CN105738034A - 激光校正摆轮重心偏移的平衡测量方法及测量切削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光校正摆轮重心偏移的平衡测量方法及测量切削装置，其中，机械控制部分包括转动平台、激光器、真空吸气嘴、支架、激光发射接收回路和激光测量机头；激光发射接收回路包括的光电接收器和激光发射器为一体，摆轮放置在固定平台上，激光器平面移动，发射的激光束与需要切削的摆轮相对应，真空吸气嘴与激光束切削完全对应，通过切削完成摆轮的平衡。有益效果是：采用激光束进行切削避免了传统刀具切削前期调刀的误差、调刀时间较长、刀具磨损等缺陷，对切削样式没有任何限制，能够达到高精度的摆轮偏重平衡。该切削形式为摆轮偏重平衡带来很大的自由空间，从而实现任意切削形状样式和深度的加工，并且该切削方式不会带来废渣废料。
Description
技术领域
本发明涉及一种手表摆轮偏重的测量方法及测量切削装置；特别是涉及一种无卡度高精度摆轮偏重的测量及激光平衡加工方法与装置。
背景技术
摆轮的平衡性是影响手表机芯走时精度的重要因素。偏重势必会造成摆轮摆动过程中的不协调，特别是机芯在立面时产生突快突慢的现象，所以尽可能减小摆轮偏重是研发过程中的重点。在机械手表中摆轮必须尽量减小偏重，目前摆轮偏重的测量是利用弹簧线圈电磁感应法。图1是现有摆轮支架平面示意图，该支架不适宜超薄机芯摆轮的支承，特别是无卡度超薄机芯摆轮的砝码在转动过程中其砝码会蹭支架的支撑板，一旦砝码蹭到支架支撑板时摆轮转动速度会急剧上升或衰减造成无法测量的结果。
另外，目前摆轮平衡仪是使用金属刀具去除摆轮材料以达到摆轮平衡，金属刀具平衡优点在于调刀过程直观可见。缺点在于平衡前期调整刀具时间长，调整刀具失误容易撞坏刀具主轴，平衡精度受刀具磨损等问题弊病，切削中的刀具垂直进给至一定深度。一般切削刀具只可轴向转动，而其切削的位置是通过转动固定平台的转动来控制，并且转动固定平台上下移动拖动摆轮进行切削，转动固定平台通过真空的吸附无卡度摆轮。在刀具切削后，真空吸气嘴开启吸取废渣废料。但是实际生产中废渣废料不可能完全被真空吸气嘴吸取，剩余的废渣废料会堵塞转动固定平台的真空吸气孔造成无法吸附的现象，在刀具接触无卡度摆轮时势必会对无卡度摆轮上压合的砝码产生一定不良作用，并且其刀痕只能是月牙型，限制了摆轮所能平衡的最大偏重量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服已有技术的缺点，提供一种能准确测量摆轮偏重的角度和偏重量值的方法以及检测切削装置。
本发明所采用的技术方案是：一种激光校正摆轮重心偏移的平衡测量方法，包括，
A.测量含有偏重的摆轮上下振动而产生的电动势，将感应电动势带入下式：
其中，B是磁场强度，n是线圈的匝数，w为角速度，k为弹簧弹性系数，e为偏重距离，m为所要求的偏重大小；E感应电动势通过电磁线圈电信号直接测量得出，w通过激光轰击圆盘钉每秒所通过的圈数测出；e为摆轮轮辐的直径；
B.在最大值时通过激光轰击圆盘钉的方法，通过角速度和圆盘钉固有位置确定偏重角度；
C.采用激光光点非接触测量圆盘钉的位置信息，测量部分激光为平行光而非聚焦光；
D.通过上述测得的物理量和已知物理量计算得到偏重量值。
一种激光校正摆轮重心偏移的平衡测量切削装置，包括，电气控制部分和机械控制部分；所述机械控制部分包括转动固定平台、激光器、真空吸气嘴、支架、激光发射接收回路和激光测量机头；激光发射接收回路有2组，每组所包括的光电接收器和激光发射器为一体，所述摆轮放置在固定平台上，所述激光器平面移动，发射的激光束与需要切削的摆轮相对应，所述真空吸气嘴与激光束切削完全对应，通过切削完成摆轮的平衡。
所述电气控制部分包括单片机，气动装置，激光发收测量装置，激光去重装置，X86计算机处理系统；所述单片机分别与气动装置激光发收测量装置，X86计算机处理系统相互电连接，气量调节控制单元控制所述气动装置的给气量，测量初期需要通过气鼓将摆轮不间断吹气到一定转速后停气，摆轮在自由衰减的过程中测量其偏重值与偏重角度；所述激光发收装置将检测到摆轮的圆盘钉信号；由光电转换放大电路将光电信号放大到一定幅度，再通过信号整形处理电路将信号整理成标准的TTL电平；摆轮旋转过程中由于偏重带动弹簧振片上下振动经电磁线圈采集电信号再经由信号处理电路后，最终传递给单片微机系统。单片微机系统将两种信号分析整理并计算后由液晶显示器显示输出偏重值与偏重角度。
所述支架12的红宝石支撑片32被支撑夹板33和固定板31夹在中间并通过铆钉34固定，固定板31朝向摆轮2方向由螺钉安装到底座35上，底座35通过紧配合安装连接柱36；底座35的宽度与摆轮摆轴的长度严格匹配。
所述激光测量机头包括，支架12，电磁线圈13，弹簧振片11，强磁鼓15，机身圆筒14和底盖16；所述支架12通过固定装置与弹簧振片11连接，摆轮2放置于支架12上，当摆轮2转动时由于偏心的影响使其上下振动，由弹簧振片11带动电磁线圈13上下振动，在振动过程中产生感应电动势E，所述激光测头17照射摆轮圆盘钉。
本发明的有益效果是：由于采用激光束进行切削避免了传统刀具切削前期调刀的误差、调刀时间较长、刀具磨损等缺陷，对切削样式没有任何限制，能够达到高精度的摆轮偏重平衡。该切削形式为摆轮偏重平衡带来很大的自由空间，从而实现任意切削形状样式和深度的加工，并且此激光气化切削方式不会带来废渣废料。
附图说明
图1是现有摆轮支架平面示意图；
图2是本发明优化后的支架平面示意图；
图3是本发明测量部分结构剖视图；
图4是本发明的电控测量部分与激光加工部分的方框图；
图5是本发明激光平衡部分示意图；
图6是传统刀具和本发明的激光摆轮偏重平衡切削方法对比图；
图7是本发明的激光摆轮偏重平衡切削的样式示意图。
图中：
2.摆轮3.转动固定平台4.砝码5.气嘴
6.激光器7.激光束8.摆轴9.圆盘钉
11.弹簧振片12.支架13.电磁线圈14.机身圆筒
15.强磁鼓16.底盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
具有高精度激光加工技术在各行业均有广泛应用，本发明技术方案的原理是，激光切削加工技术是一种通过激光物质在接受了辐射光能后通过离子能级的跃迁和光放大而产生的一束发散非常小的高能光束，其能够把能量集中在几平方微米的面积上，从而使功率密度最低限度增大六个数量级，当把这样高的功率密度聚焦在金属上时，将立即使金属融化或升华成气态，本发明通过该功能从而达到了去除偏重的目的。
本发明激光校正摆轮重心偏移的平衡测量方法，包括，
A.测量含有偏重的摆轮上下振动而产生的电动势，将感应电动势带入下式：
其中，B是磁场强度，n是线圈的匝数，w为角速度，k为弹簧弹性系数，e为偏重距离，m为所要求的偏重大小；E感应电动势通过电磁线圈电信号直接测量得出，w通过激光轰击圆盘钉每秒所通过的圈数测出；e为摆轮轮辐的直径；
B.在最大值时通过激光轰击圆盘钉的方法，通过角速度和圆盘钉固有位置确定偏重角度；
C.采用激光光点非接触测量圆盘钉的位置信息，测量部分激光为平行光而非聚焦光；
D.通过上述测得的物理量和已知物理量计算得到偏重量值。
如图2至图7所示，本发明激光校正摆轮重心偏移的平衡测量切削装置，包括，电气控制部分和机械控制部分；如图4所示，电气控制部分包括单片机，气动装置，激光发收测量装置，激光去重装置，X86计算机处理系统；所述单片机分别与气动装置激光发收测量装置，X86计算机处理系统相互电连接，气量调节控制单元控制所述气动装置的给气量，测量初期需要通过气鼓将摆轮不间断吹气到一定转速后停气，摆轮在自由衰减的过程中测量其偏重值与偏重角度；所述激光发收装置将检测到摆轮的圆盘钉信号；由光电转换放大电路将光电信号放大到一定幅度，再通过信号整形处理电路将信号整理成标准的TTL电平；摆轮旋转过程中由于偏重带动弹簧振片上下振动经电磁线圈采集电信号再经由信号处理电路后，最终传递给单片微机系统。单片微机系统将两种信号分析整理并计算后由液晶显示器显示输出偏重值与偏重角度。
数据可通过微机接口RS232和X86计算机处理系统通讯完成数据交换实现微机的数据库管理。微机经计算激光切削位置形状及深度后控制伺服电机带动转动固定平台转动相应角度，并且X86计算机处理系统控制激光驱动电路和能量控制电路最终使激光器发出一束能量很大的激光进行摆轮平衡。
所述机械控制部分包括转动固定平台、激光器、真空吸气嘴、支架12、激光发射接收回路和激光测量机头；激光发射接收回路有2组，每组所包括的光电接收器和激光发射器为一体，所述摆轮放置在固定平台上。
图5是激光平衡摆轮偏重的方法示意图，下面对激光平衡摆轮作进一步说明：
转动固定平台3有中心孔且圆周位置有凹槽，摆轴8倒置插入转动固定平台3的中心孔内。砝码4内陷于转动固定平台3的凹槽内。激光器6不会上下移动而触碰摆轮，其只可做平面运动，当激光器发射出激光束7后，5同时喷出惰性气体，其气嘴头部必须严格对准激光切削位置，防止摆轮切削位置氧化发黑现象。具体切削时间与次数是由偏重量值所决定而非定值。发射的激光束与需要切削的摆轮相对应，所述真空吸气嘴与激光束切削完全对应，通过切削完成摆轮的平衡。
所述支架12的红宝石支撑片32被支撑夹板33和固定板31夹在中间并通过铆钉34固定，固定板31朝向摆轮2方向由螺钉安装到底座35上，底座35通过紧配合安装连接柱36，这样就可以成功避免传统支架蹭摆轮砝码的问题；需要注意的是并不是仅改变安装顺序就可以避免刮蹭，还必须要通过改变夹板所开V型槽来实现，并且底座35的宽度必须与摆轮摆轴的长度严格匹配。所述激光测量机头包括，支架12，电磁线圈13，弹簧振片11，强磁鼓15，机身圆筒14和底盖16；所述支架12通过固定装置与弹簧振片11连接，摆轮2放置于支架12上，当摆轮2转动时由于偏心的影响使其上下振动，由弹簧振片11带动电磁线圈13上下振动，在振动过程中产生感应电动势E，此感应电动势通过导线传递给主机进行计算；所述激光测头17照射摆轮圆盘钉,其信号通过电缆传递给单片机进行计算。
如图3所示，传统刀具只做转动，转动固定平台上下移动带动摆轮上下移动从而切削。e是激光起始位置，f是过程位置，g是终止位置。此过程一次将去除一层摆轮材料。重复上述e、f、g几次后便可获得所需要得到的切削深度。这里转动固定平台不需要上下移动，而是激光器平面移动以切削出需要的形状。
在生产加工中由于美观的要求，切削刀痕不能多于3个。如图7所示，由于激光可切削成任意图形，图例为菱形和心形，这样图形美观的同时还能起到了平衡摆轮的目的。是传统刀具不能做到的，这也为未来的摆轮外观精饰提供了更多优势。
这种技术可以给切削的样式带来很大的自由空间，从而实现任意切削形状样式和深度的加工，并且此激光气化切削方式不会带来废渣废料。如图6所示，同样H深度的情况下，激光的矩形要比刀具的月牙型去除的材料更多从而达到切削量最大的效果
值得指出的是，本发明并不限实施例中所举出的矩形、菱形、心形等图形激光加工。根据本发明思想和方法可以根据偏心量适当调整激光切削的形状结构，只要使用激光技术切削气化以达到平衡偏重的目的均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种激光校正摆轮重心偏移的平衡测量方法，其特征在于，包括，
A.测量含有偏重的摆轮上下振动而产生的电动势，将感应电动势带入下式：
其中，B是磁场强度，n是线圈的匝数，w为角速度，k为弹簧弹性系数，e为偏重距离，m为所要求的偏重大小；E感应电动势通过电磁线圈电信号直接测量得出，w通过激光轰击圆盘钉每秒所通过的圈数测出；e为摆轮轮辐的直径；
B.在最大值时通过激光轰击圆盘钉的方法，通过角速度和圆盘钉固有位置确定偏重角度；
C.采用激光光点非接触测量圆盘钉的位置信息，测量部分激光为平行光而非聚焦光；
D.通过上述测得的物理量和已知物理量计算得到偏重量值。
2.一种激光校正摆轮重心偏移的平衡测量切削装置，其特征在于，包括，电气控制部分和机械控制部分；所述机械控制部分包括转动固定平台、激光器、真空吸气嘴、支架、激光发射接收回路和激光测量机头；激光发射接收回路有2组，每组所包括的光电接收器和激光发射器为一体，所述摆轮放置在固定平台上，所述激光器平面移动，发射的激光束与需要切削的摆轮相对应，所述真空吸气嘴与激光束切削完全对应，通过切削完成摆轮的平衡。
3.根据权利要求2所述的激光校正摆轮重心偏移的平衡测量切削装置，其特征在于，所述电气控制部分包括单片机，气动装置，激光发收测量装置，激光去重装置，X86计算机处理系统；所述单片机分别与气动装置激光发收测量装置，X86计算机处理系统相互电连接，气量调节控制单元控制所述气动装置的给气量，测量初期需要通过气鼓将摆轮不间断吹气到一定转速后停气，摆轮在自由衰减的过程中测量其偏重值与偏重角度；所述激光发收装置将检测到摆轮的圆盘钉信号；由光电转换放大电路将光电信号放大到一定幅度，再通过信号整形处理电路将信号整理成标准的TTL电平；摆轮旋转过程中由于偏重带动弹簧振片上下振动经电磁线圈采集电信号再经由信号处理电路后，最终传递给单片微机系统。
4.单片微机系统将两种信号分析整理并计算后由液晶显示器显示输出偏重值与偏重角度。
5.根据权利要求2所述的激光校正摆轮重心偏移的平衡测量切削装置，其特征在于，所述支架（12）的红宝石支撑片（32）被支撑夹板（33）和固定板（31）夹在中间并通过铆钉（34）固定，固定板（31）朝向摆轮（2）方向由螺钉安装到底座（35）上，底座（35）通过紧配合安装连接柱（36）；底座（35）的宽度与摆轮摆轴的长度严格匹配。
6.根据权利要求2所述的激光校正摆轮重心偏移的平衡测量切削装置，其特征在于，所述激光测量机头包括，支架（12），电磁线圈（13），弹簧振片（11），强磁鼓（15），机身圆筒（14）和底盖（16）；所述支架（12）通过固定装置与弹簧振片（11）连接，摆轮（2）放置于支架（12）上，当摆轮（2）转动时由于偏心的影响使其上下振动，由弹簧振片（11）带动电磁线圈（13）上下振动，在振动过程中产生感应电动势E，所述激光测头（17）照射摆轮圆盘钉。
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