[发明专利]一种模块化结构链式刀库与自动换刀控制方法

说明书

本发明提供了一种模块化结构链式刀库与自动换刀控制方法，包括机架、主控制器、直线机构、ATC自动换刀机构和ATC平移电机和虚拟主轴；ATC自动换刀机构包括ATC电机和由ATC电机驱动换刀的刀臂；机架对应直线机构上ATC自动换刀机构的运动方向排布有若干子模块刀仓；各个子模块刀仓内均具有相互独立的伺服电机、传感机构和单元控制器，子模块刀仓内的单元控制器分别通过总线接口和现场总线与主控制器线路连接并通过主控制器对各个子模块刀仓进行独立控制。本发明结构设计合理，在保证传动稳定性、精度和结构刚性的条件下，有效解决了刀库大容量的问题，并且有效提高了换刀效率。

技术领域

本发明涉及链式刀库设计技术领域，尤其涉及一种模块化结构链式刀库与自动换刀控制方法。

背景技术

刀库系统是提供自动化加工过程中所需的储刀及换刀需求的一种装置，刀库的结构与换刀方法直接关系机床的加工范围及工作效率。随着社会科技的发展，机床功能的提高与效率的提升，对刀库容量、换刀速度的要求也在不断提升。

目前，传统链式刀库多采用单根链条尽可能多的布置刀具的方式实现刀具数量的最大化。但链条作为承载结构也作为传动机构，盲目的增加链条的长度会增加链条的负载，降低结构的刚性，影响使用寿命，传动稳定性、精度降低，同时过于复杂的结构也导致了换刀时间的增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种在保证传动稳定性、精度和结构刚性的条件下，解决刀库大容量问题，同时可有效提高换刀效率的一种模块化结构链式刀库与自动换刀控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模块化结构链式刀库，包括机架和主控制器，所述的机架上固定有直线机构，所述直线机构上设有可沿直线机构运动的ATC自动换刀机构，所述的直线机构上还具有可驱动ATC自动换刀机构沿直线机构运动的ATC平移电机；所述的ATC自动换刀机构包括ATC 电机和由ATC电机驱动换刀的刀臂；所述的机架对应直线机构上ATC自动换刀机构的运动方向排布有若干子模块刀仓，所述的机架对应直线机构运动的其中一段侧方固定有用于夹持刀具并可供ATC自动换刀机构模拟换刀的虚拟主轴；各个子模块刀仓内均具有相互独立的伺服电机、传感机构和单元控制器，所述子模块刀仓内的单元控制器分别通过总线接口和现场总线与主控制器线路连接并通过主控制器对各个子模块刀仓进行独立控制。

为了便于各个子模块刀仓独立工作，互不影响，所述的直线机构位于子模块刀仓的外侧且与各个子模块刀仓的端面垂直，所述直线机构内设有齿条运送机构，所述的齿条运送机构一端与ATC平移电机传动连接。

进一步的，所述的子模块刀仓垂直于水平面呈竖直状态并与机架可调固定，各个子模块刀仓平行排布。与机架可调固定的子模块刀仓，则可实现单个子模块刀仓刀具容量的独立调配，只需在调配后，将子模块刀仓的换刀位置的高度调节到与ATC自动换刀机构的换刀位置高度相同即可。

每个子模块刀仓的传感机构包括在换刀位置固定的位置传感器，所述位置传感器与单元控制器信号连接。

一种模块化结构链式刀库的自动换刀控制方法，包括如上述的一种模块化结构链式刀库，若干子模块刀仓命名为第一刀仓、第二刀仓、第三刀仓、第四刀仓、第五刀仓……第N刀仓，并记录各子模块刀仓内刀具位置坐标，子模块刀仓的单元控制器接受主控制器的换刀信号，并对应判断目标刀具的刀仓位置，对对应的子模块刀仓进行寻刀，并将目标刀具放置到换刀位置，ATC平移电机带动ATC自动换刀机构位移至目标子模块刀仓并进行换刀，换下刀具由ATC平移电机带动ATC自动换刀机构位移至虚拟主轴处，并与虚拟主轴进行换刀，而后将更换后的刀具通过ATC平移电机带动ATC自动换刀机构位置至对应目标子模块刀仓，装入刀具，完成换刀动作。

上述自动换刀控制方法，具有如下具体换刀动作：

A、初始状态，ATC平移电机带动ATC自动换刀机构位于虚拟主轴处的待刀位，ATC自动换刀机构的刀臂处于伸出位置即原点位置；