动能够夹紧刀具组件40。在其他可采用的实施例中，两夹爪322也可以通过转动实现夹紧和松开的动作等。

在本具体实施例中，载台21上还设有避让夹取组件32的避让孔24，以使夹取组件32将刀具组件40置于工位211上后能够顺利撤出。

车间内设置有多台加工机床，加工机床可以都是钻床、磨床或铣床等，也可以包括上述各种机床，当然，加工机床不仅仅局限于上述所列举的机床种类。各加工机床均配置有对应的刀具组件40。使用本发明的刀具组件更换装置为各加工机床更换刀具组件40包括以下步骤：

步骤S1：提供上述的刀具组件更换装置，工位211上装载有刀具组件40，预留至少一个工位211为空工位211。

在本步骤中，优选的，工位211上装载有刀具组件40的过程为：刀具组件更换装置运行至储存有刀具组件40的配刀区，机械臂31带动夹取组件32夹取位于配刀区的刀具组件40并将其转移到工位211上。

在车间内设置配刀区，用于储存刀具组件40，配刀区的刀具组件40主要为具有使用价值的刀具组件40，可以是新的刀具组件40，也可以是处理过的可再次使用的刀具组件40。

步骤S2：刀具组件更换装置运行至靠近待更换的加工机床，机械臂31带动夹取组件32夹取待更换的加工机床上的待更换的刀具组件40并将其转移至预留的空的工位211，然后机械臂31带动夹取组件32夹取工位211上装载的刀具组件40并将其转移到待更换的加工机床上，完成待更换的加工机床的刀具组件40的更换。

在该步骤中，完成一个加工机床的刀具组件40的更换后，刀具组件更换装置可继续运行至下一待更换的加工机床，重复步骤S2的方法，完成下一待更换的加工机床的刀具组件40的更换，直至工位211上的所有刀具组件40均更换完。

步骤S3：刀具组件更换装置运行至回收刀具组件40的回收区，机械臂31带动夹取组件32夹取装载机构20上回收的刀具组件40并将其转移至回收区。

在车间内设置回收区，用于储存回收的刀具组件40，回收区的刀具组件40等待被处理。

在一具体实施例中，优选的采用图像采集组件33协助定位以及识别识别构件的信息，不仅便于精准定位，而且便于控制系统对刀具组件40的管理。

具体的，在步骤S1中，刀具组件更换装置运行至储存有刀具组件40的配刀区时，在机械臂31带动夹取组件32夹取位于配刀区的刀具组件40之前，刀具组件更换装置通过图像采集组件33定位刀具组件40的位置，并通过图像采集组件33识别识别构件且记录识别构件的信息。

在步骤S2中，刀具组件更换装置运行至靠近待更换的加工机床时，在机械臂31带动夹取组件32夹取待更换的加工机床上的待更换的刀具组件40之前，刀具组件更换装置通过图像采集组件33定位待更换的刀具组件40的位置，并通过图像采集组件33识别识别构件记录识别构件的信息。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种刀具组件更换装置，其特征在于，包括移动机构、装载机构和刀具组件更换机构，

所述装载机构安装于所述移动机构上，所述刀具组件更换机构安装于所述装载机构或所述移动机构上，所述移动机构带动所述装载机构和所述刀具组件更换机构一起运动；

所述装载机构上设置有至少两个用于存储刀具组件的工位；

所述刀具组件更换机构包括安装于所述装载机构或所述移动机构的机械臂和安装于所述机械臂的活动端的夹取组件，所述夹取组件用于夹取所述刀具组件，所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述刀具组件转移。

2.根据权利要求1所述的刀具组件更换装置，其特征在于，所述装载机构的顶面设置有载台，所述载台上设置有所述工位，所述机械臂设置于所述载台上。

3.根据权利要求2所述的刀具组件更换装置，其特征在于，所述机械臂包括固定安装于所述移动机构的安装底座、转动连接于所述安装底座的第一机械臂、转动连接于所述第一机械臂的第二机械臂、转动连接于所述第二机械臂的第三机械臂和转动连接于所述第三机械臂的第四机械臂，所述第四机械臂的活动端转动连接所述夹取组件；

所述第一机械臂与所述安装底座之间的相对转动轴线垂直于所述载台的台面，所述第二机械臂与所述第一机械臂之间的相对转动轴线平行于所述载台的台面，所述第三机械臂与所述第二机械臂之间的相对转动轴线平行于所述载台的台面，所述第四机械臂与所述第三机械臂之间的相对转动轴线平行于所述载台的台面，所述夹取组件与所述第四机械臂之间的相对转动轴线垂直于所述第四机械臂与所述第三机械臂之间的相对转动轴线。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的刀具组件更换装置，其特征在于，所述载台上设置有用于定位所述刀具组件的定位组件；每个所述工位均设置有所述定位组件，所述定位组件包括设置于所述载台上的定位柱，所述刀具组件上设有与所述定位柱相匹配的定位孔；所述定位组件还包括设置于所述载台上的限位块，所述限位块用于限制所述刀具组件在所述载台的台面上的转动。

5.根据权利要求1所述的刀具组件更换装置，其特征在于，还包括安装于所述机械臂前端的图像采集组件。

6.根据权利要求5所述的刀具组件更换装置，其特征在于，还包括设置于所述刀具组件上的识别构件，所述识别构件用于标识所述刀具组件，所述图像采集构件能够识别所述识别构件的信息。

7.一种刀具组件的更换方法，其特征在于，包括以下过程：

提供如权利要求1～6中任意一项所述的刀具组件更换装置，所述工位装载有所述刀具组件，预留至少一个工位为空工位；

所述刀具组件更换装置运行至靠近待更换的加工机床，所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述待更换的加工机床上的待更换的刀具组件并将其转移至所述空工位，然后所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述工位上装载的所述刀具组件并将其转移到所述待更换的加工机床上，完成所述待更换的加工机床的所述刀具组件的更换。

8.根据权利要求7所述的更换方法，其特征在于，所述工位装载有所述刀具组件的过程为：所述刀具组件更换装置运行至储存有所述刀具组件的配刀区，所述机械臂带动所述夹取组件夹取位于所述配刀区的所述刀具组件并将其转移到所述工位上。

9.根据权利要求8所述的更换方法，其特征在于，完成所述待更换的加工机床的所述刀具组件的更换之后，所述刀具组件更换装置运行至回收所述刀具组件的回收区，所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述装载机构上回收的所述刀具组件并将其转移至所述回收区。

10.根据权利要求9所述的更换方法，其特征在于，

所述刀具组件更换装置运行至靠近所述待更换的加工机床时，在所述机械臂带动所述夹取组件夹取所述待更换的加工机床上的待更换的所述刀具组件之前，所述刀具组件更换装置通过所述图像采集组件定位所述待更换的所述刀具组件的位置，并通过所述图像采集组件识别所述识别构件且记录所述识别构件的信息；以及

所述刀具组件更换装置运行至储存有所述刀具组件的所述配刀区时，在所述机械臂带动所述夹取组件夹取位于所述配刀区的所述刀具组件之前，所述刀具组件更换装置通过所述图像采集组件定位所述刀具组件的位置，并通过所述图像采集组件识别所述识别构件记录所述识别构件的信息。

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