[发明专利]一种外加式数控车床自动控制系统以及控制方法

权利要求书

1.一种外加式数控车床自动控制系统，其特征在于，包括：

数控加工机床(1)；

AGV车体(2)，设置在所述数控加工机床(1)的外侧；

外部扩展加工机构(3)，安装在所述AGV车体(2)的顶端；

控制器(6)，设置在所述数控加工机床(1)的前侧，所述控制器(6)和AGV车体(2)远程网络连接；

举升平台(7)，安装在所述控制器(6)的左侧，所述举升平台(7)和控制器(6)电性连接；

安装机械臂(8)，设置在所述举升平台(7)的升降端，所述安装机械臂(8)和控制器(6)电性连接；

收纳槽(9)，安装在所述控制器(6)的右侧；

寻迹摄像头(10)，设置在所述控制器(6)的后侧顶端，所述寻迹摄像头(10)和控制器(6)电性连接；

所述外部扩展加工机构(3)包括：

方向调节模块(31)，内嵌在所述AGV车体(2)的顶端，所述方向调节模块(31)和控制器(6)远程网络连接；

角度倾斜模块(32)，安装在所述方向调节模块(31)的转动端，所述角度倾斜模块(32)和控制器(6)远程网络连接；

扩展机构(4)，所述扩展机构(4)的数量为若干个，若干个所述扩展机构(4)互相连接，最底端所述扩展机构(4)安装在角度倾斜模块(32)的移动端；

转动外壳(33)，安装在最顶端所述扩展机构(4)的转动端；

第一电机(34)，设置在所述转动外壳(33)的内侧，所述第一电机(34)的输出端延伸出转动外壳(33)的外壁，所述第一电机(34)和控制器(6)远程网络连接；

加工端头(35)，通过销轴转动连接在所述转动外壳(33)的内侧前端，所述加工端头(35)和控制器(6)远程网络连接；

传动皮带(37)，所述传动皮带(37)的两端分别固定安装在第一电机(34)的输出端和加工端头(35)的轴心外侧；

所述扩展机构(4)包括：

扩展机构外壳(41)，沿上下方向设置在AGV车体(2)的上方；

蓄电池(42)，设置在所述扩展机构外壳(41)的内腔；

第二电机(43)，安装在所述扩展机构外壳(41)的外壁，所述第二电机(43)的输出端延伸进扩展机构外壳(41)的内腔，所述第二电机(43)和控制器(6)远程网络连接并和蓄电池(42)电性连接；

第一皮带轮(44)，螺钉连接在所述第二电机(43)的输出端；

第二皮带轮(45)，通过销轴转动连接在所述扩展机构外壳(41)的内腔且位于第一皮带轮(44)的上方，所述第二皮带轮(45)和第一皮带轮(44)通过皮带传动连接；

第一锥形齿轮(46)，键连接在所述第二皮带轮(45)的轴心；

安装座(47)，安装在所述扩展机构外壳(41)的内腔且位于第二皮带轮(45)的上方；

连接模块(5)，内嵌在所述扩展机构外壳(41)的内腔底端开口处；

所述扩展机构(4)还包括：

第一转轴(48)，沿上下方向通过轴承转动连接在所述安装座(47)的内侧底端开口处；

第二锥形齿轮(49)，所述第二锥形齿轮(49)的数量为两个，两个所述第二锥形齿轮(49)分别建键连接在第一转轴(48)的外壁上下两侧，底部所述第二锥形齿轮(49)与第一锥形齿轮(46)啮合；

转动轴(410)，沿上下方向通过轴承转动连接在所述安装座(47)的内侧顶端开口处，所述转动轴(410)的形状为L形；

第三锥形齿轮(411)，键连接在所述转动轴(410)的顶端；

第二转轴(412)，通过轴承转动连接在所述扩展机构外壳(41)的内腔上方，所述第二转轴(412)的外侧可与转动外壳(33)的外壁固定连接；

第四锥形齿轮(413)，螺钉连接在所述第二转轴(412)的内侧，所述第四锥形齿轮(413)和第三锥形齿轮(411)啮合；

第五锥形齿轮(414)，设置在所述安装座(47)的内侧顶端，所述转动轴(410)的贯穿第五锥形齿轮(414)的内侧中心位置；

第六锥形齿轮(415)，通过轴承转动连接在所述转动轴(410)的另一端，所述第六锥形齿轮(415)分别与第五锥形齿轮(414)和第二锥形齿轮(49)啮合；

所述连接模块(5)包括：

连接模块外壳(51)，内嵌在所述扩展机构外壳(41)的内腔底端开口处；

插槽(52)，开设在所述连接模块外壳(51)的外侧中心位置；

限位外壳(53)，插接在所述插槽(52)的内腔；

限位盲孔(54)，所述限位盲孔(54)的数量为四组，每组所述限位盲孔(54)的数量为两个，四组所述限位盲孔(54)沿周向间隔九十度开设在限位外壳(53)的外壁内外两侧；

导轨盘(55)，设置在所述限位外壳(53)的内端；

固定外壳(56)，设置在所述限位外壳(53)的外侧，所述固定外壳(56)的外端分别与另一侧对应位置上扩展机构(4)中的第二转轴(412)外侧固定连接；

转轴座(57)，通过轴承转动连接在所述固定外壳(56)的内腔内端开口处，所述转轴座(57)的内端与限位外壳(53)的外端固定连接；

电推杆(58)，设置在所述固定外壳(56)的内腔外侧，所述电推杆(58)和控制器(6)远程网络连接并和蓄电池(42)电性连接；

第一连接座(59)，设置在所述电推杆(58)的伸缩端，所述第一连接座(59)可与转轴座(57)卡接；

第一电机(510)，设置在所述连接模块外壳(51)的内腔，所述第一电机(510)和控制器(6)远程网络连接并和蓄电池(42)电性连接；

第七锥形齿轮(511)，螺钉连接在所述第一电机(510)的输出端；

第八锥形齿轮(512)，通过销轴转动连接在所述连接模块外壳(51)的内腔，所述第八锥形齿轮(512)和第七锥形齿轮(511)啮合；

齿轮(513)，键连接在所述第八锥形齿轮(512)的后端；

限位导轨(514)，所述限位导轨(514)的数量为两个，两个所述限位导轨(514)分别设置在连接模块外壳(51)的内腔内端左右两侧；

第二连接座(515)，所述第二连接座(515)的数量为两个，两个所述第二连接座(515)分别设置在两个限位导轨(514)的移动端，所述第二连接座(515)的外侧由插槽(52)内腔内侧开口处延伸进插槽(52)内腔；

电动轮(516)，所述电动轮(516)的数量为两个，两个所述电动轮(516)分别设置在两个第二连接座(515)的外端，所述电动轮(516)和控制器(6)远程网络连接并和蓄电池(42)电性连接，所述电动轮(516)可与导轨盘(55)内侧卡接；

齿条(517)，所述齿条(517)的数量为两个，两个所述齿条(517)分别设置在两个第二连接座(515)的前侧，两个所述齿条(517)旋转一百八十度设置并与齿轮(513)啮合；

直齿轮盘(518)，通过轴承转动连接在所述连接模块外壳(51)的内腔且位于插槽(52)的内端外部；

螺旋盘(519)，沿周向设置在所述直齿轮盘(518)的外侧；

第二电机(529)，设置在所述连接模块外壳(51)的内腔，所述第二电机(529)和控制器(6)远程网络连接并和蓄电池(42)电性连接；

斜齿轮(530)，螺钉连接在所述第二电机(529)的输出端，所述斜齿轮(530)与直齿轮盘(518)啮合；

其中，所述连接模块外壳(51)的内腔分别沿周向间隔九十度设置有四个限位部件；

所述限位部件包括：

移动座(520)，套接在螺旋盘(519)的外侧；

转动座(521)，通过销轴转动连接在连接模块外壳(51)的内腔，所述转动座(521)的形状为V形，所述转动座(521)的一端与移动座(520)的外侧通过销轴转动连接；

插槽杆(522)，设置在所述连接模块外壳(51)的内嵌外侧；

移动杆(523)，插接在所述插槽杆(522)的内腔，所述移动杆(523)的内端与转动座(521)的另一端通过销轴转动连接；

通孔(524)，所述通孔(524)的数量为两个，两个所述通孔(524)分别开设在移动杆(523)的内外两侧；

限位通孔(525)，所述限位通孔(525)的数量为两个，两个所述限位通孔(525)分别开设在插槽(52)的内腔内外两侧；

限位销(526)，所述限位销(526)的数量为两个，两个所述限位销(526)分别插接在内外两个限位通孔(525)的内腔，所述限位销(526)的外端可与移动杆(523)的内侧接触且接触面为相贴合的斜面；

限位弹簧(527)，所述限位弹簧(527)的数量为两个，两个所述限位弹簧(527)套接在限位销(526)的外壁，所述限位弹簧(527)的内外两端分别与连接模块外壳(51)的内壁和限位销(526)的外壁固定连接；

定位传感器(528)，所述定位传感器(528)的数量为两组，每组所述定位传感器(528)分别收发两端，每组所述定位传感器(528)的收发两端分别设置在限位盲孔(54)的内腔内端和限位销(526)的内端，所述定位传感器(528)和控制器(6)远程网络连接并和蓄电池(42)电性连接；

一种外加式数控车床自动控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：工作人员预先将部分备用所述扩展机构(4)可存放在收纳槽(9)的内侧，并根据需要加工的工件在数控加工机床(1)的位置，控制控制器(6)依次启动举升平台(7)和安装机械臂(8)，举升平台(7)驱动安装机械臂(8)移动至指定高度位置处，安装机械臂(8)从收纳槽(9)内部抓取备用扩展机构(4)移动至安装位置上外部扩展加工机构(3)的内侧，使当前外部扩展加工机构(3)上的扩展机构(4)与备用扩展机构(4)进行安装对接，促使备用扩展机构(4)中连接模块(5)内的固定外壳(56)驱动限位外壳(53)插入至当前外部扩展加工机构(3)上扩展机构(4)中的插槽(52)内腔，工作人员控制控制器(6)启动当前外部扩展加工机构(3)内扩展机构(4)中连接模块(5)内的定位传感器(528)、第一电机(510)、电动轮(516)和第二电机(529)，定位传感器(528)测定当前插入位置上的限位外壳(53)的位置并向控制器(6)中发送位置数据，第一电机(510)驱动第七锥形齿轮(511)转动，进而使第八锥形齿轮(512)在第七锥形齿轮(511)旋转力的作用下驱动齿轮(513)转动，促使两侧齿条(517)在齿轮(513)旋转力的作用下驱动对应位置上的第二连接座(515)在限位导轨(514)限位作用下带动电动轮(516)向内侧移动，以使电动轮(516)内部辊轮与导轨盘(55)内侧卡槽卡接，电动轮(516)内部电机驱动辊轮转动以使导轨盘(55)在电动轮(516)内部辊轮摩擦力的作用下驱动限位外壳(53)以与转轴座(57)轴心为圆心转动，进而使限位盲孔(54)内腔对准限位销(526)对应位置处，第二电机(529)驱动斜齿轮(530)转动，进而使直齿轮盘(518)在斜齿轮(530)的旋转力的作用下驱动螺旋盘(519)转动，促使移动座(520)在螺旋盘(519)旋转力的作用下向内侧移动，进而使移动座(520)驱动转动座(521)以与连接模块外壳(51)内腔销轴转动连接处为顶点向内侧转动，以使转动座(521)驱动移动杆(523)在插槽杆(522)内腔向外侧移动，移动杆(523)推动限位销(526)向内侧移动依次穿过对应位置上通孔(524)和限位通孔(525)内腔且挤压限位弹簧(527)同时插入至对应位置上限位盲孔(54)内腔，以完成相邻扩展机构(4)之间的连接固定，工作人员控制控制器(6)启动电推杆(58)，电推杆(58)通过自身伸长推动第一连接座(59)向内侧移动并插入转轴座(57)内腔，以完成传动连接，进而可实现外部扩展加工端活动范围的调整：

步骤2：工作人员控制数控加工机床(1)进行加工，并控制控制器(6)依次启动寻迹摄像头(10)和AGV车体(2)，寻迹摄像头(10)根据数控加工机床(1)内部加工端运行加工轨迹进行AI分析并使控制器(6)内部预制程序控制AGV车体(2)依次移动至指定位置处，避免影响数控加工机床(1)内部加工端正常工作，控制器(6)内部预制程序依次控制方向调节模块(31)、角度倾斜模块(32)、第一电机(34)和加工端头(35)启动，方向调节模块(31)驱动角度倾斜模块(32)、扩展机构(4)、转动外壳(33)的配合下驱动加工端头(35)水平转动至指定位置处，角度倾斜模块(32)在扩展机构(4)和转动外壳(33)的配合下使加工端头(35)改变横向倾斜角度，第一电机(34)在传动皮带(37)传动下驱动加工端头(35)以与转动外壳(33)销轴转动连接处为顶点转动，以调整加工端头(35)纵向倾斜角度，加工端头(35)驱动内部加工端头配合数控加工机床(1)对工件进行辅助加工；

步骤3：当需要使扩展机构(4)进行转动时，工作人员控制控制器(6)启动第二电机(43)，第二电机(43)驱动对应位置第一皮带轮(44)转动，进而使第二皮带轮(45)在第一皮带轮(44)旋转力的作用下驱动第一锥形齿轮(46)转动，进而使下方第二锥形齿轮(49)在第一锥形齿轮(46)旋转力的作用下驱动第一转轴(48)带动上方第二锥形齿轮(49)转动，由于第六锥形齿轮(415)和上方第二锥形齿轮(49)啮合，促使第六锥形齿轮(415)在上方第二锥形齿轮(49)旋转力的作用下和在第五锥形齿轮(414)的限位作用下驱动转动轴(410)带动第三锥形齿轮(411)转动，由于第四锥形齿轮(413)和第三锥形齿轮(411)啮合，促使第四锥形齿轮(413)在第三锥形齿轮(411)旋转力的作用下驱动第二转轴(412)转动，以实现减速传动以便精确控制转数，并在对应位置上扩展机构(4)内连接模块(5)的传动连接下调整另一侧扩展机构(4)的角度位置，进而通过若干扩展机构(4)配合加工端头(35)调整加工范围及位置。