一种加工中心换刀机械手控制系统的制作方法

本发明涉及一种机械手，特别是一种加工中心换刀机械手控制系统。

背景技术：

随着科技的迅猛发展，数控机床已经成为制造业不可缺少的工具之一，作为加工中心的重要组成部分，换刀机械手是加工中心稳定可靠运行的关键功能部件。它的快速、准确的换刀是影响加工中心发挥高效、可靠的加工等性能的重要因素。

技术实现要素：

一种加工中心换刀机械手控制系统，满足加工中心的换刀工艺要求、简单可靠的控制系统，使得机械手在性能上得到进一步的提高，能够较好的满足数控加工中心在加工对过程中自动换刀装置的要求。

本发明所采用的技术方案是：

所述机械手主要由：行程开关，挡环，齿轮，连接盘，销子，传动盘，升降液压缸，滑轴，齿条，转位液压缸，机械手组成。其工作原理为：上、下两个液压缸分别驱动两组齿轮齿条实现机械手的旋转运动；为了保证上下两个旋转运动互不干扰，中间采用一根滑轴上固接一个传动盘的结构，传动盘与齿轮通过销来传递运动，机械手换刀动作到位与否则是通过行程开关来检测，外加档块进行限位，从而实现机械手的自动换刀功能。

所述机械手的换刀过程为：数控系统发出换刀指令，当刀库准备好且主轴准停就绪，控制机械手臂逆时针旋转的液压缸的电磁阀通电，机械手臂旋转90°抓刀，当限位块碰到行程开关时，电磁阀停止通电且旋转停止，由机械手臂的自身机械结构完成抓刀锁紧。同时控制机械手臂下降的液压缸的电磁阀通电，机械手臂下降，拨出主轴和刀库上的刀具，下降到极限位置时，限位块碰到下限行程开关该电磁阀断电，且控制两刀具进行交换的液压缸的三位四通电磁通电，机械手臂旋转180°，当齿条碰到行程开关时，电磁阀立即断电旋转停止。然后控制机械手上升的液压缸的电磁阀通电，机械手臂上升完成上刀，达到行程开关位置，电磁阀断电上升停止，此时控制机械手松刀的电磁得电液压缸驱动手臂顺时针旋转90°到达原位；并就完成换刀信号反馈给数控系统，以便数控系统进行相应的加工；最后控制两刀具进行交换的液压缸的三位四通电磁阀通电液压缸复位为下一次换刀做准备。

所述机械手自动换刀程序流程为：扫描输入口相应程序启动位是否就位，若有效，则执行机械手的抓刀、拔刀、刀具交换、插刀等动作，并通过相应的行程开关来控制各动作之间的转换；最终实现机械手自动换刀，并通过PLC输出口发送换刀结束指令给数控系统，以便数控系统执行换刀后的相应加工过程。

所述机械手的继电器控制接触器等感性负载的开合瞬间，由于电感具有电流具有的不可突变的特点，将产生一个瞬间的尖峰电压在继电器的两个触点之间，该电压幅值超过继电器的触点耐压的降额；感性负载采用的电磁式继电器触点间的耐受电压是1000V/min，若触点间的电压长期的工作在1000V左右的话，容易造成触点金属迁移和氧化，出现接触电阻变大、接触不良和触点粘接的现象。同样，晶体管输出为感性负载时也同样存在这个问题，该瞬时高压可能导致晶体管的损坏。因此当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。当驱动直流回路的感性负载时，用户电路需并联续流二极管；若驱动交流回路的感性负载时，用户电路需并联RC浪涌吸收电路，以保护PLC的输出触点。该机械手中PLC驱动交流电磁阀，故采用RC浪涌吸收电路来保护PLC的输出触点。

本发明的有益效果是：满足加工中心换刀工艺要求、简单可靠的控制系统，使得机械手在性能上得到进一步的提高，能够较好的满足数控加工中心在加工对过程中自动换刀装置的要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的机械手结构图。

图2是本发明的机械手动作过程图。

图3是本发明的机械手自动换刀程序流程图。

图4是本发明的PLC输出触点保护电路结构图。

图中：1，3，7，9，13。14．为行程开关；2，6，12．为挡环；4，11．为齿轮；5．为连接盘；8．为销子；lO．为传动盘；15．为升降液压缸；16．为滑轴；17，19．为齿条；18．20．为转位液压缸；21．为机械手。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，机械手主要由：行程开关，挡环，齿轮，连接盘，销子，传动盘，升降液压缸，滑轴，齿条，转位液压缸，机械手组成。其工作原理为：上、下两个液压缸分别驱动两组齿轮齿条实现机械手的旋转运动；为了保证上下两个旋转运动互不干扰，中间采用一根滑轴上固接一个传动盘的结构，传动盘与齿轮通过销来传递运动，机械手换刀动作到位与否则是通过行程开关来检测，外加档块进行限位，从而实现机械手的自动换刀功能。

如图2，机械手的换刀过程为：数控系统发出换刀指令，当刀库准备好且主轴准停就绪，控制机械手臂逆时针旋转的液压缸的电磁阀通电，机械手臂旋转90°抓刀，当限位块碰到行程开关时，电磁阀停止通电且旋转停止，由机械手臂的自身机械结构完成抓刀锁紧。同时控制机械手臂下降的液压缸的电磁阀通电，机械手臂下降，拨出主轴和刀库上的刀具，下降到极限位置时，限位块碰到下限行程开关该电磁阀断电，且控制两刀具进行交换的液压缸的三位四通电磁通电，机械手臂旋转180°，当齿条碰到行程开关时，电磁阀立即断电旋转停止。然后控制机械手上升的液压缸的电磁阀通电，机械手臂上升完成上刀，达到行程开关位置，电磁阀断电上升停止，此时控制机械手松刀的电磁得电液压缸驱动手臂顺时针旋转90°到达原位；并就完成换刀信号反馈给数控系统，以便数控系统进行相应的加工；最后控制两刀具进行交换的液压缸的三位四通电磁阀通电液压缸复位为下一次换刀做准备。

如图3，机械手自动换刀程序流程图，扫描输入口相应程序启动位是否就位，若有效，则执行机械手的抓刀、拔刀、刀具交换、插刀等动作，并通过相应的行程开关来控制各动作之间的转换；最终实现机械手自动换刀，并通过PLC输出口发送换刀结束指令给数控系统，以便数控系统执行换刀后的相应加工过程。

如图4，机械手的继电器控制接触器等感性负载的开合瞬间，由于电感具有电流具有的不可突变的特点，将产生一个瞬间的尖峰电压在继电器的两个触点之间，该电压幅值超过继电器的触点耐压的降额；感性负载采用的电磁式继电器触点间的耐受电压是1000V/min，若触点间的电压长期的工作在1000V左右的话，容易造成触点金属迁移和氧化，出现接触电阻变大、接触不良和触点粘接的现象。同样，晶体管输出为感性负载时也同样存在这个问题，该瞬时高压可能导致晶体管的损坏。因此当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。当驱动直流回路的感性负载时，用户电路需并联续流二极管；若驱动交流回路的感性负载时，用户电路需并联RC浪涌吸收电路，以保护PLC的输出触点。该机械手中PLC驱动交流电磁阀，故采用RC浪涌吸收电路来保护PLC的输出触点。