研磨棒尺寸自动化测量模组及其使用方法
【专利摘要】本发明提供一种研磨棒尺寸自动化测量模组，包括：测头，其位于磨床中用于夹持棒料的旋转轴沿进给方向的远端，由底座以及对称安装在其上的信号发生器、信号接收器组成；计算模块，其与磨床中的数控模块连接，通过输入端口外接信号接收器，所述数控模块与信号发生器连接。该模组可安装在现有设备上使用，通过控制研磨棒的进给和旋转、读取光信号的覆盖长度变化而实现对棒料直径与圆度的非接触式自动测量。该模组利用现有资源、无需另置设备，与人工手动测量相比，其测量速度更快、测量点覆盖面更广，且可避免损伤棒料，以及简化工序、解放人力资源。因此，该模组能够提高研磨棒尺寸测量结果的准确性，并有利于控制成本、提高效率、降低报废率。
【专利说明】研磨棒尺寸自动化测量模组及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轴类零件加工设备领域，特别涉及一种研磨棒尺寸自动化测量模组及其使用方法。
【背景技术】
[0002]精密轴类零件的制作，通常是先加工出一种棒状的毛坯料，再通过切削等工艺，进一步加工出零件的各种特征尺寸。这种毛坯料称为研磨棒，其自身的尺寸精度首先要达到一定的技术指标，这样才能保证后续工艺满足零件特征尺寸的加工精度要求。
[0003]将研磨棒加工为精密轴类零件的过程，通常是在含有平移轴(沿进给方向运动的水平轴)以及固定在平移轴上、用于夹持棒料的旋转轴(沿轴向旋转的旋转轴)的磨床上完成的。还可以利用安装在计算机中的数控模块与机械装置进行连接，从而对上述平移轴、旋转轴的运动过程进行预先设定和远程操作。
[0004]研磨棒是通过无心磨床对外表面进行磨削加工而制成的，其精度指标包括棒料截面的直径和圆度。在棒料的不同区域，存在截面直径、圆度的微小变化，当这种变化超出公差允许的范围时即形成超差，不允许直接用于后续加工；特别是在棒料自身长度较长的情况下，出现超差的概率也相应增加。因此在将研磨棒加工为精密轴类零件之前，需要预先对棒料不同区域的截面进行直径、圆度检测，以确保其尺寸偏差波动控制在允许的误差范围之内。
[0005]在相关技术中，采用接触式测量工具及方法对研磨棒的尺寸指标进行预检。然而这种方法存在以下问题:其一，抽检点有限，检测覆盖面不足，测量结果准确度低；其二，测量结果受人为、主观因素影响较大；其三，多次接触提高棒料损伤甚至报废的概率；其四，工序繁琐，劳动强度大，效率低，成本高。
【发明内容】
[0006]针对现有的采用接触式工具及方法检测研磨棒直径和圆度所导致的测量结果不准确、棒料报废率高，以及成本高、效率低的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种安装在现有设备上的、以非接触方式自动运行的、测量速度更快、结果更准确的研磨棒尺寸自动化测量模组及其使用方法。
[0007]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:一种研磨棒尺寸自动化测量模组，其特征在于，包括:测头、计算模块，所述测头位于磨床中用于夹持棒料的旋转轴沿棒料进给方向的远端，其由底座，以及对称安装在其上的信号发生器、信号接收器组成，所述计算模块与磨床中用于控制棒料进给的数控模块连接，通过输入端口外接信号接收器，所述数控模块与信号发生器连接。
[0008]作为上述技术方案的优选，所述计算模块的输入端口与信号接收器通过网线连接。
[0009]作为上述技术方案的优选，所述计算模块安装在计算机中。
[0010]作为上述技术方案的优选，所述信号发生器、信号接收器的垂直高度大于研磨棒的直径。
[0011]本发明还提供一种研磨棒尺寸自动化测量模组的使用方法，其特征在于，含有以下步骤:
[0012]Ql:将测头安装在磨床上，使其位于旋转轴沿棒料进给方向的远端，将计算模块安装在计算机中，其与用于控制棒料进给的数控模块以电路连接；
[0013]Q2:调整研磨棒的位置，使其位于测头的信号发生器、信号接收器之间；
[0014]Q3:测头启动，信号发生器向信号接收器发射出覆盖长度为L的光信号，进给研磨棒，使其穿过光信号所覆盖的测量区域，并遮挡住一部分光信号；
[0015]Q4:当研磨棒的测量点进入测量区域时，信号接收器分别读取未被遮挡的上、下两部分光信号的覆盖长度U、L2，然后将所读取的数值传输至计算模块；
[0016]Q5:计算模块根据光信号的覆盖长度差值计算出该测量点所对应的研磨棒直径D1=L-L1-L2 ；
[0017]Q6:控制研磨棒沿进给方向运动，继续测量下一个测量点所对应的研磨棒直径值。
[0018]作为上述使用方法的优选，还含有以下步骤:
[0019]Q7:当研磨棒的某测量点进入测量区域时，停止进给，测量并计算出该测量点所对应的研磨棒直SD1，然后将旋转轴旋转一定角度，使与该测量点处于同一截面上的另一测量点进入测量区域，测量并计算出这个新测量点所对应的研磨棒直径D2 ；
[0020]Q8:控制旋转轴旋转，继续测量该截面上的下一个测量点所对应的研磨棒直径Dn ;
[0021]Q9:计算模块根据同一截面上所测得的多个直径0?，计算出该截面的直径分布宽度，作为研磨棒在该截面处所对应的圆度C。
[0022]作为上述使用方法的优选，研磨棒在某截面处所对应的圆度C，还可按照以下方法计算:
[0023]QlO:计算模块查找位于同一截面上的直径最大值Dmax和最小值Dmin,以其差值作为研磨棒在该截面处所对应的圆度C=Dmax-Dmin。
[0024]本发明所提供的研磨棒尺寸自动化测量模组，可安装在现有加工设备上使用，通过控制研磨棒的进给和旋转、读取光信号的覆盖长度变化而实现对于研磨棒直径与圆度的非接触式自动测量，并由计算机程序计算、分析测量结果。该模组充分利用现有资源、无需另置设备，与人工手动测量相比，其测量速度更快、测量点覆盖面更广、读数更客观，且可避免损伤棒料，以及简化工序、解放人力资源。因此，该自动化测量模组能够提高研磨棒尺寸测量结果的准确性，并有利于控制成本、提高效率、降低报废率。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本发明实施例的研磨棒尺寸自动化测量模组应用于磨床中的结构示意图。
[0027]图2为本发明实施例的研磨棒尺寸自动化测量模组中的测头的结构及工作原理示意图。
[0028]图3为本发明实施例的研磨棒尺寸自动化测量模组的使用方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]如图1所示，在磨床上安装有沿棒料进给方向运动的平移轴1001，所述平移轴1001上设置有用于夹持棒料的、沿轴向旋转的旋转轴1002，在计算机2001中安装有用于控制棒料进给的数控模块2002，其分别与所述平移轴1001、旋转轴1002连接，其原有的连接方式在图1中以虚线表示。
[0031]如图1所示，本发明实施例提供的一种研磨棒尺寸自动化测量模组，包括:测头1、计算模块2，所述测头I安装在磨床上，其位于旋转轴1002沿棒料进给方向的远端，由底座11以及对称安装在其上的信号发生器12、信号接收器13组成，所述计算模块2安装在计算机2001中，其与数控模块2002连接，并通过输入端口 21外接信号接收器13，所述数控模块2002还与信号发生器12连接。
[0032]如图1所示，所述计算模块2的输入端口 21与信号接收器13通过网线3连接。
[0033]如图2所示，所述信号发生器12、信号接收器13对称地安装在测头I的底座11上，其垂直高度均大于研磨棒的直径。图2中的箭头表示由信号发生器12向信号接收器13所发射的光信号。图2中的黑色实心圆表示穿过测头I的研磨棒。
[0034]如图2、图3所示，本发明实施例还提供一种研磨棒尺寸自动化测量模组的使用方法，含有以下步骤:将测头安装在磨床上，使其位于旋转轴沿棒料进给方向的远端，将计算模块安装在计算机中，其与用于控制棒料进给的数控模块以电路连接；调整研磨棒的位置，使其位于测头的信号发生器、信号接收器之间；测头启动，信号发生器向信号接收器发射出覆盖长度为L的光信号，进给研磨棒，使其穿过光信号所覆盖的测量区域，并遮挡住一部分光信号；当研磨棒的测量点进入测量区域时，信号接收器分别读取未被遮挡的上、下两部分光信号的覆盖长度Lp L2，然后将所读取的数值传输至计算模块；计算模块根据光信号的覆盖长度差值计算出该测量点所对应的研磨棒直径D1=L-L1-L2 ;控制研磨棒沿进给方向运动，继续测量下一个测量点所对应的研磨棒直径值。
[0035]如图3所示，作为上述方法的优选，还按照以下步骤执行:当研磨棒的某测量点进入测量区域时，停止进给，测量并计算出该测量点所对应的研磨棒直径D1，然后将旋转轴旋转一定角度，使与该测量点处于同一截面上的另一测量点进入测量区域，测量并计算出这个新测量点所对应的研磨棒直径D2 ;控制旋转轴旋转,继续测量该截面上的下一个测量点所对应的研磨棒直径Dn ;计算模块根据同一截面上所测得的多个直径Dn，计算出该截面的直径分布宽度，作为研磨棒在该截面处所对应的圆度C。
[0036]如图3所示，作为上述方法的优选，研磨棒在某截面处所对应的圆度C，还可按照以下方法计算:计算模块查找位于同一截面上的直径最大值Dmax和最小值Dmin,以其差值作为研磨棒在该截面处所对应的圆度C=Dmax-Dmin。
[0037]本发明所提供的研磨棒尺寸自动化测量模组，只需安装在将研磨棒加工为精密轴类零件的现有设备上即可使用，无需另行购置仪器、设备，因此能够以较低的开销换取整体成本的显著下降。该模组及其使用方法与传统的手工模式相比，在科学化程度和自动化程度上都具有较为明显的优势，更能够适应大规模、批量化的生产模式。
[0038]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种研磨棒尺寸自动化测量模组，其特征在于，包括:测头、计算模块，所述测头位于磨床中用于夹持棒料的旋转轴沿棒料进给方向的远端，其由底座，以及对称安装在其上的信号发生器、信号接收器组成，所述计算模块与磨床中用于控制棒料进给的数控模块连接，通过输入端口外接信号接收器，所述数控模块与信号发生器连接。
2.根据权利要求1所述的一种研磨棒尺寸自动化测量模组，其特征在于，所述计算模块的输入端口与信号接收器通过网线连接。
3.根据权利要求1所述的一种研磨棒尺寸自动化测量模组，其特征在于，所述计算模块安装在计算机中。
4.根据权利要求1所述的一种研磨棒尺寸自动化测量模组，其特征在于，所述信号发生器、信号接收器的垂直高度大于研磨棒的直径。
5.一种研磨棒尺寸自动化测量模组的使用方法，其特征在于，含有以下步骤: Ql:将测头安装在磨床上，使其位于旋转轴沿棒料进给方向的远端，将计算模块安装在计算机中，其与用于控制棒料进给的数控模块以电路连接； Q2:调整研磨棒的位置，使其位于测头的信号发生器、信号接收器之间； Q3:测头启动，信号发生器向信号接收器发射出覆盖长度为L的光信号，进给研磨棒，使其穿过光信号所覆盖的测量区域，并遮挡住一部分光信号； Q4:当研磨棒的测量点进入测量区域时，信号接收器分别读取未被遮挡的上、下两部分光信号的覆盖长度U、L2，然后将所读取的数值传输至计算模块； Q5:计算模块根据光信号的覆盖长度差值计算出该测量点所对应的研磨棒直径D1=L-L1-L2 ； Q6:控制研磨棒沿进给方向运动，继续测量下一个测量点所对应的研磨棒直径值。
6.根据权利要求5所述的一种研磨棒尺寸自动化测量模组的使用方法，其特征在于，还含有以下步骤: Q7:当研磨棒的某测量点进入测量区域时，停止进给，测量并计算出该测量点所对应的研磨棒直径D1，然后将旋转轴旋转一定角度，使与该测量点处于同一截面上的另一测量点进入测量区域，测量并计算出这个新测量点所对应的研磨棒直径D2 ； Q8:控制旋转轴旋转,继续测量该截面上的下一个测量点所对应的研磨棒直径Dn ； Q9:计算模块根据同一截面上所测得的多个直SDn，计算出该截面的直径分布宽度，作为研磨棒在该截面处所对应的圆度C。
7.根据权利要求5所述的一种研磨棒尺寸自动化测量模组的使用方法，其特征在于，研磨棒在某截面处所对应的圆度C，还可按照以下方法计算: QlO:计算模块查找位于同一截面上的直径最大值Dmax和最小值Dmin,以其差值作为研磨棒在该截面处所对应的圆度C=Dmax-Dmin。
【文档编号】B24B49/02GK104044072SQ201310077897
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月12日 优先权日:2013年3月12日
【发明者】崔华 申请人:昆山允可精密工业技术有限公司