[发明专利]一种自动换刀装置输出轴运动精度检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种自动换刀装置输出轴运动精度检测装置和方法，本发明首先搭建了自动换刀装置输出轴运动精度检测装置，进而提出通过两个旋转编码器和一个激光位移传感器对自动换刀装置输出轴运动精度进行测量的方法；同时利用数据采集和上位机所获得的数据，得到自动换刀装置输出轴运动行程曲线，并据此计算得到自动换刀装置输出轴运动精度；本装置及和方法可实现自动换刀装置输出轴运动精度的检测和质量评价。

技术领域

本发明属于自动换刀装置精度检测领域，特别是一种自动换刀装置输出轴运动精度检测装置和方法。

背景技术

自动换刀装置作为数控加工中心的重要组成部分，主要负责完成刀库和主轴之间刀具自动交换的功能，其自动化程度高且与数控加工中心配套工作，具有启动频繁、工作动作多、传递机构复杂等特点，同时要求换刀时间短、刀具重复定位精度高。自动换刀装置的换刀动作主要包括抓刀、插刀、拔刀、换刀和复位几个动作，其中拔刀和插刀时输出轴带动机械手作直线运动，抓刀、换刀和复位时输出轴带动机械手作旋转运动。所以自动换刀装置输出轴的运动精度测量同时包括直线运动精度测量和旋转运动精度测量两部分。

专利号为CN103551919A的专利公开了一种旋转机械手自动换刀的重复定位精度测量装置；专利号为CN103383315A的专利公开了一种自动换刀装置综合性能检测试验台，实现对输出轴定位精度、弧面分度凸轮机构综合分度精度及动力学特性、机械手振动等性能的测量；专利号为CN110442085A的专利公开了一种刀库及自动换刀装置倒刀位置精度、换刀位置精度的测量装置和方法。上述装置和方法主要针对自动换刀装置的换刀定位精度进行测量，可以实现对自动换刀装置运动精度的间接测量和评价。但由于自动换刀装置的运动复杂、测量空间狭窄，所以对于自动换刀装置运动精度的直接在线测量研究较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动换刀装置输出轴运动精度检测装置和方法，以实现自动换刀装置输出轴运动精度的在线检测和质量评价。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种自动换刀装置输出轴运动精度检测装置，包括激光位移传感器、旋转编码器、伺服电机编码器、工控机；

所述激光位移传感器用于对自动换刀装置输出轴的直线运动精度进行测量；所述旋转编码器用于对自动换刀装置输出轴的旋转运动精度进行测量；所述伺服电机编码器用于对自动换刀装置主动轴的旋转精度进行测量；所述工控机设有数据采集模块和精度计算模块；

所述数据采集模块用于采集自动换刀装置第i次换刀时，自动换刀装置主动轴的旋转角度、自动换刀装置输出轴的旋转角度和激光位移传感器到测量板的距离；

所述精度计算模块用于计算自动换刀装置输出轴的运动精度损失随换刀次数的变化，完成对自动换刀装置输出轴的运动精度的测量。

一种自动换刀装置输出轴运动精度检测方法，包括以下步骤：

步骤1、数据测量与采集：测量自动换刀装置第次换刀时，自动换刀装置主动轴的旋转角度、自动换刀装置输出轴的旋转角度和激光位移传感器到测量板的距离；

步骤2、计算自动换刀装置的运动行程曲线：计算自动换刀装置输出轴直线运动位移，同时利用最小二乘法拟合得到自动换刀装置输出轴运动行程曲线；

步骤3、计算自动换刀装置输出轴运动精度：将拟合得到的输出轴运动行程曲线分别与首次测量得到的输出轴运动行程曲线进行比较，得到自动换刀装置输出轴运动精度损失随换刀次数的变化，实现自动换刀装置输出轴运动精度的测量。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于本装置通过激光位移传感器和旋转编码器测量得到自动换刀装置输出轴完整的运动行程曲线，可以分解得到每个换刀动作，对换刀过程中每个换刀动作的运动精度进行评价，满足实时在线测量的要求。

附图说明

图1为实施例的自动换刀装置整体构成图。