機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法，該方法包括：通過(guò)機(jī)床電機(jī)同軸端及隨動(dòng)端的傳動(dòng)鏈，帶動(dòng)設(shè)置在機(jī)床電機(jī)同軸端傳動(dòng)鏈及隨動(dòng)端傳動(dòng)鏈的測(cè)量傳感器，產(chǎn)生兩組差分測(cè)量信號(hào)；接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)，并對(duì)所述兩組差分測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析處理，獲得所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差；接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)，并對(duì)所述頻率差及相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)及離線機(jī)床性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。本發(fā)明直接在機(jī)床上測(cè)量傳動(dòng)鏈，無(wú)需安裝工件或卸載傳動(dòng)鏈，耗時(shí)短，節(jié)省人力，方便操作人員及時(shí)調(diào)整傳動(dòng)鏈，降低了磨削損耗，提高了磨削效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密機(jī)床領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)床的傳動(dòng)誤差用來(lái)衡量傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度與其傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度，是機(jī)床性能的重要衡量指標(biāo)。
[0003]由于機(jī)床的傳動(dòng)鏈存在誤差，這會(huì)導(dǎo)致工件表面成形運(yùn)動(dòng)軌跡存在誤差，最終反映到被加工工件上引起成形表面的形狀誤差。
[0004]目前無(wú)論是對(duì)精密機(jī)床進(jìn)行出廠驗(yàn)收(機(jī)床性能指標(biāo)是否達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn))，還是對(duì)精密機(jī)床加工工件進(jìn)行誤差檢測(cè)，都需要對(duì)機(jī)床傳動(dòng)控制系統(tǒng)的誤差進(jìn)行檢測(cè)，傳統(tǒng)的精密機(jī)床傳動(dòng)控制系統(tǒng)的誤差檢測(cè)方法主要有兩種:
[0005](I)加工典型零件法
[0006]該方法是在磨削完成之后，將加工工件拿到試驗(yàn)室用周節(jié)儀、萬(wàn)能測(cè)齒儀、齒輪測(cè)量中心器材等設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，耗時(shí)長(zhǎng)，要等待一個(gè)工件磨削完成之后，才能進(jìn)行測(cè)量。
[0007]檢測(cè)完成后，觀察紙帶上的曲線是否有明顯異?，F(xiàn)象，測(cè)量磨削精度，從而確定是否需要對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)鏈進(jìn)行重新裝配或調(diào)整。該方法光憑檢測(cè)描述的曲線并不能充分揭示各傳動(dòng)鏈的誤差原因，磨削人員的加工、安裝經(jīng)驗(yàn)對(duì)是否能正確調(diào)整傳動(dòng)鏈，降低磨削損耗起著至關(guān)重要的作用，需要專(zhuān)業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械人員對(duì)工件進(jìn)行分析，并逐個(gè)排除問(wèn)題。
[0008](2)靜態(tài)誤差檢測(cè)法
[0009]該方法采用于機(jī)床檢測(cè)和驗(yàn)收測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)(如德國(guó)海德漢的KGM181和VM182測(cè)量系統(tǒng))直接對(duì)機(jī)床或工件進(jìn)行檢測(cè)，耗時(shí)長(zhǎng)，要將整個(gè)傳動(dòng)鏈的拆下逐個(gè)測(cè)量；另外，這種直接檢測(cè)的方法雖能排除機(jī)床本身的影響和能區(qū)分不同影響因素，但卻只適用于銑床和車(chē)床，具有很大的局限性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法及裝置，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供了一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法，包括:
[0012]通過(guò)機(jī)床電機(jī)同軸端及隨動(dòng)端的傳動(dòng)鏈，帶動(dòng)設(shè)置在機(jī)床電機(jī)同軸端傳動(dòng)鏈及隨動(dòng)端傳動(dòng)鏈的測(cè)量傳感器，產(chǎn)生兩組差分測(cè)量信號(hào)；
[0013]接收兩組差分測(cè)量信號(hào)，并對(duì)兩組差分測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析處理，獲得兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差；
[0014]接收兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)，并對(duì)頻率差及相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)及離線機(jī)床性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0015]本發(fā)明還提供了一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)裝置，包括:
[0016]用于通過(guò)機(jī)床電機(jī)同軸端及隨動(dòng)端的傳動(dòng)鏈帶動(dòng)設(shè)置在機(jī)床電機(jī)同軸端傳動(dòng)鏈及隨動(dòng)端傳動(dòng)鏈的測(cè)量傳感器產(chǎn)生兩組差分測(cè)量信號(hào)的傳感器單元；
[0017]用于接收兩組差分測(cè)量信號(hào)并對(duì)兩組差分測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析處理獲得兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差的測(cè)量信號(hào)分析處理單元；及
[0018]用于接收兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)并對(duì)頻率差及相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理獲得機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)及離線機(jī)床性能指標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析處理單元。
[0019]與加工典型零件法及靜態(tài)誤差檢測(cè)法的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法及裝置，具有以下有益效果:
[0020](I)直接在機(jī)床上測(cè)量傳動(dòng)鏈，無(wú)需安裝工件或卸載傳動(dòng)鏈，耗時(shí)短，節(jié)省了人力，方便操作人員及時(shí)調(diào)整傳動(dòng)鏈，降低了磨削損耗，提高了磨削效率；
[0021](2)可用于各種機(jī)床，適用性廣；
[0022](3)通過(guò)獲得的機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)，一般機(jī)械人員即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)人員的專(zhuān)業(yè)性及經(jīng)驗(yàn)要求較低。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法的流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖3為本發(fā)明機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法中頻率差的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，這些實(shí)施方式并非對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0027]參圖1至圖3所示，圖1為本發(fā)明機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法的流程圖；圖2為本發(fā)明機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法中頻率差的示意圖。
[0028]傳動(dòng)鏈?zhǔn)菣C(jī)床的重要組成部分，它的誤差是周期性的。測(cè)量加工件兩端傳動(dòng)鏈的同步性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度的評(píng)價(jià)、傳動(dòng)部件的故障診斷和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的識(shí)別，對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化、質(zhì)量評(píng)估、工藝改進(jìn)和設(shè)備維修等方面起著重要作用。
[0029]本發(fā)明的基本原理是在電動(dòng)機(jī)同軸端和其帶動(dòng)的傳動(dòng)鏈終端的同軸上各安裝一個(gè)高精度旋轉(zhuǎn)編碼器或直線光柵尺傳感器，作為感測(cè)基準(zhǔn)部件。
[0030]由于同軸聯(lián)動(dòng)，因此電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速恰好正比例于光柵的輸出頻率。假定電機(jī)端輸出頻率為fl，隨動(dòng)端頻率為f2，本發(fā)明的目的是計(jì)算出電機(jī)端輸出頻率fl與隨動(dòng)端輸出頻率f2之間的頻率差值Λ σ和相位差值(參圖3所示)，并實(shí)時(shí)顯示此差值。
[0031]在本實(shí)施方式中，一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法，包括:
[0032]步驟SI，通過(guò)機(jī)床電機(jī)同軸端及隨動(dòng)端的傳動(dòng)鏈，帶動(dòng)設(shè)置在機(jī)床電機(jī)同軸端傳動(dòng)鏈及隨動(dòng)端傳動(dòng)鏈的測(cè)量傳感器，產(chǎn)生兩組差分測(cè)量信號(hào)。
[0033]測(cè)量傳感器包括但不限于高精度旋轉(zhuǎn)編碼器或直線光柵尺傳感器。
[0034]步驟S2，接收兩組差分測(cè)量信號(hào)，并對(duì)兩組差分測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析處理，獲得兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差。[0035]步驟S2具體包括以下子步驟:
[0036](I)接收兩組差分測(cè)量信號(hào)，并將兩組差分測(cè)量信號(hào)整合為兩路脈沖信號(hào)；
[0037](2)濾去兩路脈沖信號(hào)中的高頻干擾信號(hào)；
[0038](3)將濾去高頻干擾信號(hào)的兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行信號(hào)倍頻處理；
[0039](4)在時(shí)序上錯(cuò)開(kāi)信號(hào)倍增后的兩路脈沖信號(hào)；
[0040](5)計(jì)算錯(cuò)開(kāi)后的兩路脈沖信號(hào)的頻率差和相位差；
[0041](6)通過(guò)但不限于RS485通訊方式傳輸兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)。
[0042]步驟S3，接收兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)，并對(duì)頻率差及相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)及離線機(jī)床性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0043]在本實(shí)施方式中，一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)裝置，包括:
[0044](I)通過(guò)機(jī)床電機(jī)同軸端及隨動(dòng)端的傳動(dòng)鏈帶動(dòng)分別設(shè)置在機(jī)床電機(jī)同軸端傳動(dòng)鏈及隨動(dòng)端傳動(dòng)鏈的測(cè)量傳感器產(chǎn)生兩組差分測(cè)量信號(hào)的傳感器單元10。
[0045]在被磨工件的電機(jī)同軸端即機(jī)床傳動(dòng)鏈A端安裝編碼器或者光柵A，隨動(dòng)端即機(jī)床傳動(dòng)鏈B端安裝編碼器或光柵B。測(cè)量時(shí)，由兩端的傳動(dòng)鏈帶動(dòng)編碼器或者光柵，產(chǎn)生兩組差分測(cè)量信號(hào)。信號(hào)的準(zhǔn)確測(cè)量周期最大為200KHZ。
[0046](2)用于接收兩組差分測(cè)量信號(hào)并對(duì)兩組差分測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析處理獲得兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差的測(cè)量信號(hào)分析處理單元20。
[0047]信號(hào)分析處理單元20包括差分信號(hào)接收模塊21、濾波整形模塊22、電子細(xì)分模塊23、時(shí)差處理模塊24、頻鑒相鑒模塊25、通訊模塊26。
[0048]差分信號(hào)接收模塊21用于將兩組差分信號(hào)，整合成兩路脈沖信號(hào)；
[0049]濾波整形模塊22采用低通濾波電路，用于濾去高頻干擾信號(hào)；
[0050]電子細(xì)分模塊23采用乘法電路，根據(jù)傳動(dòng)比，乘上一個(gè)系數(shù)，用于將信號(hào)倍頻，提高檢測(cè)精度；
[0051]時(shí)差處理模塊24用于在時(shí)序上將兩路脈沖信號(hào)錯(cuò)開(kāi)，降低信號(hào)間的干擾；
[0052]頻鑒相鑒模塊25采用計(jì)數(shù)電路，用于計(jì)算兩路信號(hào)的頻率差和相位差；
[0053]通訊模塊26采用RS485通訊方式，用于傳輸兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)，通訊速率為115200bps。
[0054](3)用于接收兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)并對(duì)頻率差及相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理獲得機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)及離線機(jī)床性能指標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析處理單元30。
[0055]數(shù)據(jù)分析處理單元30采用內(nèi)置嵌入式IPC和PC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
[0056]IPC(industry personal computer)用來(lái)設(shè)置磨削參數(shù)、儲(chǔ)存檢測(cè)數(shù)據(jù)、分析處理檢測(cè)的結(jié)果，并用表格、曲線等方式顯示出來(lái)。
[0057]PC (personal computer)用來(lái)獲取IPC中的數(shù)據(jù),進(jìn)行離線機(jī)床性能和誤差分析，數(shù)據(jù)存檔。
[0058]本發(fā)明通過(guò)提供了一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法及裝置，具有以下有益效果:
[0059](I)直接在機(jī)床上測(cè)量傳動(dòng)鏈，無(wú)需安裝工件或卸載傳動(dòng)鏈，耗時(shí)短，了人力，方便操作人員及時(shí)調(diào)整傳動(dòng)鏈，降低了磨削損耗，提高了磨削效率；[0060](2)可用于各種機(jī)床，適用性廣；
[0061](3)通過(guò)獲得的機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)，一般機(jī)械人員即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)人員的專(zhuān)業(yè)性及經(jīng)驗(yàn)要求較低。
[0062]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0063]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)方法，其特征在于，包括: 通過(guò)機(jī)床電機(jī)同軸端及隨動(dòng)端的傳動(dòng)鏈，帶動(dòng)設(shè)置在機(jī)床電機(jī)同軸端傳動(dòng)鏈及隨動(dòng)端傳動(dòng)鏈的測(cè)量傳感器，產(chǎn)生兩組差分測(cè)量信號(hào)； 接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)，并對(duì)所述兩組差分測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析處理，獲得所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差； 接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)，并對(duì)所述頻率差及相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)及離線機(jī)床性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量傳感器包括但不限于高精度旋轉(zhuǎn)編碼器或直線光柵尺傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)，并對(duì)所述兩組差分測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析處理，獲得所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差，包括: 接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)，并將所述兩組差分測(cè)量信號(hào)整合為兩路脈沖信號(hào)； 濾去所述兩路脈沖信號(hào)中的高頻干擾信號(hào)； 將濾去高頻干擾信號(hào)的兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行信號(hào)倍頻處理； 在時(shí)序上錯(cuò)開(kāi)信號(hào)倍增后的所述兩路脈沖信號(hào)； 計(jì)算錯(cuò)開(kāi)后的所述兩路脈沖信號(hào)的頻率差和相位差。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括: 通過(guò)但不限于RS485通訊方式傳輸所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)。
5.一種機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 用于通過(guò)機(jī)床電機(jī)同軸端及隨動(dòng)端的傳動(dòng)鏈帶動(dòng)分別設(shè)置在機(jī)床電機(jī)同軸端傳動(dòng)鏈及隨動(dòng)端傳動(dòng)鏈的測(cè)量傳感器產(chǎn)生兩組差分測(cè)量信號(hào)的傳感器單元； 用于接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)并對(duì)所述兩組差分測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析處理獲得所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差的測(cè)量信號(hào)分析處理單元；及 用于接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)并對(duì)所述頻率差及相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理獲得機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差檢測(cè)數(shù)據(jù)及離線機(jī)床性能指標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析處理單J Li ο
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述傳感器單元包括但不限于高精度旋轉(zhuǎn)編碼器或直線光柵尺傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量信號(hào)分析處理單元包括: 用于接收所述兩組差分測(cè)量信號(hào)并將所述兩組差分測(cè)量信號(hào)整合為兩路脈沖信號(hào)的差分信號(hào)接收模塊； 用于濾去所述兩路脈沖信號(hào)中的高頻干擾信號(hào)的濾波整形模塊； 用于將濾去高頻干擾信號(hào)的兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行信號(hào)倍頻處理的電子細(xì)分模塊； 用于在時(shí)序上錯(cuò)開(kāi)信號(hào)倍增后的所述兩路脈沖信號(hào)的時(shí)差處理模塊； 用于計(jì)算錯(cuò)開(kāi)后的所述兩路脈沖信號(hào)的頻率差和相位差的頻鑒相鑒模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括: 用于通過(guò)但不限于RS485通訊方式傳輸所述兩組差分測(cè)量信號(hào)的頻率差及相位差數(shù)據(jù)的通訊模塊。
【文檔編號(hào)】B23Q17/00GK103978403SQ201410224932
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】辛川 申請(qǐng)人:無(wú)錫漢柏信息技術(shù)有限公司