[发明专利]链式刀库及机械手可靠性试验装置及其方法

权利要求书

1.一种链式刀库及机械手可靠性试验装置，其特征在于包括底座（1）、链式刀库（2）、刀具（3）、液压驱动机构（4）、机械手（5）、主轴（6）、固定架（7）、试验台架（8）、第一位移传感器（9）、三轴加速度传感器（10）、单轴加速度传感器（11）、光电接近开关（12）、第二位移传感器（13）、第一支撑架（14）、第二支撑架（15）和第三支撑架（16），其中底座（1）固定在地面上，链式刀库（2）固定安装在底座（1）上，刀具（3）设置在链式刀库（2）的刀位上并由链式刀库（2）转动来到达换刀位置，液压驱动机构（4）与链式刀库（2）相固连，机械手（5）设置在液压驱动机构（4）的输出轴上并在液压驱动机构（4）带动下实现旋转、横向平移和纵向平移，实现抓刀、拔刀、换刀和装刀动作；试验台架（8）固定安装在地面上，固定架（7）固定安装在试验台架（8）上，固定架（7）上固定安装有主轴（6）；在机械手（5）上固定安装有三轴加速度传感器（10）和单轴加速度传感器（11），分别用于检测机械手（5）在平移过程和旋转过程中的加速度；第一支撑架（14）固定安装在底座（1）上，在该第一支撑架（14）的上端安装有与机械手（5）的手爪轴心相对的第一位移传感器（9），用于检测机械手（5）把刀具（3）安装到主轴（6）过程中装刀点处是否掉刀和装刀点的位置信息；第二支撑架（15）固定安装在底座（1）上，该第二支撑架（15）的上端安装有与机械手（5）的另一手爪轴心相对的光电接近开关（12），用于检测机械手（5）在横向平移过程中是否掉刀；第三支撑架（16）固定安装在底板（1）上，该第三支撑架（16）的上端安装有与链式刀库（2）的换刀刀位轴心正对的第三位移传感器（13），用于检测机械手（5）在抓刀和拔刀过程中是否掉刀和抓刀点的位置信息。

2.一种链式刀库及机械手可靠性试验方法，其特征在于步骤如下：

第一步，设计试验装置，该试验装置包括底座（1）、链式刀库（2）、刀具（3）、液压驱动机构（4）、机械手（5）、主轴（6）、固定架（7）、试验台架（8）、第一位移传感器（9）、三轴加速度传感器（10）、单轴加速度传感器（11）、光电接近开关（12）、第二位移传感器（13）、第一支撑架（14）、第二支撑架（15）和第三支撑架（16），其中底座（1）固定在地面上，链式刀库（2）固定安装在底座（1）上，刀具（3）设置在链式刀库（2）的刀位上并由链式刀库（2）转动来到达换刀位置，液压驱动机构（4）与链式刀库（2）相固连，机械手（5）设置在液压驱动机构（4）的输出轴上并在液压驱动机构（4）带动下实现旋转、横向平移和纵向平移，实现抓刀、拔刀、换刀和装刀动作；试验台架（8）固定安装在地面上，固定架（7）固定安装在试验台架（8）上，固定架（7）上固定安装有主轴（6）；在机械手（5）上固定安装有三轴加速度传感器（10）和单轴加速度传感器（11），分别用于检测机械手（5）在平移过程和旋转过程中的加速度；第一支撑架（14）固定安装在底座（1）上，在该第一支撑架（14）的上端安装有与机械手（5）的手爪轴心相对的第一位移传感器（9），用于检测机械手（5）把刀具（3）安装到主轴（6）过程中装刀点处是否掉刀和装刀点的位置信息；第二支撑架（15）固定安装在底座（1）上，该第二支撑架（15）的上端安装有与机械手（5）的另一手爪轴心相对的光电接近开关（12），用于检测机械手（5）在横向平移过程中是否掉刀；第三支撑架（16）固定安装在底板（1）上，该第三支撑架（16）的上端安装有与链式刀库（2）的换刀刀位轴心正对的第三位移传感器（13），用于检测机械手（5）在抓刀和拔刀过程中是否掉刀和抓刀点的位置信息；

第二步，在第一步设计的试验装置上反复进行换刀操作，并实时检测换刀过程运动参数与状态，即

（1）设定机械手（5）从其初始位置S₀，然后在液压传动机构（4）的作用下完成横向移动动作a，直到该机械手（5）的手爪圆弧中心到达取刀点S₁，与取刀刀位轴线对齐并抓住取刀刀位上的刀具（3）；

（2）机械手（5）在液压传动机构（4）的作用下完成向外拔刀移动动作b，直到该机械手（5）的手爪上的刀具与取刀刀位完全脱离；此时通过第二位移传感器（13）对手爪上的刀具位置信息进行检测，通过三轴加速度传感器（10）对移动过程中的加速度进行检测；

（3）机械手（5）在液压传动机构（4）的作用下完成横向移动动作c，直到该机械手（5）的回转轴心到达装刀点S₂，并与初始位置的回转轴心对齐；此时通过光电接近开关（12）对是否掉刀进行检测，在此过程中通过三轴加速度传感器（10）对移动过程中的加速度进行检测；

（4）机械手（5）在液压传动机构（4）的作用下完成绕其回转轴心旋转180度的动作d，把带有刀具（3）的手爪转到主轴（6）一侧；在此过程中通过单轴加速度传感器（11）对旋转过程中的加速度进行检测；

（5）机械手（5）在液压传动机构（4）的作用下完成横向移动动作e，直到其手爪圆弧中心与主轴（6）轴线对齐；此时通过第一位移传感器（9）对手爪上的刀具位置信息进行检测，在此过程中通过三轴加速度传感器（10）对移动过程中的加速度进行检测；

（6）机械手（5）在液压传动机构（4）的作用下完成纵向装刀移动动作f，直到其手爪上的刀具（3）装到主轴（6）上；在此过程中通过三轴加速度传感器（10）对移动过程中的加速度进行检测；

（7）机械手（5）在液压传动机构（4）的作用下横向移动动作g，直到其回到初始位置S₀，整个抓刀装刀过程结束，在此过程中通过三轴加速度传感器（10）对移动过程中的加速度进行检测；

第三步，对每次换刀过程中检测到的加速度、是否掉刀、取刀点和装刀点的位置信息进行记录，得到换刀过程运动参数与状态，为可靠性分析提供数据。