CN115284045A - 一种带有检测功能的数控机床用刀库 - Google Patents

一种带有检测功能的数控机床用刀库 Download PDF

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CN115284045A CN202210996167.2A CN202210996167A CN115284045A CN 115284045 A CN115284045 A CN 115284045A CN 202210996167 A CN202210996167 A CN 202210996167A CN 115284045 A CN115284045 A CN 115284045A
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Abstract

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种带有检测功能的数控机床用刀库，包括立板、旋转机构和转盘，所述立板的底端与旋转机构的上表面通过螺栓连接，且立板通过螺栓锁紧在数控机床刀库座上，所述转盘通过顶丝锁紧在旋转机构的输出轴，还包括若干个数量相同的第一报警灯、夹具和检测机构，若干个所述第一报警灯沿周向等距排列，通过螺钉锁紧在转盘的上表面，且第一报警灯与数控机床控制***电性连接。具备第一弹簧弹力监测功能，及时调整推拉板对卡紧爪的压力，确保刀柄时刻保持稳定夹持，不会出现掉刀问题，既能防止刀具损坏，又避免了安全隐患，具备断刀检测功能，防止主轴箱使用断刀加工工件，避免被加工工件损坏，防止数控机床做无用功。

Description

一种带有检测功能的数控机床用刀库
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种带有检测功能的数控机床用刀库。
背景技术
刀库***是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置。其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库，改变了传统以人为主的生产方式。借由电脑程序的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等，大幅缩短加工时程，降低生产成本；
刀库运行是依靠数控机床控制***驱使电机带动齿轮组输入轴转动，齿轮组的输出轴驱动刀库圆盘转动，圆盘上的夹具切换位置，达到换刀的目的；
夹具的夹持方式是通过数控机床主轴箱将刀柄放入刀夹，再由弹簧推动卡紧爪阻挡刀柄，进而实现刀柄上刀头的夹持，弹簧对卡紧爪的弹力过大或过小均会影响刀柄的取出与放入，夹具在实际应用中，卡紧爪反复挤压弹簧，势必会造成弹簧对卡紧爪的弹力下降，导致卡紧爪对刀柄阻挡能力变弱，在刀库圆盘旋转过程中容易造成刀柄掉落，既会损坏刀具，又存在安全隐患，另外，刀具种类不同，能够承受的机械强度也有限，现有的刀库只能实现换刀功能，无法检测是否出现断刀，因此，一旦采用断刀加工，会损坏工件或者做无用功，根据上述的数控加工问题，现设计一种带有检测功能的数控机床用刀库。
发明内容
本发明为了克服现有技术中无法检测刀柄夹持稳定性和不能知晓刀具是否完好的缺点，本发明要解决的技术问题是一种带有检测功能的数控机床用刀库。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有检测功能的数控机床用刀库，包括立板、旋转机构和转盘，所述立板的底端与旋转机构的上表面通过螺栓连接，且立板通过螺栓锁紧在数控机床刀库座上，所述转盘通过顶丝锁紧在旋转机构的输出轴，还包括若干个数量相同的第一报警灯、夹具和检测机构，若干个所述第一报警灯沿周向等距排列，通过螺钉锁紧在转盘的上表面，且第一报警灯与数控机床控制***电性连接，若干个所述夹具沿周向等距排列，通过螺栓锁紧在转盘的上表面外沿，且夹具与第一报警灯位置一一对应，若干个所述检测机构沿周向等距排列，通过螺栓锁紧在转盘的下表面外沿，且检测机构与夹具位置一一对应；
目的在于实现刀柄的夹持定位，便于数控机床主轴箱更换刀头，所述夹具包括：刀夹，通过螺栓锁紧在所述转盘的上表面外沿，且刀夹与第一报警灯位置相对应，所述刀夹呈U形，且刀夹的凹槽前后两侧均开设有定位槽；推拉板，能够左右滑动的插接在所述刀夹的内腔，且推拉板的左侧壁中心位置开设有限位槽；导槽，数量为两个，分别开设在所述推拉板的前后两侧右端；卡紧爪，数量为两个，分别插接在所述刀夹的凹槽前后两侧；斜导柱，数量为两个，分别安装在两个所述卡紧爪的外侧，且斜导柱插接在所述导槽的内腔；薄膜压力传感器，粘接在所述限位槽的内腔右侧，且与数控机床控制***电性连接；压板，能够左右滑动的插接在所述限位槽的内腔；螺杆，螺接在所述刀夹的左侧壁中心位置；挡板，螺接在所述螺杆的右端；第一弹簧，一端卡接在所述挡板的右侧壁，且另一端与的压板的左侧壁卡接，在所述第一弹簧的作用下能够使压板右移与薄膜压力传感器接触；第二报警灯，通过螺钉锁紧在所述刀夹的上表面，且第二报警灯与数控机床控制***电性连接。
优选的，所述卡紧爪的内侧为圆弧状。
优选的，所述限位槽内腔和压板的外壁均为花键轴状。
优选的，所述导槽和斜导柱均倾斜设置，且倾斜度相同。
优选的，目的在于不仅监测刀柄是否夹持稳定，还能达到断刀检测的目的，所述检测机构包括：外壳，通过螺栓锁紧在所述转盘的下表面外沿，且外壳与刀夹位置相对应，所述外壳的右侧壁为开口状；接近开关，安装在所述外壳的右侧壁顶端，且接近开关与数控机床控制***电性连接；导杆，数量为两个，沿上下方向分别安装在所述外壳的内腔左右两侧；支撑板，能够上下滑动的套接在所述导杆的外壁中部；光电传感器，通过螺母锁紧在所述支撑板的右侧壁，所述光电传感器与数控机床控制***电性连接；滑槽，沿左右方向开设在所述支撑板的前侧底端，且滑槽的内腔呈燕尾形；滑块，能够左右滑动的插接在所述滑槽的内腔右侧；拨杆，螺接在所述滑块的前侧；加压组件，一端通过销轴能够旋转的安装在所述支撑板的前侧顶端中心位置，且另一端套接在拨杆的外壁；盖板，通过螺钉锁紧在所述外壳的前侧；调位槽，开设在所述盖板的前侧，且拨杆贯穿调位槽内腔；
作用是机械检测断刀，确保工作人员能够及时发现问题所在，代替人工作业，降低劳动强度。
优选的，所述加压组件包括：助推杆，通过销轴能够旋转的安装在所述支撑板的前侧顶部中心位置；滑道，开设在所述助推杆的外壁，且滑道套设在拨杆的外壁；第二弹簧，套接在所述助推杆的外壁，在第二弹簧作用下辅助拨杆移动。
优选的，所述光电传感器的红外射线与刀夹的凹槽中心线垂直。
优选的，所述调位槽形状呈波浪形，且利用调位槽的转折点实现拨杆的定位。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过第一弹簧驱使推拉板移动，导槽挤压斜导柱使卡紧爪从定位槽伸出，起到刀夹内刀柄的阻挡作用，在卡紧爪内侧圆弧表面作用下，刀柄通过挤压卡紧爪圆弧表面可使卡紧爪向外侧移动，卡紧爪具备自由移动能力，达到刀柄进入和移出刀夹的目的，在第一弹簧的弹力作用下挡板挤压薄膜压力传感器，薄膜压力传感器感知第一弹簧弹力，对第一弹簧施加给推拉板的弹力进行监测，当第一弹簧弹力下降时能够及时调整螺杆，挡板挤压第一弹簧，提升第一弹簧对推拉板的弹力，从而具备第一弹簧弹力监测功能，及时调整推拉板对卡紧爪的压力，确保刀柄时刻保持稳定夹持，不会出现掉刀问题，既能防止刀具损坏，又避免了安全隐患；
2、本发明通过接近开关检测刀柄是否夹持到位，与夹具实现联动，拨动拨杆沿着调位槽滑动，滑块沿着滑槽滑动的同时，可使支撑板上下移动，拨杆移动过程中调整助推杆方向，在第二弹簧弹力作用下助推拨杆左右移动，从而使拨杆能停留在调位槽的拐角处，达到光电传感器的高度调整，光电传感器对长度不同的刀头实现检测，具备断刀检测功能，防止主轴箱使用断刀加工工件，避免被加工工件损坏，防止数控机床做无用功。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明夹具结构示意图；
图3为本发明夹具俯视剖面图；
图4为本发明压板左视图；
图5为本发明检测机构结构示意图；
图6为本发明图5的A处放大图。
图中：1-立板，2-旋转机构，3-转盘，4-第一报警灯，5-夹具，6-检测机构，51-刀夹，52-定位槽，53-推拉板，54-限位槽，55-导槽，56-卡紧爪，57-斜导柱，58-薄膜压力传感器，59-压板，510-螺杆，511-挡板，512-第一弹簧，513-第二报警灯，61-外壳，62-接近开关，63-导杆，64-支撑板，65-光电传感器，66-滑槽，67-滑块，68-拨杆，69-加压组件，610-盖板，611-调位槽，691-导向杆，692-滑道，693-第二弹簧。
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。
本发明提供一种技术方案：一种带有检测功能的数控机床用刀库，如图1-6所示，包括立板1、旋转机构2和转盘3，立板1的底端与旋转机构2的上表面通过螺栓连接，且立板1通过螺栓锁紧在数控机床刀库座上，转盘3通过顶丝锁紧在旋转机构2的输出轴，还包括若干个数量相同的第一报警灯4、夹具5和检测机构6，若干个第一报警灯4沿周向等距排列，通过螺钉锁紧在转盘3的上表面，且第一报警灯4与数控机床控制***电性连接，通过数控机床控制***改变第一报警灯4的发光颜色，起到不同的提醒作用，若干个夹具5沿周向等距排列，通过螺栓锁紧在转盘3的上表面外沿，且夹具5与第一报警灯4位置一一对应，若干个检测机构6沿周向等距排列，通过螺栓锁紧在转盘3的下表面外沿，且检测机构6与夹具5位置一一对应；
旋转机构2由电机和齿轮组构成，数控机床控制***控制电机旋转，电机带动齿轮组输入轴旋转，而齿轮组输出轴能够带动转盘3旋转，改变夹具5的位置，实现刀具的切换；
夹具5包括刀夹51、定位槽52、推拉板53、限位槽54、导槽55、卡紧爪56、斜导柱57、薄膜压力传感器58、压板59、螺杆510、挡板511、第二弹簧512和第二报警灯513，刀夹51通过螺栓锁紧在转盘3的上表面外沿，且刀夹51与第一报警灯4位置相对应，刀夹51呈U形，起到刀柄的限位作用，且刀夹51的凹槽前后两侧均开设有定位槽52，刀柄伸入定位槽52，对刀柄起到支撑作用；推拉板53能够左右滑动的插接在刀夹51的内腔，且推拉板53的左侧壁中心位置开设有限位槽54，限位槽54内腔和压板59的外壁均为花键轴状，在螺杆510旋转带动挡板511移动时，不会在第一弹簧512的传导下造成压板59旋转，避免压板59摩擦薄膜压力传感器58而使其损坏；导槽55数量为两个，分别开设在推拉板53的前后两侧右端，导槽55和斜导柱57均倾斜设置，且倾斜度相同，当推拉板53在第一弹簧512弹力作用下移动时，导槽55利用自身斜面挤压斜导柱57，达到卡紧爪56向内侧移动的目的；卡紧爪56数量为两个，分别插接在刀夹51的凹槽前后两侧，卡紧爪56的内侧为圆弧状，拉紧爪56受刀柄压迫时，卡紧爪56圆弧与刀柄接触部位的相切点会不断改变，从而使卡紧爪56能够自身发生向外侧移动；斜导柱57数量为两个，分别安装在两个卡紧爪56的外侧，且斜导柱57插接在导槽55的内腔；薄膜压力传感器58粘接在限位槽54的内腔右侧，且与数控机床控制***电性连接，用来感知挡板511的压迫，从而监测第一弹簧512对推拉板53施加的弹力；压板59能够左右滑动的插接在限位槽54的内腔；螺杆510螺接在刀夹51的左侧壁中心位置，当螺杆510顺时针或逆时针旋转时，螺杆510能够驱使挡板511左右移动；挡板511螺接在螺杆510的右端；第一弹簧512一端卡接在挡板511的右侧壁，且另一端与的压板59的左侧壁卡接，在第一弹簧512的作用下能够使压板59右移与薄膜压力传感器58接触；第二报警灯513通过螺钉锁紧在刀夹51的上表面，且第二报警灯513与数控机床控制***电性连接，通过第二报警灯513发光，表示第一弹簧512对推拉板53施加的弹力下降，间接提醒工作人员卡紧爪56对刀柄定位部稳定；
通过数控机床主轴箱拖动刀柄移动，当刀柄进出刀架51凹槽时，定位槽52对刀柄起到支撑作用，在刀柄移动过程中，刀柄外沿挤压卡紧爪56，促使卡紧爪56在自身弧面作用下被迫向外侧移动，由于斜导柱57与导槽55倾斜设置，促使斜导柱57通过挤压导槽55而使推拉板53移动，第一弹簧512受压迫而压缩，当刀柄进入刀架51凹槽后，第一弹簧512弹力驱使推拉板53移动归位，导槽55内壁挤压斜导柱57，进而使卡紧爪56向内侧移动，卡紧爪56具备自动伸缩能力，既可以将刀柄阻挡在刀架51凹槽，实现刀柄的固定，又能使数控机床主轴箱取出刀柄，实现换刀；
在限位槽54的限位作用下，第一弹簧512的弹力驱使压板59挤压薄膜压力传感器58，薄膜压力传感器58感知第一弹簧512的压力，进而在数控机床控制***的配合下对第一弹簧512对推拉板53的弹力进行监测，第一弹簧512弹力出现下降时，第二报警灯513发光，表示第二报警灯513所对应的刀架51内的第一弹簧512弹力不足，通过旋拧螺杆510而使挡板511挤压第一弹簧512，从而提升第一弹簧512对推拉板53的弹力，及时调整卡紧爪56对刀柄的阻挡能力。
作为优选方案，更进一步的，检测机构6包括外壳61、接近开关62、导杆63、支撑板64、光电传感器65、滑槽66、滑块67、拨杆68、加压组件69、盖板610和调位槽611，外壳61通过螺栓锁紧在转盘3的下表面外沿，且外壳61与刀夹51位置相对应，外壳61的右侧壁为开口状；接近开关62安装在外壳61的右侧壁顶端，且接近开关与数控机床控制***电性连接，刀柄到达接近开关62触发距离时，第一报警灯4发出正常颜色光，表示刀柄夹持到位，如果刀柄没有触发接近开关62，第一报警灯4变色发光，说明刀柄夹持不到位，属于与夹具5配合使用；导杆63数量为两个，沿上下方向分别安装在外壳61的内腔左右两侧，对支撑板64起到限位作用；支撑板64能够上下滑动的套接在导杆63的外壁中部；光电传感器65通过螺母锁紧在支撑板64的右侧壁，光电传感器65的红外射线与刀夹51的凹槽中心线垂直，确保光电传感器65发出的光线能够被刀柄上刀头阻挡，光电传感器65光线反射接收信号，表示刀头为出现断刀，光电传感器65也可以替换成摄像头，可使工作人员在数控机床的控制***上放大刀头影像，光电传感器65与数控机床控制***电性连接；滑槽66沿左右方向开设在支撑板64的前侧底端，且滑槽66的内腔呈燕尾形，确保滑块67能够在滑槽66中左右稳定滑动；滑块67能够左右滑动的插接在滑槽66的内腔右侧；拨杆68螺接在滑块67的前侧；加压组件69一端通过销轴能够旋转的安装在支撑板64的前侧顶端中心位置，且另一端套接在拨杆68的外壁；盖板610通过螺钉锁紧在外壳61的前侧；调位槽611开设在盖板610的前侧，且拨杆68贯穿调位槽611内腔，调位槽611形状呈波浪形，且利用调位槽611的转折点实现拨杆68的定位，调位槽611规定拨杆68的移动方向，在调位槽611的拐角两侧斜面对拨杆68限位，确保拨杆68能够停留在调位槽611拐角处；
在夹具5放置有刀具时，接近开关62会被刀柄阻挡而触发，表示刀柄夹持到位，如果刀柄未到达标准夹持位置，接近开关62无反应，第一报警灯4发出带有颜色的光，说明刀柄夹持不稳定；
根据不同种类刀头的长度不同，驱动拨杆68在调位槽611中滑动，拨杆68沿着调位槽611上下倾斜移动，与此同时滑块67在滑槽66内左右滑动，在拨杆68发生升降时，支撑板64也能够在导杆63上跟随拨杆68上下运动，在加压组件69的助推作用下，当拨杆68运动至调位槽611拐角处时，受调位槽611上下斜面限位作用，拨杆68能够停留在调位槽611拐角处，实现光电传感器65的高度调节，调整光电传感器65对准刀头的尖端，光电传感器65发射的红外光线能够在刀头阻挡下返回，表示光电传感器65感知到刀头，如果光电传感器65发射出来的光线没有返回，说明刀头出现断刀，数控机床控制***使第一报警灯4发出不一样颜色的光，表示刀头损坏。
作为优选方案，更进一步的，加压组件69包括助推杆691、滑道692和第二弹簧693，助推杆691通过销轴能够旋转的安装在支撑板64的前侧顶部中心位置，助推杆691用来规范第二弹簧693伸缩的方向，使第二弹簧693弹力直接作用在拨杆68上；滑道692开设在助推杆691的外壁，且滑道692套设在拨杆68的外壁，预留出空间，可使拨杆68移动时驱使助推杆691摆动；第二弹簧693套接在助推杆691的外壁，在第二弹簧693作用下辅助拨杆68移动，利用第二弹簧693弹力助推拨杆68移动；
拨杆68运动过程中，拨杆68能够通过在滑道692内滑动驱使助推杆691左右摆动，当助推杆691向左侧倾斜时，第二弹簧693弹力可助推拨杆68向左侧移动，当助推杆691向右侧倾斜时，第二弹簧693弹力可助推拨杆68向右侧移动，从而实现拨杆68卡在调位槽611拐角处的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种带有检测功能的数控机床用刀库，包括立板(1)、旋转机构(2)和转盘(3)，所述立板(1)的底端与旋转机构(2)的上表面通过螺栓连接，且立板(1)通过螺栓锁紧在数控机床刀库座上，所述转盘(3)通过顶丝锁紧在旋转机构(2)的输出轴，其特征在于，还包括若干个数量相同的第一报警灯(4)、夹具(5)和检测机构(6)，若干个所述第一报警灯(4)沿周向等距排列，通过螺钉锁紧在转盘(3)的上表面，且第一报警灯(4)与数控机床控制***电性连接，若干个所述夹具(5)沿周向等距排列，通过螺栓锁紧在转盘(3)的上表面外沿，且夹具(5)与第一报警灯(4)位置一一对应，若干个所述检测机构(6)沿周向等距排列，通过螺栓锁紧在转盘(3)的下表面外沿，且检测机构(6)与夹具(5)位置一一对应；
所述夹具(5)包括：
刀夹(51)，通过螺栓锁紧在所述转盘(3)的上表面外沿，且刀夹(51)与第一报警灯(4)位置相对应，所述刀夹(51)呈U形，且刀夹(51)的凹槽前后两侧均开设有定位槽(52)；
推拉板(53)，能够左右滑动的插接在所述刀夹(51)的内腔，且推拉板(53)的左侧壁中心位置开设有限位槽(54)；
导槽(55)，数量为两个，分别开设在所述推拉板(53)的前后两侧右端；
卡紧爪(56)，数量为两个，分别插接在所述刀夹(51)的凹槽前后两侧；
斜导柱(57)，数量为两个，分别安装在两个所述卡紧爪(56)的外侧，且斜导柱(57)插接在所述导槽(55)的内腔；
薄膜压力传感器(58)，粘接在所述限位槽(54)的内腔右侧，且与数控机床控制***电性连接；
压板(59)，能够左右滑动的插接在所述限位槽(54)的内腔；
螺杆(510)，螺接在所述刀夹(51)的左侧壁中心位置；
挡板(511)，螺接在所述螺杆(510)的右端；
第一弹簧(512)，一端卡接在所述挡板(511)的右侧壁，且另一端与的压板(59)的左侧壁卡接，在所述第一弹簧(512)的作用下能够使压板(59)右移与薄膜压力传感器(58)接触；
第二报警灯(513)，通过螺钉锁紧在所述刀夹(51)的上表面，且第二报警灯(513)与数控机床控制***电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有检测功能的数控机床用刀库，其特征在于，所述卡紧爪(56)的内侧为圆弧状。
3.根据权利要求1所述的一种带有检测功能的数控机床用刀库，其特征在于，所述限位槽(54)内腔和压板(59)的外壁均为花键轴状。
4.根据权利要求1所述的一种带有检测功能的数控机床用刀库，其特征在于，所述导槽(55)和斜导柱(57)均倾斜设置，且倾斜度相同。
5.根据权利要求1所述的一种带有检测功能的数控机床用刀库，其特征在于，所述检测机构(6)包括：
外壳(61)，通过螺栓锁紧在所述转盘(3)的下表面外沿，且外壳(61)与刀夹(51)位置相对应，所述外壳(61)的右侧壁为开口状；
接近开关(62)，安装在所述外壳(61)的右侧壁顶端，且接近开关与数控机床控制***电性连接；
导杆(63)，数量为两个，沿上下方向分别安装在所述外壳(61)的内腔左右两侧；
支撑板(64)，能够上下滑动的套接在所述导杆(63)的外壁中部；
光电传感器(65)，通过螺母锁紧在所述支撑板(64)的右侧壁，所述光电传感器(65)与数控机床控制***电性连接；
滑槽(66)，沿左右方向开设在所述支撑板(64)的前侧底端，且滑槽(66)的内腔呈燕尾形；
滑块(67)，能够左右滑动的插接在所述滑槽(66)的内腔右侧；
拨杆(68)，螺接在所述滑块(67)的前侧；
加压组件(69)，一端通过销轴能够旋转的安装在所述支撑板(64)的前侧顶端中心位置，且另一端套接在拨杆(68)的外壁；
盖板(610)，通过螺钉锁紧在所述外壳(61)的前侧；
调位槽(611)，开设在所述盖板(610)的前侧，且拨杆(68)贯穿调位槽(611)内腔。
6.根据权利要求5所述的一种带有检测功能的数控机床用刀库，其特征在于，所述光电传感器(65)的红外射线与刀夹(51)的凹槽中心线垂直。
7.根据权利要求5所述的一种带有检测功能的数控机床用刀库，其特征在于，所述调位槽(611)形状呈波浪形，且利用调位槽(611)的转折点实现拨杆(68)的定位。
8.根据权利要求6所述的一种带有检测功能的数控机床用刀库，其特征在于，所述加压组件(69)包括：
助推杆(691)，通过销轴能够旋转的安装在所述支撑板(64)的前侧顶部中心位置；
滑道(692)，开设在所述助推杆(691)的外壁，且滑道(692)套设在拨杆(68)的外壁；
第二弹簧(693)，套接在所述助推杆(691)的外壁，在第二弹簧(693)作用下辅助拨杆(68)移动。
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