CN209578932U - 一种换刀机械手及换刀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换刀机械手和换刀装置，所述换刀机械手包括机器人快换装置、换刀机械手本体、夹紧气缸以及机械手指，所述换刀机械手本体的一端与所述机器人快换装置连接，另一端与所述夹紧气缸连接；所述夹紧气缸与所述机械手指连接，用于控制所述机械手指的张开和闭合。通过本实用新型所述换刀机械手和换刀装置能够实现对加工中心刀具库刀具的自动更换，降低人工要求，提高了机床和自动化设备的利用率。

Description

一种换刀机械手及换刀装置

技术领域

本实用新型涉及机械加工技术领域，特别是指一种换刀机械手及换刀装置。

背景技术

目前国内机加行业很大比例还是以传统的加工方式为主，随着国家发展战略的改变，机加类行业很多配备了数控机床，不少机加行业建设完成了基于工业机器人的自动化生产线辅助数控加工，借助于工业机器人的高精度、高稳定性特点辅助机床进行上下料工作；针对一些行业中复杂精密零件的加工，单套程序所需要的刀具种类复杂多样，加工中心中的刀具不能满足个别产品的生产，一般采用人工对加工中心刀具库刀具进行更换或者通过机床主轴更换刀具，但是两种方式都需要在机床停机时完成，造成生产效率下降，机床利用率降低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提出一种换刀机械手及换刀装置，能够实现对加工中心刀具库刀具的自动更换。

基于上述目的本实用新型实施例提供的一种换刀机械手，包括机器人快换装置、换刀机械手本体、夹紧气缸以及机械手指，所述换刀机械手本体的一端与所述机器人快换装置连接，另一端与所述夹紧气缸连接；所述夹紧气缸与所述机械手指连接，用于控制所述机械手指的张开和闭合。

可选的，所述机械手指有两个，其中一个所述机械手指的末端设置有与刀具配合的第一弧形缺口，在所述第一弧形缺口上设置有刀具定位块；另一所述机械手指的末端设置有刀具弹片顶升块，所述刀具弹片顶升块包括与所述第一弧形缺口位置对应的第二弧形缺口。

可选的，所述换刀机械手上还设置有光电传感器。

本实用新型实施例还提供一种换刀装置，包括工业机器人以及机外刀库，所述工业机器人安装有如上述任意一项所述的换刀机械手，所述机外刀库设置有至少一个用于放置刀具的刀位。

可选的，所述机外刀库包括刀库架，所述刀位设置在所述刀库架上，所述刀位上设置有用于固定刀具的机外刀库定位套。

可选的，所述刀位的一侧设置有机外刀库刀位检测传感器。

可选的，所述刀库架的一侧设置有信号采集装置，所述信号采集装置用于采集刀具信息。

可选的，所述信号采集装置为二维码扫描枪。

可选的，还包括工件更换台，所述工件更换台上设置有用于固定所述换刀机械手的换刀机械手定位座。

可选的，所述刀库架为多层结构，且多个所述刀位在所述刀库架的每一层上呈直线设置，且设置于不同层的所述刀位位于不同垂直平面上。

从上面所述可以看出，本实用新型实施例提供的换刀机械手及换刀装置，通过机器人快换装置实现与工业机器人的连接，机械手指在夹紧气缸的作用下打开后进入加工中心刀库的换刀位置，之后机械手指夹紧刀具将刀具拆卸下来。而当安装刀具时，机械手指夹持刀具到达换刀位置处自动安装，从而简单快速的实现了刀具的自动更换。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种换刀机械手的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述换刀装置的机外刀库的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述换刀装置的工件更换台的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

图1为本实用新型实施例所述换刀机械手的结构示意图。本实用新型实施例提出一种换刀机械手，包括机器人快换装置1、换刀机械手本体2、夹紧气缸3以及机械手指4。其中，通过机器人快换装置1将换刀机械手安装在工业机器人的末端，通过压缩空气的通断来控制机器人快换装置1的锁紧和松开，从而实现工业机器人在换刀机械手和其他工具之间的快速更换。所述换刀机械手本体2的一端与所述机器人快换装置1连接，另一端与所述夹紧气缸3连接。所述夹紧气缸3与所述机械手指4连接，用于控制所述机械手指4的张开和闭合；通过夹紧气缸3带动机械手指4的闭合和张开从而实现刀具的拆卸以及安装。所述换刀机械手根据刀具刀柄的类型和加工中心刀库刀位的结构进行设计，可以方便的取出刀具和放入刀具并定位卡紧。

本实用新型实施例所述换刀机械手通过机器人快换装置1实现与工业机器人的连接，机械手指4在夹紧气缸3的作用下打开后进入加工中心刀库的换刀位置，之后机械手指4夹紧刀具将刀具拆卸下来。而当安装刀具时，机械手指4夹持刀具到达换刀位置处自动安装，从而简单快速的实现了刀具的自动更换。

在本实用新型的另一个实施例中，所述机械手指4有两个，且两个机械手指4可以在夹紧气缸3的作用下实现相向以及反向的运动。机械手指4的控制具备状态判断逻辑，在有刀具的情况下保持闭合状态，抓刀过程中为开启状态，确保刀具不会掉落和撞刀。其中一个所述机械手指4远离所述夹紧气缸3的末端设置有与刀具配合的第一弧形缺口，在所述第一弧形缺口上设置有刀具定位块5，该刀具定位块5与位于刀具上的孔配合使用，从而使得换刀机械手在抓取刀具的过程中进行准确定位，确保刀具方向的正确性，保证每次取放刀具时刀具的方向保持一致。另一所述机械手指4远离所述夹紧气缸3的末端设置有刀具弹片顶升块6，所述刀具弹片顶升块6包括与所述第一弧形缺口位置对应的第二弧形缺口，换刀机械手从加工中心上卸刀时可以顶开位于加工中心上的弹片，从而能够顺利的从刀位上取下刀具。

可选的，所述换刀机械手上还设置有光电传感器，所述光电传感器在每次装刀和卸刀过程中对加工中心待更换刀位及机外刀架刀位处进行检测，确保刀位上的刀为正常状态，异常状态下会反馈给控制装置，控制装置控制机器人暂停工作，并发出报警信息，避免因人工进行了刀具的拆卸或更换等操作使得***记录无法更新，从而导致换刀机械手夹持的刀具与刀位上的刀具发生碰撞。同时，所述光学传感器的安装位置和有效检测范围能够适用于所有尺寸大小的刀具。

在本实用新型实施例的另一方面还提出一种换刀装置，该换刀装置用于实现自动化生产过程中数控加工中心刀库的自动换刀。所述换刀装置包括工业机器人以及机外刀库。其中，所述工业机器人安装有如上述任意一项实施例所述的换刀机械手，换刀机械手通过机器人快换装置1安装到工业机器人上。参照图2所示，所述机外刀库设置有至少一个用于放置刀具的刀位13。在一个具体的实施例中，所述刀位13为圆形，用于容纳从加工中心更换下来的刀具以及准备安装到加工中心的刀具。此外，机外刀库由足够强度的结构性材料搭建而成，保证机外刀库的坚固、耐用。

可选的，所述机外刀库包括刀库架9，所述刀位13均匀设置在所述刀库架9上，所述刀位13上设置有用于固定刀具的机外刀库定位套10，确保刀具放置过程中方向的正确性。

可选的，所述刀库架9为多层结构，且多个所述刀位13在所述刀库架9的每一层上呈直线设置，且设置于不同层的所述刀位13位于不同垂直平面上，保证刀具取放的方便。同时，可以对机外刀库的刀位个数进行调整，刀位13的种类进行增加，可以适用于多种刀具的更换，适用于更多的加工机床和产品。

在另一些可选的实施例中，所述刀库架9上设置有机外刀库刀位检测传感器12，所述机外刀库刀位检测传感器12设置在所述刀位13的一侧，用于检测刀位上是否有刀，防止人为干预后***记录无法更新。可选的，每个刀位13的一侧均设置一个机外刀库刀位检测传感器12，以保证检测的准确性。

在一些实施例中，所述刀库架9的一侧设置有信号采集装置11，在刀具上设置有标签，所述信号采集装置11通过识别位于刀具上的标签可以采集刀具的信息，从而识别出刀具的参数。可选的，所述信号采集装置11为二维码扫描枪，刀具上的标签为二维码，二维码扫描枪正对工业机器人装刀运动的方向，每次卸刀过程中都会识别刀具上的二维码信息，确定刀具的参数。信号采集装置11也可为条形码扫描装置、射频识别装置等其他信号采集装置，通过识别刀具上的标签采集刀具信息，从而获取刀具参数。

在另一些实施例中，所述换刀装置还包括工件更换台8，所述工件更换台8上设置有用于固定所述换刀机械手的换刀机械手定位座7。此外，工件更换台8还可以根据需要放置其他与工业机器人匹配的设备，工业机器人可以根据指令选择不同的设备以便于完成多种不同的功能。

在本实用新型的一些实施例中，还包括控制装置，控制装置能够实现加工中心与换刀装置的协同合作。机外刀库设置于加工中心附近，在工业机器人的工作范围之内，用于存放需要扩充和更换下来的刀具。工业机器人配有行走导轨，行走导轨可以扩大工业机器人的工作范围，能够为工业机器人工作范围内的多个加工中心进行刀库换刀。工件更换台8也设置在工业机器人的行走路线上。加工中心机床刀库门设置自动开闭装置，在换刀过程中打开刀库门，换刀结束后闭合刀库门，保证刀具库和操作人员的安全。工业机器人工作的范围内还设置有安全防护围栏，再换刀过程中人为打开防护围栏后，换刀过程暂停并发出报警，关门并确认后换刀工作继续进行，避免机械误伤。

工作时，首先在控制装置的控制一体机面板上设置工作任务和换刀刀位，在控制***界面上启动生产任务；控制装置发送指令打开加工中心刀库门，工业机器人运动至工具更换台8处，通过机器人快换装置1连接换刀机械手；机械手指4打开，机器人带动换刀机械手至刀库门入口，换刀机械手上的光电传感器对刀位上的刀具进行检测，判断刀位上有无刀具，若有刀具则机械手指4***刀位中，刀具定位块5定位刀具，刀具弹片顶升块顶起弹片后换刀机械手2回缩，取下需要更换的刀具；工业机器人夹持着取出的刀具运动到机外刀库一侧的二维码扫描枪处对刀具进行识别，识别后运动到二维码扫描枪对应的机外刀库定位套处，之后换刀机械手在机外刀库上拿取与拆卸下来的刀具参数相同的新刀具安装到加工中心的相应刀位上，并将新刀具的参数推送至加工中心刀具参数列表，控制刀库门关闭，换刀过程完成。

本实用新型实施例提供的刀库换刀装置，适用于自动化机加生产线中加工中心刀库的换刀，通过设置所述的控制装置，控制工业机器人、机器人快换装置1、换刀机械手本体2、夹紧气缸3、机床刀库门等，实现换刀机械手的更换、刀库门自动开闭、机械手装卸刀具、刀具参数推送，换刀过程连续可靠，节省人力成本，提高自动化设备的利用率。

本实用新型实施例提供的基于工业机器人的加工中心刀库换刀装置，适用于复杂精密零件加工过程中或加工产品更换过程中刀具不足的自动化加工，只需要基于生产任务就能够实现工业机器人自动为加工中心的刀库换刀；省去人工换刀带来的自动化生产线停机时间，提高机床的利用率；换刀机械手配合工业机器人快换装置，能够快速的从上下料状态切换为换刀状态；自动化程度高，安全性强，有效的降低了自动化生产中人工参与程度，使自动化生产更加流畅，降低人工要求，提高了机床和自动化设备的利用率，提高了生产线的产能，有效的提高了经济效益。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换刀机械手，其特征在于，包括机器人快换装置、换刀机械手本体、夹紧气缸以及机械手指，所述换刀机械手本体的一端与所述机器人快换装置连接，另一端与所述夹紧气缸连接；所述夹紧气缸与所述机械手指连接，用于控制所述机械手指的张开和闭合。

2.根据权利要求1所述的换刀机械手，其特征在于，所述机械手指有两个，其中一个所述机械手指的末端设置有与刀具配合的第一弧形缺口，在所述第一弧形缺口上设置有刀具定位块；另一所述机械手指的末端设置有刀具弹片顶升块，所述刀具弹片顶升块包括与所述第一弧形缺口位置对应的第二弧形缺口。

3.根据权利要求1所述的换刀机械手，其特征在于，所述换刀机械手上还设置有光电传感器。

4.一种换刀装置，其特征在于，包括工业机器人以及机外刀库，所述工业机器人安装有如权利要求1-3任意一项所述的换刀机械手，所述机外刀库设置有至少一个用于放置刀具的刀位。

5.根据权利要求4所述的换刀装置，其特征在于，所述机外刀库包括刀库架，所述刀位设置在所述刀库架上，所述刀位上设置有用于固定刀具的机外刀库定位套。

6.根据权利要求5所述的换刀装置，其特征在于，所述刀位的一侧设置有机外刀库刀位检测传感器。

7.根据权利要求5所述的换刀装置，其特征在于，所述刀库架的一侧设置有信号采集装置，所述信号采集装置用于采集刀具信息。

8.根据权利要求7所述的换刀装置，其特征在于，所述信号采集装置为二维码扫描枪。

9.根据权利要求4所述的换刀装置，其特征在于，还包括工件更换台，所述工件更换台上设置有用于固定所述换刀机械手的换刀机械手定位座。

10.根据权利要求5所述的换刀装置，其特征在于，所述刀库架为多层结构，且多个所述刀位在所述刀库架的每一层上呈直线设置，且设置于不同层的所述刀位位于不同垂直平面上。