专利名称：一种自动换刀机构性能检测平台的制作方法
技术领域：
本发明是一种自动换刀机构性能检测平台，属于数控机床领域。
背景技术：
自动换刀机构是影响加工中心性能的重要部件，因此，对自动换刀机构 性能的检测是十分必要的。长时间以来，对于机床生产厂来说，检测换刀机 构的方法都是在其具体的机床刀库上进行的。但这种方法对于专门生产换刀 机构的专业厂家来说并不适合，各种规格尺寸不同的换刀机构，不可能按照 市场需求配备各类形式不同的刀库进行检测。因此，脱离具体的刀库形式， 提供一种检测平台，能够对组成换刀机构核心的弧面凸轮机构进行检测，对 于功能部件生产厂是十分必要的。而目前还没有一种简单方便的检测平台可 以适用专业生产厂家检测需要。如何解决测试系统的通用性及换刀机构输出 轴运动参数采集的问题是测试平台设计的关键问题。
发明内容
本发明提供了一种自动换刀机构性能检测平台，该平台能够对同样结构的 凸轮换刀机构的性能进行检测。该检测平台可对拆除机械手的换刀机构进行 试验，并适用不同尺寸规格而结构相同的换刀机构，有效解决了被测凸轮换 刀机构输出转角采集的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本测试装置包括安装 平台、电机支架、电机、固定板、小带轮、同步带、大带轮、被测凸轮换刀 机构箱体、测试齿轮和安装有编码器的齿轮箱。其中电机架、被测凸轮换
刀机构箱体和齿轮箱均安装在安装平台上，电机支架和齿轮箱与安装平台的 相对位置能够调节。电机固定在固定板上，固定板能够沿着电机支架的侧面 上下移动，固定板位置调整好能够将其固定在电机支架上。在被测凸轮换刀 机构箱体的输入轴上安装有大带轮，在电机的输出轴上安装有小带轮，大带
轮和小带轮通过同步带连接。在被测凸轮换刀机构箱体的输出轴上安装有测 试齿轮，测试齿轮与齿轮箱中的齿轮轴啮合。所述的安装平台上设置有长条孔，用于固定电机支架的螺栓穿过长条孔 并能够沿着长条孔左右移动，待电机支架位置调整好后通过拧紧螺栓将电机 支架固定在安装平台上。
在电机支架的侧面沿竖直方向设置有长条孔，用于固定固定板的螺栓穿 过该长条孔并能够在该长条孔内上下移动，待固定板位置调整好后，扦紧螺 栓将固定板固定在电机支架的侧面。
本发明具有以下优点i)本发明提供的测试平台可以适用不同规格换
刀机构的检测，且不受厂家电机不同的限制；ii)通过齿轮啮合的方式巧妙的 解决了输出轴转角测量的问题，且方便安装；iii)可以方便的采集换刀机构
输入输出参数以检测弧面凸轮机构的各种运动参数和动力学特性参数，可以 分别对凸轮机构进行空载、加载和稳定性等试验，并可采集相关参数进行分 析，提供凸轮机构的综合性能参数，为分析凸轮机构性能及完善凸轮机构设 计提供数据支持。
图1测试平台的结构示意图
图2测试齿轮的主视图 图3图2的C-C剖视图 图4图2的A-A剖视图
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明
图l为安装了换刀机构的测试平台，该测试平台包括安装平台1、电机
支架2、伺服电机单元3、固定板4、小带轮5、同步带6、大带轮7、被测凸 轮换刀机构箱体8、测试齿轮9、编码器IO、齿轮箱ll、齿轮轴12和调整螺 栓13
安装平台1是试验台的基础，为相关设备提供支撑及固定装置，长宽高分 别为1050mm、 800腿、800mm。安装平台为钢结构平台，由80mm槽钢相互焊接 构成平台基础支架，平台基础支架上面安装15mm厚钢板，钢板通过螺栓固定 在平台基础支架上。电机支架2由15mm厚钢板焊接而成，能够通过螺栓固定
4在安装平台左侧的厚钢板上，厚钢板上预留长条孔，用于固定电机支架的螺 栓穿过该长条孔并可以在该长条孔中左右移动以调节电机支架的位置，待位 置调整好后，拧紧螺栓将电机支架固定在安装平台l上。
伺服电机单元3包括伺服电机和减速箱，通过电机支架2固定在安装平台
上。伺服电机单元3通过固定板4螺栓连接固定在电机支架2侧面，电机支 架2侧面沿竖直方向留有长条孔，螺栓穿过长条孔其位置可上下移动，进而 带动固定板移动，固定板4的上下移动又带动电机上下移动，调节伺服单元 使两带轮在同一平面，以适用不同规格换刀机构的需要，待电机位置调节好 后，拧紧螺栓将固定板4固定在电机支架的侧面。小带轮5通过键连接固定 在伺服电机单元3的输出轴上，大带轮通过键连接固定在被测凸轮机构箱体 的输入轴上，小带轮5和大带轮7通过同步带6连接为被测凸轮换刀机构8 提供动力。被测凸轮换刀机构箱体8通过箱体底部的安装孔固定在安装平台1 上，输出轴机械手位置安装测试齿轮9。齿轮箱ll固定在安装平台的钢板上， 固定前通过调节两侧的调节螺栓13使齿轮轴12与被测换刀机构输出轴平行， 并使测试齿轮9和齿轮轴12无间隙啮合，以保证两齿轮可以平稳传动以及测 试齿轮可沿齿轮轴12上下滑动，通过齿轮啮合使换刀机构输出轴的旋转运动 被传递到齿轮箱的齿轮轴12。同时，被测凸轮换刀机构输出轴可以上下运动， 完成换刀机构的插拔刀动作。
齿轮箱由齿轮轴、箱体、轴承及端盖构成，可灵活固定于安装平台上。齿 轮箱11的齿轮轴12下端可安装配重模拟机械手及刀具产生的转动惯量。编 码器10通过联轴器安装在齿轮箱11中齿轮轴12的输出轴上，获取输出轴旋 转参数。调节螺栓13固定在齿轮箱两侧，通过转动螺栓可调节齿轮箱的水平。 齿轮箱在安装平台上的高度可以通过放在平台基础支架上的钢板下面的垫块 的厚度来调节。
图2为测试齿轮设计图，该测试齿轮为专用齿轮，基本结构为标准的直齿 齿轮14，在一端面增加连接轴套15，轴套一侧留有一长条口 16，长条口两侧 设有螺纹孔17，当用螺栓连接螺纹孔时，长条口两侧向内收縮，轴套内径减 小，从而夹紧换刀机构输出轴达到固定测试齿轮的目的。利用本测试平台，测试的具体实施步骤如下
1) 被测凸轮换刀机构8箱体通过底部的安装孔固定在安装平台1上；
2) 在凸轮换刀机构8输入轴上安装大带轮7并固定；
3) 在小带轮5和大带轮7上安装同步带6;
4) 调整固定板4的上下高度，使大小带轮在同一平面；
5) 调整电机支架2左右位置，涨紧同步带；
6) 在换刀机构输出轴安装测试齿轮9并固定；
7) 移动齿轮箱ll，使被测齿轮9和齿轮箱内的齿轮轴12相啮合，调整调 节螺栓13，使两齿轮轴平行，推动箱体使两齿轮紧密啮合后固定齿轮 箱箱体在安装平台1上；
8) 设置伺服单元3参数驱动电机，启动相应的数据采集系统采集数据进 行检测。
本发明针对自动换刀机构的工作特点及关键功能部件的特性，通过采集
换刀结构输入输出参数并进行数据分析获取机构功能性能，主要有以下特点 换刀机构的动力输入换刀机构输入采用同步带轮传动输入，避免不
同规格、不同厂家采用电机不同造成驱动困难的问题。
换刀机构的安装安装平台的固定平板采用螺栓连接，可根据换刀机构
箱体的需求更换平板。
输出参数的采集在换刀机构输出轴安装测试齿轮，平台上安装齿轮
箱，通过齿轮的啮合获取换刀机构输出轴旋转运动参数，同时保证输出轴可
上下移动。
齿轮箱的调节换刀机构安装后，无法保证输出轴的垂直度，为了保证 齿轮箱中齿轮轴能很好地与测试齿轮啮合而不影响输出轴的上下运动，通过 齿轮箱体两侧的调节螺栓13可使齿轮轴12与输出轴平行，解决了换刀结构 箱体调平困难、齿轮啮合后滑动不畅导致转角测量不精确的问题。
从上述实例可以看出，本发明能够适用于同样结构不同规格的凸轮换刀 机构的检测，平台的适用性比较强，且安装调节方便，可以应用于凸轮换刀 机构的新产品研发及产品出厂前检验等场合。
权利要求
1、一种自动换刀机构性能检测平台，其特征在于包括安装平台、电机支架、电机、固定板、小带轮、同步带、大带轮、被测凸轮换刀机构箱体、测试齿轮和安装有编码器的齿轮箱；其中电机支架、被测凸轮换刀机构箱体和齿轮箱均安装在安装平台上，电机支架和齿轮箱与安装平台的相对位置能够调节；电机固定在固定板上，固定板能够沿着电机支架的侧面上下移动，固定板位置调整好能够将其固定在电机支架上；在被测换刀机构箱体的输入轴上安装有大带轮，在电机的输出轴上安装有小带轮，大带轮和小带轮通过同步带连接；在被测换刀机构箱体的输出轴上安装有测试齿轮，测试齿轮与齿轮箱中的齿轮轴啮合。
2、 根据权利要求l所述的一种自动换刀机构性能检测平台，其特征在于所 述的安装平台上设置有长条孔，用于固定电机支架的螺栓穿过长条孔并能够 沿着长条孔左右移动，待电机支架位置调整好后通过拧紧螺栓将电机支架固 定在安装平台上。
3、 根据权利要求l所述的一种自动换刀机构性能检测平台，其特征在于在 电机支架的侧面沿竖直方向设置有长条孔，用于固定固定板的螺栓穿过该长 条孔并能够在该长条孔内上下移动，待固定板位置调整好后，拧紧螺栓将固 定板固定在电机支架的侧面。
全文摘要
本发明是一种自动换刀机构性能检测平台，属于数控机床领域。本测试平台包括安装平台、电机支架、电机、固定板、小带轮、同步带、大带轮、被测换刀机构箱体、测试齿轮和安装有编码器的齿轮箱。电机支架、被测换刀机构箱体和齿轮箱均安装在安装平台上，在被测换刀机构箱体的输入轴上安装有大带轮，在电机的输出轴上安装有小带轮，大带轮和小带轮通过同步带连接。在被测换刀机构箱体的输出轴上安装有测试齿轮，测试齿轮与齿轮箱中的齿轮轴啮合。编码器通过联轴器安装在齿轮箱齿轮轴输出轴上，获取输出轴旋转参数。该检测平台可对拆除机械手的换刀机构进行试验，可以采集换刀机构输入输出参数以检测弧面凸轮机构的各种运动参数和动力学特性参数。
文档编号G01M99/00GK101514943SQ200910080720
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者卜凡华, 张乃龙, 张跃明 申请人:北京工业大学