CN220463090U - 一种数控机床用高精度定心装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种数控机床用高精度定心装置，用于多个数控机床微调定心，机械臂设置于行走小车，机械臂可抓取并搬运快换定心手爪，多个定位放置座一一对应地固定放置于多个数控机床的工作台上，工作台上放置有待加工件，快换定心手爪可放置于定位放置座，数控机床的主轴可向下朝向快换刀柄部移动以自动装夹放置于定位放置座上的快换定心手爪，三指手爪部可抓取待加工件。本申请通过快换定心手爪和主轴实现了自动定心的高精度，将人工的测量调整误差转移到数控机床本身的精度上，用来实现待加工件的高精度自动定心，代替人工定心的方式，解决数控加工过程中的工件定心由人工完成，容易出错、效率低下，且人工定心困难，精度难以保证的问题。

Description

一种数控机床用高精度定心装置

技术领域

本申请涉及机床上料技术领域，特别是涉及一种数控机床用高精度定心装置。

背景技术

数控机床加工是用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法，它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。目前在进行数控加工过程中，如立式加工中心对平面类圆形工件的圆周加工，首先需要对工件进行定心（即找对刀点），以确定数控加工的基础参考系，工件定心是整个加工过程中最重要的一个环节。针对此类工件的传统定心找正的方式是，是将工件放置在工作台上，工件保持不动或者工件保持在四轴转台上匀慢速转动，人工通过测量工具检测工件在圆周方向的跳动，从而调整工件的位置，以达到工件定心的效果。此种定心方式几乎完全由人工完成，导致容易出错、效率低下，且人工定心困难，精度难以保证，传统的人工定心方式已经远远不能满足市场需求。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中，数控加工过程中的工件定心由人工完成，导致容易出错、效率低下，且人工定心困难，精度难以保证的问题，提供一种数控机床用高精度定心装置，能够解决现有技术中的上述问题。

一种数控机床用高精度定心装置，用于多个数控机床微调定心，包括行走小车、机械臂、快换定心手爪和多个定位放置座，所述机械臂设置于所述行走小车，所述快换定心手爪包括快换刀柄部和与所述快换刀柄部一端相连的三指手爪部，所述机械臂可抓取并搬运所述快换定心手爪，多个所述定位放置座一一对应地固定放置于多个所述数控机床的工作台上，所述工作台上放置有待加工件，所述快换定心手爪可放置于所述定位放置座，且所述快换刀柄部朝上设置，所述数控机床的主轴可向下朝向所述快换刀柄部移动以自动装夹放置于所述定位放置座上的所述快换定心手爪，所述三指手爪部可抓取所述待加工件。

优选地，上述一种数控机床用高精度定心装置中，快换定心手爪还包括连接件，所述三指手爪部包括三爪手指驱动部和三个手指，所述快换刀柄部一端设置于所述连接件的一侧，所述三爪手指驱动部设置于所述连接件的另一侧，三个所述手指与所述三爪手指驱动部驱动相连。

优选地，上述一种数控机床用高精度定心装置中，所述三爪手指驱动部为三爪手指气缸，所述连接件上设置有气源对接部，所述三爪手指气缸与所述气源对接部连通，在所述主轴装夹所述快换定心手爪的情况下，所述气源对接部可与所述主轴上设置的气源连接部插拔对接相连通。

优选地，上述一种数控机床用高精度定心装置中，还包括机器视觉装置，所述机器视觉装置设置于所述主轴。

优选地，上述一种数控机床用高精度定心装置中，所述定位放置座包括支撑块，待料环和多个导向块，所述支撑块固定设置于所述工作台，所述待料环设置于所述支撑块上，且所述待料环开设有与所述三指手爪部的三个手指一一对应的三个限位槽，每个所述限位槽的两侧设置有一对所述导向块，且形成导向扩口，所述手指可通过所述导向扩口放置于所述限位槽内，且限位配合。

优选地，上述一种数控机床用高精度定心装置中，所述机械臂包括关节机器人和两指夹爪，所述关节机器人的一端设置于所述行走小车，所述两指夹爪设置于所述关节机器人的另一端，所述两指夹爪可夹取所述快换刀柄部。

优选地，上述一种数控机床用高精度定心装置中，所述行走小车为AGV小车。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的一种数控机床用高精度定心装置中，当车间内多个数控机床中的一个数控机床需要定心找正操作时，通过行走小车为该数控机床搬运快换定心手爪，并通过机械臂将快换定心手爪搬运放置到定位放置座上，由于定位放置座在工作台上的位置固定，数控机床能够按照固定的坐标参数控制主轴移动到快换刀柄部上侧，数控机床能够在固定位置更换快换定心手爪，便于将快换定心手爪准确地安装至主轴，在主轴安装快换定心手爪后，人工操控数控机床，使待加工件位于三指手爪部的抓取范围之内即可，三指手爪部缓慢收缩抓取待加工件，直至三指手爪部完成抓取待加工件，此时待加工件与三指手爪部定心，即待加工件与主轴定心，数控机床通过快换定心手爪完成定心找正操作，完成后，主轴将快换定心手爪卸下放置于定位放置座，机械臂抓取并搬运移走快换定心手爪，数控机床根据定心结果开始加工。本申请通过数控机床本身的伺服移动的精度实现了高精度快速自动定心的目的，通过高精度快换定心手爪+高精度主轴实现了自动定心的高精度，将人工的测量调整误差转移到数控机床本身的精度上，用来实现待加工件的高精度自动定心，代替人工定心的方式，解决数控加工过程中的工件定心由人工完成，容易出错、效率低下，且人工定心困难，精度难以保证的问题。本申请主要用于实现待加工件加工前的定心找正作用，以及加工过程中转序再加工的定心找正作用。

附图说明

图1为本申请实施例公开的一种数控机床用高精度定心装置的示意图；

图2为图1的局部放大示意图；

图3为本申请实施例公开的一种数控机床用高精度定心装置的另一状态示意图；

图4为本申请实施例公开的一种数控机床用高精度定心装置的再一状态示意图；

图5为图4的局部放大示意图；

图6为本申请实施例公开的行走小车、机械臂和快换定心手爪的配合示意图；

图7为本申请实施例公开的行走小车和机械臂的安装示意图；

图8为本申请实施例公开的快换定心手爪和定位放置座的配合示意图；

图9为本申请实施例公开的快换定心手爪的示意图；

图10为本申请实施例公开的定位放置座的示意图。

其中：行走小车100、机械臂200、关节机器人210、两指夹爪220、快换定心手爪300、快换刀柄部310、三指手爪部320、三爪手指驱动部321、手指322、连接件330、气源对接部331、定位放置座400、支撑块410、待料环420、限位槽421、导向块430、数控机床500、工作台510、待加工件520、主轴530、气源连接部531、机器视觉装置600。

实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”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”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和／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。

请参考图1至图10，本申请实施例公开一种数控机床用高精度定心装置，用于多个数控机床500微调定心，也就是说，多个数控机床500可以通过一套数控机床用高精度定心装置进行定心找正操作，满足整个车间只用一套数控机床用高精度定心装置实现待加工件520在数控机床500中的定心找正。所公开的数控机床用高精度定心装置包括行走小车100、机械臂200、快换定心手爪300和多个定位放置座400，其中：

机械臂200设置于行走小车100，参见图7，机械臂200可抓取并搬运快换定心手爪300，参见图6，在机械臂200抓取快换定心手爪300的情况下，行走小车100移动，带动机械臂200将快换定心手爪300搬运至需要定心找正操作的数控机床500旁，参见图1，然后机械臂200将快换定心手爪300搬运至数控机床500内，以供数控机床500定心找正操作用。具体地，当车间内多个数控机床500中的一个数控机床500需要定心找正操作时，机械臂200首先从固定位置抓取快换定心手爪300，然后行走小车100移动至该需要定心找正操作的数控机床500旁，由于机械臂200设置于行走小车100，且此时机械臂200抓取有快换定心手爪300，因此，当行走小车100移动时，则带动机械臂200及机械臂200一同移动至数控机床500旁，接下来行走小车100停止移动，机械臂200伸出将快换定心手爪300搬运至数控机床500内，机械臂200然后缩回等待，带数控机床500使用快换定心手爪300定心找正操作完成后，机械臂200重新伸出，抓取数控机床500内的快换定心手爪300，抓取后缩回，行走小车100移动回初始位置。

多个定位放置座400一一对应地固定放置于多个数控机床500的工作台510上，快换定心手爪300可放置于定位放置座400，上文中机械臂200伸出将快换定心手爪300搬运至数控机床500内，就是将快换定心手爪300搬运放置到定位放置座400上，参见图3。定位放置座400在工作台510上的位置固定，在数控机床500内部具有固定的坐标参数。快换定心手爪300包括快换刀柄部310和与快换刀柄部310一端相连的三指手爪部320，快换刀柄部310用于与数控机床500的主轴530可拆卸相连，快换刀柄部310为常规及机床用刀头的刀柄，快换刀柄部310的结构以及其与主轴530可拆卸相连的结构原理均为已知技术，为了文本简洁，在此不再赘述。三指手爪部320用于抓取待加工件520。

在机械臂200将快换定心手爪300放置到定位放置座400上后，快换刀柄部310朝上设置，然后主轴530向下朝向快换刀柄部310移动，然后通过快换刀柄部310自动装夹放置于定位放置座400上的快换定心手爪300，由于定位放置座400在工作台510上的位置固定，数控机床500能够按照固定的坐标参数控制主轴530移动到快换刀柄部310上侧，数控机床500能够在固定位置更换快换定心手爪300，便于将快换定心手爪300准确地安装至主轴530，参见图4，也就是说，通过位置固定的定位放置座400过渡，能够将快换定心手爪300准确地安装至主轴530，避免通过机械臂200直接为主轴530更换快换定心手爪300存在位置误差（由于行走小车100移动存在误差较大）而导致无法将快换定心手爪300安装至主轴530，影响数控机床500定心找正操作。

工作台510上放置有需要定心找正的待加工件520，在主轴530安装快换定心手爪300后，人工操控数控机床500，通过大致观察，以使快换定心手爪300大致位于待加工件520的上方，然后主轴530下降，快换定心手爪300此时处于张开状态，通过人工大致观察，并不断调整，由于是人工观察，肯定存在误差，使待加工件520位于三指手爪部320的抓取范围之内即可，以使快换定心手爪300能够抓取到待加工件520，此时主轴530停止下降，三指手爪部320缓慢收缩抓取待加工件520，若待加工件520的中心与三指手爪部320的中心不对正，则在三指手爪部320缓慢收缩抓取过程中驱动待加工件520移动，逐渐收缩抓取的三指手爪部320限制待加工件520，并能够起到驱动待加工件520移动的作用，以使待加工件520的中心逐渐靠近三指手爪部320的中心，直至三指手爪部320完成抓取待加工件520，此时待加工件520与三指手爪部320定心，即待加工件520的中心与三指手爪部320的中心对正，也就是待加工件520与快换定心手爪300定心，由于快换定心手爪300与主轴530定心，因此，待加工件520也就与主轴530定心，即数控机床500通过快换定心手爪300完成定心找正操作，完成后，主轴530将快换定心手爪300卸下放置于定位放置座400，机械臂200抓取并搬运移走快换定心手爪300，数控机床500根据定心结果开始加工。

本申请实施例公开的一种数控机床用高精度定心装置中，当车间内多个数控机床500中的一个数控机床500需要定心找正操作时，通过行走小车100为该数控机床500搬运快换定心手爪300，并通过机械臂200将快换定心手爪300搬运放置到定位放置座400上，由于定位放置座400在工作台510上的位置固定，数控机床500能够按照固定的坐标参数控制主轴530移动到快换刀柄部310上侧，数控机床500能够在固定位置更换快换定心手爪300，便于将快换定心手爪300准确地安装至主轴530，在主轴530安装快换定心手爪300后，人工操控数控机床500，使待加工件520位于三指手爪部320的抓取范围之内即可，三指手爪部320缓慢收缩抓取待加工件520，直至三指手爪部320完成抓取待加工件520，此时待加工件520与三指手爪部320定心，即待加工件520与主轴530定心，数控机床500通过快换定心手爪300完成定心找正操作，完成后，主轴530将快换定心手爪300卸下放置于定位放置座400，机械臂200抓取并搬运移走快换定心手爪300，数控机床500根据定心结果开始加工。本申请通过数控机床500本身的伺服移动的精度实现了高精度快速自动定心的目的，通过高精度快换定心手爪300+高精度主轴530实现了自动定心的高精度，将人工的测量调整误差转移到数控机床500本身的精度上，用来实现待加工件520的高精度自动定心，代替人工定心的方式，解决数控加工过程中的工件定心由人工完成，容易出错、效率低下，且人工定心困难，精度难以保证的问题。本申请主要用于实现待加工件520加工前的定心找正作用，以及加工过程中转序再加工的定心找正作用。

该定心装置可与整车间的自动生产线或手动生产线配套，形成一套整车间的自动定心设备，大大提高生产效率，降低人工成本，提高成品率。

参见图9，作为优选，快换定心手爪300还包括连接件330，三指手爪部320包括三爪手指驱动部321和三个手指322，快换刀柄部310一端设置于连接件330的一侧，三爪手指驱动部321设置于连接件330的另一侧，三个手指322与三爪手指驱动部321驱动相连。主轴530能够与快换刀柄部310快速拆换，三爪手指驱动部321用于驱动三个手指322收缩抓取待加工件520，三爪手指驱动部321可以为电动，也可以为气动，本申请对此不做限制。快换刀柄部310的中心与三个手指322的交点重合，以实现当三个手指322抓取待加工件520时，三个手指322的交点与待加工件520定心，从而使得待加工件520与快换刀柄部310定心，由于快换刀柄部310与主轴530定心，因此使得主轴530与待加工件520定心，以此实现定心的目的和保证定心的准确性及精度。此种结构的快换定心手爪300结构简单，便于设置，且通过该简单的快换定心手爪300能够辅助数控机床500完成定心找正作用，具有较强的实用性。

参见图9、图2和图5，进一步地，三爪手指驱动部321为三爪手指气缸，连接件330上设置有气源对接部331，三爪手指气缸与气源对接部331连通，在主轴530装夹快换定心手爪300的情况下，气源对接部331可与主轴530上设置的气源连接部531插拔对接相连通，也就是说，在主轴530自动装夹快换定心手爪300的时候，即主轴530向下朝向快换刀柄部310移动，然后通过快换刀柄部310自动装夹放置于定位放置座400上的快换定心手爪300时，气源对接部331插入气源连接部531，以实现对接相连通，从而实现为三爪手指气缸接通气源，提供驱动用气，保证三爪手指气缸能够正常工作，在主轴530自动装夹快换定心手爪300的同时，完成气源连接，且自动完成，能够提高使用便捷性，同时，一个节拍完成两个动作，能够简化流程，提供工作效率。

如上文所述，在主轴530安装快换定心手爪300后，需要人工观察以操控数控机床500，以使快换定心手爪300大致位于待加工件520的上方，然后主轴530下降，从而使待加工件520位于三指手爪部320的抓取范围之内即可，可选地，本申请公开的数控机床用高精度定心装置还可以包括机器视觉装置600，机器视觉装置600设置于主轴530，通过机器视觉装置600代替人工观察，机器视觉装置600能够观察到待加工件520的大致位置，然后控制数控机床500，以使主轴530带动快换定心手爪300大致位于待加工件520的上方，然后主轴530下降，且在主轴530移动和下降过程中，机器视觉装置600不断连续判断待加工件520的位置，并不断控制主轴530调整位置，以保证待加工件520位于三指手爪部320的抓取范围之内，起到人工观察相同的作用。通过机器视觉装置600代替人工观察，有利于整个过程实现自动化完成，提高自动化程度，且能够降低人工成本。

在本申请中，快换定心手爪300可放置于定位放置座400，通过位置固定的定位放置座400过渡，能够将快换定心手爪300准确地安装至主轴530，具体地，定位放置座400包括支撑块410，待料环420和多个导向块430，支撑块410固定设置于工作台510，待料环420设置于支撑块410上，且待料环420开设有与三指手爪部320的三个手指322一一对应的三个限位槽421，每个限位槽421的两侧设置有一对导向块430，且形成导向扩口，手指322可通过导向扩口放置于限位槽421内，且限位配合。由于行走小车100的精度较差，因此其行走至数控机床500时，存在一定的位置误差，当机械臂200以固定的动作放置快换定心手爪300时，通过导向块430进行误差的弥补，从而使得快换定心手爪300能够在导向块430的导向作用下放置到限位槽421内，避免应行走小车100的精度较差而导致快换定心手爪300无法准确放置于定位放置座400。同时，通过三个限位槽421与三个手指322一一对应配合，能够准确定位快换定心手爪300，并保证快换定心手爪300的姿态及角度满足主轴530快换需要，例如，在主轴530下降时，气源对接部331正好与气源连接部531相对，保证插拔对接，在例如，快换刀柄部310一般具有驱动豁口，该驱动豁口需要与主轴530上的驱动凸部配合，通过定位放置座400限制快换定心手爪300的姿态及角度，以保证主轴530下降时，驱动豁口与驱动凸部相对，保证主轴530与快换刀柄部310连接后，驱动豁口与驱动凸部恰好相配合，巧妙设计，从而提高整个定心装置的便捷性和实用性。

如上文所述，机械臂200可抓取并搬运快换定心手爪300，具体地，机械臂200包括关节机器人210和两指夹爪220，关节机器人210的一端设置于行走小车100，两指夹爪220设置于关节机器人210的另一端，两指夹爪220可夹取快换刀柄部310，通过两指夹爪220可以抓取快换定心手爪300，通过关节机器人210的伸展和行走小车100的行走实现快换定心手爪300的搬运。

进一步地，行走小车100可以为AGV小车。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种数控机床用高精度定心装置，其特征在于，用于多个数控机床（500）微调定心，包括行走小车（100）、机械臂（200）、快换定心手爪（300）和多个定位放置座（400），所述机械臂（200）设置于所述行走小车（100），所述快换定心手爪（300）包括快换刀柄部（310）和与所述快换刀柄部（310）一端相连的三指手爪部（320），所述机械臂（200）可抓取并搬运所述快换定心手爪（300），多个所述定位放置座（400）一一对应地固定放置于多个所述数控机床（500）的工作台（510）上，所述工作台（510）上放置有待加工件（520），所述快换定心手爪（300）可放置于所述定位放置座（400），且所述快换刀柄部（310）朝上设置，所述数控机床（500）的主轴（530）可向下朝向所述快换刀柄部（310）移动以自动装夹放置于所述定位放置座（400）上的所述快换定心手爪（300），所述三指手爪部（320）可抓取所述待加工件（520）。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床用高精度定心装置，其特征在于，快换定心手爪（300）还包括连接件（330），所述三指手爪部（320）包括三爪手指驱动部（321）和三个手指（322），所述快换刀柄部（310）一端设置于所述连接件（330）的一侧，所述三爪手指驱动部（321）设置于所述连接件（330）的另一侧，三个所述手指（322）与所述三爪手指驱动部（321）驱动相连。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床用高精度定心装置，其特征在于，所述三爪手指驱动部（321）为三爪手指气缸，所述连接件（330）上设置有气源对接部（331），所述三爪手指气缸与所述气源对接部（331）连通，在所述主轴（530）装夹所述快换定心手爪（300）的情况下，所述气源对接部（331）可与所述主轴（530）上设置的气源连接部（531）插拔对接相连通。

4.根据权利要求1所述的一种数控机床用高精度定心装置，其特征在于，还包括机器视觉装置（600），所述机器视觉装置（600）设置于所述主轴（530）。

5.根据权利要求1所述的一种数控机床用高精度定心装置，其特征在于，所述定位放置座（400）包括支撑块（410），待料环（420）和多个导向块（430），所述支撑块（410）固定设置于所述工作台（510），所述待料环（420）设置于所述支撑块（410）上，且所述待料环（420）开设有与所述三指手爪部（320）的三个手指（322）一一对应的三个限位槽（421），每个所述限位槽（421）的两侧设置有一对所述导向块（430），且形成导向扩口，所述手指（322）可通过所述导向扩口放置于所述限位槽（421）内，且限位配合。

6.根据权利要求1所述的一种数控机床用高精度定心装置，其特征在于，所述机械臂（200）包括关节机器人（210）和两指夹爪（220），所述关节机器人（210）的一端设置于所述行走小车（100），所述两指夹爪（220）设置于所述关节机器人（210）的另一端，所述两指夹爪（220）可夹取所述快换刀柄部（310）。

7.根据权利要求1所述的一种数控机床用高精度定心装置，其特征在于，所述行走小车（100）为AGV小车。