CN103019298B - 数控台钻模拟手柄 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控台钻模拟手柄，其包括有固定座、电磁阻尼盘、旋转编码器、带转轴的手柄；固定座具有一法兰盘和一筒体，通过法兰盘固定在台钻上，转轴通过轴承定位在法兰盘上；所述的电磁阻尼盘和旋转编码器装在筒体内，并分别与转轴联动，手柄上带有一手柄座，借助该手柄座固定在转轴端部，并盖设在所述的筒体开口处；所述旋转编码器与伺服电机电连接，控制伺服电机动作；接在伺服电机电源输入端上的电流传感器，采集电流变化通过放大电路后连接电磁阻尼盘的电磁线圈。模拟手柄既可控制伺服电机动作，也能适时反馈钻床工作时的进给阻尼，帮助操作人们判断进给阻力大小并调节进给量，借助手的感知而进行进给速度调节，以保护钻头不被损坏。

Description

数控台钻模拟手柄

技术领域：

本发明属于机械设备领域，特别涉及一种数控台钻模拟手柄。

背景技术：

台钻也称台式钻床，广泛运用于机械加工领域，可以在加工件上钻孔、扩孔、铰孔和攻丝等作业。手动台钻的结构，大致包括有底座、立柱、主轴箱、主轴、主轴套筒、齿轮轴、和手柄等。加工时，通过转动手柄带动齿轮轴转动，从而带动与其啮合的主轴套筒上的竖向齿条上下移动，完成快进、攻进、快退，以及组合动作。这样的台钻不仅操作麻烦、劳动强度大，而且一个人只能控制一台机器，生产效率相对较低，尤其对批量加工更是如此。为此，普通手动台钻的数字化改造，即成为必然。现有数控台钻均带有数控柜或电控面板，由伺服电机代替传统机械式进给手柄，通过编程的方式控制伺服电机动作，实现自动化作业的目标。通过多年的实践，数控台钻依然存在局限，其一、台钻操作者为一线技工，编程对于他们来说，难以一时切入；其二、台钻除了加工批量工件外，还处理一些非标零散工件，尤其是这些工件的材质差异大、加工规格复杂，虽然可通过数控面板上的操作键来手动加工，但无法判断钻削时的阻力，导致钻头损坏等故障。如何在数控台钻上融合手动台钻手柄功能，即成为本发明研究的对象。

发明内容：

本发明的目的是设计一种带有进给控制和阻力反馈的数控台钻模拟手柄。

本发明技术方案是这样实现的：一种数控台钻模拟手柄，其特征是包括有固定座、电磁阻尼盘、旋转编码器、带转轴的手柄；固定座具有一法兰盘和一筒体，通过法兰盘固定在台钻上，所述的转轴通过轴承定位在法兰盘上；所述的电磁阻尼盘和旋转编码器装在筒体内，并分别与转轴联动，手柄上带有一手柄座，借助该手柄座固定在转轴端部，并盖设在所述的筒体开口处；所述旋转编码器与伺服电机电连接，控制伺服电机动作；接在伺服电机电源输入端上的电流传感器，采集电流变化通过放大电路后连接电磁阻尼盘的电磁线圈。模拟手柄既可控制伺服电机动作，也能适时反馈钻床工作时的进给阻尼，帮助操作人们判断进给阻力大小并调节进给量。从而实现手动进给“有手感”，借助手的感知而进行进给速度调节，以保护钻头不被损坏。

所述电磁阻尼盘包括固定在固定座筒体上的电磁线圈和电磁吸盘，以及固定在转轴上含铁的阻尼盘。

所述电磁阻尼盘指的是磁粉制动器。

本发明具有构思巧妙、设计合理、可有效模拟机械手柄操作功能，实现与传统手动台钻无缝切换，适时感知阻尼情况，借助手的感知而进行进给速度调节，以保护钻头不被损坏，尤其适用于零散工件的加工；更重要的一点，该模拟手柄可配合数控柜的自学习功能，由数控柜中的处理芯片记录模拟手柄操作流程，而后再由数控柜控制台钻，重复手动的流程对工件进行加工，从而减少数控台钻依赖编程的局限，解决数控台钻普及的瓶颈。

附图说明：

下面结合具体图例对本发明做进一步说明：

图1模拟手柄外观示意图

图2模拟手柄剖面示意图

图3模拟手柄立体分解示意图

图4模拟手柄电路原理框图

图5模拟手柄与数控台钻结合示意图

其中

1-固定座        11-法兰盘      12-筒体

2-手柄          21-手柄座      22-拨块

3-电磁阻尼盘    31-电磁线圈    32—电磁吸盘

33-阻尼盘       4-旋转编码器   5-转轴

6-轴承          71-底座        72-立柱

73-主轴箱       74-伺服电机

具体实施方式：

参照图1、图2、图3和图4，数控台钻模拟手柄，包括有固定座1、手柄2、电磁阻尼盘3和旋转编码器4；固定座1具有一法兰盘11和一筒体12，通过法兰盘11固定在台钻上；手柄2上带有一手柄座21，借助该手柄座21固定在转轴5的端部，转轴5的另一端通过轴承6定位在法兰盘11上，使得手柄座21能盖设在筒体12的开口处，将电磁阻尼盘3和旋转编码器4封装在内，起保护作用，避免积尘等。

电磁阻尼盘3包括固定在筒体12上的电磁线圈31和电磁吸盘32，以及固定在转轴5上含铁的阻尼盘33；电磁吸盘32既作为电磁线圈31的支架，又是产生磁力的铁芯，其磁力与电磁线圈31中的电流成正比。工作时，钻削力的增大，伺服电机74电源输入端的电流也会相应增大，反馈给电磁线圈31的电流增大，产生磁力增强，电磁吸盘32和阻尼盘33的吸合力也增大，从而使阻尼盘33旋转的阻力增大，可从手柄2上反馈给操作者，模拟出传统手动台钻手柄同样的功能。旋转编码器4包括静止的外圈和旋转的内圈，外圈安装在筒体12上，内圈与手柄座21或者转轴5联动，也即内圈在手柄座21上拨块22带动下转动，或者与转轴5键连接带动内圈转动，旋转编码器4产生的信号传递给伺服电机74，控制伺服电机74正、反转，以及转速，实现控制快进、快退，或者工进等动作。所述的电磁阻尼盘3和旋转编码器4装在筒体12内。电磁阻尼盘3也可采用磁粉制动器，同样可用来模拟负载。

如图4，模拟手柄中的电磁阻尼盘3和旋转编码器4与伺服电机74的电路关系，所述旋转编码器4与伺服电机74电连接，控制伺服电机74动作；而接在伺服电机74电源输入端上的电流传感器，采集电流变化通过放大电路后连接电磁阻尼盘3的电磁线圈31，伺服电机电源电流增大，电磁线圈31的电流也随之增大。为了兼容不同规格钻头，又能达到相应的阻尼量，在放大电路中设有对应钻头规格的阻尼档位选择盘，使得模拟手柄可适应不同钻头规格。

参照图5，模拟手柄与数控台钻结构图，数控台钻包括有底座71、立柱72、主轴箱73和伺服电机74，模拟手柄安装在主轴箱73的右侧部，使得手柄2位置与传统机械手柄位置相同，方便操作者习惯操作之需。

Claims (3)

1.一种数控台钻模拟手柄，其特征是包括有固定座、电磁阻尼盘、旋转编码器、带转轴的手柄；固定座具有一法兰盘和一筒体，通过法兰盘固定在台钻上，所述的转轴通过轴承定位在法兰盘上；所述的电磁阻尼盘和旋转编码器装在筒体内，并分别与所述转轴联动，手柄上带有一手柄座，借助该手柄座固定在转轴端部，并盖设在所述的筒体开口处；所述旋转编码器与伺服电机电连接，控制伺服电机动作；接在伺服电机电源输入端上的电流传感器，采集电流变化通过放大电路后连接电磁阻尼盘的电磁线圈。

2.根据权利要求1所述的数控台钻模拟手柄，其特征是电磁阻尼盘包括固定在固定座筒体上的电磁线圈和电磁吸盘，以及固定在转轴上含铁的阻尼盘。

3.根据权利要求1所述的数控台钻模拟手柄，其特征是电磁阻尼盘指的是磁粉制动器。