一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提出一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置，測量裝置由帶零位的分離增量式直線光柵部分和電渦流傳感器部分組成；帶零位的分離增量式直線光柵尺主要檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端換刀瞬間的X向位移；電渦流傳感器部分主要檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端換刀瞬間的Y向位移，這樣就可確定換刀機(jī)械手每一次換刀的平面位置，從而確定換刀機(jī)械手的重復(fù)定位精度。該裝置降低了傳統(tǒng)測量中需拆卸換刀機(jī)構(gòu)的方法所帶來的裝配誤差，而且測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀執(zhí)行端的重復(fù)定位精度，使得測量結(jié)果更加可靠。
【專利說明】一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重復(fù)定位精度測量裝置，特別涉及數(shù)控加工中心旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]刀庫及自動換刀機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床高檔加工中心和重型加工中心中刀具儲備及刀具自動更換功能的重要組成部分。刀庫中存儲有加工中心所需的多種類型刀具，其通過換刀機(jī)構(gòu)將刀庫中待用刀具與主軸工作刀具進(jìn)行交換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多類型、高精度、高效率的加工。在一般小型立式綜合加工中心中，其刀庫一般為圓盤式刀庫。圓盤式刀庫需搭配自動換刀機(jī)構(gòu)ATC(Aut0 Tools Change)進(jìn)行刀具交換，數(shù)控機(jī)床為了能在工件一次裝夾中完成多種甚至所有加工工序，必須帶有自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手，以縮短輔助時(shí)間和減少多次安裝工件所引起的誤差。自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手需滿足換刀時(shí)間短和刀具重復(fù)定位精度高兩方面的要求，因此旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度是評價(jià)刀庫及自動換刀機(jī)構(gòu)整體性能非常重要的一個(gè)指標(biāo)。
[0003]一般檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手的重復(fù)定位精度多采用圓光柵測量，其將圓光柵置于機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸處采集機(jī)械手到達(dá)指定位置的旋轉(zhuǎn)角度，以旋轉(zhuǎn)角度的波動作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械手重復(fù)定位精度。此測量方法存在以下兩個(gè)方面存在不足:該方法中圓光柵置于機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸處，測量過程中需要先拆卸下機(jī)械臂裝入圓光柵再安裝上機(jī)械臂，整個(gè)過程會使得工裝步驟非常繁瑣，同時(shí)也會帶來裝配誤差；另外忽略的軸向跳動也會給旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端的重復(fù)定位精度帶來影響，造成重復(fù)定位精度的不準(zhǔn)確。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置，該裝置能很好地降低傳統(tǒng)應(yīng)用圓光柵測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械手軸向跳動和裝配誤差給重復(fù)定位精度測量帶來的不足，同時(shí)該裝置安裝簡單高效，保證測量結(jié)果更加可靠。`
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置，該裝置包括自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手、直線光柵尺、零位、端壓塊、讀數(shù)頭、電渦流傳感器、主軸頭、主軸頭支撐座、機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸、支架。該裝置降低了傳統(tǒng)測量中需拆卸換刀機(jī)構(gòu)的方法所帶來的裝配誤差，而且測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀執(zhí)行端的重復(fù)定位精度，使得測量結(jié)果更加可
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[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸與自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手通過螺栓連接，且自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手由機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動；自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手兩端為執(zhí)行端，直線光柵尺貼在執(zhí)行端的弧端；兩個(gè)端壓塊置于直線光柵尺兩邊用于固定直線光柵尺；零位置于直線光柵尺右側(cè)整體1/4處；機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸由電機(jī)驅(qū)動；支架與主軸頭支撐座通過螺栓連接固定；主軸頭與主軸頭支承座連接為一體；讀數(shù)頭與電渦流傳感器通過螺釘連接固定在支架上；讀數(shù)頭和電渦流傳感器分別通過電渦流傳感器數(shù)據(jù)傳輸線和讀數(shù)頭數(shù)據(jù)傳輸線與上位機(jī)相連。
[0006]本發(fā)明主要由帶零位的分離增量式直線光柵部分和電渦流傳感器部分組成，帶零位的分離增量式直線光柵尺主要檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端換刀瞬間的X向位移；電渦流傳感器部分主要檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端換刀瞬間的Y向位移，這樣就可確定換刀機(jī)械手每一次換刀的平面位置，從而確定換刀機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
[0007]與傳統(tǒng)測量方法相比較，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0008]1、本發(fā)明采用的帶零位分離增量式直線光柵尺和電渦流傳感器結(jié)合方法測量自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手重復(fù)定位精度的裝置，其能夠降低傳統(tǒng)應(yīng)用圓光柵測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械手軸向跳動和裝配誤差給重復(fù)定位精度測量結(jié)果帶來的不足。
[0009]2、本裝置的直線光柵尺貼在自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端的弧端，對尺寸要求并不高，故一種型號的直線光柵就可應(yīng)用到多種型號的自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手上，所以本發(fā)明采用增量式的直線光柵大大降低了設(shè)備成本。
[0010]3、本發(fā)明不僅限于測量自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手的重復(fù)定位精度，而且適合類似旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的重復(fù)定位精度測量，通用性強(qiáng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為重復(fù)定位精度測量裝置的三維整體示意圖；
[0012]圖2為自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端貼直線光柵的示意圖；
[0013]圖3為讀數(shù)頭和電渦流傳感器安裝位置示意圖。
[0014]圖中:1、自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手2、直線光柵尺3、零位4、端壓塊5、讀數(shù)頭6、電渦流傳感器7、主軸頭8、主軸頭支撐座9、機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸10、支架。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1所示為重復(fù)定位精度測量裝置的三維整體示意圖，該裝置由自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手1、直線光柵尺2、零位3、端壓塊4、讀數(shù)頭5、電渦流傳感器6、主軸頭7、主軸頭支撐座8、機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸9、支架10組成；機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸2與自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I通過螺栓連接，且自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I由機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸2驅(qū)動，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸2由電機(jī)驅(qū)動；自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I兩端為執(zhí)行端，直線光柵尺2貼在自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I執(zhí)行端的弧端；兩個(gè)端壓塊4置于直線光柵尺2兩邊用于固定直線光柵尺2 ;零位3置于直線光柵尺2右側(cè)整體1/4處；支架10與主軸頭支撐座8通過螺栓連接固定；主軸頭7與主軸頭支承座8連接為一體；讀數(shù)頭5與電渦流傳感器6通過螺釘連接固定在支架10上；讀數(shù)頭5和電渦流傳感器6分別通過電渦流傳感器數(shù)據(jù)傳輸線和讀數(shù)頭數(shù)據(jù)傳輸線與上位機(jī)相連。
[0017]如圖2所示為自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端貼直線光柵的示意圖，圖3為讀數(shù)頭和電渦流傳感器安裝位置示意圖，自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I兩端的執(zhí)行端上都貼有直線光柵尺2 ;直線光柵尺2由兩個(gè)端壓塊4固定兩端，在直線光柵上都標(biāo)記上了零位3 ;在主軸頭支撐座8上的支架10處放置了讀數(shù)頭5和電渦流傳感器6，也就是測量自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I將刀換到主軸頭7的重復(fù)定位精度；通過讀數(shù)頭數(shù)據(jù)傳輸線和電渦流傳感器數(shù)據(jù)傳輸線將采集的信號上傳給上位機(jī)；本裝置的重復(fù)定位精度測量裝置主要由帶零位3的分離增量式直線光柵尺2和電渦流傳感器6組成；帶零位3的分離增量式直線光柵尺2主要檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端換刀瞬間的X向位移；電渦流傳感器6主要檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端換刀瞬間的Y向位移，這樣就可確定自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I每一次換刀的平面位置，進(jìn)而確定換刀機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
[0018]該裝置的機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸9由電機(jī)驅(qū)動并帶動自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I旋轉(zhuǎn)，當(dāng)自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I轉(zhuǎn)到接近主軸頭7正下方時(shí),機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸9會自動減速,此時(shí)觸發(fā)讀數(shù)頭5進(jìn)行讀數(shù)測量；讀數(shù)頭5先讀到直線光柵尺2上零位3的信號，將測量位移前的數(shù)據(jù)清零之后讀數(shù)頭5就開始讀直線光柵尺2旋轉(zhuǎn)的位移；當(dāng)自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I轉(zhuǎn)到主軸頭7正下方時(shí)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸9停止旋轉(zhuǎn)，此時(shí)觸發(fā)電渦流傳感器6測量與自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I執(zhí)行端之間的距離，來確定自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I的Y向的位置；換刀結(jié)束后機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸9反向旋轉(zhuǎn),反向旋轉(zhuǎn)瞬間停止讀數(shù)頭5和電渦流傳感器6讀數(shù),反向旋轉(zhuǎn)至自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I原位時(shí)停止并等待下一次換刀，這樣就完成了一次自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I重復(fù)定位精度的測量；由于自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I的執(zhí)行端弧面是一段距機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸9軸心距離相等的弧，直線光柵尺2貼在這段弧面上，所以讀數(shù)頭5所測得X向位移為線性的；取自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I在主軸頭7正下方停止時(shí)讀數(shù)頭5所測得數(shù)據(jù)作為X向位置，與電渦流傳感器6讀取的Y向位置相結(jié)合就可確定自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I每次換刀到主軸頭7的平面位置，從而也就確定了自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手I重復(fù)定位精度。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置，其技術(shù)特征在于:該裝置包括自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)、直線光柵尺(2)、零位(3)、端壓塊(4)、讀數(shù)頭(5)、電渦流傳感器(6)、主軸頭(7)、主軸頭支撐座(8)、機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸(9)、支架(10)組成；機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸(2 )與自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)通過螺栓連接，且自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)由機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸(2 )驅(qū)動，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸(2 )由電機(jī)驅(qū)動；自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)兩端為執(zhí)行端，直線光柵尺(2)貼在自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)執(zhí)行端的弧端；兩個(gè)端壓塊(4)置于直線光柵尺(2)兩邊用于固定直線光柵尺(2);零位(3)置于直線光柵尺(2)右側(cè)整體1/4處；支架(10)與主軸頭支撐座(8)通過螺栓連接固定；主軸頭(7)與主軸頭支承座(8)連接為一體；讀數(shù)頭(5)與電渦流傳感器(6)通過螺釘連接固定在支架(10)上；讀數(shù)頭(5)和電渦流傳感器(6)分別通過電渦流傳感器數(shù)據(jù)傳輸線和讀數(shù)頭數(shù)據(jù)傳輸線與上位機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置，其技術(shù)特征在于:自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)兩端的執(zhí)行端上都貼有直線光柵尺(2);直線光柵尺(2)由兩個(gè)端壓塊(4)固定兩端，在直線光柵上都標(biāo)記上了零位(3);在主軸頭支撐座(8)上的支架(10)處放置了讀數(shù)頭(5)和電渦流傳感器(6)，也就是測量自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)將刀換到主軸頭(7)的重復(fù)定位精度；通過讀數(shù)頭數(shù)據(jù)傳輸線和電渦流傳感器數(shù)據(jù)傳輸線將采集的信號上傳給上位機(jī)；本裝置的重復(fù)定位精度測量裝置主要由帶零位(3)的分離增量式直線光柵尺(2 )和電渦流傳感器(6 )組成；帶零位(3 )的分離增量式直線光柵尺(2 )主要檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端換刀瞬間的X向位移；電渦流傳感器(6)主要檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械手執(zhí)行端換刀瞬間的Y向位移，這樣就可確定自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)每一次換刀的平面位置，進(jìn)而確定換刀機(jī)械手的重復(fù)定位精度。 該裝置的機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸(9)由電機(jī)驅(qū)動并帶動自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)轉(zhuǎn)到接近主軸頭(7)正下方時(shí)，機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸(9)會自動減速，此時(shí)觸發(fā)讀數(shù)頭(5)進(jìn)行讀數(shù)測量；讀數(shù)頭(5)先讀到直線光柵尺(2)上零位(3)的信號，將測量位移前的數(shù)據(jù)清零之后讀數(shù)頭(5)就開始讀直線光柵尺(2)旋轉(zhuǎn)的位移；當(dāng)自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)轉(zhuǎn)到主軸頭(7)正下方時(shí)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸(9)停止旋轉(zhuǎn)，此時(shí)觸發(fā)電渦流傳感器(6 )測量與自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)執(zhí)行端之間的距離，來確定自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)的Y向的位置；換刀結(jié)束后機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸(9)反向旋轉(zhuǎn)，反向旋轉(zhuǎn)瞬間停止讀數(shù)頭(5)和電渦流傳感器(6)讀數(shù),反向旋轉(zhuǎn)至自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)原位時(shí)停止并等待下一次換刀,這樣就完成了一次自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)重復(fù)定位精度的測量；由于自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(O的執(zhí)行端弧面是一段距機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)軸(9)軸心距離相等的弧，直線光柵尺(2)貼在這段弧面上，所以讀數(shù)頭(5)所測得X向位移為線性的；取自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)在主軸頭(7)正下方停止時(shí)讀數(shù)頭(5)所測得數(shù)據(jù)作為X向位置，與電渦流傳感器(6)讀取的Y向位置相結(jié)合就可確定自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)每次換刀到主軸頭(7)的平面位置，從而也就確定了自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)重復(fù)定位精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手自動換刀的重復(fù)定位精度測量裝置，其技術(shù)特征在于:讀數(shù)頭(7)的位置要正對于自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)旋轉(zhuǎn)到主軸頭(7)正下方時(shí)，自動換刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械手(I)上直線光柵尺(2)的中心位置；讀數(shù)頭(7)與直線光柵尺(2)的安裝距離要嚴(yán)格按照所選型號的安裝距離要求。
【文檔編號】B23Q17/24GK103551919SQ201310487648
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】崔晶, 駱玉霞, 王迪凡, 牟宏明, 楊宇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)