CN105058167B - 一种激光端面定位器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械制造及其行业设备技术领域，具体为一种激光端面定位器及其控制方法，包括能够发出激光束的激光发生器、用于接收激光发生器发出激光束的激光接收光敏开关和控制器，所述的控制器与激光接收光敏开关电连接。本发明结构简单，实用性强。

Description

一种激光端面定位器及其控制方法

技术领域

本发明涉及机械制造及其行业设备技术领域，具体为一种针对数控外圆磨、数控内圆磨、数控凸轮磨、数控曲轴磨、数控曲线磨、加工中心、数控铣床等机械加工中的自动定位、自动对刀及自动检测的激光端面定位器及其控制方法。

背景技术

如在数控外圆磨加工中，当工件有台阶且无退刀槽或台阶端面需要精确磨削加工的，由于每个工件中心孔存在偏差直接导致工件坐标系的Z轴与数控系统Z轴坐标零点发生变化，这时数控系统无法识别。

现有机械制造加工领域需要精确定位、自动对刀、自动检测，而现有定位与检测均采用机械触发式高灵敏开关，结构复杂，且其在检测过程中需装配在能运动的工作台导轨上，导致累积误差增加，精度不高，且机械触发式高灵敏开关只能单向开关触发，进而只能单向工作，影响工作效率，如果发生碰撞会造成毁灭式的损坏。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、精度高、工作效率高的激光端面定位器及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种激光端面定位器，包括能够发出激光束的激光发生器、用于接收激光发生器发出激光束的激光接收光敏开关和控制器，所述的控制器与激光接收光敏开关电连接。

进一步，还包括用于安装激光发生器的第一壳体，第一壳体上设有防水装置、对准装置和清洁装置。

进一步，还包括用于安装激光接收光敏开关的第二壳体，第二壳体上设有防水装置、对准装置和清洁装置。

进一步，所述第一壳体上的对准装置包括与激光发生器相连的镜头，激光发生器与镜头通过镜片相连。

进一步，所述第一壳体上的清洁装置包括设在第一壳体内部并且能够吹扫镜片的气管，所述的气管连接有气管接头。

进一步，所述第一壳体上的防水装置包括设在第一壳体上的防水胶，防水胶通过六角螺柱与第一壳体相连。

进一步，所述的第一壳体与第二壳体均通过夹紧装置连接有支架，支架上设有激光对准头。

进一步，所述的夹紧装置包括夹紧垫圈、锁紧六角螺丝与横穿过支架的夹紧螺柱，激光对准头通过夹紧垫圈和锁紧六角螺丝与夹紧螺柱相连。

进一步，所述的镜片与镜头之间依次设有内防水橡胶圈和外防水橡胶圈。

进一步，一种适用于上述激光端面定位器的控制方法，具体控制过程如下：

a.将激光端面定位器安装在数控机床上，接通电源，激光发生器发出激光，当另一端的激光接收光敏开关接收到激光时，激光接收光敏开关输出低电平(高电平)，激光束相对于数控机床的坐标零点的直线距离形成了一个固定值，通过系统参数及指令输入给数控系统；

b.当更换工件时，让数控系统控制Z轴拖板以小于1000毫米每分钟的速度移动工件去切断激光束，激光接收光敏开关输出高电平(低电平)，并将高电平(低电平)传递给控制器，控制器将信号传递给数控系统；

c.数控系统把此工件相对于上一工件的Z轴坐标自动进行偏向辨认计算形成一个刀补变量，当把程序中Z轴刀补设作一宏变量时引入Z轴坐标加工刀补，数控系统执行自动程序至引入宏程序时均调用自动生成的刀补变量，把计算结果引入宏变量；

d.重复步骤b和步骤c,使各个工件Z轴坐标的变化在机床坐标系零点的相对偏向体现数值上。

对比现有技术的不足，本发明提供的技术方案所带来的有益效果：1.本发明采用的是红外激光自动轴向定位，工件可从任意方向上切断激光，进而能实现多向工作，提高了工作效率。2.本发明实现了机械加工中各工件坐标位置与机床坐标零点位置偏差的自动检测。3.本发明也能在各类机床中自动定位。4.本发明也是各类机械加工中定余量加工的自动定位和检测(定余量加工是指工件加工中只以去材料为基准)。5.本发明相对于机械触发式高灵敏开关在检测时是固定的，有效的减少误差，提高了测量精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为第一壳体的整体结构示意图。

具体实施方式

参照图1-图2对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示：一种激光端面定位器及其控制方法，包括能够发出激光束的激光发生器1、用于接收激光发生器1发出激光束的激光接收光敏开关2和控制器，所述的控制器与激光接收光敏开关2电连接。

采用一个能够发出激光束的激光发生器1和一个能够接收激光束的激光接收光敏开关2组合，结构简单，通电时，激光发生器1发出激光束，当另一端的激光接收光敏开关2接收激光时，激光接收光敏开关2输出低电平(高电平)，当工件切断激光接收光敏开关2输出高电平(低电平)，高电平(低电平)给控制器实现自动控制或自动检测定位，以切断激光为发出信号的触发点，采用的是红外激光自动轴向定位，工件可从任意方向上切断激光，进而能实现多向工作，提高了工作效率,且不易损坏，其中CNC可代替控制器。

还包括用于安装激光发生器1的第一壳体11，第一壳体11上设有防水装置、对准装置和清洁装置；

第一壳体11上的对准装置包括与激光发生器1相连的镜头3，激光发生器1与镜头3通过镜片4相连，以此来方便作为激光发射源的激光发生器1与作为激光接收源的激光接收光敏开关2能够相互对准；

第一壳体11上的清洁装置包括设在第一壳体11内部并且能够吹扫镜片4的气管51，所述的气管51连接有气管接头52，气管接头52连接有压缩空气源、氮气源、氧气源等其他气体源，当镜片4处有污渍时，可利用气源吹扫镜片4，达到清洁内部的作用，不需拆除内部结构；

第一壳体11上的防水装置包括设在第一壳体11上的防水胶61，防水胶61通过六角螺柱62与第一壳体11相连，在数控机床加工过程中，往往需要冷却水对刀具和工件进行冷却，防水胶61能够有效的防止冷却水溅到第一壳体11的现象发生。

还包括用于安装激光接收光敏开关2的第二壳体21，第二壳体21的结构、尺寸和外形与第一壳体11相同，也可以不同，但是为了美观，将第二壳体21的结构、尺寸和外形与第一壳体11设计的相同，第二壳体21上也设有防水装置、对准装置和清洁装置，且第二壳体21上的对准装置包括与激光接收光敏开关2相连的镜头3，激光接收光敏开关2与镜头3通过镜片4相连，以此来方便作为激光发射源的激光发生器1与作为激光接收源的激光接收光敏开关2能够相互对准；

第二壳体21上的清洁装置包括设在第二壳体21内部并且能够吹扫镜片4的气管51，所述的气管51连接有气管接头52，气管接头52连接有压缩空气源、氮气源、氧气源等其他气体源，当镜片4处有污渍时，可利用气源吹扫镜片4，达到清洁内部的作用，不需拆除内部结构；

第二壳体21上的防水装置包括设在第二壳体21上的防水胶61，防水胶61通过六角螺柱62与第二壳体21相连，在数控机床加工过程中，往往需要冷却水对刀具和工件进行冷却，防水胶61能够有效的防止冷却水溅到第二壳体21的现象发生；

第一壳体11与第二壳体21均通过夹紧装置连接有支架7，支架7分别与第一壳体11和第二壳体21铰链连接的，夹紧装置8包括夹紧垫圈81、锁紧六角螺丝82与分别横穿过支架7的夹紧螺柱83，支架7上设有激光对准头71，激光对准头71的目的是为了调节的激光束的上下偏向角度，方便激光发生器1与激光接收光敏开关2相互对准，激光对准头71通过夹紧垫圈81和锁紧六角螺丝82与夹紧螺柱83相连。

镜片4与镜头3之间依次设有内防水橡胶圈31和外防水橡胶圈32，有效的防止冷却水或者污水溅射到镜片4与镜头3之间的连接处，有效的防止镜片4粘上杂质的现象发生，进而防止激光发生器1正常发发射激光束的现象发生。

如果将第一壳体11内设有的激光发生器1、防水装置、清洁装置和对准装置等整体作为一个发射端，将第二壳体21内设有的激光接收光敏开关2、防水装置、清洁装置和对准装置等整体作为一个接收端，那么接收端与发射端的唯一区别是激光发生器1更换成了激光接收光敏开关2。

进一步，一种适用于上述激光端面定位器的控制方法，本控制方法主要是将这一技术使用至数控外圆磨等机械加工和自动化设备中，如在数控外圆磨中使用中心孔为定位基础装夹时，当工件有台阶且无退刀槽或者台阶端面需要精确磨削加工的，由于每个工件中心孔存在偏差直接导致工件坐标系的Z轴为坐标与数控系统机床Z轴坐标零点发生变化，这时，数控系统无法识别，为了克服这一弊端，本发明控制过程如下：

a.将激光端面定位器安装在数控机床上，接通电源，激光发生器1发出激光，当另一端的激光接收光敏开关2接收到激光时，激光接收光敏开关2输出低电平(高电平)，激光束相对于数控机床的坐标零点的直线距离形成了一个固定值，通过系统参数及指令输入给数控系统；

b.当更换工件时，让数控系统控制Z轴拖板以小于1000毫米每分钟的速度移动工件去切断激光束，此时，激光接收光敏开关2输出高电平(低电平)，并将高电平(低电平)传递给控制器，控制器将信号传递给数控系统；

c.数控系统把此工件相对于上一工件的Z轴坐标自动进行偏向辨认计算形成一个刀补变量，当把程序中Z轴刀补设作一宏变量时引入Z轴坐标加工刀补，数控系统执行自动程序至引入宏程序时均调用自动生成的刀补变量，把计算结果引入宏变量；

d.重复步骤b和步骤c,使各个工件Z轴坐标的变化在机床坐标系零点的相对偏向体现数值上。

因此，在数值上就有实践意义啦，实现了机械加工中各工件坐标位置与机床坐标零点位置偏差的自动检测，也能在各类机床中自动定位，也是各类机械加工中定余量加工的自动定位和检测(定余量加工是指工件加工中只以去材料为基准)，同时，本发明相对于机械触发式高灵敏开关在检测时是固定不动的，减少了累积误差，提高了测量精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种激光端面定位器，其特征在于:包括能够发出激光束的激光发生器、用于接收激光发生器发出激光束的激光接收光敏开关和控制器，所述的控制器与激光接收光敏开关电连接，还包括用于安装激光发生器的第一壳体，第一壳体上设有防水装置、对准装置和清洁装置，还包括用于安装激光接收光敏开关的第二壳体，第二壳体上设有防水装置、对准装置和清洁装置。

2.根据权利要求1所述的一种激光端面定位器，其特征在于：所述第一壳体上的对准装置包括与激光发生器相连的镜头，激光发生器与镜头通过镜片相连。

3.根据权利要求1所述的一种激光端面定位器，其特征在于：所述第一壳体上的清洁装置包括设在第一壳体内部并且能够吹扫镜片的气管，所述的气管连接有气管接头。

4.根据权利要求1所述的一种激光端面定位器，其特征在于：所述第一壳体上的防水装置包括设在第一壳体上的防水胶，防水胶通过六角螺柱与第一壳体相连。

5.根据权利要求1所述的一种激光端面定位器，其特征在于：所述的第一壳体与第二壳体均通过夹紧装置连接有支架，支架上设有激光对准头。

6.根据权利要求5所述的一种激光端面定位器，其特征在于：所述的夹紧装置包括夹紧垫圈、锁紧六角螺丝与横穿过支架的夹紧螺柱，激光对准头通过夹紧垫圈和锁紧六角螺丝与夹紧螺柱相连。

7.根据权利要求2所述的一种激光端面定位器，其特征在于：所述的镜片与镜头之间依次设有内防水橡胶圈和外防水橡胶圈。

8.一种适用于权利要求1-7中任意一项所述的激光端面定位器的控制方法，其特征在于：具体控制过程如下：

a.将激光端面定位器安装在数控机床上，接通电源，激光发生器发出激光，当另一端的激光接收光敏开关接收到激光时，激光接收光敏开关输出低电平，激光束相对于数控机床的坐标零点的直线距离形成了一个固定值，通过系统参数及指令输入给数控系统；

b.当更换工件时，让数控系统控制Z轴拖板以小于1000毫米每分钟的速度移动工件去切断激光束，激光接收光敏开关输出高电平，并将高电平传递给控制器，控制器将信号传递给数控系统；

c.数控系统把此工件相对于上一工件的Z轴坐标自动进行偏向辨认计算形成一个刀补变量，当把程序中Z轴刀补设作一宏变量时引入Z轴坐标加工刀补，数控系统执行自动程序至引入宏程序时均调用自动生成的刀补变量，把计算结果引入宏变量；

d.重复步骤b和步骤c,使各个工件Z轴坐标的变化在机床坐标系零点的相对偏向体现数值上。