CN104308661B - 盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置 - Google Patents

盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，属于数控加工工具结构技术领域。包括用于对盘类零件进行尺寸测量的传感测头、用于采集及发射传感测头所测数据的信号采集无线发射模块、用于接收数据的无线接收数据处理模块。本发明结构设计合理，使尺寸测量可以在机床上自动完成，并可将测得的数据发送给数控系统，能在提高工作效率的同时有效提高测量精度。

Description

盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置
技术领域
本发明涉及一种盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，属于数控加工工具结构技术领域。
背景技术
为了保证加工质量，现有的盘类零件数控车削加工时，由工人将车削完成的零件从机床上拿下来进行尺寸测量，由于工人操作、读数方面的原因，容易产生测量误差；此外，数控车削零件尺寸超差通常是由刀具磨损引起的，当工人检测到零件超差时，根据超差量计算刀具磨损量，并据此修改数控系统刀磨参数，整个过程需要较长的时间，影响生产效率。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构设计合理，使尺寸测量可以在机床上自动完成，并可将测得的数据发送给数控系统，能在提高工作效率的同时有效提高测量精度的盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，其特殊之处在于包括用于对盘类零件进行尺寸测量的传感测头1、用于采集及发射传感测头1所测
数据的信号采集无线发射模块2、用于接收数据的无线接收数据处理模块3；
所述传感测头1包括安装于连杆8上的外壳7以及设于外壳7内的转轴5、摆动杠杆4、位移传感器6，其中，摆动杠杆4安装于转轴5上且可绕转轴5摆动，摆动杠杆4的一端压在位移传感器6的移动轴上，摆动杠杆4的另一端位于外壳7外部，摆动杠杆4位于外壳7外部的一端端头处安装有测量装置；
所述摆动杠杆4包括为一体结构的垂直臂22、水平臂12，水平臂12部分位于外壳7外部；
所述测量装置包括探针Ⅰ10、探针Ⅱ11、探针Ⅲ21，探针Ⅰ10安装于靠近水平臂12端头处的外侧壁底部，探针Ⅲ21安装于靠近水平臂12端头处的外侧壁顶部，探针Ⅱ11安装于水平臂12的端头处；
所述位移传感器6为LVDT位移传感器；
所述信号采集无线发射模块2包括通过信号线与位移传感器6通讯连接的AD转换器13，AD转换器13的输出端与单片机Ⅰ14的输入端相连接，单片机14还连接有电源模块、无线串口模块Ⅰ15，AD转换器13、单片机Ⅰ14、电源模块、无线串口模块Ⅰ15均设置于信号采集无线发射模块盒9内；
所述电源模块包括用于供电的电池16以及用于转换电压形式的电源部件17；
所述无线接收数据处理模块包括与无线串口模块Ⅰ15配合使用的无线串口模块Ⅱ18、用于将接收到的位移数据进行处理计算的单片机Ⅱ19、LCD显示器20，其中，无线串口模块Ⅱ18与单片机Ⅱ19的串行接口相连；
为了能将连杆8方便的安装于数控车床的刀台上，所述连杆8的尺寸与标准车刀刀杆尺寸一致。
本发明的盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，结构设计合理，通过连杆可以是本发明直接安装在数控车床刀塔上，使尺寸测量可以在机床上自动完成，省时省力，而且本发明将盘类零件的尺寸测量、数据传输、数据处理均采用数控系统实现，避免了人工操作产生的测量及读数误差，从而能够大大的提高测量精度，提高生产效率。
附图说明
图1：本发明盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置的结构框图；
图2：本发明传感测头的结构示意图；
图3：本发明信号采集无线发射模块的结构框图；
图4：本发明无线接收数据处理模块的结构框图。
具体实施方式
以下参考附图给出本发明的具体实施方式，用来对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例的盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，包括用于对盘
类零件进行尺寸测量的传感测头1、用于采集及发射传感测头1所测数据的信号采集无线发射模块2、用于接收数据的无线接收数据处理模块3；
传感测头1包括安装于连杆8上的外壳7以及设于外壳7内的转轴5、摆动杠杆4、位移传感器6，其中，摆动杠杆4安装于转轴5上且可绕转轴5摆动，摆动杠杆4的一端压在位移传感器6的移动轴上，摆动杠杆4的另一端位于外壳7外部，摆动杠杆4位于外壳7外部的一端端头处安装有测量装置，摆动杠杆4包括为一体结构的垂直臂22、水平臂12，水平臂12部分位于外壳7外部，测量装置包括探针Ⅰ10、探针Ⅱ11、探针Ⅲ21，探针Ⅰ10安装于靠近水平臂12端头处的外侧壁底部，探针Ⅲ21安装于靠近水平臂12端头处的外侧壁顶部，探针Ⅱ11安装于水平臂12的端头处，位移传感器6为LVDT位移传感器；其中，探针Ⅰ10用于外表面尺寸测量，探针Ⅲ21用于内表面测量，探针Ⅱ11用于端面测量；为了能将连杆8方便的安装于数控车床的刀台上，连杆8的尺寸与标准车刀刀杆尺寸一致。
信号采集无线发射模块2包括通过信号线与位移传感器6通讯连接的AD转换器13，AD转换器13的输出端与单片机Ⅰ14的输入端相连接，单片机14还连接有电源模块、无线串口模块Ⅰ15，AD转换器13、单片机Ⅰ14、电源模块、无线串口模块Ⅰ15均设置于信号采集无线发射模块盒9内，电源模块包括用于供电的电池16以及用于转换电压形式的电源部件17；
信号采集无线发射模块盒9与外壳7连接在一起。当数控车床的数控系统控制刀架与传感测头1，使各探针与被测表面接触时，摆动杠杆4会绕着转轴5摆动，并使得LVDT传感器探头来回直线运动，产生与位移对应的模拟量信号，传感测头1中LVDT传感器产生的模拟信号由信号线输出，由于传感测头1跟着车床刀塔一起转动，为了避免电线缠绕，采用无线信号传输模式，将LVDT信号输出线连接到信号采集无线发射模块上，由该模块将测头内位移传感器6输出的信号采集变换并通过无线方式发送出去。整个信号采集无线发射模块由电池16供电，电源部件17将电池电压变为位移传感器6、AD转换器13、单片机Ⅰ14、无线串口模块Ⅰ15所需要的电压形式。单片机Ⅰ14控制AD转换器13将测头内LVDT位移传感器输出的模拟信号转变为数字信号，并通过与单片机Ⅰ14串口相连的无线串口模块Ⅰ15将数据发送出去。其中，电池16，电源部件17，AD转换器13，单片机Ⅰ14，无线串口模块Ⅰ15均为现成产品。
无线接收数据处理模块3包括与无线串口模块Ⅰ15配合使用的无线串口模块Ⅱ18、用于将接收到的位移数据进行处理计算的单片机Ⅱ19、LCD显示器20，其中，无线串口模块Ⅱ18与单片机Ⅱ19的串行接口相连；无线串口接收模块Ⅱ18与单片机Ⅱ19串行接口相连，它接收由信号采集无线发送模块发来的数据，并转发给单片机Ⅱ19，单片机Ⅱ19将接收到的位移数据进行处理、计算，在LCD显示器20上显示。其中，单片机Ⅱ19，无线串口模块Ⅱ18，LCD显示器20均为现成产品。
整个测量装置的工作过程如下：当数控车床加工过一批零件后，数控系统控制刀架选中本尺寸在线测量装置的对应的刀号，并按照事先编写的G代码，控制探针沿加工好的工件表面移动；移动过程中由LVDT位移传感器输入的模拟信号，将由信号采集无线发送模块2中的单片机Ⅰ14控制AD转换器13进行AD转换，将模拟量变成数字量，并利用无线串口模块Ⅰ15变成无线信号发送出去；无线接收数据处理模块3中的无线串口模块Ⅱ18接收到无线信号后，通过串口传送给单片机Ⅱ19，单片机Ⅱ19根据该信号即可计算机被加工工件的实际尺寸，再通过比对定标得到标准样件尺寸数据即可计算出每把车刀的刀磨数据，并显示出来。所谓定标，就是在车床主轴上安装标准尺寸工件，然后通过刀塔带动测头与标准工件接触，将此时传感器输出信号作为参考信号。

Claims (5)

1.盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，其特征在于包括用于对盘类零件进行尺寸测量的传感测头（1）、用于采集及发射传感测头（1）所测数据的信号采集无线发射模块（2）、用于接收数据的无线接收数据处理模块（3）；
所述传感测头（1）包括安装于连杆（8）上的外壳（7）以及设于外壳（7）内的转轴（5）、摆动杠杆（4）、位移传感器（6），其中，摆动杠杆（4）安装于转轴（5）上且可绕转轴（5）摆动，摆动杠杆（4）的一端压在位移传感器（6）的移动轴上，摆动杠杆（4）的另一端位于外壳（7）外部，摆动杠杆（4）位于外壳（7）外部的一端端头处安装有测量装置；
所述摆动杠杆（4）包括为一体结构的垂直臂（22）、水平臂（12），水平臂（12）部分位于外壳（7）外部；
所述测量装置包括探针Ⅰ（10）、探针Ⅱ（11）、探针Ⅲ（21），探针Ⅰ（10）安装于靠近水平臂（12）端头处的外侧壁底部，探针Ⅲ（21）安装于靠近水平臂（12）端头处的外侧壁顶部，探针Ⅱ（11）安装于水平臂（12）的端头处；
所述位移传感器（6）为LVDT位移传感器。
2.按照权利要求1所述的盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，其特征在于所述信号采集无线发射模块（2）包括通过信号线与位移传感器（6）通讯连接的AD转换器（13），AD转换器（13）的输出端与单片机Ⅰ（14）的输入端相连接，单片机（14）还连接有电源模块、无线串口模块Ⅰ（15），AD转换器（13）、单片机Ⅰ（14）、电源模块、无线串口模块Ⅰ（15）均设置于信号采集无线发射模块盒（9）内。
3.按照权利要求2所述的盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，其特征在于所述电源模块包括用于供电的电池（16）以及用于转换电压形式的电源部件（17）。
4.按照权利要求2所述的盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，其特征在于所述无线接收数据处理模块包括与无线串口模块Ⅰ（15）配合使用的无线串口模块Ⅱ（18）、用于将接收到的位移数据进行处理计算的单片机Ⅱ（19）、LCD显示器（20），其中，无线串口模块Ⅱ（18）与单片机Ⅱ（19）的串行接口相连。
5.按照权利要求1所述的盘类零件数控车销加工尺寸在线测量装置，其特征在于所述连杆（8）的尺寸与标准车刀刀杆尺寸一致。
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