CN113043228B - 一种多工位动力刀架的调姿检测平台及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测控制技术领域，尤其涉及一种多工位动力刀架的调姿检测平台，包括：刀架本体；第一支撑部，包括第一座体和第一转动体，第一座体沿直线运动，第一转动体与第一座体通过第一转动副转动连接，第一转动体与刀架本体通过第二转动副转动连接，第一转动副与第二转动副相对固定；第二支撑部，包括直线运动端和高度调节装置，直线运动端沿直线运动，高度调节装置一端与直线运动端通过第一球副连接，高度调节装置另一端与刀架本体通过第二球副连接；第一座体和直线运动端的直线导向结构相对静止且平行。通过本发明可实现刀架本体与三个驱动输入之间确定的参数关系，有效降低了控制难度，平台由低副实现，具有控制方便、加工制造简单等优点。

Description

一种多工位动力刀架的调姿检测平台及其控制方法

技术领域

本发明涉及检测控制技术领域，尤其涉及一种多工位动力刀架的调姿检测平台及其控制方法。

背景技术

机床的加工过程是一个安装在动力刀架上的刀具与工件之间的相对运动过程，动力刀架是数控机床提高加工效率、扩大工艺范围、增强整机性能的核心功能部件，动力刀架的精度直接影响零件表面成型运动的轨迹及准确性，其静动态性能直接影响机床的加工精度、表面质量和机床的生产效率和可靠性。

动力刀架不仅可实现一次装卡下车、铣、钻、镗、滚齿等多种复合加工，也可实现钻斜孔、铣斜面、作为插补轴进行空间曲面的加工，具有高动态灵敏度、高精度、强扭力、高可靠性等优点，已被广泛应用于汽车动力总成、尖端国防武器、集成电路、航空航天、光学制造、消费电子领域，满足了复杂、高精密零件的加工要求，可替代多台设备的加工，大大缩短了加工周期和成本，可见，动力刀架的价值和意义重大。

动力刀架在制造和装配完毕后，需要检测其本身的各种误差，以保证其本身的精度要求，在检测过程中需要建立输入和输出的对应关系，从而确保获得准确的检测条件，但目前用于动力刀架多工位调姿检测的平台输入—输出控制难度较大，降低了工作效率。

鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计一种多工位动力刀架的调姿检测平台及其控制方法。

发明内容

本发明提供了一种多工位动力刀架的调姿检测平台，可有效解决背景技术中问题，同时本发明中还请求保护一种多工位动力刀架的调姿检测平台的控制方法，具有同样的技术效果。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种多工位动力刀架的调姿检测平台，包括：

刀架本体；

第一支撑部，包括第一座体和第一转动体，所述第一座体沿直线运动，所述第一转动体与所述第一座体通过第一转动副转动连接，所述第一转动体与所述刀架本体通过第二转动副转动连接，所述第一转动副与所述第二转动副相对固定；

第二支撑部，包括直线运动端和高度调节装置，所述直线运动端沿直线运动，所述高度调节装置一端所述直线运动端通过第一球副连接，所述高度调节装置另一端与所述刀架本体通过第二球副连接；

所述第一座体和直线运动端的直线导向结构相对静止且平行。

进一步地，所述第一转动副和第二转动副的轴线垂直设置。

进一步地，所述第一转动副和第二转动副通过“T”字型结构实现。

进一步地，第一座体和直线运动端的直线运动在同一静平面内进行。

进一步地，所述第一转动副的轴线与所述静平面垂直。

进一步地，所述第一转动副的轴线与所述静平面平行。

进一步地，所述高度调节装置包括第一杆体和第二杆体，所述第一杆体与所述第二杆体通过第三转动副连接，且所述第三转动副将所述第二杆体分割为第一段和第二段，所述第一段末端与所述第二球副连接；

其中，所述直线运动端包括两移动体，两所述移动体沿直线方向相对或相向运动，且两所述移动体分别通过两所述第一球副与第一杆体和第二杆体的第二段末端连接。

进一步地，第一杆体和所述第二段长度相等。

进一步地，所述高度调节装置包括缸体和调节杆，所述调节杆沿所述缸体内腔直线运动，所述调节杆末端与所述第二球副连接，所述缸体末端与所述第一球副连接。

一种多工位动力刀架的调姿检测平台的控制方法，用于对如上所述的多工位动力刀架的调姿检测平台进行控制：

通过所述第一座体的直线运动控制、直线运动端的直线运动控制以及高度调节装置的高度调节实现所述刀架本体的姿态调整。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

通过本发明中的多工位动力刀架的调姿检测平台及相应的控制方法，可实现刀架本体与三个驱动输入之间确定的参数关系，从而有效降低控制难度。该检测平台可用于动力刀架制造、装配完毕后检测其本身的各种误差，整个检测平台由低副实现，具有控制方便、加工制造简单等优点。

附图说明

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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中多工位动力刀架的调姿检测平台的结构示意图；

图2为实施例一中刀架本体和第一支撑部的连接示意图；

图3为实施例一中第一支撑部的结构示意图；

图4为实施例一中第一座体和第一转动体的分解示意图；

图5为实施例一中多工位动力刀架的调姿检测平台的简化示意图；

图6为实施例二中第一支撑部的结构示意图；

图7为实施例二中第一座体和第一转动体的分解示意图；

图8为实施例二中多工位动力刀架的调姿检测平台的简化示意图；

图9为实施例二中刀架本体和第二支撑部的连接示意图；

图10为实施例二中第二支撑部的结构示意图；

图11为实施例二中高度调节装置的高度调节过程示意图；

图12为实施例二中第一杆体和第二段长度相等的示意图；

图13为实施例三中多工位动力刀架的调姿检测平台的结构示意图；

图14为实施例三中第二支撑部的结构示意图；

附图标记：

1、刀架本体；2、第一支撑部；21、第一座体；22、第一转动体；23、第一转动副；24、第二转动副；3、第二支撑部；31、直线运动端；31a、移动体；32、高度调节装置；32a、第一杆体；32b、第二杆体；32b-1、第一段；32b-2、第二段；32c、第三转动副；33、第一球副；34、第二球副；35、缸体；36、调节杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1~5所示，多工位动力刀架的调姿检测平台，包括：刀架本体1；第一支撑部2，包括第一座体21和第一转动体22，第一座体21沿直线运动，第一转动体22与第一座体21通过第一转动副23转动连接，且第一转动体22与刀架本体1通过第二转动副24转动连接，第一转动副23与第二转动副24相对固定；第二支撑部3，包括直线运动端31和高度调节装置32，直线运动端31沿直线运动，高度调节装置32一端直线运动端31通过第一球副33连接，高度调节装置32另一端与刀架本体1通过第二球副34连接，第一座体21和直线运动端31的直线导向结构相对静止且平行。

本实施例中，第一座体21和直线运动端31的直线运动在具体实施过程中，在同一静平面内进行，参见图5，定义静平面由X和Y轴共同决定，第一转动副23的轴线与静平面垂直，即第一转动副23的轴线沿Z轴设置。

在本实施例中，第一转动副23和第二转动副24的轴线垂直设置，为了保证上述垂直关系，可通过“T”字型结构来提供第一转动副23和第二转动副24，具体地，将“T”字型结构的中间杆体相对于静平面垂直设置，而将“T”字型结构的顶部杆体相对于静平面平行设置。

本实施例中的整个检测平台由低副实现，具有控制方便、加工制造简单等优点。

本实施例中多工位动力刀架的调姿检测平台的控制方法包括：通过第一座体21的直线运动控制、直线运动端31的直线运动控制以及高度调节装置32的高度调节实现刀架本体1的姿态调整。

在刀架本体1姿态调节的过程中，通过第一转动体22与第一座体21间通过第一转动副23的转动连接，可实现刀架本体1相对于图5中平行Z轴的转动，而在高度调节装置32进行高度调节的过程中，通过第一转动体22与刀架本体1间通过第二转动副24的转动连接，可实现刀架本体1相对于图5中平行X轴的转动。

在本实施例中，第一球副33和第二球副34的设置，以及第一座体21和直线运动端31的直线运动控制有效的保证了刀架本体1在上述独立方向转动，或者两方向同时转动过程中的自由度需求，保证了整个检测平台检测动作的精准和流畅性，避免了因卡顿等现象所造成的误差；本实施例中，与现有技术不同的是，对控制输入进行了优化，在多个运动体中，本实施中选取第一座体21的直线动力、直线运动端31的直线动力以及高度调节装置32的高度调节动力作为动力输入端，上述三个动力源均为直线控制，控制难度小，刀架本体1与三个动力输入之间的参数关系为符号式解析关系，因此，调姿控制更加精准。

实施例二

本实施例中，多工位动力刀架的调姿检测平台的主体结构与实施例一中相同，二者的不同点如图6~8所示，本实施例中第一转动副23的轴线与静平面平行，本实施例中，同样地，第一座体21和直线运动端31的直线运动在同一静平面内进行，参见图8，定义静平面由X和Y轴共同决定，而第一转动副23的轴线平行Y轴设置。

作为本实施例中高度调节装置32的优化方式，如图8~12所示，高度调节装置32包括第一杆体32a和第二杆体32b，第一杆体32a与第二杆体32b通过第三转动副32c连接，且第三转动副32c将第二杆体32b分割为第一段32b-1和第二段32b-2，第一段32b-1末端与第二球副34连接；其中，直线运动端31包括两移动体31a，两移动体31a沿直线方向相对或相向运动，且两移动体31a分别通过两第一球副33与第一杆体32a和第二段32b-2末端连接。

本实施例中，在刀架本体1姿态调节的过程中，通过第一转动体22与第一座体21间通过第一转动副23的转动连接，可实现刀架本体1相对于图8中平行Y轴的转动，而在高度调节装置32进行高度调节的过程中，通过第一转动体22与刀架本体1间通过第二转动副24的转动连接，可实现刀架本体1相对于图5中平行X轴的转动。

作为优化方式的高度调节装置32可实现更加稳定的调姿过程，具体地，通过第三转动副32c转动连接的第一杆体32a与第二杆体32b形成了面状结构，且在面状结构的底部通过两个移动体31a获得两个支撑点，可有效的提高检测过程中的运动平稳性；在动力输出方面，高度调节装置32的高度调节过程通过两移动体31a的直线运动控制实现，进一步地降低了控制难度。参见图11，两杆体之间角度的调节可实现高度的调整。

作为本实施例的优选，第一杆体32a和第二段32b-2长度相等，如图12所示，可保证两杆体底部直线运动距离的对等性，进一步降低控制难度。

实施例三

本实施例中，多工位动力刀架的调姿检测平台的主体结构与实施例二中相同，二者的不同点如图13和14所示，本实施例中高度调节装置32包括缸体35和调节杆36，调节杆36沿缸体35内腔直线运动，调节杆36末端与第二球副34连接，缸体35末端与第一球副33连接。

本实施例中提供了一种更为简化的高度调节装置32，此种装置的结构形式可通过采用现有技术中的气缸或液压缸等实现，从而使得调节杆36相对于缸体35的相对直线运动控制更加方便且精准。在实施过程中，参见图13，以第一座体21静止不动为例，当直线运动端31沿直线运动时，鉴于第一球副33和第二球副34的设置，会使得图中刀架本体1左侧围绕第二转动副24向下转动，即平行X轴转动；而在此过程中，高度调节装置32发生高度变化，同时鉴于其对刀架本体1支撑方向所发生的变化，会使得刀架本体1同时相对于第一转动副23发生转动，即平行Y轴转动；控制第一座体21和直线运动端31同时运动时，同样可实现上述技术效果，各个动力输入量化的调整会实现不同的控制结果，需要根据具体的检测需要进行调节。

在上述各实施例中，对第一座体21和直线运动端31进行导向的导轨结构形式仅为本发明中的一种实施方式，并不作为限定本发明中保护范围的依据，针对刀架本体1的结构形式也进行了简化，仅用于对刀架本体1的运动形式进行解释说明。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种多工位动力刀架的调姿检测平台，其特征在于，包括：

刀架本体；

第一支撑部，包括第一座体和第一转动体，所述第一座体沿直线运动，所述第一转动体与所述第一座体通过第一转动副转动连接，所述第一转动体与所述刀架本体通过第二转动副转动连接，所述第一转动副与所述第二转动副相对固定；

第二支撑部，包括直线运动端和高度调节装置，所述直线运动端沿直线运动，所述高度调节装置一端和所述直线运动端通过第一球副连接，所述高度调节装置另一端与所述刀架本体通过第二球副连接；

所述第一座体和直线运动端的直线导向结构相对静止且平行；所述第一座体和直线运动端的直线运动在同一静平面内进行；

所述第一转动副的轴线与所述静平面平行；

所述高度调节装置包括缸体和调节杆，所述调节杆沿所述缸体内腔直线运动，所述调节杆末端与所述第二球副连接，所述缸体末端与所述第一球副连接；

在实施过程中，第一座体静止不动，直线运动端沿直线运动，使得刀架本体围绕第二转动副向下转动，高度调节装置发生高度变化，使得刀架本体同时相对于第一转动副发生转动。

2.根据权利要求1所述的多工位动力刀架的调姿检测平台，其特征在于，所述第一转动副和第二转动副的轴线垂直设置。

3.根据权利要求2所述的多工位动力刀架的调姿检测平台，其特征在于，所述第一转动副和第二转动副通过“T”字型结构实现。

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