專(zhuān)利名稱(chēng)：磨床砂輪動(dòng)平衡儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種磨床砂輪動(dòng)平衡儀，用于調(diào)整磨床上正在工作中的砂輪平衡狀態(tài)，屬物理部?jī)x器類(lèi)。
目前新砂輪裝上磨床之前和使用一段時(shí)間后，要在專(zhuān)用的平衡架上，由人工校平衡，在砂輪表面貼上配重進(jìn)行靜平衡，這種方法雖然能夠清除砂輪中很大一部分不平衡量，但由于受到平衡架導(dǎo)軌的水平精度、滾動(dòng)摩擦和制造誤差的影響，平衡精度較低，平衡操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，至少得化6小時(shí)以上，平衡所需時(shí)間長(zhǎng)。
現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于由于砂輪的不平衡，會(huì)降低磨削質(zhì)量，加速磨床主軸及軸承的磨損，降低磨床精度及壽命。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種磨床砂輪動(dòng)平衡儀，其特征在于由測(cè)振頭(1)、平衡頭(2)和控制顯示器(3)組成，平衡頭(2)的蓋殼(4)內(nèi)裝有導(dǎo)電裝置，平衡頭的圓柱殼體(5)置于底座(6)上，在圓柱殼體(5)內(nèi)裝有偏重齒輪圈(7)，偏重齒輪圈內(nèi)裝傳動(dòng)固定圈(8)，傳動(dòng)固定圈(8)內(nèi)裝微電機(jī)、減速傳動(dòng)裝置和傳動(dòng)小齒輪(9)，傳動(dòng)小齒輪(9)與偏重齒輪圈(7)上的大齒輪嚙合，控制顯示器(3)盒體內(nèi)有控制電路(10)、顯示電路(11)、鍵盤(pán)電路(12)及電源變壓電路，控制顯示器(3)面板上裝數(shù)碼管顯示器、操作鍵盤(pán)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是


圖1為磨床砂輪動(dòng)平衡儀工作圖，將測(cè)振頭置于磨床工作平臺(tái)上，平衡頭裝在磨床主軸的頂端，平衡頭(2)由控制顯示器(3)控制。測(cè)振頭(1)由傳感器和底板組成，傳感器圓柱底面貼緊底板，當(dāng)測(cè)振頭置于磨床工作平臺(tái)上時(shí)，傳感器將砂輪不平衡引起磨床架波動(dòng)信號(hào)輸入控制顯示器(3)，控制顯示器(3)的控制電路(10)由運(yùn)算放大電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、微電腦組成，微電腦由一個(gè)單板機(jī)CPU8031、存儲(chǔ)器EPROM2732組成，當(dāng)振動(dòng)波信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸入單板機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，隨即調(diào)整平衡頭(2)，改變平衡頭偏動(dòng)量，當(dāng)振動(dòng)量≤1μm時(shí)，在控制顯示器(3)面板上的數(shù)碼管顯示器顯示EQU(即eguipoise平衡)，砂輪處于動(dòng)平衡狀態(tài)。
圖2為平衡頭(2)結(jié)構(gòu)示意圖，平衡頭(2)由蓋殼(4)、圓柱殼體(5)和底座(6)組成，圓柱殼體(5)置于底座(6)上。平衡頭(2)的蓋殼(4)內(nèi)導(dǎo)電裝置由三相環(huán)板(13)，三相導(dǎo)電棒座(14)、三根導(dǎo)電棒(15)組成，三根導(dǎo)電棒(15)插在三相導(dǎo)電棒座(14)底座上，三根導(dǎo)電棒(15)頂端面分別貼緊在三相環(huán)板(13)的三個(gè)導(dǎo)電環(huán)(16)面上，圖3為三相導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)圖，三個(gè)不同直徑的同心圓導(dǎo)電環(huán)(16)鑲嵌在絕緣板之間。在三相導(dǎo)電棒座外有一軸承(17)，由于平衡頭隨著磨床主軸旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，三相導(dǎo)電棒座(14)與圓柱殼體(5)連接著，三相導(dǎo)電棒座隨之旋轉(zhuǎn)，三根導(dǎo)電棒(15)以同心圓自始至終使其端面分別貼緊在三個(gè)導(dǎo)電環(huán)(16)面上作圓周運(yùn)動(dòng)，而平衡頭蓋殼(4)及三相環(huán)板(13)始終保持在一個(gè)位置不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。三相電源分別與平衡頭蓋殼(4)上三相環(huán)板(13)上的三個(gè)導(dǎo)電環(huán)(16)連接，由三相導(dǎo)電環(huán)傳給三相導(dǎo)電棒，通過(guò)導(dǎo)線將電源輸入微電機(jī)。
圖4為偏重齒輪圈結(jié)構(gòu)示意圖，平衡頭(2)的圓柱殼體(5)內(nèi)裝有二套偏重齒輪圈(7)，在每個(gè)偏重齒輪圈內(nèi)裝一個(gè)傳動(dòng)固定圈(8)，偏重齒輪圈的圈寬為20～40mm，圈上開(kāi)有8～14個(gè)通孔，在偏重齒輪圈(7)內(nèi)圈處有一凸緣(18)，約寬4～8mm，厚6～10mm，在凸緣壁上有齒輪，齒輪模數(shù)1－2mm，該大齒輪與傳動(dòng)固定圈的傳動(dòng)小齒輪(9)嚙合。二個(gè)偏重齒輪圈疊加在一起。在使用時(shí)，在每個(gè)偏重齒輪圈中以中心線為界，一半的通孔中，在每個(gè)通孔內(nèi)裝上鉛塊，另一半通孔則為空心通孔。用鉛塊裝在通孔內(nèi)，使偏重齒輪圈起到配重的作用，若用一個(gè)偏重齒輪圈，只能在180°內(nèi)有鉛塊配重，很難配平，若用二個(gè)偏重齒輪圈，由于它們各自有一組傳動(dòng)裝置，由控制電路操縱，二個(gè)偏重齒輪圈的帶鉛孔可以交叉，配重范圍擴(kuò)大，平衡頭最大平衡能力為1800－2700克／厘米。
在二個(gè)傳動(dòng)固定圈(8)內(nèi)各裝一套微電機(jī)、減速傳動(dòng)裝置和傳動(dòng)小齒輪(9)，微電機(jī)可以正、反方向轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)平衡方便，例正轉(zhuǎn)要365°，反轉(zhuǎn)只要5°，便于配重可以在較短時(shí)間內(nèi)調(diào)整配平，微電機(jī)工作轉(zhuǎn)速1000－3000轉(zhuǎn)／分，一般有二組蝸輪蝸桿減速傳動(dòng)，使小齒輪帶動(dòng)與其嚙合的偏重齒輪圈的大齒輪緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，一般大齒輪轉(zhuǎn)速3－5轉(zhuǎn)／分。
圖5為控制顯示器電路圖，控制顯示器(3)盒體內(nèi)控制電路由運(yùn)算放大電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、微電腦組成，當(dāng)振動(dòng)傳感器將砂輪不平衡引起磨架振動(dòng)波傳入控制顯示器，通過(guò)運(yùn)算放大電路到A／D轉(zhuǎn)換電路，將振幅轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，該信號(hào)傳入CPU單板機(jī)，單板機(jī)分析處理的數(shù)據(jù)，反復(fù)驅(qū)動(dòng)平衡頭內(nèi)的二個(gè)微電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使平衡頭偏動(dòng)量變小，電腦自動(dòng)監(jiān)測(cè)砂輪的振動(dòng)振幅，使砂輪始終處于振動(dòng)最小的平衡狀態(tài)。同時(shí)通過(guò)顯示電路，在面板上由五位LED數(shù)碼管組成的數(shù)碼顯示器顯示磨床振動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)振動(dòng)量≤1μm時(shí)，顯示器上出現(xiàn)″EQU″字樣，砂輪處于最佳平衡狀態(tài)，微電機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
控制顯示儀面板上的操作鍵盤(pán)有八個(gè)操作鍵－電源開(kāi)關(guān)、A／F轉(zhuǎn)換、自動(dòng)、手動(dòng)、M1＋、M1－、M2＋、M2－，M1、M2為二個(gè)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的四個(gè)控制鍵，A／F轉(zhuǎn)換是當(dāng)數(shù)碼顯示屏第一位符號(hào)是“F”時(shí)，表示后四位顯示的數(shù)值為每分鐘振動(dòng)頻率值(一般情況等于砂輪的轉(zhuǎn)速rpm)；顯示“A”時(shí)，表示后四位的數(shù)值為振幅當(dāng)量。“手動(dòng)”指示燈亮，表示儀器處于手動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)可按動(dòng)M電機(jī)驅(qū)動(dòng)鈕，人工調(diào)整平衡頭的狀態(tài)?！白詣?dòng)”指示燈亮，表示儀器進(jìn)入自動(dòng)調(diào)整砂輪平衡的工作狀態(tài)，電腦自動(dòng)監(jiān)測(cè)砂輪的振動(dòng)幅度，并驅(qū)動(dòng)平衡頭內(nèi)的二個(gè)電機(jī)，使砂輪始終處于振動(dòng)最小的平衡狀態(tài)。當(dāng)砂輪處于最佳狀態(tài)時(shí)，M1、M2會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，儀器進(jìn)入監(jiān)測(cè)狀態(tài)，如果不平衡再次產(chǎn)生，儀器會(huì)自動(dòng)再度驅(qū)動(dòng)M1、M2尋找新的平衡點(diǎn)，直至砂輪再度平衡，總之，磨床上的砂輪始終保持動(dòng)平衡狀態(tài)。
圖6為電源變壓電路圖，輸入電壓為110－220V，通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換成二路，一路為0－5v計(jì)算機(jī)電源，另一路＋9－0－-9為微電機(jī)電源。變壓后的微電機(jī)電源與平衡頭(2)的蓋殼(4)內(nèi)的三相環(huán)板(13)上的三個(gè)導(dǎo)電環(huán)(16)連接，三相導(dǎo)電棒(15)一端用導(dǎo)線將電源輸入微電機(jī)，驅(qū)使微電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。控制器振動(dòng)測(cè)量范圍5－150赫茲，振幅測(cè)量范圍0.2－300μm。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于由測(cè)振頭拾取磨床砂輪的波動(dòng)信號(hào)輸入控制顯示器，控制顯示器的電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，隨即調(diào)整平衡頭內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使偏重齒輪圈轉(zhuǎn)動(dòng)，偏重齒輪圈的配重重新組合，改變平衡頭偏動(dòng)量，當(dāng)振動(dòng)量≤1μm時(shí)，在控制顯示器面板上數(shù)碼管顯示器″EQU″，使磨床上的砂輪始終保持動(dòng)平衡狀態(tài)。
圖1磨床砂輪動(dòng)平衡儀工作圖圖2平衡頭結(jié)構(gòu)示意圖圖3三相導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)圖圖4偏重齒輪圈結(jié)構(gòu)示意圖圖5控制顯示器電路圖圖6電源變壓電路圖下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步加以闡述用SZ－5型振動(dòng)傳感器，頻率范圍在15－200赫茲，靈敏度600mv／厘米／秒，傳感器圓柱底面緊貼在一塊10mm厚的底板上呈一體組成測(cè)振頭(1)。測(cè)振頭安裝時(shí)，測(cè)振頭縱軸線應(yīng)在砂輪軸線的垂直表面內(nèi)，測(cè)振頭應(yīng)安裝在磨架振動(dòng)最大的地方，通常安裝在靠近砂輪的前軸承外殼處。
平衡頭蓋殼內(nèi)三相導(dǎo)電板上用三個(gè)銅環(huán)，銅環(huán)鑲嵌在膠木板內(nèi)，中心銅環(huán)直徑3mm，另外二個(gè)銅環(huán)的寬3mm，銅環(huán)之間距離為4mm，導(dǎo)電板和銅環(huán)厚2.5mm。三根導(dǎo)電銅棒直徑為3mm，三根銅棒端面分別貼緊在銅環(huán)面上，三根導(dǎo)電銅棒插在三相導(dǎo)電棒座上，三相導(dǎo)電棒座外套一個(gè)205滾柱軸承，軸承內(nèi)徑25mm，外徑60mm，當(dāng)三相導(dǎo)電棒座隨著磨床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三根導(dǎo)電棒端面亦在銅環(huán)上作圓周運(yùn)動(dòng)，始終保持定向接觸。
平衡頭殼體內(nèi)的二個(gè)偏重齒輪圈厚度為30mm，外徑為100mm，內(nèi)徑60mm，圈的寬度為30mm，在圖上開(kāi)有直徑為14mm的通孔12個(gè)，以中心線為界，在一半的6個(gè)通孔內(nèi)，每個(gè)通孔內(nèi)裝一個(gè)40克重的鉛塊。偏重齒輪圈的凸緣厚7mm，齒的節(jié)圓直徑為62mm，模數(shù)1mm，齒數(shù)為100個(gè)，與其相嚙合的傳動(dòng)小齒輪齒數(shù)34個(gè)，偏重齒輪圈轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)／分。每個(gè)傳動(dòng)小齒輪由一個(gè)微電機(jī)、及二組蝸輪桿裝置帶動(dòng)，微電機(jī)功率2.25w，最大電流0.25A，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)／分，蝸輪蝸桿傳動(dòng)比134，二個(gè)偏重齒輪圈內(nèi)各有一個(gè)傳動(dòng)固定圈，圈內(nèi)裝有微電機(jī)和傳動(dòng)減速裝置帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，微電機(jī)各自按控制電路指令動(dòng)作。至此平衡頭組裝好，準(zhǔn)備裝在磨床的主端，在安裝前，先按照磨床主軸孔做一個(gè)聯(lián)接法蘭固定于磨床砂輪前，將組裝好的平衡頭底座與聯(lián)接法蘭盤(pán)用螺栓緊固，平衡頭進(jìn)入使用狀態(tài)，平衡頭盡可能與砂輪對(duì)稱(chēng)中心接近，以減少附加產(chǎn)生的振動(dòng)不平衡力矩。
采用微電腦控制，砂輪可以直接裝在磨床上，不需要先作靜平衡。磨床在工作中的砂輪平衡狀態(tài)，由微電腦監(jiān)測(cè)，數(shù)碼顯示，如果平衡狀態(tài)變壞，控制顯示器能對(duì)砂輪在使用過(guò)程中的振幅轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，微電腦根據(jù)此信號(hào)的大小，反復(fù)驅(qū)動(dòng)平衡頭內(nèi)的微電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)傳動(dòng)減速裝置，使平衡頭中的補(bǔ)償質(zhì)量(偏重齒輪圈)與砂輪的殘留不平衡量相抵消，使磨架的振動(dòng)逐漸減少到最小值，由于對(duì)不平衡狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償，使磨床砂輪始終保持在高精度的平衡狀態(tài)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、簡(jiǎn)化砂輪平衡程序，能監(jiān)護(hù)好砂輪，使砂輪始終保持動(dòng)平衡；2、提高磨床的加工精度，加工件光潔度高，減少波紋度，改善橢圓度；3、減少磨床主軸及軸承的磨損量。
權(quán)利要求1.一種磨床砂輪動(dòng)平衡儀，其特征在于由測(cè)振頭(1)、平衡頭(2)和控制顯示器(3)組成，平衡頭(2)的蓋殼(4)內(nèi)裝有導(dǎo)電裝置，平衡頭的圓柱殼體(5)置于底座(6)上，在圓柱殼體(6)內(nèi)裝有偏重齒輪圈(7)，偏重齒輪圈內(nèi)裝傳動(dòng)固定圈(8)，傳動(dòng)固定圈(8)內(nèi)裝微電機(jī)、減速傳動(dòng)裝置帶動(dòng)傳動(dòng)小齒輪(9)，傳動(dòng)小齒輪(9)與偏重齒輪圈(7)上的大齒輪嚙合，控制顯示器(3)盒體內(nèi)有控制電路(10)、顯示電路(11)、鍵盤(pán)電路(12)及電源變壓電路，控制顯示器(3)面板上裝數(shù)碼管顯示器、操作鍵盤(pán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床砂輪動(dòng)平衡儀，其特征在于平衡頭(2)的蓋殼(4)內(nèi)導(dǎo)電裝置由三相環(huán)板(13)、三相導(dǎo)電棒座(14)、三根導(dǎo)電棒(15)組成，三根導(dǎo)電棒(15)插在三相導(dǎo)電棒座(14)底座上，三根導(dǎo)電棒(15)頂端面分別貼緊在三相環(huán)板(13)的三個(gè)導(dǎo)電環(huán)(16)面上，三相導(dǎo)電棒座(14)外套有軸承(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床砂輪動(dòng)平衡儀，其特征在于測(cè)振頭(1)由傳感器和底板組成，傳感器圓柱底面貼緊底板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床砂輪動(dòng)平衡儀，其特征在于控制電路(10)由運(yùn)算放大電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、微電腦組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床砂輪動(dòng)平衡儀，其特征在于在平衡頭(2)的圓柱殼體(5)內(nèi)裝有二套偏重齒輪圈(7)和傳動(dòng)固定圈(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床砂輪動(dòng)平衡儀，其特征在于偏重齒輪圈的圈寬為20～40mm，圈上開(kāi)有8～14個(gè)通孔。
專(zhuān)利摘要一種磨床砂輪動(dòng)平衡儀，用于調(diào)整磨床上正在工作中的砂輪平衡狀態(tài)，屬物理部?jī)x器類(lèi)。其工作原理由傳感器組成的測(cè)振頭(1)拾取砂輪波動(dòng)信號(hào)輸入控制顯示器，由電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，隨即調(diào)整平衡頭(2)內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，平衡頭(2)內(nèi)裝有二組偏重齒輪圈，圈上開(kāi)有孔，以中心線為界，一半孔中裝鉛塊，當(dāng)偏重齒輪圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏重齒輪圈上的配重重新組合，改變平衡頭偏動(dòng)量，當(dāng)振動(dòng)量≤1μm時(shí)，在控制顯示器(3)面板上數(shù)碼管顯示器顯示“EQU”，表示磨床砂輪始終保持動(dòng)平衡狀態(tài)。
文檔編號(hào)B24B55/00GK2137581SQ9221886
公開(kāi)日1993年7月7日 申請(qǐng)日期1992年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月30日
發(fā)明者陳渝, 邵偉中, 潘富慶 申請(qǐng)人:江陰市富達(dá)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)公司