CN216463279U - 数控盘式刀盘换刀机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数控盘式刀盘换刀机器人，包括移动机器人，移动机器人之上安装协作机械臂和刀架；协作机械臂的末端安装电爪，电爪连接一组加持部件，加持部件夹持刀具；刀架包括多个刀具储放工位，刀具可存放在刀具储放工位。本实用新型可以完全替代现有人工换刀方案，节省人力，提高换刀效率，并且可以有效保护操作人员。

Description

数控盘式刀盘换刀机器人

技术领域

本实用新型涉及数控机床技术领域，尤其是指一种数控盘式刀盘换刀机器人。

背景技术

加工中心是由数控机床发展而来的，与数控机床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在盘式刀库安装不同用途的刀具，可在依次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。

盘式刀库应用在小型立式综合加工机上；盘式刀库容量不大，常用的规格是14把刀和21把刀。

机床使用期间，会发生刀具磨损或者刀具不够用的情况，因此需要人工替换盘式刀库中刀具，这种方式生产效率低，劳动强度大，具有一定的危险性。

或者盘式刀库用与小型加工中心上，该设备可以加工复杂精密零件，机床成本相对较低，因此该类加工中心应用范围很广。盘式刀库刀具数量有限，一旦加工复杂零件，超过刀盘提供的刀具数量或者刀具损坏时，就需要停机将刀具从刀盘中取下，替换新的刀具。

刀具更换主要是人工方式，该方式效率低，劳动强度大，手握刀具时，容易划伤。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种数控盘式刀盘换刀机器人。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种数控盘式刀盘换刀机器人，包括移动机器人，所述移动机器人之上安装协作机械臂和刀架；所述协作机械臂的末端安装电爪，所述电爪连接一组加持部件，所述加持部件夹持刀具；所述刀架包括多个刀具储放工位，所述刀具可存放在所述刀具储放工位。

其进一步的技术特征在于：所述移动机器人包括底座本体，所述底座本体支承所述协作机械臂和所述刀架，且所述底座本体的下方安装多个行走轮。

其进一步的技术特征在于：所述移动机器人和所述协作机械臂之间设置转接座。

其进一步的技术特征在于：所述协作机械臂包括依次首尾连接的基座、肩部、肘部、第一腕部、第二腕部和第三腕部，所述基座、所述肩部、所述肘部、所述第一腕部、所述第二腕部和所述第三腕部均可自转，所述基座和所述肩部、所述肩部和所述肘部、所述肘部和所述第一腕部、所述第一腕部和所述第二腕部、所述第二腕部和所述第三腕部之间相对转动。

其进一步的技术特征在于：所述加持部件包括相互垂直且一体成型的承载板和连接板，所述连接板和所述电爪固定连接；所述承载板开设半圆缺口，所述缺口设置一级限位台阶，所述限位台阶和所述刀具卡接。

其进一步的技术特征在于：所述缺口的内壁粘附防护层，所述防护层由防油橡胶制成。

其进一步的技术特征在于：所述刀具包括首尾连接的刀柄、夹持部和刀头，所述夹持部开设限位孔。

其进一步的技术特征在于：所述电爪上安装视觉定位相机，所述视觉定位相机用于识别二维码。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型通过移动机器人为激光导航，可根据自身扫描的地图，实现自主定位，能够自动避障，自动规划路径，灵活性高，柔性高，稳定可靠，无需对生产车间进行改造。

2、本实用新型通过协作机械臂，重复定位精度高，每个关节可以设置感应力大小，实时感知外界阻力，避免伤人事件发生。

3、本实用新型通过协作机械臂的末端配置视觉定位相机，满足刀具更换时的高精度要求；同时，反光板和二维码双重定位，精度高，满足生产需要。

4、本实用新型的加持部件的夹持部分与刀具相同，并且加持部分有防护层，可以提供大的摩檫力；加持部件还设有限位台，保证每次加持位置一样，且容易示教。

4、本实用新型实现刀具自动切换和自动运送功能，节省人力，提高换刀效率，并且，可以有效保护操作人员。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是电爪部分的示意图。

图3是加持手指的结构示意图。

图4是刀具的结构示意图。

图5是刀架的结构示意图。

图6是本实用新型的使用示意图。

说明书附图标记说明：1、移动机器人；2、转接座；3、协作机械臂；4、视觉定位相机；5、电爪；6、加持部件；601、承载板；602、连接板；603、限位台阶；604、防护层；7、刀具；701、刀柄；702、夹持部；703、限位孔；704、刀头；8、刀架；801、刀具储放工位；9、数控机床；10、二维码；11、反光板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

如图1所示，一种数控盘式刀盘换刀机器人，包括移动机器人1，移动机器人1之上安装协作机械臂3和刀架8。协作机械臂3的末端安装电爪5，电爪5连接一组加持部件6，加持部件6夹持刀具7。刀架8包括多个刀具储放工位801，刀具7可存放在刀具储放工位801。本实施例中，刀架8分为上层刀具储放工位801和下层刀具储放工位801，上层刀具储放工位801可用来放置新刀具，下层刀具储放工位801可用来放置更换的旧刀具。刀具储放工位801的顶部安装限位块。

移动机器人1包括底座本体，底座本体支承协作机械臂3和刀架8，且底座本体的下方安装多个行走轮。移动机器人1是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，移动机器人1可在任何方向移动，通过改变每个行走轮的方向和速度。

移动机器人1和协作机械臂3之间设置转接座2，移动机器人1通过转接座2的光通信与协作机械臂3对接。

协作机械臂3包括依次首尾连接的基座、肩部、肘部、第一腕部、第二腕部和第三腕部，基座、肩部、肘部、第一腕部、第二腕部和第三腕部均可自转，基座和肩部、肩部和肘部、肘部和第一腕部、第一腕部和第二腕部、第二腕部和第三腕部之间相对转动。

加持部件6包括相互垂直且一体成型的承载板601和连接板602，连接板602和电爪5固定连接。承载板601开设半圆缺口，缺口设置一级限位台阶603，限位台阶603和刀具7卡接。缺口的内壁粘附防护层604，防护层604由防油橡胶制成，防护层604可以保证加持部件6有效地加持刀具，并且提供足够的摩檫力。

刀具7包括首尾连接的刀柄701、夹持部702和刀头704，并且刀柄701、夹持部702和刀头704为一体成型，夹持部702开设限位孔703。

电爪5上安装视觉定位相机4，视觉定位相机4用于识别二维码10。

一种加工中心，包括数控盘式刀盘换刀机器人和数控机床9。数控机床9的机床本体上安装二维码10，并且，数控机床9的机床本体前安装反光板11，反光板11所在平面和数控机床9的机床门所在平面相互垂直，数控盘式刀盘换刀机器人通过反光板11定位，数控盘式刀盘换刀机器人对数控机床9换刀。

本实用新型的工作原理如下：

操作人员将新刀具放入刀架8的上层刀具储放工位801，令刀具储放工位801上的限位块与刀具7的限位孔703对齐。移动机器人1进入待等区，等待指令。

数控机床9通过信号连接移动机器人1，当数控机床9换刀请求时，任务通过无线网络发送给移动机器人1，移动机器人1收到任务后从待命区前往对应设备，机器人先通过的反光板11完成粗定位（反光板11与数控机床9的位置固定，数控机床9的机床门所在的平面与反光板11所在平面相互垂直），然后计算移动机器人1与数控机床9的位置，并自主运动至数控机床9的门前，程序控制协作机械臂3利用其末端的视觉定位相机4，扫描固定在数控机床9上的二维码10，完成协作机械臂3和数控机床9的精确定位，以满足更换刀具所需要的精度要求。

移动机器人1定位完成后，发送指令给数控机床9，数控机床9调用自身指令，将需要被换下的刀具7运动到换刀位置，并将完成信息发送给移动机器人1的控制系统，移动机器人1将机床完成信息发给协作机械臂3，通过示教，控制协作机械臂3安装合适的姿态与路径运动，保证加持部件6能够加持住刀具7，控制电爪5，令加持部件6以30N的力夹住刀具7，并调整协作机械臂3姿态与轨迹，将刀具7取走，然后放置在刀架8的下层刀具储放工位801，协作机械臂3随后从刀架8的上层刀具储放工位801，取走刀具7，将刀具7放入数控机床9的盘式刀库的换刀位置，协作机械臂3收回安全姿态，发送指令给数控机床9的控制系统，换刀已经完成，并控制移动机器人1驶离，记录并保存示教程序，供后续调用。

本领域的技术人员可以按照数控机床9、移动机器人1和协作机械臂3之间的运动过程编写计算机程序，数控机床9的计算机程序指令、移动机器人1的计算机程序和协作机械臂3计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种数控盘式刀盘换刀机器人，其特征在于：包括移动机器人（1），所述移动机器人（1）之上安装协作机械臂（3）和刀架（8）；所述协作机械臂（3）的末端安装电爪（5），所述电爪（5）连接一组加持部件（6），所述加持部件（6）夹持刀具（7）；所述刀架（8）包括多个刀具储放工位（801），所述刀具（7）可存放在所述刀具储放工位（801）。

2.根据权利要求1所述的数控盘式刀盘换刀机器人，其特征在于：所述移动机器人（1）包括底座本体，所述底座本体支承所述协作机械臂（3）和所述刀架（8），且所述底座本体的下方安装多个行走轮。

3.根据权利要求1所述的数控盘式刀盘换刀机器人，其特征在于：所述移动机器人（1）和所述协作机械臂（3）之间设置转接座（2）。

4.根据权利要求1所述的数控盘式刀盘换刀机器人，其特征在于：所述协作机械臂（3）包括依次首尾连接的基座、肩部、肘部、第一腕部、第二腕部和第三腕部，所述基座、所述肩部、所述肘部、所述第一腕部、所述第二腕部和所述第三腕部均可自转，所述基座和所述肩部、所述肩部和所述肘部、所述肘部和所述第一腕部、所述第一腕部和所述第二腕部、所述第二腕部和所述第三腕部之间相对转动。

5.根据权利要求1所述的数控盘式刀盘换刀机器人，其特征在于：所述加持部件（6）包括相互垂直且一体成型的承载板（601）和连接板（602），所述连接板（602）和所述电爪（5）固定连接；所述承载板（601）开设半圆缺口，所述缺口设置一级限位台阶（603），所述限位台阶（603）和所述刀具（7）卡接。

6.根据权利要求5所述的数控盘式刀盘换刀机器人，其特征在于：所述缺口的内壁粘附防护层（604），所述防护层（604）由防油橡胶制成。

7.根据权利要求1所述的数控盘式刀盘换刀机器人，其特征在于：所述刀具（7）包括首尾连接的刀柄（701）、夹持部（702）和刀头（704），所述夹持部（702）开设限位孔（703）。

8.根据权利要求1所述的数控盘式刀盘换刀机器人，其特征在于：所述电爪（5）上安装视觉定位相机（4），所述视觉定位相机（4）用于识别二维码。

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