一种具备智能检测功能的数控机床刀库

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及一种具备智能检测功能的数控机床刀库。

背景技术

数控机床是当今工业的重要基础装备，是汽车、航天航空、模具、电子等各个支柱产业的生产手段，而刀库是其最主要的零部件之一。

市面上常用的刀库，只能进行单纯的换刀工作，无法监测刀库内刀具状态，而很多零件加工工序复杂，刀具使用种类多，刀具使用数量大，若在加工过程中无法监测刀具的状态，刀具损坏而继续加工，会导致刀具和产品出现批量损坏，损失巨大。

现市场上的断刀检测设备，多结构复杂，采购成本高昂，且检测过程中会停止加工，占用加工时间，例如激光检测设备，则需要在主轴端进行检测，部分产品则需要主轴旋转后进行刀具检测，会占用大量的加工时间，影响加工效率。

公开号CN113290425A公开了一种数控机床刀库内断刀检测的装置，包括刀库和检测组件；所述刀库的两端均安装检测组件；实现了检测仪的升降，便于工作人员检测不同尺寸规格的刀具，提高了检测的准确性和加工时的安全性。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明提供了一种具备智能检测功能的数控机床刀库，克服现有的机床刀库功能单一，无法监测刀具情况，外加检测装置结构复杂多样，通用性差的问题，实现了对刀库内实时监测刀具情况并对系统反馈检测信息。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具备智能检测功能的数控机床刀库，包括圆盘刀库与智能检测装置；其特征在于，智能检测装置安装于圆盘刀库内；智能检测装置中的运动模组驱动检测模块，检测模块上的检测接触头去触碰待检刀具；刀具与检测接触头触碰后压缩弹簧带动感应块A去触发传感器A信号。

作为本发明进一步的方案：智能检测装置的转接板A通过连接法兰与圆盘刀库中心轴进行连接，整个运动模组和检测模块位于圆盘刀库内，运动模组与支架A与支架B连接，固定在刀库支架上。

作为本发明进一步的方案：连接法兰一端与圆盘刀库中心轴是通过螺纹连接起来；连接法兰另一端上带有环形的T型槽，首先将四根T形螺钉通过连接法兰背后的孔穿到T型槽中，然后将转接板A通过螺钉固定在连接法兰上。

作为本发明进一步的方案：转接板A与转接板B连接，运动模组安装在转接板B上，检测模块安装在运动模组之上进行往返运动，转接板B侧面安装两个调整块，用来调整运动模组的位置度。

作为本发明进一步的方案：转接板B侧面设有用于安装调整块的两个螺纹孔，先将调整块安装在转接板B上，然后将运动模组安装在转接板B上，用螺丝穿过调整块的螺纹孔用来微调运动模组的位置。

作为本发明进一步的方案：运动模组通过支架A与支架B与刀库支架连接。

作为本发明进一步的方案：检测模块通过测头安装板安装在运动模组上，由运动模组提供动力，驱动检测模块去检测刀具。

作为本发明进一步的方案：检测模块的检测接触头穿过弹簧与测头模块安装板连接，感应块A、感应块B安装在检测接触头后方，在对应的位置将安装好传感器A和传感器B；检测接触头与待检刀具触碰时带动感应块向后移动，此时传感器接收到信号。

作为本发明进一步的方案：检测接触头穿过触头固定座，中间套入弹簧提供反作用力，后尾安装感应块A和感应块B用来触发感应；传感器A和传感器B分别安装在传感器A支架和传感器B支架上，传感器A支架和传感器B支架固定在测头安装板上。

作为本发明进一步的方案：圆盘刀库进行正常换刀，通过运刀机构驱动装有刀具的刀杯进行运动；指定的刀具运送到预备刀位置，后通过换刀机构驱动机械臂，将预备刀位置的刀具与机床刀具进行交换，实现对机床的换刀工作，与此同时，智能检测装置固定于圆盘刀库内，通过运动模组进行驱动，驱动检测模块，去触碰待检刀具，待检刀具与检测接触头接触后，压缩弹簧，驱动感应块向后移动，当传感器A出现感应信号时，运动停止，判断该刀具正常。

本发明的有益效果：

1、本发明结构简单，采用多模块化设计，集成刀库与检测的功能于一体，安装简单，便于调试。

2、本发明采用集成在刀库内的设计方式，节省了使用空间，同时不影响换刀，本发明在使用时不占用加工时间，检测工作为单独控制运行，即可以实现边加工，边检测，大大的节省了检测时间，提高了加工效率。

3、本发明通过两个传感器来实现对刀具状态的检测，在实现断刀检测的同时，还能实现对刀库乱刀的检测，避免因乱刀造成的工件报废，同时实现对加工过程的二次保护，防止超行程运行撞毁检测模块，提高该刀库工作的可靠性。

4、本设计采用常规的数控机床圆盘刀库外加接触式检测检测模块，实现一种能进行智能检测的刀库，所述检测模块采用双传感器检测，通过独特的程序控制，可以实现对刀库内复杂情况进行检测，整个结构设计，造型简约，安装方便，便于调试，具有较高的社会使用价值和应用前景。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明主体结构侧视示意图；

图3是本发明检测模块的结构示意图；

图4是本发明连接法兰的结构兰示意图；

图5是本发明转接板A的结构示意图；

图6是本发明连接法兰与转接板A装配体示意图；

图7是本发明运动模组的结构示意图；

图8是本发明转接板B的结构示意图；

图9是本发明调整块的结构示意图；

图10是本发明支架A的结构示意图；

图11是本发明测头模块安装板的结构示意图；

图12是本发明检测路径示意图；

图中：圆盘刀库-1、待检刀具-2、刀杯-101、机械臂-102、换刀机构-103、刀库支架-104、运刀机构-105、预备刀位置-106、连接法兰-3、转接板A-4、检测模块-5、运动模组-6、转接板B-7、调整块-8、支架A-9、支架B-10、检测接触头-501、触头固定座-502、感应块A-503、感应块B-504、传感器A-505、传感器B-506、传感器A支架-507、传感器B支架-508、测头模块安装板-509、弹簧-510。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2所示，一种具备智能检测功能的数控机床刀库，包括圆盘刀库1与智能检测装置；

圆盘刀库1负责正常的运刀换刀工作；智能检测装置负责对刀库内的刀具进行检测；圆盘刀库通过运刀机构实现刀盘内刀具的运动，通过换刀机构实现换刀的功能；

如图1所示，圆盘刀库1通过运刀机构105进行驱动，带动刀杯101进行运动；由单独的换刀机构103，驱动机械臂102将预备刀位置106的刀具与机床主轴上的刀具进行交换，完成机床的换刀工作，整个换刀过程不受智能检测装置影响；

本案中涉及到的圆盘刀库是现有产品，刀库品牌为(OKADA)冈田，型号为HMC500-BT50-30T，其中，刀杯101、机械臂102、换刀机构103与运刀机构105为上述圆盘刀库的附加部件，其具体结构和功能不再加以详细阐述。

如图1-2所示，智能检测装置包括转接板A4、检测模块5、运动模组6、转接板B7、调整块8、支架A9、支架B10；转接板A4通过连接法兰3与圆盘刀库1中心轴进行连接，整个运动模组6和检测模块5位于圆盘刀库1内，运动模组6与支架A9与支架B10连接，固定在刀库支架104上。

如图4-6所示，连接法兰3一端与圆盘刀库1中心轴是通过螺纹连接起来的，连接法兰3与刀库中心轴的连接部位有螺纹，与中心轴配合连接，可以拿下来；

连接法兰3另一端上带有环形的T型槽，首先将四根T形螺钉通过连接法兰3背后的孔穿到T型槽中，然后将转接板A4通过螺钉固定在连接法兰3上，在锁紧之前，转接板A4可以带动T型螺钉在环形T型槽中进行旋转，调整相对位置。

如图7-9所示，转接板B7与转接板A4连接，运动模组6安装在转接板B7上，检测模块5安装在运动模组6之上，进行往返运动，转接板B7侧面安装两个调整块8，用来调整运动模组6的位置度；连接法兰与连接板A可以进行相对旋转，用来调整检测模块的位置。

如图8所示，转接板B7侧面设有用于安装调整块的两个螺纹孔，先将调整块8安装在转接板B7上，然后将运动模组6安装在转接板B7上，根据测试过程中的位置要求，可以用螺丝穿过调整块的螺纹孔用来微调运动模组的位置，同时也可以防止运动模组6在加工过程中发生位置偏移，需要注意的是，此调整块8只能对运动模组6进行微调，不能进行大幅度调整；

如图10所示，支架A9与运动模组6相连，然后再通过支架B10与刀库支架104连接；运动模组6通过支架A9与支架B10与刀库支架104连接，增加了整个检测模块的稳定性，防止加工时机床的震动影响检测结果。连接法兰与刀库中心轴连接，连接法兰与连接板A连接，可以进行相对旋转调整位置度；

如图1-3、图11所示，检测模块5通过测头安装板509安装在运动模组6上，由运动模组6提供动力，驱动检测模块5去检测刀具。测头模块安装板通过腰型孔可以调整测头模块的左右位置，使检测接触头处于被检测刀具的中心。

如图3所示，检测模块5包含检测接触头501、触头固定座502、感应块A503、感应块B504、传感器A505、传感器B506、传感器A支架507、传感器B支架508、测头模块安装板509、弹簧510；检测接触头501穿过弹簧510与测头模块安装板509连接，感应块A503、感应块B504安装在检测接触头501后方，在对应的位置将安装好传感器A和传感器B；传感器A支架507、传感器B支架508安装在测头模块安装板509合适的位置，检测接触头501与待检刀具2触碰时带动感应块向后移动，此时传感器接收到信号，反馈给系统。

如图3所示，检测模块5由检测接触头501穿过触头固定座502，中间套入弹簧510提供反作用力，后尾安装感应块A503和感应块B504用来触发感应；传感器A505和传感器B506分别安装在传感器A支架507和传感器B支架508上，传感器A支架507和传感器B支架508固定在测头安装板509上，测头安装板509上开有对应的孔，用以调节传感器支架及传感器的位置；

感应块A503有两个作用，第一是用于检测接触头的限位作用，第二是用于传感器A505的感应作用，当检测模块对刀具进行检测时，检测接触头触碰刀具，带动感应块A505和感应块B504同时往后运动，当传感器B506接收到信号时，检测立即结束；正常情况下，传感器A505无触发信号，但是若刀库出现紊乱，检测的刀具长度比预期的刀具长时，此时感应块B504会触发传感器A505，产生触发信号，此时则会实现刀库的乱刀检测，在整个设计过程当中，感应块A503与传感器B506的距离应小于感应块B504到传感器A505的距离，系统里可以控制检测距离，此距离小于感应块A503整体穿过传感器B506的距离。

检测模块5结构简单，由带弹簧510的检测接触头501去触碰待检刀具2，检测接触头501带动感应块A503向后运动，传感器B505触发感应信号后运动模组6停止运动，系统采集运动模组6的位置数据，计算检测结果。

检测模块5内含两个感应块和两个传感器，感应块A503和传感器A505为刀库正常运转时，对待检刀具2进行检测的模块，感应块B504和传感器B506，则是在刀库运行异常时，进行安全防护的检测模块，一旦触发，运动模组6立即停止运动，报警并停止换刀，不影响正常加工。

该具备智能检测功能的数控机床刀库的工作方法为：

对于该刀库，圆盘刀库1进行正常换刀，通过运刀机构105驱动装有刀具的刀杯101进行运动，将系统指定的刀具运送到预备刀位置106，后通过换刀机构103驱动机械臂102，将预备刀位置106的刀具与机床刀具进行交换，实现对机床的换刀工作，与此同时，智能检测装置固定于圆盘刀库1内，通过运动模组6进行驱动，驱动检测模块5，去触碰待检刀具2，待检刀具2与预备刀位置106相对应，运行检测程序后，运动模组6读取系统里的刀长数据，经过算法计算，行走适当的行程，待检刀具2与检测接触头501接触后，压缩弹簧510，驱动感应块向后移动，当传感器A505出现感应信号时，运动停止，系统读取数据，判断该刀具正常，若运动模组6行程走完，还未触发信号，换刀停止，报警并提示刀具异常；

当圆盘刀库1出现乱刀时，待检刀具2与预设刀具的尺寸有偏差，测量短刀时，走完行程无法触碰检测接触头501，无触发信号产生，换刀停止，报警并提示刀具异常；

测量长刀时，则会带动检测接触头501继续行走，此时感应块B504会触发传感器B506出现感应信号，此时运动模组6运动停止，停止换刀，报警并提示刀具异常，当系统出现刀具异常的报警后，圆盘刀库停止换刀，待本道工序加工完成后，停止加工并提示检查刀库刀具异常情况。

本发明基于传统的机床刀库设计，结构简单，安装方便，集成化程度高，采用标准化的运动模组6与独特设计的检测模块5，调试更加方便，转接板B7上有调整块8，可以微调运动模组6的安装位置，方便对刀，检测模块5采用传统的机械结构，配合电磁感应传感器使用，简化了结构的同时提升了装置的稳定性，测头模块安装板509上开有很多预留孔位，用来调整传感器A支架507和传感器B支架508的位置，以便满足多种型号的刀具检测功能。

如图12所示，智能检测装置运动路径简单，只是单纯的按图12所示的方向进行运动，由运动模组6带动检测模块5进行运动，实现刀具检测，避免因操作复杂带来的调试困难和时间浪费。

在工作过程中，该圆盘刀库1进行正常的换刀工作，智能检测装置负责对刀库内的刀具进行检测，在加工完一道序之后，由换刀机构103驱动机械臂102，将预备刀位置106的刀具和完成加工的刀具进行交换，机床进行下一道序的加工，刀库内运刀机构105驱动刀杯，将下一道序刀具运转到预备刀位置106，进行待检，此时运动模组6驱动安装在其上面的检测模块5，去触碰待检刀具2，通过反馈的位置信息，通过独特的算法，进行计算，来判定待检刀具2是否正常，具体操作为运动模组6带动检测模块5进行运动，通过检测模块5上的检测接触头501去触碰待检刀具2，运动模组6读取系统里的刀长数据，经过算法计算，行走适当的行程，刀具与检测接触头501触碰后压缩弹簧510带动感应块A503去触发传感器A505信号，此时系统捕捉当前传感器的信号状态信息，根据反馈的信息，判断待检刀具2是否正常，若不正常，停止运动，报警并提示刀具异常，若在检测过程中感应块B504触发了传感器B506的信号，则运动模组6立即停止运动，报警并提示刀具异常，在整个检测过程中，机床正常加工不受影响，报警也不会影响当前工序的完成。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。