本發(fā)明涉及一種機(jī)械手，特別是一種加工中心換刀機(jī)械手控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科技的迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為制造業(yè)不可缺少的工具之一，作為加工中心的重要組成部分，換刀機(jī)械手是加工中心穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵功能部件。它的快速、準(zhǔn)確的換刀是影響加工中心發(fā)揮高效、可靠的加工等性能的重要因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種加工中心換刀機(jī)械手控制系統(tǒng)，滿(mǎn)足加工中心的換刀工藝要求、簡(jiǎn)單可靠的控制系統(tǒng)，使得機(jī)械手在性能上得到進(jìn)一步的提高，能夠較好的滿(mǎn)足數(shù)控加工中心在加工對(duì)過(guò)程中自動(dòng)換刀裝置的要求。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述機(jī)械手主要由：行程開(kāi)關(guān)，擋環(huán)，齒輪，連接盤(pán)，銷(xiāo)子，傳動(dòng)盤(pán)，升降液壓缸，滑軸，齒條，轉(zhuǎn)位液壓缸，機(jī)械手組成。其工作原理為：上、下兩個(gè)液壓缸分別驅(qū)動(dòng)兩組齒輪齒條實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；為了保證上下兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)互不干擾，中間采用一根滑軸上固接一個(gè)傳動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)盤(pán)與齒輪通過(guò)銷(xiāo)來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手換刀動(dòng)作到位與否則是通過(guò)行程開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)，外加檔塊進(jìn)行限位，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動(dòng)換刀功能。

所述機(jī)械手的換刀過(guò)程為：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令，當(dāng)?shù)稁?kù)準(zhǔn)備好且主軸準(zhǔn)停就緒，控制機(jī)械手臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的液壓缸的電磁閥通電，機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)90°抓刀，當(dāng)限位塊碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，電磁閥停止通電且旋轉(zhuǎn)停止，由機(jī)械手臂的自身機(jī)械結(jié)構(gòu)完成抓刀鎖緊。同時(shí)控制機(jī)械手臂下降的液壓缸的電磁閥通電，機(jī)械手臂下降，撥出主軸和刀庫(kù)上的刀具，下降到極限位置時(shí)，限位塊碰到下限行程開(kāi)關(guān)該電磁閥斷電，且控制兩刀具進(jìn)行交換的液壓缸的三位四通電磁通電，機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)180°，當(dāng)齒條碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，電磁閥立即斷電旋轉(zhuǎn)停止。然后控制機(jī)械手上升的液壓缸的電磁閥通電，機(jī)械手臂上升完成上刀，達(dá)到行程開(kāi)關(guān)位置，電磁閥斷電上升停止，此時(shí)控制機(jī)械手松刀的電磁得電液壓缸驅(qū)動(dòng)手臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°到達(dá)原位；并就完成換刀信號(hào)反饋給數(shù)控系統(tǒng)，以便數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的加工；最后控制兩刀具進(jìn)行交換的液壓缸的三位四通電磁閥通電液壓缸復(fù)位為下一次換刀做準(zhǔn)備。

所述機(jī)械手自動(dòng)換刀程序流程為：掃描輸入口相應(yīng)程序啟動(dòng)位是否就位，若有效，則執(zhí)行機(jī)械手的抓刀、拔刀、刀具交換、插刀等動(dòng)作，并通過(guò)相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制各動(dòng)作之間的轉(zhuǎn)換；最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)換刀，并通過(guò)PLC輸出口發(fā)送換刀結(jié)束指令給數(shù)控系統(tǒng)，以便數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行換刀后的相應(yīng)加工過(guò)程。

所述機(jī)械手的繼電器控制接觸器等感性負(fù)載的開(kāi)合瞬間，由于電感具有電流具有的不可突變的特點(diǎn)，將產(chǎn)生一個(gè)瞬間的尖峰電壓在繼電器的兩個(gè)觸點(diǎn)之間，該電壓幅值超過(guò)繼電器的觸點(diǎn)耐壓的降額；感性負(fù)載采用的電磁式繼電器觸點(diǎn)間的耐受電壓是1000V/min，若觸點(diǎn)間的電壓長(zhǎng)期的工作在1000V左右的話(huà)，容易造成觸點(diǎn)金屬遷移和氧化，出現(xiàn)接觸電阻變大、接觸不良和觸點(diǎn)粘接的現(xiàn)象。同樣，晶體管輸出為感性負(fù)載時(shí)也同樣存在這個(gè)問(wèn)題，該瞬時(shí)高壓可能導(dǎo)致晶體管的損壞。因此當(dāng)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)應(yīng)在負(fù)載兩端接入吸收保護(hù)電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流回路的感性負(fù)載時(shí)，用戶(hù)電路需并聯(lián)續(xù)流二極管；若驅(qū)動(dòng)交流回路的感性負(fù)載時(shí)，用戶(hù)電路需并聯(lián)RC浪涌吸收電路，以保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)。該機(jī)械手中PLC驅(qū)動(dòng)交流電磁閥，故采用RC浪涌吸收電路來(lái)保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果是：滿(mǎn)足加工中心換刀工藝要求、簡(jiǎn)單可靠的控制系統(tǒng)，使得機(jī)械手在性能上得到進(jìn)一步的提高，能夠較好的滿(mǎn)足數(shù)控加工中心在加工對(duì)過(guò)程中自動(dòng)換刀裝置的要求。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程圖。

圖3是本發(fā)明的機(jī)械手自動(dòng)換刀程序流程圖。

圖4是本發(fā)明的PLC輸出觸點(diǎn)保護(hù)電路結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1，3，7，9，13。14．為行程開(kāi)關(guān)；2，6，12．為擋環(huán)；4，11．為齒輪；5．為連接盤(pán)；8．為銷(xiāo)子；lO．為傳動(dòng)盤(pán)；15．為升降液壓缸；16．為滑軸；17，19．為齒條；18．20．為轉(zhuǎn)位液壓缸；21．為機(jī)械手。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1，機(jī)械手主要由：行程開(kāi)關(guān)，擋環(huán)，齒輪，連接盤(pán)，銷(xiāo)子，傳動(dòng)盤(pán)，升降液壓缸，滑軸，齒條，轉(zhuǎn)位液壓缸，機(jī)械手組成。其工作原理為：上、下兩個(gè)液壓缸分別驅(qū)動(dòng)兩組齒輪齒條實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；為了保證上下兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)互不干擾，中間采用一根滑軸上固接一個(gè)傳動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)盤(pán)與齒輪通過(guò)銷(xiāo)來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手換刀動(dòng)作到位與否則是通過(guò)行程開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)，外加檔塊進(jìn)行限位，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動(dòng)換刀功能。

如圖2，機(jī)械手的換刀過(guò)程為：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令，當(dāng)?shù)稁?kù)準(zhǔn)備好且主軸準(zhǔn)停就緒，控制機(jī)械手臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的液壓缸的電磁閥通電，機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)90°抓刀，當(dāng)限位塊碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，電磁閥停止通電且旋轉(zhuǎn)停止，由機(jī)械手臂的自身機(jī)械結(jié)構(gòu)完成抓刀鎖緊。同時(shí)控制機(jī)械手臂下降的液壓缸的電磁閥通電，機(jī)械手臂下降，撥出主軸和刀庫(kù)上的刀具，下降到極限位置時(shí)，限位塊碰到下限行程開(kāi)關(guān)該電磁閥斷電，且控制兩刀具進(jìn)行交換的液壓缸的三位四通電磁通電，機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)180°，當(dāng)齒條碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，電磁閥立即斷電旋轉(zhuǎn)停止。然后控制機(jī)械手上升的液壓缸的電磁閥通電，機(jī)械手臂上升完成上刀，達(dá)到行程開(kāi)關(guān)位置，電磁閥斷電上升停止，此時(shí)控制機(jī)械手松刀的電磁得電液壓缸驅(qū)動(dòng)手臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°到達(dá)原位；并就完成換刀信號(hào)反饋給數(shù)控系統(tǒng)，以便數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的加工；最后控制兩刀具進(jìn)行交換的液壓缸的三位四通電磁閥通電液壓缸復(fù)位為下一次換刀做準(zhǔn)備。

如圖3，機(jī)械手自動(dòng)換刀程序流程圖，掃描輸入口相應(yīng)程序啟動(dòng)位是否就位，若有效，則執(zhí)行機(jī)械手的抓刀、拔刀、刀具交換、插刀等動(dòng)作，并通過(guò)相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制各動(dòng)作之間的轉(zhuǎn)換；最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)換刀，并通過(guò)PLC輸出口發(fā)送換刀結(jié)束指令給數(shù)控系統(tǒng)，以便數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行換刀后的相應(yīng)加工過(guò)程。

如圖4，機(jī)械手的繼電器控制接觸器等感性負(fù)載的開(kāi)合瞬間，由于電感具有電流具有的不可突變的特點(diǎn)，將產(chǎn)生一個(gè)瞬間的尖峰電壓在繼電器的兩個(gè)觸點(diǎn)之間，該電壓幅值超過(guò)繼電器的觸點(diǎn)耐壓的降額；感性負(fù)載采用的電磁式繼電器觸點(diǎn)間的耐受電壓是1000V/min，若觸點(diǎn)間的電壓長(zhǎng)期的工作在1000V左右的話(huà)，容易造成觸點(diǎn)金屬遷移和氧化，出現(xiàn)接觸電阻變大、接觸不良和觸點(diǎn)粘接的現(xiàn)象。同樣，晶體管輸出為感性負(fù)載時(shí)也同樣存在這個(gè)問(wèn)題，該瞬時(shí)高壓可能導(dǎo)致晶體管的損壞。因此當(dāng)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)應(yīng)在負(fù)載兩端接入吸收保護(hù)電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流回路的感性負(fù)載時(shí)，用戶(hù)電路需并聯(lián)續(xù)流二極管；若驅(qū)動(dòng)交流回路的感性負(fù)載時(shí)，用戶(hù)電路需并聯(lián)RC浪涌吸收電路，以保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)。該機(jī)械手中PLC驅(qū)動(dòng)交流電磁閥，故采用RC浪涌吸收電路來(lái)保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)。