一种数控机床的刀库刀位的检测、定位装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测、定位装置及其检测、定位方法，尤其涉及一种数控机床的刀 库刀位的检测、定位装置。
【背景技术】
[0002] 刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置，其自动换 刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。藉由电脑程式的控 制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等。大幅缩短加工时程，降低生 产成本；这是刀库系统的最大特点。
[0003] 近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色，广泛应用于数控机床中。在数 控机床技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能、高可靠度及多工复合等概念之刀库， 刀库品质的优劣，关系到数控机床的整体效能表现。然而，目前数控机床的刀库刀位的检 测、定位装置多采用机械式凸轮，比如台湾台大生产的盘式刀库就是采用机械式凸轮进行 刀位分度和定位的，机械式凸轮设计和制造成本高，限制了刀库刀位定位检测装置的普及 和发展。
【发明内容】
[0004] 基于上述缺陷，本发明提供一种精度较高、速度快、成本低廉的数控机床的刀库刀 位的检测、定位装置及其标定方法。
[0005] 本发明的解决方案是：一种数控机床的刀库刀位的检测、定位装置，其用于检测数 控机床的刀库（1)上的刀位，该装置包括感应式触发器（3)、若干凸轮（2)、控制器：
[0006] 感应式触发器（3)固定安装在刀库（1)的外围，且包括呈直线叠层设置的若干感 应式接近开关（5);感应式触发器（3)用于在任意感应式接近开关（5)受触发时，发出电信 号X 1X2…Xn，其中，η代表感应式接近开关（5)的数量，取值为正整数，X n代表第η个感应式 接近开关（5)的状态信号：导通或截止。
[0007] 若干凸轮⑵以刀库⑴的旋转轴（00'）为中心，环绕旋转轴（00'）呈圆形或链 形均匀固定在刀库（1)上，每个凸轮（2)代表刀库（1)的一个刀位；每个凸轮（2)在平行于 或垂直于旋转轴（〇〇'）方向上的长度相同，所有凸轮（2)均匀地位于同一平面上，每个凸轮 (2)依据该长度从凸轮（2)的一侧至凸轮（2)的相对另一侧而划分为与若干感应式接近开 关（5)相对应的若干层，该若干层中至少有一层设置有凸起（4);凸起（4)用于在刀库（1) 的旋转下被旋转至感应式触发器（3)时，触发感应式触发器（3)中相应的感应式接近开关 (5)；
[0008] 控制器电性连接于感应式触发器（3)，用于接收电信号X1X2…X n，并根据电信号 X1X2…Xn检测、定位刀库⑴上的刀位；
[0009] 其中，该装置满足以下条件：
[0010] a.刀库⑴的刀位数量与凸轮⑵的数量相等；凸轮⑵的层数与感应式接近开 关（5)的数量相等；
[0011] b.任意两个凸轮（2)，在以下两者特征中至少有一者特征不相同：特征一，每个凸 轮⑵的凸起⑷的数量；特征二，凸起⑷所在层在相应凸轮⑵中的位置；
[0012] c.凸轮（2)的其中一层定义为零点层，所有零点层中只能有一个零点位置设置为 凸起（4)，刀库（1)每转一圈，识别一次零点层的凸起（4)。
[0013] 作为上述方案的进一步改进，若干凸轮（2)均匀安装在刀库（1)的环形侧壁上，每 个凸轮（2)在平行于旋转轴（00'）方向上的高度相同，每个凸轮（2)依据该高度自上而下 划分为若干层，该若干层中至少有一层设置有凸起（4)。
[0014] 进一步地，若干凸轮（2)均匀安装在刀库（1)的外部圆柱的侧面上。
[0015] 进一步地，若干凸轮（2)均匀安装在刀库（1)的内部同心圆柱的侧面上。
[0016] 作为上述方案的进一步改进，若干凸轮（2)均匀安装在刀库（1)的外部圆柱的 端面上，每个凸轮（2)在径向自左而右划分为若干层，该若干层中至少有一层设置有凸起 ⑷。
[0017] 作为上述方案的进一步改进，每个凸轮（2)为分层制作的多层结构。
[0018] 作为上述方案的进一步改进，每个凸轮（2)为一体成型结构。
[0019] 作为上述方案的进一步改进，感应式接近开关（5)为电容式接近开关、或电感式 接近开关、或电磁式接近开关。
[0020] 作为上述方案的进一步改进，该控制器为上位机或具有控制功能的集成电路。
[0021] 本发明还提供一种数控机床的刀库刀位的检测、定位方法，其应用于上述任意数 控机床的刀库刀位的检测、定位装置，该方法包括以下步骤：
[0022] 步骤一、安装该装置：
[0023] I.安装若干凸轮（2):凸轮⑵以刀库⑴的旋转轴（00'）为中心，环绕旋转轴 (〇〇'）呈圆形均匀固定在刀库（1)上，每个凸轮（2)代表刀库（1)的一个刀位；
[0024] II.安装感应式触发器（3):感应式触发器（3)固定安装在刀库（1)的外围，且感 应式触发器（3)与其中一个凸轮（2)相对应：感应式触发器（3)的若干感应式接近开关（5) 与相应凸轮（2)的若干层一一分别对应；
[0025] III.感应式触发器（3)电性连接至控制器；
[0026] 步骤二、检测、定位刀库（1)上的刀位：
[0027] I.旋转刀库（1):当凸起⑷在刀库⑴的旋转下被旋转至感应式触发器（3)时， 触发感应式触发器（3)中相应的感应式接近开关（5);
[0028] II.感应式触发器（3)发送电信号X1X2…Xn至该控制器，该控制器根据电信号 X1X2…XJ;!定刀库（1)上的刀位。
[0029] 本发明通过环绕旋转轴（00'）呈圆形均匀固定在刀库（1)上的若干凸轮（2)，每 个凸轮（2)代表刀库（1)的一个刀位，结合感应式触发器（3)，当代表具体刀位的凸轮（2) 触发感应式触发器（3)时，与感应式触发器（3)电性连接的控制器即可精确、快速的对刀库 (1)上的刀位实现检测、定位。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明实施例1提供的数控机床的刀库刀位的检测、定位装置的结构示意 图。
[0031] 图2是图1中刀库的俯视图。
[0032] 图3是本发明实施例1的处于刀位1的凸轮的结构示意图。
[0033] 图4是本发明实施例1的处于刀位2的凸轮的结构示意图。
[0034] 图5是本发明实施例1的处于刀位3的凸轮的结构示意图。
[0035] 图6是本发明实施例1的处于刀位4的凸轮的结构示意图。
[0036] 图7是本发明实施例1的处于刀位5的凸轮的结构示意图。
[0037] 图8是本发明实施例1的处于刀位6的凸轮的结构示意图。
[0038] 图9是本发明实施例1的处于刀位7的凸轮的结构示意图。
[0039] 图10是本发明实施例1的处于刀位8的凸轮的结构示意图。
[0040] 图11是本发明实施例1的处于刀位9的凸轮的结构示意图。
[0041] 图12是本发明实施例1的处于刀位10的凸轮的结构示意图。
[0042] 图13是本发明实施例1的处于刀位11的凸轮的结构示意图。
[0043] 图14是本发明实施例1的处于刀位12的凸轮的结构示意图。
[0044]图15是本发明实施例2提供的数控机床的刀库刀位的检测、定位装置的结构示意 图。
[0045] 图16是本发明实施例3提供的数控机床的刀库刀位的检测、定位装置的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0046] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0047] 本发明的数控机床的刀库刀位的检测、定位装置用于检测数控机床的刀库上的刀 位。请一并参阅图1及图2,本发明实施例1提出的数控机床的刀库刀位的检测、定位装置 包括感应式触发器3、若干凸轮2、控制器（图未视，可以是上位机，也可以是具有控制功能 的集成电路）。
[0048] 感应式触发器3固定安装在刀库1的外围，且包括呈直线叠层设置的若干感应式 接近开关5。感应式触发器3用于在任意感应式接近开关5受触发时，发出电信号X 1X^Xn, 其中，η代表感应式接近开关5的数量，取值为正整数，Xn代表第η个感应式接近开关5的 状态信号：导通或截止。在本实