一种斗笠式刀库性能检测系统技术方案

一种斗笠式刀库性能检测系统，属于数控机床功能部件性能检测领域。本性能检测系统主要对斗笠式刀库换刀处刀柄到位精度和换刀时间进行检测。斗笠式刀库安装于基座上部，通过特别设计的传感器支架将三个激光位移传感器安装于换刀位置处，并在气缸行程起点安装磁性开关。通过PLC控制斗笠式进行换刀动作，每当刀柄到达换刀处，三个激光位移传感器可检测出其刀柄圆心水平方向的位置以及刀柄底面竖直方向的位置，并得到刀库的换刀时间。本实用新型专利技术为专业生产厂提供了针对斗笠式刀库性能的电子检测方案，可替代当前纯人工手动的检测方式，为刀库的出厂质量提供检测依据。

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种斗笠式刀库性能检测系统，属于数控机床功能部件性能检测领域。
技术介绍
刀库是数控加工中心的重要功能部件，不但具有储存刀具的能力，还能将加工中心需要用到的刀具准确送到换刀位置，并通过自动换刀装置或刀库与主轴的配合动作来将后工序刀具与主轴上的前工序刀具进行对换。常见刀库类型包括圆盘式刀库、链条式刀库和斗笠式刀库。斗笠式刀库常用于中小型加工中心，其换刀动作由刀库动作和主轴动作配合完成。换刀时，主轴停转并携前工序刀具下降到规定高度，刀盘空刀爪前进抓刀，主轴提升以拔下前工序刀具，接着刀盘转动到后工序刀具，主轴下降装刀，此后刀盘回到原点，这样便完成一个换刀过程。加工中心对斗笠式刀库的要求是换刀时间短、刀柄到位精度高。换刀时间短利于减少换刀时间占总加工时长的比重，提高加工效率；刀柄到位精度高可以保证刀库与主轴进行配合动作时不出现撞刀、无法正常装刀卸刀等故障，提高刀库以及加工中心的可靠性。因此需要研究一种斗笠式刀库性能检测系统(主要检测刀库换刀处刀柄到位精度以及换刀时间)可以方便、直观地检测斗笠式刀库的性能，以便及时地调整刀库的结构和电气控制参数，从而提高刀库及加工中心的可靠性水平。但是目前国外的同类检测系统造价高昂且结构复杂，国内的刀库生产厂在斗笠式刀库出厂前的检验则多是纯人工手动检测。刀柄到位精度方面，国内检测需要特制的刀柄和工具，检测过程较繁琐且费时费力，并且此种检测方式只能大致判定精度是否符合要求而不能够得到具体精度信息。换刀时间方面，当前检测方式靠人工计量和记录，效率低且人工成本高。
技术实现思路
为了解决当前国内斗笠式刀库出厂性能检测依靠繁琐的纯人工方式，缺乏直观、便捷的电子检测系统，同时解决国外这类检测系统造价高昂、结构复杂的问题，本技术提供了一种斗笠式刀库性能检测系统。采取的技术方案如下所述：一种斗笠式刀库性能检测系统，该系统由机械结构模块和电气控制与信号采集模块组成；其特征在于：所述的机械结构模块包括斗笠式刀库(2)、刀柄(3)、基座(1)、焊接板(10)、支架下部(9)、支架中部(8)和支架上部(6)；所述的机械结构模块以基座(1)为安装基准，斗笠式刀库(2)安装于基座(1)上部安装平面上，在基座(1)下部右侧通过焊接安装焊接板(10)；支架下部(9)与焊接板(10)通过螺栓连接；支架中部(8)立于支架下部(9)上，通过螺栓固定；支架上部(6)与支架中部(8)螺栓固定；所述的电气控制与信号采集模块包括电气控制柜(13)、磁性开关(14)、激光位移传感器A(5)、激光位移传感器B(4)、激光位移传感器C(7)、工控机(12)和数据采集卡(11)；支架上部安装激光位移传感器A(5)和激光位移传感器B(4)；通过位置调整，保证激光位移传感器A(5)和激光位移传感器B(4)安装面水平、投射光路垂直，且两者光路交点位于以刀柄圆心为圆心的直径为2cm的圆内；激光位移传感器C(7)竖直安装于支架中部(8)的安装面上，通过调整保证激光位移传感器C(7)安装面竖直且投光面水平；磁性开关(14)安装于气缸支柱起点处；激光位移传感器A(5)、激光位移传感器B(4)、激光位移传感器C(7)和磁性开关(14)的信号输出线均与数据采集卡(11)相连，数据采集卡(11)插在工控机(12)的PCI插槽中。斗笠式刀库(2)电气控制为PLC控制更进一步，所述的斗笠式刀库性能检测系统，其特征在于：斗笠式刀库安装于基座上部安装平面上，在基座下部右侧通过焊接安装焊接板。支架下部与焊接板通过螺栓连接。支架中部立于支架下部的凹槽中，且可左右移动以微调，通过螺栓固定。支架上部可沿支架中部的凹槽上下移动微调，确定位置后由螺栓固定。支架上部沿一字长孔安装激光位移传感器A和激光位移传感器B。通过位置调整，保证两传感器安装面水平、投射光路垂直，且光路交点位于刀柄圆心附近。激光位移传感器C竖直安装于支架中部的安装面上，通过调整保证其安装面竖直且投光面水平。磁性开关安装于气缸支柱起点处。按照技术方案所述的斗笠式刀库性能检测系统，其特征在于：激光位移传感器A、激光位移传感器B、激光位移传感器C和磁性开关的信号输出线均与数据采集卡相连，数据采集卡插在工控机的PCI插槽中。工控机放置于电气控制柜中。按照技术方案所述的斗笠式刀库性能检测系统，其特征在于：换刀位置处支架上安装有三个激光位移传感器，其中水平面上设置有两个，检测刀柄外圆表面距离传感器投光面的距离，据此可以计算出刀柄圆心的位置；竖直方向设置有一个，检测刀柄底面距离传感器投光面的距离。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、本技术为刀库生产厂提供了一种针对斗笠式刀库换刀处刀柄到位精度和换刀时间的电子检测系统，可取代当前依靠纯人工手动的检测方式，更加便捷、直观，也更节省人力，可用于斗笠式刀库出厂前的检验，以保证刀库出厂质量；2、本技术可检测刀柄具体的到位精度，借助高精度激光位移传感器其检测精度可达到微米级，与以往刀库生产厂的通过性测量方式相比，可获得更精确的精度信息，利于生产企业更深入了解当前斗笠式刀库的性能状态；3、本技术检测刀柄到位精度包括水平方向和竖直方向，相比现有检测方式更加全面，利于生产企业从更多维度保证斗笠式刀库的质量。附图说明图1检测系统构成图图2传感器支架装配体等轴测图图2-1支架中部等轴测图图2-2支架上部等轴测图图2-3支架下部等轴测图图3换刀位置传感器布局等轴测图图3-1换刀位置传感器布局主视图图3-2换刀位置传感器布局俯视图图中，1——基座，2——斗笠式刀库，3——刀柄，4——激光位移传感器B，5——激光位移传感器A，6——支架上部，7——激光位移传感器C，8——支架中部，9——支架下部，10——焊接板，11——信号采集卡，12——工控机，13——电气控制柜，14——磁性开关。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明：将斗笠式刀库每一个刀爪均装上刀柄，通过电气控制刀库进行动作。当刀柄停在换刀位置时，通过安装在换刀位置处的三个激光位移传感器得到三个高精度位置测量值，再经过工控机的计算分析，得到刀柄圆心水平方向的位置和刀柄底面竖直方向的位置。通过安装在气缸起点的磁性开关，记录斗笠式刀库换刀动作的开始和结束时刻，经过工控机计算得到换刀时间。图1为检测系统构成图。检测系统由机械结构模块和电气控制与信号采集模块两部分构成。其中机械结构模块包括斗笠式刀库(2)、刀柄(3)、基座(1)、焊接板(10)、支架下部(9)、支架中部(8)和支架上部(6)。电气控制与信号采集模块包括电气控制柜(13)、磁性开关(14)、激光位移传感器A(4)、激光位移传感器B(5)、激光位移传感器C(7)、工控机(12)和数据采集卡(11)。基座(1)为整个系统的安装基准，斗笠式刀库(2)安装于基座(1)上部安装平面上，在基座(1)下部右侧通过焊接安装焊接板(10)。图2为传感器支架装配体等轴测图，图2-1为支架中部等轴测图，图2-2为支架上部等轴测图，图2-3为支架下部等轴测图。支架下部(9)与焊接板(10)通过螺栓连接。支架中部(8)立于支架下部(9)的凹槽中，且可左右移动以微调，通过螺栓固定。支架上部(6)可沿支架中部(8)的凹槽上下移动微调，确定位置后由螺栓固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斗笠式刀库性能检测系统，该系统由机械结构模块和电气控制与信号采集模块组成；其特征在于：所述的机械结构模块包括斗笠式刀库(2)、刀柄(3)、基座(1)、焊接板(10)、支架下部(9)、支架中部(8)和支架上部(6)；所述的机械结构模块以基座(1)为安装基准，斗笠式刀库(2)安装于基座(1)上部安装平面上，在基座(1)下部右侧通过焊接安装焊接板(10)；支架下部(9)与焊接板(10)通过螺栓连接；支架中部(8)立于支架下部(9)上，通过螺栓固定；支架上部(6)与支架中部(8)螺栓固定；所述的电气控制与信号采集模块包括电气控制柜(13)、磁性开关(14)、激光位移传感器A(5)、激光位移传感器B(4)、激光位移传感器C(7)、工控机(12)和数据采集卡(11)；支架上部安装激光位移传感器A(5)和激光位移传感器B(4)；通过位置调整，保证激光位移传感器A(5)和激光位移传感器B(4)安装面水平、投射光路垂直，且两者光路交点位于以刀柄圆心为圆心的直径为2cm的圆内；激光位移传感器C(7)竖直安装于支架中部(8)的安装面上，通过调整保证激光位移传感器C(7)安装面竖直且投光面水平；磁性开关(14)安装于气缸支柱起点处；激光位移传感器A(5)、激光位移传感器B(4)、激光位移传感器C(7)和磁性开关(14)的信号输出线均与数据采集卡(11)相连，数据采集卡(11)插在工控机(12)的PCI插槽中。...

【技术特征摘要】
1.一种斗笠式刀库性能检测系统，该系统由机械结构模块和电气控制与信号采集模块组成；其特征在于：所述的机械结构模块包括斗笠式刀库(2)、刀柄(3)、基座(1)、焊接板(10)、支架下部(9)、支架中部(8)和支架上部(6)；所述的机械结构模块以基座(1)为安装基准，斗笠式刀库(2)安装于基座(1)上部安装平面上，在基座(1)下部右侧通过焊接安装焊接板(10)；支架下部(9)与焊接板(10)通过螺栓连接；支架中部(8)立于支架下部(9)上，通过螺栓固定；支架上部(6)与支架中部(8)螺栓固定；所述的电气控制与信号采集模块包括电气控制柜(13)、磁性开关(14)、激光位移传感器A(5)、激光位移传感器B(4)、激光位移传感器C(7)、工控机(12)和数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张跃明，郑凌伟，孙庆，纪姝婷，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11