CN210281533U - 一种非接触式识别的刀库装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非接触式识别的刀库装置，包括若干超声波刀柄、机床主轴安装在机床主轴上的编码识别器、刀架、若干槽位、若干编码标签以及机床控制系统，编码标签既位于对应的槽位上也位于编码识别器的抓刀路径上，各个编码标签包含对应槽位上的超声波刀柄的标识参数；机床控制系统中预置各个槽位上的超声波刀柄的标识参数，编码识别器将对应编码标签上的标识参数发送至机床控制系统中，机床控制系统能够比较两者的标识参数是否一致后判断下一步是继续工作或停止工作，该设计闭环防呆设计，避免后续加工失败，提高数控加工的安全性。此实用新型用于数控加工技术领域。

Description

一种非接触式识别的刀库装置

技术领域

本实用新型涉及数控加工技术领域，特别是涉及一种非接触式识别的刀库装置。

背景技术

在数控加工的过程中，会使用超声波发射器通过向超声波刀柄输入电流信号以控制超声波刀柄产生特定的超声波，将特定的超声波加载在数控加工的加工刀具上，使得数控加工达到所要求的加工精度。

在旋转超声加工过程中，加工不同的位置或者结构，需要使用不同的加工刀具和不同的加工振动频率，所以在选用加工刀具的时候，必须确保主轴上的当前加工刀具与数控程序中标识的预置加工刀具匹配。

针对这个更加严格的取刀过程，需要提出新的更安全的自动化流程及相关装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非接触式识别的刀库装置，使用系统闭环识别加工刀具的方式，提高取刀过程的安全性。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种非接触式识别的刀库装置，包括若干超声波刀柄；超声波电源发生器，连接超声波刀柄；机床主轴，安装在多轴传动系统上，移动后夹持或松开超声波刀柄，所述机床主轴上安装有编码识别器，所述编码识别器伴随机床主轴移动；刀架，所述刀架上顺序设有多个收纳超声波刀柄的槽位和数量等于槽位的编码标签，所述编码标签既位于对应的槽位上也位于编码识别器的抓刀路径上，各个所述编码标签包含对应槽位上的超声波刀柄的标识参数，编码识别器可以远程获取编码标签内的信息；机床控制系统，具有存储模块，所述存储模块中预置各个槽位上的超声波刀柄的标识参数，所述机床控制系统连接编码识别器。

作为上述方案的改进，刀架为长条的平板状，各个槽位沿一条直线分布，超声波刀柄均布置在靠近加工区域的一侧，编码标签布置在刀架的上表面。

作为上述方案的改进，刀架包括若干个板片状的卡爪，卡爪的一端与刀架固定，另一端作为槽位，槽位具有向外敞开的缺口，超声波刀柄放置在缺口中。

作为上述方案的改进，缺口的左右内侧设有隆起的台阶，超声波刀柄的侧壁设有环形的凹陷的阶梯槽，台阶可嵌入阶梯槽中使得超声波刀柄能够水平地置入槽位。

作为上述方案的改进，机床主轴上安装有无线发射接收模块，所述机床控制系统通过无线发射接收模块连接编码识别器，超声波电源发生器通过无线发射接收模块连接位于机床主轴上的超声波刀柄。

作为上述方案的改进，无线发射接收模块通过环锁连接在机床主轴上。

作为上述方案的改进，刀架安装在X向的传动导轨上，所述多轴传动系统为YZ两个方向上的两轴传动装置，刀架收纳在机床的内部。

作为上述方案的改进，编码标签为二维码，编码识别器为扫码枪。

作为上述方案的改进，编码标签为电子标签，编码识别器为读卡器。

本实用新型的有益效果：此刀库装置同时从刀架上获取当前的超声波刀柄的标识参数和数控程序中的预置的超声波刀柄的标识参数，机床控制系统能够比较两者的标识参数是否一致后判断下一步是继续工作或停止工作，该设计属于闭环防呆设计，避免后续加工失败，提高数控加工的安全性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是一个实施例中刀库装置的立体图；

图2是一个实施例中超声波刀柄安装在卡爪上的示意图；

图3是一个实施例中刀库装置的侧视图；

图4是一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1至图4，本实用新型为一种非接触式识别的刀库装置，包括机床控制系统、机床主轴2、刀架3、若干超声波刀柄1以及与超声波刀柄1连接的超声波电源发生器。其中机床控制系统、机床主轴2和刀架3均属于数控机床的一部分，超声波刀柄1和超声波电源发生器属于额外安装的一部分。

超声波电源发生器通过收到的加工信息进行逻辑计算出搜频范围、功率及追频设置等参数并输出最佳正弦波形电流给超声波刀柄1。之后超声波刀柄1发生规律的振动，实现振动车削或铣削。

机床主轴2安装在多轴传动系统上，移动后夹持或松开超声波刀柄1。为了让机床主轴2能够自由移动，并且准确对齐超声波刀柄1，多轴传动系统有几种实施例。实施例一，刀架3不需要移动，直接固定在机床上即可，多轴传动系统为多轴机械臂上，多轴机械臂既可以包含上下移动，又可以前后左右的摆动。有其他较为经济的方案，实施例二是多轴传动系统直接做成XYZ三个方向上的三轴传动装置即可，比如X轴上具有传动导轨，该传动导轨上再安装Y轴的传动导轨，最后Z轴再安装在Y轴上即可。这些传动方案可以根据实际需求选择。

作为优选，本实施例中把刀架3安装在X轴的传动导轨上，此时多轴传动系统只需要包含YZ两个方向的传动导轨即可。由于刀架3可以移动，这个时候可以把刀架3收纳在机床中，同时在机床的收纳腔位置加上盖板，在需要的时候再送出超声波刀柄1，相应地刀架3也顶开盖板。该设计使得超声波刀柄1的保存环境更好。

盖板一端与机床铰接即可，刀架3在伸出的时候会可以直接推开盖板的下端或通过其他连杆机构推开盖板。当然了，盖板在这里只是配合收纳空间而使用，不同的收纳空间可以针对性地设置不同的盖板结构。

本实施例中，机床主轴2上安装有编码识别器5，所述编码识别器5伴随机床主轴2移动。

对于刀架3，所述刀架3上顺序设有多个收纳超声波刀柄1的槽位和数量等于槽位的编码标签4，一般地编码标签4直接设置在槽位附近，所述编码标签4 既位于对应的槽位上也位于编码识别器5的抓刀路径上；这里所述的抓刀路径指某一点的位置，当机床主轴2位于对齐可以夹持超声波刀柄1的位置时，编码识别器5需要对齐编码标签4。

各个所述编码标签4包含对应槽位上的超声波刀柄1的标识参数。机床主轴2在移动对齐超声波刀柄1之后，编码识别器5识别编码标签4信息，将当前的超声波刀柄1的标识信息反馈到机床控制系统。

编码识别器5通过远程方式获取编码标签4的信息。实施例一，编码标签4 为二维码，编码识别器5为扫码枪。实施例二，编码标签4为电子标签，编码识别器5为读卡器。

这里所涉及的标识参数主要包括刀柄型号、刀柄大小、转速、进给、吃刀深度等机床设置参数。

在其他实施例中，刀架3为圆形面板或矩形面板，此时一个刀架3可以阵列多个超声波刀柄1，相应地各个编码标签4对应各个槽位。作为优选，刀架3 为长条的平板状，各个槽位沿一条直线分布。超声波刀柄1均布置在靠近加工区域的一侧同时布置成一排，方便从侧面或上面取刀；此时编码标签4布置在刀架3的上表面。

在其他实施例中，刀架3直接设置槽位夹持超声波刀柄1。作为优选，刀架 3包括若干个板片状的卡爪6，卡爪6的一端与刀架本体固定，另一端作为槽位，图3中可以看到卡爪6做成阶梯状。在卡爪6磨损后，可以更换，而刀架3继续使用。槽位具有向外敞开的缺口，超声波刀柄1放置在缺口中。俯视地看，缺口近似半圆形。缺口的左右内侧设有隆起的台阶7，超声波刀柄1的侧壁设有环形的凹陷的阶梯槽，台阶7可嵌入阶梯槽中使得超声波刀柄1能够水平地置入槽位。图2中可以看到台阶7的横截面为梯形，上底朝外，同时利用斜面托住超声波刀柄1。

基于上述设计，编码识别器5安装在机床主轴2靠近刀架3的一侧，编码识别器5的扫描方向朝向下。当更换超声波刀柄1的时候，机床主轴2先水平靠向槽位，此时编码识别器5才会对齐编码标签4，机床主轴2之后再向下移动夹持住超声波刀柄1；在机床主轴2未靠近刀架3的时候，编码识别器5不会意外扫描附近的编码标签4。

在其他实施例中，超声波刀柄1的侧壁设有环形的隆起的轴肩，轴肩搭接在缺口的上方使得超声波刀柄1能够竖直地置入槽位。这个时候机床主轴2是上下移动对齐以及夹持住超声波刀柄1，之后再自由移动。在机床主轴2下降的时候，编码识别器5的焦点对齐编码标签4后，自然能够获取对应的标识参数。

对于机床控制系统，其具有存储模块和计算机设备，所述存储模块中预置各个槽位上的超声波刀柄1的标识参数，所述机床控制系统连接编码识别器5。

机床控制系统同时从刀架3上获取当前的超声波刀柄1的标识参数和数控程序中预置的超声波刀柄1的标识参数，机床控制系统能够比较两者的标识参数是否一致，然后判断下一步是继续工作或停止工作，该设计属于闭环防呆设计，避免后续加工失败，提高数控加工的安全性。

计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以参照说明书附图4。一个通用的计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储模块和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储模块包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时判断标识参数以及后续的加工程序。

本领域技术人员可以理解，说明书附图中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

作为优选，机床主轴2上安装有无线发射接收模块9，无线发射接收模块9 通过环锁8连接在机床主轴2上。所述机床控制系统通过无线发射接收模块9 连接编码识别器5，超声波电源发生器通过无线发射接收模块9连接位于机床主轴2上的超声波刀柄1。

其中刀库装置的一个完整的取刀运行流程如下：

步骤一、机床主轴2移动对齐刀架3上的槽位，机床控制系统通过编码识别器5获取当前的超声波刀柄1的标识参数。

步骤二、机床控制系统对比当前的超声波刀柄1的标识参数和存储模块内预置的超声波刀柄1的标识参数。

步骤三、判断，如果两者标识参数相同，执行接下来的数控程序，夹持超声波刀柄1；如果两者标识参数不同，机床控制系统发出警报或中止运行。

当然，本设计创造并不局限于上述实施方式，上述各实施例不同特征的组合，也可以达到良好的效果。熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种非接触式识别的刀库装置，其特征在于：包括

若干超声波刀柄；

超声波电源发生器，连接超声波刀柄；

机床主轴，安装在多轴传动系统上，移动后夹持或松开超声波刀柄，所述机床主轴上安装有编码识别器，所述编码识别器伴随机床主轴移动；

刀架，所述刀架上顺序设有多个收纳超声波刀柄的槽位和数量等于槽位的编码标签，所述编码标签既位于对应的槽位上也位于编码识别器的抓刀路径上，各个所述编码标签包含对应槽位上的超声波刀柄的标识参数，编码识别器可以远程获取编码标签内的信息；

机床控制系统，具有存储模块，所述存储模块中预置各个槽位上的超声波刀柄的标识参数，所述机床控制系统连接编码识别器。

2.根据权利要求1所述的非接触式识别的刀库装置，其特征在于：所述刀架为长条的平板状，各个槽位沿一条直线分布，超声波刀柄均布置在靠近加工区域的一侧，编码标签布置在刀架的上表面。

3.根据权利要求2所述的非接触式识别的刀库装置，其特征在于：所述刀架包括若干个板片状的卡爪，卡爪的一端与刀架固定，另一端作为槽位，槽位具有向外敞开的缺口，超声波刀柄放置在缺口中。

4.根据权利要求3所述的非接触式识别的刀库装置，其特征在于：缺口的左右内侧设有隆起的台阶，超声波刀柄的侧壁设有环形的凹陷的阶梯槽，台阶可嵌入阶梯槽中使得超声波刀柄能够水平地置入槽位。

5.根据权利要求4所述的非接触式识别的刀库装置，其特征在于：所述机床主轴上安装有无线发射接收模块，所述机床控制系统通过无线发射接收模块连接编码识别器，超声波电源发生器通过无线发射接收模块连接位于机床主轴上的超声波刀柄。

6.根据权利要求5所述的非接触式识别的刀库装置，其特征在于：所述无线发射接收模块通过环锁连接在机床主轴上。

7.根据权利要求1所述的非接触式识别的刀库装置，其特征在于：所述刀架安装在X向的传动导轨上，所述多轴传动系统为YZ两个方向上的两轴传动装置，所述刀架收纳在机床的内部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的非接触式识别的刀库装置，其特征在于：所述编码标签为二维码，所述编码识别器为扫码枪。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的非接触式识别的刀库装置，其特征在于：所述编码标签为电子标签，所述编码识别器为读卡器。

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