一种智能刀具的测量装置及监测系统制造方法及图纸

一种智能刀具的测量装置，包括温度传感器固定在智能刀具的工作部分，用于测量智能刀具的温度；切削力传感器、振动传感器均固定在智能刀具的装夹部分，分别用于测量智能刀具的切削力、振动；自发电装置固套在智能刀具装夹部分的刀柄上，用于为自助测量装置供电；信号处理电路固定在自发电装置内，用于分别接收并处理温度传感器、切削力传感器及振动传感器对应采集的智能刀具的温度、切削力及振动的模拟信号，以对应转换为温度、切削力及振动的数字信号；发送电路固定在自发电装置内，用于分别接收由信号处理电路转换为温度、切削力以及振动的数字信号，能够分别以无线数据传输方式向监测系统发出该温度、切削力及振动的数字信号。

【技术实现步骤摘要】
一种智能刀具的测量装置及监测系统
本专利技术涉及智能刀具测量的
，具体是一种智能刀具的测量装置及监测系统。
技术介绍
刀具的监测系统用于监控、分析智能刀具中各种不稳定因素或故障因素，并做出预判，而各种不稳定因素或故障因素的确定都是通过测量装置测量智能刀具的温度、切削力、振动等参数的性能来作为支撑预判的依据。可知，智能刀具温度、切削力、振动等的参数性能决定着智能刀具是否处于稳定状态或故障状态的主要指标。而智能刀具的这些参数均在智能刀具处于使用状态下（智能刀具处于运转的工作状态）进行测量。而使用状态下对智能刀具进行测量存在下面几个方面的问题：其一，在使用状态下进行测量时，测量人员无法在高速旋转的智能刀具外部进行参数测量，测量人员也不能将测量仪器等伸入处于高速旋转的智能刀具内进行参数测量，显然，这种方式不可行；其二，在使用前将测量装置安装在智能刀具上，智能刀具处于使用状态下再进行参数测量，第一，由于智能刀具处于使用状态下，现有的这些测量装置无法将测量到的参数数据发送出来。第二，现有的这些测量装置无法给测量装置本身供电，并且在智能刀具持续的旋转下，会因为测量装置无法得到电源供电而无法完成参数的测量。传统的供电方式是给测量装置上安装蓄电池供电，但是受电池使用寿命、更换不便、破坏刀具旋转动平衡的影响等因素制约，无法得到很好地应用。可知，在使用前将测量装置安装在智能刀具上，智能刀具处于使用状态下再进行参数测量，在现有的常规技术下也无法实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种能够在智能刀具处于使用状态下进行测量、监测的智能刀具的测量装置及监测系统。本专利技术采用的技术方案是，一方面，一种智能刀具的测量装置，所述测量装置包括：温度传感器，固定安装在所述智能刀具的工作部分，用于测量所述智能刀具的温度；切削力传感器、振动传感器，均固定安装在所述智能刀具的装夹部分，分别用于测量所述智能刀具的切削力、振动；自发电装置，固定套装在所述智能刀具的装夹部分的刀柄上，用于为所述测量装置供电；信号处理电路，固定安装在所述自发电装置内，用于分别接收并处理温度传感器、切削力传感器以及振动传感器对应采集的智能刀具的温度、切削力以及振动的模拟信号，以对应转换为温度、切削力以及振动的数字信号；发送电路，固定安装在所述自发电装置内，用于分别接收由所述信号处理电路转换为温度、切削力以及振动的数字信号，并能够分别以无线数据传输方式向用于分析、监测智能刀具的监测系统发出由所述信号处理电路转换为温度、切削力以及振动的数字信号。所述切削力传感器主要由弹性变形体和应变片组成，所述弹性变形体为筒状结构，该弹性变形体固定套接在智能刀具装夹部分所在的刀柄上，该弹性变形体的本体内周向均布、粘贴有多组应变片。进一步，每组应变片为两片，一片应变片与所述智能刀具装夹部分刀柄的轴线相平行，另一片应变片与所述智能刀具装夹部分刀柄的轴线呈30°～60°的夹角布置。所述自发电装置包括环形体、发电组件和控制电路，所述环形体固定套装在所述智能刀具装夹部分的刀柄上，该环形体内具有中空的环形内腔；所述发电组件主要由磁棒固定支架、磁棒、发电线圈组成，所述磁棒固定支架一端与所述环形内腔的内壁固定连接，另一端与所述磁棒的一端端部活动连接；所述发电线圈为一对，固定安装在所述环形内腔内，并且这对发电线圈位于所述磁棒的两侧；当所述智能刀具旋转时，所述智能刀具装夹部分的刀柄带动所述环形体以及其内的所述磁棒固定支架和所述发电线圈一起同步旋转，所述磁棒受重力的作用下，该磁棒相对于所述磁棒与所述磁棒固定支架的活动连接处始终处于竖直向下的状态，而所述磁棒固定支架相对于所述磁棒与所述磁棒固定支架的活动连接处转动，并且所述发电线圈相对于所述磁棒做圆周运动，使所述发电线圈切割磁棒的磁力线，使所述发电线圈的两端产生电流；所述发电线圈两端产生的电流经整流电路、滤波电路以及稳压电路后转换为给测量装置供电的直流电源。进一步，所述磁棒固定支架固定安装在所述环形体环形内腔内的内侧内壁面或外侧内壁面上。进一步，所述发电线圈通过线圈安装架固定安装在所述环形体环形内腔内的内侧内壁面或外侧内壁面上。进一步，所述自发电装置的发电组件为多个，周向均布在所述环形体内，每个所述自发电装置的发电组件对应由一个所述自发电装置的控制电路，并且所述自发电装置的发电组件与所述自发电装置的控制电路交替均布在所述环形体内。进一步，所述自发电装置还包括超级电容电路，所述超级电容电路固定安装在自发电装置内，所述控制电路控制超级电容电路充电或断电，当所述测量装置失电时，所述超级电容电路放电，为所述测量装置供电。更进一步，所述自发电装置环形体的环形内腔内还安装有至少两对阻尼线圈，每对阻尼线圈均布置在所述磁棒的两侧；当所述自发电装置控制电路检测到超级电容电路充电完毕，且所述测量装置处于过压状态时，所述自发电装置控制电路控制阻尼线圈接入所述自发电装置的发电组件，消耗该自发电装置发电组件产生的电能。另一方面，一种智能刀具的监测系统，包括用于刀具监控和分析的监测系统，还包含所述的智能刀具的测量装置，所述监测系统通过与所述发送电路相匹配的接收电路接收所述发送电路以无线数据传输方式分别发出温度、切削力以及振动的数字信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术为能够在智能刀具处于使用状态下，进行测量、监测的智能刀具的测量装置及监测系统。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术的原理框图。图2是本专利技术中切削力传感器的结构示意图。图3是本专利技术中自发电装置的结构示意图。图4是自发电装置中发电线圈、阻尼线圈、超级电容电路、控制电路的框图。图5是测量装置的安装示意图。图中代号含义：1—温度传感器；2—切削力传感器；3—振动传感器；4—智能刀具；5—刀片；6—刀柄；7—弹性变形体；8—应变片；9—键槽结构；10—自发电装置；11—磁棒固定支架、12—磁棒；13—发电线圈；14、31—线圈安装架；15—阻尼线圈；16—信号处理电路；17—发送电路；18—超级电容电路；19—发电组件；20—控制电路；21—电压检测电路；22—电容电压检测电路；23—整流电路；24—滤波电路；25—稳压电路；26—接收电路；27—监测系统；28—电路板；29—电路板固定支架；30—螺栓；32—充放电管理电路。具体实施方式实施例1参见图1至图5所示：本专利技术是一种智能刀具的测量装置及监测系统。它能够在智能刀具4处于使用状态下，进行测量、监测智能刀具4。其中，智能刀具4的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片5)则镶装在刀体上。智能刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能刀具的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括：温度传感器，固定安装在所述智能刀具的工作部分，用于测量所述智能刀具的温度；切削力传感器、振动传感器，均固定安装在所述智能刀具的装夹部分，分别用于测量所述智能刀具的切削力、振动；自发电装置，固定套装在所述智能刀具的装夹部分的刀柄上，用于为所述测量装置供电；信号处理电路，固定安装在所述自发电装置内，用于分别接收并处理温度传感器、切削力传感器以及振动传感器对应采集的智能刀具的温度、切削力以及振动的模拟信号，以对应转换为温度、切削力以及振动的数字信号；发送电路，固定安装在所述自发电装置内，用于分别接收由所述信号处理电路转换为温度、切削力以及振动的数字信号，并能够分别以无线数据传输方式向用于分析、监测智能刀具的监测系统发出由所述信号处理电路转换为温度、切削力以及振动的数字信号。

【技术特征摘要】
1.一种智能刀具的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括：温度传感器，固定安装在所述智能刀具的工作部分，用于测量所述智能刀具的温度；切削力传感器、振动传感器，均固定安装在所述智能刀具的装夹部分，分别用于测量所述智能刀具的切削力、振动；自发电装置，固定套装在所述智能刀具的装夹部分的刀柄上，用于为所述测量装置供电；信号处理电路，固定安装在所述自发电装置内，用于分别接收并处理温度传感器、切削力传感器以及振动传感器对应采集的智能刀具的温度、切削力以及振动的模拟信号，以对应转换为温度、切削力以及振动的数字信号；发送电路，固定安装在所述自发电装置内，用于分别接收由所述信号处理电路转换为温度、切削力以及振动的数字信号，并能够分别以无线数据传输方式向用于分析、监测智能刀具的监测系统发出由所述信号处理电路转换为温度、切削力以及振动的数字信号。2.根据权利要求1所述智能刀具的测量装置，其特征在于：所述切削力传感器主要由弹性变形体和应变片组成，所述弹性变形体为筒状结构，该弹性变形体固定套接在智能刀具装夹部分所在的刀柄上，该弹性变形体的本体内周向均布、粘贴有多组应变片。3.根据权利要求2所述智能刀具的测量装置，其特征在于：每组应变片为两片，一片应变片与所述智能刀具装夹部分刀柄的轴线相平行，另一片应变片与所述智能刀具装夹部分刀柄的轴线呈30°～60°的夹角布置。4.根据权利要求1所述智能刀具的测量装置，其特征在于：所述自发电装置包括环形体、发电组件和控制电路，所述环形体固定套装在所述智能刀具装夹部分的刀柄上，该环形体内具有中空的环形内腔；所述发电组件主要由磁棒固定支架、磁棒、发电线圈组成，所述磁棒固定支架一端与所述环形内腔的内壁固定连接，另一端与所述磁棒的一端端部活动连接；所述发电线圈为一对，固定安装在所述环形内腔内，并且这对发电线圈位于所述磁棒的两侧；当所述智能刀具旋转时，所述智能刀具装夹部分的刀柄带动所述环形体以及其内的所述磁棒固定支架和所述发电线圈一起同步旋转，所述磁棒受...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷刚，胡明华，陈昌海，施芸，郭欣，王涛，郭武士，
申请(专利权)人：四川工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：四川,51