一种用于数控机床的保护装置、数控机床及控制方法与流程

1.本发明属于精密仪器技术领域，尤其涉及一种用于数控机床的保护装置、数控机床及控制方法。


背景技术：

2.对精度要求很高的生产作业往往需要使用精密仪器，但精密仪器对工作台的稳定度和清洁度都有很高的要求，但实际加工生产过程中，工作人员容易碰到精密仪器，以及在加工生产过程中会产生污染物，严重影响精密仪器检测的准确性。
3.以数控机床中的对刀仪为例，数控机床加工中，工件坐标系确认之后，还必须确认刀尖点在工件坐标系中的位置，即对刀。高精度数控机床，对加工速度和精度有着较高的要求，通常会配有激光对刀仪，来减少人工对刀所需时间，提高对刀精准度和加工效率。对刀仪作为一种精密检测设备，通常长期固定在机床工作台上，几乎不进行拆卸。机床加工过程中会产生大量铁屑，同时在切屑液的冲击下，会四处飞溅，难免会污染到对刀仪的镜头，对对刀仪精度产生影响。当机床故障时，维修人员需进入到机床内部进行维修，如果不小心撞到对刀仪，会严重影响对刀精度，还会对对刀仪产生损伤。对对刀仪进行重新校准安装，既浪费了工人的时间，也降低了机床的加工效率。
4.因此，需要提供一种能针对精密仪器的保护装置，但现有的针对精密仪器的保护装置体积大，使得工作台空间利用率低。
5.有鉴于此特提出本发明。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、提高工作台空间利用率的用于数控机床的保护装置。
7.为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于数控机床的保护装置，包括
8.壳体，所述壳体的内部形成容纳腔，对刀仪设置在所述容纳腔内，所述壳体的顶部设开口；
9.盖体组件，所述盖体组件包括多个保护罩，多个所述保护罩联动设置并逐层叠接在所述开口处；
10.开合机构，与所述盖体组件相连，所述开合机构用于将多个所述保护罩折叠以打开所述开口，将多个所述保护罩展开以关闭所述开口。
11.进一步可选地，所述开合机构包括
12.无杆气缸，所述无杆气缸设置在所述壳体内部；
13.滑动座，所述滑动座与所述无杆气缸的滑块相连，所述滑块带动所述滑动座沿所述无杆气缸的长度方向移动；
14.伸缩杆，所述伸缩杆的第一端与叠接在最下层的所述保护罩相连，第二端与所述滑动座可转动相连；
15.所述滑块带动所述滑动座朝第一方向移动时，所述滑动座通过所述伸缩杆带动多个所述保护罩折叠打开所述开口；所述滑块带动所述滑动座朝第二方向移动时，所述滑动座通过所述伸缩杆带动多个所述保护罩展开封盖所述开口，所述第一方向与所述第二方向相反。
16.进一步可选地，所述保护罩包括弧形盖板和位于所述弧形盖板相对两侧的扇形侧板，多个所述保护罩位于同侧的所述扇形侧板逐层叠接；
17.所述开合机构为两个，分别为第一开合机构和第二开合机构；所述第一开合机构包括第一无杆气缸、第一滑动座和第一伸缩杆；所述第二开合机构包括第二无杆气缸、第二滑动座和第二伸缩杆；所述第一开合机构与所述第二开合机构同步运动；
18.所述第一滑动座与所述第一无杆气缸的滑块相连，所述第二滑动座与所述第二无杆气缸的滑块相连；所述第一伸缩杆的第一端连接在位于最下层的所述保护罩的一侧所述扇形侧板的圆心角处，第二端与所述第一滑动座可转动相连；所述第二伸缩杆的第一端连接在位于最下层的所述保护罩的另一侧所述扇形侧板的圆心角处，第二端与所述第二滑动座可转动相连。
19.进一步可选地，所述弧形盖板上设有第一联动结构和第二联动结构；
20.叠接在最下层的所述保护罩通过所述第一联动结构带动其他所述保护罩逐层折叠以打开所述开口；
21.叠接在最下层的所述保护罩通过所述第二联动结构带动其他所述保护罩逐层展开以封盖所述开口。
22.进一步可选地，所述第一联动结构位于两个所述扇形侧板之间，所述第一联动结构为所述弧形盖板的第一端向所述弧形盖板的圆心方向延伸形成的联动挡板；打开所述开口的过程中，相邻两个所述保护罩的所述挡板抵接实现相邻两个所述保护罩的联动。
23.进一步可选地，所述联动挡板上还设有防撞垫。
24.进一步可选地，所述第二联动结构包括第一联动台阶和第二联动台阶；
25.所述第一联动台阶位于所述弧形盖板的第一端，由所述弧形盖板的上端面向上凸起形成；所述第二联动台阶位于所述弧形盖板的第二端的设定距离处，由所述弧形盖板的下端面向下凸起形成；
26.封盖所述开口的过程中，相邻两个所述保护罩的所述第一联动台阶和所述第二联动台阶卡接配合实现相邻两个所述保护罩的联动。
27.进一步可选地，相邻两个所述保护罩中，位于上层的所述保护罩形成折叠入口，在打开或封盖所述开口时所述折叠入口供位于下层的所述保护罩通过；所述折叠入口的周侧分别设置刮屑板；
28.所述开口靠近最上层保护罩一侧、以及所述开口靠近最下层保护罩的一侧分别设置刮屑板。
29.进一步可选地，所述壳体靠近最上层所述保护罩的侧板内壁上还设有限位结构，在所述开口完全打开时，最上层的所述保护罩的所述联动挡板与所述限位结构抵接。
30.进一步可选地，所述限位结构为设置在所述侧板内壁的限位挡板，所述限位挡板与所述侧板内壁呈设定夹角，且所述设定夹角等于所述开口完全打开时最上层的所述保护罩的所述联动挡板与所述侧板内壁之间的夹角。
31.进一步可选地，所述无杆气缸的两端分别设置位置传感器，所述位置传感器用于检测所述滑动座的位置。
32.进一步可选地，所述无杆气缸的两端还分别设置缓冲器。
33.本发明还提出了一种数控机床，其上述任意一项所述的保护装置，所述对刀仪设置在所述壳体内。
34.本发明还提出了一种数控机床的控制方法，所述控制方法包括：
35.接收对刀指令，控制所述开合机构将多个所述保护罩折叠以打开所述开口；
36.对刀完毕，控制所述开合机构将多个所述保护罩展开以封盖所述开口。
37.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
38.本发明的保护装置对数控机床中的对刀仪进行全方位保护，机床加工时的污染物不会飞溅到精密仪器上，同时也避免了人为因素对精密仪器产生的碰撞损伤；另设有刮屑板在防护罩打开或关闭时防护罩表面的污染物不会进入到壳体内部；本发明的保护装置尺寸与对刀仪本身尺寸相当，结构紧凑，提高了工作台的利用率。
39.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
40.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
41.图1：为本发明实施例的保护装置的结构示意图。
42.图2：为本发明实施例的保护装置的爆炸图。
43.图3：为本发明实施例的保护装置关闭状态下的结构图
44.图4：为本发明实施例的保护装置关闭状态下的内部视图。
45.图5：为图4中a处的局部放大视图a-a。
46.图6：为本发明实施例的保护装置打开状态下的结构图。
47.图7：为本发明实施例的保护装置打开状态下的内部视图。
48.图8：为本发明实施例的保护装置的壳体的结构示意图。
49.图9：本发明实施例的保护装置的保护罩结构示意图。
50.图10：为本发明施例的保护装置的防撞垫装配示意图。
51.图11：为本发明施例的保护装置的无杆气缸爆炸图。
52.图12：为本发明实施例的数控机床结构示意图。
53.图13：为本发明实施例的数控机床的控制流程图
54.其中：1、第一保护罩；2、伸缩杆；3、第一无杆气缸；3-1、油压缓冲器；3-2、传感器支架；3-3、传感器安装螺钉；3-4、位置传感器；6、壳体；6-1、走管孔；6-2、限位挡板；6-3、走线孔；6-4、固定孔；6-5、阶梯型封边；7、刮屑板；8、第二无杆气缸；9、第二滑动座安装调整垫片；11、第二滑动座；12、第二轴肩螺钉；15、第一滑动座；16、第一滑动座安装调整垫片；17、防撞垫；18、第三保护罩；20、第二保护罩；20-1，安装孔；20-2、第一联动台阶；20-3、第二联动台阶；20-4,扇形侧板；20-5、弧形盖板；22、轴肩螺钉锁紧螺母；23、第一轴肩螺钉。
55.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
56.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
57.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.针对现有的对刀仪的保护罩体积大，降低工作台空间利用率的问题，本实施例提出了一种用于数控机床的保护装置，如图1～图11所示，包括壳体6、盖体组件和开合机构，壳体6的内部形成容纳腔，对刀仪设置在容纳腔内。壳体6的顶部设开口，对刀仪位于壳体内且位于开口范围内任意位置均可。盖体组件包括多个保护罩，多个保护罩联动设置并逐层叠接在开口处；壳体6的开口的周侧采用阶梯型封边6-5设计，这样与护罩的形状完美契合，起到进一步的密封作用。开合机构与盖体组件相连，开合机构用于将多个保护罩折叠以打开开口，将多个保护罩展开以关闭开口。
59.开合机构的设置形式有多种，只要能实现将盖体组件打开可折叠即可，例如开合机构采用气缸、滑动座，伸缩杆2的组合形式，气缸与滑动座相连带动滑动座移动，滑动座通过伸缩杆2与最下层的保护罩相连。或者开合机构采用电机、丝杆、滑动座和伸缩杆2的组合形式，电机驱动丝杆，丝杆与滑动座相连，丝杆转动带动滑动座在其长度方向上移动，滑动座通过伸缩杆2与最下层的保护罩相连；或者开合机构采用电机、摆杆的组合形式，电机直接与摆杆相连驱动摆杆摆动，摆杆与下层的保护罩相连。
60.在本实施例的一个具体实施方式中，如图1、图2、图4和图11所示，开合机构包括无杆气缸、滑动座和伸缩杆2；无杆气缸设置在壳体6内部，壳体6内设有走管孔6-1，无杆气缸的进气管和出气管从走管孔6-1通过，走管的同时，安装防水接头将走线孔6-3堵住；滑动座与无杆气缸的滑块相连，可选地，滑动座滑块磁性相连，滑块带动滑动座沿无杆气缸的长度方向移动；伸缩杆2的第一端与叠接在最下层的保护罩相连，第二端与滑动座可转动相连；滑块带动滑动座朝第一方向移动时，滑动座通过伸缩杆2带动多个保护罩折叠打开开口；滑块带动滑动座朝第二方向移动时，滑动座通过伸缩杆2带动多个保护罩展开封盖开口，第一方向与第二方向相反。当无杆气缸的滑块在气体第一方向的推动作用力下向第一方向移动时，滑块带动滑动座移动，滑动座移动带动伸缩杆2运动，伸缩杆2带动叠接在最下层的保护罩移动，叠接在最下层的保护罩移动带动其他保护罩逐层移动直至完全打开开口，且在完全打开开口时所有保护罩重叠；当无杆气缸的滑块在气体的第二方向的推动作用力下向第二方向移动时，滑块带动滑动座移动，滑动座移动带动伸缩杆2运动，伸缩杆2带动叠接在最下层的保护罩移动，叠接在最下层的保护罩移动带动其他保护罩逐层移动直至完全关闭开
口，且在完全关闭开口时相邻的两个保护罩部分重叠。
61.本实施例的保护罩的设置形式有多种，例如保护罩呈平板结构，在打开开口时多个保护罩在开合机构的作用下平移并逐层折叠，在封盖开口时多个保护罩在开合机构的作用下平移并逐层展开。
62.在本实施例的一个具体实施方式中，如图1、图2、图9所示，保护罩包括弧形盖板20-5和位于弧形盖板20-5相对两侧的扇形侧板20-4，多个保护罩位于同侧的扇形侧板20-4逐层叠接；开合机构为两个，分别为第一开合机构和第二开合机构；第一开合机构包括第一无杆气缸3、第一滑动座15和第一伸缩杆2；第二开合机构包括第二无杆气缸8、第二滑动座11和第二伸缩杆2；第一开合机构与第二开合机构同步运动；第一滑动座15与第一无杆气缸3的滑块相连，第二滑动座11与第二无杆气缸8的滑块相连；第一伸缩杆2的第一端连接在位于最下层的保护罩的一侧扇形侧板20-4的圆心角处，第二端与第一滑动座15可转动相连；第二伸缩杆2的第一端连接在位于最下层的保护罩的另一侧扇形侧板20-4的圆心角处，第二端与第二滑动座11可转动相连。滑动座沿第一方向运动时通过伸缩杆2带动多个保护罩朝打开开口的方向旋转。滑动座沿第二方向运动时通过伸缩杆2带动多个保护罩朝封盖开口的方向旋转。通过两个开合机构与位于最下层的保护罩的两侧盖板分别相连保证了最下层保护罩在旋转过程中的稳定性。如图1和图2所示的一个具体实施方式中，盖组件包括第一保护罩1、第二保护罩20和第三保护罩18，多个保护罩的结构相同。第一保护罩1、第二保护罩20、第三保护罩18的扇形侧板20-4的圆心角处通过第一轴肩螺钉23相连，且均第一绕轴肩螺钉做旋转运动，第一轴肩螺钉23通过轴肩螺钉锁紧螺母22锁紧。第一伸缩杆2的第一端连接在第一保护罩1的一侧扇形侧板20-4的圆心角处，第二端与第一滑动座15通过第二轴肩螺钉12相连且可绕第二轴肩螺钉12旋转；第二伸缩杆2的第一端连接在第一保护罩1的另一侧扇形侧板20-4的圆心角处，第二端与第二滑动座11通过第二轴肩螺钉12相连且可绕第二轴肩螺钉12旋转。第一保护罩1的动力来源为第一无杆气缸3和第二无杆气缸8。第一滑动座15与第一无杆气缸3的滑块间配有第一滑动座安装调整垫片16，第二滑动座11与第二无杆气缸8的滑块间配有第二滑动座安装调整垫片99，用于滑动座安装时间隙调整。
63.进一步可选地，如图9所示，弧形盖板20-5上设有第一联动结构和第二联动结构；叠接在最下层的保护罩通过第一联动结构带动其他保护罩逐层折叠以打开开口；叠接在最下层的保护罩通过第二联动结构带动其他保护罩逐层展开以封盖开口。
64.具体的，第一联动结构位于两个扇形侧板20-4之间，第一联动结构为弧形盖板20-5的第一端向弧形盖板20-5的圆心方向延伸形成的联动挡板；打开开口的过程中，相邻两个保护罩的挡板抵接实现相邻两个保护罩的联动。如图9所示的一个具体实施方式中，当打开开口时，滑动座移动带动第一保护罩1旋转，第一保护罩1的联动挡板与第二保护罩20的联动挡板抵接带动第二保护罩20旋转，第二保护罩20的联动挡板与第三保护罩18的联动挡板抵接带动第三保护罩18旋转，从而在打开开口过程中实现所有保护罩之间的联动。
65.第二联动结构包括第一联动台阶20-2和第二联动台阶20-3；第一联动台阶20-2位于弧形盖板20-5的第一端，由弧形盖板20-5的上端面向上凸起形成；第二联动台阶20-3位于弧形盖板20-5的第二端的设定距离处，由弧形盖板20-5的下端面向下凸起形成；封盖开口的过程中，相邻两个保护罩的第一联动台阶20-2和第二联动台阶20-3卡接配合实现相邻两个保护罩的联动。如图9所示的一个具体实施方式中，当关闭开口时，滑动座移动带动第
一保护罩1旋转，第一保护罩1顶部的第一联动台阶20-2与第二保护罩20的第二联动台阶20-3卡接，带动第二保护罩20旋转，第二保护罩20的第一联动台阶20-2与第三保护罩18的第二联动台阶20-3卡接带动第三保护罩18旋转，多个保护罩之间形成联动效果。
66.进一步可选地，联动挡板上还设有防撞垫17。防撞垫17可设置在联动挡板的两侧或任意一侧。其设置方式可以为粘接、卡接或其他装配形式。在本实施例的一个具体实施方式中，如图10所示，在联动挡板上开设安装孔20-1，防撞垫17的形状与安装孔20-1的形状相匹配，防撞垫17插入安装孔20-1，安装孔20-1与联动挡板过盈配合，防撞垫17一端伸出安装孔20-1，或者，防撞垫17的两端均伸出安装孔20-1。防撞垫17通过挤压装入安装孔20-1中，当保护罩打开开口时，当相邻两个保护罩的联动挡板抵接时保护罩起缓冲作用。
67.进一步可选地，相邻两个保护罩中，位于上层的保护罩形成折叠入口，在打开或封盖开口时折叠入口供位于下层的保护罩通过；如图2所示，折叠入口的周侧分别设置刮屑板7；同时，开口靠近最上层保护罩一侧、以及所述开口靠近最下层保护罩的一侧分别设置刮屑板7，从而进一步保证整个保护装置的密封性。刮屑板7为弹性材质，例如橡胶材质，优选采用胶粘的方式设置在壳体6上或保护盖上。在一个具体实施方式中，该组件包括三个保护罩，分别为第一保护罩1、第二保护罩20和第三保护罩18，第三保护罩18和第二保护罩20的折叠入口处分别设置三条刮屑板7。在本实施例的一个具体实施方式中装置本体的刮屑板7采用粘连的方式，
68.进一步可选地，所述壳体6靠近最上层保护罩的侧板内壁上还设有限位结构，在所述开口完全打开时，最上层的所述保护罩的所述联动挡板与所述限位结构抵接。限位结构的设置形式有多种，例如设置在靠近最上层所述保护罩的侧板内壁的凸筋、凸台或挡板。在本实施例的一个具体实施方式中，如图1、图7和图8所示，限位结构为设置在侧板内壁的限位挡板6-2，限位挡板6-2与侧板内壁呈设定夹角，且设定夹角等于开口完全打开时最上层的保护罩的联动挡板与侧板内壁之间的夹角，从而保证在开口完全打开时最上层的保护罩的联动挡板抵接在限位挡板6-2时的可靠性。
69.进一步可选地，无杆气缸的两端分别设置位置传感器3-4，位置传感器3-4用于检测滑动座的位置，进一步可选的，无杆气缸的两端还分别设置缓冲器，缓冲器可选的为油压缓冲器3-1。如图11所示的一个具体实施方式中，无杆气缸上安装有油压缓冲器3-1、传感器支架3-2、位置传感器3-4通过传感器安装螺钉3-3设置在传感器支架3-2上。当滑座由一端运动到另一端时，油压缓冲器3-1起缓冲作用。无杆气缸的两端分别配两个位置传感器3-4，用来检测第一无杆气缸3上滑块的运动位置，也即检测滑动座的的位置，从而确定保护装置的开口是处于打开状态还是处于封盖状态。在一些实施方式中，当保护装置具有两个无杆气缸时，在两个无杆气缸之一的一端设一个位置传感器3-4，在两个无杆气缸的之一的另一端设置另一个位置传感器3-4，也就是保证两位置传感器3-4位于无杆气缸的两侧即可，并不需限定这两个位置传感器3-4设置在同一无杆气缸上。优选将两个位置传感器3-4设置在同一无杆气缸上，例如只在第一无杆气缸3上配位置传感器3-4，第二无杆气缸8无位置传感器3-4。
70.本实施例还提出了一种数控机床，如图12所示，其包括上述的保护装置，对刀仪设置在壳体6内，且位于开口范围内任意位置均可。在本实施例的一个具体的实施方式中，壳体6内还设与走线孔6-3，无杆气缸的传感器线、对刀仪的线从走线孔6-3通过，走线的同时，
安装防水接头将走线孔6-3堵住。壳体6的下侧设置固定孔6-4，固定孔6-4用于将保护装置整体固定于机床工作台上。
71.本实施例还提出了种数控机床的控制方法，控制方法包括：
72.接收对刀指令，控制开合机构将多个保护罩折叠以打开开口；
73.对刀完毕，控制开合机构将多个保护罩展开以封盖开口。
74.如图13所示的控制流程图，具体实现过程如下：
75.具有本实施例的保护装置的数控机床准备对刀时，系统会发送指令，控制无杆气缸的电磁阀换向，保护罩在无杆气缸的带动下进行旋转，装置打开，将对刀仪暴露出来，此时无杆气缸下的位置传感器3-4感应到滑动座已运动到指定位置，并将此信号传递给控制系统，控制系统接到位置传感器3-4反馈的信号后，机床开始对刀。机床对刀完毕后，系统发送指令，控制无杆气缸的电磁阀换向，保护罩在无杆气缸的带动下进行旋转，装置关闭，将对刀仪保护起来，此时无杆气缸下的位置传感器3-4感应到滑动座已运动到指定位置，并将此信号传递给控制系统，控制系统接到传感器反馈的信号后，机床方可正常工作。
76.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。