一種加工中心換刀機械手控制系統的製作方法
2023-06-30 13:26:12 2
本發明涉及一種機械手，特別是一種加工中心換刀機械手控制系統。
背景技術：
隨著科技的迅猛發展，數控工具機已經成為製造業不可缺少的工具之一，作為加工中心的重要組成部分，換刀機械手是加工中心穩定可靠運行的關鍵功能部件。它的快速、準確的換刀是影響加工中心發揮高效、可靠的加工等性能的重要因素。
技術實現要素：
一種加工中心換刀機械手控制系統，滿足加工中心的換刀工藝要求、簡單可靠的控制系統，使得機械手在性能上得到進一步的提高，能夠較好的滿足數控加工中心在加工對過程中自動換刀裝置的要求。
本發明所採用的技術方案是：
所述機械手主要由：行程開關，擋環，齒輪，連接盤，銷子，傳動盤，升降液壓缸，滑軸，齒條，轉位液壓缸，機械手組成。其工作原理為：上、下兩個液壓缸分別驅動兩組齒輪齒條實現機械手的旋轉運動；為了保證上下兩個旋轉運動互不幹擾，中間採用一根滑軸上固接一個傳動盤的結構，傳動盤與齒輪通過銷來傳遞運動，機械手換刀動作到位與否則是通過行程開關來檢測，外加檔塊進行限位，從而實現機械手的自動換刀功能。
所述機械手的換刀過程為：數控系統發出換刀指令，當刀庫準備好且主軸準停就緒，控制機械手臂逆時針旋轉的液壓缸的電磁閥通電，機械手臂旋轉90°抓刀，當限位塊碰到行程開關時，電磁閥停止通電且旋轉停止，由機械手臂的自身機械結構完成抓刀鎖緊。同時控制機械手臂下降的液壓缸的電磁閥通電，機械手臂下降，撥出主軸和刀庫上的刀具，下降到極限位置時，限位塊碰到下限行程開關該電磁閥斷電，且控制兩刀具進行交換的液壓缸的三位四通電磁通電，機械手臂旋轉180°，當齒條碰到行程開關時，電磁閥立即斷電旋轉停止。然後控制機械手上升的液壓缸的電磁閥通電，機械手臂上升完成上刀，達到行程開關位置，電磁閥斷電上升停止，此時控制機械手鬆刀的電磁得電液壓缸驅動手臂順時針旋轉90°到達原位；並就完成換刀信號反饋給數控系統，以便數控系統進行相應的加工；最後控制兩刀具進行交換的液壓缸的三位四通電磁閥通電液壓缸復位為下一次換刀做準備。
所述機械手自動換刀程序流程為：掃描輸入口相應程序啟動位是否就位，若有效，則執行機械手的抓刀、拔刀、刀具交換、插刀等動作，並通過相應的行程開關來控制各動作之間的轉換；最終實現機械手自動換刀，並通過PLC輸出口發送換刀結束指令給數控系統，以便數控系統執行換刀後的相應加工過程。
所述機械手的繼電器控制接觸器等感性負載的開合瞬間，由於電感具有電流具有的不可突變的特點，將產生一個瞬間的尖峰電壓在繼電器的兩個觸點之間，該電壓幅值超過繼電器的觸點耐壓的降額；感性負載採用的電磁式繼電器觸點間的耐受電壓是1000V/min，若觸點間的電壓長期的工作在1000V左右的話，容易造成觸點金屬遷移和氧化，出現接觸電阻變大、接觸不良和觸點粘接的現象。同樣，電晶體輸出為感性負載時也同樣存在這個問題，該瞬時高壓可能導致電晶體的損壞。因此當驅動感性負載時應在負載兩端接入吸收保護電路。當驅動直流迴路的感性負載時，用戶電路需並聯續流二極體；若驅動交流迴路的感性負載時，用戶電路需並聯RC浪湧吸收電路，以保護PLC的輸出觸點。該機械手中PLC驅動交流電磁閥，故採用RC浪湧吸收電路來保護PLC的輸出觸點。
本發明的有益效果是：滿足加工中心換刀工藝要求、簡單可靠的控制系統，使得機械手在性能上得到進一步的提高，能夠較好的滿足數控加工中心在加工對過程中自動換刀裝置的要求。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的機械手結構圖。
圖2是本發明的機械手動作過程圖。
圖3是本發明的機械手自動換刀程序流程圖。
圖4是本發明的PLC輸出觸點保護電路結構圖。
圖中：1，3，7，9，13。14．為行程開關；2，6，12．為擋環；4，11．為齒輪；5．為連接盤；8．為銷子；lO．為傳動盤；15．為升降液壓缸；16．為滑軸；17，19．為齒條；18．20．為轉位液壓缸；21．為機械手。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
如圖1，機械手主要由：行程開關，擋環，齒輪，連接盤，銷子，傳動盤，升降液壓缸，滑軸，齒條，轉位液壓缸，機械手組成。其工作原理為：上、下兩個液壓缸分別驅動兩組齒輪齒條實現機械手的旋轉運動；為了保證上下兩個旋轉運動互不幹擾，中間採用一根滑軸上固接一個傳動盤的結構，傳動盤與齒輪通過銷來傳遞運動，機械手換刀動作到位與否則是通過行程開關來檢測，外加檔塊進行限位，從而實現機械手的自動換刀功能。
如圖2，機械手的換刀過程為：數控系統發出換刀指令，當刀庫準備好且主軸準停就緒，控制機械手臂逆時針旋轉的液壓缸的電磁閥通電，機械手臂旋轉90°抓刀，當限位塊碰到行程開關時，電磁閥停止通電且旋轉停止，由機械手臂的自身機械結構完成抓刀鎖緊。同時控制機械手臂下降的液壓缸的電磁閥通電，機械手臂下降，撥出主軸和刀庫上的刀具，下降到極限位置時，限位塊碰到下限行程開關該電磁閥斷電，且控制兩刀具進行交換的液壓缸的三位四通電磁通電，機械手臂旋轉180°，當齒條碰到行程開關時，電磁閥立即斷電旋轉停止。然後控制機械手上升的液壓缸的電磁閥通電，機械手臂上升完成上刀，達到行程開關位置，電磁閥斷電上升停止，此時控制機械手鬆刀的電磁得電液壓缸驅動手臂順時針旋轉90°到達原位；並就完成換刀信號反饋給數控系統，以便數控系統進行相應的加工；最後控制兩刀具進行交換的液壓缸的三位四通電磁閥通電液壓缸復位為下一次換刀做準備。
如圖3，機械手自動換刀程序流程圖，掃描輸入口相應程序啟動位是否就位，若有效，則執行機械手的抓刀、拔刀、刀具交換、插刀等動作，並通過相應的行程開關來控制各動作之間的轉換；最終實現機械手自動換刀，並通過PLC輸出口發送換刀結束指令給數控系統，以便數控系統執行換刀後的相應加工過程。
如圖4，機械手的繼電器控制接觸器等感性負載的開合瞬間，由於電感具有電流具有的不可突變的特點，將產生一個瞬間的尖峰電壓在繼電器的兩個觸點之間，該電壓幅值超過繼電器的觸點耐壓的降額；感性負載採用的電磁式繼電器觸點間的耐受電壓是1000V/min，若觸點間的電壓長期的工作在1000V左右的話，容易造成觸點金屬遷移和氧化，出現接觸電阻變大、接觸不良和觸點粘接的現象。同樣，電晶體輸出為感性負載時也同樣存在這個問題，該瞬時高壓可能導致電晶體的損壞。因此當驅動感性負載時應在負載兩端接入吸收保護電路。當驅動直流迴路的感性負載時，用戶電路需並聯續流二極體；若驅動交流迴路的感性負載時，用戶電路需並聯RC浪湧吸收電路，以保護PLC的輸出觸點。該機械手中PLC驅動交流電磁閥，故採用RC浪湧吸收電路來保護PLC的輸出觸點。