一种加工中心用刀具自动入库设备的制作方法

本发明涉及加工中心设备领域，特别涉及一种加工中心用刀具自动入库设备。

背景技术：

加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。

现有的加工中心中的刀库多是敞开式，需要人工定期清理刀具，并且每天还要定时检测刀具的磨损情况，在发现某个刀具出现不合格的时候，必须要对该刀具及时更换，如果继续使用该刀具，则会产出不良品，进而影响加工中心的加工速度以及效率；可是人工的检测效率很差，这是因为加工刀具数量较多。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种加工中心用刀具自动入库设备。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种加工中心用刀具自动入库设备，包括储刀仓以及设于储刀仓内的升降式存刀装置、扫码器、控制器、ccd相机、过渡夹具以及固定柱，升降式存刀装置包括主轴、升降油缸、上料气杆以及最少两个套设在主轴上的装刀齿轮，主轴呈竖直设于储刀仓内，两个装刀齿轮的所有齿槽分别用以放置不同的加工刀具，其中一个装刀齿轮的齿槽规格大于其他齿槽，并且该齿槽为检测齿槽，检测齿槽内安装有能够弹性活动的夹定装置，升降油缸呈竖直设于储刀仓的底壁，并且其活塞轴与主轴传动连接，上料气杆呈倒置设于夹定装置上方，并且其活塞轴用以驱动夹定装置竖直活动，ccd相机和过渡夹具依次设于装刀齿轮周边，扫码器呈倒置设于夹定装置的正上方，ccd相机、扫码器均与控制器电性连接，固定柱的数量为若干个，并且分别安装在一个加工刀具顶端，每个固定柱的顶端分别设有一个条形码。

进一步地，升降式存刀装置还包括花键轴和伺服电机，花键轴呈竖直铰接在储刀仓内的底壁，主轴的底端与花键轴插接配合，伺服电机设于储刀仓的底部，并且其输出转子与花键轴传动连接。

进一步地，夹定装置包括底托盘、定夹筒、升降杆、充气泵以及导气底盘，定夹筒呈竖直设于检测齿槽内，导气底盘设于定夹筒的下方，定夹筒下半段的内壁和外壁之间开设有导气腔，定夹筒的底端和导气底盘的一端铰接配合，并且导气底盘的该一端开设有与定夹筒的内壁相连通的轴孔，导气底盘的该一端还开设有与导气腔内相连通的环形气槽，导气底盘的另一端朝装刀齿轮的圆心处延伸，升降杆呈竖直贯穿装刀齿轮，升降杆的底端与导气底盘接近装刀齿轮圆心处的一端固定连接，升降杆的上端安装有弹簧垫片，弹簧垫片的底部设置有复位弹簧，复位弹簧的两端分别和弹簧垫片的底部以及装刀齿轮的顶部弹性连接，升降杆和上料气杆的活塞杆同心设置，底托盘安装在导气底盘的中段，底托盘上安装有驱动器，驱动器与定夹筒传动连接，定夹筒内设有多个与导气腔内相连通的环形气囊，充气泵安装在装刀齿轮的顶部，并且其输出端通过柔性气管与环形气槽内相连通。

进一步地，定夹筒的轴向长度不超过5cm，驱动器包括驱动电机、小齿轮以及大齿轮，大齿轮套设在定夹筒的下半段，小齿轮轴接在定夹筒的旁侧，并且处于底托盘的上方，驱动电机呈倒置设有底托盘的上方，并且其输出转子与小齿轮传动连接。

进一步地，复位弹簧的收缩量大于加工中心中的最长加工刀具。

进一步地，过渡夹具为气动夹具，并且其夹持端对称焊接有两个夹持块，气动夹具的夹持端朝向主轴，并且装刀齿轮中的所有齿槽能够逐个正对气动夹具，气动夹具的上方安装有避让气缸，避让气缸的活塞轴与气动夹具的缸身传动连接，经避让气缸驱动气动夹具能够使其径直靠近或远离主轴。

进一步地，ccd相机通过活动支架安装在气动夹具的下方，ccd相机的照射端朝向主轴，ccd相机的前端通过转轴与活动支架铰接配合，活动支架的外侧安装有角度电机，角度电机与转轴传动连接，ccd相机的旁侧设有激光发生器，激光发生器的照射方向与ccd相机的照射方向相交。

进一步地，储刀仓的外侧开设有自动式启闭门，并且自动式启闭门的上方安装有呈倒置的鼓风机。

进一步地，装刀齿轮的所有齿槽中除去检测齿槽，其余齿槽内分别设有上下对称的两个弧形卡环，固定柱的外径始终大于加工刀具，固定柱上设有两个配合凸环，每个齿槽内的两个弧形卡环之间的间距和每个固定柱上的两个配合凸环之间的间距相等。

有益效果：本发明的一种加工中心用刀具自动入库设备，所有条形码均不同，并且均录入至控制器内；首先具有检测齿槽的装刀齿轮会将检测槽始终正对自动式启闭门；然后加工中心中的换刀机械手，将要更换的加工刀具递送到具有检测齿槽的装刀齿轮处，上料气杆在换刀机械手工作时，利用其活塞轴将升降杆抵动，并使其压迫复位弹簧实现竖直活动，即目的促使了导气底盘被迫带着定夹筒和底托盘实施下降，下降至复位弹簧的压缩极限后，换刀机械手将加工刀具递送至检测齿槽内，然后上料气杆的活塞杆实施复位，返程式利用上述步骤，使得定夹筒缓慢的穿过加工刀具，在此注明：换刀机械手夹持的乃是和加工刀具顶端连接的固定柱；定夹筒内壁穿过加工刀具后，与固定柱对应，即越过了加工刀具部分；然后充气泵工作，注入高压气源至环形气槽和导气腔内，以提供给多个环形气囊，使其发生膨胀，并接触到该加工刀具上的固定柱外表面，促使其被夹紧，使得其稳定的处于定夹筒内；然后处于检测槽正上方的扫码器会工作，检测该加工刀具上的固定柱上的独立条形码，并且将检测结果反馈给控制器，控制器根据收到的信号，调取对应的刀具信息，《也就是将所有加工刀具初始的外表面结构信息录入至控制器内，并且检测合格的范围值；通过条形码的对应，使得控制器调取对应的参考信息》；然后这个装刀齿轮发生转动；并且后续到达ccd相机区域，可以依靠驱动器驱动夹持着该加工刀具的定夹筒；使该加工刀具发生旋转，ccd相机开始充分依靠激光发生器对旋转中的加工刀具外表面充分捕获信息，然后传递给控制器，控制器则调取对应的参考信息实施比对；如果合格，装刀齿轮继续转动，使其转动至对应过渡夹具，然后过渡夹具工作，将该加工刀具中的固定柱部分夹持，然后环形气囊被放气，解除夹紧力，然后避让气缸工作，促使过渡夹具发生运动，即目的是将夹持后的加工刀具抽离出检测齿槽内，然后对应该指定的加工刀具的齿槽，会转动至对应过渡夹具，然后过渡夹具在依靠避让气缸的复位，把这个加工刀具递送到对应的齿槽内；并且由于加工刀具的种类不同，拍摄角度自然不同，所以ccd相机依靠角度电机可以发生转动，促使其照射角度吻合不同的加工刀具；本发明能够代替人工对入库的刀具实施自动检测，以降低人工的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的立体拆分结构示意图一；

图3为本发明的立体拆分结构示意图二；

图4为图3中a处放大图；

图5为图3中b处放大图；

图6为本发明的局部立体拆分结构示意图一；

图7为本发明的平面结构示意图一；

图8为本发明的局部立体拆分结构示意图二；

图9为本发明的平面结构示意图二；

图10为本发明的平面结构示意图三；

图11为本发明的局部立体拆分结构示意图三；

图12为本发明的局部立体拆分结构示意图四；.

图13为本发明的平面结构示意图四；

附图标记说明：扫码器1，固定柱1a。

主轴2，升降油缸2a，上料气杆2b，装刀齿轮2c，花键轴2d，伺服电机2r。

底托盘3，定夹筒3a，升降杆3b，充气泵3c，导气底盘3d，导气腔3t，轴孔3q，复位弹簧3w，环形气囊3n，柔性气管3m。

驱动电机4，小齿轮4a，大齿轮4b。

避让气缸5，过渡夹具5a。

活动支架6，ccd相机6a，角度电机6b，激光发生器6c。

鼓风机7。

弧形卡环8，配合凸环8a。

加工刀具9。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图13所示的一种加工中心用刀具自动入库设备，包括储刀仓以及设于储刀仓内的升降式存刀装置、扫码器1、控制器、ccd相机6a、过渡夹具5a以及固定柱1a，升降式存刀装置包括主轴2、升降油缸2a、上料气杆2b以及最少两个套设在主轴2上的装刀齿轮2c，主轴2呈竖直设于储刀仓内，两个装刀齿轮2c的所有齿槽分别用以放置不同的加工刀具9，其中一个装刀齿轮2c的齿槽规格大于其他齿槽，并且该齿槽为检测齿槽，检测齿槽内安装有能够弹性活动的夹定装置，升降油缸2a呈竖直设于储刀仓的底壁，并且其活塞轴与主轴2传动连接，上料气杆2b呈倒置设于夹定装置上方，并且其活塞轴用以驱动夹定装置竖直活动，ccd相机6a和过渡夹具5a依次设于装刀齿轮2c周边，扫码器1呈倒置设于夹定装置的正上方，ccd相机6a、扫码器1均与控制器电性连接，固定柱1a的数量为若干个，并且分别安装在一个加工刀具9顶端，每个固定柱1a的顶端分别设有一个条形码。

升降式存刀装置还包括花键轴2d和伺服电机2r，花键轴2d呈竖直铰接在储刀仓内的底壁，主轴2的底端与花键轴2d插接配合，伺服电机2r设于储刀仓的底部，并且其输出转子与花键轴2d传动连接；升降油缸2a驱动主轴2依靠花键轴2d做轴向升降运动，继而实现对两个装刀齿轮2c的位移，使他们能够逐个对应ccd相机6a或过渡夹具5a。伺服电机2r用以驱动花键轴2d带着主轴2旋转，继而使得装刀齿轮2c的齿槽能够发生运动，继而接纳不同的加工刀具9。

夹定装置包括底托盘3、定夹筒3a、升降杆3b、充气泵3c以及导气底盘3d，定夹筒3a呈竖直设于检测齿槽内，导气底盘3d设于定夹筒3a的下方，定夹筒3a下半段的内壁和外壁之间开设有导气腔3t，定夹筒3a的底端和导气底盘3d的一端铰接配合，并且导气底盘3d的该一端开设有与定夹筒3a的内壁相连通的轴孔3q，导气底盘3d的该一端还开设有与导气腔3t内相连通的环形气槽，导气底盘3d的另一端朝装刀齿轮2c的圆心处延伸，升降杆3b呈竖直贯穿装刀齿轮2c，升降杆3b的底端与导气底盘3d接近装刀齿轮2c圆心处的一端固定连接，升降杆3b的上端安装有弹簧垫片，弹簧垫片的底部设置有复位弹簧3w，复位弹簧3w的两端分别和弹簧垫片的底部以及装刀齿轮2c的顶部弹性连接，升降杆3b和上料气杆2b的活塞杆同心设置，底托盘3安装在导气底盘3d的中段，底托盘3上安装有驱动器，驱动器与定夹筒3a传动连接，定夹筒3a内设有多个与导气腔3t内相连通的环形气囊3n，充气泵3c安装在装刀齿轮2c的顶部，并且其输出端通过柔性气管3m与环形气槽内相连通；加工中心中的换刀机械手，将要更换的加工刀具9递送到具有检测齿槽的装刀齿轮2c处，并将该加工刀具9递入检测齿槽内，并且由夹定装置对该加工夹具实施过渡式接纳，原因是由其接纳该刀具后，在转送至ccd相机6a区域，对该加工刀具9实施检测，检测合格则入库，不合格，则通知相关工作人员；具体接纳过程中，上料气杆2b在换刀机械手工作时，利用其活塞轴将升降杆3b抵动，并使其压迫复位弹簧3w实现竖直活动，即目的促使了导气底盘3d被迫带着定夹筒3a和底托盘3实施下降，下降至复位弹簧3w的压缩极限后，换刀机械手将加工刀具9递送至检测齿槽内，然后上料气杆2b的活塞杆实施复位，返程式利用上述步骤，使得定夹筒3a缓慢的穿过加工刀具9，在此注明：换刀机械手夹持的乃是和加工刀具9顶端连接的固定柱1a；定夹筒3a内壁穿过加工刀具9后，与固定柱1a对应，即越过了加工刀具9部分；然后充气泵3c工作，注入高压气源至环形气槽和导气腔3t内，以提供给多个环形气囊3n，使其发生膨胀，并接触到该加工刀具9上的固定柱1a外表面，促使其被夹紧，使得其稳定的处于定夹筒3a内；然后可以伴随装刀齿轮2c的转动；并且后续到达ccd相机6a区域，可以依靠驱动器驱动夹持着该加工刀具9的定夹筒3a；使该加工刀具9发生旋转，并实现检测工作。

定夹筒3a的轴向长度不超过5cm，驱动器包括驱动电机4、小齿轮4a以及大齿轮4b，大齿轮4b套设在定夹筒3a的下半段，小齿轮4a轴接在定夹筒3a的旁侧，并且处于底托盘3的上方，驱动电机4呈倒置设有底托盘3的上方，并且其输出转子与小齿轮4a传动连接；定夹筒3a的长度限定，防止其超过了固定柱1a，即固定柱1a的长度大于定夹筒3a；驱动器的工作步骤是：利用驱动电机4转子运动，促使小齿轮4a和大齿轮4b发生啮合，继而使得了定夹筒3a的转动；同时定夹筒3a的底部和导气底盘3d铰接配合，所以定夹筒3a有铰接固定力，同时也不会阻碍了环形气槽以及导气腔3t的连通。

复位弹簧3w的收缩量大于加工中心中的最长加工刀具9；这样的设置，使得了定位筒可以下降至适应所有加工刀具9的高度，即表明了，换刀机械收将刀具递送给检测齿槽内的时候，即使最长的加工刀具9，定位筒也是处于其下方，这样方便定位筒后续升降夹持工作。

过渡夹具5a为气动夹具，并且其夹持端对称焊接有两个夹持块，气动夹具的夹持端朝向主轴2，并且装刀齿轮2c中的所有齿槽能够逐个正对气动夹具，气动夹具的上方安装有避让气缸5，避让气缸5的活塞轴与气动夹具的缸身传动连接，经避让气缸5驱动气动夹具能够使其径直靠近或远离主轴2；当ccd相机6a检测入库的加工刀具9为合格的时候，装刀齿轮2c会转动，并使得检测后的加工刀具9对应于过渡夹具5a，然后过渡夹具5a工作，将该加工刀具9夹持，然后避让气缸5工作，促使过渡夹具5a发生运动，即目的是将夹持后的加工刀具9抽离出检测齿槽内，然后对应该指定的加工刀具9的齿槽，会转动至对应过渡夹具5a，然后过渡夹具5a在依靠避让气缸5的复位，把这个加工刀具9递送到对应的齿槽内。

ccd相机6a通过活动支架6安装在气动夹具的下方，ccd相机6a的照射端朝向主轴2，ccd相机6a的前端通过转轴与活动支架6铰接配合，活动支架6的外侧安装有角度电机6b，角度电机6b与转轴传动连接，ccd相机6a的旁侧设有激光发生器6c，激光发生器6c的照射方向与ccd相机6a的照射方向相交；由于加工刀具9的种类不同，拍摄角度自然不同，所以ccd相机6a依靠角度电机6b可以发生转动，促使其照射角度吻合不同的加工刀具9；激光发生器6c乃是发射激光至待检测的加工刀具9表面，进而配合了ccd相机6a的检测工作。

储刀仓的外侧开设有自动式启闭门，并且自动式启闭门的上方安装有呈倒置的鼓风机7；自动式启闭门为电动门，鼓风机7作用力乃是将即将入库检测的加工刀具9外表面的废渣吹离，防止污染储刀仓的内部环境。

装刀齿轮2c的所有齿槽中除去检测齿槽，其余齿槽内分别设有上下对称的两个弧形卡环8，固定柱1a的外径始终大于加工刀具9，固定柱1a上设有两个配合凸环8a，每个齿槽内的两个弧形卡环8之间的间距和每个固定柱1a上的两个配合凸环8a之间的间距相等；每个齿槽内的两个弧形卡环8，乃是配合加工刀具9的进入，即某个加工刀具9依靠与之连接的固定柱1a，与两个弧形卡环8相配合；具体是：与该固定柱1a以及加工刀具9对应的齿槽，也就是对应的装刀齿轮2c转动、然后升降，使之齿槽对应于加工刀具9的水平高度，也就是该加工刀具9上的固定柱1a此时正对齿槽，然后避让气缸5作用力，将该加工刀具9以及固定柱1a推入齿槽内，推入过程中，过渡夹具5a夹持的乃是固定柱1a的部分，进入后，这个固定柱1a上的两个配合凸环8a分别处于这个齿槽内的每个弧形卡环8上表面，即弧形卡环8对各自位置的配合凸环8a构成承托，同时固定柱1a的外表面会和弧形卡环8构成卡接配合。

工作原理：所有条形码均不同，并且均录入至控制器内；首先具有检测齿槽的装刀齿轮2c会将检测槽始终正对自动式启闭门；然后加工中心中的换刀机械手，将要更换的加工刀具9递送到具有检测齿槽的装刀齿轮2c处，上料气杆2b在换刀机械手工作时，利用其活塞轴将升降杆3b抵动，并使其压迫复位弹簧3w实现竖直活动，即目的促使了导气底盘3d被迫带着定夹筒3a和底托盘3实施下降，下降至复位弹簧3w的压缩极限后，换刀机械手将加工刀具9递送至检测齿槽内，然后上料气杆2b的活塞杆实施复位，返程式利用上述步骤，使得定夹筒3a缓慢的穿过加工刀具9，在此注明：换刀机械手夹持的乃是和加工刀具9顶端连接的固定柱1a；定夹筒3a内壁穿过加工刀具9后，与固定柱1a对应，即越过了加工刀具9部分；然后充气泵3c工作，注入高压气源至环形气槽和导气腔3t内，以提供给多个环形气囊3n，使其发生膨胀，并接触到该加工刀具9上的固定柱1a外表面，促使其被夹紧，使得其稳定的处于定夹筒3a内；然后处于检测槽正上方的扫码器1会工作，检测该加工刀具9上的固定柱1a上的独立条形码，并且将检测结果反馈给控制器，控制器根据收到的信号，调取对应的刀具信息，《也就是将所有加工刀具9初始的外表面结构信息录入至控制器内，并且检测合格的范围值；通过条形码的对应，使得控制器调取对应的参考信息》；然后这个装刀齿轮2c发生转动；并且后续到达ccd相机6a区域，可以依靠驱动器驱动夹持着该加工刀具9的定夹筒3a；使该加工刀具9发生旋转，ccd相机6a开始充分依靠激光发生器6c对旋转中的加工刀具9外表面充分捕获信息，然后传递给控制器，控制器则调取对应的参考信息实施比对；如果合格，装刀齿轮2c继续转动，使其转动至对应过渡夹具5a，然后过渡夹具5a工作，将该加工刀具9中的固定柱1a部分夹持，然后环形气囊3n被放气，解除夹紧力，然后避让气缸5工作，促使过渡夹具5a发生运动，即目的是将夹持后的加工刀具9抽离出检测齿槽内，然后对应该指定的加工刀具9的齿槽，会转动至对应过渡夹具5a，然后过渡夹具5a在依靠避让气缸5的复位，把这个加工刀具9递送到对应的齿槽内；并且由于加工刀具9的种类不同，拍摄角度自然不同，所以ccd相机6a依靠角度电机6b可以发生转动，促使其照射角度吻合不同的加工刀具9。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。