本實(shí)用新型屬于數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，具體提供一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的換刀設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前刀庫(kù)都是通過異步電機(jī)安裝減速機(jī)帶動(dòng)凸輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行換刀，通過多個(gè)接近開關(guān)進(jìn)行判定并進(jìn)行信息反饋，例如有數(shù)刀的接近開關(guān)、刀套到位接近開關(guān)、機(jī)械手持刀接近開關(guān)、機(jī)械手復(fù)位接近開關(guān)等，由于接近開關(guān)的定位精度不高，如果數(shù)刀接近開關(guān)出現(xiàn)問題就會(huì)出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象，如果機(jī)械手接近開關(guān)出現(xiàn)問題會(huì)有掉刀現(xiàn)象。

相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的換刀設(shè)備來(lái)解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有換刀設(shè)備容易出現(xiàn)亂刀和掉刀的問題，本實(shí)用新型提供了一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的換刀設(shè)備，該換刀設(shè)備包括立柱、可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述立柱上的刀倉(cāng)以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述立柱上的機(jī)械手，所述刀倉(cāng)用于放置刀具，所述機(jī)械手用于更換刀具；所述立柱上設(shè)置有第一伺服電機(jī)，所述第一伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述刀倉(cāng)旋轉(zhuǎn)；所述換刀設(shè)備還包括第一編碼器，所述第一編碼器設(shè)置在所述第一伺服電機(jī)上，所述第一編碼器用于精確定位所述刀倉(cāng)上每把刀具的位置。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述立柱上設(shè)置有第二伺服電機(jī)，所述第二伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械手旋轉(zhuǎn)。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述換刀設(shè)備還包括第二編碼器，所述第二編碼器設(shè)置在所述所述第二伺服電機(jī)上，用于精確定位所述機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一編碼器是絕對(duì)值編碼器。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一編碼器是編碼精度為23位的絕對(duì)值編碼器。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第二編碼器是絕對(duì)值編碼器。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第二編碼器是編碼精度為23位的絕對(duì)值編碼器。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述機(jī)械手是單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述換刀設(shè)備通過所述立柱與數(shù)控機(jī)床固定連接。

在上述換刀設(shè)備的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述換刀設(shè)備上設(shè)置有吊耳，所述吊耳用于吊裝所述換刀設(shè)備。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案中，通過在立柱上設(shè)置驅(qū)動(dòng)刀倉(cāng)旋轉(zhuǎn)的第一伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)的第二伺服電機(jī)，設(shè)置用于精確定位刀倉(cāng)上每把刀具位置的第一編碼器和用于精確定位機(jī)械手換刀位置的第二編碼器，第一編碼器和第二編碼器優(yōu)選地都是23位精度的絕對(duì)值編碼器，使得數(shù)控機(jī)床在換刀時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)掉刀和亂刀的現(xiàn)象，同時(shí)由于伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以分階段調(diào)節(jié)，使得數(shù)控機(jī)床的換刀動(dòng)作更加快速。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的換刀設(shè)備的第一等軸側(cè)視圖；

圖2是本實(shí)用新型的換刀設(shè)備的第二等軸側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本實(shí)用新型的技術(shù)原理，并非旨在限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。例如，雖然說(shuō)明書是結(jié)合附圖對(duì)圓盤型的刀庫(kù)即刀倉(cāng)和單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手作為優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明的，但是很明顯本實(shí)用新型的技術(shù)原理適用于任何形式的刀庫(kù)和機(jī)械手組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對(duì)其作出調(diào)整，以便適應(yīng)具體的應(yīng)用場(chǎng)合。

需要說(shuō)明的是，在本實(shí)用新型的描述中，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方向或位置關(guān)系的術(shù)語(yǔ)是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

此外，還需要說(shuō)明的是，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的換刀設(shè)備包括：立柱1、刀倉(cāng)2、第一伺服電機(jī)3、機(jī)械手4和第二伺服電機(jī)5。優(yōu)選地，機(jī)械手4采用單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，機(jī)械手4的兩端設(shè)置有手爪41；刀倉(cāng)2為圓盤型結(jié)構(gòu)。刀倉(cāng)2設(shè)置在立柱1的一側(cè)，機(jī)械手4設(shè)置在立柱1的另一側(cè)，并且當(dāng)手爪41旋轉(zhuǎn)到刀倉(cāng)2所在立柱1的的一側(cè)時(shí)，手爪41能夠從刀倉(cāng)2上取下刀具或者將刀具放置到刀倉(cāng)2上。

繼續(xù)參閱圖1和圖2，第一伺服電機(jī)3安裝在立柱1的上端(圖1和圖2中所示立柱1的上端)，并且第一伺服電機(jī)3能夠驅(qū)動(dòng)刀倉(cāng)2旋轉(zhuǎn)；第二伺服電機(jī)5安裝在機(jī)械手4的上方(圖1和圖2中所示機(jī)械手4的上端)，并且第二伺服電機(jī)5能夠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手4旋轉(zhuǎn)。由于伺服電機(jī)采用閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行控制，即伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，當(dāng)伺服電機(jī)接收到控制系統(tǒng)發(fā)送的1個(gè)脈沖時(shí)，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，并且伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，使得第一伺服電機(jī)3能夠準(zhǔn)確地控制刀倉(cāng)2旋轉(zhuǎn)的角度和速度，使得第二伺服電機(jī)5能夠?qū)?yīng)地準(zhǔn)確控制機(jī)械手4旋轉(zhuǎn)的角度和速度。

優(yōu)選地，第一伺服電機(jī)3上設(shè)置有第一編碼器(圖中未示出)。第一編碼器用于精確地定位刀倉(cāng)2上每把刀具的位置，防止出現(xiàn)定位誤差。更優(yōu)選地，第一編碼器采用具有23位精度的絕對(duì)值編碼器，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體情況采用其他形式和定位精度的編碼器，只要保證刀倉(cāng)2上的刀具能夠被精確定位而不會(huì)出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象即可。

優(yōu)選地，第二伺服電機(jī)5上設(shè)置有第二編碼器(圖中未示出)。第二編碼器用于精確地定位機(jī)械手4的換刀位置，防止機(jī)械手4出現(xiàn)定位誤差。更優(yōu)選地，第二編碼器采用具有23位精度的絕對(duì)值編碼器，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體情況采用其他形式和定位精度的編碼器，只要保證機(jī)械手4能夠被精確定位而不會(huì)出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象即可。

如圖1和圖2所示，立柱1上設(shè)置有螺紋孔，使得立柱1能夠通過螺栓固定到數(shù)控機(jī)床上，或者本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以采用其他連接方式，例如，直接將立柱1固定到地面上并使其與數(shù)控機(jī)床保持一個(gè)合適的距離，以便于刀具的更換。進(jìn)一步，立柱1上還設(shè)置有吊耳11，吊耳11用于吊裝換刀設(shè)備，以便于換刀設(shè)備的安裝和移動(dòng)。

綜上所述，當(dāng)機(jī)床需要換刀時(shí)，控制系統(tǒng)通過第一編碼器獲得目標(biāo)刀具距離當(dāng)前換刀位置的角度距離，進(jìn)而向第一伺服電機(jī)3發(fā)出換刀指令，使得第一伺服電機(jī)3正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)(朝目標(biāo)刀具與換刀位置夾角較小的方向轉(zhuǎn)動(dòng))，當(dāng)目標(biāo)刀具旋轉(zhuǎn)到換刀位置時(shí)，第一伺服電機(jī)3停止轉(zhuǎn)動(dòng)；此時(shí)第二伺服電機(jī)5驅(qū)動(dòng)機(jī)械手4旋轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)械手4旋轉(zhuǎn)到換刀位置時(shí)第二伺服電機(jī)5停止轉(zhuǎn)動(dòng)，手爪41從刀倉(cāng)2上將目標(biāo)刀具取下并抓緊，進(jìn)而第二伺服電機(jī)5驅(qū)動(dòng)機(jī)械手4旋轉(zhuǎn)使目標(biāo)刀具旋轉(zhuǎn)至機(jī)床主軸處并將目標(biāo)刀具安裝到機(jī)床主軸上。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，驅(qū)動(dòng)刀倉(cāng)2旋轉(zhuǎn)使得目標(biāo)刀具到達(dá)換刀位置的旋轉(zhuǎn)方向也可以是一個(gè)，以便于控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

需要說(shuō)明的是，第一伺服電機(jī)3和第二伺服電機(jī)5從開始轉(zhuǎn)動(dòng)到停止轉(zhuǎn)動(dòng)，都是通過控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將自身產(chǎn)生的脈沖信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，以此來(lái)使刀倉(cāng)2和機(jī)械手4轉(zhuǎn)動(dòng)到位。第一編碼器只是對(duì)刀倉(cāng)2上的每一把刀具的位置進(jìn)行精確標(biāo)記，并將刀具位置信息反饋給控制系統(tǒng)。第二編碼器只是對(duì)機(jī)械手4的換刀位置進(jìn)行精確標(biāo)記，并將機(jī)械手4的換刀位置反饋給控制系統(tǒng)。因此，第一伺服電機(jī)3、第一編碼器、第二伺服電機(jī)5和第二編碼器的使用代替了現(xiàn)有技術(shù)中的接近開關(guān)，使得刀倉(cāng)2和機(jī)械手4在旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠快速、準(zhǔn)確地更換刀具。或者本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以通過第一編碼器監(jiān)測(cè)刀倉(cāng)2上的目標(biāo)刀具旋轉(zhuǎn)、到位情況，通過第二編碼器監(jiān)測(cè)機(jī)械手4的旋轉(zhuǎn)、到位情況。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，由于伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以控制，具有較大的轉(zhuǎn)矩以及較好的制動(dòng)效果，所以在刀倉(cāng)2上的目標(biāo)刀具到達(dá)換刀位置之前，第一伺服電機(jī)3可以以較快的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)目標(biāo)刀具接近換刀位置時(shí)，第一伺服電機(jī)3再進(jìn)行減速；在機(jī)械手4到達(dá)換刀位置之前，第二伺服電機(jī)5也可以以較快的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)械手4接近目標(biāo)刀具時(shí)，第二伺服電機(jī)再進(jìn)行減速。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本實(shí)用新型的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。