研磨棒尺寸自動化測量模組及其使用方法
【專利摘要】本發明提供一種研磨棒尺寸自動化測量模組，包括：測頭，其位于磨床中用于夾持棒料的旋轉軸沿進給方向的遠端，由底座以及對稱安裝在其上的信號發生器、信號接收器組成；計算模塊，其與磨床中的數控模塊連接，通過輸入端口外接信號接收器，所述數控模塊與信號發生器連接。該模組可安裝在現有設備上使用，通過控制研磨棒的進給和旋轉、讀取光信號的覆蓋長度變化而實現對棒料直徑與圓度的非接觸式自動測量。該模組利用現有資源、無需另置設備，與人工手動測量相比，其測量速度更快、測量點覆蓋面更廣，且可避免損傷棒料，以及簡化工序、解放人力資源。因此，該模組能夠提高研磨棒尺寸測量結果的準確性，并有利于控制成本、提高效率、降低報廢率。
【專利說明】研磨棒尺寸自動化測量模組及其使用方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及軸類零件加工設備領域，特別涉及一種研磨棒尺寸自動化測量模組及其使用方法。

【背景技術】
[0002]精密軸類零件的制作，通常是先加工出一種棒狀的毛坯料，再通過切削等工藝，進一步加工出零件的各種特征尺寸。這種毛坯料稱為研磨棒，其自身的尺寸精度首先要達到一定的技術指標，這樣才能保證后續工藝滿足零件特征尺寸的加工精度要求。
[0003]將研磨棒加工為精密軸類零件的過程，通常是在含有平移軸(沿進給方向運動的水平軸)以及固定在平移軸上、用于夾持棒料的旋轉軸(沿軸向旋轉的旋轉軸)的磨床上完成的。還可以利用安裝在計算機中的數控模塊與機械裝置進行連接，從而對上述平移軸、旋轉軸的運動過程進行預先設定和遠程操作。
[0004]研磨棒是通過無心磨床對外表面進行磨削加工而制成的，其精度指標包括棒料截面的直徑和圓度。在棒料的不同區域，存在截面直徑、圓度的微小變化，當這種變化超出公差允許的范圍時即形成超差，不允許直接用于后續加工；特別是在棒料自身長度較長的情況下，出現超差的概率也相應增加。因此在將研磨棒加工為精密軸類零件之前，需要預先對棒料不同區域的截面進行直徑、圓度檢測，以確保其尺寸偏差波動控制在允許的誤差范圍之內。
[0005]在相關技術中，采用接觸式測量工具及方法對研磨棒的尺寸指標進行預檢。然而這種方法存在以下問題:其一，抽檢點有限，檢測覆蓋面不足，測量結果準確度低；其二，測量結果受人為、主觀因素影響較大；其三，多次接觸提高棒料損傷甚至報廢的概率；其四，工序繁瑣，勞動強度大，效率低，成本高。


【發明內容】

[0006]針對現有的采用接觸式工具及方法檢測研磨棒直徑和圓度所導致的測量結果不準確、棒料報廢率高，以及成本高、效率低的上述缺陷和問題，本發明的目的是提供一種安裝在現有設備上的、以非接觸方式自動運行的、測量速度更快、結果更準確的研磨棒尺寸自動化測量模組及其使用方法。
[0007]為達到上述目的，本發明提供如下技術方案:一種研磨棒尺寸自動化測量模組，其特征在于，包括:測頭、計算模塊，所述測頭位于磨床中用于夾持棒料的旋轉軸沿棒料進給方向的遠端，其由底座，以及對稱安裝在其上的信號發生器、信號接收器組成，所述計算模塊與磨床中用于控制棒料進給的數控模塊連接，通過輸入端口外接信號接收器，所述數控模塊與信號發生器連接。
[0008]作為上述技術方案的優選，所述計算模塊的輸入端口與信號接收器通過網線連接。
[0009]作為上述技術方案的優選，所述計算模塊安裝在計算機中。
[0010]作為上述技術方案的優選，所述信號發生器、信號接收器的垂直高度大于研磨棒的直徑。
[0011]本發明還提供一種研磨棒尺寸自動化測量模組的使用方法，其特征在于，含有以下步驟:
[0012]Ql:將測頭安裝在磨床上，使其位于旋轉軸沿棒料進給方向的遠端，將計算模塊安裝在計算機中，其與用于控制棒料進給的數控模塊以電路連接；
[0013]Q2:調整研磨棒的位置，使其位于測頭的信號發生器、信號接收器之間；
[0014]Q3:測頭啟動，信號發生器向信號接收器發射出覆蓋長度為L的光信號，進給研磨棒，使其穿過光信號所覆蓋的測量區域，并遮擋住一部分光信號；
[0015]Q4:當研磨棒的測量點進入測量區域時，信號接收器分別讀取未被遮擋的上、下兩部分光信號的覆蓋長度U、L2，然后將所讀取的數值傳輸至計算模塊；
[0016]Q5:計算模塊根據光信號的覆蓋長度差值計算出該測量點所對應的研磨棒直徑D1=L-L1-L2 ；
[0017]Q6:控制研磨棒沿進給方向運動，繼續測量下一個測量點所對應的研磨棒直徑值。
[0018]作為上述使用方法的優選，還含有以下步驟:
[0019]Q7:當研磨棒的某測量點進入測量區域時，停止進給，測量并計算出該測量點所對應的研磨棒直SD1，然后將旋轉軸旋轉一定角度，使與該測量點處于同一截面上的另一測量點進入測量區域，測量并計算出這個新測量點所對應的研磨棒直徑D2 ；
[0020]Q8:控制旋轉軸旋轉，繼續測量該截面上的下一個測量點所對應的研磨棒直徑Dn ;
[0021]Q9:計算模塊根據同一截面上所測得的多個直徑0?，計算出該截面的直徑分布寬度，作為研磨棒在該截面處所對應的圓度C。
[0022]作為上述使用方法的優選，研磨棒在某截面處所對應的圓度C，還可按照以下方法計算:
[0023]QlO:計算模塊查找位于同一截面上的直徑最大值Dmax和最小值Dmin,以其差值作為研磨棒在該截面處所對應的圓度C=Dmax-Dmin。
[0024]本發明所提供的研磨棒尺寸自動化測量模組，可安裝在現有加工設備上使用，通過控制研磨棒的進給和旋轉、讀取光信號的覆蓋長度變化而實現對于研磨棒直徑與圓度的非接觸式自動測量，并由計算機程序計算、分析測量結果。該模組充分利用現有資源、無需另置設備，與人工手動測量相比，其測量速度更快、測量點覆蓋面更廣、讀數更客觀，且可避免損傷棒料，以及簡化工序、解放人力資源。因此，該自動化測量模組能夠提高研磨棒尺寸測量結果的準確性，并有利于控制成本、提高效率、降低報廢率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026] 圖1為本發明實施例的研磨棒尺寸自動化測量模組應用于磨床中的結構示意圖。
[0027]圖2為本發明實施例的研磨棒尺寸自動化測量模組中的測頭的結構及工作原理示意圖。
[0028]圖3為本發明實施例的研磨棒尺寸自動化測量模組的使用方法的步驟流程圖。

【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]如圖1所示，在磨床上安裝有沿棒料進給方向運動的平移軸1001，所述平移軸1001上設置有用于夾持棒料的、沿軸向旋轉的旋轉軸1002，在計算機2001中安裝有用于控制棒料進給的數控模塊2002，其分別與所述平移軸1001、旋轉軸1002連接，其原有的連接方式在圖1中以虛線表示。
[0031]如圖1所示，本發明實施例提供的一種研磨棒尺寸自動化測量模組，包括:測頭1、計算模塊2，所述測頭I安裝在磨床上，其位于旋轉軸1002沿棒料進給方向的遠端，由底座11以及對稱安裝在其上的信號發生器12、信號接收器13組成，所述計算模塊2安裝在計算機2001中，其與數控模塊2002連接，并通過輸入端口 21外接信號接收器13，所述數控模塊2002還與信號發生器12連接。
[0032]如圖1所示，所述計算模塊2的輸入端口 21與信號接收器13通過網線3連接。
[0033]如圖2所示，所述信號發生器12、信號接收器13對稱地安裝在測頭I的底座11上，其垂直高度均大于研磨棒的直徑。圖2中的箭頭表示由信號發生器12向信號接收器13所發射的光信號。圖2中的黑色實心圓表示穿過測頭I的研磨棒。
[0034]如圖2、圖3所示，本發明實施例還提供一種研磨棒尺寸自動化測量模組的使用方法，含有以下步驟:將測頭安裝在磨床上，使其位于旋轉軸沿棒料進給方向的遠端，將計算模塊安裝在計算機中，其與用于控制棒料進給的數控模塊以電路連接；調整研磨棒的位置，使其位于測頭的信號發生器、信號接收器之間；測頭啟動，信號發生器向信號接收器發射出覆蓋長度為L的光信號，進給研磨棒，使其穿過光信號所覆蓋的測量區域，并遮擋住一部分光信號；當研磨棒的測量點進入測量區域時，信號接收器分別讀取未被遮擋的上、下兩部分光信號的覆蓋長度Lp L2，然后將所讀取的數值傳輸至計算模塊；計算模塊根據光信號的覆蓋長度差值計算出該測量點所對應的研磨棒直徑D1=L-L1-L2 ;控制研磨棒沿進給方向運動，繼續測量下一個測量點所對應的研磨棒直徑值。
[0035]如圖3所示，作為上述方法的優選，還按照以下步驟執行:當研磨棒的某測量點進入測量區域時，停止進給，測量并計算出該測量點所對應的研磨棒直徑D1，然后將旋轉軸旋轉一定角度，使與該測量點處于同一截面上的另一測量點進入測量區域，測量并計算出這個新測量點所對應的研磨棒直徑D2 ;控制旋轉軸旋轉,繼續測量該截面上的下一個測量點所對應的研磨棒直徑Dn ;計算模塊根據同一截面上所測得的多個直徑Dn，計算出該截面的直徑分布寬度，作為研磨棒在該截面處所對應的圓度C。
[0036]如圖3所示，作為上述方法的優選，研磨棒在某截面處所對應的圓度C，還可按照以下方法計算:計算模塊查找位于同一截面上的直徑最大值Dmax和最小值Dmin,以其差值作為研磨棒在該截面處所對應的圓度C=Dmax-Dmin。
[0037]本發明所提供的研磨棒尺寸自動化測量模組，只需安裝在將研磨棒加工為精密軸類零件的現有設備上即可使用，無需另行購置儀器、設備，因此能夠以較低的開銷換取整體成本的顯著下降。該模組及其使用方法與傳統的手工模式相比，在科學化程度和自動化程度上都具有較為明顯的優勢，更能夠適應大規模、批量化的生產模式。
[0038]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種研磨棒尺寸自動化測量模組，其特征在于，包括:測頭、計算模塊，所述測頭位于磨床中用于夾持棒料的旋轉軸沿棒料進給方向的遠端，其由底座，以及對稱安裝在其上的信號發生器、信號接收器組成，所述計算模塊與磨床中用于控制棒料進給的數控模塊連接，通過輸入端口外接信號接收器，所述數控模塊與信號發生器連接。
2.根據權利要求1所述的一種研磨棒尺寸自動化測量模組，其特征在于，所述計算模塊的輸入端口與信號接收器通過網線連接。
3.根據權利要求1所述的一種研磨棒尺寸自動化測量模組，其特征在于，所述計算模塊安裝在計算機中。
4.根據權利要求1所述的一種研磨棒尺寸自動化測量模組，其特征在于，所述信號發生器、信號接收器的垂直高度大于研磨棒的直徑。
5.一種研磨棒尺寸自動化測量模組的使用方法，其特征在于，含有以下步驟: Ql:將測頭安裝在磨床上，使其位于旋轉軸沿棒料進給方向的遠端，將計算模塊安裝在計算機中，其與用于控制棒料進給的數控模塊以電路連接； Q2:調整研磨棒的位置，使其位于測頭的信號發生器、信號接收器之間； Q3:測頭啟動，信號發生器向信號接收器發射出覆蓋長度為L的光信號，進給研磨棒，使其穿過光信號所覆蓋的測量區域，并遮擋住一部分光信號； Q4:當研磨棒的測量點進入測量區域時，信號接收器分別讀取未被遮擋的上、下兩部分光信號的覆蓋長度U、L2，然后將所讀取的數值傳輸至計算模塊； Q5:計算模塊根據光信號的覆蓋長度差值計算出該測量點所對應的研磨棒直徑D1=L-L1-L2 ； Q6:控制研磨棒沿進給方向運動，繼續測量下一個測量點所對應的研磨棒直徑值。
6.根據權利要求5所述的一種研磨棒尺寸自動化測量模組的使用方法，其特征在于，還含有以下步驟: Q7:當研磨棒的某測量點進入測量區域時，停止進給，測量并計算出該測量點所對應的研磨棒直徑D1，然后將旋轉軸旋轉一定角度，使與該測量點處于同一截面上的另一測量點進入測量區域，測量并計算出這個新測量點所對應的研磨棒直徑D2 ； Q8:控制旋轉軸旋轉,繼續測量該截面上的下一個測量點所對應的研磨棒直徑Dn ； Q9:計算模塊根據同一截面上所測得的多個直SDn，計算出該截面的直徑分布寬度，作為研磨棒在該截面處所對應的圓度C。
7.根據權利要求5所述的一種研磨棒尺寸自動化測量模組的使用方法，其特征在于，研磨棒在某截面處所對應的圓度C，還可按照以下方法計算: QlO:計算模塊查找位于同一截面上的直徑最大值Dmax和最小值Dmin,以其差值作為研磨棒在該截面處所對應的圓度C=Dmax-Dmin。
【文檔編號】B24B49/02GK104044072SQ201310077897
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月12日 優先權日:2013年3月12日
【發明者】崔華 申請人:昆山允可精密工業技術有限公司