CNC机床自动刀具换刀检测编码器的制作方法

本发明是一种自动刀具换刀检测编码器,是指可直接安装在主轴或特定轴末端的电子式CNC机床自动刀具换刀检测编码器。

背景技术：

数值控制型工作机床，为了缩短非切削时间并提高生产率，大多数都具备自动更换刀具的装置：ATC（Automatic tool changer）用以提高工作机床加工能力并减少占用空间，ACT是由转动轴带动机械臂爪配合机构运动如插刀、夹刀、转位等动作。

参考图1所示，为CNC机床自动刀具换刀检测机构。传统控制用凸轮箱11连成各运动机构进行时序控制，该凸轮箱11内设有不同圆周缺口121的数个圆轮12，配合各自临近的开关13，依圆轮12主轴转动至各个角度时，由临近的开关13检测圆轮12圆周变化而送出电子信号给主控中心，然后控制各机构启动或停止。

以圆轮12配合临近开关13控制各机构的方式，是纯机械方式，常因链条松弛、圆轮12位移、临近开关13检测距失焦等因素，而导致机构控制未能精准控制，例如启动或停止延迟或失效等，而且安装、校正、维修或者从新安装时，调整各凸轮的角度非常困难，通常须由经验丰富的技工方能完成。

综上所述，如何解决上述问题，即为本专利的发明人从事此行业面临的挑战之一。

所以，本专利的发明人搜集相关资料，经过多方面评估考量，根据多年经验，经过不断尝试以及修改，才完成此专利的设计。

技术实现要素：

本专利的主要目标是提供一种无人员目视调整误差，在定位精度上更加准确的CNC机床自动换刀检测编码器。

为了达到上述目的，制作一种CNC机床自动刀具换刀检测编码器，包括：一个发光元件、一个光罩、一个光栅轮以及一个光接收处理装置。该发光元件发出一光线，该光罩罩于该发光元件之上，该光罩开设有供该光线穿过至少一个孔洞，该光栅轮可进行旋转且开设有呈环状排列的复数信号孔，该信号孔供光线穿过且对应于机床换刀机构所需检测信号；以及该光接收处理装置接收该光线并装换处理为能控制机床换刀机构的控制信号。

进一步说明，该发光元件为一发光二极管。

进一步说明，该呈环状排列的复数信号孔包括有七个轨道。

进一步说明，该光接收处理装置包括有一光电晶管接收该光线。

进一步说明，该发光元件、该光罩、该光栅以及该光接收处理装置都安装于一个底座上。

综上所述，本专利奖原先必须以多组信号角度直接刻画与光栅轮上，利用一组发光元件以及光电晶管（或光二极管）配合光罩以及光栅轮将此开孔机械角度装换为电子控制信号，在经过信号处理器以及信号放大器，将所需刹车、扣刀、插刀及原点信号灯机械角度位置一次处理完成，做成单一机械组件方便现场完成。

原先旧式换刀检测必需利用三至四组临近开关及机械转轮所相互配合，经过人员目视调整机械组件，定位精度无法有效控制。本专利CNC机床自动刀具换刀检测编码器，其制造方式是一次直接在一个光栅轮上刻画成型，内含360°角度信号及零点信号位置输出，配合数位角度显示可做到360°对位及校正，无人员目视调整误差，在定位精度上更精确。

附图说明

图1 为CNC机床自动刀具换刀检测机构的立体图。

图2 为CNC机床自动刀具换刀检测机构的立体分解图。

图3 为检测编码器的局部示意图。

图4 为光栅盘示意图。

具体实施方式

为了达成上述目的，本专利所采用的技术手段及机构，现将实施方式详细说明如下：

请参考图2和图3，分别为实施方式的立体分解图和局部示意图，由图中可清楚的看出，CNC机床自动刀具换到检测编码器2，为一种可直接安装在主轴或特定转轴尾端的电子式CNC机床自动刀具换刀检测编码器2，包括：一个发光元件21、一个光罩22、一个光栅轮23以及一个光接收处理装置24。

该发光元件21发出一束光线，在本实施方案中，该发光元件21为一个发光二极管。

该光罩22罩于该发光元件21之上，该光罩22设有供该光线穿过至少一次的孔洞221，可避免光线散发，作为信号校对用途。

该光栅轮23可进行旋转且设有呈环状排列的复数信号孔231，该信号孔231是供该光线穿过且对应于机床换刀机构所需检测信号，检测信号包括刹车信号、原点信号、减速信号、扣刀/插刀信号及360度位置检测信号。其中，刹车信号、原点信号、减速信号、扣刀、插刀信号，为机床换刀机构中，刀具换刀转动机构所必需的控制信号。而所刻画360°位置检测信号，与数位角度显示配合使用可检验各控制信号校对位置角度是否正确及调教机构校正零点所用。

该光接收处理装置24接收该光线并转换处理为能控制机床换刀机构的控制信号，该光接受处理装置24包括一个光电晶体241接受该光线，以及电路板（图中未示）转换处理为该控制信号。该电路板包括信号处理器及信号放大器，将光信号转换处理为能控制机床换刀机构的控制信号。

在本实施方案中，该发光元件21、光罩22、光栅轮23以及光接受处理装置24固定在底座25上，且底座25与上盖26组合。并且底座25由一轴心27贯穿，该轴心27为主轴或特定转轴末端，并链接光栅轮23以带动光栅轮23进行旋转。

参考图4所示，由图中能够看出，该呈环状排列的复数信号孔231包括了7个轨道。而7个轨道包括：

第一层信号检测区域，在图中为第一轨道2311：提供给CNC刀具换刀机构中的电机位置控制器，在转动过程中所需要的原点、扣刀及插刀等刹车停止信号。

第二层信号检测区域，在图中为第二轨道2312：提供给CNC刀具换刀机构中的电机位置控制器，扣刀及插刀位置确认信号。

第三层信号检测区域，在图中为第三轨道2313：提供给CNC刀具换刀机构中的电机位置控制器，机构原点位置确认信号。

第四层信号检测区域，在图中为第四轨道2314：提供给CNC刀具换刀机构中的电机位置控制器，360°信号角度检测信号，配合数位角度显示器可显示0—360°任意角度，方便现场人员做位置调校及检验各种控制信号、校对位置角度是否正确。

第五层信号检测区域，在图中为第五轨道2315：提供给CNC刀具换刀机构中的电机位置控制器，在转动过程中所需扣刀及插刀等提前刹车动作信号。

第六层信号检测区域，在图中为第六轨道2316：提供给CNC刀具换刀机构中的电机位置控制器，机构零点位置信号，配合LED或数位角度显示器作为机构归零点显示，方便现场人员做机构归零位置调校。

第七层信号检测区域，在图中为第七轨道2317：提供给CNC刀具换刀机构确认电机转动过程位置，检测确认信号。并配合数位计时显示器，可计算出电机转动过程所需时间。

综上所述，根据本专利所使用的结构及设计，给出情况说明如下：当轴心27转动时，进一步带动该光栅轮23进行转动，光源通过该信号校对光罩22（MASK）及光栅轮23（DISK）后，光接受处理装置24的PC板上，光电晶体241会即时将光电信号转换为相对光栅轮23（DISK）上信号孔231角度信号，进一步控制机床换刀机构。

因此，请参看全部附图所示，本专利在使用时，与惯用技术相比较，存在以下优点：本专利无人员目视可调整误差，且在定位精度上更加精确。