CN114248155B - 一种小型五轴数控机床及其运动监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业机床技术领域，且公开了一种小型五轴数控机床及其运动监测系统，包括外壳，外壳的一侧固定安装有封盖，通过激光发射器发射的光线由于发生偏移导致其穿过玻璃储液壳的玻璃外壳时路径边长，导致发生偏转程度提高，由于在玻璃储液壳内腔的液体偏向一侧，使得光线穿过玻璃储液壳的内腔时穿过空气的路劲缩短而穿过液体的路径延长导致偏移程度进一步提高，并且随着该装置的进一步倾斜，激光发射器发射的光线在穿过玻璃储液壳的玻璃外壳和穿过玻璃储液壳内部的液体的路径进一步增加并使得激光发射器光线的偏移程度也进一步提高，从而通过激光发射器发射的光线投射在感光板顶部的位置从而判断出该装置以图中L为旋转中心的旋转角度。
Description
技术领域
本发明涉及工业机床技术领域，具体为一种小型五轴数控机床及其运动监测系统。
背景技术
随着工业化的进程，如今的社会生产力有着突飞猛进的发展，其中机床起到了只管重要的作用，并且现在机床被称为数控加工中心，已经不在需要人工来对其进行实时控制，通过数据控制的方式来进行刀具的选择和更换，以及定位和走道，从而大大降低了人工成本，现有的数控机床在加工的过程中需要对刀具的行程进行实时监测，从而避免出现走刀出现偏差的问题，在数控机床中起到了至关重要的作用。
虽然现有的数控机床监控系统具有诸多的优点，但是其数据本质依然需要依托与数控机床本身的系统，一旦数控机床自身系统出现问题就容易导致检测系统出现问题，从而使数控机床自身的控制系统和检测系统全部失效导致生产事故，因此，本申请文件提出一种小型五轴数控机床及其运动监测系统，旨在解决上述所提出的问题。
发明内容
针对背景技术中提出的现有小型五轴数控机床及其运动监测系统在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种小型五轴数控机床及其运动监测系统，具备独立于数控机床自身系统的优点，解决了传统设备上的检测系统依然依托于数控机床自身的系统的问题。
本发明提供如下技术方案：一种小型五轴数控机床及其运动监测系统，包括外壳，所述外壳的一侧固定安装有封盖，所述外壳的顶部开设有插槽，所述外壳顶部且通过插槽卡接有发射装置，所述外壳内腔且位于中间的位置上固定安装有玻璃储液壳，所述玻璃储液壳内腔的两端固定安装有压力板，所述外壳内腔的底部固定安装有感光板。
优选的，所述发射装置包括插板，所述插板与插槽卡接，所述插板的底部的固定安装有固定块，所述固定块的一侧开设有三角形槽，所述三角形槽的内部固定安装有滑动限位杆，所述三角形槽内部通过滑动限位杆活动安装有激光发射器，所述激光发射器的一侧开设有滑动槽，滑动槽与滑动限位杆活动安装，所述滑动槽内部的两端均固定安装有接触片。
优选的，所述玻璃储液壳的内腔中灌有液体且液体的体积占玻璃储液壳内腔体积的二分之一，所述玻璃储液壳内腔一侧的表面积大于另一侧的表面积。
优选的，所述激光发射器发射的光线穿过玻璃储液壳后照射在感光板顶部的中心点上。
一种小型五轴数控机床的运动监测系统，包括：偏转方向判定模块、正反姿态判定模块、偏转角度检测模块、数据综合处理模块和对比预警模块。
优选的，所述偏转方向判定模块由安装在滑动限位杆上的激光发射器和用于接收激光信号的感光板构成，所述偏转方向判定模块用于检测主轴的偏转方向。
优选的，所述正反姿态判定模块由安装在滑动槽内部两端的接触片构成，所述正反姿态判定模块用于检测主轴的正反姿态。
优选的，所述偏转角度检测模块由活动安装在三角形槽内部用于发射激光的激光发射器、固定安装在外壳内腔用于偏折光线的玻璃储液壳和接受激光投射的感光板构成，所述偏转角度检测模块用于检测感光板表面光点偏移距离。
优选的，所述数据综合处理模块由处理数据的中控设备和判定模块数据输出设备构成，所述数据综合处理模块用于各个判定模块回传的各种数据。
优选的，所述对比预警模块由机床自身检测设备和该装置中控设备构成，所述对比预警模块用于将该装置中控设备所计算出的主轴姿态数据与机床自身检测设备所计算出的主轴姿态数据进行对比并对区别进行预警。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过激光发射器发射的光线穿过玻璃储液壳后照射在感光板顶部的中心点上，使得机床在运行时并带动该装置以图3中L1为旋转中心向一侧进行转动时，此时滑动限位杆会在自身重力的作用下以图8中激光发射器的轴线为旋转中心进行顺时针转动，使得激光发射器的发射头偏向一侧并投在图4中感光板顶部的左侧，同时玻璃储液壳内腔的液体也会在重力的作用下偏向一侧，这使得激光发射器发射的光线由于发生偏移导致其穿过玻璃储液壳的玻璃外壳时路径边长，导致发生偏转程度提高，由于在玻璃储液壳内腔的液体偏向一侧，使得光线穿过玻璃储液壳的内腔时穿过空气的路劲缩短而穿过液体的路径延长导致偏移程度进一步提高，并且随着该装置的进一步倾斜，激光发射器发射的光线在穿过玻璃储液壳的玻璃外壳和穿过玻璃储液壳内部的液体的路径进一步增加并使得激光发射器光线的偏移程度也进一步提高，从而通过激光发射器发射的光线投射在感光板顶部的位置从而判断出该装置以图3中L1为旋转中心的旋转角度，此外，当该装置以图3中L1为旋转中心向另一侧转动时，此时激光发射器也会以图8中逆时针的方向进行旋转，从而使激光发射器的发射头偏向另一侧并投射在图4中感光板顶部的右侧，从而使该装置判断出具体的转动方向。
2、本发明通过玻璃储液壳内腔一侧的表面积大于另一侧的表面积，使得机床在运行时带动该装置以图4中L2为旋转中心向一侧进行转动时，此时玻璃储液壳内腔的液体会向图3中右侧堆积，从而使激光发射器发射的光线在达到玻璃储液壳内部液体表面时的入射角减小，从而使光线的偏转角度同样减小，使得激光发射器发射的光线投射在图3中感光板顶部的左侧，当该装置以图4中L2为旋转中心向另一侧进行转动时，此时玻璃储液壳内腔的液体会向图3中左侧堆积，从而使激光发射器发射的光线在达到玻璃储液壳内部液体表面时的入射角增大，从而使光线的偏转角度同样增大，使得激光发射器发射的光线投射在图3中感光板顶部的右侧，从而使该装置能够识别该装置以图4中L2为旋转中心的旋转角度，此外，当该装置偏转超过限度时，此时激光发射器会发生滑动从而使滑动限位杆与另一侧的接触片相接触，通过滑动限位杆与哪一侧的接触片接触从而判断该装置的转动方向。
3、本发明通过玻璃储液壳内腔一侧的表面积大于另一侧的表面积，使得该装置以图4中L2为旋转中心向一侧进行转动时，玻璃储液壳内部的液体会向一侧进行堆积，导致一侧的压力板所受到的液体压强提高，并且随着该装置以图4中L2为旋转中心转动的角度越大，会使得压力板顶部的液面升高使得压强也在不断升高，从而进一步对转动角度进行识别，此外，由于玻璃储液壳内腔一侧的表面积大于另一侧的表面积，从而使的该装置以图4中L2为旋转中心进行旋转，若以图3中顺时针进行旋转，此时由于玻璃储液壳处于底部的截面积较大，此时液面升高速度较慢，压强变换速度也较慢，若以图3中逆时针进行旋转，此时由于玻璃储液壳处于底部的截面积较小，此时液面升高速度较快，压强变化速度较快，从而进一步识别该装置以图4中L2为旋转中心时的转动方向，从而对接触片的识别进行补充识别，提高了该装置识别的准确度。
4、本发明通过该装置可以单独的安装在机床主轴上，并且该装置独立与机床自身的检测系统，可通过感光板顶部表面上激光发射器投射所产生的光电的轨迹来确定该装置自身的姿态变化，从而与机床自身的数据进行对比，确保机床自身所技术的姿态数据真实可靠，实现对机床自身检测设备故障智能监测、诊断与预警的效果，及时对数控机床的故障进行预警、诊断与预测，避免当机床数据出现异常时就会导致机床姿态出现偏差的问题，提高了该装置的可靠性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构俯视示意图；
图3为本发明结构图2中A方向剖面示意图；
图4为本发明结构图2中B方向剖面示意图；
图5为本发明结构发射装置示意图；
图6为本发明结构发射装置俯视示意图；
图7为本发明结构图6中C方向剖面示意图；
图8为本发明结构图6中D方向剖面示意图；
图9为运动检测系统运行逻辑框图。
图中：1、外壳；2、封盖；3、插槽；4、发射装置；41、插板；42、固定块；43、三角形槽；44、滑动限位杆；45、激光发射器；46、滑动槽；47、接触片；5、玻璃储液壳；6、压力板；7、感光板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种小型五轴数控机床及其运动监测系统，包括外壳1，外壳1的一侧固定安装有封盖2，使得该装置可以单独的安装在机床主轴上，并且该装置独立与机床自身的检测系统，可通过感光板7顶部表面上激光发射器45投射所产生的光电的轨迹来确定该装置自身的姿态变化，从而与机床自身的数据进行对比，确保机床自身所技术的姿态数据真实可靠，实现对机床自身检测设备故障智能监测、诊断与预警的效果，及时对数控机床的故障进行预警、诊断与预测，避免当机床数据出现异常时就会导致机床姿态出现偏差的问题，提高了该装置的可靠性，外壳1的顶部开设有插槽3，外壳1顶部且通过插槽3卡接有发射装置4，外壳1内腔且位于中间的位置上固定安装有玻璃储液壳5，玻璃储液壳5内腔的两端固定安装有压力板6，外壳1内腔的底部固定安装有感光板7。
请参阅图5-8，发射装置4包括插板41，插板41与插槽3卡接，插板41的底部的固定安装有固定块42，固定块42的一侧开设有三角形槽43，三角形槽43的内部固定安装有滑动限位杆44，三角形槽43内部通过滑动限位杆44活动安装有激光发射器45，激光发射器45的一侧开设有滑动槽46，滑动槽46与滑动限位杆44活动安装，滑动槽46内部的两端均固定安装有接触片47。
请参阅图5-8，玻璃储液壳5的内腔中灌有液体且液体的体积占玻璃储液壳5内腔体积的二分之一，使得机床在运行时带动该装置以图4中L2为旋转中心向一侧进行转动时，此时玻璃储液壳5内腔的液体会向图3中右侧堆积，从而使激光发射器45发射的光线在达到玻璃储液壳5内部液体表面时的入射角减小，从而使光线的偏转角度同样减小，使得激光发射器45发射的光线投射在图3中感光板7顶部的左侧，当该装置以图4中L2为旋转中心向另一侧进行转动时，此时玻璃储液壳5内腔的液体会向图3中左侧堆积，从而使激光发射器45发射的光线在达到玻璃储液壳5内部液体表面时的入射角增大，从而使光线的偏转角度同样增大，使得激光发射器45发射的光线投射在图3中感光板7顶部的右侧，从而使该装置能够识别该装置以图4中L2为旋转中心的旋转角度，此外，当该装置偏转超过限度时，此时激光发射器45会发生滑动从而使滑动限位杆44与另一侧的接触片47相接触，通过滑动限位杆44与哪一侧的接触片47接触从而判断该装置的转动方向，玻璃储液壳5内腔一侧的表面积大于另一侧的表面积，使得该装置以图4中L2为旋转中心向一侧进行转动时，玻璃储液壳5内部的液体会向一侧进行堆积，导致一侧的压力板6所受到的液体压强提高，并且随着该装置以图4中L2为旋转中心转动的角度越大，会使得压力板6顶部的液面升高使得压强也在不断升高，从而进一步对转动角度进行识别，此外，由于玻璃储液壳5内腔一侧的表面积大于另一侧的表面积，从而使的该装置以图4中L2为旋转中心进行旋转，若以图3中顺时针进行旋转，此时由于玻璃储液壳5处于底部的截面积较大，此时液面升高速度较慢，压强变换速度也较慢，若以图3中逆时针进行旋转，此时由于玻璃储液壳5处于底部的截面积较小，此时液面升高速度较快，压强变化速度较快，从而进一步识别该装置以图4中L2为旋转中心时的转动方向，从而对接触片47的识别进行补充识别，提高了该装置识别的准确度。
请参阅图5-8，激光发射器45发射的光线穿过玻璃储液壳5后照射在感光板7顶部的中心点上，使得机床在运行时并带动该装置以图3中L1为旋转中心向一侧进行转动时，此时滑动限位杆44会在自身重力的作用下以图8中激光发射器45的轴线为旋转中心进行顺时针转动，使得激光发射器45的发射头偏向一侧并投在图4中感光板7顶部的左侧，同时玻璃储液壳5内腔的液体也会在重力的作用下偏向一侧，这使得激光发射器45发射的光线由于发生偏移导致其穿过玻璃储液壳5的玻璃外壳时路径边长，导致发生偏转程度提高，由于在玻璃储液壳5内腔的液体偏向一侧，使得光线穿过玻璃储液壳5的内腔时穿过空气的路劲缩短而穿过液体的路径延长导致偏移程度进一步提高，并且随着该装置的进一步倾斜，激光发射器45发射的光线在穿过玻璃储液壳5的玻璃外壳和穿过玻璃储液壳5内部的液体的路径进一步增加并使得激光发射器45光线的偏移程度也进一步提高，从而通过激光发射器45发射的光线投射在感光板7顶部的位置从而判断出该装置以图3中L1为旋转中心的旋转角度，此外，当该装置以图3中L1为旋转中心向另一侧转动时，此时激光发射器45也会以图8中逆时针的方向进行旋转，从而使激光发射器45的发射头偏向另一侧并投射在图4中感光板7顶部的右侧，从而使该装置判断出具体的转动方向。
请参阅图9，包括：偏转方向判定模块、正反姿态判定模块、偏转角度检测模块、数据综合处理模块和对比预警模块。
所述偏转方向判定模块由安装在滑动限位杆44上的激光发射器45和用于接收激光信号的感光板7构成，所述偏转方向判定模块用于检测主轴的偏转方向。
所述正反姿态判定模块由安装在滑动槽46内部两端的接触片47构成，所述正反姿态判定模块用于检测主轴的正反姿态。
所述偏转角度检测模块由活动安装在三角形槽43内部用于发射激光的激光发射器、固定安装在外壳1内腔用于偏折光线的玻璃储液壳5和接受激光投射的感光板7构成，所述偏转角度检测模块用于检测感光板表面光点偏移距离。
所述数据综合处理模块由处理数据的中控设备和判定模块数据输出设备构成，所述数据综合处理模块用于各个判定模块回传的各种数据。
所述对比预警模块由机床自身检测设备和该装置中控设备构成，所述对比预警模块用于将该装置中控设备所计算出的主轴姿态数据与机床自身检测设备所计算出的主轴姿态数据进行对比并对区别进行预警。
本发明的使用方法如下：
机床在运行时并带动该装置以图3中L1为旋转中心向一侧进行转动时，此时滑动限位杆44会在自身重力的作用下以图8中激光发射器45的轴线为旋转中心进行顺时针转动，使得激光发射器45的发射头偏向一侧并投在图4中感光板7顶部的左侧，同时玻璃储液壳5内腔的液体也会在重力的作用下偏向一侧，这使得激光发射器45发射的光线由于发生偏移导致其穿过玻璃储液壳5的玻璃外壳时路径边长，导致发生偏转程度提高，由于在玻璃储液壳5内腔的液体偏向一侧，使得光线穿过玻璃储液壳5的内腔时穿过空气的路劲缩短而穿过液体的路径延长导致偏移程度进一步提高，并且随着该装置的进一步倾斜，激光发射器45发射的光线在穿过玻璃储液壳5的玻璃外壳和穿过玻璃储液壳5内部的液体的路径进一步增加并使得激光发射器45光线的偏移程度也进一步提高，从而通过激光发射器45发射的光线投射在感光板7顶部的位置从而判断出该装置以图3中L1为旋转中心的旋转角度，此外，当该装置以图3中L1为旋转中心向另一侧转动时，此时激光发射器45也会以图8中逆时针的方向进行旋转，从而使激光发射器45的发射头偏向另一侧并投射在图4中感光板7顶部的右侧，从而使该装置判断出具体的转动方向, 使得机床在运行时带动该装置以图4中L2为旋转中心向一侧进行转动时，此时玻璃储液壳5内腔的液体会向图3中右侧堆积，从而使激光发射器45发射的光线在达到玻璃储液壳5内部液体表面时的入射角减小，从而使光线的偏转角度同样减小，使得激光发射器45发射的光线投射在图3中感光板7顶部的左侧，当该装置以图4中L2为旋转中心向另一侧进行转动时，此时玻璃储液壳5内腔的液体会向图3中左侧堆积，从而使激光发射器45发射的光线在达到玻璃储液壳5内部液体表面时的入射角增大，从而使光线的偏转角度同样增大，使得激光发射器45发射的光线投射在图3中感光板7顶部的右侧，从而使该装置能够识别该装置以图4中L2为旋转中心的旋转角度，此外，当该装置偏转超过限度时，此时激光发射器45会发生滑动从而使滑动限位杆44与另一侧的接触片47相接触，通过滑动限位杆44与哪一侧的接触片47接触从而判断该装置的转动方向，该装置以图4中L2为旋转中心向一侧进行转动时，玻璃储液壳5内部的液体会向一侧进行堆积，导致一侧的压力板6所受到的液体压强提高，并且随着该装置以图4中L2为旋转中心转动的角度越大，会使得压力板6顶部的液面升高使得压强也在不断升高，从而进一步对转动角度进行识别，此外，由于玻璃储液壳5内腔一侧的表面积大于另一侧的表面积，从而使的该装置以图4中L2为旋转中心进行旋转，若以图3中顺时针进行旋转，此时由于玻璃储液壳5处于底部的截面积较大，此时液面升高速度较慢，压强变换速度也较慢，若以图3中逆时针进行旋转，此时由于玻璃储液壳5处于底部的截面积较小，此时液面升高速度较快，压强变化速度较快，从而进一步识别该装置以图4中L2为旋转中心时的转动方向，从而对接触片47的识别进行补充识别。
该装置可以单独的安装在机床主轴上，并且该装置独立与机床自身的检测系统，可通过感光板7顶部表面上激光发射器45投射所产生的光电的轨迹来确定该装置自身的姿态变化，从而与机床自身的数据进行对比，确保机床自身所技术的姿态数据真实可靠，避免当机床数据出现异常时就会导致机床姿态出现偏差的问题，提高了该装置的可靠性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种小型五轴数控机床，包括外壳（1），其特征在于：所述外壳（1）的一侧固定安装有封盖（2），所述外壳（1）的顶部开设有插槽（3），所述外壳（1）顶部且通过插槽（3）卡接有发射装置（4），所述发射装置（4）包括插板（41），所述插板（41）与插槽（3）卡接，所述插板（41）的底部的固定安装有固定块（42），所述固定块（42）的一侧开设有三角形槽（43），所述三角形槽（43）的内部固定安装有滑动限位杆（44），所述三角形槽（43）内部通过滑动限位杆（44）活动安装有激光发射器（45），所述激光发射器（45）的一侧开设有滑动槽（46），滑动槽（46）与滑动限位杆（44）活动安装，所述滑动槽（46）内部的两端均固定安装有接触片（47），所述外壳（1）内腔且位于中间的位置上固定安装有玻璃储液壳（5），所述玻璃储液壳（5）内腔的两端固定安装有压力板（6），所述外壳（1）内腔的底部固定安装有感光板（7），所述激光发射器（45）发射的光线穿过玻璃储液壳（5）后照射在感光板（7）顶部的中心点上。
2.根据权利要求1所述的一种小型五轴数控机床，其特征在于：所述玻璃储液壳（5）的内腔中灌有液体且液体的体积占玻璃储液壳（5）内腔体积的二分之一，所述玻璃储液壳（5）内腔一侧的表面积大于另一侧的表面积。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种小型五轴数控机床的运动监测系统，其特征在于，包括：偏转方向判定模块、正反姿态判定模块、偏转角度检测模块、数据综合处理模块和对比预警模块。
4.根据权利要求3所述的一种小型五轴数控机床的运动监测系统，其特征在于，所述偏转方向判定模块由安装在滑动限位杆（44）上的激光发射器（45）和用于接收激光信号的感光板（7）构成，所述偏转方向判定模块用于检测主轴的偏转方向。
5.根据权利要求3所述的一种小型五轴数控机床的运动监测系统，其特征在于，所述正反姿态判定模块由安装在滑动槽（46）内部两端的接触片（47）构成，所述正反姿态判定模块用于检测主轴的正反姿态。
6.根据权利要求3所述的一种小型五轴数控机床的运动监测系统，其特征在于，所述偏转角度检测模块由活动安装在三角形槽（43）内部用于发射激光的激光发射器、固定安装在外壳（1）内腔用于偏折光线的玻璃储液壳（5）和接受激光投射的感光板（7）构成，所述偏转角度检测模块用于检测感光板表面光点偏移距离。
7.根据权利要求3所述的一种小型五轴数控机床的运动监测系统，其特征在于，所述数据综合处理模块由处理数据的中控设备和判定模块数据输出设备构成，所述数据综合处理模块用于各个判定模块回传的各种数据。
8.根据权利要求3所述的一种小型五轴数控机床的运动监测系统，其特征在于，所述对比预警模块由机床自身检测设备和中控设备构成，所述对比预警模块用于将中控设备所计算出的主轴姿态数据与机床自身检测设备所计算出的主轴姿态数据进行对比并对区别进行预警。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Denomination of invention: A Small Five Axis CNC Machine Tool and Its Motion Monitoring System Granted publication date: 20220920 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Chizhou Pingtianhu Branch Pledgor: ANHUI CHIZHOU WEISS ELECTROMECHANICAL CO.,LTD. Registration number: Y2024980004584 |
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