一种刀库及自动换刀装置综合性能及可靠性检测装置的制作方法

本发明属于数控机床功能部件性能检测领域，是一种刀库及自动换刀装置综合性能及可靠性检测平台。

背景技术：

刀库及自动换刀装置是高端数控机床的关键功能部件之一，其功能主要是实现快速自动选刀、换刀，以减少加工辅助时间，与高端数控机床配套后，广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等制造行业。

刀库及自动换刀装置的性能及可靠性在数控机床的整体性能中占据及其重要的位置，性能及可靠性检测对于刀库及自动换刀装置性能的提高具有重要的意义，尤其是针对当前刀库容量较小而研制的模块化链式刀库，对于其性能及可靠性检测十分必要。

目前，国内对于刀库及自动换刀装置性能检测的研究多仅针对性能或者可靠性进行检测，检测项目不能完全体现性能及可靠性所有指标，且目前国内的检测台研制多针对单个刀仓进行检测，而模块化刀库为实现大容量而具有多个刀仓，目前检测台不能适用，因此，需发明一种相应的刀库及自动换刀装置综合性能及可靠性检测平台。

技术实现要素：

针对当前研究的不足，本发明提出了一种刀库及自动换刀装置综合性能及可靠性检测装置，针对模块化刀库进行了综合性能及可靠性检测，同时实现了刀库及自动换刀装置的性能及可靠性指标检测。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于可编程控制器的综合性能及可靠性检测平台，包括：

基座(1)、模块化刀仓(2)、atc电机(3)、自动换刀装置(4)、机械手(5)、触摸屏(6)、导轨(7)、虚拟主轴(8)、刀库电机(29)、支架(9)、调整支架一(10)、调整支架二(11)、调整支架三(12)、调整支架四(13)、工控机(14)、可编程控制器(15)、激光位移传感器一(16)、激光位移传感器二(17)、激光位移传感器三(18)、激光位移传感器四(19)、振动加速度传感器一(20)、振动加速度传感器二(21)、振动加速度传感器三(22)、振动加速度传感器四(23)、温度传感器一(24)、温度传感器二(25)、噪声传感器(26)、电流传感器一(27)和电流传感器二(28)。所述模块化刀仓(2)安装于基座(1)上，虚拟主轴(8)与基座(1)共同固定在地面上，所述触摸屏(6)、可编程控制器(15)与工控机(14)共同安装在检测柜上，所述激光位移传感器一(16)、激光位移传感器二(17)分别安装在所述调整支架一(10)、调整支架二(11)上，固定于模块化刀仓(2)倒刀位置处，夹角为120°，检测重复倒刀精度，所述激光位移传感器三(18)、激光位移传感器四(19)分别安装在调整支架三(12)与调整支架四(13)上，固定在虚拟主轴(8)的水平方向上与垂直方向上，分别检测所述机械手的重复高度定位精度及重复角度定位精度；所述振动加速度传感器一(20)安装于所述自动换刀装置(4)主轴处，检测自动换刀装置振动，所述振动加速度传感器二(21)、振动加速度传感器三(22)分别安装于所述模块化刀仓(2)主动轴及从动轴处，检测模块化刀仓振动，所述振动加速度传感器四(23)安装于所述导轨(7)中部下端，检测导轨振动，所述温度传感器一(24)安装于所述atc电机(3)外壳处，检测atc电机温度变化，所述温度传感器二(25)安装于所述刀库电机(29)外壳处，检测刀库电机温度变化，所述噪声传感器(26)安装于所述支架(9)上，放置于系统外1m处，检测系统整体噪声，所述电流传感器一(27)、电流传感器二(28)分别安装于所述atc电机(3)、刀库电机(29)对应伺服驱动器电路出口处，检测atc及刀库电机电流。

进一步地，所述激光位移传感器一(16)、激光位移传感器二(17)、激光位移传感器三(18)和激光位移传感器四(19)均能在对应调整支架上进行位置调整，使其满足测试要求。

进一步地，所述振动加速度传感器二(21)、振动加速度传感器三(22)、温度传感器二(25)、电流传感器二(28)均能够根据测试需求调整所检测刀仓。

进一步地，所述可编程控制器plc(15)通过从刀库及自动换刀装置控制系统读取状态及控制信号，控制传感器信号接收及换刀时间、换刀次数检测。

进一步地，传感器采集的到的信号直接通过变送器及数据线传送给可编程控制器plc(15)，并经过初步a/d转换后传送给工控机(14)进一步显示、存储、处理。

检测系统由可编程控制器plc、工控机、传感器及检测柜组成，可编程控制器plc接收控制系统信号及传感器模拟量信号，经过处理后传送给工控机，并通过基于fameview开发的试验台检测软件实现信号的显示及存储，并将数据处理后通过曲线或数值的形式在人机交互界面显示。位置精度直接检测重复定位精度，分析系统相关可靠性，其他传感器信号通过处理分析，对比经过一定次数实验之后的系统运行状态，引入mtbf参数，分析系统的可靠性性能。

本发明的有如下有益效果：针对模块化链式刀库进行了性能检测台的设计，解决了模块化链式刀库综合性能及可靠性检测的不足；在原刀库及换刀装置的基础上进行了检测系统的搭建，直接采集控制系统信号实现检测系统控制，可大幅减少检测台复杂程度，提高检测台适用范围，且通过程序内置复位，降低换机成本，便于对不同批次及型号刀库进行检测；同时针对刀库及自动换刀装置的性能指标及可靠性指标进行检测，检测项目全面且操作简单，测得数据存入数据库中便于读取及导出，可通过不同软件及方法进行处理，获取不同的评估报告，对产品的测试评估及改进具有重要意义。

附图说明

图1为本发明检测台实施例的主视图

图2为本发明检测台实施例的左视图

图3为本发明检测柜的布局示意图

图4为本发明电流传感器布置示意图

图5为本发明自动模式下检测流程图

图6为本发明信号传递示意图

图中：1、基座；2、模块化刀仓；3、atc电机；4、自动换刀装置；5、机械手；6、触摸屏；7、导轨；8、虚拟主轴；9、支架；10、调整支架一；11、调整支架二；12、调整支架三；13、调整支架四；14、工控机；15、可编程控制器；16、激光位移传感器一；17、激光位移传感器二；18、激光位移传感器三；19、激光位移传感器四；20、振动加速度传感器一；21、振动加速度传感器二；22、振动加速度传感器三；23、振动加速度传感器四；24、温度传感器一；25、温度传感器二；26、噪声传感器；27、电流传感器一；28、电流传感器二；29、刀库电机。

具体实施方式

结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施方式：

参考图1、图2、图3、图4，模块化刀仓(2)安装与基座(1)上，虚拟主轴(8)与基座(1)共同固定在地面上，所述触摸屏(6)、可编程控制器(15)与工控机(14)共同安装在检测柜上。

传感器安装位置及方法为：

所述激光位移传感器一(16)、激光位移传感器二(17)分别安装在所述调整支架一(10)、调整支架二(11)上，固定于模块化刀仓(2)倒刀位置处，夹角为120°且可在调整支架上调整位置，检测重复倒刀精度，所述激光位移传感器三(18)、激光位移传感器四(19)分别安装在调整支架三(12)与调整支架四(13)上，固定在虚拟主轴(8)的水平方向上与垂直方向上，可由调整支架调整传感器位置，分别检测所述机械手的重复高度定位精度及重复角度定位精度。

所述振动加速度传感器一(20)安装于所述自动换刀装置(4)主轴处，检测自动换刀装置振动，所述振动加速度传感器二(21)、振动加速度传感器三(22)分别安装于所述模块化刀仓(2)主动轴及从动轴处，检测模块化刀仓振动，所述振动加速度传感器四(23)安装于所述导轨(7)中部下端，检测导轨振动，振动加速度传感器均由磁座固定在相应位置处。

所述温度传感器一(24)安装于所述atc电机(3)外壳处，检测atc电机温度变化，所述温度传感器二(25)安装于所述刀库电机(29)外壳处，检测刀库电机温度变化。

所述噪声传感器(26)安装于所述支架(9)上，放置于系统外1m处，检测系统整体噪声。

所述电流传感器一(27)、电流传感器二(28)分别安装于所述atc电机(3)、刀库电机(29)对应伺服驱动器电路出口处，检测atc及刀库电机电流。进一步地，所述激光位移传感器传感器一(16)、激光位移传感器传感器二(17)、激光位移传感器传感器三(18)、激光位移传感器传感器四(19)均可在对应调整支架上进行位置调整，使其满足测试要求。

进一步地，所述振动加速度传感器二(21)、振动加速度传感器三(22)、温度传感器二(25)、电流传感器二(28)均可根据测试需求调整所检测刀仓。

进一步地，所述可编程控制器plc(15)通过从刀库及自动换刀装置控制系统读取状态及控制信号，控制传感器信号接收及换刀时间检测。

进一步地，传感器采集的到的信号直接通过变送器及数据线传送给可编程控制器plc(15)，并经过初步a/d转换后传送给工控机(14)进一步显示、存储、处理。

具体实施过程中，将模块化链式刀库安装于基座上，并将控制系统相关信号接触连接至检测柜段子排相应位置处，并连接到可编程控制器的数字量输入模块上，传感器安装到位后第一次流程将各刀位进行一次换刀并记录相关位置精度，作为后续位置精度基准进行重复定位精度检测，传感器信号接入可编程控制器模拟量模块上，经过处理后传送给工控机进行显示、处理及存储。位置精度直接检测重复定位精度，分析系统相关可靠性，其他传感器信号通过处理分析，对比经过一定次数实验之后的系统运行状态，引入mtbf参数，分析系统的可靠性性能。

检测过程中，可将检测分为自动换刀过程性能检测、手动换刀过程性能检测、模块化性能检测，其中，自动换刀过程性能检测可检测所有指标，如图5。

本发明的有如下有益效果：针对模块化链式刀库进行了性能检测台的设计，解决了模块化链式刀库综合性能及可靠性检测的不足；在原刀库及换刀装置的基础上进行了检测系统的搭建，直接采集控制系统信号实现检测系统控制，可大幅减少检测台复杂程度，提高检测台适用范围，且通过程序内置复位，降低换机成本，便于对不同批次及型号刀库进行检测；同时针对刀库及自动换刀装置的性能指标及可靠性指标进行检测，检测项目全面且操作简单，测得数据存入数据库中便于读取及导出，可通过不同软件及方法进行处理，获取不同的评估报告，对产品的测试评估及改进具有重要意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，发在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。