CN104802150B - 自动划线器及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自动划线器及其应用方法，自动划线器包括划针筒，划针筒的左端内壁安装有压力检测装置，划针筒的右端内壁安装有直流电机，还包括左端安装有划针的划针联动轴，划针联动轴的右端从划针筒的左端外壁插入到划针筒内，划针联动轴同时贯穿压力检测装置，划针联动轴延伸到划针筒内的一端连接有滑块，在滑块与压力检测装置之间设置有套设在划针联动轴上的第一预紧螺旋弹簧，还包括设置在划针筒内的丝杆轴，丝杆轴外套设置有丝杆螺母，丝杆轴的右端通过联轴器与直流电机的旋转输出轴连接，丝杆螺母与滑块之间设置有第二螺旋弹簧，第二螺旋弹簧一端与滑块连接，第二螺旋弹簧另一端与丝杆螺母连接，第二螺旋弹簧套设在丝杆轴外径上。
Description
技术领域
本发明涉及划线领域，具体是具有自动补偿功能的自动划线器，能使得划针对工件表面的轴向压力为恒定力，该力可以使划针在工件表面划上均匀的线。
背景技术
在当前无论是国内还是国外，给机械毛坯件划线还都是采用手动划线工艺，划线工具也无非是划针、划规、粉线等，小范围用划针，大行程用粉线，至今尚未有好的自动化线工艺的解决方案。手动划线工作强度大、效率低，尤其是对于大型的机械毛坯件这些缺点更加突出。现有技术中，无法做到对划线装置进行轴向的补偿力，划针对工件表面的轴向压力为不恒定力，该力使划针在工件表面划上深度不一的线，例如，一般的被划线零件表面为不平整的表面，其表面存在很多凹槽和凸起，当现有的划针行驶在被划线零件表面时，划针的行程不会发生变化，因此，这类划针会在途经凸起区域时的划线更加深，途经凹槽区域时，会导致凹槽内没划线，而现有技术中，又有另一类划线装置，这类划线装置借助由弹簧装置，其结构为：包括一个套筒，套筒内设置有弹簧，弹簧一端与套筒右端连接，弹簧另一端与划针连接，当划针途经凸起区域时，弹簧被压缩，划针的行程变小，当划针途经凹槽区域时，弹簧被拉长，划针的行程变大，这类装置虽然在一定程度上可以减少凸起表面划线的深度，或者可以在凹槽区域形成划线，但是整体划线依旧不能保持恒定的轴线压力，因此其划线深度依旧不能保持一致。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动划线器，能使得划针对工件表面的轴向压力为恒定力，该力可以使划针在工件表面划上均匀的线。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：自动划线器，包括中空的划针筒，划针筒的左端内壁安装有压力检测装置，划针筒的右端内壁安装有直流电机，还包括左端安装有划针的划针联动轴，划针联动轴的右端从划针筒的左端外壁插入到划针筒内，划针联动轴同时贯穿压力检测装置，划针联动轴延伸到划针筒内的一端连接有滑块，在滑块与压力检测装置之间设置有套设在划针联动轴上的第一预紧螺旋弹簧，第一预紧螺旋弹簧一端与压力检测装置连接，第一预紧螺旋弹簧另一端与滑块连接；还包括设置在划针筒内的丝杆轴，丝杆轴外套设置有丝杆螺母，丝杆轴的右端通过联轴器与直流电机的旋转输出轴连接，丝杆螺母与滑块之间设置有第二螺旋弹簧，第二螺旋弹簧一端与滑块连接，第二螺旋弹簧另一端与丝杆螺母连接，第二螺旋弹簧套设在丝杆轴外径上，划针筒的内壁还开有导向槽，丝杆螺母上安装有导向块，导向块插设在导向槽内；还包括与压力检测装置的信号输出线连接的小信号调理放大电路，还包括与小信号调理放大电路的信号输出线连接的信号处理器，还包括与信号处理器的信号输出线连接的电机驱动电路，电机驱动电路的信号输出线连接到直流电机，其中，压力检测装置用于检测第一预紧螺旋弹簧压触到压力检测装置的压力信号，小信号调理放大电路将压力检测装置的压力信号进行放大处理，信号处理器根据放大后的压力信号输出对应的电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路根据电机驱动信号控制直流电机。
丝杆轴和丝杆螺母配合是将电机的旋转转变为直线运动的工具。导向槽保证运行过程中划针和丝杆螺母处于直线运动。
上述自动划线器主要包括两个部分：第一个部分包括压力检测装置、第一预紧螺旋弹簧、带有划针的划针联动轴、滑块，这个四个部件构成了划线调整机构，同时具备检测压力的能，其工作原理为：划针顶压到被划线零件表面后，划针向右移动，带动划针联动轴移动，第一预紧螺旋弹簧处于预紧状态，滑块在划针联动轴的顶压下被迫右移动，因此压力检测装置输出压力信号成为初始压力信号；在平整表面移动时，初始压力信号不变，划针对被划线零件表面的压力保持恒定压力P，当划针滑动到凸起区域时，划针再次右移动，滑块在划针联动轴的顶压下再次被迫右移动，压力检测装置输出压力信号与初始压力信号相比变小；而划针对被划线零件表面的压力会变大，如果不调整划针对被划线零件表面的压力，此时会导致划针对凸起区域的压力过大，划线的深度会加深。当划针滑动到凹槽区域时，划针左移动，滑块在弹簧的拉伸下被迫左移动，压力检测装置输出压力信号与初始压力信号相比变大；而划针对被划线零件表面的压力会变小，如果不调整划针对被划线零件表面的压力，此时会导致划针对凹槽区域的压力过小，划线的深度会变浅。
本发明还具备补偿装置，补偿装置包括上述第一部分外的其余部分，在补偿装置的作用下：第一预紧螺旋弹簧的行程发生变化，压力检测装置将检测到的压力信号经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器根据该压力信号和预定压力值进行比较，判断是否需要驱动直流电机转动，若，压力信号在预定压力值范围内，则不需要直流电机转动，若，压力信号不在预定压力值范围内，则需要直流电机转动，若划针对被划线零件的输出压力变大或变小时，则控制直流电机进行反转或正转，控制划针对被划线零件的输出压力。
在遇到凸起区域时，补偿装置运转，补偿装置的直流电机转动，带动丝杆螺母右移动，第二螺旋弹簧被拉长，抵消第一预紧螺旋弹簧的反向作用力，此时划针对被划线零件表面的压力减小，达到预定的恒定压力值，从而使得划线深度保持一致；在遇到凹槽区域时，补偿装置运转，补偿装置的直流电机转动，带动丝杆螺母左移动，第二螺旋弹簧被压缩，压缩第一预紧螺旋弹簧，伸长划针到凹槽内，此时划针对被划线零件表面的压力变大，达到预定的恒定压力值，从而使得划线深度保持一致。
优选的，压力检测装置为压力传感器或应变片。
优选的，还包括减速机，减速机设置在联轴器与直流电机的旋转输出轴之间。
优选的，还包括编码器反馈电路，编码器反馈电路的信号输出线与信号处理器连接，编码器反馈电路用于监控直流电机的转速和控制划针运动距离的最小分辨率。
优选的，还包括键盘设定，键盘设定用于设置预定压力值给信号处理器。
优选的，还包括显示装置，显示装置用于显示信号处理器得到的压力信号和输出的电机驱动信号。
控制系统中，通过键盘预先设定压力的大小，设定时可以通过四位七段数码管显示设定压力的数值。划针在工件表面划线时，通过划针将划针对工件表面的压力传递给压力传感器或应变桥。传感器感知压力的大小，并把机械形变成比例的转化成微弱的电信号。我们通过小信号调理放大电路对压力传感器传递的微弱信号进行滤波、放大传递给信号处理器。信号处理器通过片内的ADC转换模块将压力信号编码，与已设定的压力值相比较，规划出电机的运动距离，使得划针对被划线表面压力恒定。编码器反馈电路是可以监控电机转速及控制划针运动距离的最小分辨率。
基于所述的自动划线器的应用方法，包括以下步骤：
A、根据不同的被划线零件设置预定压力值给信号处理器；
B、将划针顶压到被划线零件表面；
C、划针顶压到被划线零件表面后，第一预紧螺旋弹簧的行程发生变化，压力检测装置将检测到的压力信号经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器根据该压力信号和预定压力值进行比较，判断是否需要驱动直流电机转动，若，压力信号在预定压力值范围内，则不需要直流电机转动，若，压力信号不在预定压力值范围内，则需要直流电机转动，若划针对被划线零件的输出压力变大或变小时，则控制直流电机进行反转或正转，控制划针对被划线零件的输出压力。
步骤C的具体步骤为：
当划针对被划线零件的输出压力变大时，划针联动轴带动滑块向右移动，此时处于预紧的第一预紧螺旋弹簧被拉长，压力检测装置检测到的压力值由大变小，将变小后的压力信号传输经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器输出电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路驱动直流电机进行反转，直流电机反传时，丝杆螺母远离划针方向移动，拉长第二螺旋弹簧，第二螺旋弹簧被拉长后，带动滑块向远离划针方向移动，滑块带动划针再次右移，此时第一预紧螺旋弹簧再次被拉长，压力检测装置检测到的压力值则由小变得更小，划针对被划线零件的输出压力将会变小；
当划针对被划线零件的输出压力变小时，划针联动轴带动滑块向左移动，此时处于预紧的第一预紧螺旋弹簧被压缩，压力检测装置检测到的压力值由小变大，将变大后的压力信号传输经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器输出电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路驱动直流电机进行正转，当直流电机正转时，丝杆螺母向着划针方向移动，压缩第二螺旋弹簧，第二螺旋弹簧被压缩后，推动滑块向划针方向移动，滑块带动划针左移，此时第一预紧螺旋弹簧再次被压缩，压力检测装置检测到的压力值则由大变得更大，划针对被划线零件的输出压力将会变大。
本发明提高手动划线的效率，降低手动划线的强度，不需要人为的在划线过程中调节划针与工件表面接触的角度及距离；只须划线之前设定压力大小，在一定的轴向范围内，不用人工去参与调节，因此降低了工人的划线强度及提高了划线效率。
本发明的优点在于：1.实现平行与坐标轴的划线功能，被划线零件为毛坯件，被划表面为实体；2.划线头对工作表面的轴向压力为恒定力，该力可以使划针在工件表面划上均匀的线；3.划针对工件表面的压力值可以进行设定，满足在不同硬度的工件表面上自游划线。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为划针右移的示意图。
图3为控制系统的示意图。
图中的附图标记分别表示为：1、划针；2、划针联动轴；3、压力检测装置；4、第一预紧螺旋弹簧；5、滑块；6、导向槽；7、第二螺旋弹簧；8、丝杆轴；9、联轴器；10、直流电机；11、划针筒；12、丝杆螺母；13、导向块。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
自动划线器，包括中空的划针筒11，划针筒11的左端内壁安装有压力检测装置3，划针筒11的右端内壁安装有直流电机10，还包括左端安装有划针1的划针联动轴2，划针联动轴2的右端从划针筒11的左端外壁插入到划针筒11内，划针联动轴2同时贯穿压力检测装置3，划针联动轴2延伸到划针筒11内的一端连接有滑块5，在滑块与压力检测装置3之间设置有套设在划针联动轴2上的第一预紧螺旋弹簧4，第一预紧螺旋弹簧一端与压力检测装置3连接，第一预紧螺旋弹簧另一端与滑块5连接；还包括设置在划针筒11内的丝杆轴8，丝杆轴外套设置有丝杆螺母12，丝杆轴的右端通过联轴器9与直流电机的旋转输出轴连接，丝杆螺母12与滑块5之间设置有第二螺旋弹簧7，第二螺旋弹簧一端与滑块5连接，第二螺旋弹簧另一端与丝杆螺母12连接，第二螺旋弹簧套设在丝杆轴外径上，划针筒11的内壁还开有导向槽6，丝杆螺母12上安装有导向块13，导向块13插设在导向槽6内；还包括与压力检测装置的信号输出线连接的小信号调理放大电路，还包括与小信号调理放大电路的信号输出线连接的信号处理器，还包括与信号处理器的信号输出线连接的电机驱动电路，电机驱动电路的信号输出线连接到直流电机，其中，压力检测装置用于检测第一预紧螺旋弹簧压触到压力检测装置的压力信号，小信号调理放大电路将压力检测装置的压力信号进行放大处理，信号处理器根据放大后的压力信号输出对应的电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路根据电机驱动信号控制直流电机。
上述自动划线器主要包括两个部分：第一个部分包括压力检测装置3、第一预紧螺旋弹簧、带有划针的划针联动轴2、滑块，这个四个部件构成了划线调整机构，同时具备检测压力的能，其工作原理为：划针顶压到被划线零件表面后，划针向右移动，带动划针联动轴2移动，第一预紧螺旋弹簧处于预紧状态，滑块在划针联动轴2的顶压下被迫右移动，因此压力检测装置3输出压力信号成为初始压力信号；在平整表面移动时，初始压力信号不变，划针对被划线零件表面的压力保持恒定压力P，当划针滑动到凸起区域时，划针再次右移动，滑块在划针联动轴2的顶压下再次被迫右移动，压力检测装置3输出压力信号与初始压力信号相比变小；而划针对被划线零件表面的压力会变大，如果不调整划针对被划线零件表面的压力，此时会导致划针对凸起区域的压力过大，划线的深度会加深。当划针滑动到凹槽区域时，划针左移动，滑块在弹簧的拉伸下被迫左移动，压力检测装置3输出压力信号与初始压力信号相比变大；而划针对被划线零件表面的压力会变小，如果不调整划针对被划线零件表面的压力，此时会导致划针对凹槽区域的压力过小，划线的深度会变浅。
本发明还具备补偿装置，补偿装置包括上述第一部分外的其余部分，在补偿装置的作用下：第一预紧螺旋弹簧的行程发生变化，压力检测装置将检测到的压力信号经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器根据该压力信号和预定压力值进行比较，判断是否需要驱动直流电机转动，若，压力信号在预定压力值范围内，则不需要直流电机转动，若，压力信号不在预定压力值范围内，则需要直流电机转动，若划针对被划线零件的输出压力变大或变小时，则控制直流电机进行反转或正转，控制划针对被划线零件的输出压力。
在遇到凸起区域时，补偿装置运转，补偿装置的直流电机转动，带动丝杆螺母右移动，第二螺旋弹簧被拉长，抵消第一预紧螺旋弹簧的反向作用力，此时划针对被划线零件表面的压力减小，达到预定的恒定压力值，从而使得划线深度保持一致；在遇到凹槽区域时，补偿装置运转，补偿装置的直流电机转动，带动丝杆螺母左移动，第二螺旋弹簧被压缩，压缩第一预紧螺旋弹簧，伸长划针到凹槽内，此时划针对被划线零件表面的压力变大，达到预定的恒定压力值，从而使得划线深度保持一致。
优选的，压力检测装置3为压力传感器或应变片。
优选的，还包括减速机，减速机设置在联轴器与直流电机的旋转输出轴之间。
优选的，还包括编码器反馈电路，编码器反馈电路的信号输出线与信号处理器连接，编码器反馈电路用于监控直流电机的转速和控制划针运动距离的最小分辨率。
优选的，还包括键盘设定，键盘设定用于设置预定压力值给信号处理器。
优选的，还包括显示装置，显示装置用于显示信号处理器得到的压力信号和输出的电机驱动信号。
基于所述的自动划线器的应用方法，包括以下步骤：
A、根据不同的被划线零件设置预定压力值给信号处理器；
B、将划针顶压到被划线零件表面；
C、划针顶压到被划线零件表面后，第一预紧螺旋弹簧的行程发生变化，压力检测装置将检测到的压力信号经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器根据该压力信号和预定压力值进行比较，判断是否需要驱动直流电机转动，若，压力信号在预定压力值范围内，则不需要直流电机转动，若，压力信号不在预定压力值范围内，则需要直流电机转动，若划针对被划线零件的输出压力变大或变小时，则控制直流电机进行反转或正转，控制划针对被划线零件的输出压力。
步骤C的具体步骤为：
当划针对被划线零件的输出压力变大时，划针联动轴带动滑块向右移动，此时处于预紧的第一预紧螺旋弹簧被拉长，压力检测装置检测到的压力值由大变小，将变小后的压力信号传输经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器输出电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路驱动直流电机进行反转，直流电机反传时，丝杆螺母远离划针方向移动，拉长第二螺旋弹簧7，第二螺旋弹簧7被拉长后，带动滑块向远离划针方向移动，滑块带动划针再次右移，此时第一预紧螺旋弹簧再次被拉长，压力检测装置检测到的压力值则由小变得更小，划针对被划线零件的输出压力将会变小；
当划针对被划线零件的输出压力变小时，划针联动轴带动滑块向左移动，此时处于预紧的第一预紧螺旋弹簧被压缩，压力检测装置检测到的压力值由小变大，将变大后的压力信号传输经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器输出电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路驱动直流电机进行正转，当直流电机正转时，丝杆螺母向着划针方向移动，压缩第二螺旋弹簧7，第二螺旋弹簧7被压缩后，推动滑块向划针方向移动，滑块带动划针左移，此时第一预紧螺旋弹簧再次被压缩，压力检测装置检测到的压力值则由大变得更大，划针对被划线零件的输出压力将会变大。
如上所述，则能很好的实现本发明。
Claims (8)
1.自动划线器，包括中空的划针筒（11），划针筒（11）的左端内壁安装有压力检测装置（3），划针筒（11）的右端内壁安装有直流电机（10），还包括左端安装有划针（1）的划针联动轴（2），划针联动轴（2）的右端从划针筒（11）的左端外壁插入到划针筒（11）内，划针联动轴（2）同时贯穿压力检测装置（3），划针联动轴（2）延伸到划针筒（11）内的一端连接有滑块（5），其特征在于：在滑块与压力检测装置（3）之间设置有套设在划针联动轴（2）上的第一预紧螺旋弹簧（4），第一预紧螺旋弹簧一端与压力检测装置（3）连接，第一预紧螺旋弹簧另一端与滑块（5）连接；还包括设置在划针筒（11）内的丝杆轴（8），丝杆轴外套设置有丝杆螺母（12），丝杆轴的右端通过联轴器（9）与直流电机的旋转输出轴连接，丝杆螺母（12）与滑块（5）之间设置有第二螺旋弹簧（7），第二螺旋弹簧一端与滑块（5）连接，第二螺旋弹簧另一端与丝杆螺母（12）连接，第二螺旋弹簧套设在丝杆轴外径上，划针筒（11）的内壁还开有导向槽（6），丝杆螺母（12）上安装有导向块（13），导向块（13）插设在导向槽（6）内；还包括与压力检测装置的信号输出线连接的小信号调理放大电路，还包括与小信号调理放大电路的信号输出线连接的信号处理器，还包括与信号处理器的信号输出线连接的电机驱动电路，电机驱动电路的信号输出线连接到直流电机，其中，压力检测装置用于检测第一预紧螺旋弹簧压触到压力检测装置的压力信号，小信号调理放大电路将压力检测装置的压力信号进行放大处理，信号处理器根据放大后的压力信号输出对应的电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路根据电机驱动信号控制直流电机。
2.根据权利要求1所述的自动划线器，其特征在于：压力检测装置（3）为压力传感器或应变片。
3.根据权利要求1所述的自动划线器，其特征在于：还包括减速机，减速机设置在联轴器与直流电机的旋转输出轴之间。
4.根据权利要求1所述的自动划线器，其特征在于：还包括编码器反馈电路，编码器反馈电路的信号输出线与信号处理器连接，编码器反馈电路用于监控直流电机的转速和控制划针运动距离的最小分辨率。
5.根据权利要求1所述的自动划线器，其特征在于：还包括键盘设定，键盘设定用于设置预定压力值给信号处理器。
6.根据权利要求1所述的自动划线器，其特征在于：还包括显示装置，显示装置用于显示信号处理器得到的压力信号和输出的电机驱动信号。
7.基于权利要求1-6中任意一项所述的自动划线器的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、根据不同的被划线零件设置预定压力值给信号处理器；
B、将划针顶压到被划线零件表面；
C、划针顶压到被划线零件表面后，第一预紧螺旋弹簧的行程发生变化，压力检测装置将检测到的压力信号经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器根据该压力信号和预定压力值进行比较，判断是否需要驱动直流电机转动，若，压力信号在预定压力值范围内，则不需要直流电机转动，若，压力信号不在预定压力值范围内，则需要直流电机转动，若划针对被划线零件的输出压力变大或变小时，则控制直流电机进行反转或正转，控制划针对被划线零件的输出压力。
8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于：步骤C的具体步骤为：
当划针对被划线零件的输出压力变大时，划针联动轴带动滑块向右移动，此时处于预紧的第一预紧螺旋弹簧被拉长，压力检测装置检测到的压力值由大变小，将变小后的压力信号传输经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器输出电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路驱动直流电机进行反转，直流电机反传时，丝杆螺母远离划针方向移动，拉长第二螺旋弹簧（7），第二螺旋弹簧（7）被拉长后，带动滑块向远离划针方向移动，滑块带动划针再次右移，此时第一预紧螺旋弹簧再次被拉长，压力检测装置检测到的压力值则由小变得更小，划针对被划线零件的输出压力将会变小；
当划针对被划线零件的输出压力变小时，划针联动轴带动滑块向左移动，此时处于预紧的第一预紧螺旋弹簧被压缩，压力检测装置检测到的压力值由小变大，将变大后的压力信号传输经过小信号调理放大电路的放大后输入给信号处理器，信号处理器输出电机驱动信号给电机驱动电路，电机驱动电路驱动直流电机进行正转，当直流电机正转时，丝杆螺母向着划针方向移动，压缩第二螺旋弹簧（7），第二螺旋弹簧（7）被压缩后，推动滑块向划针方向移动，滑块带动划针左移，此时第一预紧螺旋弹簧再次被压缩，压力检测装置检测到的压力值则由大变得更大，划针对被划线零件的输出压力将会变大。
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- 2015-05-11 CN CN201510235015.0A patent/CN104802150B/zh active Active
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Also Published As
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