加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把及其動(dòng)平衡控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把及其動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，主要是于一加工機(jī)的主軸上設(shè)有一動(dòng)平衡刀把，供固定加工刀具，該動(dòng)平衡刀把上設(shè)有一個(gè)以上的平衡調(diào)整環(huán)及一個(gè)以上的磁性.元件；當(dāng)加工機(jī)的主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可由一動(dòng)平衡控制系統(tǒng)取得主軸的振動(dòng)量及動(dòng)平衡刀把的相對(duì)位置，經(jīng)過平衡控制系統(tǒng)運(yùn)算后產(chǎn)生一調(diào)整角度值，供調(diào)整動(dòng)平衡刀把上的平衡調(diào)整環(huán)角度，以修正主軸的不平衡量，進(jìn)而避免主軸損壞、提高產(chǎn)品信賴度。
【專利說明】加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把及其動(dòng)平衡控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把及其動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，尤指一種利用磁性感應(yīng)技術(shù)感應(yīng)運(yùn)算主軸上所設(shè)動(dòng)平衡刀把的相對(duì)位置，并配合取得主軸振動(dòng)量以運(yùn)算出一調(diào)整角度值，供調(diào)整該動(dòng)平衡刀把的角度以令其達(dá)到平衡的相關(guān)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于各式加工機(jī)具有高速、高精度的加工需求，加工機(jī)在主軸高速化后遭遇質(zhì)量不平衡造成的振動(dòng)問題。
[0003]上述不平衡的衡量標(biāo)準(zhǔn)，是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織所制訂定的IS01940，轉(zhuǎn)子依據(jù)轉(zhuǎn)子使用的條件及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)量而加以區(qū)分，其將轉(zhuǎn)子平衡等級(jí)分為11等，以2.5倍逐級(jí)遞增為增量，由最佳的G0.4到最差的G4000，其中加工機(jī)主軸與刀具的動(dòng)平衡等級(jí)為G6.3，其代表不平衡的質(zhì)量位于轉(zhuǎn)子半徑上相對(duì)于轉(zhuǎn)子總重量的值，亦代表不平衡對(duì)于轉(zhuǎn)子軸心的偏心距離。
[0004]而造成加工機(jī)上主軸不平衡的因素很多，例如加工刀具的尺寸大小，經(jīng)常造成主軸動(dòng)平衡的差異太大，進(jìn)而影響主軸壽命與加工品質(zhì)。
[0005]為解決加工機(jī)的主軸不平衡問題，已知的修正技術(shù)包括以下數(shù)種:
[0006]1.重量消去法:是利用鉆孔、銑削方式減少主軸上殘余不平衡邊的重量。
[0007]2.重量增加法:是在刀桿上預(yù)先鉆好固定深度的螺孔，在測(cè)量取得動(dòng)平衡殘余值后，使用已知重量的螺絲加在預(yù)先鉆好的螺孔內(nèi)，以修正動(dòng)平衡值。
[0008]3.動(dòng)平衡環(huán)調(diào)整法:是在刀桿上設(shè)兩個(gè)偏心且已知偏心量的動(dòng)平衡環(huán)，通過改變其角度以調(diào)整刀桿的不平衡量。
[0009]以已知的動(dòng)平衡調(diào)整法而言，是調(diào)整刀桿上兩個(gè)已知偏心量的動(dòng)平衡環(huán)角度，來調(diào)整刀桿的不平衡量。因此如何決定調(diào)整角度的大小，即直接影響不平衡量的調(diào)整效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明主要目的在于提供一種加工機(jī)的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，主要是在加工機(jī)主軸的動(dòng)平衡刀把上分設(shè)兩個(gè)平衡調(diào)整環(huán)及一磁性元件，利用磁感應(yīng)方式取得動(dòng)平衡刀把的相對(duì)位置，且同時(shí)檢測(cè)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)值，以換算出兩個(gè)平衡調(diào)整環(huán)應(yīng)該調(diào)整的角度，藉以快速修正主軸的不平衡量。
[0011]為達(dá)成前述目的采取的主要技術(shù)手段是令前述加工機(jī)的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)包括:
[0012]一動(dòng)平衡刀把，安裝于一加工機(jī)的主軸上，供固定刀具，該動(dòng)平衡刀把具有一刀把本體，刀把本體上分設(shè)有兩個(gè)平衡調(diào)整環(huán)及一磁性元件；
[0013]一磁感應(yīng)檢測(cè)器，相對(duì)于前述動(dòng)平衡刀把上的磁性元件；
[0014]一振動(dòng)感測(cè)器，設(shè)于加工機(jī)的主軸上，用以測(cè)量主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)值；
[0015]一信號(hào)處理電路，分別與前述磁感應(yīng)檢測(cè)器、振動(dòng)感測(cè)器連接，用以轉(zhuǎn)換處理接收自磁感應(yīng)檢測(cè)器、振動(dòng)感測(cè)器的感測(cè)信號(hào)；[0016]一調(diào)整角度運(yùn)算模塊，與前述信號(hào)處理電路連接，用以根據(jù)信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)運(yùn)算出一調(diào)整角度值，供調(diào)整動(dòng)平衡刀把上兩平衡調(diào)整環(huán)的角度；
[0017]以上所述的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)主要是在加工機(jī)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用振動(dòng)感測(cè)器測(cè)量主軸的振動(dòng)值，同時(shí)由磁感應(yīng)檢測(cè)器取得動(dòng)平衡刀把的相對(duì)位置，藉以換算出一調(diào)整角度值，并根據(jù)該調(diào)整角度值調(diào)整動(dòng)平衡刀把上的平衡調(diào)整環(huán)，藉以修正主軸的不平衡量。利用上述系統(tǒng)是先測(cè)量加工機(jī)主軸修正不平衡量以前的振動(dòng)值，配合動(dòng)平衡刀把相對(duì)位置的取得及相關(guān)系數(shù)法的運(yùn)算，得以運(yùn)算出動(dòng)平衡刀把上所設(shè)平衡調(diào)整環(huán)應(yīng)該調(diào)整的角度，藉此可快速且準(zhǔn)確地完成主軸不平衡量的修正。
[0018]本發(fā)明還提供一種加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把，具有一刀把本體，所述刀把本體上分設(shè)有兩平衡調(diào)整環(huán)及一磁性元件，所述刀把本體呈圓柱狀，其徑面上形成有兩朝軸心方向凹入的環(huán)槽，以分供設(shè)置一平衡調(diào)整環(huán)，所述環(huán)槽的槽高與槽形與平衡調(diào)整環(huán)的厚度、內(nèi)緣輪廓匹配；各平衡調(diào)整環(huán)分別由兩片半圓形的半環(huán)片組成，兩半環(huán)片分別具有一表面及一底面，其中一半環(huán)片的底面兩端分別形成有一凹部，兩凹部使半環(huán)片兩端的厚度變小，另一半環(huán)片的兩端部分別朝圓周方向延伸一凸部，所述凸部底面與半環(huán)片的底面齊平，凸部的厚度適為另一半環(huán)片兩端凹部的深度；每一平衡調(diào)整環(huán)的其中一半環(huán)片上設(shè)有一配重塊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明應(yīng)用的加工機(jī)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明在加工機(jī)主軸上所設(shè)動(dòng)平衡刀把的分解圖；
[0022]圖3是本發(fā)明在加工機(jī)主軸上所設(shè)動(dòng)平衡刀把的平面示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的電路方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下配合圖式及本發(fā)明的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段。
[0025]涉及本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，請(qǐng)參考圖1所示，主要是在一加工機(jī)10的主軸11上設(shè)有一動(dòng)平衡刀把20，該動(dòng)平衡刀把20是用以固定刀具；又主軸11上設(shè)有一振動(dòng)感測(cè)器12，在本實(shí)施例中，該振動(dòng)感測(cè)器12是由一加速規(guī)構(gòu)成。
[0026]請(qǐng)配合參考圖2所示，該動(dòng)平衡刀把20具有一刀把本體200，刀把本體200上分設(shè)有兩平衡調(diào)整環(huán)30，30’及一磁性元件21 ;涉及平衡調(diào)整環(huán)30，30’的安裝方式，詳如以下所述:
[0027]該動(dòng)平衡刀把20的刀把本體200呈圓柱狀，該刀把本體200徑面上形成有兩朝軸心方向凹入的環(huán)槽201，202，以分供設(shè)置一平衡調(diào)整環(huán)30，30’，該環(huán)槽201，202的槽高與槽形與平衡調(diào)整環(huán)30，30’的厚度、內(nèi)緣輪廓匹配。
[0028]該平衡調(diào)整環(huán)30，30’分別由兩片半圓形的半環(huán)片31，32組成(由于兩平衡調(diào)整環(huán)30，30’構(gòu)造相同，以下僅以其中一平衡調(diào)整環(huán)30說明其構(gòu)造)，兩半環(huán)片31，32分別具有一表面及一底面，其中一半環(huán)片31的底面兩端分別形成有一凹部310，兩凹部310使半環(huán)片31兩端的厚度變小(例如變成一半)，另一半環(huán)片32的兩端部分別朝圓周方向延伸一凸部320，該凸部320底面與半環(huán)片32的底面齊平，凸部320的厚度適為另一半環(huán)片31兩端凹部320的深度，且凸部320的周長(zhǎng)適為凹部310的周長(zhǎng)；當(dāng)一半環(huán)片32以其凸部320完全地疊合于另一半環(huán)片31的凹部310上，適可組成一正圓形的平衡調(diào)整環(huán)30。又平衡調(diào)整環(huán)30的其中一半環(huán)片31上設(shè)有一配重塊33，主要是在該半環(huán)片31上形成有一安裝孔311，供配重塊33嵌設(shè)其間，在本實(shí)施例中，兩平衡調(diào)整環(huán)30，30’是分別在相對(duì)位置的半環(huán)片31，32上設(shè)置配重塊33。
[0029]安裝前述兩平衡調(diào)整環(huán)30，30’時(shí)，是將其兩半環(huán)片31，32分開，再分別嵌入環(huán)槽201,202內(nèi)，使兩半環(huán)片31，32的凹部310，凸部320得以匹配地疊合，利用公差與摩擦力使平衡調(diào)整環(huán)30，30’確實(shí)地固定在動(dòng)平衡刀把20的刀把本體200上。
[0030]又本實(shí)施例中，是在刀把本體200下端套設(shè)有一螺帽22，螺帽22的徑壁上形成有一開孔220，供嵌設(shè)該磁性元件21，本實(shí)施例中，該磁性元件21是由銣鐵硼磁鐵所構(gòu)成。
[0031]再者，本發(fā)明是在前述動(dòng)平衡刀把20的相對(duì)位置上設(shè)有一磁感應(yīng)檢測(cè)器40 (如圖3所示)，該磁感應(yīng)檢測(cè)器40以微小的距離(約3?4mm)相對(duì)于刀把本體200下端的磁性元件21，當(dāng)主軸11旋轉(zhuǎn)時(shí)，由磁感應(yīng)檢測(cè)器40檢測(cè)動(dòng)平衡刀把20的相對(duì)角度(位置)。本實(shí)施例中，磁感應(yīng)檢測(cè)器40是由一巨磁阻效應(yīng)(GMR)感測(cè)器所構(gòu)成。
[0032]請(qǐng)參考圖4所示，本發(fā)明進(jìn)一步包括有一信號(hào)處理電路50及一調(diào)整角度運(yùn)算模塊60，該信號(hào)處理電路50分別與前述磁感應(yīng)檢測(cè)器40、振動(dòng)感測(cè)器12連接，用以轉(zhuǎn)換處理接收自磁感應(yīng)檢測(cè)器40、振動(dòng)感測(cè)器12的感測(cè)信號(hào)；該調(diào)整角度運(yùn)算模塊60是根據(jù)前述信號(hào)處理電路50輸出的信號(hào)運(yùn)算產(chǎn)生兩平衡調(diào)整環(huán)30，30’須調(diào)整的角度，以修正主軸11的不平衡量。
[0033]該信號(hào)處理電路50主要是由一巨磁阻效應(yīng)控制電路51、一波形轉(zhuǎn)換電路52及一數(shù)字濾波電路53組成，該巨磁阻效應(yīng)控制電路51與磁感應(yīng)檢測(cè)器40連接，以接收并處理磁感應(yīng)檢測(cè)器40傳來的檢測(cè)信號(hào)，該波形轉(zhuǎn)換電路52則將巨磁阻效應(yīng)控制電路51送出的弦波信號(hào)改為方波；該數(shù)字濾波電路53與振動(dòng)感測(cè)器12連接，以便對(duì)振動(dòng)感測(cè)器12送入的信號(hào)進(jìn)行濾波處理。
[0034]在本實(shí)施例中，信號(hào)處理電路50進(jìn)一步與一相位運(yùn)算器54及一數(shù)據(jù)擷取器55連接，該相位運(yùn)算器54與波形轉(zhuǎn)換電路52連接，以便根據(jù)磁感應(yīng)檢測(cè)器40輸出的信號(hào)計(jì)算其相位，再通過數(shù)據(jù)擷取器55送至調(diào)整角度運(yùn)算模塊60，又振動(dòng)感測(cè)器12輸出的信號(hào)經(jīng)過數(shù)字濾波電路53濾波后亦通過數(shù)據(jù)擷取器55送至調(diào)整角度運(yùn)算模塊60，以計(jì)算出兩平衡調(diào)整環(huán)30，30’應(yīng)調(diào)整的角度。在本實(shí)施例中，該相位運(yùn)算器54是由一復(fù)雜可編程邏輯裝置(CPLD)所構(gòu)成,數(shù)據(jù)擷取器55則由一數(shù)據(jù)采集(Data Acquisition,簡(jiǎn)稱DAQ)卡所構(gòu)成。該調(diào)整角度運(yùn)算模塊60可以是一部電腦，在本實(shí)施例中，該調(diào)整角度運(yùn)算模塊60運(yùn)算調(diào)整角度的方法是相關(guān)系數(shù)法，相關(guān)系數(shù)法原為估測(cè)轉(zhuǎn)子不平衡量的方法之一，相關(guān)系數(shù)矩陣是一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)(如下列式1-1)，振動(dòng)量為不平衡量所產(chǎn)生的力經(jīng)過該轉(zhuǎn)移函數(shù)的輸出:[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種加工機(jī)的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述加工機(jī)的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)包括: 一動(dòng)平衡刀把，安裝于一加工機(jī)的主軸上，供固定刀具，所述動(dòng)平衡刀把具有一刀把本體，刀把本體上分設(shè)有兩個(gè)平衡調(diào)整環(huán)及一磁性元件； 一磁感應(yīng)檢測(cè)器，相對(duì)于所述動(dòng)平衡刀把上的磁性元件； 一振動(dòng)感測(cè)器，設(shè)于加工機(jī)的主軸上，用以測(cè)量主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)值； 一信號(hào)處理電路，分別與所述磁感應(yīng)檢測(cè)器、振動(dòng)感測(cè)器連接，用以轉(zhuǎn)換處理接收自磁感應(yīng)檢測(cè)器、振動(dòng)感測(cè)器的感測(cè)信號(hào)； 一調(diào)整角度運(yùn)算模塊，與所述信號(hào)處理電路連接，并根據(jù)信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)運(yùn)算出一調(diào)整角度值，供調(diào)整動(dòng)平衡刀把上兩平衡調(diào)整環(huán)的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述加工機(jī)的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述磁感應(yīng)檢測(cè)器是一巨磁阻效應(yīng)感測(cè)器； 所述信號(hào)處理電路包括一巨磁阻效應(yīng)控制電路、一波形轉(zhuǎn)換電路及一數(shù)字濾波電路，所述巨磁阻效應(yīng)控制電路與磁感應(yīng)檢測(cè)器連接，以接收并處理磁感應(yīng)檢測(cè)器傳來的檢測(cè)信號(hào)，所述波形轉(zhuǎn)換電路將巨磁阻效應(yīng)控制電路送出的弦波信號(hào)改為方波；所述數(shù)字濾波電路與振動(dòng)感測(cè)器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述加工機(jī)的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述波形轉(zhuǎn)換電路與調(diào)整角度運(yùn)算模塊間進(jìn)一步設(shè)有一相位運(yùn)算器、一數(shù)據(jù)擷取器，以便根據(jù)磁感應(yīng)檢測(cè)器輸出的信號(hào)計(jì)算其相位，再通過數(shù)據(jù)擷取器送至調(diào)整角度運(yùn)算模塊； 所述數(shù)字濾波電路輸出端也通過數(shù)據(jù)擷取器與調(diào)整角度運(yùn)算模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述加工機(jī)的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述相位運(yùn)算器是一復(fù)雜可編程邏輯裝置； 所述數(shù)據(jù)擷取器為一數(shù)據(jù)采集DAQ卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述加工機(jī)的動(dòng)平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)感測(cè)器是一加速規(guī)。
6.一種加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把，具有一刀把本體，所述刀把本體上分設(shè)有兩平衡調(diào)整環(huán)及一磁性元件，其特征在于: 所述刀把本體呈圓柱狀，其徑面上形成有兩朝軸心方向凹入的環(huán)槽，以分供設(shè)置一平衡調(diào)整環(huán)，所述環(huán)槽的槽高與槽形與平衡調(diào)整環(huán)的厚度、內(nèi)緣輪廓匹配； 各平衡調(diào)整環(huán)分別由兩片半圓形的半環(huán)片組成，兩半環(huán)片分別具有一表面及一底面，其中一半環(huán)片的底面兩端分別形成有一凹部，兩凹部使半環(huán)片兩端的厚度變小，另一半環(huán)片的兩端部分別朝圓周方向延伸一凸部，所述凸部底面與半環(huán)片的底面齊平，凸部的厚度適為另一半環(huán)片兩端凹部的深度； 每一平衡調(diào)整環(huán)的其中一半環(huán)片上設(shè)有一配重塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把，其特征在于，所述平衡調(diào)整環(huán)的一半環(huán)片上形成有一安裝孔，供配重塊嵌設(shè)其間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把，其特征在于，所述兩平衡調(diào)整環(huán)分別在相對(duì)位置的半環(huán)片上設(shè)置配重塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把，其特征在于，所述刀把本體下端套設(shè)一螺帽，螺帽的徑壁上形成有一開孔，供嵌設(shè)所述磁性元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述加工機(jī)的動(dòng)平衡刀把，其特征在于，所述磁性元件是由銣鐵硼磁鐵所構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G01M1/30GK103674430SQ201210323863
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】張郁仁, 黃富盛 申請(qǐng)人:恩德科技股份有限公司