一种光纤检测的角向定位机构的制作方法

本实用新型涉及一种光纤检测的角向定位机构。

背景技术：

在机械零部件的加工过程中，经常需要在零部件的同一圆周位置上进行打孔，如图1所示的是一种轮毂1，轮毂1的轮辐1-1为圆盘形，在圆盘形轮辐1-1的表面有规则的周向均匀分布的花形凸台1-2，在凸台1-2靠近外圈的位置上需要开设安装孔1-3。在开孔时首先要确定开孔位置，现有的角向定位机构多采用定位柱、定位销或凹槽等机械结构进行定位，这就要求轮毂1上面有与之配合的结构，使轮毂1结构设计复杂。并且采用机械的方式进行定位，对机械结构的精度的要求比较高，定位机构的设计比较复杂。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种光纤检测的角向定位机构，采用设置基准位置以及采用光纤检测轮毂上固有变化的特征，实现角向定位，且该定位机构对轮毂的初始位置没有限制。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种光纤检测的角向定位机构，所述角向定位机构用于轮毂上安装孔加工时的角向定位，所述轮毂包括轮辐，所述轮辐表面沿周向均匀分布有多个凸台，所述角向定位机构包括支架、电柜和角向识别机构，所述角向识别机构设置在所述支架的顶部，所述电柜位于角向识别机构下方的支架内，所述电柜内设有PLC控制模块，所述角向识别机构包括传感器组件和旋转机构，所述轮毂置于所述旋转机构上，且所述旋转机构带动所述轮毂周向转动，所述传感器组件与所述PLC控制模块连接，用于检测轮毂的角向位置。

具体的，所述传感器组件包括光电传感器、光纤传感器、光电支架、光纤支架和气缸，所述光电传感器通过光电支架固定在所述旋转机构一侧的支架上，所述光电传感器的信号发射端朝向所述轮毂的侧面，且所述发射端发射的信号覆盖轮毂的高度，所述气缸固定在支架上，所述光纤传感器通过光纤支架固定在所述气缸的推杆上，所述气缸带动所述光纤传感器在所述凸台上方往复运动，且所述光纤传感器接收所述凸台反射的发射端发射的信号，所述光电传感器和光纤传感器均与所述PLC控制模块连接。其中，光电支架包括板槽、立柱、下轴座、上轴座和L形固定板，所述板槽固定在支撑板上，且板槽上开设有T形槽，所述立柱下端通过下轴座安装在T形槽内，且通过拆卸下轴座可以调整立柱在板槽上的安装位置，所述L形固定板通过上轴座固定在立柱上端，所述光电传感器通过螺钉固定在所述L形固定板上；光纤支架采用一个L形固定板，L形固定板的一边固定在气缸的推杆前端，光纤传感器竖向固定在L形固定板的另一边上。

具体的，所述旋转机构用于带动轮毂旋转，以实现不同位置的安装孔的加工，同时，旋转机构配合传感器组件实现轮毂的角向定位，所述旋转机构包括伺服电机、同步带传动机构和旋转支撑座，所述旋转支撑座包括主轴、旋转盘、法兰盘和轴承组件，所述主轴竖向设置在所述支架上方，且所述主轴的下端通过所述同步带传动机构与所述伺服电机传动连接，所述轴承组件套设在所述主轴的外侧，与所述主轴转动连接，所述法兰盘套设在主轴上且与所述轴承组件上端固定连接，所述旋转盘固定在所述主轴上端。

具体的，同步带传动机构包括小同步带轮、大同步带轮以及传动连接在小同步带轮和大同步带轮上的同步带，小同步带轮安装在电机轴上，大同步带轮固定安装在主轴的下端；轴承组件包括轴承座、两个深沟球轴承和两个锁紧螺母，两个深沟球轴承安装在主轴和轴承座之间，并且下端通过两个锁紧螺母将深沟球轴承锁紧在轴承座内，深沟球轴承之间以及深沟球轴承与锁紧螺母之间均通过隔套分隔，法兰盘固定在轴承座上，加工时，轮毂置于旋转盘上。

进一步，为了实现角向识别机构的安装，还包括支撑板，所述支撑板固定在所述支架顶部，所述角向识别机构固定在所述支撑板上。伺服电机固定在支撑板上，轴承座固定安装在支撑板上，电机轴穿过支撑板下端安装小同步带轮，小同步带轮通过同步带与固定在主轴的下端的大同步带轮传动连接。

进一步，为了防止加工过程中冷却液任意流动和达到循环利用冷却液的目的，还包括防水边和接水盘，所述旋转支撑座外侧的支撑板上沿周向设有所述防水边，所述防水边与所述旋转支撑座之间的支撑板上设有排水孔，所述接水盘设置在所述排水孔下方的支架内，且所述接水盘与所述支架连接。所述接水盘底部设有U型抱箍和角架，所述U型抱箍一端与所述支架固定连接，另一端与所述角架连接，所述角架支撑在所述接水盘底部。防水边可以防止冷却液在一定范围内四处流动，通过排水孔流入到接水盘内，实现循环利用。

进一步，为了稳固支撑，便于调节，所述支架底部设有用于支撑的地脚，所述地脚包括地脚板和安装柱，所述地脚板一端与安装柱螺纹连接，另一端向外侧延伸，且端部设有竖向的固定通孔。支架采用型材或金属管材连接而成的矩形框架，在支架底部设有四个地脚，固定时可以通过安装在固定通孔中的螺栓将地脚固定在地面上。

进一步，还包括设置在所述支架上的中继盒。中继盒的作用是将接线端子放在一个密闭的盒子里，提高接线头的防护等级。

一种光纤检测的角向定位方法，设定当轮毂转动时，旋转方向上由轮辐表面到凸台表面的位置为上升沿，由凸台表面到轮辐表面的位置为下降沿，采用光电传感器检测角向识别机构上有没有工件，采用光纤传感器检测轮毂的角向位置，将光电传感器安装在轮毂的侧面，使光电传感器发出的光能够照射到轮毂上，光纤传感器安装在轮辐和凸台的上方，并且能够接收到上升沿和下降沿反射的信号，具体包括以下步骤：

步骤1：设定轮毂加工时的标准位置，并确定光纤传感器的检测位置P与轮毂标准位置A之间的夹角α，标准位置A一侧同一凸台的上升沿B1与标准位置A之间的夹角β1，以及下降沿B2与标准位置A之间的夹角β2，并将α、β1和β2的值存储在PLC控制模块内；

步骤2：计算出T1＝β1-α和T2＝β2-α的值，通过T1和T2的值判断检测位置P的与轮辐和凸台的位置关系，

当T1＞0，T2＞0时，检测位置P位于标准位置A与凸台之间的轮辐上；

当T1＞0，T2＜0时，检测位置P位于凸台上；

当T1＜0，T2＜0时，检测位置P位于凸台之间的轮辐上；

其中，T1和T2的绝对值表示转动的角度，T1和T2的符号表示转动的方向，当为正时沿原来转动方向继续转动，当为负时沿原来转动方向的反向转动；

步骤3：启动光电传感器和光纤传感器，当检测到上升沿时按照T1的值转动，当检测到下降沿时按照T2的值转动。

由于同一凸台的上升沿B1和下降沿B2位于检测位置的同一侧，那么检测位置P位于两个凸台之间，当检测到远离检测位置P的上升沿B1或下降沿B2时，为了提高检测效率，使轮毂旋转的角度最小，这就需要判断检测位置P与另一凸台上的对应的上升沿B1或下降沿B2之间的夹角与T1或T2之间的大小，选择夹角小的方向转动，因此，为了进一步提高检测效率，所述步骤3中还包括当轮毂在标准位置A时，上升沿B1和下降沿B2位于检测位置P的同侧时，确定检测位置P另一侧且与检测位置P最近的上升沿C1或下降沿C2与检测位置P之间的夹角γ1或γ2，并将γ1或γ2的值存储在PLC控制模块内，计算出T3＝γ1-α，T4＝γ2-α，(1)当检测位置P点的另一侧为上升沿C1时，检测到上升沿时，转动T1和T3中绝对值小的角度，即min(|T1|，|T3|)角度，且方向由所转动角度对应的正负符号确定；检测到下降沿时，转动T2角度；(2)当检测到P点的另一侧为下降沿C2时，检测到上升沿时，转动T1角度，检测到下降沿时，转动T2和T4中绝对值小的角度，即min(|T2|，|T4|)角度，且方向由所转动角度对应的正负符号确定。

进一步，为了避免轮辐和凸台上有杂质影响检测效果，所述步骤3中还包括剔除误判的步骤，具体包括由PLC控制模块计算出光纤传感器发出的信号经过标准的上升沿和下降沿所需要的时间t1和t2，并存储在PLC控制模块内，当PLC控制模块内接收到光纤传感器的变化信号时，首先将变化信号的时间t与标准的上升沿时间t1或下降沿时间t2进行比较，当t的值小于t1或t2的值时，则判断该光纤传感器的变化信号不是上升沿或下降沿的信号，并将其剔除。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种光纤检测的角向定位机构，采用设置基准位置以及采用光纤传感器检测轮毂上固有变化的特征，实现角向定位，且该定位机构对轮毂的初始位置没有限制，角向定位快速准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是轮毂的结构示意图；

图2是待开孔轮毂的结构示意图；

图3是本实用新型最佳实施例的结构示意图；

图4是角向识别机构的结构示意图；

图5是光电支架的结构示意图；

图6是旋转机构的结构示意图；

图7是实际位置与标准位置的示意图；

图8是实施例一检测位置的示意图；

图9是实施例一角向定位方法的原理示意图；

图10是实施例二检测位置的示意图；

图11是实施例二角向定位方法的原理示意图；

图12是实施例三检测位置的示意图；

图13是实施例三角向定位方法的原理示意图。

图中：1、轮毂，1-1、轮辐，1-2、凸台，1-3、安装孔，2、支架，3、电柜，4、地脚板，5、安装柱，6、固定通孔，7、支撑板，8、光电传感器，9、板槽，10、立柱，11、下轴座，12、上轴座，13、L形固定板，14、光纤传感器，15、气缸，16、气缸支架，17、伺服电机，18、护罩，19、主轴，20、旋转盘，21、法兰盘，22、轴承座，23、深沟球轴承，24、锁紧螺母，25、隔套，26、接水盘，27、U型抱箍，28、角架，29、防水边，30、排水孔，31、中继盒，32、线缆，33、大同步带轮，S1、标准位置，S2、实际位置。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1-2所示，本实用新型涉及的一种轮毂1，包括圆盘形轮辐1-1，所述轮辐1-1表面沿周向均匀分布有五个花形凸台1-2，在凸台1-2靠近外圈的位置上开设安装孔1-3。

如图3-6所示，本实用新型的一种光纤检测的角向定位机构，所述角向定位机构用于图1中轮毂1上安装孔1-3加工时的角向定位，所述角向定位机构包括支架2、电柜3和用于角向定位的角向识别机构。

支架2采用型材或金属管材连接而成的矩形框架，在支架2底部设有四个用于支撑的地脚，所述地脚包括地脚板4和安装柱5，所述地脚板4一端与安装柱5螺纹连接，另一端向外侧延伸，且端部设有竖向的固定通孔6，固定时可以通过安装在固定通孔6中的螺栓将地脚固定在地面上；支架2顶部固定安装有支撑板7，所述角向识别机构固定连接在所述支撑板7上。

所述电柜3位于支撑板7下方的支架2内，所述电柜3内设有PLC控制模块。

如图4所示，所述角向识别机构包括传感器组件和旋转机构，所述轮毂1置于所述旋转机构上，且所述旋转机构带动所述轮毂1周向转动，所述传感器组件与所述PLC控制模块连接，用于检测轮毂1的角向位置。

所述传感器组件包括光电传感器8、光纤传感器14、光电支架、光纤支架和气缸15，所述光电传感器8通过光电支架固定在所述旋转机构一侧的支架2上，所述光电传感器8的信号发射端朝向所述轮毂1的侧面，且所述发射端发射的信号覆盖所述轮毂1的高度，所述气缸15固定在支架2上，所述光纤传感器14通过光纤支架固定在所述气缸15的推杆上，所述气缸15带动所述光纤传感器14在所述凸台1-2上方往复运动，且所述光纤传感器14接收所述凸台1-2反射的信号，所述光电传感器8通过线缆32与所述PLC控制模块连接，光纤传感器14与所述PLC控制模块连接。其中，如图5所示，光电支架包括板槽9、立柱10、下轴座11、上轴座12和L形固定板13，所述板槽9固定在支撑板7上，且板槽9上开设有T形槽，所述立柱10下端通过下轴座11安装在T形槽内，且通过拆卸下轴座11可以调整立柱10在板槽9上的安装位置，所述L形固定板13通过上轴座12固定在立柱10上端，所述光电传感器8通过螺钉固定在所述L形固定板13上；光纤支架采用一个L形固定板13，L形固定板13的一边固定在气缸15的推杆前端，光纤传感器14竖向固定在L形固定板13的另一边上，气缸15通过气缸支架16固定在支架的支撑板7上。

如图6所示，所述旋转机构包括伺服电机17、同步带传动机构和旋转支撑座，同步带传动机构包括小同步带轮、大同步带轮33、传动连接在小同步带轮和大同步带轮33上的同步带以及罩设在同步带传动机构上与支撑板7固定连接的护罩18，护罩18用于保护同步带传动机构，避免冷却液对其的影响，所述旋转支撑座包括主轴19、旋转盘20、法兰盘21和轴承组件，轴承组件包括轴承座22、两个深沟球轴承23和两个锁紧螺母24，伺服电机17固定在支撑板7上，伺服电机17的电机轴穿过支撑板7，下端安装小同步带轮，所述主轴19竖向固定在轴承座22上，轴承座22固定安装在支撑板7上，所述主轴19的下端固定连接大同步带轮33，小同步带轮通过同步带与大同步带轮33传动连接，两个深沟球轴承23安装在主轴19和轴承座22之间，并且下端通过两个锁紧螺母24将深沟球轴承23锁紧在轴承座22内，深沟球轴承23之间以及深沟球轴承23与锁紧螺母24之间均通过隔套25分隔，法兰盘21固定在轴承座22上，所述旋转盘20固定在所述主轴19上端，加工时，轮毂1置于旋转盘20上。

为了防止加工过程中冷却液任意流动和达到循环利用冷却液的目的，还包括防水边29和接水盘26，所述旋转支撑座外侧的支撑板7上沿周向设有所述防水边29，所述防水边29与所述旋转支撑座之间的支撑板7上设有排水孔30，所述接水盘26设置在所述排水孔30下方的支架2内，且所述接水盘26与所述支架2连接。所述接水盘26底部设有U型抱箍27和角架28，所述U型抱箍27一端与所述支架2固定连接，另一端与所述角架28连接，所述角架28支撑在所述接水盘26底部。防水边29可以防止冷却液在一定范围内四处流动，通过排水孔30流入到接水盘26内，实现循环利用。

还包括设置在所述支架2上的中继盒31。

如图7-13所示，一种光纤检测的角向定位方法，设定当轮毂1转动时，旋转方向上由轮辐1-1表面到凸台1-2表面的位置为上升沿，由凸台1-2表面到轮辐1-1表面的位置为下降沿，采用光电传感器8检测角向识别机构上有没有工件，采用光纤传感器14检测轮毂1的角向位置，将光电传感器8安装在轮毂1的侧面，使光电传感器8发出的光能够照射到轮毂1上，光纤传感器14安装在轮辐1-1和凸台1-2的上方，并且能够接收到上升沿和下降沿反射的信号，具体包括以下步骤：

步骤1：设定轮毂1加工时的标准位置，并确定光纤传感器14的检测位置P与轮毂1标准位置A之间的夹角α，标准位置A一侧同一凸台1-2的上升沿B1与标准位置A之间的夹角β1，以及下降沿B2与标准位置A之间的夹角β2，并将α、β1和β2的值存储在PLC控制模块内；

步骤2：计算出T1＝β1-α和T2＝β2-α的值，通过T1和T2的值判断检测位置P的与轮辐1-1和凸台1-2的位置关系，

当T1＞0，T2＞0时，检测位置P位于标准位置A与凸台1-2之间的轮辐1-1上；

当T1＞0，T2＜0时，检测位置P位于凸台1-2上；

当T1＜0，T2＜0时，检测位置P位于凸台1-2之间的轮辐1-1上；

其中，T1和T2的绝对值表示转动的角度，T1和T2的符号表示转动的方向，当为正时沿原来转动方向继续转动，当为负时沿原来转动方向的反向转动；

步骤3：启动光电传感器8和光纤传感器14，当检测到上升沿时按照T1的值转动，当检测到下降沿时按照T2的值转动。

由于同一凸台1-2的上升沿B1和下降沿B2位于检测位置的同一侧，那么检测位置P位于两个凸台1-2之间，当检测到远离检测位置P的上升沿B1或下降沿B2时，为了提高检测效率，使轮毂1旋转的角度最小，这就需要判断检测位置P与另一凸台1-2上的对应的上升沿B1或下降沿B2之间的夹角与T1或T2之间的大小，选择夹角小的方向转动，因此，为了进一步提高检测效率，所述步骤3中还包括当轮毂1在标准位置A时，上升沿B1和下降沿B2位于检测位置P的同侧时，确定检测位置P另一侧且与检测位置P最近的上升沿C1或下降沿C2与检测位置P之间的夹角γ1或γ2，并将γ1或γ2的值存储在PLC控制模块内，计算出T3＝γ1-α，T4＝γ2-α，(1)当检测位置P点的另一侧为上升沿C1时，检测到上升沿时，转动T1和T3中绝对值小的角度，即min(|T1|，|T3|)角度，且方向由所转动角度对应的正负符号确定；检测到下降沿时，转动T2角度；(2)当检测到P点的另一侧为下降沿C2时，检测到上升沿时，转动T1角度，检测到下降沿时，转动T2和T4中绝对值小的角度，即min(|T2|，|T4|)角度，且方向由所转动角度对应的正负符号确定。

进一步，为了避免轮辐1-1和凸台1-2上有杂质影响检测效果，所述步骤3中还包括剔除误判的步骤，具体包括由PLC控制模块计算出光纤传感器14发出的信号经过标准的上升沿和下降沿所需要的时间t1和t2，并存储在PLC控制模块内，当PLC控制模块内接收到光纤传感器14的变化信号时，首先将变化信号的时间t与标准的上升沿时间t1或下降沿时间t2进行比较，当t的值小于t1或t2的值时，则判断该光纤传感器14的变化信号不是上升沿或下降沿的信号，并将其剔除。

如图7所示，图中S1虚线表示标准位置时轮毂1的示意图，S2实线表示实际将轮毂1放置在角向定位装置上的轮毂1的示意图，以顺时针旋转为例，且检测位置P位于标准位置A的下方，下面根据光纤传感器14的不同检测位置P分三种情况详细说明角向定位方法。

实施例一：

如图8-9所示，当上升沿B1和下降沿B2位于检测位置P的同侧，且检测位置P位于凸台1-2与标准位置A之间的轮辐1-1上时，即T1＞0，T2＞0时，由于为顺时针旋转，另一凸台1-2上靠近检测位置P的为上升沿C1，计算出P与C1的夹角T3，且此时T3＜0，并比较T1和T3的绝对值的大小，

(1)检测到上升沿时

当|T1|≤|T3|时，按照T1的值旋转，由于T1＞0，则旋转方向与原来的旋转方向相同，即顺时针旋转|T1|角度；

当|T1|＞|T3|时，按照T3的值旋转，由于T3＜0，则旋转方向与原来的旋转方向相反，即逆时针旋转|T3|角度。

(2)检测到下降沿时，顺时针转动|T2|角度。

本实施例中检测位置P的光纤传感器14首先检测到下降沿B2，因此，按照上述步骤中顺时针转动|T2|角度即可。

实施例二：

如图10-11所示，当检测位置P位于凸台1-2上，即检测位置P位于同一凸台1-2的上升沿B1和下降沿B2之间时，即T1＞0，T2＜0时，由于本实用新型中的轮毂1的凸台1-2为等间隔均匀分布，即凸台1-2与轮辐1-1的圆心角相同，因此，该凸台1-2上的上升沿B1和下降沿B2与检测位置P的夹角已经为最小的值，无需判断另一凸台1-2上的上升沿C1和下降沿C2的夹角与T1和T2的大小，

(1)检测到上升沿时，顺时针转动|T1|角度；

(2)检测到下降沿时，逆时针转动|T2|角度。

需要注意的是当被加工轮毂1的凸台1-2所占的圆心角大于轮辐1-1所占圆心角时，此时需要根据实施例一中的方式，计算出另一凸台1-2的上升沿C1和下降沿C2与标准位置P的夹角T3和T4，并分别与T1和T2的绝对值比较，按照绝对值较小的转动。

本实施例中检测位置P的光纤传感器14首先检测到上升沿B1，因此，按照上述步骤中顺时针转动|T1|角度即可。

实施例三：

如图12-13所示，当上升沿B1和下降沿B2位于检测位置P的同侧，且检测位置P位于两凸台1-2之间的轮辐1-1上时，即T1＜0，T2＜0时，由于为顺时针旋转，另一凸台1-2上靠近检测位置P的为下降沿C2，计算出P与C2的夹角T4，且此时T4＞0，并比较T2和T4的绝对值的大小，

(1)检测到上升沿时，逆时针转动|T1|角度；

(2)检测到下降沿时

当|T2|≤|T4|时，按照T2的值旋转，由于T2＜0，则旋转方向与原来的旋转方向相反，即逆时针旋转|T2|角度；

当|T2|＞|T4|时，按照T4的值旋转，由于T4＞0，则旋转方向与原来的旋转方向相同，即顺时针旋转|T4|角度。

本实施例中检测位置P的光纤传感器14首先检测到上升沿B1，因此，按照上述步骤中顺时针转动|T1|角度即可。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。