CN113618490A - 刀库内接触式刀损检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀库内接触式刀损检测装置及检测方法，涉及数控机床加工检测技术领域，包括安装支架、驱动装置、撞击板和主控单元，安装支架一端用于安装于刀库侧的机床防护上，安装支架另一端连接有驱动装置，驱动装置的输出轴上固定连接有撞击板，驱动装置能够驱动撞击板摆动并使撞击板接触刀库中的刀具的刀尖，驱动装置的输出轴上安装有角度检测器，角度检测器能够检测驱动装置输出轴的转动角度，驱动装置和角度检测器均与主控单元电联接。主控单元计算检测位置与基准位置的差值，若两者存在差值，判定刀具受损，若两者不存在差值，判定刀具正常。本发明提供的刀库内接触式刀损检测装置，刀损检测方便快捷、安全可靠，而且不占用加工时间。

Description

刀库内接触式刀损检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及数控机床加工检测技术领域，特别是涉及一种刀库内接触式刀损检测装置及检测方法。

背景技术

由于自动化技术不断提高，人工不断上涨，越来越多的数控机床加工设备采用自动化生产来代替人工。但在自动加工的过程中也需对刀具的状态进行实时或循环检测。在批量生产中，由于切削强度高、温度过高、残留切削、刀具老化等因素的影响，可能会导致刀具的磨损或断裂，若无法及时发现刀具的损坏，会造成重大生产甚至安全事故。所以数控机床自动化加工过程中刀损检测是很有必要的。传统的刀损检测一般有激光检测和对刀仪检测，但这两种检测都需要主轴带动刀具到固定区域进行检测，这不仅占用了加工时间，降低生产效率，还影响了加工节拍。

发明内容

本发明的目的是提供一种刀库内接触式刀损检测装置及检测方法，以解决上述现有技术存在的问题，刀损检测方便快捷、安全可靠，而且不占用加工时间。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种刀库内接触式刀损检测装置，包括安装支架、驱动装置、撞击板和主控单元，所述安装支架一端用于安装于刀库侧的机床防护上，所述安装支架另一端连接有所述驱动装置，所述驱动装置的输出轴上固定连接有所述撞击板，所述驱动装置能够驱动所述撞击板摆动并使所述撞击板接触刀库中的刀具的刀尖，所述驱动装置的输出轴上安装有角度检测器，所述角度检测器能够检测所述驱动装置输出轴的转动角度，所述驱动装置和所述角度检测器均与所述主控单元电联接。

优选的，所述安装支架包括第一支架、第二支架和第三支架，所述第一支架用于安装于刀库侧的机床防护上，所述第二支架一端垂直安装于所述第一支架上，所述第二支架与所述第一支架在A轴方向的相对位置能够进行调节，所述第二支架另一端与所述第三支架一端连接，所述第三支架垂直于所述第一支架，所述第三支架与所述第二支架在B轴方向的相对位置能够进行调节，所述第三支架还能够绕平行于所述A轴的轴线相对于所述第二支架摆动，所述第三支架另一端安装有所述驱动装置，所述驱动装置与所述第三支架在C轴方向的相对位置能够进行调节，所述A轴、所述B轴和所述C轴彼此互相垂直。

优选的，还包括连杆，所述连杆一端固定连接在所述驱动装置的输出轴上，所述连杆另一端固定连接有所述撞击板。

优选的，所述连杆远离所述撞击板的一端固定连接有配重块，所述配重块用于平衡所述连杆和所述撞击板对所述驱动装置输出轴轴线的力矩。

优选的，所述配重块远离所述连杆的一端螺纹连接有调节螺栓，通过调节所述调节螺栓拧入所述配重块的深度能够调节所述配重块和所述调节螺栓对所述驱动装置输出轴轴线的力矩。

优选的，所述调节螺栓的螺杆外套设有弹簧，所述弹簧两端分别与所述调节螺栓的螺帽和所述配重块接触。

优选的，所述驱动装置为驱动电机。

优选的，所述角度检测器为角度编码器。

本发明还提供一种基于以上所述的刀库内接触式刀损检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1：使用刀具进行生产加工前，通过所述主控单元控制所述驱动装置驱动所述撞击板朝向刀具的刀尖摆动，所述撞击板接触刀具的刀尖后，所述主控单元控制所述驱动装置停止运行，所述角度检测器检测所述驱动装置输出轴的第一转动角度并传输至所述主控单元，所述主控单元根据第一转动角度得到并存储当前刀具的刀尖的位置作为基准位置；

S2：使用刀具进行生产加工后，通过所述主控单元控制所述驱动装置驱动所述撞击板朝向刀具的刀尖摆动，所述撞击板接触刀具的刀尖后，所述主控单元控制所述驱动装置停止运行，所述角度检测器检测所述驱动装置输出轴的第二转动角度并传输至所述主控单元，所述主控单元根据第二转动角度得到当前刀具的刀尖的位置，以此位置作为检测位置；

S3：所述主控单元计算所述检测位置与所述基准位置的差值，若两者存在差值，判定刀具受损，若两者不存在差值，判定刀具正常。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的刀库内接触式刀损检测装置及检测方法，对刀具进行检测时，将安装支架安装于刀库侧的机床防护上，使用刀具进行生产加工前，刀具处于未受损状态，此时，通过主控单元控制驱动装置驱动撞击板朝向刀具的刀尖摆动，使撞击板接触刀库中的刀具的刀尖，角度检测器检测得到驱动装置输出轴的第一转动角度并传输至主控单元，主控单元根据第一转动角度得到并存储当前刀具的刀尖的位置作为基准位置；使用刀具进行生产加工后，再通过本装置对刀具刀尖的位置进行检测，此时得到的刀具的刀尖的位置作为检测位置，主控单元计算刀尖的检测位置与基准位置的差值，若刀尖的检测位置与基准位置存在差值，则认为刀具已经磨损或断裂，如不存在差值则表示刀具未受损；刀损检测是在刀库一侧进行检测，与传统需要主轴带动刀具到固定区域进行检测的方式相比，本发明不需要主轴参与，检测更加安全可靠，检测时，通过检测得到撞击板与刀具的刀尖接触时的摆角得到刀尖的位置以判断刀尖是否受损，检测过程方便快捷，而且，检测时是在刀库内完成的检测，不占用加工时间，不会对加工节拍造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的刀库内接触式刀损检测装置的结构示意图；

图2为图1中刀库内接触式刀损检测装置的右视图；

图3为图1中刀库内接触式刀损检测装置中Ⅰ部分的局部放大图；

图4为本发明提供的刀库内接触式刀损检测装置中的第二支架和第三支架的相对位置调节示意图；

图5为俯视图4中刀库内接触式刀损检测装置时的第三支架的位置摆动调节示意图；

图6为右视图4中刀库内接触式刀损检测装置时的驱动装置和第三支架的相对位置调节示意图；

图7为采用本发明提供的刀库内接触式刀损检测装置的检测方法流程图；

图中：100-刀库内接触式刀损检测装置、1-安装支架、2-驱动装置、3-连杆、4-撞击板、5-主控单元、6-第一支架、7-第二支架、8-第三支架、9-配重块、10-调节螺栓、11-弹簧、12-刀库、13-刀具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种刀库内接触式刀损检测装置及检测方法，以解决现有技术存在的问题，刀损检测方便快捷、安全可靠，而且不占用加工时间。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1～2所示，本实施例提供一种刀库内接触式刀损检测装置100，包括安装支架1、驱动装置2、撞击板4和主控单元5，安装支架1一端用于安装于刀库侧的机床防护上，安装支架1另一端连接有驱动装置2，驱动装置2的输出轴上固定连接有撞击板4，驱动装置2能够驱动撞击板4摆动并使撞击板4接触刀库12中的刀具13的刀尖，驱动装置2的输出轴上安装有角度检测器，角度检测器能够检测驱动装置2输出轴的转动角度，驱动装置2和角度检测器均与主控单元5电联接。

对刀具13进行检测时，将安装支架1安装于刀库侧的机床防护上，使用刀具进行生产加工前，刀具处于未受损状态，此时，通过主控单元5控制驱动装置2驱动撞击板4朝向刀具13的刀尖摆动，使撞击板接触刀库12中的刀具13的刀尖，角度检测器检测得到驱动装置2输出轴的第一转动角度并传输至主控单元5，主控单元5根据第一转动角度得到并存储当前刀具的刀尖的位置作为基准位置；使用刀具进行生产加工后，再通过本装置对刀具刀尖的位置进行检测，此时得到的刀具的刀尖的位置作为检测位置，主控单元5计算刀尖的检测位置与基准位置的差值，若刀尖的检测位置与基准位置存在差值，则认为刀具13已经磨损或断裂，需要更换刀具，如不存在差值则表示刀具13未受损；刀损检测是在刀库一侧进行检测，与传统需要主轴带动刀具到固定区域进行检测的方式相比，本检测过程不需要主轴参与，检测更加安全可靠，检测时，通过检测得到撞击板4与刀具13的刀尖接触时的摆角得到刀尖的位置以判断刀尖是否受损，检测过程方便快捷，而且，检测时是在刀库内完成的检测，不占用加工时间，不会对加工节拍造成影响，不会影响生产效率。

如图1～2和图4～6所示，在本实施例中，安装支架1包括第一支架6、第二支架7和第三支架8，第一支架6用于安装于刀库侧的机床防护上，第二支架7一端垂直安装于第一支架6上，第二支架7与第一支架6在A轴方向的相对位置能够进行调节，第二支架7另一端与第三支架8一端连接，第三支架8垂直于第一支架6，第三支架8与第二支架7在B轴方向的相对位置能够进行调节，第三支架8还能够绕平行于A轴的轴线相对于第二支架7摆动，第三支架8另一端安装有驱动装置2，驱动装置2与第三支架8在C轴方向的相对位置能够进行调节，A轴、B轴和C轴彼此互相垂直。其中，在本实施例中，设定第一支架6长度方向为A轴方向，第二支架7长度方向为B轴方向，通过对第一支架6、第二支架7、第三支架8和驱动装置2的位置进行调节，能够方便地调节驱动装置2与刀库的相对位置，以在驱动装置2的驱动作用下能够带动撞击板4撞击接触刀具的刀尖，从而进行刀损检测。

在本实施例中，还包括连杆3，连杆3一端固定连接在驱动装置2的输出轴上，连杆3另一端固定连接有撞击板4，可根据不同大小回转半径的刀库适应性选择不同长度的连杆3，以使撞击板4摆动时能够接触到刀具的刀尖，从而极大提高了对不同规格的刀库及刀具的适应性，提高刀损检测装置的适用范围。

如图1～2所示，在本实施例中，连杆3远离撞击板4的一端固定连接有配重块9，配重块9用于平衡连杆3和撞击板4对驱动装置2输出轴轴线的力矩，使得驱动装置2驱动连杆3和撞击板4摆动时，连杆3和撞击板4对驱动装置2输出轴轴线的力矩与配重块9对驱动装置2输出轴轴线的力矩能够实现力矩平衡，从而降低驱动装置2启动和转向时承受的负载，提高测量的精度。

如图1～3所示，在本实施例中，配重块9远离连杆3的一端螺纹连接有调节螺栓10，通过调节调节螺栓10拧入配重块9的深度能够调节配重块9和调节螺栓10对驱动装置2输出轴轴线的力矩。当连杆3长度不同时，连杆3和撞击板4产生的力矩会发生变化，可通过调节调节螺栓10的拧入深度调节配重块9和调节螺栓10产生的力矩，使其与连杆3和撞击板4产生的力矩保持平衡，调节方便快捷。

如图3所示，在本实施例中，调节螺栓10的螺杆外套设有弹簧11，弹簧11两端分别与调节螺栓10的螺帽和配重块9接触，使得调节螺栓10不容易松动，避免破坏力矩平衡状态影响测量精度。

在本实施例中，驱动装置2为驱动电机，通过主控单元5控制驱动电机的输出轴转动，控制过程方便。

在本实施例中，角度检测器为角度编码器，角度编码器安装于驱动电机的输出轴上，能够方便快捷地测量出输出轴的转动角度。

采用以上所述的刀库内接触式刀损检测装置100的检测方法，包括以下步骤：

S1：使用刀具进行生产加工前，通过主控单元5控制驱动装置2驱动撞击板4朝向刀具的刀尖摆动，撞击板4接触刀具的刀尖后，主控单元5控制驱动装置2停止运行，角度检测器检测驱动装置2输出轴的第一转动角度并传输至主控单元5，主控单元5根据第一转动角度得到并存储当前刀具的刀尖的位置作为基准位置；

S2：使用刀具进行生产加工后，通过主控单元5控制驱动装置2驱动撞击板4朝向刀具的刀尖摆动，撞击板4接触刀具的刀尖后，主控单元5控制驱动装置2停止运行，角度检测器检测驱动装置2输出轴的第二转动角度并传输至主控单元5，主控单元5根据第二转动角度得到当前刀具的刀尖的位置，以此位置作为检测位置；

S3：主控单元5计算检测位置与基准位置的差值，若两者存在差值，判定刀具受损，若两者不存在差值，判定刀具正常。

如图7所示，本发明的刀具检测的具体实施过程为：

首先根据机床刀库的位置和半径，确定第一支架1的位置，然后利用第二支架7和第一支架6的A轴向调节、第三支架8和第二支架7的B轴向和绕A轴的平行轴的位置调节、驱动装置2和第三支架8的C轴向调节的一共四轴可调配合结构，使得检测摆动方向处于最合理的位置(连杆3处于竖直方向)。通过调节调节螺栓10，使得连杆3、撞击板4和配重块9、调节螺栓10、弹簧11达到力矩平衡状态。

数控***预选刀具完成后，会将当前预选刀具的刀号以二进制编码器的方式发送给主控单元5，同时将启动信号送至主控单元5，主控单元5接收到刀号信号和启动信号后会控制驱动电机带动连杆3及撞击板4向加工刀具13方向旋转，当撞击板4碰到加工刀具13刀尖时，驱动电机会发生堵转，驱动电机运行电流会急剧上升，当主控单元5检测到驱动电机电流达到设定的阈值时会控制驱动电机停转，并通过电机编码器(角度编码器)计算出撞击板4的位置，即加工刀具13刀尖的位置。若启动信号为示教信号，此时，刀具处于未受损状态，主控单元5将自动记忆当前刀号所对应的刀尖位置作为该加工刀具13的基准位置；若启动信号为检测信号，此时，刀具处于已投入生产加工使用过的状态，主控单元5会计算当前位置与基准位置的差值，然后将检测结果反馈到数控***，同时控制驱动电机进行反方向旋转到原点位置。若数控***接收到的反馈结果为OK信号(无差值)，则认为当前加工刀具13是正常的，数控***会自动等待下一个刀具的检测。若数控***接收到的反馈结果为KO信号(有差值)，则认为当前加工刀具13已经磨损到一定程度或已经断裂，此时数控***会有报警提示，提醒工作人员更换刀具。

本发明提供的检测装置及检测方法对于有多种安装位置要求的场合具有很强的调节适配能力，允许使用人员根据实际需求进行调节，操作简单，调试简单。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种刀库内接触式刀损检测装置，其特征在于：包括安装支架、驱动装置、撞击板和主控单元，所述安装支架一端用于安装于刀库侧的机床防护上，所述安装支架另一端连接有所述驱动装置，所述驱动装置的输出轴上固定连接有所述撞击板，所述驱动装置能够驱动所述撞击板摆动并使所述撞击板接触刀库中的刀具的刀尖，所述驱动装置的输出轴上安装有角度检测器，所述角度检测器能够检测所述驱动装置输出轴的转动角度，所述驱动装置和所述角度检测器均与所述主控单元电联接。

2.根据权利要求1所述的刀库内接触式刀损检测装置，其特征在于：所述安装支架包括第一支架、第二支架和第三支架，所述第一支架用于安装于刀库侧的机床防护上，所述第二支架一端垂直安装于所述第一支架上，所述第二支架与所述第一支架在A轴方向的相对位置能够进行调节，所述第二支架另一端与所述第三支架一端连接，所述第三支架垂直于所述第一支架，所述第三支架与所述第二支架在B轴方向的相对位置能够进行调节，所述第三支架还能够绕平行于所述A轴的轴线相对于所述第二支架摆动，所述第三支架另一端安装有所述驱动装置，所述驱动装置与所述第三支架在C轴方向的相对位置能够进行调节，所述A轴、所述B轴和所述C轴彼此互相垂直。

3.根据权利要求1所述的刀库内接触式刀损检测装置，其特征在于：还包括连杆，所述连杆一端固定连接在所述驱动装置的输出轴上，所述连杆另一端固定连接有所述撞击板。

4.根据权利要求3所述的刀库内接触式刀损检测装置，其特征在于：所述连杆远离所述撞击板的一端固定连接有配重块，所述配重块用于平衡所述连杆和所述撞击板对所述驱动装置输出轴轴线的力矩。

5.根据权利要求4所述的刀库内接触式刀损检测装置，其特征在于：所述配重块远离所述连杆的一端螺纹连接有调节螺栓，通过调节所述调节螺栓拧入所述配重块的深度能够调节所述配重块和所述调节螺栓对所述驱动装置输出轴轴线的力矩。

6.根据权利要求5所述的刀库内接触式刀损检测装置，其特征在于：所述调节螺栓的螺杆外套设有弹簧，所述弹簧两端分别与所述调节螺栓的螺帽和所述配重块接触。

7.根据权利要求1所述的刀库内接触式刀损检测装置，其特征在于：所述驱动装置为驱动电机。

8.根据权利要求1所述的刀库内接触式刀损检测装置，其特征在于：所述角度检测器为角度编码器。

9.一种基于权利要求1～8中任意一项所述的刀库内接触式刀损检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用刀具进行生产加工前，通过所述主控单元控制所述驱动装置驱动所述撞击板朝向刀具的刀尖摆动，所述撞击板接触刀具的刀尖后，所述主控单元控制所述驱动装置停止运行，所述角度检测器检测所述驱动装置输出轴的第一转动角度并传输至所述主控单元，所述主控单元根据第一转动角度得到并存储当前刀具的刀尖的位置作为基准位置；

S2：使用刀具进行生产加工后，通过所述主控单元控制所述驱动装置驱动所述撞击板朝向刀具的刀尖摆动，所述撞击板接触刀具的刀尖后，所述主控单元控制所述驱动装置停止运行，所述角度检测器检测所述驱动装置输出轴的第二转动角度并传输至所述主控单元，所述主控单元根据第二转动角度得到当前刀具的刀尖的位置，以此位置作为检测位置；

S3：所述主控单元计算所述检测位置与所述基准位置的差值，若两者存在差值，判定刀具受损，若两者不存在差值，判定刀具正常。

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