CN107272577A - 一种周边磨床在线测量和厚度测量装置 - Google Patents

一种周边磨床在线测量和厚度测量装置 Download PDF

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Abstract

一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，包括磨床本体、数控系统、工控机、主控制模块、IC测量采集模块、厚度测量采集模块、IC测头、厚度测头，所述IC测头正对刀片的侧面安装在磨床本体上并与IC测量采集模块连接，所述厚度测头安装在磨床本体的夹紧轴侧面并与厚度测量采集模块连接，所述IC测量采集模块和厚度测量采集模块均与主控制模块连接，所述数控系统与主控制模块均与工控机连接，所述IC测头与数控系统连接，所述夹紧轴的驱动机构与数控系统连接。本发明不仅能够实现在线测量同时还能实现刀片厚度的测量，功能完善，而且均是自动化实现，可控性强。

Description

一种周边磨床在线测量和厚度测量装置
技术领域
本发明涉及一种周边磨床在线测量和厚度测量装置。
背景技术
在周边磨床加工刀片的过程中，往往需要通过在线测量装置来检测工件的质量，通过这种装置可以判别误差的大小，同时当误差超过阈值进行补偿或重磨的处理；现有技术中，对于周边磨床加工刀片的在线测量装置及方法，控制不够简化，数据传输及时性不够，且容易造成数据丢失。
目前有五轴联动数控周边刃磨床的在线测量系统主要由机床本体、数控系统、伺服系统、测头和计算机系统组成。本机床中，测头水平安装于C轴转台内，垂直于B轴轴线并与A轴轴线重合。此安装位置使得测量时测头轴线与刀片端面在同一平面内，完全符合阿贝测量原则。在线检测系统以数控系统为控制平台，实现测头自动测量控制，测量数据采集、分析和计算。当机床在线检测系统开始工作时，数控系统按照测量宏程序控制B轴的驱动顶尖，带动被测刀片旋转至测量位置后向PLC发出测量命令，此时PLC相应数字输出口有效，气阀开启，测头在压缩空气的驱动下向前伸出直至接触到被测刀片。在测头向前伸出的过程中，测头内部扫描光栅尺标定位置，不间断的向系统计数器输出lVpp正弦波电压信号，计数器对测头输出信号进行模数转换后由PLC对测量值进行读取。由于测量时测头处于运动状态，所以PLC读取的值是实时的变化量，直到测头接触到刀片后所读值不再变化。为了确保测头接触刀片时候测量值的准确读取，在PLC中对每次读到的测量值进行比较，其最大值便为测头与刀片接触时的测量值。将该测量值存储在系统变量里，以方便在整个测量工作结束后对测量结果的分析计算。将测头测量值存储在变量后，气阀关闭并打开排气阀，测头在内部拉簧的作用下回到初始位置。到此，测头对刀片周边第一边的测量结束，按顺序开始进行下-个测量动作，对刀片周边的第二边进行测量，其测量原理与测量第一边相同。
从上述可知，测量过程中测头的控制对测量的准确度有一定的影响，还有对于刀片的厚度一般不会同时进行采样处理。
发明内容
本发明提出了一种可控性强、数据采集准确、功能完善的周边磨床在线测量和厚度测量装置。
本发明采用的技术方案是：
一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：包括磨床本体、数控系统、工控机、主控制模块、IC测量采集模块、厚度测量采集模块、IC测头、厚度测头，所述IC测头正对刀片的侧面安装在磨床本体上并与IC测量采集模块连接，所述厚度测头安装在磨床本体的夹紧轴侧面并与厚度测量采集模块连接，所述IC测量采集模块和厚度测量采集模块均与主控制模块连接，所述数控系统与主控制模块均与工控机连接，所述IC测头与数控系统连接，所述夹紧轴的驱动机构与数控系统连接；
所述IC测头包括测头座、连接于测头座底部的测头底板、密封连接于测头座后部的测头盖，所述测头座中穿设有可沿着其内壁移动的活塞杆，所述活塞杆的后端将测头座内腔体分割成一前进腔和后退腔，前进腔和后退腔均与进气口连通，所述进气口与控制其工作方式的数控系统连接；所述活塞杆的前端连接有平板头，活塞杆后端固定连接有一磁尺，所述磁尺穿设在测头盖和测头座的内腔内，所述磁尺上套装有读数头，所述读数头与IC测量采集模块连接；所述测头座的前端设有将活塞杆包裹的护罩。本发明不仅能够实现在线测量同时还能实现刀片厚度的测量，功能完善，而且均是自动化实现，可控性强。
进一步，所述厚度测头包括磁针、磁针座、读数模块，所述磁针固定在磁针座上，所述磁针座固定安装在磨床本体的夹紧轴上，所述读数模块套装在磁针上并与厚度测量采集模块连接。
进一步，所述护罩包括可伸缩的软质罩体，所述软质罩体的一端固定在测头座上，另一端固定在一护罩座上，所述护罩座固定连接在活塞杆的前端，所述平板头固定在护罩座的前端。
进一步，所述测头盖通过测头法兰与测头座连接固定，所述磁尺从测头盖穿过测头法兰与活塞杆连接。
进一步，所述测头法兰与测头盖和测头座之间均安装有密封圈。
进一步，所述活塞杆与测头座的前端之间设有密封铜套。
进一步，所述测头盖的后部内安装有测头柄，所述磁尺的后端穿设在测头柄内。
进一步，所述主控制模块通过串口模块与工控机连接。
进一步，所述数控系统与工控机通过OPC通讯连接。OPC为OLE for ProcessControl,用于过程控制的OLE。
进一步，所述IC测量采集模块和厚度测量采集模块均是一计数器模块。
本发明的有益效果：可以实现刀片的在线测量，配合机械手的控制可以实现，提高自动化程度，可控性强，数据传输稳定且传输速度快，并且还能同时采集刀片的厚度，功能完善，提高数据的完整性。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的安装示意图。
图3是本发明的IC测头的结构示意图。
图4是本发明的进气口处的气动控制原理图。
图5、图6是本发明在线测量流程图。
图7是本发明的厚度测头的安装结构示意图。
图8是本发明的夹紧轴液压控制原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
参见图1、图2，一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，包括磨床本体30、数控系统50、工控机60、主控制模块70、IC测量采集模块80、厚度测量采集模块90、IC测头20、厚度测头，所述IC测头20正对刀片的侧面安装在磨床本体30上并与IC测量采集模块80连接，所述厚度测头安装在磨床本体30的夹紧轴15侧面并与厚度测量采集模块90连接，所述IC测量采集模块80和厚度测量采集模块90均是一计数器模块MG20-DG并均与主控制模块70连接；所述主控制模块70采用索尼控制器MG10-P2,是通过串口模块与工控机60连接；所述数控系统50与工控机60通过OPC(OPC为OLE for Process Control,用于过程控制的OLE)通讯连接，所述IC测头20与数控系统50连接，所述夹紧轴15的驱动机构与数控系统50连接。本发明不仅能够实现在线测量同时还能实现刀片厚度的测量，功能完善，而且均是自动化实现，可控性强。
参见图3，所述IC测头20包括测头座1、连接于测头座1底部的测头底板11、密封连接于测头座1后部的测头盖10，所述测头座1中穿设有可沿着其内壁移动的活塞杆3，所述活塞杆3与测头座1的前端之间设有密封铜套2，所述活塞杆3的后端将测头座1内腔体分割成一前进腔①和后退腔②，前进腔①和后退腔②均与进气口连通，所述进气口与控制其工作方式的数控系统50连接；所述活塞杆3的前端连接有平板头5，活塞杆3后端固定连接有一磁尺6，所述磁尺6穿设在测头盖10和测头座1的内腔内，所述磁尺6上套装有读数头14，所述读数头14与IC测量采集模块80连接；所述测头盖10通过测头法兰8与测头座1连接固定，所述测头法兰8与测头盖10之间设有密封圈12，所述测头法兰8和测头座1之间设有密封圈13，所述磁尺6从测头盖10穿过测头法兰8与活塞杆3连接，所述测头盖10的后部内安装有测头柄9，所述磁尺6的后端穿设在测头柄9内；所述测头座1的前端设有将活塞杆3包裹的护罩，所述护罩包括可伸缩的软质罩体7，所述软质罩体7的一端固定在测头座1上，另一端固定在一护罩座4上，所述护罩座4固定连接在活塞杆3的前端，所述平板头5固定在护罩座4的前端。
参见图4，本实施例设有两路气道，一路与前进腔①连通，一路与后退腔②连通，每路气道上均设置有单向节流阀24，两路气道均通过电磁换向阀25与气源连接，所述电磁换向阀25与数控系统50连接。
本实施例中的IC测头20工作步骤如下：
步骤1：先试磨一片刀片，预设大小为定值x，调整好检测角度，两位五通电磁阀线圈通电，压缩空气进入前进腔①内，推动活塞杆3，使得平板头5接触刀片，读数头14反馈得到数据A，线圈断电换向，压缩空气进入后退腔②，活塞杆3回退，平板头5也回退。
步骤2：换上毛胚刀片，线圈通电，得到反馈数据B，断电活塞杆3回退，计算出毛胚实际单边尺寸为x+B-A。
本实施例自动化工作时，只执行一次步骤1后重复步骤2。
参照图5、图6，本实施例刀片的在线测量具体步骤如下：
(1)在刀片加工开始前，参数设定模块预设参数，根据刀片数据基准设定测量上限、测量下限；测量上限包括第一测量上限和第二测量上限，测量下限包括第一测量下限和第二测量下限。
(2)通过机械手放置刀片，开始加工刀片，刀片加工结束后，平板头5动作去测量刀片的刀片加工数据，并通过IC测量采集模块80传输给主控制模块70；
(3)主控制模块70内的自动判定模块将接收到的刀片加工数据与测量上下限进行比较并输出比较结果给刀片处理方式选择模块，刀片处理方式选择模块根据比较结果选择相应的刀片后续处理方式；比较结果包括刀片加工数据超过第二测量上限、刀片加工数据低于第二测量下限、刀片加工数据小于第一测量下限、刀片加工数据大于第一测量上限，当刀片加工数据超过第二测量上限时，刀片处理方式选择模块选择刀片重磨处理，当刀片加工数据低于第二测量下限时，刀片处理方式选择模块选择刀片报废处理，当刀片加工数据小于第一测量下限或刀片加工数据大于第一测量上限，刀片处理方式选择模块选择刀片补偿处理。
参见图7，所述厚度测头包括磁针18、磁针座16、读数模块17，所述磁针18固定在磁针座16上，所述磁针座16固定安装在磨床本体的夹紧轴15上，所述读数模块17套装在磁针18上并与厚度测量采集模块90连接。所述夹紧轴15的驱动机构包括液压缸，液压缸内安装有液压活塞杆21，所述液压活塞杆21通过杠杆19与夹紧轴15连接；夹紧轴15的前端设有与驱动头23配合夹紧工件40的夹紧头22。
当驱动头23夹紧或松开的时候，读数模块17上的读数头按照1:1的比例跟随夹紧头22移动。
1.不装刀片，调好压力，液压推动液压活塞杆21右移，带动杠杆19使得夹紧轴15左移，驱动头23接触夹紧头22，读数模块17得到数据C，设为基值，液压回退。
2.装载刀片，液压推动夹紧头22接触刀片，得到数据D，计算得到刀片厚度D-C。
厚度测头的液压驱动原理如图8所示，左油路为夹紧缸油路，当夹紧缸油路上电磁阀断电，液压活塞杆21左油腔通油，带动液压活塞杆21往右运动，液压活塞杆21通过杠杆原理带动夹紧轴15往左运动，夹紧头22左移，同时夹紧轴15带动磁针18运动，夹紧工件时，油缸停止运动，保持压力工作，同时磁针18位置固定，读数模块17采集数据，读取刀片厚度数据。

Claims (10)

1.一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：包括磨床本体、数控系统、工控机、主控制模块、IC测量采集模块、厚度测量采集模块、IC测头、厚度测头，所述IC测头正对刀片的侧面安装在磨床本体上并与IC测量采集模块连接，所述厚度测头安装在磨床本体的夹紧轴侧面并与厚度测量采集模块连接，所述IC测量采集模块和厚度测量采集模块均与主控制模块连接，所述数控系统与主控制模块均与工控机连接，所述IC测头与数控系统连接，所述夹紧轴的驱动机构与数控系统连接；
所述IC测头包括测头座、连接于测头座底部的测头底板、密封连接于测头座后部的测头盖，所述测头座中穿设有可沿着其内壁移动的活塞杆，所述活塞杆的后端将测头座内腔体分割成一前进腔和后退腔，前进腔和后退腔均与进气口连通，所述进气口与控制其工作方式的数控系统连接；所述活塞杆的前端连接有平板头，活塞杆后端固定连接有一磁尺，所述磁尺穿设在测头盖和测头座的内腔内，所述磁尺上套装有读数头，所述读数头与IC测量采集模块连接；所述测头座的前端设有将活塞杆包裹的护罩。
2.根据权利要求1所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述厚度测头包括磁针、磁针座、读数模块，所述磁针固定在磁针座上，所述磁针座固定安装在磨床本体的夹紧轴上，所述读数模块套装在磁针上并与厚度测量采集模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述护罩包括可伸缩的软质罩体，所述软质罩体的一端固定在测头座上，另一端固定在一护罩座上，所述护罩座固定连接在活塞杆的前端，所述平板头固定在护罩座的前端。
4.根据权利要求1所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述测头盖通过测头法兰与测头座连接固定，所述磁尺从测头盖穿过测头法兰与活塞杆连接。
5.根据权利要求1所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述测头法兰与测头盖和测头座之间均安装有密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述活塞杆与测头座的前端之间设有密封铜套。
7.根据权利要求1所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述测头盖的后部内安装有测头柄，所述磁尺的后端穿设在测头柄内。
8.根据权利要求1～7之一所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述主控制模块通过串口模块与工控机连接。
9.根据权利要求8所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述数控系统与工控机通过OPC通讯连接。
10.根据权利要求9所述的一种周边磨床在线测量和厚度测量装置，其特征在于：所述IC测量采集模块和厚度测量采集模块均是一计数器模块。
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