一种机器人制孔系统转盘式刀库及自动换刀方法技术方案

本发明专利技术涉及一种机器人制孔系统转盘式刀库及自动换刀方法，属于航空航天装配技术领域。刀库包括外框架、刀盘、驱动机构、支撑座等部件，用于刀具储存和自动换刀。其中，刀盘的设计出于节省空间、提高换刀效率的考虑，采用回转式刀架。内外两排刀架均匀错开排布，实现每旋转一定角度能换一把刀具，利用导向杆沿着刀盘上下移动。驱动机构用于在换刀指令的控制下，由直线气缸推动刀架沿着导向套上下移动。支撑座采用轻量化设计，在满足刚度和强度的要求下，尽可能减少结构的体积。本发明专利技术结构紧凑、集成度高且各单元分工明确，功能强大，储存刀具环境稳定，换刀效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人制孔系统转盘式刀库及自动换刀方法
本专利技术涉及航空航天装配
，具体地说，涉及一种机器人制孔系统转盘式刀库及自动换刀方法。
技术介绍
目前，在航空航天等众多领域中，其结构件装配过程，往往需要使用多种刀具制备大量的孔。传统的加工装配劳动条件差，生产效率低，加工质量严重依赖于工人的经验和技术，且不符合产品数字化装配的发展要求，因此采用自动加工系统来代替人工操作势在必行。刀库系统及其自动换刀方法作为数字化自动化加工系统的重要一环，体现着加工系统的集成化和多功能化，决定了系统的自动化和智能化程度，对提升系统的整体加工效率具有重大意义。目前针对机床的自动化刀库较多，常见的如公开号为CN107283198A的专利文献公开的圆盘式刀库、公开号为CN106041592A的专利文献公开的斗笠式刀库和公开号为CN109015063A的专利文献公开的链式刀库。圆盘式刀库和链式刀库都需搭配自动换刀机构ATC(机械手)，带换刀机械手的刀库对环境要求高，气压波动、液压漏油或信号不稳定都会造成换刀失败，同时中间换刀环节多，对机器人的定位要求高。而斗笠式刀库换刀空间相对狭小，且需要整个刀库向主轴处移动。机器人制孔的主要特点是机器人负载一般不大，同时刚性不足，故针对机器人制孔设备的刀库一般都固定在制孔附近工装上，不会安装在机器人本体上增加其负载。该专利技术主要结合了斗笠式高速旋转的优点，并改进其空间受限同时需要整个刀库移动的不足。将刀库的整个移动优化为只需将合适刀具单独顶出，从而拥有足够的换刀空间，机器人可以快速的移动至刀库上方进行主动换刀，极大的提高了工作效率。刀库结构简单，对环境要求不高，故障率低，易维护。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机器人制孔系统转盘式刀库及自动换刀方法，用于刀具储存和自动换刀，以提高整个装配效率。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供的机器人制孔系统转盘式刀库包括支撑座、活动安装在所述支撑座顶部的刀盘、以及驱动所述刀盘转动的第一驱动机构；所述刀盘上设有若干均匀布置的刀架，刀盘底部设有用于驱动所述刀架上下移动的第二驱动机构；所述刀架包括导向杆、刀夹和导向套，所述导向套固定在所述刀盘上，所述导向杆滑动配合在所述导向套内，所述刀夹位于所述导向杆顶端，用于固定刀具。上述技术方案中，采用回转式刀架，内外两排刀架均匀错开排布，由第一驱动机构驱动刀盘及刀架旋转，利用刀架沿着刀盘上下移动刀具，实现每旋转一定角度能换一把刀具，换刀效率高。可选地，在一个实施例中，所述的刀盘上设有用于安装所述刀架的通孔，所述导向套固定在所述通孔内。可选地，在一个实施例中，所述的刀盘上设有内外两排刀架，且内外两排刀架错开15°排布。实现每旋转15°能换一把刀具。可选地，在一个实施例中，所述的导向杆的顶端设有用于安装刀夹的固定座；所述的刀夹包括对称设置的两刀夹块、固定在两刀夹块之间的中心块、以及设置在两刀夹块的尾端的弹簧；所述中心块的宽度小于刀具直径，所述刀夹块通过螺栓活动安装在所述固定座上，在所述弹簧作用下两刀夹块夹紧所述中心块，当刀具安装完毕后，则夹紧刀具。在弹簧的作用下，刀夹块以螺栓为轴夹紧中心块，当刀具安装完毕后，则夹紧刀具，选择合适的弹簧型号，使刀具可以稳固装夹的同时减小安装时的阻力。在刀夹上设置合适的倒角，使刀具能够自动完成准确顺利的装夹。可选地，在一个实施例中，所述的支撑座外设有下箱体和上箱体，所述上箱体和所述下箱体之间通过铰链连接，所述上箱体上设有可移动的盖板和方便上箱体打开的把手，上箱体内还设有用于驱动所述盖板开合的第三驱动机构。上箱体和下箱体共同构成刀库的外框架，下箱体安装在支撑座的基座上，上箱体和下箱体之间可实现180度开合，便于安装和更换刀具。通过把手可方便握持打开上箱体。盖板可作为刀架伸出刀库的通道。可在下箱体的四个面中部设置透明亚克力面板，便于观察刀库内部工作情况。可选地，在一个实施例中，所述的上箱体上设有滑轨，所述的盖板上设有与所述滑轨滑动配合的滑块，所述的第三驱动机构为驱动所述盖板沿滑轨移动的气缸。可选地，在一个实施例中，所述的第一驱动机构包括设置在所述支撑座顶部的电机和减速器，所述刀盘的中心固定在所述减速器的输出端。可选地，在一个实施例中，所述的第二驱动机构包括固定在所述支撑座上的直线气缸和安装在所述直线气缸的输出端的推刀平台；所述导向杆的底端设有限制刀架上移范围的圆台。可选地，在一个实施例中，所述的支撑座采用轻量化设计，在满足刚度和强度的要求下，尽可能减少结构的体积。第二方面，本专利技术提供的自动换刀方法，基于上述机器人制孔系统转盘式刀库实现，包括以下步骤：(1)预先通过人工或机械的方式完成刀库内各刀具的装夹，控制刀盘转入角度零位，盖板闭合；(2)上位机传输相关控制信号至刀库，盖板打开；电机控制刀盘转入相应角度，使对应空刀架处于盖板口正下方，推动空刀架上移至换刀位置；外部执行器在空刀架上释放刀具；刀架向下移动至原位；(3)控制刀盘转入相应角度，使对应新刀具处于盖板口正下方；推动刀架上移至换刀位置；外部执行器接收并取走新刀具；刀架向下移动至原位；(4)控制刀盘转入角度零位。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：本专利技术结构紧凑、集成度高且各单元分工明确，功能强大，储存刀具环境稳定，换刀效率高。刀库采用回转式刀架，内外两排刀架均匀错开排布，由电机驱动刀盘及刀架旋转，利用导向杆沿着刀盘上下移动刀具，实现每旋转一定角度能换一把刀具，换刀效率高。附图说明图1为本专利技术实施例中机器人制孔系统转盘式刀库的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例中机器人制孔系统转盘式刀库的内部结构示意图；图3为本专利技术实施例中机器人制孔系统转盘式刀库的内部结构的俯视图；图4为本专利技术实施例中刀架的结构示意图；图5为本专利技术实施例中机器人制孔系统转盘式刀库的内部结构的正视图；图6为本专利技术实施例中机器人制孔系统转盘式刀库推刀工作示意图；图7为本专利技术实施例中支撑座的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本专利技术作进一步说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人制孔系统转盘式刀库，其特征在于，包括支撑座、活动安装在所述支撑座顶部的刀盘、以及驱动所述刀盘转动的第一驱动机构；所述刀盘上设有若干均匀布置的刀架，刀盘底部设有用于驱动所述刀架上下移动的第二驱动机构；/n所述刀架包括导向杆、刀夹和导向套，所述导向套固定在所述刀盘上，所述导向杆滑动配合在所述导向套内，所述刀夹位于所述导向杆顶端，用于固定刀具。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人制孔系统转盘式刀库，其特征在于，包括支撑座、活动安装在所述支撑座顶部的刀盘、以及驱动所述刀盘转动的第一驱动机构；所述刀盘上设有若干均匀布置的刀架，刀盘底部设有用于驱动所述刀架上下移动的第二驱动机构；
所述刀架包括导向杆、刀夹和导向套，所述导向套固定在所述刀盘上，所述导向杆滑动配合在所述导向套内，所述刀夹位于所述导向杆顶端，用于固定刀具。


2.根据权利要求1所述的机器人制孔系统转盘式刀库，其特征在于，所述的刀盘上设有用于安装所述刀架的通孔，所述导向套固定在所述通孔内。


3.根据权利要求1所述的机器人制孔系统转盘式刀库，其特征在于，所述的刀盘上设有内外两排刀架，且内外两排刀架错开15°排布。


4.根据权利要求1所述的机器人制孔系统转盘式刀库，其特征在于，所述的导向杆的顶端设有用于安装刀夹的固定座；所述的刀夹包括对称设置的两刀夹块、固定在两刀夹块之间的中心块、以及设置在两刀夹块的尾端的弹簧；所述中心块的宽度小于刀具直径，所述刀夹块通过螺栓活动安装在所述固定座上，在所述弹簧作用下两刀夹块夹紧所述中心块，当刀具安装完毕后，则夹紧刀具。


5.根据权利要求1所述的机器人制孔系统转盘式刀库，其特征在于，所述的支撑座外设有下箱体和上箱体，所述上箱体和所述下箱体之间通过铰链连接，所述上箱体上设有可移动的盖板和方便上箱体打开的把手，上箱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯映林，李江雄，董辉跃，
申请(专利权)人：杭州艾美依航空制造装备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33