一種鏈?zhǔn)降稁戽湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種鏈?zhǔn)降稁戽湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)，屬于數(shù)控機(jī)床功能部件性能檢測領(lǐng)域。本檢測系統(tǒng)集傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)無線通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，不僅可以檢測鏈條靜態(tài)張力，當(dāng)?shù)稁爝\(yùn)行中還可實(shí)時(shí)監(jiān)測鏈條動(dòng)態(tài)張力，由PC機(jī)完成信號存儲、處理與分析，并可生成鏈條張力曲線圖形。通過特制拉力傳感器，設(shè)計(jì)傳感器安裝環(huán)與鏈輪，并采用信號無線傳輸技術(shù)，有效地解決了鏈條動(dòng)態(tài)張力檢測難的技術(shù)問題。為專業(yè)生產(chǎn)廠提供了鏈條張力實(shí)時(shí)檢測方案，可為設(shè)計(jì)人員提供可靠的技術(shù)參數(shù)，為促進(jìn)我國鏈?zhǔn)降稁斓陌l(fā)展提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。
【專利說明】一種鏈?zhǔn)降稁戽湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種鏈?zhǔn)降稁戽湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)，屬于數(shù)控機(jī)床功能部件性能檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]刀庫是數(shù)控加工中心的重要功能部件，用于實(shí)現(xiàn)刀具儲備，可分為鏈?zhǔn)降稁?、傘式刀庫、斗笠式刀庫及圓盤式刀庫，其鏈?zhǔn)降稁爝m合于大、中型加工中心使用，具有容刀量大、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行快速、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。目前，國產(chǎn)鏈?zhǔn)降稁煸诘毒咧亓?、換刀時(shí)間及換刀可靠性等方面與國外先進(jìn)水平仍有較大的差距，導(dǎo)致國內(nèi)加工中心的中高檔刀庫主要依賴進(jìn)口，大量采用日本、德國、韓國及臺灣地區(qū)的產(chǎn)品。
[0003]鏈條的靜態(tài)張力及動(dòng)態(tài)張力，可綜合反映出刀庫安裝、制造、調(diào)試的質(zhì)量，從而為設(shè)計(jì)人員提供可靠的技術(shù)參數(shù)，用于確定鏈條型號、鏈條張緊程度，校核鏈輪、鏈輪軸、刀庫本體等相關(guān)零件的強(qiáng)度，鏈條張力及配套電機(jī)功率是否得當(dāng)，直接關(guān)系到產(chǎn)品成本、運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)效益等各個(gè)方面。因此，對鏈?zhǔn)降稁熘墟湕l靜態(tài)、動(dòng)態(tài)張力進(jìn)行檢測是十分必要的，為專業(yè)生產(chǎn)廠提供鏈條張力實(shí)時(shí)檢測方法，為設(shè)計(jì)人員提供可靠的技術(shù)參數(shù)，為促進(jìn)我國鏈?zhǔn)降稁斓陌l(fā)展提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0004]目前，針對鏈?zhǔn)降稁熘墟湕l靜態(tài)、動(dòng)態(tài)張力檢測的相關(guān)資料并沒有查到，而清華大學(xué)對于鏈條張力的檢測進(jìn)行過研究。清華大學(xué)于1994年申請了專利“鏈條張力測量儀”(申請?zhí)?CN942239393，
【公開日】:1995年7月12日)，該測量儀由傳感器、數(shù)據(jù)采集處理器兩部分組成，傳感器外形與鏈片相似，其上貼有四枚電阻應(yīng)變計(jì)，測量時(shí)串聯(lián)在鏈條中。但是鏈條受力時(shí)鏈板會產(chǎn)生彎曲變形，而且安裝時(shí)鏈輪可能不共面，也會使鏈板產(chǎn)生附加彎曲變形，這會對鏈板上的張力測量結(jié)果產(chǎn)生很大影響。
[0005]本發(fā)明可在不同工況(刀庫不同負(fù)載，不同運(yùn)轉(zhuǎn)速度)下實(shí)時(shí)檢測鏈條中的張力。鑒于鏈條的運(yùn)動(dòng)方式，傳感器要順利通過鏈輪，如何對鏈條張力進(jìn)行實(shí)時(shí)、簡單、方便、高精度的檢測是本發(fā)明解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了彌補(bǔ)鏈?zhǔn)降稁熘墟湕l張力檢測系統(tǒng)的空缺，本發(fā)明以鏈?zhǔn)降稁鞛闄z測對象，集傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)無線通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，研制了鏈?zhǔn)降稁熘墟湕l靜態(tài)、動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)，為專業(yè)生產(chǎn)廠提供了鏈條張力檢測方案。通過特制拉力傳感器，設(shè)計(jì)傳感器安裝環(huán)與鏈輪，并采用信號無線傳輸技術(shù)，有效地解決了鏈條動(dòng)態(tài)張力檢測難的技術(shù)問題。采取的技術(shù)方案如下所述:
[0007]本檢測系統(tǒng)包括:鏈?zhǔn)降稁?、拉力傳感器、傳感器安裝環(huán)1、傳感器安裝環(huán)I1、采集發(fā)射模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)。其鏈?zhǔn)降稁煊杀倔w、鏈條、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、鏈輪軸、刀具組成，鏈條由鏈板、刀套組成，刀具安裝在刀套上；pc機(jī)上安裝有上位機(jī)軟件，用于讀取、存儲、顯示輸出數(shù)據(jù)，并能生成數(shù)據(jù)曲線，直觀顯示鏈條受力情況。[0008]鏈條、本體、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、鏈輪軸、刀具構(gòu)成鏈?zhǔn)降稁?，刀具安裝在鏈條中的刀套上，實(shí)現(xiàn)刀具儲備，刀具在鏈條的帶動(dòng)下到達(dá)換刀位置，等待換刀。拉力傳感器及采集發(fā)射模塊串聯(lián)在鏈條中，用拉力傳感器代替一節(jié)鏈板。拆去鏈條中的一節(jié)鏈板，利用傳感器安裝環(huán)I與傳感器安裝環(huán)II把拉力傳感器安裝在被拆鏈板處的兩相鄰刀套之間，傳感器安裝環(huán)1、傳感器安裝環(huán)II設(shè)有圓環(huán)用于套入刀套外表面，兩安裝環(huán)分別用軸用彈性擋圈固定在刀套中間位置；傳感器兩安裝環(huán)與拉力傳感器之間均通過螺紋連接，其兩對連接螺紋一對為右螺紋、一對為左螺紋，用于調(diào)節(jié)兩刀套(安裝傳感器安裝環(huán))間距離，使其與鏈條節(jié)距一致。傳感器安裝環(huán)1、傳感器安裝環(huán)II與刀套之間為間隙配合，這樣在拉力傳感器通過主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪時(shí)，保證拉力傳感器與刀套之間能夠產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)鏈輪與從動(dòng)鏈輪在齒廓外側(cè)面(鏈輪與鏈條的接觸表面)設(shè)有拉力傳感器通過槽，拉力傳感器兩安裝環(huán)厚度小于通過槽寬度，從而保證不與鏈輪發(fā)生干涉。
[0009]采集發(fā)射模塊固定在刀具外端面上，與拉力傳感器通過數(shù)據(jù)線相連，發(fā)射模塊內(nèi)裝有電池。接收模塊通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡與PC機(jī)相連。應(yīng)用虛擬儀器語言LabVIEW開發(fā)測控軟件，控制數(shù)據(jù)采集卡采集傳感器信號，并用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測、信號存儲、處理與分析，通過曲線圖形將鏈條張力檢測結(jié)果顯示出來，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。本檢測系統(tǒng)框圖如圖4所示。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
[0011](I).提供了鏈?zhǔn)降稁鞂Ｓ脧埩z測系統(tǒng)，可在多種工況下進(jìn)行鏈條張力檢測。本系統(tǒng)不僅可以檢測鏈條靜態(tài)張力，亦可在刀庫工作過程中實(shí)時(shí)檢測鏈條動(dòng)態(tài)張力，為改進(jìn)刀庫設(shè)計(jì)、提聞其性能提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0012](2).與前“鏈條張力測量儀” CN942239393相比，本檢測系統(tǒng)檢測方法簡單可靠。CN942239393采用的傳感器外形與鏈片相似，在上貼有四枚電阻應(yīng)變計(jì)，其鏈板附加彎曲變形對張力測量結(jié)果會產(chǎn)生影響。本檢測系統(tǒng)通過采用專用的張力傳感器代替鏈板，提高了檢測精度，專用性更強(qiáng)。
[0013](3).本檢測系統(tǒng)由PC機(jī)完成數(shù)據(jù)存儲、顯示，操作簡單方便。
可生成鏈條張力曲線圖，清楚的顯示鏈條傳動(dòng)中產(chǎn)生的啟動(dòng)沖擊、松緊邊張力變化、嚙入沖擊、多邊形效應(yīng)引起的動(dòng)載荷、異常載荷變化情況、及各種載荷相應(yīng)的頻率和幅值
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1—鏈?zhǔn)降稁旒版湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖1-1——圖1中局部放大圖1。
[0016]圖1-2-圖1中A向視圖。
[0017]圖1-2-1——圖A向中B-B剖視圖，圖中拆去刀具。
[0018]圖2——主動(dòng)鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3——從動(dòng)鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4-檢測系統(tǒng)硬件組成框圖。
[0021]圖中，I——本體，2——鏈條，3——刀套，4——刀具，5——從動(dòng)鏈輪，6——鏈輪軸，7——電機(jī)，8——主動(dòng)鏈輪，9——PC機(jī)，10——接收模塊，11——數(shù)據(jù)采集卡，12——采集發(fā)射模塊，13—傳感器安裝環(huán)I，14—拉力傳感器，15—傳感器安裝環(huán)II，16—鏈板，17——軸用彈性擋圈，18——通過槽【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0023]如附圖所示，該檢測系統(tǒng)由鏈?zhǔn)降稁臁⒗鞲衅?14)、采集發(fā)射模塊(12)、接收模塊(10)、數(shù)據(jù)采集卡(11)、PC機(jī)(9)組成。如圖1所示，鏈?zhǔn)降稁煊杀倔w(1)，鏈條(2)，刀套(3)，刀具(4)，從動(dòng)鏈輪(5)，鏈輪軸(6)，電機(jī)(7)，主動(dòng)鏈輪⑶組成。鏈條⑵由刀套(3)、鏈板(16)組成，刀具⑷安裝在刀套(3)上，可見圖1-1及圖1-2。PC機(jī)(9)中安裝有上位機(jī)軟件，用于讀取、存儲、顯示輸出數(shù)據(jù)，并能生成數(shù)據(jù)曲線，直觀顯示鏈條受力情況。
[0024]拉力傳感器(14)串聯(lián)在鏈條(2)中，如圖1-2、圖1_2_1所示。安裝拉力傳感器
(14)時(shí)拆去鏈條(2)中的一節(jié)鏈板(16)，傳感器安裝環(huán)I (13)、傳感器安裝環(huán)II (15)分別套入被拆去一節(jié)鏈板(16)的兩相鄰刀套(3)外表面，該兩安裝環(huán)均由軸用彈性擋圈(17)進(jìn)行軸向定位。拉力傳感器(14)與傳感器安裝環(huán)I (13)、傳感器安裝環(huán)II (15)分別為左螺紋、右螺紋聯(lián)接，用于調(diào)節(jié)兩安裝環(huán)間距，以保證拆去一節(jié)鏈板(16)的兩相鄰刀套(3)間距與鏈條(2)節(jié)距一致。
[0025]該檢測系統(tǒng)能夠檢測鏈條動(dòng)態(tài)張力，為保證拉力傳感器(14)在刀庫運(yùn)行過程中不與鏈輪產(chǎn)生干涉，在主動(dòng)鏈輪(8)、從動(dòng)鏈輪(5)的齒廓外側(cè)面(即與鏈條的接觸面)上設(shè)計(jì)出拉力傳感器(14)通過槽(18)(如圖2、圖3中左視圖所示)，該槽還可起到減重作用。對拉力傳感器(14)、傳感器安裝環(huán)I (13)、傳感器安裝環(huán)II (15)外形尺寸進(jìn)行校核驗(yàn)證，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下且不與鏈輪干涉；傳感器安裝環(huán)I (13)、傳感器安裝環(huán)II (15)與刀套(3)之間為間隙配合，這樣在拉力傳感器(14)通過主動(dòng)鏈輪(8)、從動(dòng)鏈輪(5)時(shí)，保證拉力傳感器(14)與刀套(3)之間能夠產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。采集發(fā)射模塊(12)固定在與拉力傳感器(14)相鄰的刀具(4)外端面上，與拉力傳感器(14)通過數(shù)據(jù)線相連。
【權(quán)利要求】
1.一種鏈?zhǔn)降稁戽湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括鏈?zhǔn)降稁臁⒗鞲衅?14)、采集發(fā)射模塊(12)、接收模塊(10)、數(shù)據(jù)采集卡(11)、PC機(jī)(9);鏈?zhǔn)降稁彀ū倔w(1)，鏈條(2)，刀套(3)，刀具(4)，從動(dòng)鏈輪(5)，鏈輪軸(6)，電機(jī)(7)，主動(dòng)鏈輪(8);鏈條(2)由刀套(3)、鏈板(16)組成，刀具⑷安裝在刀套(3)上；拉力傳感器(14)串聯(lián)在鏈條(2)中，安裝拉力傳感器(14)時(shí)拆去鏈條(2)中的一節(jié)鏈板(16)，傳感器安裝環(huán)I (13)、傳感器安裝環(huán)II (15)與拉力傳感器(14)螺紋聯(lián)接，兩安裝環(huán)分別套入被拆去一節(jié)鏈板(16)的兩相鄰刀套(3)外表面，該兩安裝環(huán)均由軸用彈性擋圈(17)進(jìn)行軸向定位；采集發(fā)射模塊(12)固定在與拉力傳感器(14)相鄰的刀具(4)外端面上，與拉力傳感器(14)通過數(shù)據(jù)線相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鏈?zhǔn)降稁戽湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)，其特征在于:拉力傳感器(14)與傳感器安裝環(huán)I (13)、傳感器安裝環(huán)II (15)分別為左螺紋、右螺紋聯(lián)接，用以調(diào)節(jié)兩安裝環(huán)間距，以保證拆去一節(jié)鏈板(16)的兩相鄰刀套(3)間距與鏈條⑵節(jié)距一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鏈?zhǔn)降稁戽湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)，其特征在于:傳感器安裝環(huán)I (13)、傳感器安裝環(huán)II (15)與刀套(3)之間為間隙配合，這樣在拉力傳感器(14)通過主動(dòng)鏈輪(8)、從動(dòng)鏈輪(5)時(shí)，保證拉力傳感器(14)與刀套(3)之間能夠產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鏈?zhǔn)降稁戽湕l靜動(dòng)態(tài)張力檢測系統(tǒng)，其特征在于:該檢測系統(tǒng)能夠檢測鏈條動(dòng)態(tài)張力，為保證拉力傳感器(14)在刀庫運(yùn)行過程中不與鏈輪產(chǎn)生干涉，在主動(dòng)鏈輪(8)、從動(dòng)鏈輪(5)的齒廓外側(cè)面即與鏈條的接觸面上設(shè)計(jì)出拉力傳感器(14)通過槽(18)。
【文檔編號】B23Q17/00GK103878639SQ201410075241
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】張躍明, 劉曉娜, 紀(jì)姝婷, 牟宏明, 楊宇, 吳鈞 申請人:北京工業(yè)大學(xué), 呼和浩特眾環(huán)(集團(tuán))有限責(zé)任公司