车床圆柱形壳体圆跳动检测装置及圆跳动检测方法与流程

本发明属于车床工件检测领域，具体涉及车床圆柱形壳体圆跳动检测装置及圆跳动检测方法。

背景技术：

数控车床已经成为我国使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床，是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在机械制造装置中具有高精度、高效率、高自动化等优点。然而，数控车床的长久使用，刀具磨损、机械振动等难以克服的原因，难免会对所加工工件的尺寸精度产生微小影响，有些看似微小的误差会对工件的后续加工产生严重影响。外圆跳动是衡量圆柱形壳体工件的一项重要指标。对车床所加工的圆柱形壳体外圆跳动进行及时检测，对于提高生产效率，保证产品质量起着至关重要的作用。因此，研发与车床相配合的，便于工人操作的人性化的壳体圆跳动检测装置及检测方法尤为重要，亟不可待。

技术实现要素：

本发明的目的是针对车床加工圆柱形壳体的外圆圆度存在误差这一现象提供一种车床圆柱形壳体圆跳动检测装置及圆跳动检测方法，用于对工厂中车床所生产的圆柱形壳体的外圆跳动进行检测，进而达到提高生产效率，保证生产质量的作用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种车床圆柱形壳体圆跳动检测装置，车床圆柱形壳体圆跳动检测装置，该装置设置在数控车床上，其中：该装置的结构是在所述数控车床的顶部固定有支架底板，支架底板上安装有测量支架，在所述测量支架上固定拉筋Ⅰ的一端，拉筋Ⅰ的另一端固定在所述支架底板上，同时在所述测量支架上固定有拉筋Ⅱ的一端，拉筋Ⅱ的另一端固定在数控车床顶部，所述测量支架一侧安装有气缸，所述测量支架另一侧安装坦克链，所述测量支架正面安装固定滑块，所述测量支架正面下侧安装液压缓冲器。

所述气缸的气缸活塞连接有万向接头，所述万向接头通过连接板连接有升降杆，所述升降杆上安装有位置可调的挡板，所述升降杆下端安装测量盒，测量盒的一侧安装有滚轮，所述支架底板上安装有按钮箱。

所述测量盒与气缸均通过电缆与按钮箱连接，按钮箱通过电缆连接电器柜，电器柜内部安装控制器，所述电器柜上部通过网线连接有工业触屏电脑作为上位机，形成检测系统。

同时提供一种采用车床圆柱形壳体圆跳动检测装置进行圆跳动检测方法。

本发明的有益效果是：

第一、本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置的大面积支架底板，两条拉筋，保证了测量系统的结构稳固性，避免了由机械晃动引起的测量误差。

第二、本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置测量盒内部的机械结构设计，在保证滚轮与工件的柔性接触的同时使滚轮与工件之间的接触具有一定的压力，不至于因打滑引起数据丢失。

第三、本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置的活塞位置调整环确保了测量盒到达下限位置后停止运行。

第四、本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置的液压缓冲器与挡板的设计所产生的的阻尼作用，在测量盒接触壳体的一瞬间减慢了测量盒下行速度，对工件起到了保护作用。

第五、本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置的数据采集部分采用以太网通讯方式，保证了通讯的可靠性。

第六、本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置的上位机操作界面具有高度人性化的特点，同时操作界面具有数据的记录及查询功能。

第七、利用本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置的检测方法具有自动化程度高，操作简单，安全性好的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的拉筋结构示意图；

图3是本发明的活塞位置调整环示意图；

图4是本发明的液压缓冲器示意图；

图5是本发明的测量盒及其内部结构示意图。

图中：

1、数控车床 2、支架底板 3、测量支架 4、拉筋Ⅰ

5、按钮箱 6、气缸Ⅱ 7、拉筋 8、坦克链

9、固定滑块 10、液压缓冲器 11、升降杆 12、直线滑轨

13、挡板 14、测量盒 15、电器柜 16、控制器

17、工业触屏电脑 18、气缸活塞 19、活塞位置调整环

20、待测壳体工件 21、位移传感器 22、脉冲编码器

23、柔性联轴器 24、滚轮 25、支撑轴安装板

26、弹簧 27、直线导轨 28、弹簧上压板

29、解锁按钮 30、下行按钮 31、测试按钮

32、上行按钮 33、急停按钮Ⅰ 34、急停按钮Ⅱ

35、位移显示面板 36、滑块 37、连接板 38、万向接头

具体实施方式

下面结合附图对本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置及圆跳动检测方法作进一步说明。

如图1-5所示，本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置，该装置设置在数控车床1上，该装置的结构是在所述数控车床1的顶部固定有支架底板2，支架底板2上安装有测量支架3，在所述测量支架3上固定拉筋Ⅰ4的一端，拉筋Ⅰ4的另一端固定在所述支架底板2上，同时在所述测量支架3上固定有拉筋Ⅱ7的一端，拉筋Ⅱ7的另一端固定在数控车床1顶部，所述测量支架3一侧安装有气缸6，所述测量支架3另一侧安装坦克链8，所述测量支架3正面安装固定滑块9，所述测量支架3正面下侧安装液压缓冲器10。

所述气缸6的气缸活塞18连接有万向接头38，所述万向接头38通过连接板37连接有升降杆11，所述升降杆11上安装有位置可调的挡板13，所述升降杆11下端安装测量盒14，测量盒14的一侧安装有滚轮24，所述滚轮24表面为印花表面。所述支架底板2上安装有按钮箱5。

所述支架底板2通过多个螺丝固定在数控车床1的顶部，测量支架3的底端通过螺丝固定在支架底板2上。

所述测量盒14与气缸6均通过电缆与按钮箱5连接，按钮箱5通过电缆连接电器柜15，电器柜15内部安装控制器16，所述电器柜15上部通过网线连接有工业触屏电脑17作为上位机，形成检测系统。

所述测量盒14内部安装有相互连接的位移传感器21、脉冲编码器22，所述脉冲编码器22的轴通过柔性联轴器23与所述测量盒14内的滚轮24轴相连，所述滚轮24的轴通过轴承固定在支撑轴安装板25上，所述支撑轴安装板25固定在滑块36上，所述滑块36能够沿固定在测量盒内部的直线导轨27上下移动，在测量盒14内固定有弹簧上压板28，在所述弹簧上压板28与所述支撑轴安装板25之间通过弹簧26连接。

所述气缸活塞18上固定有活塞位置调整环19，活塞位置调整环19为两个半圆形结构。

所述按钮盒5上安装有相互连接的解锁按钮29、下行按钮30、测试按钮31、上行按钮32和急停按钮Ⅰ33，所述电气柜15上安装有急停按钮Ⅱ34，且除所述急停按钮Ⅰ33和急停按钮Ⅱ34外均为带灯按钮，所述按钮盒5上安装有位移显示面板35。

所述位移传感器21采用基恩士GT2系列高精度接触式数字传感器，所述控制器16选用基恩士KV-Nano系列控制器，所述位移传感器21与所述位移显示面板35通过专用电缆相连，所述位移显示面板35与所述控制器16之间采用以太网通信，所述控制器16与所述工业触屏电脑17之间采用以太网通讯。所述检测系统的上位机工业触屏电脑17，操作界面是基于美国NI公司的Labview2012软件编写。

本发明的采用上述的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置进行圆跳动检测方法包括以下步骤：

第一步，检测人员根据待测壳体工件20的直径，通过调整活塞位置调整环19来确定测量盒14的下限位置；

第二步，待测壳体工件20由数控车床1加工好后，根据待测壳体工件20的型号，在工业触屏电脑17的操作界面上输入产品型号、圆跳上限、矫正值、放大倍数以及测试者工号；

第三步，按下按钮箱上解锁按钮29，此时系统解锁进入工作状态，解锁按钮29指示灯亮起。

第四步，按下下行按钮30，测量盒14到达下限位后，下行按钮30指示灯亮起，为保证滚轮24与待测壳体工件20之间紧密接触，测量盒14始终处于下行状态。

第五步，按下测试按钮31，测试按钮31指示灯亮起，转动待测壳体20，待测壳体20带动滚轮24进而带动编码器22轴旋转，待测壳体工件20旋转一周后，测试按钮31指示灯亮熄灭，测试完成；若壳体工件20圆跳动值合格，则上行按钮32指示灯亮起，若壳体工件20圆跳动值不合格，则上行按钮32指示灯闪烁。

第五步，按下上行按钮32，下行按钮30指示灯熄灭，上行按钮32指示灯熄灭，气缸6带动测量盒14返回至原位，一次检测完成。

实施例1：

如图1-5所示，车床圆柱形壳体圆跳动检测装置，它包括数控车床1，所述数控车床1的顶部安装有支架底板2，所述支架底板2上安装测量支架3；所述测量支架3上固定拉筋4的一端，拉筋4的另一端固定在所述支架底板2上，在所述测量支架3上固定有拉筋7的一端，拉筋7的另一端固定在车床1顶部，两条拉筋保证了测量过程中支架3不会产生晃动；所述测量支架3右侧安装有气缸6，用于带动测量盒14上下运动；所述测量支架3左侧安装坦克链8，用于存放测量盒14与按钮箱5之间的线缆；所述测量支架3正面安装固定滑块9；所述测量支架3正面下侧安装液压缓冲器10；所述气缸6的气缸活塞18与万向接头38连接，所述万向接头38与连接板37连接，所述连接板37与所述升降杆11连接，所述升降杆11上安装有位置可调的挡板13，所述升降杆11下端安装测量盒14；测量盒14的左侧安装有滚轮24；所述支架底板2上安装有按钮箱5。所述测量盒14与所述气缸6均通过电缆与所述按钮箱5连接；电器柜15内部安装控制器16；所述按钮箱5与所述控制器16通过电缆连接；所述电器柜15上部安装有工业触屏电脑17，所述控制器16与所述工业触屏电脑17通过网线连接。通过上述结构能够用于对车床圆柱形壳体圆跳动进行检测，对所生产圆柱形壳体进行筛选，保证了产品质量，进而保证了产品的进一步加工。

所述测量支架3固定在所述支架底板2上，所述支架底板2固定在所述车床1顶部，所述拉筋4一端固定在所述测量支架3上，另一端固定在所述支架底板2上，所述拉筋7一端固定在所述测量支架3上，另一端固定在所述车床1顶部。上述结构保证了所述测量支架3的稳定性，在所述气缸6动作过程中以及测量过程中，系统不会产生晃动。

所述气缸6带动所述测量盒14向下运动过程中，气缸活塞18会向所述气缸6内部收缩，活塞位置调整环19为两个半圆形结构，固定于所述气缸活塞18上，所述测量盒14到达下限位后，所述活塞位置调整环19阻止所述气缸活塞继续收缩。进而保证了所述测量盒14下限位置的准确性。

所述测量支架3上安装有液压缓冲器10，所述升降杆11上安装位置可调的挡板13，所述直线滑轨12带动所述测量盒14在所述气缸6的带动下以一定的速度向下运行，接近下限位时，所述挡板13被所述触液压缓冲器10挡住，所述测量盒14向下运行速度减慢，缓慢接触待测壳体20，避免产生撞击。

所述测量盒14内部安装有位移传感器21、脉冲编码器22，所述脉冲编码器22的轴通过柔性联轴器23与所述测量盒14左侧的的滚轮24相连，所述滚轮24的轴通过支撑轴安装板25固定在滑块36上，所述滑块36可沿直线导轨27上下移动，弹簧上压板28固定在所述测量盒14后部，在所述弹簧上压板28与所述支撑轴安装板25之间由弹簧26连接。在上述结构设计中，由于所述弹簧26的作用，所述滚轮24接触所述待测壳体20时不会产生撞击，同时，由于所述柔性联轴器23的存在，对所述脉冲编码器22起到了一定的保护作用。

所述滚轮24表面为印花表面，增大了所述滚轮24与圆柱形壳体20表面的摩擦力，避免其转动过程中产生打滑现象造成数据丢失。

所述按钮盒5上安装有解锁按钮29、下行按钮30、测试按钮31、上行按钮32和急停按钮33，所述电气柜15上安装有急停按钮34，且除所述急停按钮33、急停按钮34外均为带灯按钮。所述按钮盒5上安装有位移显示面板35，用于实时显示位移传感器21当前测量值。

所述位移传感器21采用基恩士GT2系列高精度接触式数字传感器，所述控制器16选用基恩士KV-Nano系列控制器。所述位移传感器21与所述位移显示面板35通过专用电缆相连，所述位移显示面板35与所述控制器16之间采用以太网通信，所述控制器16与所述工业触屏电脑17之间采用以太网通讯。上述通讯方式保证了通讯速度以及通讯的抗干扰性。

检测系统的上位机由工业触屏电脑17组成，操作界面基于美国NI公司的Labview2012软件编写。该上位机操作界面具有显示本次测量的最大半径、最小半径、圆跳动值的功能，并有合格、不合格指示灯。同时，该操作界面具有历史数据查询功能，具有年、月、日、测试者、工件型号五个筛选条件。

采用车床圆柱形壳体圆跳动检测装置进行圆跳动检测方法包括以下操作步骤：

第一步，工人根据待测工件的直径，通过调整活塞位置调整环来确定测量盒的下限位置。

第二步，待测壳体由车床加工好后，根据待测壳体的型号，在工业触屏电脑的上位机操作界面上输入产品型号、圆跳上限、矫正值、放大倍数，以及测试者工号。

第三步，按下按钮箱上解锁按钮，此时系统解锁进入工作状态，解锁按钮指示灯亮起；按下下行按钮，上位机界面会清空上次测量结果，气缸带动测量盒向下运行，当测量盒接近下限位时，挡板被触液压缓冲器挡住，测量盒下降速度减慢，当滚轮接触到待测壳体时，在弹簧的作用下缓慢压紧待测壳体。测量盒到达下限位后，下行按钮指示灯亮起，为保证滚轮与待测壳体之间紧密接触，测量盒始终处于下行状态。

第四步，按下测试按钮，测试按钮指示灯亮起，转动待测壳体，待测壳体带动滚轮进而带动编码器轴旋转，待测壳体旋转足够一周后，测试按钮指示灯亮熄灭，测试完成。若工件合格，则上行按钮指示灯亮起，若工件不合格，则上行按钮指示灯闪烁。

第五步，按下上行按钮，下行按钮指示灯熄灭，上行按钮指示灯熄灭，气缸带动测量盒返回至原位，一次检测完成。

第六步，一次测量完成后，工业触屏电脑的上位机操作界面会根据所选待测壳体的直径显示标准基圆，并在同一坐标平面内显示待测壳体的圆周轨迹。

本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置及圆跳动检测方法，用于对车床所加工的圆柱形壳体的外圆跳动进行检测，对产品质量进行及时反馈，保证生产线所生产的产品质量，进而保证后续加工的顺利进行。

此装置也可用于其他圆柱形产品的外圆跳动检测，对产品进行筛选，及时发现不合格产品，提高生产线的生产效率。

本发明的车床圆柱形壳体圆跳动检测装置及圆跳动检测方法工作过程和工作原理为：

打开上位机圆跳自动检测系统应用软件，输入产品型号，软件根据产品型号自动确定产品直径。输入圆跳上限，作为衡量产品合格与否的标准。待车床1将待测工件加工完成后，打开车床门，按下下行按钮30，测量盒下行至下限位后，按下检测按钮31，转动壳体一周，检测完成，按下上行按钮32，测量盒向上运行返回至原位置，一次测量完成。

该系统的检测部分主要有基恩士KV-Nano系列控制器、基恩士GT2系列高精度数字传感器、欧姆龙编码器组成。首先按下下行按钮，气缸带动测量盒下行至下限位。然后按下检测按钮，PLC高速脉冲计数器使能，转动工件，工件带动滚轮旋转，位移传感器测量工件直径，待工件旋转一周后一次检测完成，此时若按钮箱上红色指示灯亮，则该工件合格，若该指示灯闪烁，则该工件不合格。同时控制器通过以太网将本次测量数据上传至上位机，上位机以图形的方式将该工件的外圆轨迹显示在直角坐标系中，方便工人查看工件每个位置的加工情况。最后，按下上行按钮，气缸带动测量盒返回至原位置。

该系统的操作界面由上位机组成。在开始测试之前，需选择产品型号，并输入圆跳上限。检测完成后上位机所接受PLC传来的测量数据，并对数据进行运算处理，计算出本工件的圆跳动值，并判断工件合格与否。同时，操作界面具有历史数据查询功能，工人可通过年、月、日、测试者、工件型号对历史数据进行筛选查询。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。