圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺。該檢測平臺包括測試系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；測試系統(tǒng)用來完成對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)各參數(shù)的測試、采集；試驗系統(tǒng)用來完成對同類型多尺寸圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的可靠性試驗；控制系統(tǒng)用來完成試驗過程中相關(guān)試驗參數(shù)設(shè)置和對采集到的參數(shù)進行處理、分析、圖形顯示以及測試結(jié)果顯示，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)對試驗系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的綜合控制。本實用新型是一種夠搭載同類型多尺寸圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的測試平臺，特別是對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的狀態(tài)、性能進行檢測，給出相應(yīng)的分析結(jié)果的綜合性能檢測平臺。
【專利說明】
圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及加工中心用圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的可靠性試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到了一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，直接關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。相比于進口數(shù)控機床尤其是高檔數(shù)控機床，國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性水平得不到根本保證，使得國產(chǎn)數(shù)控機床迅速發(fā)展的同時，其市場競爭力依然偏低。數(shù)控機床整機的可靠性水平又受到其關(guān)鍵功能部件可靠性水平的制約，圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)作為加工中心的一個關(guān)鍵功能部件，其可靠性水平直接制約整機的可靠性。圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)是長期困擾立式加工中心正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵功能部件之一，它的功能是快速的自動選刀、換刀，實現(xiàn)立式加工中心一次裝夾即可完成多道工序甚至全部工序的加工，減少加工的輔助時間，進而提升立式加工中心本身乃至整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，大大降低零部件的制造成本。因此，圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)這一復(fù)雜系統(tǒng)能否確保換刀動作準(zhǔn)確可靠、換刀時間短、沖擊振動小、使用壽命高等功能，即圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的可靠性是當(dāng)前立式加工中心研究的重點問題之一。
[0003]圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)是加工中心的關(guān)鍵功能部件之一，由刀盤、機械手、氣缸等組成。刀盤可以儲存刀具，并在數(shù)控系統(tǒng)的控制下進行選刀;氣缸和機械手協(xié)作完成拔刀、換刀、插刀動作。圓盤式刀庫及機械手自動換刀系統(tǒng)故障率較高，發(fā)生故障時對整機可靠性會產(chǎn)生直接影響。圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、換刀時機械手動作速度快、插刀和抓刀時定位準(zhǔn)確性要求高，故障率較高，據(jù)統(tǒng)計數(shù)控機床15%左右的故障都與之有關(guān)，可以說圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)是加工中心的可靠性薄弱環(huán)節(jié)。因此，有必要展開對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測的研究，從圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，綜合應(yīng)用傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和信號分析技術(shù)，制定一整套完善、可靠的檢測平臺。
[0004]查閱相關(guān)技術(shù)文獻可知，目前，應(yīng)用于圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測的試驗平臺很少、且不完善，主要表現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)只針對某一種或幾種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的常見故障進行檢測。公告號為CN201755778U，名稱為“立式加工中心盤式刀庫位置的檢測裝置”，其主要是通過位置檢測元件實現(xiàn)對刀庫動作的位置精度檢測，但是對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的其他參數(shù)并未予以考慮；公告號CN201417204Y，名稱為“一種自動換刀機構(gòu)性能檢測平臺”，主要是對弧面凸輪機構(gòu)自動換刀裝置的輸入輸出參數(shù)及動力學(xué)參數(shù)進行測量，也忽略了其他參數(shù)，包括溫度、振動、噪聲等對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)性能的影響，系統(tǒng)不完善。另一方面，目前圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的參數(shù)測試系統(tǒng)，大多是傳感器的堆疊，測試方案不完整以及缺乏相應(yīng)的后期處理。公告號為CN102785126A，名稱為“刀庫及自動換刀裝置綜合性能檢測系統(tǒng)”，主要采用多種類型和數(shù)量的傳感器對刀庫系統(tǒng)的部分參數(shù)進行檢測，但是忽略了系統(tǒng)本身是一個典型的機、電、氣混合系統(tǒng)的特性，沒有對電、氣系統(tǒng)進行檢測，檢測內(nèi)容不完整，無法完全說明刀庫系統(tǒng)的綜合狀態(tài)。公告號為CN102507228A，名稱為“盤式刀庫可靠性試驗裝置及其方法”，主要通過各種傳感器對系統(tǒng)參數(shù)進行測試，缺乏較為全面的性能檢測，對刀庫系統(tǒng)電機來說，缺少了電壓量測量，無法準(zhǔn)確的完成對電能質(zhì)量分析的要求;在振動參數(shù)測試方面，可操作性不強；在軟件方面，缺乏對系統(tǒng)參數(shù)的更加完整分析等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型提供了一種夠搭載同類型多尺寸圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)和多種測量儀器及傳感器的測試平臺，特別是能夠?qū)A盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的各方面狀態(tài)、性能進行實時檢測，并能給出相應(yīng)的分析結(jié)果的綜合性能檢測平臺，解決了現(xiàn)有圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺的上述不足。
[0006]本實用新型技術(shù)方案結(jié)合【附圖說明】如下:
[0007]—種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，該檢測平臺包括測試系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；
[0008]所述的測試系統(tǒng)包括特制測試組件、第一三軸向加速度傳感器5、第一位移傳感器
9、第一光電開關(guān)11、第二三軸向加速度傳感器15、第三三軸向加速度傳感器16第一貼片式溫度傳感器17、第二貼片式溫度傳感器18、第二光電開關(guān)19、第二位移傳感器20、噪聲監(jiān)測儀24、角度傳感器38、第一壓力變送器53、第二壓力變送器55以及電能質(zhì)量分析模塊、數(shù)據(jù)米集模塊和下位機；
[0009]所述的試驗系統(tǒng)包括由刀盤2、第一交流電機3、第二交流電機4、機械手6組成的測試對象即圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)、支撐組件、與支撐組件連接的模擬主軸組件和由電氣控制系統(tǒng)、試驗臺控制系統(tǒng)和上位機組成的控制柜14;
[0010]所述的第一三軸向加速度傳感器5、第二三軸向加速度傳感器15、第三三軸向加速度傳感器16、第一貼片式溫度傳感器17第二貼片式溫度傳感器18、第一位移傳感器9、第二位移傳感器20、角度傳感器38均設(shè)置在圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)上;所述角度傳感器38固定在特制測試組件的連接板35上;所述的第一光電開關(guān)11、第二光電開關(guān)19與支撐組件螺紋連接;所述的噪聲監(jiān)測儀24固定在支撐組件中的地平鐵12上;所述的第一三軸向加速度傳感器5、第二三軸向加速度傳感器15、第三三軸向加速度傳感器16、第一貼片式溫度傳感器17、第二貼片式溫度傳感器18、第一位移傳感器9、第二位移傳感器20、角度傳感器38的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸入端連接;所述的數(shù)據(jù)采集模塊通過自帶接口與下位機的PCI總線連接;所述的下位機與試驗系統(tǒng)中的上位機通過以太網(wǎng)相連;所述電能質(zhì)量分析模塊由數(shù)據(jù)采集模塊中的電流輸入模塊和電壓測量模塊組成，第一、二交流電機3、4的三相電輸入線與電流輸入模塊串聯(lián)與電壓測量模塊并聯(lián)，電壓測量模塊和電流輸入模塊分別通過自帶接口與下位機連接；圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)與第一連接板10相連，第二交流電機和機械手6連接在刀盤2上。
[0011 ]所述的控制系統(tǒng)布置于上位機中。
[0012]所述的支撐組件還包括第一立柱1、第二立柱8、第一支架22、第二支架46第一安裝座21、第二安裝座47和第二連接板23;所述的第二立柱8通過鍵和第一鍵槽13與第二連接板23連接并固定在地平鐵12上;所述的第一立柱I通過鍵與第一連接板10連接并固定在地平鐵12上;所述的第二支架46通過鍵和第二鍵槽45固定在第二立柱8上;所述的第一支架22通過鍵和鍵槽固定在所述的第一立柱I上;所述的第一、二光電開關(guān)11、12分別與支撐組件中的第二、一支架46、22螺紋連接。
[0013]所述的模擬主軸組件包括模擬主軸7、壓板50、滑動模塊49;所述的模擬主軸7通過壓板50安裝在滑動模塊49上;所述的滑動模塊49通過鍵固定在第二立柱8的第三鍵槽48上；
[0014]所述的電氣控制系統(tǒng)包括設(shè)置在控制柜14中與上位機和圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)連接的繼電器、交流接觸器、空氣開關(guān)、熱過載繼電器、24V直流電源、啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕。
[0015]所述的試驗臺控制系統(tǒng)包括用戶控制模塊和數(shù)據(jù)管理模塊，均布置于上位機中。
[0016]所述的控制系統(tǒng)包括用戶信息管理模塊、環(huán)境參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號處理與圖形顯示模塊;所述的用戶信息管理模塊、環(huán)境參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號處理與圖形顯示模塊采用并聯(lián)方式布置于上位機中。
[0017]所述的數(shù)據(jù)采集模塊還包括24位IEPE動態(tài)信號采集模塊、RTD模擬輸入模塊、電流輸入模塊、電壓測量模塊、模擬電流采集模塊、數(shù)字模塊，上述各模塊采用并行方式布置于下位機中。
[0018]所述的特制測試組件還包括底板42、第一導(dǎo)軌座25、第一滑塊26、第一導(dǎo)軌27、第一鎖緊環(huán)28、第二鎖緊環(huán)29、套筒30、第二連接件31、連接螺釘32、法蘭盤33、滑環(huán)34、連接板35、軸承36、雙膜片聯(lián)軸器37、第二滑塊39、第二導(dǎo)軌40、第二導(dǎo)軌座41、第一雙螺母43、第二雙螺母44;
[0019]其中所述的底板42放置于第二連接板23上;所述的第一、二導(dǎo)軌座25、41固定在底板42上方的左、右兩端;所述的第一、二導(dǎo)軌27、40分別固定在第一、二導(dǎo)軌座25、41的導(dǎo)軌槽中，第一、二滑塊26、39分別安裝于第一、二導(dǎo)軌27、40上并且在第一、二導(dǎo)軌27、40上滑動;所述的第二連接件31通過連接螺釘32、第一、二雙螺母43、44固定在機械手6中心處，并依次穿過法蘭盤33、滑環(huán)34、軸承36，通過雙膜片聯(lián)軸器37與角度傳感器38的輸入軸端相連接;所述的法蘭盤33與滑環(huán)34固定在一起并通過螺釘和4個套筒法蘭盤33與第二連接件31連接在一起;所述的第一、二緊鎖環(huán)28、29緊鎖在滑環(huán)34的定子端外表面;所述的連接板35連接在第一、二緊鎖環(huán)28、29和第一、二滑塊26、39之間；所述的軸承36安裝于連接板35的軸承孔處，角度傳感器38固定在連接板35上，所述的第一三軸向加速度傳感器5、第二三軸向加速度傳感器15的信號輸出端與滑環(huán)34的輸入端相連，滑環(huán)34的輸出端與下位機相連。
[0020]本實用新型的有益效果為:
[0021]1、從機、電、氣多方面較為全面的對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的運行電氣特性、機械振動特性、機械手轉(zhuǎn)位、刀具位置精度、氣壓、環(huán)境噪聲六個方面狀態(tài)性能進行綜合檢測，檢測項目較為完善，為圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的可靠性分析提供了強有力的依據(jù)，有利于刀庫性能的提升。
[0022]2、下位機采用NI CompactR1可編程自動化控制器完成數(shù)據(jù)的接收和預(yù)處理，采用獨立的下位機-上位機數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更加的集中，各個采集設(shè)備集中在一個設(shè)備上完成，增加了設(shè)備的便攜性、可靠性和整體美觀性，降低了對操作者的水平要求；
[0023]3、機械手振動測試方面，避免了采用無線設(shè)備采集帶來的設(shè)備體積大、數(shù)據(jù)丟包、數(shù)據(jù)傳輸受限等問題，提出特制測試組件方案，有效的解決了傳感器供電和信號傳輸問題，可移植性較強，對其他旋轉(zhuǎn)部件數(shù)據(jù)傳輸方案同樣適用；
[0024]4、解決了機械手轉(zhuǎn)位測試不便的問題，采用直接接觸法測量方式，測量結(jié)果更加真實、可靠，測試方案較為簡單，可操作性較強；
[0025]5、試驗裝置模擬主軸處采用了導(dǎo)向鍵方案，滿足模擬主軸的空間三個方向的移動，適用于各種規(guī)格刀庫結(jié)構(gòu)，機械定位、擰緊，更加可靠；
[0026]6、設(shè)計了較為全面的信號處理流程，對不同信號專門設(shè)計其對應(yīng)處理、操作流程。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型中測試系統(tǒng)和試驗系統(tǒng)的設(shè)計框圖；
[0028]圖2為本實用新型中控制系統(tǒng)的設(shè)計框圖；
[0029]圖3為本實用新型中測試系統(tǒng)和試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主試示意圖；
[0030]圖4為本實用新型中測試系統(tǒng)和試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后視示意圖；
[0031 ]圖5為本實用新型中特制測試組件立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6為本實用新型中特制測試組件主視圖示意圖；
[0033]圖7為本實用新型中模擬主軸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8為本實用新型中模擬主軸處傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖9為本實用新型中氣缸處傳感器安裝氣路原理圖；
[0036]圖10為本實用新型中刀柄和刀具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖11為本實用新型光電開關(guān)用于掉刀檢測操作流程圖；
[0038]圖12為本實用新型刀具初始狀態(tài)分類圖；
[0039]圖13為本實用新型中位移傳感器用于掉刀預(yù)警方案操作流程圖；
[0040]圖14為本實用新型中角度傳感器用于機械手轉(zhuǎn)角檢測操作流程圖；
[0041]圖15為本實用新型中貼片式溫度傳感器用于電機溫度檢測操作流程圖；
[0042]圖16為本實用新型中三軸向加速度傳感器用于振動檢測操作流程圖；
[0043]圖17為本實用新型中電壓測量模塊和電流輸入模塊用于電機電能質(zhì)量參數(shù)檢測操作流程圖。
[0044]圖中:1、第一立柱;2、刀盤;3、第一交流電機;4、第二交流電機;5、第一三軸向加速度傳感器;6、機械手;7、模擬主軸;8、第二立柱;9、第一位移傳感器；11、第一光電開關(guān)；12、地平鐵；15、第二三軸向加速度傳感器；16、第三三軸向加速度傳感器；17、第一貼片式溫度傳感器；18、第二貼片式溫度傳感器；19、第二光電開關(guān);20、第二位移傳感器;21、第一安裝座;22、第一支架;23、第二連接板;24、噪聲監(jiān)測儀;25、第一導(dǎo)軌座;26、第一滑塊;27、第一導(dǎo)軌;28、第一鎖緊環(huán);29、第二鎖緊環(huán);30、套筒;31、第二連接件;32、連接螺釘;33、法蘭盤；34、滑環(huán);35、連接板;36、軸承;37、雙膜片聯(lián)軸器;38、角度傳感器;39、第二滑塊;40、第二導(dǎo)軌;41、第二導(dǎo)軌座;42、底板;43、第一雙螺母;44、第二雙螺母;45、第二鍵槽;46、第二支架；47、第二安裝座;48、第三鍵槽;49、滑動模塊;50、壓板;51、氣缸;52、第一管路;53、第一壓力變送器;54、第二管路;55、第二壓力變送器;56、電磁換向閥；57、拉釘;58、刀柄
【具體實施方式】
[0045]參閱圖1、圖2，一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，該檢測平臺包括測試系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
[0046]本實施例選取測試對象為呼和浩特眾環(huán)(集團)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的圓盤式刀庫BT40-24P。
[0047]測試項目，根據(jù)歷史現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)分析，結(jié)合圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身的特點，確定出綜合性能檢測的測試項目為振動、溫度、電流、電壓、氣壓、噪聲、位移、轉(zhuǎn)位以及掉刀判斷。其中，振動檢測的目標(biāo)為刀盤和機械手6，振動是機械系統(tǒng)運行過程中不可避免的參數(shù)，通過對振動參數(shù)的檢測、分析可以有效的分析出圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的綜合性能。圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)作為一個復(fù)雜的機電一體化產(chǎn)品，機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刀盤轉(zhuǎn)動位置精準(zhǔn)，換刀過程拔刀、插刀動作迅速。但由于自身過重的負(fù)載以及換刀過程產(chǎn)生的插、拔刀力，使得刀盤和機械手6會產(chǎn)生一定量的振動，而且這些振動量會隨著負(fù)載和刀庫運行狀態(tài)的不同發(fā)生變化。此外，換刀機械手6在正常運行時和發(fā)生卡刀或者掉刀故障時，其換刀過程機械手6的振動信號趨勢也會發(fā)生很大的變化。系統(tǒng)的振動不僅會縮短整個換刀裝置的疲勞壽命，而且影響整個選刀過程的平穩(wěn)性，降低換刀位置精度和重復(fù)定位精度。因此，作為系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，振動參數(shù)是圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)在進行綜合性能檢測時需要重點進行考慮的參數(shù);圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)在運行過程中刀盤的旋轉(zhuǎn)和機械手6的運動都是通過對應(yīng)的三相交流異步電機提供動力來實現(xiàn)的，當(dāng)發(fā)生刀盤卡住或機械手6卡死等故障時，相應(yīng)的電機溫度會在短時間內(nèi)出現(xiàn)急劇升高的現(xiàn)象，嚴(yán)重者會導(dǎo)致電機燒壞等現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在進行綜合性能檢測方案設(shè)計時，需要把電機的溫度變化作為性能參考指標(biāo)考慮進去;根據(jù)上述分析，電機作為主要動力源，其運行狀態(tài)時刻影響著系統(tǒng)整體狀態(tài)，對其進行電壓、電流質(zhì)量管理，能夠真實、有效的反應(yīng)出電機的實時工作狀態(tài)；圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)中倒刀動作的執(zhí)行是通過氣缸51推拉來實現(xiàn)的，每換一次刀，氣缸51來回伸縮一次完成刀具傳遞的任務(wù)。如果氣缸51壓力太小推不動刀具，實現(xiàn)不了自身的功能，但如果壓力太大也會造成負(fù)面的影響，因為氣缸51伸出時撞擊刀庫會引起較大振動，縮回時對刀倉的沖擊又會造成刀倉局部的彈性變形，加速刀庫的老化，氣壓大了更會加劇這種惡化。因此有必要對氣缸的進、出氣口壓力做出實時檢測;噪聲信號具有攜帶信息豐富、測量無接觸的特點，是機械零部件和電子元器件可靠性測試中經(jīng)常使用的一種靈敏無損的表征手段。圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)在發(fā)生故障時，絕大多數(shù)情況伴隨有異常噪聲的產(chǎn)生，對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)進行階段性噪聲測試并進行頻譜分析，掌握不同階段噪聲的能量分布規(guī)律，當(dāng)實時測試圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的某些頻率段噪聲發(fā)生改變時，可以推斷故障發(fā)生的部位，進而反應(yīng)出圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合狀態(tài)性能;在對歷史現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)分析中可以明顯發(fā)現(xiàn)，在立式加工中心中故障頻發(fā)部件為圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)，其中，掉刀、機械手6轉(zhuǎn)位故障的發(fā)生作為圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的主要故障模式。針對掉刀故障，刀柄拉釘57松動是掉刀的主要原因，當(dāng)拉釘57松動時，刀具整體發(fā)生相對下移，同時，刀套和主軸孔處發(fā)生故障也會導(dǎo)致刀具整體下移，進而直接導(dǎo)致掉刀現(xiàn)象的發(fā)生。因此，對刀柄的位移狀態(tài)進行檢測，對其位移進行實時對比分析，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運行狀態(tài)實時了解。同時，通過對換刀口處和模擬主軸處刀具狀態(tài)作對比分析可以直接判斷是否發(fā)生掉刀;對于機械手轉(zhuǎn)位異常故障，主要表現(xiàn)形式為機械手6轉(zhuǎn)位不到位帶來的抓刀失敗進而掉刀或轉(zhuǎn)位過度帶來的打刀現(xiàn)象，因此，機械手6轉(zhuǎn)位穩(wěn)定、可靠是機械手6主要性能體現(xiàn)之一，對其進行轉(zhuǎn)位測試，掌握機械手多次重復(fù)運動后轉(zhuǎn)角變化是具有極高價值的。
[0048]參閱圖3、圖4、圖7、圖8、圖9、圖10，所述的測試系統(tǒng)包括特制測試組件、第一三軸向加速度傳感器5、第一位移傳感器9、第一光電開關(guān)11、第二三軸向加速度傳感器15、第三三軸向加速度傳感器16、第一貼片式溫度傳感器17、第二貼片式溫度傳感器18、第二光電開關(guān)19、第二位移傳感器20、噪聲監(jiān)測儀24、角度傳感器38、第一壓力變送器53、第二壓力變送器55以及電能質(zhì)量分析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和下位機；
[0049]其中第一三軸向加速度傳感器5、第二三軸向加速度傳感器15、第三三軸向加速度傳感器16用于對檢測點的三個方向振動作出檢測;所述的第一貼片式溫度傳感器17、第二貼片式溫度傳感器18用于檢測溫度;所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于對電極的電流等參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集;所述的第一壓力變送器53、第二壓力變送器55用來對氣壓進行測量;所述的噪聲監(jiān)測儀24用于對噪聲進行測量;所述的第一位移傳感器9、第二位移傳感器20用于對位移進行測量;所述的角度傳感器38用于對機械手6轉(zhuǎn)位進行測量;第一光電開關(guān)11、第二光電開關(guān)19用于對掉刀進行判斷；
[0050]所述的試驗系統(tǒng)主要用來完成對所述檢測對象完成加速試驗控制，包括由刀盤2、第一交流電機3、第二交流電機4、機械手6組成的測試對象即圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)、支撐組件、與支撐組件連接的模擬主軸組件和由電氣控制系統(tǒng)、試驗臺控制系統(tǒng)和上位機組成的控制柜14;所述電氣控制系統(tǒng)結(jié)合PLC主要用來完成對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的時序動作控制，通過相關(guān)硬件完成換刀動作的執(zhí)行;所述控制系統(tǒng)指通過Lab VIEW完成對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的時序控制及其他操作指令的完成;所述上位機用來執(zhí)行所述試驗臺控制控制系統(tǒng)完成人機交互的作用。
[0051 ]參閱圖3、圖4、圖7、圖8，所述的第一三軸向加速度傳感器5、第二三軸向加速度傳感器15、第三三軸向加速度傳感器16、第一貼片式溫度傳感器17、第二貼片式溫度傳感器18、第一位移傳感器9、第二位移傳感器20、角度傳感器38均設(shè)置在圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)上;所述角度傳感器38固定在特制測試組件的連接板35上;所述的第一光電開關(guān)11、第二光電開關(guān)19與支撐組件螺紋連接;所述的噪聲監(jiān)測儀24固定在支撐組件中的地平鐵12上;所述的第一三軸向加速度傳感器5、第二三軸向加速度傳感器15、第三三軸向加速度傳感器16、第一貼片式溫度傳感器17、第二貼片式溫度傳感器18、第一位移傳感器9、第二位移傳感器20、角度傳感器38的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸入端連接;所述的數(shù)據(jù)采集模塊通過自帶接口與下位機的PCI總線連接;所述的下位機與試驗系統(tǒng)中的上位機通過以太網(wǎng)相連;所述電能質(zhì)量分析模塊由數(shù)據(jù)采集模塊中的電流輸入模塊和電壓測量模塊組成，第一、二交流電機3、4的三相電輸入線與電流輸入模塊串聯(lián)與電壓測量模塊并聯(lián)，電壓測量模塊和電流輸入模塊分別通過自帶接口與下位機連接;圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)與第一連接板10相連，第二交流電機和機械手6連接在刀盤2上;所述第一壓力變送器53、第二壓力變送器55通過快插式三通接頭分別連接于第一管路52和第二管路54中，用來完成對氣缸51進氣口和出氣口氣壓的檢測，5位3通電磁換向閥56用來完成對氣缸51動作的控制。
[0052]所述的支撐組件還包括第一立柱1、第二立柱8、第一支架22、第二支架46、第一安裝座21、第二安裝座47和第二連接板23;所述的第二立柱8通過鍵和第一鍵槽13與第二連接板23定位，進而通過螺栓鎖緊后固定在地平鐵12上;所述的第一立柱I通過鍵與第一連接板10連接并固定在地平鐵12上;所述的第二支架46通過鍵和第二鍵槽45實現(xiàn)定位，通過內(nèi)六角螺栓鎖緊固定在第二立柱8上;所述的第一支架22通過鍵和鍵槽定位在所述的第一立柱I上，并通過內(nèi)六角螺栓實現(xiàn)緊鎖;所述的第一、二光電開關(guān)11、12分別與支撐組件中的第二、一支架46、22螺紋連接。
[0053]所述的第二支架46和第一支架22設(shè)計時保證了支架與對應(yīng)模擬主軸7孔中心和倒刀后刀具中心同軸，即保證了第一位移傳感器9、第一光電開關(guān)11與模擬主軸7的中心在同一個圓上，第二光電開關(guān)19、第二位移傳感器20與倒刀后刀具中心在同一個圓上。第一、二光電開關(guān)11、19為外螺紋連接型，通過螺紋孔連接在對應(yīng)第二支架46和第一支架22上，通過螺紋調(diào)整對應(yīng)傳感器與被測對象的中心距離，達(dá)到檢測功能。第一、二位移傳感器9、20通過第二、一安裝座47、21連接在對應(yīng)第二支架46和第一支架22上。
[0054]所述的模擬主軸組件包括模擬主軸7、壓板50、滑動模塊49;所述的模擬主軸7通過壓板50安裝在滑動模塊49上;所述的滑動模塊49通過鍵固定在第二立柱8的第三鍵槽48上，實現(xiàn)定位和Z方向滑動，在滿足模擬主軸位置要求的情況下通過內(nèi)六角螺栓實現(xiàn)鎖緊。
[0055]所述模擬主軸7與加工中心用真實主軸相比，質(zhì)量、體積較小，安裝方便，去除了對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測沒有參考價值的旋轉(zhuǎn)功能，鑒于在換刀過程中對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)插刀、拔刀功能的檢測需求保留了拉刀、松刀的功能。
[0056]測試傳感器的安裝位置對檢測結(jié)果有著很重要的影響，對于每個傳感器的安裝要保證傳感器能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)出被檢測對象的特征參數(shù)。在刀盤振動方面，刀盤在旋轉(zhuǎn)過程中振動較為穩(wěn)定、均勻，當(dāng)發(fā)生撞刀、打刀等故障現(xiàn)象時，在換刀口處會發(fā)生明顯的振動變化，換刀口處振動較為強烈，因此，對于刀盤振動的檢測，第三三軸向加速度傳感器16選擇安裝于刀盤換刀口處，同時，由于刀盤正面會發(fā)生旋轉(zhuǎn)以及刀具的影響不利于傳感器安裝，因此第三三軸向加速度傳感器16安裝于刀盤2背面，不僅有效的反應(yīng)出刀盤振動狀況，同時又有效避免了刀具和刀盤內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)對傳感器線路布置帶來的不利影響;對于機械手6的振動，綜合圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的故障特點，機械手6常見故障為打刀、掉刀、撞刀，在機械手6發(fā)生故障時，機械手6抓刀處會發(fā)生劇烈的振動變化，因此，第一三軸向加速度傳感器5和第二三軸向加速度傳感器15選擇安裝于機械手6的刀爪處，同時，因為機械手6兩端刀具的重量、體積等都不一定相同，且可能會出現(xiàn)只有一個刀爪有刀的情況，機械手6兩端的振動明顯不同，因此有必要對機械手6兩端的振動同時做出檢測才能有效的反應(yīng)出機械手6的狀態(tài)信息。因為機械手6在換刀運動中會發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動和Z方向的往返運動，且每次換刀動作完成之后機械手6會前進一周，若第一三軸向加速度傳感器5和第二三軸向加速度傳感器15的電源線和信號線直接連接在數(shù)據(jù)采集卡NI 9234和傳感器之間，長期換刀之后會造成線路纏繞現(xiàn)象，嚴(yán)重者會導(dǎo)致線路發(fā)生斷裂、短路等現(xiàn)象。針對上述原因，設(shè)計了滑環(huán)34用來解決信號和電源的線路連接問題。通過滑環(huán)34作為傳感器和數(shù)據(jù)采集卡NI9234之間的過度裝置，利用滑環(huán)34的定子、轉(zhuǎn)子之間的相對運動保證了與數(shù)據(jù)采集卡NI9234連接的線路不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，且與第一三軸向加速度傳感器5和第二三軸向加速度傳感器15端連接的線路也會保持相對穩(wěn)定。在機械手6轉(zhuǎn)位方面，因為機械手6不僅有旋轉(zhuǎn)運動還有Z方向的往返運動，運動形式較為復(fù)雜，為了保證能夠通過直接接觸式方法測量機械手6的轉(zhuǎn)位變化，通過所述滑環(huán)34及相應(yīng)結(jié)構(gòu)安裝角度傳感器38，同時角度傳感器38與機械手6的連接螺釘32之間采用雙膜片彈性聯(lián)軸器37彈性軟連接，以避免因連接螺釘32的串動、跳動而造成角度傳感器38的損壞。在貼片式溫度傳感器17和貼片式溫度傳感器18的安裝方面，所述貼片式溫度傳感器主要用來測量第一交流電機3和第二交流電機4的溫度作為綜合性能判斷的參考參數(shù)，考慮到第一交流電機3和第二交流電機4不允許拆卸的前提，直接將第一貼片式溫度傳感器17粘貼于第二交流4的外表面，第二貼片式溫度傳感器18粘貼于第一交流電機3的外表面即可。所選噪聲監(jiān)測儀24用來完成對試驗環(huán)境和試驗過程中產(chǎn)生的噪聲進行測量，噪聲監(jiān)測儀24通過T型螺栓固定在地平鐵12上，距離圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)約1.5米。所選光電開關(guān)為漫反射型光電開關(guān)，距離檢測對象300mm以內(nèi)，根據(jù)刀柄的結(jié)構(gòu)特點，選擇光電開關(guān)檢測點為刀柄58的下邊緣軸肩圓柱面，這樣可以有效地檢測到是否有刀柄。對于位移傳感器，為反射型激光位移傳感器，檢測距離為450mm以內(nèi)，同所述光電開關(guān)，檢測點選為刀柄58的下邊緣軸肩圓柱面，檢測該圓柱面在Z方向的位移變化，進而判斷拉釘57的松動狀況。即，刀柄58與拉釘57的螺紋聯(lián)接松動處在可導(dǎo)致圓盤式機械手刀庫卡刀或者掉刀故障發(fā)生的最小程度時，刀柄58產(chǎn)生位移遠(yuǎn)小于下邊緣的軸肩圓柱面的長度h。所以，可將刀柄58的環(huán)槽下邊緣的軸肩圓柱面作為被檢測物體，而不會導(dǎo)致激光位移傳感器誤測，同時也便于傳感器安裝、調(diào)試。在安裝光電開關(guān)和位移傳感器時，因所選檢測點均為刀柄58的下邊緣軸肩圓柱面，所以設(shè)計弧形第二支架46，用來保證第一光電開關(guān)11和第一位移傳感器9均處于同一個圓周上，即處于同一個高度。第二支架46的弧形部分以模擬主軸7的中心為圓心，半徑為300mmm，滿足第一光電開關(guān)11和第一位移傳感器9的測量要求，同時又不會對換刀動作造成干擾。第一支架22的設(shè)計同第二支架46設(shè)計，以換刀口處倒刀動作完成后刀套中心為圓心，半徑為300_。
[0057]所述第一三軸向加速度傳感器5和第二三軸向加速度傳感器15為美國PCB提供的三軸IEPE加速度傳感器356A15，最大測量范圍土 50g，靈敏度lOOmv/g;所述第三三軸向加速度傳感器16為美國PCB提供的三軸IEPE加速度傳感器356A17，最大測量范圍±10g，靈敏度500mv/g;所述第一貼片式溫度傳感器17和貼片式溫度傳感器18為北京昆侖中大生產(chǎn)的KZff/P-201S，三線制，量程:-50 0C?200 °C，精度A級;所述第一光電開關(guān)11和第二光電開關(guān)19為歐姆龍(上海)有限公司提供的E3FA-DP12，檢測距離為300mm以內(nèi)；所述第一位移傳感器9和第二位移傳感器20為基恩士提供的GV-H450，檢測距離450mm;噪聲監(jiān)測儀24為四川瞭望工業(yè)自動化控制技術(shù)有限公司提供的BR-ZS Π型，是一款工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)輸出(4?20mA)的積分式噪聲監(jiān)測儀;角度傳感器38為北京飛博爾電子有限公司提供的BL50-V系列單圈絕對式角度傳感器，測角范圍:O?360°，無機械限位，最大轉(zhuǎn)速:6750rpm。
[0058]所述的電氣控制系統(tǒng)包括設(shè)置在控制柜14中與上位機和圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)連接的繼電器、交流接觸器、空氣開關(guān)、熱過載繼電器、24V直流電源、啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕。
[0059]所述的試驗臺控制系統(tǒng)包括用戶控制模塊和數(shù)據(jù)管理模塊，均布置于上位機中。
[0060]所述的數(shù)據(jù)采集模塊還包括型號為NI9234的24位IEPE動態(tài)信號采集模塊、型號為NI9216的RTD模擬輸入模塊、型號為NI9246的電流輸入模塊、型號為NI9244電壓測量模塊、型號為NI9203的模擬電流采集模塊、型號為NI9375的數(shù)字模塊，上述各模塊采用并行方式布置于下位機中。
[0061]所述下位機中，采用的是NICompactR1嵌入式測控平臺作為基本系統(tǒng)構(gòu)架，根據(jù)所述檢測項目內(nèi)容配置相應(yīng)的C系列模塊用來完成數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)裙δ?。所述C系列模塊包括:NI 9234為4通道24位IEPE動態(tài)信號采集模塊，能針對配備NI CompactR1系統(tǒng)的集成電路壓電式(IEPE)傳感器進行高精度測量。NI 9234具有102dB動態(tài)范圍，并能對加速度傳感器進行軟件可選式集成電路壓電式(IEPE)信號調(diào)理。4條輸入通道借助自動調(diào)節(jié)采樣率的內(nèi)置抗混疊濾波器，同時以每通道高達(dá)51.2kHz的速率對信號進行數(shù)字化;NI 9216為8通道24位100 QRTD模擬輸入模塊，與3線和4線RTD測量兼容;NI 9246為3通道C系列電流輸入模塊適合測量20Arms標(biāo)稱和最高30A的每通道峰值電流且配有通道間隔離；NI 9244C系列模擬輸入模塊具有400Vrms L-N和800Vrms L-L，以實現(xiàn)高壓測量應(yīng)用，具有每通道高達(dá)50kS/s的高速同步采樣速率，NI 9246和NI 9244搭配使用可用于功率、能耗監(jiān)測以及電器電子設(shè)備測試等應(yīng)用。借助每通道高達(dá)50kS/s的同步采樣速率，不僅能夠測量和計量電流和功率，還能查看噪聲、頻率和諧波等質(zhì)量因素;NI 9203是一款C系列數(shù)據(jù)采集模塊，包括用于高性能控制和監(jiān)控應(yīng)用的8條模擬電流輸入通道。NI 9203具有可編程的± 20mA或0-20mA輸入范圍，16位分辨率和200kS/s最大采樣率。為了防止信號瞬變，NI 9203具有通道至地面的接地雙重隔離屏障(250Vrms隔離)，實現(xiàn)了良好的安全性和抗擾性;NI 9375是一款搭配NI CompactR1的數(shù)字輸入數(shù)字輸出混合模塊。16條專用數(shù)字輸入線均可兼容12V和24V邏輯電平。所有16條專用數(shù)字輸出線均可兼容6V和30V信號，取決于外部電源。盡管所有數(shù)字輸入和數(shù)字輸出線共享同一個定時引擎，但是數(shù)字輸出線的最大傳輸延遲可達(dá)500ys。NI 9375的輸入組和輸出組之間具有60V隔離電壓，且模塊具有100Vrms通道到地面接地耐壓隔離。該模塊結(jié)合工業(yè)邏輯電平和信號，可直接連接至各種工業(yè)開關(guān)、傳感器和其他設(shè)備。所述NI CompactR1嵌入式測控平臺為NI cR109035，所述C系列模塊安裝于NI cR19035中，完成對所述檢測傳感器傳輸過來信號的采集、傳輸，對傳輸?shù)哪M信號進行A/D轉(zhuǎn)換，進而傳輸?shù)较挛粰CNI cR1 9035中，完成對信號的濾波等基本操作。
[0062]所述試驗系統(tǒng)主要用來完成對所述檢測對象完成加速試驗控制。主要包括電氣控制系統(tǒng)、試驗臺控制系統(tǒng)和上位機。所述電氣控制系統(tǒng)結(jié)合PLC主要用來完成對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的時序動作控制，通過相關(guān)硬件完成換刀動作的執(zhí)行;所述控制系統(tǒng)指通過Lab VIEW完成對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的時序控制及其他操作指令的完成;所述上位機用來執(zhí)行所述試驗臺控制控制系統(tǒng)完成人機交互的作用。
[0063]所述的控制系統(tǒng)用來完成用戶信息管理、環(huán)境參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集與處理、信號處理與圖形顯示功能，包括用戶信息管理模塊、環(huán)境參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號處理與圖形顯示模塊;所述的用戶信息管理模塊、環(huán)境參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號處理與圖形顯示模塊采用并聯(lián)方式布置于上位機中。所述的用戶信息管理模塊包括密碼登錄、用戶信息、試驗臺信息和狀態(tài)信息。所述的密碼登錄用來保障試驗數(shù)據(jù)的安全性;所述的用戶信息用來幫助試驗管理人員完成對試驗人員的權(quán)限設(shè)置以及用戶基本信息的查詢，所述的權(quán)限設(shè)置包括管理員權(quán)限、測試員權(quán)限，所述管理員權(quán)限擁有最高權(quán)限可以完成所有操作，所述測試員權(quán)限只能進行試驗操作不能對其他用戶進行管理;所述試驗臺信息包括試驗臺基本參數(shù)和歷史故障信息;所述狀態(tài)信息指正在進行試驗的受試對象的實時狀態(tài)。所述的環(huán)境參數(shù)設(shè)置模塊用來完成對試驗過程中試驗時間、采樣參數(shù)、試驗流程的設(shè)置。所述的數(shù)據(jù)采集與處理模塊用來完成對所述下位機傳輸過來的數(shù)據(jù)進行采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)檢索和報表打印功能。所述的信號處理與圖形顯示模塊指對所述數(shù)據(jù)采集與處理完成后的數(shù)據(jù)進行信號提取、信號處理和圖形顯示功能。所述的信號處理指對所述采集到的數(shù)據(jù)進行濾波操作以達(dá)到抑制和防止干擾的作用。
[0064]參閱圖5、圖6，所述的特制測試組件還包括底板42、第一導(dǎo)軌座25、第一滑塊26、第一導(dǎo)軌27、第一鎖緊環(huán)28、第二鎖緊環(huán)29、套筒30、第二連接件31、連接螺釘32、法蘭盤33、滑環(huán)34、連接板35、軸承36、雙膜片聯(lián)軸器37、第二滑塊39、第二導(dǎo)軌(40)、第二導(dǎo)軌座41、第一雙螺母43、第二雙螺母44 ；
[0065]其中所述的底板42放置于第二連接板23上;所述的第一、二導(dǎo)軌座25、41通過內(nèi)六角螺釘連接在底板42上保證導(dǎo)軌座平面與Z方向平行。所述的第一、二導(dǎo)軌27、40通過螺釘連接在第一、二導(dǎo)軌座25、41上，并通過第一、二雙螺母43、44以及連接螺釘32將第二連接件31固定在機械手6中心處，保證第二連接件31隨機械手6同步旋轉(zhuǎn)，并且保證滑環(huán)34及相應(yīng)結(jié)構(gòu)的中心與機械手6同軸，從而實現(xiàn)機械手6轉(zhuǎn)位測量和加速度傳感器供電以及加速度傳感器的信號傳輸功能；所述的法蘭盤33與滑環(huán)34的轉(zhuǎn)子固定在一起，通過螺釘和套筒30將法蘭盤33與第二連接件31連接在一起，套筒30保證了法蘭盤33與第二連接件31之間有足夠的間隙允許第一三軸向加速度傳感器5、第二三軸向加速度傳感器15的電源線和信號線通過;通過螺栓提供的張力把第一、二緊鎖環(huán)28、29緊鎖在滑環(huán)34的定子端外表面，保證了第一、二緊鎖環(huán)28、29與滑環(huán)34的定子之間的相對靜止;所述的連接板35連接在第一、二緊鎖環(huán)28、29和第一、二滑塊26、39之間，保證了第一、二緊鎖環(huán)28、29與第一、二滑塊26、39之間相對位置不變，所述的第一、二滑塊26、39分別在第一、二導(dǎo)軌27、40上滑動;所述的連接螺釘32通過第一、二雙螺母43、44固定在機械手6中心處后，依次穿過法蘭盤33、滑環(huán)34、軸承36，通過雙膜片聯(lián)軸器37與角度傳感器38的輸入軸端相連接，軸承36安裝于連接板35的軸承孔處起支撐連接螺釘32的作用，角度傳感器38通過螺釘固定在連接板35上，當(dāng)機械手6發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，第二連接件31、連接螺釘32、法蘭盤33、滑環(huán)34的轉(zhuǎn)子會隨著機械手6同步旋轉(zhuǎn)，滑環(huán)34的定子、第一、二緊鎖環(huán)28、29、連接板35則不會隨機械手6發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，當(dāng)機械手6發(fā)生Z方向運動時，連接件35會在第一、二滑塊26、39的作用下沿著第一、二導(dǎo)軌27、40在Z方向發(fā)生同步運動，保證了連接板35在Z方向上的運動要求。在完成上述所有部件的連接后，將底板42放置于第二連接板23上，通過底板42及其上其他零部件的重量作用同第二連接板23的表面直接接觸，因為其重量足夠，帶來的摩擦力已經(jīng)能夠保證底板在連接板23上可以保持不動，故不需要額外設(shè)計底板42與第二連接板23之間的連接、定位方式，這樣充分保證了所述滑環(huán)及相應(yīng)結(jié)構(gòu)安裝的方便性。
[0066]在完成上述對檢測平臺設(shè)計情況下，設(shè)計如下各項目檢測方法流程。
[0067]參閱圖11、圖12，在掉刀檢測方面，綜合應(yīng)用光電開關(guān)和位移傳感器進行相關(guān)參數(shù)檢測。由于換刀過程掉刀故障可能發(fā)生在拔插刀以及機械手旋轉(zhuǎn)過程中，通過對換刀前后的刀具信號進行采集并作對比判斷才能發(fā)現(xiàn)是否有掉刀故障，因此，在首次進行換刀動作時，要先給定刀具的狀態(tài)。根據(jù)換刀前刀具狀態(tài)，對刀具初始狀態(tài)做了 4類分類，在進行綜合性能檢測前，先選定刀具初始狀態(tài)，方可執(zhí)行后續(xù)的操作。每次采集的信號通過信號對比判斷后要賦值給信號初始狀態(tài)，以便于下一次采集信號的對比判斷。當(dāng)信號變化時，系統(tǒng)會提示掉刀，并發(fā)出中斷信號中斷綜合性能檢測平臺的執(zhí)行。參閱圖5，在進行刀具位移檢測時，需要記錄刀具安全狀態(tài)時所處位移作為初始參考位移。其后，根據(jù)采集到的刀具位移信息與初始位移作對比，當(dāng)?shù)毒呶灰瞥霭踩撝岛笞鞒鰧?yīng)報警提示，并發(fā)出中斷信號中斷綜合性能檢測平臺的執(zhí)行。
[0068]參閱圖14，在機械手轉(zhuǎn)位檢測方面，采用單圈絕對式角度傳感器進行相關(guān)參數(shù)檢測。在運行綜合性能檢測平臺前，設(shè)置機械手靜止?fàn)顟B(tài)角度作為初始角度，并保持該角度不變。在每進行一次換刀動作后，采集對應(yīng)的角度傳感器反饋過來的角度值，因為采用的角度傳感器為單圈絕對式，故需要對其角度值作相應(yīng)的角度換算以便于與初始角度做對比，當(dāng)機械手轉(zhuǎn)角變化超出安全閾值后作出對應(yīng)報警提示，并發(fā)出中斷信號中斷綜合性能檢測平臺的執(zhí)行。若機械手轉(zhuǎn)角變化在安全閾值內(nèi)，則保持初始參考角度值不變繼續(xù)進行試驗。
[0069]參閱圖15，在電機溫度檢測方面，采用的貼片式溫度傳感器作為檢測元件配合NI9216實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)檢測。因為刀盤電機和機械手電機處于交替運行狀態(tài)，當(dāng)其中某一個電機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時另一個電機是處于失電狀態(tài)的，因此在進行溫度檢測時，若同時對兩個電機的溫度進行監(jiān)測不僅增加系統(tǒng)運算負(fù)擔(dān)、減緩系統(tǒng)運算速度而且沒有任何參考價值，所以，根據(jù)機械手電機得電狀態(tài)做出比較，在某一個時刻只對一個電機做出溫度數(shù)據(jù)的檢測。所述貼片式溫度傳感器以PT100鉑電阻作為溫度敏感元件，配合NI 9216對其進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換才能夠轉(zhuǎn)換為對應(yīng)電機的溫度參數(shù)，在對采集到的溫度信號進行濾波操作后，因為溫度屬于連續(xù)型參數(shù)，不會發(fā)生躍變，故只需要設(shè)置合適的采樣長度，對部分參數(shù)進行信號分析即可對電機溫度狀態(tài)做出即時判斷。當(dāng)電機溫度超出安全閾值后作出對應(yīng)報警提示，并發(fā)出中斷信號中斷綜合性能檢測平臺的執(zhí)行。
[0070]參閱圖16，在振動參數(shù)檢測方面，采用的三軸向加速度傳感器作為檢測元件配合NI9234實現(xiàn)振動數(shù)據(jù)檢測。所述加速度傳感器主要用來反應(yīng)刀盤振動和機械手振動狀態(tài)，在刀盤旋轉(zhuǎn)過程中，機械手不會發(fā)生運動，第三三軸向加速度傳感器16的數(shù)據(jù)即可滿足對圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)振動性能的判斷，因此時數(shù)據(jù)量相對較少，可以對所采集到的3個通道數(shù)據(jù)進行完全分析，對其特征參數(shù)進行分析，得出圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的振動狀態(tài)；當(dāng)機械手運動時，因為機械手需要與刀盤進行刀具交接，此時，需要對第一三軸向加速度傳感器5、第二三軸向加速度傳感器15、第三三軸向加速度傳感器16三個傳感器的數(shù)據(jù)進行采集，通過三個傳感器的數(shù)據(jù)綜合判斷圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的振動性能。此時，因數(shù)據(jù)量較大，且傳感器每個通道采集到的數(shù)據(jù)不一定完全有用，需要利用信號融合技術(shù)和主成分分析法確定出敏感通道數(shù)據(jù)對其做特征分析，從而判斷出圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)的振動是否超出安全閾值。當(dāng)振動超出安全閾值后系統(tǒng)作出報警提示，并發(fā)出中斷信號中斷綜合性能檢測平臺的執(zhí)行。
[0071]參閱圖17，在電機電能質(zhì)量參數(shù)檢測方面，通過NI 9244和NI 9246進行電機的電流、電壓采集?；趫A盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)運行特點，機械手電機和刀盤電機處于交替運行狀態(tài)，因此采用一套NI 9244和NI 9246對刀盤電機和機械手電機同時進行電能參數(shù)檢測。對采集到的電流、電壓做電能質(zhì)量分析和特制分析，通過電能質(zhì)量參數(shù)反應(yīng)出對于刀盤電機和機械手電機的實時狀態(tài)，當(dāng)電能質(zhì)量參數(shù)出安全閾值后系統(tǒng)作出報警提示，并發(fā)出中斷信號中斷綜合性能檢測平臺的執(zhí)行。
【主權(quán)項】
1.一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，該檢測平臺包括測試系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)； 所述的測試系統(tǒng)包括特制測試組件、第一三軸向加速度傳感器(5)、第一位移傳感器(9)、第一光電開關(guān)(11)、第二三軸向加速度傳感器(15)、第三三軸向加速度傳感器(16)、第一貼片式溫度傳感器(17)、第二貼片式溫度傳感器(18)、第二光電開關(guān)(19)、第二位移傳感器(20)、噪聲監(jiān)測儀(24)、角度傳感器(38)、第一壓力變送器(53)、第二壓力變送器(55)以及電能質(zhì)量分析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和下位機； 所述的試驗系統(tǒng)包括由刀盤(2)、第一交流電機(3)、第二交流電機(4)、機械手(6)組成的測試對象即圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)、支撐組件、與支撐組件連接的模擬主軸組件和由電氣控制系統(tǒng)、試驗臺控制系統(tǒng)和上位機組成的控制柜(14); 所述的第一三軸向加速度傳感器(5)、第二三軸向加速度傳感器(15)、第三三軸向加速度傳感器(16)、第一貼片式溫度傳感器(17)、第二貼片式溫度傳感器(18)、第一位移傳感器(9)、第二位移傳感器(20)、角度傳感器(38)均設(shè)置在圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)上;所述角度傳感器(38)固定在特制測試組件的連接板(35)上;所述的第一光電開關(guān)(11)、第二光電開關(guān)(19)與支撐組件螺紋連接;所述的噪聲監(jiān)測儀(24)固定在支撐組件中的地平鐵(12)上;所述的第一三軸向加速度傳感器(5)、第二三軸向加速度傳感器(15)、第三三軸向加速度傳感器(16)、第一貼片式溫度傳感器(17)、第二貼片式溫度傳感器(18)、第一位移傳感器(9)、第二位移傳感器(20)、角度傳感器(38)的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸入端連接;所述的數(shù)據(jù)采集模塊通過自帶接口與下位機的PCI總線連接;所述的下位機與試驗系統(tǒng)中的上位機通過以太網(wǎng)相連;所述電能質(zhì)量分析模塊由數(shù)據(jù)采集模塊中的電流輸入模塊和電壓測量模塊組成，第一、二交流電機(3、4)的三相電輸入線與電流輸入模塊串聯(lián)與電壓測量模塊并聯(lián)，電壓測量模塊和電流輸入模塊分別通過自帶接口與下位機連接；圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)與第一連接板(10)相連，第二交流電機和機械手(6)連接在刀盤(2)上； 所述的控制系統(tǒng)布置于上位機中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，所述的支撐組件還包括第一立柱(I)、第二立柱(8)、第一支架(22)、第二支架(46)第一安裝座(21)、第二安裝座(47)和第二連接板(23);所述的第二立柱(8)通過鍵和第一鍵槽(13)與第二連接板(23)連接并固定在地平鐵(12)上;所述的第一立柱(I)通過鍵與第一連接板(10)連接并固定在地平鐵(12)上;所述的第二支架(46)通過鍵和第二鍵槽(45)固定在第二立柱(8)上;所述的第一支架(22)通過鍵和鍵槽固定在所述的第一立柱(I)上;所述的第一、二光電開關(guān)(11、12)分別與支撐組件中的第二、一支架(46、22)螺紋連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，所述的模擬主軸組件包括模擬主軸(7)、壓板(50)、滑動模塊(49);所述的模擬主軸(7)通過壓板(50)安裝在滑動模塊(49)上;所述的滑動模塊(49)通過鍵固定在第二立柱(8)的第三鍵槽(48)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，所述的電氣控制系統(tǒng)包括設(shè)置在控制柜(14)中與上位機和圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)連接的繼電器、交流接觸器、空氣開關(guān)、熱過載繼電器、24V直流電源、啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，所述的試驗臺控制系統(tǒng)包括用戶控制模塊和數(shù)據(jù)管理模塊，均布置于上位機中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)包括用戶信息管理模塊、環(huán)境參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號處理與圖形顯示模塊;所述的用戶信息管理模塊、環(huán)境參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號處理與圖形顯示模塊采用并聯(lián)方式布置于上位機中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊還包括24位IEPE動態(tài)信號采集模塊、RTD模擬輸入模塊、電流輸入模塊、電壓測量模塊、模擬電流采集模塊、數(shù)字模塊，上述各模塊采用并行方式布置于下位機中。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤式刀庫及自動換刀系統(tǒng)綜合性能檢測平臺，其特征在于，所述的特制測試組件還包括底板(42)、第一導(dǎo)軌座(25)、第一滑塊(26)、第一導(dǎo)軌(27)、第一鎖緊環(huán)(28)、第二鎖緊環(huán)(29)、套筒(30)、第二連接件(31)、連接螺釘(32)、法蘭盤(33)、滑環(huán)(34)、連接板(35)、軸承(36)、雙膜片聯(lián)軸器(37)、第二滑塊(39)、第二導(dǎo)軌(40)、第二導(dǎo)軌座(41)、第一雙螺母(43)、第二雙螺母(44); 其中所述的底板(42)放置于第二連接板(23)上;所述的第一、二導(dǎo)軌座(25、41)固定在底板(42)上方的左、右兩端；所述的第一、二導(dǎo)軌(27、40)分別固定在第一、二導(dǎo)軌座(25、41)的導(dǎo)軌槽中，第一、二滑塊(26、39)分別安裝于第一、二導(dǎo)軌(27、40)上并且在第一、二導(dǎo)軌(27、40)上滑動;所述的第二連接件(31)通過連接螺釘(32)、第一、二雙螺母(43、44)固定在機械手(6)中心處，并依次穿過法蘭盤(33)、滑環(huán)(34)、軸承(36)，通過雙膜片聯(lián)軸器(37)與角度傳感器(38)的輸入軸端相連接;所述的法蘭盤(33)與滑環(huán)(34)固定在一起并通過螺釘和4個套筒法蘭盤(33)與第二連接件(31)連接在一起;所述的第一、二緊鎖環(huán)(28、29)緊鎖在滑環(huán)(34)的定子端外表面;所述的連接板(35)連接在第一、二緊鎖環(huán)(28、29)和第一、二滑塊(26、39)之間;所述的軸承(36)安裝于連接板(35)的軸承孔處，角度傳感器(38)固定在連接板(35)上，所述的第一三軸向加速度傳感器(5)、第二三軸向加速度傳感器(15)的信號輸出端與滑環(huán)(34)的輸入端相連，滑環(huán)(34)的輸出端與下位機相連。
【文檔編號】G05B19/4065GK205620785SQ201620172932
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月7日
【發(fā)明人】楊兆軍, 朱明民, 李國發(fā), 李圳, 劉國飛, 趙星漢, 李全, 霍永超, 王劍, 冉巍, 鄭忠臣, 杜樂
【申請人】吉林大學(xué)