本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種加工中心鏈?zhǔn)降稁斓目煽啃栽囼?yàn)方法及其狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

刀庫為加工中心切削加工過程中提供儲刀、換刀功能，是加工中心的關(guān)鍵功能部件之一。由于在加工中心各功關(guān)鍵能部件中，刀庫及其機(jī)械手的故障比例最大，其可靠性在加工中心整機(jī)可靠性中具有舉足輕重的作用。目前機(jī)床上有15％左右的故障都與之有關(guān)，可以說刀庫是加工中心的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，因此開展加工中心關(guān)鍵部件的可靠性試驗(yàn)，在刀庫運(yùn)行過程中對其運(yùn)行各參數(shù)進(jìn)行在線實(shí)時監(jiān)測，在故障發(fā)生前做好維修的準(zhǔn)備，或者在故障發(fā)生前維修好關(guān)鍵部件，避免故障的發(fā)生是非常有意義的工作。

現(xiàn)有技術(shù)中刀庫可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)較多采用位移傳感器及加速度傳感器，監(jiān)測抓刀與拔刀點(diǎn)位置，從而判定是否抓刀準(zhǔn)確，刀庫是否故障。通過重復(fù)的換刀,進(jìn)行可靠性試驗(yàn),試驗(yàn)周期長、成本高，監(jiān)測故障模式單一，精度不高。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，在中國專利CN 102507231 A公開了一種鏈?zhǔn)降稁旒皺C(jī)械手可靠性試驗(yàn)裝置及其方法，可以對刀庫及機(jī)械手進(jìn)行換刀試驗(yàn)，并記錄刀庫工作狀態(tài)的加速度及位移數(shù)據(jù)。但是它的不足之處在于：僅能監(jiān)測掉刀、卡刀等有限的故障模式，且監(jiān)測的狀態(tài)參數(shù)單一；且缺乏明確的可靠性試驗(yàn)方法，僅能進(jìn)行重復(fù)換刀，不能模擬真實(shí)工況下的多種狀態(tài)。中國專利CN 203936712U公開了一種鏈?zhǔn)降稁炜煽啃栽囼?yàn)裝置，通過激光干涉儀對臥式刀庫運(yùn)動時的振動模態(tài)測試，通過振動測量儀對待測刀庫機(jī)械手換刀及復(fù)位的位置進(jìn)行定位精度及重復(fù)定位檢測。但是它的不足之處在于：沒有具體的可靠性試驗(yàn)方法，且僅能檢測振動及定位精度，可檢測的參數(shù)較單一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種鏈?zhǔn)降稁鞝顟B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，克服現(xiàn)有可靠性試驗(yàn)裝置檢測參數(shù)單一、故障診斷不精確的局限，并提出一種鏈?zhǔn)降稁炜煽啃栽囼?yàn)方法，實(shí)現(xiàn)刀庫實(shí)時狀態(tài)的精確且全面的監(jiān)測與數(shù)據(jù)記錄，完成精確地故障診斷，并通過采集的故障數(shù)據(jù)對鏈?zhǔn)降稁旒皺C(jī)械手的可靠性進(jìn)行評估。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種鏈?zhǔn)降稁炜煽啃栽囼?yàn)方法，包括以下步驟：

步驟1：刀庫狀態(tài)檢驗(yàn)：包括安裝規(guī)定刀具和進(jìn)行既定功能檢驗(yàn)；具體地，安裝規(guī)定刀具包括最大重量、最大刀具重力矩、最大長度及最大直徑的刀具；功能檢驗(yàn)包括刀倉正反轉(zhuǎn)檢驗(yàn)、氣缸推刀回刀檢驗(yàn)、刀倉交換刀具檢驗(yàn)、機(jī)械手換刀檢驗(yàn)、機(jī)械手抓刀檢驗(yàn)及系統(tǒng)對數(shù)據(jù)自動記錄檢驗(yàn)；

步驟2：最大刀具重量刀具交換試驗(yàn)：刀庫僅裝入滿足最大刀具重量的刀具，進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)，刀具在每個刀套自動重復(fù)交換次數(shù)不少于五次；

步驟3：故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測刀庫及機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄以及故障診斷；若系統(tǒng)發(fā)生故障，則進(jìn)行維修；若無故障，則繼續(xù)下一步；

步驟4：相鄰刀套空刀條件下最大刀具直徑的刀具交換試驗(yàn)：在刀庫相鄰刀套空刀的刀位上，裝入滿足相鄰刀套空刀條件下最大刀具直徑的刀具，進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)，交換次數(shù)不少于五次；

步驟5：重復(fù)步驟3；

步驟6：相鄰刀套裝刀條件下最大刀具直徑的刀具交換試驗(yàn)：在刀庫相鄰刀位上，裝入滿足相鄰刀套裝刀條件下最大刀具直徑的刀具，進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)，交換次數(shù)不少于五次；

步驟7：重復(fù)步驟3；

步驟8：最大刀具重力矩刀具交換試驗(yàn)：刀庫僅裝入滿足最大刀具重力矩的刀具，進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)；刀具在每個刀套自動重復(fù)交換次數(shù)不少于五次；

步驟9：重復(fù)步驟3；

步驟10：運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲試驗(yàn)：刀庫中裝滿刀具，其中，滿足最大刀具重量、相鄰刀套空刀條件下最大刀具直徑、相鄰刀套裝刀條件下最大刀具直徑、最大刀具重力矩的刀具至少各有一把，分別進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)；在距離刀具自動交換裝置1m遠(yuǎn)的位置，進(jìn)行噪聲測量；

步驟11：重復(fù)步驟3；

步驟12：最大刀庫容重刀具交換試驗(yàn)：刀庫裝滿刀具，其中，每一把裝入的刀具都不超過最大刀具重量、相鄰刀套裝刀條件下最大刀具直徑、最大刀具重力矩的允許值，同時，裝入的刀具的總重量達(dá)到最大刀庫容重；驅(qū)動刀庫進(jìn)行自動選刀及刀具自動交換試驗(yàn)，每個刀位的刀具自動交換次數(shù)不少于10次；

步驟13：重復(fù)步驟3；

步驟14：試驗(yàn)結(jié)束。

優(yōu)選地，在進(jìn)行鏈?zhǔn)降稁炜煽啃栽囼?yàn)時，每個刀位都進(jìn)行轉(zhuǎn)位、抓刀動作；轉(zhuǎn)位動作包括正反向的連續(xù)順序轉(zhuǎn)位和不等位轉(zhuǎn)位。

在進(jìn)行鏈?zhǔn)降稁炜煽啃栽囼?yàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1-2小時后，停止運(yùn)行15-30分鐘；在停止運(yùn)行的時間內(nèi)，對試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)；維護(hù)項(xiàng)目至少包括對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行潤滑，對螺栓進(jìn)行緊固，對電路接線進(jìn)行緊固。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述試驗(yàn)方法提供的一種鏈?zhǔn)降稁鞝顟B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括刀盤子系統(tǒng)A和控制子系統(tǒng)C，所述的刀盤子系統(tǒng)A承載待檢測刀庫，還包括換刀機(jī)械手子系統(tǒng)B，換刀機(jī)械手子系統(tǒng)B對刀盤子系統(tǒng)A中的待檢測刀庫進(jìn)行換刀動作；

還包括故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D，故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D包括布置在各子系統(tǒng)之中的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述的控制子系統(tǒng)C內(nèi)嵌于工控系統(tǒng)中，對上述各子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時控制、數(shù)據(jù)分析與存儲。

所述的刀盤子系統(tǒng)A包括氣泵1、氣缸2、刀盤支撐結(jié)構(gòu)件3、伺服電機(jī)4和待檢測刀庫5，其中，氣泵1與氣缸2通過氣動管路連接，氣缸2操縱待檢測刀庫5中的刀具進(jìn)行推刀和回刀動作；

所述的刀盤支撐結(jié)構(gòu)件3對待檢測刀庫5進(jìn)行支撐；

所述的伺服電機(jī)4安裝在待檢測刀庫5的上后方，通過行星減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動待檢測刀庫5的鏈輪進(jìn)行選刀；伺服電機(jī)4選用伺服控制器，精確控制刀倉伺服電機(jī)的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；

可選地，所述的待檢測刀庫5為分離式鏈?zhǔn)降稁臁?/p>

所述的換刀機(jī)械手子系統(tǒng)B包括虛擬主軸6、機(jī)械手支撐結(jié)構(gòu)件7、減速電機(jī)8和機(jī)械手9，其中，機(jī)械手支撐結(jié)構(gòu)件7對各部件進(jìn)行支撐固定，減速電機(jī)8通過鏈傳動驅(qū)動機(jī)械手9進(jìn)行換刀動作，減速電機(jī)8與電機(jī)支撐架10固連；

所述的虛擬主軸6對機(jī)械手9換刀動作帶來的刀具的刀柄進(jìn)行夾持，代替真實(shí)數(shù)控加工中心的主軸，虛擬主軸6與鏈?zhǔn)降稁熘Ъ芄踢B，并通過待檢測刀庫5上粗裝配加工的豎直通孔進(jìn)行豎直平面內(nèi)的微調(diào)，虛擬主軸6通過頂絲在水平方向進(jìn)行微調(diào)；在虛擬主軸6位置調(diào)節(jié)完成后，通過定位銷進(jìn)行固定；

在機(jī)械手9進(jìn)行換刀動作時，減速電機(jī)8提供的動力通過彈性聯(lián)軸器11傳遞到傳動軸12上；傳動軸12將動力傳遞到鏈輪16上，鏈輪16通過螺紋連接安裝到傳動軸12上，通過將鏈輪套左側(cè)8個螺釘依次旋緊，鏈輪16通過鏈條把動力最終傳遞到機(jī)械手9上。

所述的控制子系統(tǒng)C內(nèi)嵌于電控柜19的工控系統(tǒng)中，并以觸摸屏18作為控制終端，與實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行交互；

所述的控制子系統(tǒng)C包括下位機(jī)、上位機(jī)和數(shù)據(jù)庫。

所述的故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D包括但不限于振動傳感器、壓力變送器、溫度傳感器、噪聲傳感器、氣壓傳感器、三軸加速度傳感器、光電傳感器，對整個系統(tǒng)運(yùn)行信號進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測信號包括但不限于機(jī)械手和刀盤電機(jī)的溫度、噪聲、氣壓值、電壓、電流、刀盤和機(jī)械手的振動信號以及判斷是否掉刀的高低電平信號。

所述的故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D通過LabView軟件進(jìn)行多通道、多傳感器數(shù)據(jù)采集，采集到的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡，匯總到NI compact RIO測試平臺；通過信號分析與處理模塊將信號數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，以文字、圖表的形式將刀庫運(yùn)行狀態(tài)反饋給實(shí)驗(yàn)員；信號分析與處理模塊包括數(shù)據(jù)的調(diào)用打開、數(shù)據(jù)列表輸出、信號特征量分析、信號圖形分析和分析結(jié)果的保存。

所述的故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D的軟件系統(tǒng)對刀庫運(yùn)行過程中的各種刀具換刀次數(shù)、刀倉正反轉(zhuǎn)的次數(shù)、刀庫運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行時間、電機(jī)電流和電壓變化情況、故障數(shù)據(jù)狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和記錄；通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，完成刀庫故障診斷；當(dāng)判定鏈?zhǔn)降稁旒捌錂C(jī)械手發(fā)生故障時，自動終止試驗(yàn)并記錄故障數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：本發(fā)明是在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬加工中心刀庫的換刀流程情況，實(shí)時監(jiān)測刀庫的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確進(jìn)行故障診斷，低成本、快速及準(zhǔn)確地收集可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過采集的故障數(shù)據(jù)對鏈?zhǔn)降稁旒皺C(jī)械手的可靠性進(jìn)行評估，通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)暴露鏈?zhǔn)降稁旒皺C(jī)械手故障，找出刀庫的設(shè)計(jì)缺陷或薄軟環(huán)節(jié)，從而進(jìn)行改進(jìn)。由于省去了數(shù)控機(jī)床實(shí)際工作中的加工環(huán)節(jié)，進(jìn)行頻繁的換刀試驗(yàn)，從而縮短了試驗(yàn)周期，可快速及準(zhǔn)確地獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)?？梢姳景l(fā)明用途廣泛，通用性強(qiáng)，節(jié)省了專用設(shè)備的成本投入，且操作簡單，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種鏈?zhǔn)降稁炜煽啃栽囼?yàn)方法流程圖

圖2為本發(fā)明的一種鏈?zhǔn)降稁鞝顟B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)總體框架圖(其中，實(shí)線為控制信號流，虛線為傳感信號流，雙箭頭為機(jī)械連接)

圖3為本發(fā)明的一種鏈?zhǔn)降稁鞝顟B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的一種實(shí)施例

圖4為刀盤子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為換刀機(jī)械手子系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖

圖6為換刀機(jī)械手子系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖7為本發(fā)明所述的故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)的工作流程示意圖

圖8為本發(fā)明的故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)框架

圖中：

A、刀盤子系統(tǒng) B、換刀機(jī)械手子系統(tǒng) C、控制子系統(tǒng) D、故障自動監(jiān)測子系統(tǒng) 1、氣泵 2、氣缸 3、刀盤支撐結(jié)構(gòu)件 4、伺服電機(jī) 5、待檢測刀庫 6、虛擬主軸 7、機(jī)械手支撐結(jié)構(gòu)件 8、減速電機(jī) 9、機(jī)械手 10、電機(jī)支撐架 11、彈性聯(lián)軸器 12、傳動軸 13、變頻器 14、軸承 15、軸承套 16、鏈輪 17、鏈輪襯套 18、觸摸屏 19、電控柜

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所述，本發(fā)明的一種鏈?zhǔn)降稁炜煽啃栽囼?yàn)方法，包括以下步驟：

步驟1:刀庫狀態(tài)檢驗(yàn)。包括安裝規(guī)定刀具和進(jìn)行既定功能檢驗(yàn)。具體地，在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)前，在刀庫上安裝規(guī)定的刀具，包括最大重量、最大刀具重力矩、最大長度及最大直徑的刀具；所述的功能檢驗(yàn)包括進(jìn)行刀倉正反轉(zhuǎn)檢驗(yàn)、氣缸推刀回刀檢驗(yàn)、刀倉交換刀具檢驗(yàn)、機(jī)械手換刀檢驗(yàn)、機(jī)械手抓刀檢驗(yàn)及系統(tǒng)對數(shù)據(jù)自動記錄檢驗(yàn)；

步驟2:最大刀具重量刀具交換試驗(yàn)。刀庫僅裝入滿足最大刀具重量的刀具，進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)。刀具在每個刀套自動重復(fù)交換次數(shù)應(yīng)不少于五次；

步驟3:故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測刀庫及機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄以及故障診斷。若系統(tǒng)發(fā)生故障，則進(jìn)行維修；若無故障，則繼續(xù)下一步；

步驟4:最大刀具直徑(相鄰刀套空刀)刀具交換試驗(yàn)。在刀庫相鄰刀套空刀的刀位上，裝入滿足最大刀具直徑(相鄰刀套空刀)的刀具，進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)。對刀位有特殊規(guī)定的，應(yīng)同時規(guī)定刀位進(jìn)行試驗(yàn)(交換次數(shù)不少于五次)；

步驟5:重復(fù)步驟3；

步驟6:最大刀具直徑(相鄰刀套裝刀)刀具交換試驗(yàn)。在刀庫相鄰刀位上，裝入滿足最大刀具直徑(相鄰刀套裝刀)的刀具，進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)。對刀位有特殊規(guī)定的，應(yīng)同時規(guī)定刀位進(jìn)行試驗(yàn)(交換次數(shù)不少于五次)；

步驟7:重復(fù)步驟3；

步驟8:最大刀具重力矩刀具交換試驗(yàn)。刀庫僅裝入滿足最大刀具重力矩的刀具，進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)。刀具在每個刀套自動重復(fù)交換次數(shù)應(yīng)不少于五次；

步驟9:重復(fù)步驟3；

步驟10:運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲試驗(yàn)。刀庫中裝滿刀具，其中，滿足最大刀具重量、最大刀具直徑(相鄰刀套裝刀/空刀)、最大刀具重力矩的刀具應(yīng)至少各有一把，分別進(jìn)行刀具自動交換試驗(yàn)。在距離刀具自動交換裝置1m遠(yuǎn)的位置，進(jìn)行噪聲測量；

步驟11:重復(fù)步驟3；

步驟12:最大刀庫容重刀具交換試驗(yàn)。刀庫裝滿刀具，其中，每一把裝入的刀具都不超過最大刀具重量、最大刀具直徑(相鄰刀套裝刀)、最大刀具重力矩的允許值，同時，裝入的刀具的總重量達(dá)到最大刀庫容重。驅(qū)動刀庫進(jìn)行自動選刀及刀具自動交換試驗(yàn)，每個刀位的刀具自動交換次數(shù)不應(yīng)少于10次；

步驟13:重復(fù)步驟3；

步驟14:試驗(yàn)結(jié)束。

優(yōu)選地，在進(jìn)行上述試驗(yàn)時，每個刀位都進(jìn)行轉(zhuǎn)位、抓刀動作。轉(zhuǎn)位動作包括正反向的連續(xù)順序轉(zhuǎn)位和不等位轉(zhuǎn)位。

可選地，在上述試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1-2個小時后，停止15-30分鐘。在停止運(yùn)行的時間內(nèi)，對試驗(yàn)臺進(jìn)行維護(hù)。維護(hù)項(xiàng)目包括對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行潤滑，對螺栓進(jìn)行緊固，對電路接線進(jìn)行緊固等。

為實(shí)現(xiàn)上述鏈?zhǔn)降稁炜煽啃栽囼?yàn)方法，本發(fā)明還提出了一種如圖2和圖3所示的鏈?zhǔn)降稁鞝顟B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括刀盤子系統(tǒng)A、換刀機(jī)械手子系統(tǒng)B、控制子系統(tǒng)C和故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D等子系統(tǒng)，其中，刀盤子系統(tǒng)A承載待檢測的刀庫，換刀機(jī)械手子系統(tǒng)B對刀盤子系統(tǒng)A中的待檢測刀庫進(jìn)行換刀動作，故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D包括布置在各子系統(tǒng)之中的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)C內(nèi)嵌于工控系統(tǒng)中，對其它各子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時控制、數(shù)據(jù)分析與存儲。

具體地，所述的刀盤子系統(tǒng)A如圖4所示，主要包括氣泵1、氣缸2、刀盤支撐結(jié)構(gòu)件3、伺服電機(jī)4和待檢測刀庫5，其中，氣泵1與氣缸2通過氣動管路連接，氣缸2操縱待檢測刀庫5中的刀具進(jìn)行推刀和回刀動作；所述的刀盤支撐結(jié)構(gòu)件3對待檢測刀庫5進(jìn)行支撐；所述的伺服電機(jī)4安裝在待檢測刀庫5的上后方，通過行星減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動待檢測刀庫5的鏈輪進(jìn)行選刀。伺服電機(jī)4選用伺服控制器，精確控制刀倉伺服電機(jī)的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。所述的待檢測刀庫5為MDH系列分離式鏈?zhǔn)降稁臁?/p>

參照圖3可見，所述的換刀機(jī)械手子系統(tǒng)B主要包括虛擬主軸6、機(jī)械手支撐結(jié)構(gòu)件7、減速電機(jī)8和機(jī)械手9等，其中，機(jī)械手支撐結(jié)構(gòu)件7對各部件進(jìn)行支撐固定，其箱式支撐設(shè)計(jì)能充分滿足鏈?zhǔn)降稁炫c主軸換刀系統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)要求；減速電機(jī)8通過鏈傳動驅(qū)動機(jī)械手9進(jìn)行換刀動作，該減速電機(jī)8帶自動剎車功能，方便機(jī)械手換刀后準(zhǔn)確地回到原點(diǎn)；減速電機(jī)8通過四個螺栓連接到電機(jī)支撐架10上；

所述的虛擬主軸6對機(jī)械手9換刀動作帶來的刀具的刀柄進(jìn)行夾持，代替真實(shí)數(shù)控加工中心的主軸，采用機(jī)械結(jié)構(gòu)夾持刀套的結(jié)構(gòu)，有效地模擬刀庫換刀過程。該虛擬主軸用螺栓直接固定在鏈?zhǔn)降稁熘Ъ芎竺?，并能通過在待檢測刀庫5上粗裝配加工的豎直通孔進(jìn)行豎直平面內(nèi)的微小調(diào)節(jié)，頂絲可以實(shí)現(xiàn)虛擬主軸6在水平方向的微小調(diào)節(jié)。在虛擬主軸位置調(diào)節(jié)完成后，通過配做定位銷的方式使之固定。

結(jié)合圖5及圖6所示，在機(jī)械手9進(jìn)行換刀動作時，減速電機(jī)8提供的動力通過彈性聯(lián)軸器11傳遞到傳動軸12上。減速電機(jī)8由變頻器13驅(qū)動控制，變頻器13將根據(jù)機(jī)械手9所抓刀具的長度、重量的不同，來控制減速電機(jī)8的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手9使用不同速度抓取不同長度、重量的刀具的功能?？紤]到不存在軸向力，傳動軸所采用的是一對深溝球軸承14。

優(yōu)選地，所述的軸承14采用自帶密封圈結(jié)構(gòu)，通過軸肩和彈性擋圈對軸承內(nèi)圈進(jìn)行定位，外圈的定位則依靠軸承套15，內(nèi)外圈采用小過盈配合的方式安裝；傳動軸12將動力傳遞到鏈輪16上，鏈輪16通過螺紋連接安裝到傳動軸12上，通過將鏈輪套左側(cè)8個螺釘依次旋緊，鏈輪16通過鏈條把動力最終傳遞到換刀機(jī)械手9上。鏈輪襯套17內(nèi)部的圓錐面向右移動導(dǎo)致收緊槽收縮，脹緊鏈輪的同時抱緊軸，傳遞扭矩。減速電機(jī)8的整體通過電機(jī)支撐架與換刀機(jī)械手支撐結(jié)構(gòu)件相連接，所述的電機(jī)支撐架10在豎直面和水平面上各開有兩個長條孔，可以通過兩組長條孔實(shí)現(xiàn)兩個自由度的調(diào)整。

所述的控制子系統(tǒng)C內(nèi)嵌于電控柜19的工控系統(tǒng)中，并以觸摸屏18作為控制終端，與實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行交互；觸摸屏18安裝在具有兩個360°旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的拐臂機(jī)構(gòu)上，方便操作。所述的電控柜19用于安裝控制電路，放置計(jì)算機(jī)顯示器、工控機(jī)和控制板等。所述的控制子系統(tǒng)C包括下位機(jī)、上位機(jī)和數(shù)據(jù)庫。下位機(jī)采用易于擴(kuò)展、可靠性高且抗干擾能力強(qiáng)的PLC。上位機(jī)選用了常用的工控機(jī)，方便進(jìn)行PLC編程?？刂谱酉到y(tǒng)C采用ACCESS數(shù)據(jù)庫，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲及方便的查詢。

所述的故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D包括但不限于振動傳感器、壓力變送器、溫度傳感器、噪聲傳感器、氣壓傳感器、三軸加速度傳感器、光電傳感器，對整個系統(tǒng)運(yùn)行信號進(jìn)行監(jiān)測，包括但不限于機(jī)械手和刀盤電機(jī)的溫度信號、噪聲、氣壓值、電壓信號、電流信號、刀盤和機(jī)械手的振動信號以及檢測是否掉刀的高低電平信號等。

圖7為故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D的工作流程。在刀庫可靠性試驗(yàn)過程中，故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D通過LabView軟件可實(shí)現(xiàn)多通道、多傳感器數(shù)據(jù)采集，采集到的信號經(jīng)過數(shù)采卡，匯總到NI CompactRIO測試平臺。通過信號分析與處理模塊將信號數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，以文字、圖表的形式直觀地將刀庫運(yùn)行狀態(tài)反饋給操作者。信號分析與處理模塊主要包括數(shù)據(jù)的調(diào)用打開、數(shù)據(jù)列表輸出、信號特征量分析、信號圖形分析和分析結(jié)果的保存等內(nèi)容。

作為一種具體實(shí)施例，圖8給出了一種故障自動監(jiān)測子系統(tǒng)D的軟件系統(tǒng)框架。該軟件系統(tǒng)可對刀庫運(yùn)行過程中的各種刀具換刀次數(shù)、刀倉正反轉(zhuǎn)的次數(shù)、刀庫運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行時間、電機(jī)電流和電壓變化情況、故障數(shù)據(jù)等狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和記錄。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，完成刀庫故障診斷。當(dāng)判定鏈?zhǔn)降稁旒捌錂C(jī)械手發(fā)生故障時，自動終止試驗(yàn)并記錄故障數(shù)據(jù)。

上述實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式以及方法步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。