本实用新型专利技术公开了一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置，属于数控机床功能部件性能监测领域，监测装置包括机械结构和信号监测模块，针对机械手扣刀点转角、机械手扣刀点Z向位移、机械手原点转角、机械手原点Z向位移以及主轴和刀盘换刀口处是否掉刀进行监测，本技术方案可以实现对圆盘式刀库机械手位置偏差的监测及预警。
A Monitoring Device for Position Deviation of Disk-type Tool Storage Manipulator
The utility model discloses a position deviation monitoring device for a manipulator of a disc-type tool library, which belongs to the field of performance monitoring of functional components of NC machine tools. The monitoring device includes a mechanical structure and a signal monitoring module. The monitoring device aims at the turning angle of the knife point of a manipulator, the Z-direction displacement of the knife point of a manipulator, the Z-direction displacement of the origin of a manipulator, and whether the knife enters at the changing edge of the spindle and the cutter head. Through monitoring, the technical scheme can realize the monitoring and warning of the position deviation of the manipulator in the disc tool library.
【技术实现步骤摘要】
一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置
本技术属于数控机床功能部件性能监测
，具体涉及一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置。
技术介绍
数控机床是提高一个国家制造水平和装备水平的基础，这个基础直接影响到一个国家的经济水平和综合国力，直接关系到一个国家的国际地位。随着先进制造业的发展，我国正在逐步从一个制造大国向制造强国转变，我国的数控机床在整体质量上已经取得了很大的提高，但仍然存在一些问题，机床的可靠性较低依然是制约机床发展的一个重要因素。根据数据显示，机床的关键功能部件故障是导致国产数控机床可靠性较低的主要原因，圆盘式刀库及机械手作为加工中心的关键功能部件之一，其可靠性水平直接影响着整机的水平。刀库和机械手执行的动作多，速度快，对定位精度要求较高，在较复杂零件的加工过程中，由于频繁的更换刀具，这就使得刀库及机械手成为影响加工中心可靠性的关键环节。圆盘式刀库作为加工中心高故障率的关键功能部件之一，具有多种故障模式，且故障发生后，需要耗费大量的时间和人力才能进行维修，且通常采用的维修方式效果都不理想，为提高圆盘式刀库的可靠性，降低其故障发生率，要对圆盘式刀库进行台架试验，建立状态监测系统实现对刀库各个性能指标的实时监测，并建立故障预警模型，提出预警方法，实现刀库的故障预警。现有的圆盘式刀库及机械手的综合性能检测装置有很多，检测方法多样，但是采集的多为振动、电流、电压、温度及压力等一些比较常见的参量，对于机械手原点转角偏差、机械手原点Z向位移、机械手扣刀点转角偏差和机械手扣刀点Z向位移等此类性能指标的检测装置和方法则比较少见，并且对于此类性能指标的检测，往往需要多个传感器协同作用才能实现一个参量的采集，采集系统的搭建较为繁琐，检测方法较复杂，且严重浪费了资源。圆盘式刀库的故障率较高，若发生故障则整机必须停机维修检查，严重影响生产加工效率，且针对复杂装备系统采用的维修方式多为“事后维修”和“计划维修”，两种维修方式的效果都不理想，增加维修成本甚至会造成生命安全事故。为提高圆盘式刀库的可靠性，降低其故障发生率，有必要提出一种新型监测装置。
技术实现思路
本技术提供一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置，能够对于机械手的原点转角偏差、机械手原点Z向位移、机械手扣刀点转角偏差、机械手扣刀点Z向位移以及是否掉刀进行监测，是一种针对于机械手性能指标的简易检测装置，使得每个参量采用较少的传感器协同实现监测任务，提高监测效率和精度，节省监测成本，并能实现圆盘式刀库机械手故障的预警，采用“基于状态维修”的维修方式，具体实施方式为根据当前的工作状态进行预测，制定维修策略，对圆盘式刀库机械手各项性能指标的未来发展趋势进行预测，提出维修策略，最终提高其运行可靠性。一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置，包括机械部分与信号监测部分，其中机械部分包括地平铁1、机械主轴3、机械主轴支撑台2、激光位移传感器支架5、光电开关支架8、圆盘式刀库6、圆盘式刀库支撑台11、刀柄4、转角辅助测量块9，其中圆盘式刀库支撑台11通过螺栓固定在地平铁1的安装面上，并且圆盘式刀库支撑台11与地平铁1配合面设有U型槽，圆盘式刀库6通过螺栓固定在圆盘式刀库支撑台11右侧的安装板上，机械主轴支撑台2通过螺栓固定在圆盘式刀库支撑台11前方的地平铁1的安装平面上，且机械主轴支撑台2与地平铁1配合面具有U型槽，机械主轴3则通过螺栓固定在机械主轴支撑台2的面板上，刀柄4则插于机械主轴3上，激光位移传感器支架5固定在机械主轴3和圆盘式刀库6之间的地平铁1上，以实现对机械手各项性能参数的监测，一个光电开关支架8通过磁力吸座801连接在机械主轴3左侧的地平铁1上，且正对机械主轴3上的刀柄4，另一个光电开关支架8通过磁力吸座801连接在圆盘式刀库6右侧的地平铁1上，且正对圆盘式刀库6上的刀盘换刀口处，以实现对机械手10是否掉刀进行监测，机械手10安装于圆盘式刀库6上，转角辅助测量块9通过磁力吸座安装在圆盘式刀库6上的机械手10上，刀套7设置在圆盘式刀库6上；激光位移传感器支架5为独立设计的龙门式支架结构，包括底板501、立柱502、桁架503、垂直安装板三504、水平安装板一505、垂直安装板二506、垂直安装板一507和水平安装板二508，其中每个底板501上开设有一个U型槽，通过该U型槽将激光位移传感器支架5螺栓连接到地平铁1上，并且通过调整底板501在地平铁1上的位置，实现整个激光位移传感器支架5在前后方向上的调整，立柱502螺栓连接在底板501上，每个立柱502上方设有高度不同的螺栓孔509，桁架503通过两个立柱502上方的螺栓孔509螺栓连接在两个立柱502之间，位于机械手10上方，桁架503通过不同高度的螺栓孔509可以在立柱502的垂直方向上调整高度，每个立柱502上均开有U型槽，其中垂直安装板三504和水平安装板一505螺栓连接在一个立柱502上的U型槽内，水平安装板二508通过螺栓紧连接在另一个立柱502上的U型槽内，各个安装板均可以实现在立柱502上垂直方向上调整高度，桁架503水平方向上开设有U型槽，垂直安装板一507和垂直安装板二506螺栓紧固在桁架503上的U型槽内，垂直安装板一507和垂直安装板二506可以在桁架503水平方向调整位置，并且垂直安装板一507、垂直安装板二506上均开有U型槽，通过调整安装板螺栓在垂直安装板一507、垂直安装板二506上的U型槽中的位置实现垂直安装板一507、垂直安装板二506在竖直方向上调整高度，通过各个传感器安装板在各个方向上的调整，确定出监测机械手性能指标的位置；光电开关支架8包括磁力吸座801、竖直支撑杆805、水平支撑杆802、铰链804和光电开关安装板803，其中竖直支撑杆805固定在磁力吸座801上，水平支撑杆802通过铰链804安装在竖直支撑杆805上，可以实现在竖直方向上的调整，光电开关安装板803上开有两个螺栓孔，上方螺栓孔与水平支撑杆802螺栓连接，光电开关安装板803下方的螺栓孔用于安装光电开关；信号监测部分包括激光位移传感器一14、激光位移传感器二13、激光位移传感器五12、激光位移传感器四15、激光位移传感器三16、光电开关一17和光电开关二18，其中激光位移传感器一14的感测头垂直向下安装在垂直安装板一507上，其激光束打在机械手10手臂上表面的转角辅助测量块9的斜面上；激光位移传感器二13感测头垂直向下安装在垂直安装板二506上，其激光束打在机械手10手臂的上表面处，目的是监测机械手10在每一次完成换刀动作时，其扣刀点Z向位移与上一次换刀动作的偏差；激光位移传感器五12竖直向上安装于水平安装板一505上，其激光束打在机械手10手臂下平面处，目的是监测机械手10每次完成换刀动作时，其原点的Z向位移与上一次换刀动作的偏差；激光位移传感器四15、激光位移传感器三16分别水平安装于水平安装板二508、垂直安装板三504上，其激光束打在机械手10手爪端面上，目的是监测机械手10每次完成换刀动作时，其原点的转角与上一次换刀动作的偏差；光电开关二18通过螺母紧固在连接在圆盘式刀库6右侧地平铁1上的光电开关支架8上，用于监测圆盘式刀库6换刀口处是否掉刀，光电开关一17通过螺母紧固在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置，其特征在于包括机械部分与信号监测部分，其中机械部分包括地平铁(1)、机械主轴支撑台(2)、机械主轴(3)、刀柄(4)、激光位移传感器支架(5)、圆盘式刀库(6)、光电开关支架(8)、转角辅助测量块(9)和圆盘式刀库支撑台(11)，其中圆盘式刀库支撑台(11)固定在地平铁(1)的安装面上，并且圆盘式刀库支撑台(11)与地平铁(1)配合面具有U型槽，圆盘式刀库(6)固定在圆盘式刀库支撑台(11)右侧的安装板上，机械主轴支撑台(2)固定在圆盘式刀库支撑台(11)前方的地平铁(1)的安装平面上，且机械主轴支撑台(2)与地平铁(1)配合面设置有U型槽，机械主轴(3)则固定在机械主轴支撑台(2)的面板上，刀柄(4)插于机械主轴(3)上，激光位移传感器支架(5)固定在机械主轴(3)和圆盘式刀库(6)之间的地平铁(1)上，以实现对机械手各项性能参数的监测，一个光电开关支架(8)通过磁力吸座(801)连接在机械主轴(3)左侧的地平铁(1)上，且正对机械主轴(3)上的刀柄(4)，另一个光电开关支架(8)通过磁力吸座(801)连接在圆盘式刀库(6)右侧的地平铁(1)上，且正对圆盘式刀库(6)上的刀盘换刀口处，以实现对机械手(10)是否掉刀进行监测，机械手(10)安装于圆盘式刀库(6)上，转角辅助测量块(9)通过磁力吸座安装在圆盘式刀库(6)上的机械手(10)上，刀套(7)设置在圆盘式刀库(6)上；激光位移传感器支架(5)包括底板(501)、立柱(502)、桁架(503)、垂直安装板三(504)、水平安装板一(505)、垂直安装板二(506)、垂直安装板一(507)和水平安装板二(508)，其中每个底板(501)上开设有一个U型槽，通过该U型槽将激光位移传感器支架(5)螺栓连接到地平铁(1)上，并且通过调整底板(501)在地平铁(1)上的位置，实现整个激光位移传感器支架(5)在前后方向上的调整，立柱(502)螺栓连接在底板(501)上，立柱(502)上方设有高度不同的螺栓孔(509)，桁架(503)通过两个立柱(502)上方的螺栓孔(509)螺栓连接在两个立柱(502)之间，且位于机械手(10)上方，桁架(503)通过不同高度的螺栓孔(509)可以在立柱(502)的垂直方向上调整高度，每个立柱(502)上均开有U型槽，其中垂直安装板三(504)和水平安装板一(505)螺栓连接在一个立柱(502)上的U型槽内，水平安装板二(508)通过螺栓连接在另一个立柱(502)上的U型槽内，各个安装板均可以实现在立柱(502)垂直方向上调整高度，桁架(503)水平方向上开设有U型槽，垂直安装板一(507)和垂直安装板二(506)螺栓紧固在桁架(503)上的U型槽内，垂直安装板一(507)和垂直安装板二(506)可以在桁架(503)水平方向调整位置，并且垂直安装板一(507)、垂直安装板二(506)上均开有U型槽，通过调整安装板螺栓在垂直安装板一(507)、垂直安装板二(506)上的U型槽中的位置实现垂直安装板一(507)、垂直安装板二(506)在竖直方向上高度的调整；光电开关支架(8)包括磁力吸座(801)、水平支撑杆(802)、光电开关安装板(803)、铰链(804)和竖直支撑杆(805)，其中竖直支撑杆(805)固定在磁力吸座(801)上，水平支撑杆(802)通过铰链(804)安装在竖直支撑杆(805)上，可以实现在竖直方向上的调整，光电开关安装板(803)上开有两个螺栓孔，上方螺栓孔与水平支撑杆(802)螺栓连接，光电开关安装板(803)下方的螺栓孔用于安装光电开关；信号监测部分包括激光位移传感器一(14)、激光位移传感器二(13)、激光位移传感器五(12)、激光位移传感器四(15)、激光位移传感器三(16)、光电开关一(17)和光电开关二(18)，其中激光位移传感器一(14)的感测头垂直向下安装在垂直安装板一(507)上，其激光束打在机械手(10)手臂上表面的转角辅助测量块(9)的斜面上；激光位移传感器二(13)感测头垂直向下安装在垂直安装板二(506)上，其激光束打在机械手(10)手臂的上表面处；激光位移传感器三(16)竖直向上安装于垂直安装板三(504)上，其激光束打在机械手(10)手臂下平面处；激光位移传感器四(15)、激光位移传感器五(12)分别水平安装于水平安装板二(508)、水平安装板一(505)上，其激光束打在机械手(10)手爪端面上；光电开关二(18)紧固在圆盘式刀库(6)右侧地平铁(1)上的光电开关支架(8)上，用于监测圆盘式刀库(6)换刀口处是否掉刀，光电开关一(17)紧固在连接在机械主轴(3)左侧地平铁(1)上的光电开关支架(8)上，用于监测机械主轴(3)是否掉刀。...
【技术特征摘要】
1.一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置，其特征在于包括机械部分与信号监测部分，其中机械部分包括地平铁(1)、机械主轴支撑台(2)、机械主轴(3)、刀柄(4)、激光位移传感器支架(5)、圆盘式刀库(6)、光电开关支架(8)、转角辅助测量块(9)和圆盘式刀库支撑台(11)，其中圆盘式刀库支撑台(11)固定在地平铁(1)的安装面上，并且圆盘式刀库支撑台(11)与地平铁(1)配合面具有U型槽，圆盘式刀库(6)固定在圆盘式刀库支撑台(11)右侧的安装板上，机械主轴支撑台(2)固定在圆盘式刀库支撑台(11)前方的地平铁(1)的安装平面上，且机械主轴支撑台(2)与地平铁(1)配合面设置有U型槽，机械主轴(3)则固定在机械主轴支撑台(2)的面板上，刀柄(4)插于机械主轴(3)上，激光位移传感器支架(5)固定在机械主轴(3)和圆盘式刀库(6)之间的地平铁(1)上，以实现对机械手各项性能参数的监测，一个光电开关支架(8)通过磁力吸座(801)连接在机械主轴(3)左侧的地平铁(1)上，且正对机械主轴(3)上的刀柄(4)，另一个光电开关支架(8)通过磁力吸座(801)连接在圆盘式刀库(6)右侧的地平铁(1)上，且正对圆盘式刀库(6)上的刀盘换刀口处，以实现对机械手(10)是否掉刀进行监测，机械手(10)安装于圆盘式刀库(6)上，转角辅助测量块(9)通过磁力吸座安装在圆盘式刀库(6)上的机械手(10)上，刀套(7)设置在圆盘式刀库(6)上；激光位移传感器支架(5)包括底板(501)、立柱(502)、桁架(503)、垂直安装板三(504)、水平安装板一(505)、垂直安装板二(506)、垂直安装板一(507)和水平安装板二(508)，其中每个底板(501)上开设有一个U型槽，通过该U型槽将激光位移传感器支架(5)螺栓连接到地平铁(1)上，并且通过调整底板(501)在地平铁(1)上的位置，实现整个激光位移传感器支架(5)在前后方向上的调整，立柱(502)螺栓连接在底板(501)上，立柱(502)上方设有高度不同的螺栓孔(509)，桁架(503)通过两个立柱(502)上方的螺栓孔(509)螺栓连接在两个立柱(502)之间，且位于机械手(10)上方，桁架(503)通过不同高度的螺栓孔(509)可以在立柱(502)的垂直方向上调整高度，每个立柱(502)上均开有U型槽，其中垂直安装板三(504)和水平安装板一(505)螺栓连接在一个立柱(502)上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国发，陈景浩，何佳龙，陈菲，王继利，杜乐，李屹，侯添伟，祝洪祥，王宁，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22
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