CN116021340A - 一种数控机床的数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床的数据采集装置，属于数控机床技术领域，包括：机床本体及检测机构。机床本体包括机架及工件夹具；检测机构包括升降驱动件、横向驱动件以及分别可拆式对接设置在加工工位两侧的第一安装件及第二安装件，第一安装件及第二安装件相靠近的一侧分别形成有与加工工位同轴布置的第一检测面及第二检测面，第一检测面上设有振动传感器，第二检测面上设有距离传感器及温度传感器，升降驱动件的驱动端与第二安装件相连，横向驱动件的驱动端与升降驱动件相连；本发明能够实现对加工尺寸、加工精度及加工环境的数据采集，便于对双主轴部件加工或长度较长工件的检测，以实现在零件加工时进行多点位检测。

Description

一种数控机床的数据采集装置

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其是涉及一种数控机床的数据采集装置。

背景技术

数控车床是使用较为广泛的数控机床之一。它主要用于轴类零件或盘类零件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等。数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。

公开号为CN105618796A提供了一种数控车床，包括机架、支撑脚、滑轨、伺服驱动装置、卡盘、尾座、刀架、顶针固定装置等，一般利用顶针固定装置固定零件，利用刀架实现对零件的加工；但是零部件加工过程中，检测装置往往对双主轴部件或长度较长的零件数据采集不够精准，不便于在加工过程中零件进行数据采集。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种数控机床的数据采集装置，解决现有技术中的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种数控机床的数据采集装置，包括：

机床本体，机床本体包括机架及工件夹具，工件夹具设于机架内且其一侧形成有供以装夹工件的加工工位；

检测机构，检测机构包括升降驱动件、横向驱动件以及分别可拆式对接设置在加工工位两侧的第一安装件及第二安装件，第一安装件及第二安装件相靠近的一侧分别形成有与加工工位同轴布置的第一检测面及第二检测面，第一检测面上设有供以检测工件振动频率的振动传感器，第二检测面上设有供以测量与之间工件距离的距离传感器及用于检测温度的温度传感器，升降驱动件的驱动端与第二安装件相连供以驱动第二安装件向靠近或背离第一安装件的方向运动，横向驱动件的驱动端与升降驱动件相连，供以通过升降驱动件驱动第一安装件及第二安装件沿加工工位的长度方向滑动。

在一些实施例中，第一安装件包括定位架、安装块、检测块及第一弹簧，定位架可滑动设于加工工位的一侧，安装块设于定位架内侧，检测块部分内置于安装块并与安装块滑动相连，且检测块靠近加工工位一侧高度由其中部至两侧逐步递减，振动传感器与检测块靠近加工工位的一侧相连，第一弹簧设于安装块内且弹簧的两端分别与安装块及检测块相连。

在一些实施例中，第一安装件还包括弹性片，弹性片设有两个，两个弹性片分别设于安装块的两侧，且每个弹性片的两端分别与安装架及安装块相连，安装块的底部设有滑动块，定位架的内侧开设有滑槽，滑动块与滑槽滑动相连。

在一些实施例中，检测块靠近加工工位的一侧开设有安装槽，振动传感器滑动设于安装槽内且部分突出于安装槽，安装槽内还设有第二弹簧，第二弹簧一端与安装槽的槽底连接、第二弹簧的另一端与振动传感器相连。

在一些实施例中，第一安装件还包括滑轨及滑块，滑轨与机架相连，滑块滑动设于滑轨内，滑块通过连杆与定位架相连。

在一些实施例中，滑轨的两端设有收集箱，收集箱的顶部设有与滑轨的槽底平齐布置的开口。

在一些实施例中，第二安装件包括安装架及安装框，安装架可滑动设于加工工位的另一侧，安装框呈弧形板状结构设置且布置于安装架内，距离传感器设有两个且其检测轴线与加工工位的中心线对应，两个距离传感器的检测轴线之间形成90°夹角。

在一些实施例中，横向驱动件包括导轨、导向块、电机及丝杆，导轨与机架相连，导向块滑动设于导轨内，丝杆横设于导轨，且丝杆贯穿导向块并与导向块螺纹连接，电机的驱动轴与丝杆同轴相连。

在一些实施例中，升降驱动件包括气缸，气缸一端与导向块、气缸的另一端与安装架相连。

在一些实施例中，机架的侧面安装有控制面板，机架的正面滑动连接有双开门，双开门上设有透视窗。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过设置的检测机构能够实现对对加工尺寸、加工精度及加工环境的数据采集，以便于根据数据情况校准尺寸；升降驱动件能够驱动第二安装件与第一安装件分离，以便于工件装夹，通过第一安装件进行定位，利用升降驱动件还能够实现第二安装件与第一安装件对接，以解决双主轴部件加工或工件长度较长时不便检测的问题，通过横向驱动件能够通过升降驱动件驱动第一安装件及第二安装件沿加工工位的长度方向滑动，以改变检测位置，能够实现在零件加工时进行多点位检测。

附图说明

图1是本发明提供的数控机床的数据采集装置一实施例的立体图；

图2是图1中的数控机床的数据采集装置的主视剖面图；

图3是图1中的数控机床的数据采集装置的检测机构侧视剖面图；

图4是图1中的数控机床的数据采集装置的第二安装件安装侧视剖面图；

图5是图1中的数控机床的数据采集装置的第一安装件安装侧视剖面结构示意图；

图6是图1中的数控机床的数据采集装置的第一安装件安装主视剖面结构示意图；

图7是图2中A处放大图。

图中：

1、机床本体；11、机架；12、工件夹具；13、控制面板；

2、检测机构；21、升降驱动件；22、横向驱动件；221、导轨；222、导向块；223、电机；224、丝杆；23、第一安装件；231、定位架；232、安装块；233、检测块；234、第一弹簧；235、弹性片；236、滑动块；237、滑槽；238、滑轨；239、滑块；2331、安装槽；2332、第二弹簧；2381、收集箱；24、第二安装件；241、安装架；242、安装框；25、振动传感器；26、温度传感器；27、距离传感器；28、定位块；29、定位槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，本发明提供了一种数控机床的数据采集装置，包括：机床本体1及检测机构2。

机床本体1包括机架11及工件夹具12，工件夹具12设于机架11内且其一侧形成有供以装夹工件的加工工位。

检测机构2包括升降驱动件21、横向驱动件22以及分别可拆式对接设置在加工工位两侧的第一安装件23及第二安装件24，第一安装件23及第二安装件24相靠近的一侧分别形成有与加工工位同轴布置的第一检测面及第二检测面，第一检测面上设有供以检测工件振动频率的振动传感器25，第二检测面上设有供以测量与之间工件距离的距离传感器27及用于检测温度的温度传感器26，升降驱动件21的驱动端与第二安装件24相连供以驱动第二安装件24向靠近或背离第一安装件23的方向运动，横向驱动件22的驱动端与升降驱动件21相连，供以通过升降驱动件21驱动第一安装件23及第二安装件24沿加工工位的长度方向滑动。

本装置中，工件加工时需通过工件夹具12装夹在加工工位上，第一安装件23及第二安装件24可拆式对接设置在加工工位的两侧，以使振动传感器25、距离传感器27及温度传感器26能够分别置于与加工工位同轴布置的第一检测面及第二检测面上，振动传感器25可以采集振动数据、距离传感器27能够测量其与工件表面的距离，从而检测出工件的尺寸及偏移量、温度传感器26其能够实现对加工温度的监测，能够实现对加工尺寸、加工精度及加工环境的数据采集，以便于根据数据情况校准尺寸，通过横向驱动件22能够通过升降驱动件21驱动第一安装件23及第二安装件24沿加工工位的长度方向滑动，以改变检测位置，实现多工位检测，通过升降驱动件21能够驱动第二安装件24向靠近或背离第一安装件23的方向运动，在双主轴部件加工或工件长度，升降驱动件21能够驱动第二安装件24与第一安装件23分离，以使工件能够从第二安装件24与第一安装件23之间通过进行装夹，或在工作在装夹后，通过第一安装件23进行定位，利用升降驱动件21驱动第二安装件24与第一安装件23对接，即可通过横向驱动件22驱动第二安装件24与第一安装件23移动以便于对工件的检测。

进一步的，工件夹具12包括三爪卡盘及电机，三爪卡用于夹紧工件，电机的驱动轴与三爪卡盘连接以供驱动三爪卡盘转动，从而实现驱动工件转动以便加工零件。

更进一步的，距离传感器27可以是激光距离传感器、超声波距离传感器、红外测距传感器等，其利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移；需要说明的是，振动传感器25、距离传感器27及温度传感器26均为现有技术，被广泛运用于汽车、机械零件加工领域，可参照其工作原理。

如图1所示，在一些实施例中，机架11的侧面安装有控制面板13，控制面板13包括触控屏幕或者非触控屏幕，用于显示数控机床的运行情况以及由振动传感器25、温度传感器26、距离传感器27采集得到的工作数据，机架11的正面滑动连接有双开门，双开门上设有透视窗，以便工作人员观察加工情况。

如图2所示，在一些实施例中，横向驱动件22包括导轨221、导向块222、电机223及丝杆224，导轨221固定连接于机架11内壁的顶部，导向块222滑动设于导轨221内，丝杆224横设于导轨221，且丝杆224贯穿导向块222并与导向块222螺纹连接，电机223安装于导轨221一侧且电机223的驱动轴与丝杆224同轴相连，导轨221、滑轨238及加工工位三者并列布置，通过电机223驱动丝杆224旋转，从而驱动导向块222在导轨221内滑动，实现对第二安装件24位置的调整。

进一步的，横向驱动件22可包括导轨221、导向块222及气缸，利用气缸驱动导向块222在导轨221内滑动，以实现对第二安装件24位置的调整。

如图2至图4所示，在一些实施例中，升降驱动件21包括气缸，气缸一端与导向块222、气缸的另一端与安装架241相连，通过气缸可驱动导向块222上下移动，从而实现驱动第二安装件24向靠近或背离第一安装件23的方向运动。

如图4所示，在一些实施例中，第二安装件24包括安装架241及安装框242，安装架241可滑动设于加工工位的另一侧，安装框242呈弧形板状结构设置且布置于安装架241内，距离传感器27设有两个且其检测轴线与加工工位的中心线对应，两个距离传感器27的检测轴线之间形成90°夹角，通过将距离传感器27沿加工工位的轴向分两个设置在安装框242上，根据两个距离传感器27做差所得的数据，可进一步计算出零件在X方向和Y方向上的倾斜角度及尺寸偏差。

如图5、图6所示，在一些实施例中，第一安装件23包括定位架231、安装块232、检测块233及第一弹簧234，定位架231可滑动设于加工工位的一侧，安装块232设于定位架231内侧并与安装块232相连，检测块233设于安装块232靠近加工工位的一侧且检测块233部分内置于安装块232，使振动传感器25安装于检测块233上以进行对工件的检测，第一弹簧234设于安装块232内且第一弹簧234的两端分别与安装块232及检测块233相连，且检测块233与安装块232滑动相连，使零件尺寸发生变化时，第一弹簧234能够产生驱动检测块233上振动传感器25抵紧于零件的弹力，以保证振动传感器25与零件的贴合度，使振动传感器25能够适应零件尺寸变化，在零件表面尺寸不同时，振动传感器25在从零件较大尺寸位置可直接移至零件较小尺寸的位置，利用第一弹簧234即可驱动振动传感器25抵于零件，振动传感器25在从零件较小尺寸位置移至零件较大尺寸的位置时，由于检测块233靠近加工工位一侧高度由其中部至两侧逐步递减，使检测块233一侧接触零件后，检测块233产生相对零件的力，以使零件在抵触后将检测块233压于安装块232内，以便检测块233移至零件任意位置以进行对不同尺寸的零件检测。

具体的，检测块233的横截面呈弧形或三角形结构设置。

进一步的，定位架231顶部两侧分别设有定位块28，安装架241底部两侧分别设有与定位块28对应插接配合的定位槽29，当升降驱动件21驱动定位架231下移时，会使定位块28对应进入定位槽29内，使第一安装件23与第二安装件24对接相连，以便利用横向驱动件22同时驱动第一安装件23及第二安装件24横向位移。

为了提高振动传感器25的使用效果以及有效对振动传感器25进行防护，在一些实施例中，如图5所示，第一安装件23还包括弹性片235，弹性片235设有两个，两个弹性片235分别设于安装块232的两侧，且每个弹性片235的两端分别与安装架241及安装块232相连，安装块232的底部设有滑动块236，定位架231的内侧开设有滑槽237，滑动块236与滑槽237滑动相连，在零件高度旋转时，零件与振动传感器25及检测块233的抵触，使零件产生的轴向转动力对检测块233造成拨动，定位架231能够随检测块233的受力在滑槽237内滑动，同时弹性片235产生弹性复位力驱动振动传感器25复位，从而能够避免零件高度旋转时破坏第一安装件23及振动传感器25，有效对振动传感器25进行防护，同时提高了振动传感器25的使用效果。

进一步的，在一些实施例中，检测块233靠近加工工位的一侧开设有安装槽2331，振动传感器25滑动设于安装槽2331内且部分突出于安装槽2331，安装槽2331内还设有第二弹簧2332，第二弹簧2332一端与安装槽2331的槽底连接、第二弹簧2332的另一端与振动传感器25相连，以使在第二弹簧2332的作用力下，振动传感器25能够部分突出于安装槽2331进行振动检测，通过第二弹簧2332进一步提高振动传感器25的检测效果，同时振动传感器25在突发情况时能够收缩在安装槽2331内，有效起到防护作用。

在一些实施例中，如图2所示，第一安装件23还包括滑轨238及滑块239，滑轨238设于机架11内部并与机架11的底部相连，滑块239滑动设于滑轨238内，滑块239通过连杆与定位架231相连以通过滑轨238、滑块239及连杆对定位架231进行支撑，且滑轨238的中心线与加工工位的中心线平行，利用滑轨238能够实现对定位架231移动位置的导向及限位，以便定位架231沿加工工位的长度方向平移。

如图2、图7所示，在一些实施例中，滑轨238的两端设有收集箱2381，收集箱2381的顶部设有与滑轨238的槽底平齐布置的开口，在加工产生的碎屑进入到滑轨238内时，通过滑块239在滑轨238内的滑动能够推动碎屑，使得在检测工作时，滑块239可将滑轨238上的碎屑推动至由滑轨238两端排出至收集箱2381，能够实现对滑轨238内碎屑的清理及收集。

工作原理：首先使用升降驱动件21驱动安装架241上移，使安装架241与定位架231分离，随后使用工件夹具12将零件夹紧固定，并利用刀具对其进行加工，加工过程中，利用升降驱动件21驱动安装架241下降至与定位架231对接，随后电机223驱动丝杆224旋转，通过导向块222驱动定位架231及安装架241移动，以使振动传感器25、距离传感器27及温度传感器26沿零件表面平移进行检测，检测过程中，振动传感器25在从零件较大尺寸位置可直接移至零件较小尺寸的位置，利用第一弹簧234即可驱动振动传感器25抵于零件，振动传感器25在从零件较小尺寸位置移至零件较大尺寸的位置时，使零件在抵触检测块233后将检测块233压于安装块232内，以供振动传感器25通过，能够在不同类型的零件上移动进行检测。

本发明通过设置的检测机构2能够实现对对加工尺寸、加工精度及加工环境的数据采集，以便于根据数据情况校准尺寸；升降驱动件21能够驱动第二安装件24与第一安装件23分离，以便于工件装夹，通过第一安装件23进行定位，利用升降驱动件21还能够实现第二安装件24与第一安装件23对接，以解决双主轴部件加工或工件长度较长时不便检测的问题，通过横向驱动件22能够通过升降驱动件21驱动第一安装件23及第二安装件24沿加工工位的长度方向滑动，以改变检测位置，能够实现在零件加工时进行多点位检测。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，包括：

机床本体，所述机床本体包括机架及工件夹具，所述工件夹具设于所述机架内且其一侧形成有供以装夹工件的加工工位；

检测机构，所述检测机构包括升降驱动件、横向驱动件以及分别可拆式对接设置在加工工位两侧的第一安装件及第二安装件，所述第一安装件及所述第二安装件相靠近的一侧分别形成有与所述加工工位同轴布置的第一检测面及第二检测面，所述第一检测面上设有供以检测工件振动频率的振动传感器，所述第二检测面上设有供以测量与之间工件距离的距离传感器及用于检测温度的温度传感器，所述升降驱动件的驱动端与所述第二安装件相连供以驱动所述第二安装件向靠近或背离所述第一安装件的方向运动，所述横向驱动件的驱动端与所述升降驱动件相连，供以通过升降驱动件驱动第一安装件及第二安装件沿所述加工工位的长度方向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述第一安装件包括定位架、安装块、检测块及第一弹簧，所述定位架可滑动设于所述加工工位的一侧，所述安装块设于所述定位架内侧，所述检测块部分内置于所述安装块并与安装块滑动相连，且所述检测块靠近加工工位一侧高度由其中部至两侧逐步递减，所述振动传感器与检测块靠近加工工位的一侧相连，所述第一弹簧设于安装块内且弹簧的两端分别与安装块及检测块相连。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述第一安装件还包括弹性片，所述弹性片设有两个，两个所述弹性片分别设于所述安装块的两侧，且每个所述弹性片的两端分别与安装架及安装块相连，所述安装块的底部设有滑动块，所述定位架的内侧开设有滑槽，所述滑动块与所述滑槽滑动相连。

4.根据权利要求2所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述检测块靠近加工工位的一侧开设有安装槽，所述振动传感器滑动设于安装槽内且部分突出于安装槽，所述安装槽内还设有第二弹簧，所述第二弹簧一端与安装槽的槽底连接、第二弹簧的另一端与所述振动传感器相连。

5.根据权利要求2所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述第一安装件还包括滑轨及滑块，所述滑轨与所述机架相连，所述滑块滑动设于所述滑轨内，所述滑块通过连杆与定位架相连。

6.根据权利要求5所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述滑轨的两端设有收集箱，所述收集箱的顶部设有与滑轨的槽底平齐布置的开口。

7.根据权利要求2所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述第二安装件包括安装架及安装框，所述安装架可滑动设于所述加工工位的另一侧，所述安装框呈弧形板状结构设置且布置于所述安装架内，所述距离传感器设有两个且其检测轴线与加工工位的中心线对应，两个所述距离传感器的检测轴线之间形成90°夹角。

8.根据权利要求7所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述横向驱动件包括导轨、导向块、电机及丝杆，所述导轨与所述机架相连，所述导向块滑动设于所述导轨内，所述丝杆横设于所述导轨，且所述丝杆贯穿所述导向块并与导向块螺纹连接，所述电机的驱动轴与所述丝杆同轴相连。

9.根据权利要求8所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述升降驱动件包括气缸，所述气缸一端与导向块、所述气缸的另一端与安装架相连。

10.根据权利要求1所述的一种数控机床的数据采集装置，其特征在于，所述机架的侧面安装有控制面板，所述机架的正面滑动连接有双开门，所述双开门上设有透视窗。

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