[发明专利]一种盘刀库换刀机械手性能检测装置及方法

说明书

一种盘式刀库机械手性能检测装置及方法，属于数控机床功能部件性能检测领域。盘式刀库及机械手换刀系统均安装于基座上部，盘式刀库通过电机驱动把所需刀具送达准备换刀位置，再由电气控制刀套翻转，把刀柄停在换刀位置。同时，电机驱动换刀机械手动作，把机械手停在准备换刀位置。当刀柄和机械手都到达换刀位置时，安装在换刀位置附近的五个激光位移传感器测得五个位置数值，由工控机计算得出刀柄圆心水平方向位置、机械手夹持中心水平方向位置和机械手底面竖直方向位置。对比刀柄圆心水平方向位置和机械手夹持中心水平方向位置，判断两中心的重合度。本发明为研究盘式刀库及机械手的可靠性提供实验基础，并为盘式刀库生产厂商提供出厂检测。

技术领域

本发明是一种盘式刀库机械手性能检测装置及方法，属于数控机床功能部件性能检测领域。

背景技术

刀库及其自动换刀系统是提供自动化加工过程中所需储刀及换刀需求的一种装置，是数控加工中心的核心部件。其自动换刀机构及刀具存储功能，改变了传统以人为主的生产方式，减少了非切削时间，提高了加工效率，降低了生产成本。刀库其由电脑程序控制，可以完成各种不同的加工需求，如钻孔、铣削、攻牙、镗孔等。刀库和机械手执行的动作多，速度快，对定位精度要求高。在复杂零件加工的过程中，需要频繁的更换刀具，这就使得刀库及其自动换刀系统成为影响加工中心可靠性的薄弱环节。

刀库及自动换刀系统主要包括刀库、机械手换刀装置和驱动装置等。刀库的作用是储存各种刀具，并在数控系统的控制下，实现选刀功能，把待换刀具送到指定刀位。国内外比较常用的刀库有圆盘式刀库、斗笠式刀库、链式刀库和转塔式刀库等。圆盘式刀库结构简单、紧凑、易控制，应用比较广泛。机械手是自动换刀装置的主要执行部件，主要作用是实现刀具在主轴与刀库之间的自动交换。驱动装置，则是驱动刀库和机械手动作、实现其功能的机构，有液压、电机、气缸三种方式。

目前，刀库及其机械手自动换刀装置，还是主要依赖进口。国外刀库及机械手的设计、制造和检测方面已经拥有了较为成熟的技术，并且占据了大部分市场。同类检测系统造价高昂且结构复杂，国内的刀库生产厂在盘式刀库出厂前的检验则多是纯人工手动检测。在刀柄及机械手的到位精度方面，国内检测需要特制的刀柄和工具，检测过程较繁琐且费时费力，并且此种检测方式只能大致判定精度是否符合要求而不能够得到具体精度信息。因此非常需要一种刀库及机械手性能检测装置。

发明内容

为了解决当前国内盘式刀库出厂性能检测依靠纯人工方式且不能得到精确信息和国外这类检测系统造价高昂、结构复杂的问题，本发明提供了一种盘式刀库换刀系统性能检测装置。采取的技术方案如下所述：

盘式刀库通过电机驱动把所需刀具送达准备换刀位置，再由电气控制刀套翻转，把刀柄停在换刀位置。同时，电机驱动换刀机械手动作，把机械手停在准备换刀位置。当刀柄和机械手都到达换刀位置时，五个激光位移传感器开始工作，测得五个高精度位置数值，数值通过采集卡传送给工控机，再由工控机计算得出刀柄圆心水平方向位置、机械手夹持中心水平方向位置和机械手底面竖直方向位置。进一步对比刀柄圆心水平方向位置和机械手夹持中心水平方向位置，判断两中心的重合度。

所述的盘式刀库自动换刀性能检测系统包括机械结构模块和信号采集模块。

该系统的机械结构模块包括盘式刀库、刀柄、机械手换刀机构、第一水平支架、第二水平支架和垂直支架。

该系统的信号采集模块包括激光位移传感器A1、激光位移传感器A2、激光位移传感器B1、激光位移传感器B2、激光位移传感器C、数据采集卡、工控机和显示屏。