CN116475842B - 一种刀套外圆截面偏差检测装置、方法及链式刀库 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及链式刀库技术领域，尤其涉及一种刀套外圆截面偏差检测装置、方法及链式刀库，包括：导向板和测试组件；导向板朝向链条的一侧面平行于链条的传送方向设置，并与线性传送段内链条中若干刀套的一侧滑动接触；测试组件包括固定座和测试杆，测试杆包括外套筒和顶杆，外套筒垂直于链条固定在固定座上，顶杆同轴滑动设置在外套筒内；顶杆伸出外套筒的一端抵触在刀套对应导向板的另一侧，伸出外套筒的另一端设有感应板，且感应板和外套筒之间设有多个拉簧，并在固定座上设有距离传感器，用于检测感应板与外套筒之间的距离，便于及时发现刀套变形，保证刀套与链轮处于完全啮合状态，提高了自动换刀的准确性和可靠性，从而避免掉刀和撞刀风险。
Description
技术领域
本发明涉及链式刀库技术领域，尤其涉及一种刀套外圆截面偏差检测装置、方法及链式刀库。
背景技术
数控加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库的种类很多，常见的有盘式刀库、斗笠刀库、链式刀库等。链式刀库具有存放刀具数量多、机构简便、易于维护等优点，多数用于中大型数控机床。
现有技术中，数控机床刀库传送装置包括刀库底座，刀库底座上装设有刀具链，刀具链为依次相连的多个刀套组成的环状链，每个刀套内能够装配有刀具，在环状的刀具链内部啮合有链轮，链轮连接到动力装置，链轮在动力装置的作用下直接驱动刀套绕链轮运动。
然而链式刀库在长时间运行期间，由于各种因素的影响，刀具链内刀套容易产生变形（见附图1），导致刀套与链轮的齿槽不能完全啮合，从而出现链条时紧时松的传送现象，直接影响机床自动换刀的准确性和可靠性，严重可能导致掉刀、撞刀等故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种刀套外圆截面偏差检测装置、方法及链式刀库，有效解决背景技术中的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种刀套外圆截面偏差检测装置，设置在链条的线性传送段，包括：
沿链条的传送方向设置在链条两侧的导向板和测试组件；
所述导向板朝向链条的一侧面平行于链条的传送方向设置，并与线性传送段内链条中若干刀套的一侧滑动接触；
所述测试组件包括固定座、及设置在所述固定座上的测试杆，所述测试杆包括外套筒和顶杆，所述外套筒垂直于链条固定在所述固定座上，所述顶杆同轴滑动设置在所述外套筒内；
其中，所述顶杆伸出所述外套筒的一端抵触在所述刀套对应所述导向板的另一侧，伸出所述外套筒的另一端设有感应板，且所述感应板和所述外套筒之间设有多个拉簧，并在所述固定座上对应所述感应板的位置设有距离传感器，用于检测所述感应板与所述外套筒之间的距离。
进一步地，所述导向板安装于支架上，且位于所述刀套沿轴向的中间位置；
并在所述导向板与所述刀套接触面上设有耐磨板。
进一步地，在所述固定座上沿链条传送方向设有两个所述测试杆；
两个所述测试杆对应的两测试点之间的距离与链条的节距相等。
进一步地，所述外套筒的外圆柱面上沿轴线方向设有若干环形槽；
相邻两个环形槽间距与所述固定座的侧壁厚度相同。
进一步地，所述顶杆包括滑动轴段，所述滑动轴段伸向链条的端部设有测试头，所述测试头包括对称设置的第一倾斜面和第二倾斜面；
且所述第一倾斜面和第二倾斜面沿轴线朝向所述刀套的方向逐渐向内聚拢；
在链条对刀套进行传送时，所述第一倾斜面或所述第二倾斜面与所述刀套外圆柱面滑动接触。
进一步地，所述测试头内对应所述第一倾斜面和所述第二倾斜面设有出油路；
所述顶杆在所述外套筒内靠近所述刀套一端形成进油腔，并在所述外套筒上设有进油路；
在所述顶杆位于所述进油腔处沿径向设有贯穿孔，所述贯穿孔与所述出油路连通。
进一步地，所述第一倾斜面和所述第二倾斜面呈弧形结构，且朝向轴线方向凸起；
当所述刀套与所述第一倾斜面或所述第二倾斜面开始接触时，所述第一倾斜面或所述第二倾斜面与所述刀套的外圆柱面相切，并在所述第一倾斜面或所述第二倾斜面与所述外圆柱面之间形成缓存区。
进一步地，在所述外套筒的所述进油路上设有单向流量控制阀；
当所述测试头开始接触所述刀套时，所述单向流量控制阀打开，液压油经所述进油路进入所述进油腔内，此时所述进油腔内润滑油的注入流量大于所述出油路的溢出流量，以使所述顶杆沿轴向朝着远离所述刀套的方向移动；
当所述刀套的圆心位于所述测试头的轴线延长线上时，所述单向流量控制阀关闭，顶杆在所述拉簧作用下朝向所述刀套运动，以使所述进油腔内的润滑油经所述出油路流出。
本发明还提供了一种刀套外圆截面偏差检测方法，采用如上所述的刀套外圆截面偏差检测装置，包括以下步骤：
将导向板和测试组件设置在所述刀套链的直线传输的轨迹段处，并使导向板和测试组件设置在链条的两侧；
调整导向板，使刀套与导向板的侧面接触，并使测试杆内的顶杆置于两个刀套之间，此时顶杆的端部置于两刀套圆心连线与截面最高点连线之间；
启动链条，使链条带动刀套传动，刀套的外圆柱面使顶杆缩回至外套筒内，直至顶杆运动至刀套截面最高点处，此时距离传感器检测感应板与外套筒之间的距离；
若感应板与外套筒之间的距离不在设定范围值内时，距离传感器通过控制器使链条停止传动，并提示操作人员更换刀套，否则链条继续传动，以对下一刀套进行检测。
本发明还提供了一种链式刀库，包括刀库本体、驱动链轮组以及包绕在所述驱动链轮组上的环状刀套链，以及如权利要求1-8任一项所述的刀套外圆截面偏差检测装置。
本发明的有益效果为：本发明通过导向板和测试组件的设置，能够便于及时发现刀套变形，以保证链条内刀套与链轮始终处于完全啮合状态，保证了传动的稳定性，有效提高了自动换刀的准确性和可靠性，能够有效避免掉刀和撞刀风险。
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中记载的一些实施例，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。
图1为背景技术中刀套的两种变形示意图；
图2为本发明实施例中导向板与测试组件的设置示意图；
图3为本发明实施例中导向板与测试组件对刀套的检测示意图；
图4为本发明实施例中测试组件的结构示意图；
图5为本发明实施例中测试杆位于两刀套之间的结构示意图；
图6为本发明实施例中测试杆与一刀套开始接触的结构示意图；
图7为本发明实施例中测试杆对刀套截面最高点进行检测的示意图；
图8为本发明实施例中导向板的结构示意图；
图9为本发明实施例中测试杆的分解示意图；
图10为本发明实施例中测试头的结构示意图；
图11为本发明实施例中测试杆的截面示意图；
图12为本发明实施例中检测装置在链式刀库的安装示意图。
附图标记：00、链条；01、刀套；10、导向板；20、测试组件；21、固定座；22、测试杆；221、外套筒；222、顶杆；a、滑动轴段；b、测试头；b1、第一倾斜面；b2、第二倾斜面；23、感应板；24、拉簧；25、距离传感器；c、出油路；d、进油腔；e、进油路；f、贯穿孔。
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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图2至图11所示的刀套01外圆截面偏差检测装置，设置在链条00的线性传送段，包括：沿链条00的传送方向设置在链条00两侧的导向板10和测试组件20；
导向板10朝向链条00的一侧面平行于链条00的传送方向设置，并与线性传送段内链条00中若干刀套01的一侧滑动接触；其中导向板10置于刀套01两端部的两链板之间，以避免刀套01在检测过程中轴线发生偏移，进一步保证了刀套01定位精度；
测试组件20包括固定座21、及设置在固定座21上的测试杆22，测试杆22包括外套筒221和顶杆222，外套筒221垂直于链条00固定在固定座21上，顶杆222同轴滑动设置在外套筒221内；外套筒221远离链条00的一端通过封盖板将顶杆222限位在外套筒221的滑动腔内，其中，顶杆222伸出外套筒221的一端抵触在刀套01对应导向板10的另一侧，伸出外套筒221的另一端设有感应板23，且感应板23和外套筒221之间设有多个拉簧24，并在固定座21上对应感应板23的位置设有距离传感器25，用于检测感应板23与外套筒221之间的距离。
本发明优选实施例中，链条00在驱动轮组的驱动作用下实现传动，以将链条00上的若干刀套01依次传送至检测装置处，而传动至检测位置的若干刀套01通过导向板10能够对若干刀套01的一侧面进行校正，以使若干刀套01与导向板10侧面接触，从而保证刀套01在链条00内一侧的基准点位于同一直线上，而相对于导向板10设置在链条00另一侧的测试组件20，当顶杆222的轴线延长线位于两刀套01之间时，此时顶杆222与刀套01不接触，拉簧24不受力，而顶杆222端部与刀套01圆心沿顶杆222轴线方向的距离小于刀套01外圆柱面半径，随着链条00的不断传送，顶杆222的端部沿刀套01外圆柱面的弧面进行滑动，使顶杆222产生沿轴向的移动，此时拉簧24逐步被拉伸，直至刀套01的圆心位于顶杆222的轴线延长线上时，距离传感器25检测感应板23与外套筒221之间的距离，当检测的距离不在设定范围值内时，则表明刀套01外圆柱面发生凸起或凹陷的情况严重影响与链轮的啮合，因此距离传感器25会通过控制器使链条00停止传动，并提示操作人员更换刀套01。
本发明通过导向板10和测试组件20的设置，能够便于及时发现刀套01变形，以保证链条00内刀套01与链轮始终处于完全啮合状态，保证了传动的稳定性，有效提高了自动换刀的准确性和可靠性，从而能够有效避免掉刀和撞刀风险。
本发明优选实施例中，导向板10安装于支架上，且位于刀套01沿轴向的中间位置，并在导向板10与刀套01接触面上设有耐磨板，耐磨板可采用硬度较高且摩擦系数较小的材料，如尼龙、聚四氟乙烯。
由于链条00的长时间传送，其链节之间的节距容易变大，影响链轮对链条00啮合精准度，因此，本发明中在固定座21上沿刀套01链传送方向设有两个测试杆22，在对刀套01截面偏差进行检测过程中，能够通过对比第一测试杆22和第二测试杆22的检测值来提高检测精准度，同时两个测试杆22对应的两测试点之间的距离与链条00的节距相等。
具体地，将第一测试杆22和第二测试杆22平行设置，且位于同一截面内，在对相邻的两刀套01进行截面偏差检测过程中，通过对比第一测试杆22和第二测试杆22到达刀套01的象限点的时间，从而判断节距是否满足传动要求，便于及时发现链条00节距变化，提高了传动的可靠性。
本发明中外套筒221通过卡簧限位固定在固定座21上，为了适应不同直径的刀套01，优选地，在外套筒221的外圆柱面上沿轴线方向设有若干环形槽，相邻两个环形槽间距与固定座21的侧壁厚度相同，能够使外套筒221在卡簧作用下，固定在固定座21上，若干环形槽则便于调整顶杆222与刀套01起始接触位置，以保证刀套01在链条00传动时能够顺利将顶杆222挤回至外套筒221内，提高检测装置的可实施性。
结合图9~10所示，顶杆222包括滑动轴段a，滑动轴段a伸向链条00的端部设有测试头b，测试头b包括对称设置的第一倾斜面b1和第二倾斜面b2；且第一倾斜面b1和第二倾斜面b2沿轴线朝向刀套01的方向逐渐向内聚拢；在链条00对刀套01进行传送时，第一倾斜面b1或第二倾斜面b2与刀套01外圆柱面滑动接触。
在上述实施例基础上，为了减少测试头b与刀套01之间的滑动摩擦力，如图11所示，测试头b内对应第一倾斜面b1和第二倾斜面b2设有出油路c；润滑油经出油路c从两个倾斜面流出，形成润滑油膜，有效减少摩擦阻力对刀套01造成的损害，另外在顶杆222滑动至刀套01截面最高点时，此时拉簧24所受拉力会导致顶杆222在脱离最高点后朝向刀套01形成冲击力，影响链条00传送的稳定性，因此，顶杆222在外套筒221内靠近刀套01一端形成进油腔d，并在外套筒221上设有进油路e；将进油腔d设置在顶杆222的前端，通过腔内润滑油起到缓冲作用，能够使顶杆222根据润滑油的流出流量控制顶出速度，优选地，在顶杆222位于进油腔d处沿径向设有贯穿孔f，贯穿孔f与出油路c连通，且贯穿孔f设置在根部位置，能够将进油腔d内的流量经贯穿孔f引流至出油路c。
润滑油经进油路e注入进油腔d时，由于进油路e的进油流量大于贯穿孔f的流出流量，因此会有一部分润滑油经贯穿孔f从出油路c流出，而另一部分储存在进油腔d内，随着进油腔d内润滑油不断增加，腔内压力会推动顶杆222沿轴线朝着远离刀套01方向运动，能够减少刀套01对顶杆222的所需推动力，而在顶杆222从刀套01截面最高点开始逐步靠近导向板10时，此时进油路e停止注油，顶杆222在拉簧24的拉力作用下，将进油腔d内的润滑油挤出，以使拉簧24恢复至自由状态。
作为上述实施例的优选，第一倾斜面b1和第二倾斜面b2呈弧形结构，且朝向轴线方向凸起，当刀套01与第一倾斜面或第二倾斜面开始接触时，第一倾斜面或第二倾斜面与刀套01的外圆柱面相切，并在第一倾斜面或第二倾斜面与外圆柱面之间形成缓存区，以使润滑油能够具有足够的储存空间，从而保证刀套01外圆柱面润滑充分，同时对刀套01具有一定降温作用。
由于顶杆222在检测刀套01时仅需检测截面最高点，因此，在外套筒221的进油路e上设有单向流量控制阀，能够使进油腔d内始终存在润滑油，以改变顶杆222再次启动位置，提高了检测效率，具体地，当测试头b开始接触刀套01时，测试头01处于初始位置，将单向流量控制阀打开，液压油经进油路e进入进油腔d内，此时进油腔d内润滑油的注入流量大于出油路c的溢出流量，以使顶杆222从初始位置沿轴向朝着远离刀套01的方向移动，而当刀套01的圆心位于测试头b的轴线延长线上时，单向流量控制阀关闭，顶杆222在拉簧24作用下朝向刀套01运动，以将进油腔d内的润滑油仅经出油路c流出，而在下一刀套01与测试头b接触时，进油腔d内的润滑油没有完全排出，使顶杆222从第二位置开始动作，其中顶杆222在初始位置时其端部与刀套01圆心之间的距离小于顶杆22在第二位置时端部与刀套01圆心之间的距离。
本发明提供了一种刀套01外圆截面偏差检测方法，采用刀套01外圆截面偏差检测装置，包括以下步骤：
将导向板10和测试组件20设置在刀套01链的直线传输的轨迹段处，并使导向板10和测试组件20设置在链条00的两侧；
调整导向板10，使刀套01与导向板10的侧面接触，并使测试杆22内的顶杆222置于两个刀套01之间，此时顶杆222的端部置于两刀套01圆心连线与截面最高点连线之间；
启动链条00，使链条00带动刀套01传动，刀套01的外圆柱面使顶杆222缩回至外套筒221内，直至顶杆222运动至刀套01截面最高点处，此时距离传感器25检测到感应板23与外套筒221之间的距离；
若感应板23与外套筒221之间的距离不在设定范围值内时，距离传感器25通过控制器使链条00停止传动，并提示操作人员更换刀套01，否则继续对下一刀套01进行检测。
如图12所示，本发明还提供了一种链式刀库，包括刀库本体、驱动链轮组以及包绕在驱动链轮组上的环状刀套01链，以及刀套01外圆截面偏差检测装置。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种刀套外圆截面偏差检测装置，设置在链条的线性传送段，其特征在于，包括：
沿链条的传送方向设置在链条两侧的导向板和测试组件；
所述导向板朝向链条的一侧面平行于链条的传送方向设置，并与线性传送段内链条中若干刀套的一侧滑动接触；
所述测试组件包括固定座、及设置在所述固定座上的测试杆，所述测试杆包括外套筒和顶杆，所述外套筒垂直于链条固定在所述固定座上，所述顶杆同轴滑动设置在所述外套筒内；
其中，所述顶杆伸出所述外套筒的一端抵触在所述刀套对应所述导向板的另一侧，伸出所述外套筒的另一端设有感应板，且所述感应板和所述外套筒之间设有多个拉簧，并在所述固定座上对应所述感应板的位置设有距离传感器，用于检测所述感应板与所述外套筒之间的距离；
所述顶杆包括滑动轴段，所述滑动轴段伸向链条的端部设有测试头，所述测试头包括对称设置的第一倾斜面和第二倾斜面；
且所述第一倾斜面和第二倾斜面沿轴线朝向所述刀套的方向逐渐向内聚拢；
在链条对刀套进行传送时，所述第一倾斜面或所述第二倾斜面与所述刀套外圆柱面滑动接触；
所述测试头内对应所述第一倾斜面和所述第二倾斜面设有出油路；
所述顶杆在所述外套筒内靠近所述刀套一端形成进油腔，并在所述外套筒上设有进油路；
在所述顶杆位于所述进油腔处沿径向设有贯穿孔，所述贯穿孔与所述出油路连通；
润滑油经所述进油路注入所述进油腔时，由于所述进油路的进油流量大于所述贯穿孔的流出流量，会有一部分润滑油经所述贯穿孔从所述出油路流出，而另一部分储存在所述进油腔内，随着所述进油腔内润滑油不断增加，腔内压力会推动所述顶杆沿轴线朝着远离刀套方向运动，能够减少刀套对所述顶杆的所需推动力，而在所述顶杆从刀套截面最高点开始逐步靠近所述导向板时，此时所述进油路停止注油，所述顶杆在拉簧的拉力作用下，将所述进油腔内的润滑油挤出，以使所述拉簧恢复至自由状态。
2.根据权利要求1所述的刀套外圆截面偏差检测装置，其特征在于，所述导向板安装于支架上，且位于所述刀套沿轴向的中间位置；
并在所述导向板与所述刀套接触面上设有耐磨板。
3.根据权利要求1所述的刀套外圆截面偏差检测装置，其特征在于，在所述固定座上沿链条传送方向设有两个所述测试杆；
两个所述测试杆对应的两测试点之间的距离与链条的节距相等。
4.根据权利要求1所述的刀套外圆截面偏差检测装置，其特征在于，所述外套筒的外圆柱面上沿轴线方向设有若干环形槽；
相邻两个环形槽间距与所述固定座的侧壁厚度相同。
5.根据权利要求1所述的刀套外圆截面偏差检测装置，其特征在于，所述第一倾斜面和所述第二倾斜面呈弧形结构，且朝向轴线方向凸起；
当所述刀套与所述第一倾斜面或所述第二倾斜面开始接触时，所述第一倾斜面或所述第二倾斜面与所述刀套的外圆柱面相切，并在所述第一倾斜面或所述第二倾斜面与所述外圆柱面之间形成缓存区。
6.根据权利要求1所述的刀套外圆截面偏差检测装置，其特征在于，在所述外套筒的所述进油路上设有单向流量控制阀；
当所述测试头开始接触所述刀套时，所述单向流量控制阀打开，液压油经所述进油路进入所述进油腔内，此时所述进油腔内润滑油的注入流量大于所述出油路的溢出流量，以使所述顶杆沿轴向朝着远离所述刀套的方向移动；
当所述刀套的圆心位于所述测试头的轴线延长线上时，所述单向流量控制阀关闭，顶杆在所述拉簧作用下朝向所述刀套运动，以使所述进油腔内的润滑油经所述出油路流出。
7.一种刀套外圆截面偏差检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的刀套外圆截面偏差检测装置，包括以下步骤：
将导向板和测试组件设置在刀套链的直线传输的轨迹段处，并使导向板和测试组件设置在链条的两侧；
调整导向板，使刀套与导向板的侧面接触，并使测试杆内的顶杆置于两个刀套之间，此时顶杆的端部置于两刀套圆心连线与截面最高点连线之间；
启动链条，使链条带动刀套传动，刀套的外圆柱面使顶杆缩回至外套筒内，直至顶杆运动至刀套截面最高点处，此时距离传感器检测感应板与外套筒之间的距离；
若感应板与外套筒之间的距离不在设定范围值内时，距离传感器通过控制器使链条停止传动，并提示操作人员更换刀套，否则链条继续传动，以对下一刀套进行检测。
8.一种链式刀库，其特征在于，包括刀库本体、驱动链轮组以及包绕在所述驱动链轮组上的环状刀套链，以及如权利要求1-6任一项所述的刀套外圆截面偏差检测装置。
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