专利名称：基于振动信号的电机转子全自动平衡修正机自动对刀装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动对刀的装置，尤其是涉及一种基于振动信号的电机转子全自动平 衡修正机自动对刀装置。
背景技术：
电机是重要的生产和生活用品，其中的转子是电机的重要工作部件。由于材质不 均勻、形状不对称、加工装配误差等原因，刚生产出的电机转子不可避免地存在着不平衡 量。在电机的运转过程中，不平衡量产生的动载荷将作用于静止部件，从而引起振动、噪声 和产品性能退化。因此必须对转子进行动平衡。生产中的转子动平衡校正设备可分为两大类，即手工校正转子动平衡机和全自动 转子动平衡机。手工校正动平衡机成本低，但其生产效率低下，平衡过程依赖工人经验，一 般平衡精度不高，且其对转子的一次切割量较多，容易造成转子电气性能削弱使电机性能 退化，所以很难满足高效优质的电机转子的生产需要。与此相比，全自动转子动平衡机生产 效率高，平衡精度高，能够对转子切削进行质量优化，但是机器价格相对较贵。目前随着我 国电机业的发展，采用全自动转子动平衡机已经成为必然趋势。全自动转子动平衡机在切削过程中，要解决的一个关键问题是切削刀具与转子的 对刀问题。具体而言，就是在转子切削去重时，判断切削刀具与转子首次接触的位置，即对 刀点，并以此为参考点，控制切削刀具进给量从而控制切削质量。因此对刀点的确定对切削 精度有至关重要的影响。对于一般的机加工设备，如车床和铣床等，通常采用的是试切法来确定对刀点。即 在手动运行方式下，缓慢移动工作台，并观察切削刀具和工件的接触情况，待发现有铁屑飞 出，并能够听到响声以后，则认为刀具与工件接触上了，记录此点作为对刀点或加工基点， 进行后续的加工。这种方式由于人工因素的存在，无法实现自动化，而且重复精度比较低， 无法实现大批量和高精度的生产。对于数控机床和自动化加工设备，通常采用的是默认对 刀点。即对同一批次的工件，取其中一个进行人工对刀，找到对刀点，以后所有工件都以这 一对刀点作为基准点。由于工件之间本身形位公差和不圆度的影响或者夹具的磨损都会使 实际对刀点偏离这个默认对刀点，所以采用默认对刀机制无法保证切削精度。中国专利ZL200720113068.9的“一种全自动平衡机自动定位装置”，提出了绝缘 板分隔刀具(连同刀具座)和转子，并利用两者接触导电判断对刀点的方法。这个方法简 单实用，但在实际应用中，切削下来的铁屑会附到绝缘板上而出现误导通，需要定期地清理 铁屑，这会打断工作的连续性和降低效率。文献“动平衡数控去重系统及其关键技术的研 究”，《机电工程》2005年22卷5期4-8页，给出的方法是利用轴承转动后所形成的油膜电 容，采用高频的激励电压来测量电容的变化，并以此判断刀具的对刀点。由于采用高频激励 信号，同时引入了高频干扰，影响了信号的可靠性。另外，当轴承刚开始使用时由于表面的 微观不平整，同样存在误导通现象，当使用较长一段时间的磨合后才进入稳定的工作状况。 中国专利20092(^95380，给出了一种利用轴承的动态油膜进行对刀的方法。这种方法的缺点在于必须定期地为轴承更换干净的油脂，使用不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于振动信号的电机转子全自动平衡修正机自动对 刀装置，是为电机转子全自动平衡修正机提供一种定位准确、结构简单、工作过程中不受切 削铁屑干扰的能够长期稳定运行的自动对刀的装置本发明采用的技术方案是本发明包括夹具，电机转子，切削刀具，旋转主轴，底板，切削头，移动工作台，振动 加速度传感器，振动信号变送器和信号处理电路；电机转子通过夹具固定在底板上，位于电 机转子的正下方的切削刀具安装在切削头中的旋转主轴上，由固定在底板上的移动工作台 带动朝电机转子垂直移动，而振动加速度传感器则固定在切削头的外壳上，振动加速度传 感器经振动信号变送器和信号处理电路连接。所述的信号处理电路包括低通滤波器、整流电路、包络线检测电路和比较电路；振 动信号变送器输出的原始振动信号经低通滤波器和整流电路后的整流信号，整流信号输入 包络线检测电路得包络信号，包络信号输入比较电路得到最终的对刀信号，由后续的单片 机或PLC获取对刀点信号。与背景技术相比，本发明具有的有益效果是1)结构简单，可靠性高，易于实现。2)取消了绝缘板，避免了切削铁削的导通干扰。3)适应全工况时期，并能适应连续自动化生产，降低了维护和机器调整的要求。
图1是本发明装置的结构示意图。图2是信号采集电路图。图3是各信号示意图。图中1、夹具，2、电机转子，3、切削刀具，4、旋转主轴，5、底板，6、切削头，7、移动工 作台，8、振动加速度传感器，9、振动信号变送器，10、信号处理电路，11、低通滤波器，12、整 流电路，13、包络线检测电路，14、比较电路。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明包括夹具1，电机转子2，切削刀具3，旋转主轴4，底板5，切削 头6，移动工作台7，振动加速度传感器8，振动信号变送器9和信号处理电路10 ；电机转子 2通过夹具1固定在底板5上，位于电机转子2的正下方的切削刀具3安装在切削头6中的 旋转主轴4上，由固定在底板5上的移动工作台7带动朝电机转子2垂直移动，而振动加速 度传感器8则固定在切削头6的外壳上，振动加速度传感器8经振动信号变送器9和信号 处理电路10连接。如图2所示，所述的信号处理电路10包括低通滤波器11、整流电路12、包络线检 测电路13和比较电路14 ；振动信号变送器9输出的原始振动信号A经低通滤波器11和整流电路12后的整流信号B，整流信号B输入包络线检测电路13得包络信号C，包络信号C 输入比较电路14得到最终的对刀信号D，由后续的单片机或PLC获取对刀点信号。图2中 的 U1、U2、U3、U4 和 U5 均为 TLC2254。电机转子2通过夹具1固定在底板5上，位于电机转子2正下方的切削刀具3安 装在切削头6中的旋转主轴4上，由固定在底板5上的移动工作台7带动，朝电机转子2垂 直移动，而振动加速度传感器8则固定在切削头6的外壳上。工作时，移动工作台7带动切 削头6，进而带动切削刀具3垂直向电机转子2进给，当切削刀具3接触电机转子2瞬间，产 生切削力。由于切削力是交变的，将引起切削头振动，振动加速度传感器8感应振动，输出 的原始振动信号经由振动信号变送器9和信号处理电路10处理后，得到对刀信号。工作时各信号波形图参见图3，当切削刀具3和电机转子2临界接触时，振动信号 变送器9输出的原始振动信号为图中的原始振动信号A，信号中的信号突变点Pa为需要判 别的对刀点；原始振动信号A通过低通滤波器11，滤去高频干扰后输入整流电路12，得到整 流信号B，整流信号B中的信号突变点为需要判别的对刀点；将信号B输入包络线检测电 路13得到信号B的包络信号C，包络信号C中的突变点P。为需要判别的对刀点；包络信号 C输入比较电路14，与设定的门槛值Cc比较，得到最终的对刀信号D，对刀信号D的高低电 平跳变点P即为对刀点，由后续的单片机或PLC获取对刀点信号。采用这个对刀方式有效 地提高了对刀信号的可靠性和准确性。
权利要求
1 一种基于振动信号的电机转子全自动平衡修正机自动对刀装置，其特征在于包括 夹具(1)，电机转子O)，切削刀具(3)，旋转主轴，底板(5)，切削头(6)，移动工作台 (7)，振动加速度传感器(8)，振动信号变送器(9)和信号处理电路(10)；电机转子( 通过 夹具⑴固定在底板(5)上，位于电机转子(2)的正下方的切削刀具(3)安装在切削头(6) 中的旋转主轴(4)上，由固定在底板( 上的移动工作台(7)带动朝电机转子( 垂直移 动，而振动加速度传感器(8)则固定在切削头(6)的外壳上，振动加速度传感器(8)经振动 信号变送器(9)和信号处理电路(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的电机转子全自动平衡修正机自动对刀 装置，其特征在于所述的信号处理电路(10)包括低通滤波器(11)、整流电路(1 、包络线 检测电路(13)和比较电路(14)；振动信号变送器(9)输出的原始振动信号㈧经低通滤 波器(11)和整流电路(12)后的整流信号(B)，整流信号⑶输入包络线检测电路(13)得 包络信号(C)，包络信号(C)输入比较电路(14)得到最终的对刀信号(D)，由后续的单片机 或PLC获取对刀点信号。
全文摘要
本发明公开了一种基于振动信号的电机转子全自动平衡修正机自动对刀装置。电机转子通过夹具固定在底板上，切削刀具安装在切削头的旋转主轴上，由固定在底板上的移动工作台带动，而振动加速度传感器固定在切削头的外壳上，经振动信号变送器和信号处理电路连接。工作时，移动工作台带动切削头，进而带动切削刀具垂直向电机转子进给，当切削刀具接触电机转子瞬间，产生切削力。由于切削力是交变的，将引起切削头振动，振动加速度传感器感应振动，输出的振动信号经由振动信号变送器和信号处理电路处理后，得到对刀信号。本发明取消绝缘板，避免切削铁削的导通干扰；适应全工况时期，并能适应连续自动化生产，降低了维护和机器调整的要求。
文档编号B23Q15/22GK102091968SQ20101057817
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者吴殿美, 张加庆, 杨全勇, 楼荣伟, 石小英, 赵良梁 申请人:杭州集智机电设备制造有限公司