一种测试链式刀库中链条节距变化的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种测试链式刀库中链条节距变化的装置及方法，属于数控机床功能零部件性能检测领域。
【背景技术】
[0002]数控加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库的种类很多，常见的有盘式刀库、斗笠刀库，链式刀库等。链式刀库具有存放刀具数量多、机构简便、易于维护等优点，多数用于中大型数控机床。目前，国内大多数的链式刀库采用的链条都是进口的，国产的链条质量相对较差。链式刀库在长时间运行期间，由于各种因素的影响，链条会发生磨损，链节之间的距离会发生变化，这就会导致链条和链轮之间的啮合发生变化，直接影响机床自动换刀的准确性和可靠性，严重可能导致掉刀、撞刀等故障。因此，检测链式刀库中链条节距变化情况是很有必要的，这将有助于链式刀库整体性能和可靠性的研宄，并为国产链条提供一些实验依据。
【发明内容】
[0003]由于链式刀库在运行期间，链条不停转动，对其进行链条节距的检测有一定难度，需要一套比较完善的测试装置和方法，目前没有有关链式刀库链条节距检测的装置和方法。
[0004]一种测试链式刀库中链条节距变化的装置，包含两个部分，一部分为刀库本身结构，另一部分为在刀库本身结构上设计的装置。第一部分刀库本身机构为刀库本体I ;，在刀库本体I ;上安装着链条托板5 ;，链条托板5 ;支撑链条4 ;，链条4 ;上方接连刀套安装板3 ;，刀套安装板3 ;上装有刀套2 ;，此为刀库本身机构。其特征在于:刀库本身结构上设计的装置结构为:通过导轨工装11 ;和导轨顶板18 ;把导轨6 ;固定在刀库链条托板5 ;上，导轨6 ;安装位置为以链条托板5 ;中心向两侧对称，两者连接方式为螺钉连接，导轨6 ;保证与链条托板5 ;平行，磁栅尺16 ;黏贴在导轨上，第一轮支板9 ;与第二轮支板10 ;组成的整体可在上面滑动。在刀库本身机构中拆除两个刀套2 ;，留下刀套安装板3;，两个刀套位置为链条托板5 ;上任意三个连续的链节，中间间隔一个刀套2 ;不拆除。在左边刀套安装板3 ;上装Zigbee模块A7 ；，在右边刀套安装板3 ;上装Zigbee模块B8 ；，第一轮支板9 ;与刀套安装板3 ;连接，构成一整体，中间装有调整垫片11 ;，能进行第一轮支板9 ;的上下调整。第一轮支板9 ;下方有通孔，用于装配轮轴13 ;，在轮轴13 ;上装配轴承14 ;，轮轴13 ;末端装配辅助导向块15 ;，第一轮支板9 ;下方平面处装有磁栅尺读数头17 ;，保证磁栅尺读数头17 ;与磁栅尺16 ;的距离为Imm到2mm之间。第二轮支板10 ;与第一轮支板9 ;连接成一整体，第二轮支板10 ;下方装有轮轴和轴承，轮轴末端装配辅助导向块。
[0005]一种测试链式刀库中链条节距变化的装置的方法，刀套安装板、第一轮支板和第二轮支板三者组成一个整体，在刀库正常运转的情况下随着链条4 ;的转动而转动，当转动到导轨安装的地方，在轴承和辅助导向块的作用下进入导轨，在导轨上滑动。链条4 ;每转一周两个磁栅尺读数头17 ;分别产生一组TTL信号，分别由左边Zigbee模块A7 ;和右边Zigbee模块B8 ;采集信号个数，并且分别无线发送到作为接收模块的Zigbee模块C19 ;，Zigbee模块C19 ;通过串口连接方式把接收到的数据传送给PC机20 ；，通过上位机软件分析两个数值，这两个数值之差乘以磁栅尺16 ;的栅距就为两个读头之间的位移，即三个链节的位移。通过比较两个读数头之间的位移变化得出链节的长度变化。
[0006]进一步，磁栅尺读数头17 ;供电采用锂电池供电，供电电压为5V，采用12V锂电池，需经过电源转换芯片转成成5V。
[0007]本发明的优点在于:
[0008](I)本发明提供了一种链式刀库链条节距检测的装置和方法，可以动态的检测链条运转过程中链条的节距变化情况，可为研宄链式刀库可靠性提供实验基础，并且可为链条生产商提供一些参考数据。
[0009](2)本发明采用的磁栅尺传感器可在工况相对恶劣的环境下工作，可以为不同的链式刀库进行链条节距的检测。
[0010](3)本发明采用专门设计的导轨、第一轮支板9和第二轮支板10，确保工作过程中磁栅尺16和两个磁栅尺读数头17之间的距离固定不变，有效的保护了读数头，避免撞坏。
[0011](4)本发明提供的测试方法比较新颖。由于链条是不停的运转的，如果采用一般测试方法(有线方式)，那么传感器导线会随着链条的转动而发生扭转，导线容易断裂或者卷入链条中导致机器出故障，因此采用无线数据传输方式，避免了导线发生上述事故。利用磁栅尺16栅格来计算链条节距的距离变化情况，采用多个链条节距取均值，使实验数据更加准确。
【附图说明】
[0012]图1一一本发明测试平台的示意图。
[0013]图2—一本发明测试平台左视图部分剖视图。
[0014]图3—一本发明测试数据接收端示意图。
[0015]图4--本发明测试导轨主视图和左视图。
[0016]图5 本发明测试导轨顶板18主视图和左视图。
[0017]图6——本发明测试导轨工装12主视图和左视图。
[0018]图7 本发明测试辅助导向块15主视图和俯视图。
[0019]图8--本发明测试第一轮支板9 二视图。
[0020]图9--本发明测试第二轮支板10 二视图。
[0021]图10——本发明测试轮轴13主视图。
[0022]图11一一本发明检测系统组成框图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明做进一步详细说明:
[0024]如附图1所示，本检测装置包括链式刀库本体1、刀套2、刀套安装板3、刀库链条4、链条托板5、导轨6、Zigbee模块A7、Zigbee模块B8、第一轮支板9、第二轮支板10，附图2中，调整垫片11、导轨工装12、轮轴、轴承14、辅助导向块15、磁栅尺16、磁栅尺读数头17、导轨顶板18，附图3中，Zigbee模块C19、PC机20。导轨6固定在链条托板5上面，磁栅尺16黏贴在导轨6上面。图4为导轨6，安装在链条托板5上，与链条4平行，并且不能妨碍机器的运转，在导轨6中间开出一个槽，用来避开刀库托板5上方的两个螺帽。图5和图6为导轨顶板18和导轨工装12，用来安装导轨6，保证导轨6与链条托板5平行。图7为辅助导向块15，用来与轮轴13装配，起到辅助引导作用。图8和图9为第一轮支板9和第二轮支板10，第一轮支板9为一焊接件，与第二轮支板10用螺栓连接固定住，随着链条转动而转动。图10为轮轴13，用来装配轴承14，使得第一轮支板9和第二轮支板10组成的整体可以在导轨上滑动。
[0025]在链条托板5上的链条任意相距3个链节的地方拆掉刀套2，保留刀套安装板3，Zigbee模块安装在刀套安装板上，随着链条转动而转动，为保证轴承外圈和抬刀支架不会产生干涉，第一轮支板9和第二轮支板10装配后的整体距离抬刀支架为4.5mm，第一轮支板9的上下可通过调整垫片11调整。磁栅尺读数头安装于第一轮支板9下方，确保读数头和磁栅尺之间的距离为1mm，并且保证两者之间的平行度。图11为检测系统的组成，如图所示，磁栅尺读数头A和磁栅尺读数头B发出的TTL信号分别由Zigbee模块A和Zigbee模块B采集并且发送到作为接收端的Zigbee模块C，Zigbee模块C通过串口与PC机相连接，实现数据的传送。在PC机经过上位机软件对数据进行存储、分析和处理。
【主权项】
1.一种测试链式刀库中链条节距变化的装置，包含两个部分，一部分为刀库本身结构，另一部分为在刀库本身结构上设计的装置；第一部分刀库本身机构为刀库本体(1)，在刀库本体(I)上安装着链条托板(5)，链条托板(5)支撑链条(4)，链条(4)上方接连刀套安装板(3)，刀套安装板(3)上装有刀套(2)，此为刀库本身机构； 其特征在于:刀库本身结构上设计的装置结构为:通过导轨工装(12)和导轨顶板(18)把导轨出)固定在刀库链条托板(5)上，导轨(6)安装位置为以链条托板(5)中心向两侧对称，两者连接方式为螺钉连接，导轨(6)保证与链条托板(5)平行，磁栅尺(16)黏贴在导轨上，第一轮支板(9)与第二轮支板(10)组成的整体可在导轨上面滑动；在刀库本身机构中拆除两个刀套(2)，留下刀套安装板(3)，两个刀套位置为链条托板(5)上任意三个连续的链节，中间间隔一个刀套(2)不拆除；在左边刀套安装板(3)上装Zigbee模块A (7)，在右边刀套安装板(3)上装Zigbee模块B (8)，第一轮支板(9)与刀套安装板(3)连接，构成一整体，中间装有调整垫片(11)，能进行第一轮支板(9)的上下调整；第一轮支板(9)下方有通孔，用于装配轮轴(13)，在轮轴(13)上装配轴承(14)，轮轴(13)末端装配辅助导向块(15)，第一轮支板(9)下方平面处装有磁栅尺读数头(17)，保证磁栅尺读数头(17)与磁栅尺(16)的距离为Imm到2mm之间；第二轮支板(10)与第一轮支板(9)连接成一整体，第二轮支板(10)下方装有轮轴(13)和轴承(14)，轮轴(13)末端装配辅助导向块(15)。
2.应用权利要求1所述的一种测试链式刀库中链条节距变化的装置的方法，刀套安装板、第一轮支板和第二轮支板三者组成一个整体，在刀库正常运转的情况下随着链条(4)的转动而转动，当转动到导轨安装的地方，在轴承(14)和辅助导向块(15)的作用下进入导轨，在导轨上滑动；链条(4)每转一周两个磁栅尺读数头(17)分别产生一组TTL信号，分别由左边Zigbee模块A (7)和右边Zigbee模块B (8)采集信号个数，并且分别无线发送到作为接收模块的Zigbee模块C (19)，Zigbee模块C (19)通过串口连接方式把接收到的数据传送给PC机(20)，通过上位机软件分析两个数值，这两个数值之差乘以磁栅尺(16)的栅距就为两个读头之间的位移，即三个链节的位移；通过比较两个读数头之间的位移变化得出链节的长度变化。
3.根据根据权利要求1所述的一种测试链式刀库中链条节距变化的装置，其中特征在于:磁栅尺读数头(17)供电采用锂电池供电，供电电压为5V，采用12V锂电池，需经过电源转换芯片转成成5V。
【专利摘要】一种测试链式刀库中链条节距变化的装置及方法，属于数控机床功能零部件性能检测领域。通过特别设计的导轨和支板安装磁栅尺读数头，利用两个Zigbee模块当数据采集器，采集两个磁栅尺读数头产生的TTL信号，并且以无线传输的方式把数据传输出去，用一个Zigbee模块当接收器，在接收端使用串口通信方式与PC机进行数据交互。利用VC++6.0编写上位机软件，在PC机上对数据进行存储、分析、处理和显示。本发明解决了链式刀库链条节距变化难于检测的问题，可以为链式刀库链条的磨损等研究提供依据，并为链条生产商提供一些实验数据。
【IPC分类】B23Q17-00, B23Q3-155
【公开号】CN104526461
【申请号】CN201410636023
【发明人】张跃明, 黄文杰, 牟宏明, 杨宇
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月5日