CN113400105B - 一种自适应调整砂轮间隙的数控磨簧机及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种自适应调整砂轮间隙的数控磨簧机，包括对应磨簧机砂轮布置的检测单元，所述检测单元将所检测到的上砂轮面与下砂轮面的距离，实时反馈给控制系统，由控制系统控制驱动机构实时调整上砂轮面与下砂轮面的间隙，始终保持上、下砂轮面间隙为设定值。本发明创造通过红外测距仪来实时检测上下砂轮面的间隙，这样不管砂轮损耗量怎样变化，上下砂轮面间隙可以始终自动控制在设定值，可得到更好的加工质量，也省去了人工调整的操作。

Description

一种自适应调整砂轮间隙的数控磨簧机及调整方法

技术领域

本发明创造属于弹簧生产设备技术领域，尤其是涉及一种自适应调整砂轮间隙的数控磨簧机及调整方法。

背景技术

磨簧机是对弹簧进行端面磨削，使弹簧的高度与光洁度满足工艺要求。它是弹簧生产流程中的关键设备，它的精度直接决定了弹簧的质量。但是现有的磨簧机，随着砂轮磨损，其加工精度难以得到保证。比如，假设通过试磨，确定砂轮上下面间隙为H0时，加工出来的弹簧自由高度为工艺要求的中值L0。每加工一个周期，上下砂轮面间隙记为H1、H2、H3...，加工出来的弹簧自由高度记为L1、L2....。因为砂轮的损耗，H0＜H1＜H2…,导致加工出来的弹簧高度也逐渐变大：L0＜L1＜L2…，这样就会导致弹簧自由高度波动较大，影响弹簧加工质量和效率。虽然现有技术中有在磨簧机上增加间隙补偿功能的设计，通过设定补偿量来抵消砂轮磨损造成的间隙增大，比如本加工周期完成后砂轮损耗0.1mm，下加工周期开始前，砂轮回到设定高度-0.1mm，以达到砂轮间隙保持不变的理想状态，但实际上，砂轮损耗量是不固的，这就会导致现有技术中补偿磨损量经常出现过多或过少的情况，导致产品质量不良，这时只能停机通过手工调整后才能再加工，劳动量大，生产效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种自适应调整砂轮间隙的数控磨簧机及调整方法。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种自适应调整砂轮间隙的数控磨簧机，包括对应磨簧机砂轮布置的检测单元，所述检测单元将所检测到的至上砂轮面以及至下砂轮面的距离，实时反馈给控制系统，并由控制系统控制驱动机构实时调整上砂轮面与下砂轮面的间隙，始终保持上、下砂轮面间隙为设定值。

进一步，所述检测单元包括对应下侧砂轮两侧布置的第一红外测距仪和第三红外测距仪，以及对应上侧砂轮两侧布置的第二红外测距仪和第四红外测距仪，所述第一红外测距仪与第二红外测距仪同侧，第三红外测距仪与第四红外测距仪同侧。

进一步，所述第一红外测距仪、第二红外测距仪、第三红外测距仪以及第四红外测距仪均安装在固定位置，即各测距仪均不随砂轮磨损而产生位置变化，便于准确的测量砂轮表面磨损量。

进一步，所述控制系统采用PLC系统。

进一步，所述驱动机构采用伺服电机，由伺服电机带动上侧砂轮和/或下侧砂轮移动，使两上、下砂轮间距增大或减小，并形成线性调节控制，上下砂轮面间隙线性调整，确保弹簧加工精度。

一种自适应调整砂轮间隙的调整方法，如下：

通过试磨，确定砂轮上下面间隙为H0；

将检测装置1、检测装置2布置在砂轮同侧，二者间距为恒定的S12，检测装置1所检测的至下砂轮面距离值为动态变化的S1，检测装置2所检测的至上砂轮面距离值为动态变化的S2；

将检测装置3、检测装置4布置在砂轮另一侧，二者间距为恒定的S34，检测装置3所检测的至下砂轮面距离值为动态变化的S3，检测装置4所检测的至上砂轮面距离值为动态变化的S4；

上述各检测装置实时将测得的数据S1、S2、S3以及S4反馈给控制系统，并

由控制系统根据公式：S0＝0.5*(S1+S2+S3+S4-S12-S34)，计算得出当前上下砂轮面实际距离值；

并由控制系统比较S0与上下砂轮面标准间隙H0，当S0大于H0时，使上下砂轮靠近，直至将上下砂轮面间隙调整至标准间隙，当S0小于H0时，使上下砂轮远离，直至将上下砂轮面间隙调整至标准间隙。

进一步，所述检测装置均采用红外测距仪。

进一步，所述控制系统采用PLC系统。

进一步，由控制系统控制的驱动机构，来调整砂轮的位置。

进一步，所述驱动机构采用伺服电机。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造通过红外测距仪来实时检测上下砂轮面的间隙，这样不管砂轮损耗量怎样变化，上下砂轮面间隙可以始终自动控制在设定值，可得到更好的加工质量，也省去了人工调整的操作。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造中检测单元的结构布置示意图；

图2为本发明创造实施例中砂轮间隙调整方法的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种自适应调整砂轮间隙的数控磨簧机，如图1所示，包括对应磨簧机砂轮布置的检测单元，检测单元将所检测到的至上砂轮面1的距离、以及至下砂轮面2的距离实时反馈给控制系统，并由控制系统控制驱动机构实时调整上砂轮面与下砂轮面的间隙，始终保持上、下砂轮面间隙为设定值。

上述检测单元包括对应下侧砂轮两侧布置的第一红外测距仪3和第三红外测距仪4，以及对应上侧砂轮两侧布置的第二红外测距仪5和第四红外测距仪6，所述第一红外测距仪与第二红外测距仪同侧，第三红外测距仪与第四红外测距仪同侧。

如图1和图2所示，第一红外测距仪3、第三红外测距仪4分别用于检测下砂轮左右两侧表面损耗量(下砂轮面与相对应测距仪距离变化)，第二红外测距仪5、第四红外测距仪6分别用于检测上砂轮左右两侧表面损耗量(上砂轮面与相对应测距仪距离变化)。

上述第一红外测距仪、第二红外测距仪、第三红外测距仪以及第四红外测距仪均安装在固定位置，各红外测距仪均不随砂轮磨损而产生位置变化，以便于准确的测量砂轮表面磨损量。在一个可选的实施例中，为了确保数控磨簧机上、下砂轮调整的可靠性，可以在上侧砂轮、下侧砂轮的左右两端分别布置用于限制砂轮最大位移的限位机构，在常规工作的情况下，限位机构不参与生产，一旦结构件或控制系统出现故障时，由于限位机构的限位作用，提高了磨簧机的安全性，上侧砂轮和/或下侧砂轮并不会移动到限位机构所限位以外范围，不仅减少了生产事故，也在一定程度上减少了废品，设备的可靠性更高。

具体结构布置时，限位机构可以包括对应砂轮上方以及下方分别布置的限位件。上侧砂轮所对应的限位件结构布置形式为，上侧砂轮上方的限位件位置一般稍高于上侧砂轮初使的安装位置上缘2-5mm即可，上侧砂轮下方的限位件低于上侧砂轮初使的安装位置下缘的距离，一般为上侧砂轮极限磨损需更换时砂轮总磨损量值。下侧砂轮所对应的限位件结构布置形式为，下侧砂轮下方的限位件位置一般稍低于下侧砂轮初使的安装位置上缘2-5mm即可，下侧砂轮上方的限位件高于下侧砂轮初使的安装位置下缘的距离，一般为下侧砂轮极限磨损需更换时砂轮总磨损量值。上述结构设计，可有效避免砂轮与其它结构件间干涉以及砂轮之间的干涉，保障安全生产。

作为举例，上述的限位件可以采用固定安装的限位块，通过机械限位的方式，避免砂轮对设备结构件或两砂轮间的工件造成损坏。另外，限位件也可以采用位置传感器(如接近开关)，并在每一位置传感器上单独安装一警报装置，当位置传感器检测到砂轮到达所设定的极限位置时，则由警报装置发出报警，提醒工作人员及时处理。警报装置一般不与磨簧机的控制系统连接，为独立的检测和控制单元，由于独立于设备的主控制系统，即使主控制系统出现故障，也仍能发挥正常的功能和作用，可靠性高。

而在另一个可选的实施例中，上检测装置包括对应上砂轮面不同位置设置的2个红外测距仪、以及对应上砂轮至少一侧面布置的1个红外测距仪，下检测装置包括对应下砂轮面不同位置设置的2个红外测距仪、以及对应下砂轮至少一侧面布置的1个红外测距仪。对应砂轮侧面布置的红外测距仪布置的具体位置不作限定，只要与检测上、下砂轮面的红外测距仪相互无影响无干涉即可。

需要说明的是，对应砂轮侧面所设置的红外测距仪，还可以连接一蜂鸣报警装置，当砂轮偏移超过设定值时，触发蜂鸣报警装置进行报警，以便提示工作人员及时处理。

对应砂轮上、下表面布置的红外测距仪作用与上述实施例相同，而对应砂轮侧面设置的红外测距仪，可以实时检测砂轮的偏移，避免出现砂轮的错位以及局部偏磨严重等情况，提高设备的可靠性。

上述控制系统采用PLC系统，采用现有技术中常规的控制系统，能够接收红外测距仪的实时反馈，并发出指令控制驱动机构动作即可。上述驱动机构采用伺服电机，由伺服电机带动上侧砂轮和/或下侧砂轮移动，使两上、下砂轮间距增大或减小，并形成线性调节控制，上下砂轮面间隙线性调整，确保弹簧加工精度。

一种自适应调整砂轮间隙的调整方法，如图2所示：

通过试磨，确定砂轮上下面间隙为H0；

将检测装置1(第一红外测距仪)、检测装置2(第二红外测距仪)布置在砂轮同侧，二者间距为恒定的S12，检测装置1所检测的至下砂轮面距离值为动态变化的S1，检测装置2所检测的至上砂轮面距离值为动态变化的S2；

将检测装置3(第三红外测距仪)、检测装置4(第四红外测距仪)布置在砂轮另一侧，二者间距为恒定的S34，检测装置3所检测的至下砂轮面距离值为动态变化的S3，检测装置4所检测的至上砂轮面距离值为动态变化的S4；

上述各检测装置实时将测得的数据S1、S2、S3以及S4反馈给控制系统，并由控制系统根据公式：

S0＝0.5*(S1+S2+S3+S4-S12-S34)，

计算得出当前上下砂轮面实际距离值；

并由控制系统对S0与上下砂轮面标准间隙H0作出比较，当S0大于H0时，使上下砂轮靠近，直至将上下砂轮面间隙调整至标准间隙，当S0小于H0时，使上下砂轮远离，直至将上下砂轮面间隙调整至标准间隙。通过所设置的四个红外测距仪，分别测量所对应位置砂轮表面变化，无复杂逻辑控制，可靠性高，稳定性好。

上述检测装置均采用红外测距仪，能够精确测得仪器与砂轮面间的距离，由于红外测距仪为固定在安装位置上，因此，砂轮有磨损时，砂轮面位置有变化则会实时被红外测距仪检测得到，并反馈给控制系统。通常，上述控制系统采用PLC系统，在接收到红外测距仪数值信息后，发出指令控制驱动机构动作。

由控制系统控制的驱动机构，来调整砂轮的位置，并且，根据S0与H0数值差值，精确控制砂轮调整的位移量，上、下砂轮可以分别布置一套驱动机构，也可以是某一砂轮固定，而在另一砂轮处安装一套驱动机构，驱动单侧砂轮调整位置。

作为举例，上述驱动机构采用伺服电机，比如，采用直线电机。也可以采用伺服缸或电动推杆，能够实现驱动砂轮动作即可。

本发明创造通过红外测距仪来实时检测上下砂轮面的间隙，这样不管砂轮损耗量怎样变化，上下砂轮面间隙可以始终自动控制在设定值，可得到更好的加工质量，也省去了人工调整的操作，在节省工人劳动量、提高生产效率的同时，产品质量也有可靠保障。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自适应调整砂轮间隙的调整方法，其特征在于：包括对应磨簧机砂轮布置的检测单元，所述检测单元将所检测到的至上砂轮面以及至下砂轮面的距离实时反馈给控制系统，并由控制系统控制驱动机构实时调整上砂轮面与下砂轮面的间隙，以保持上、下砂轮面间隙为设定值；所述检测单元包括对应下侧砂轮两侧布置的第一红外测距仪和第三红外测距仪，以及对应上侧砂轮两侧布置的第二红外测距仪和第四红外测距仪，各红外测距仪上连接一蜂鸣报警装置，当砂轮偏移超过设定值时，触发蜂鸣报警装置进行报警；

通过试磨，确定砂轮上下面间隙为H0；

将第一红外测距仪、第二红外测距仪布置在砂轮同侧，二者间距为恒定的S12，第一红外测距仪所检测的至下砂轮面距离值为动态变化的S1，第二红外测距仪所检测的至上砂轮面距离值为动态变化的S2；

将第三红外测距仪、第四红外测距仪布置在砂轮另一侧，二者间距为恒定的S34，第三红外测距仪所检测的至下砂轮面距离值为动态变化的S3，第四红外测距仪所检测的至上砂轮面距离值为动态变化的S4；

上述各红外测距仪将测得的数据S1、S2、S3以及S4实时反馈给控制系统，并

由控制系统根据公式：S0＝0.5*(S1+S2+S3+S4-S12-S34)，计算得出当前上下砂轮面间实际距离值S0；

由控制系统对S0与上下砂轮面标准间隙H0作出比较：

由控制系统控制的驱动机构，来调整砂轮的位置，当S0大于H0时，使上下砂轮靠近，直至将上下砂轮面间隙调整至标准间隙；当S0小于H0时，使上下砂轮远离，直至将上下砂轮面间隙调整至标准间隙。

2.根据权利要求1所述的一种自适应调整砂轮间隙的调整方法，其特征在于：所述第一红外测距仪、第二红外测距仪、第三红外测距仪以及第四红外测距仪均安装在固定位置。

3.根据权利要求1所述的一种自适应调整砂轮间隙的调整方法，其特征在于：所述控制系统采用PLC系统。

4.根据权利要求1所述的一种自适应调整砂轮间隙的调整方法，其特征在于：所述驱动机构采用伺服电机。

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