機床動態(tài)誤差檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種機床動態(tài)誤差檢測方法，該方法包括：通過機床電機同軸端及隨動端的傳動鏈，帶動設置在機床電機同軸端傳動鏈及隨動端傳動鏈的測量傳感器，產生兩組差分測量信號；接收所述兩組差分測量信號，并對所述兩組差分測量信號進行分析處理，獲得所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差；接收所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據，并對所述頻率差及相位差數據進行分析處理，獲得機床動態(tài)誤差檢測數據及離線機床性能指標數據。本發(fā)明直接在機床上測量傳動鏈，無需安裝工件或卸載傳動鏈，耗時短，節(jié)省人力，方便操作人員及時調整傳動鏈，降低了磨削損耗，提高了磨削效率。
【專利說明】機床動態(tài)誤差檢測方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及精密機床領域，尤其涉及一種機床動態(tài)誤差檢測方法及裝置。
【背景技術】
[0002]機床的傳動誤差用來衡量傳動鏈的傳動精度與其傳遞運動的準確程度，是機床性能的重要衡量指標。
[0003]由于機床的傳動鏈存在誤差，這會導致工件表面成形運動軌跡存在誤差，最終反映到被加工工件上引起成形表面的形狀誤差。
[0004]目前無論是對精密機床進行出廠驗收(機床性能指標是否達到出廠標準)，還是對精密機床加工工件進行誤差檢測，都需要對機床傳動控制系統(tǒng)的誤差進行檢測，傳統(tǒng)的精密機床傳動控制系統(tǒng)的誤差檢測方法主要有兩種:
[0005](I)加工典型零件法
[0006]該方法是在磨削完成之后，將加工工件拿到試驗室用周節(jié)儀、萬能測齒儀、齒輪測量中心器材等設備進行檢測，耗時長，要等待一個工件磨削完成之后，才能進行測量。
[0007]檢測完成后，觀察紙帶上的曲線是否有明顯異?，F象，測量磨削精度，從而確定是否需要對機床的傳動鏈進行重新裝配或調整。該方法光憑檢測描述的曲線并不能充分揭示各傳動鏈的誤差原因，磨削人員的加工、安裝經驗對是否能正確調整傳動鏈，降低磨削損耗起著至關重要的作用，需要專業(yè)有經驗的機械人員對工件進行分析，并逐個排除問題。
[0008](2)靜態(tài)誤差檢測法
[0009]該方法采用于機床檢測和驗收測試測量系統(tǒng)(如德國海德漢的KGM181和VM182測量系統(tǒng))直接對機床或工件進行檢測，耗時長，要將整個傳動鏈的拆下逐個測量；另外，這種直接檢測的方法雖能排除機床本身的影響和能區(qū)分不同影響因素，但卻只適用于銑床和車床，具有很大的局限性。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種機床動態(tài)誤差檢測方法及裝置，以解決上述技術問題。
[0011]為實現上述目的本發(fā)明提供了一種機床動態(tài)誤差檢測方法，包括:
[0012]通過機床電機同軸端及隨動端的傳動鏈，帶動設置在機床電機同軸端傳動鏈及隨動端傳動鏈的測量傳感器，產生兩組差分測量信號；
[0013]接收兩組差分測量信號，并對兩組差分測量信號進行分析處理，獲得兩組差分測量信號的頻率差及相位差；
[0014]接收兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據，并對頻率差及相位差數據進行分析處理，獲得機床動態(tài)誤差檢測數據及離線機床性能指標數據。
[0015]本發(fā)明還提供了一種機床動態(tài)誤差檢測裝置，包括:
[0016]用于通過機床電機同軸端及隨動端的傳動鏈帶動設置在機床電機同軸端傳動鏈及隨動端傳動鏈的測量傳感器產生兩組差分測量信號的傳感器單元；
[0017]用于接收兩組差分測量信號并對兩組差分測量信號進行分析處理獲得兩組差分測量信號的頻率差及相位差的測量信號分析處理單元；及
[0018]用于接收兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據并對頻率差及相位差數據進行分析處理獲得機床動態(tài)誤差檢測數據及離線機床性能指標數據的數據分析處理單元。
[0019]與加工典型零件法及靜態(tài)誤差檢測法的現有技術相比，本發(fā)明采用動態(tài)誤差檢測方法及裝置，具有以下有益效果:
[0020](I)直接在機床上測量傳動鏈，無需安裝工件或卸載傳動鏈，耗時短，節(jié)省了人力，方便操作人員及時調整傳動鏈，降低了磨削損耗，提高了磨削效率；
[0021](2)可用于各種機床，適用性廣；
[0022](3)通過獲得的機床動態(tài)誤差檢測數據，一般機械人員即可對數據進行分析，對人員的專業(yè)性及經驗要求較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明機床動態(tài)誤差檢測方法的流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明機床動態(tài)誤差檢測裝置的結構框圖；
[0025]圖3為本發(fā)明機床動態(tài)誤差檢測方法中頻率差的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細說明，但應當說明的是，這些實施方式并非對本發(fā)明的限制，本領域普通技術人員根據這些實施方式所作的功能、方法、或者結構上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
[0027]參圖1至圖3所示，圖1為本發(fā)明機床動態(tài)誤差檢測方法的流程圖；圖2為本發(fā)明機床動態(tài)誤差檢測裝置的結構框圖；圖3為本發(fā)明機床動態(tài)誤差檢測方法中頻率差的示意圖。
[0028]傳動鏈是機床的重要組成部分，它的誤差是周期性的。測量加工件兩端傳動鏈的同步性，可以實現對傳動系統(tǒng)動態(tài)精度的評價、傳動部件的故障診斷和系統(tǒng)的動態(tài)特性的識別，對于傳動系統(tǒng)的設計優(yōu)化、質量評估、工藝改進和設備維修等方面起著重要作用。
[0029]本發(fā)明的基本原理是在電動機同軸端和其帶動的傳動鏈終端的同軸上各安裝一個高精度旋轉編碼器或直線光柵尺傳感器，作為感測基準部件。
[0030]由于同軸聯動，因此電機的實際轉速恰好正比例于光柵的輸出頻率。假定電機端輸出頻率為fl，隨動端頻率為f2，本發(fā)明的目的是計算出電機端輸出頻率fl與隨動端輸出頻率f2之間的頻率差值Λ σ和相位差值(參圖3所示)，并實時顯示此差值。
[0031]在本實施方式中，一種機床動態(tài)誤差檢測方法，包括:
[0032]步驟SI，通過機床電機同軸端及隨動端的傳動鏈，帶動設置在機床電機同軸端傳動鏈及隨動端傳動鏈的測量傳感器，產生兩組差分測量信號。
[0033]測量傳感器包括但不限于高精度旋轉編碼器或直線光柵尺傳感器。
[0034]步驟S2，接收兩組差分測量信號，并對兩組差分測量信號進行分析處理，獲得兩組差分測量信號的頻率差及相位差。[0035]步驟S2具體包括以下子步驟:
[0036](I)接收兩組差分測量信號，并將兩組差分測量信號整合為兩路脈沖信號；
[0037](2)濾去兩路脈沖信號中的高頻干擾信號；
[0038](3)將濾去高頻干擾信號的兩路脈沖信號進行信號倍頻處理；
[0039](4)在時序上錯開信號倍增后的兩路脈沖信號；
[0040](5)計算錯開后的兩路脈沖信號的頻率差和相位差；
[0041](6)通過但不限于RS485通訊方式傳輸兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據。
[0042]步驟S3，接收兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據，并對頻率差及相位差數據進行分析處理，獲得機床動態(tài)誤差檢測數據及離線機床性能指標數據。
[0043]在本實施方式中，一種機床動態(tài)誤差檢測裝置，包括:
[0044](I)通過機床電機同軸端及隨動端的傳動鏈帶動分別設置在機床電機同軸端傳動鏈及隨動端傳動鏈的測量傳感器產生兩組差分測量信號的傳感器單元10。
[0045]在被磨工件的電機同軸端即機床傳動鏈A端安裝編碼器或者光柵A，隨動端即機床傳動鏈B端安裝編碼器或光柵B。測量時，由兩端的傳動鏈帶動編碼器或者光柵，產生兩組差分測量信號。信號的準確測量周期最大為200KHZ。
[0046](2)用于接收兩組差分測量信號并對兩組差分測量信號進行分析處理獲得兩組差分測量信號的頻率差及相位差的測量信號分析處理單元20。
[0047]信號分析處理單元20包括差分信號接收模塊21、濾波整形模塊22、電子細分模塊23、時差處理模塊24、頻鑒相鑒模塊25、通訊模塊26。
[0048]差分信號接收模塊21用于將兩組差分信號，整合成兩路脈沖信號；
[0049]濾波整形模塊22采用低通濾波電路，用于濾去高頻干擾信號；
[0050]電子細分模塊23采用乘法電路，根據傳動比，乘上一個系數，用于將信號倍頻，提高檢測精度；
[0051]時差處理模塊24用于在時序上將兩路脈沖信號錯開，降低信號間的干擾；
[0052]頻鑒相鑒模塊25采用計數電路，用于計算兩路信號的頻率差和相位差；
[0053]通訊模塊26采用RS485通訊方式，用于傳輸兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據，通訊速率為115200bps。
[0054](3)用于接收兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據并對頻率差及相位差數據進行分析處理獲得機床動態(tài)誤差檢測數據及離線機床性能指標數據的數據分析處理單元30。
[0055]數據分析處理單元30采用內置嵌入式IPC和PC對數據進行分析處理。
[0056]IPC(industry personal computer)用來設置磨削參數、儲存檢測數據、分析處理檢測的結果，并用表格、曲線等方式顯示出來。
[0057]PC (personal computer)用來獲取IPC中的數據,進行離線機床性能和誤差分析，數據存檔。
[0058]本發(fā)明通過提供了一種機床動態(tài)誤差檢測方法及裝置，具有以下有益效果:
[0059](I)直接在機床上測量傳動鏈，無需安裝工件或卸載傳動鏈，耗時短，了人力，方便操作人員及時調整傳動鏈，降低了磨削損耗，提高了磨削效率；[0060](2)可用于各種機床，適用性廣；
[0061](3)通過獲得的機床動態(tài)誤差檢測數據，一般機械人員即可對數據進行分析，對人員的專業(yè)性及經驗要求較低。
[0062]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0063]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
【權利要求】
1.一種機床動態(tài)誤差檢測方法，其特征在于，包括: 通過機床電機同軸端及隨動端的傳動鏈，帶動設置在機床電機同軸端傳動鏈及隨動端傳動鏈的測量傳感器，產生兩組差分測量信號； 接收所述兩組差分測量信號，并對所述兩組差分測量信號進行分析處理，獲得所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差； 接收所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據，并對所述頻率差及相位差數據進行分析處理，獲得機床動態(tài)誤差檢測數據及離線機床性能指標數據。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述測量傳感器包括但不限于高精度旋轉編碼器或直線光柵尺傳感器。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述兩組差分測量信號，并對所述兩組差分測量信號進行分析處理，獲得所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差，包括: 接收所述兩組差分測量信號，并將所述兩組差分測量信號整合為兩路脈沖信號； 濾去所述兩路脈沖信號中的高頻干擾信號； 將濾去高頻干擾信號的兩路脈沖信號進行信號倍頻處理； 在時序上錯開信號倍增后的所述兩路脈沖信號； 計算錯開后的所述兩路脈沖信號的頻率差和相位差。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括: 通過但不限于RS485通訊方式傳輸所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據。
5.一種機床動態(tài)誤差檢測裝置，其特征在于，包括: 用于通過機床電機同軸端及隨動端的傳動鏈帶動分別設置在機床電機同軸端傳動鏈及隨動端傳動鏈的測量傳感器產生兩組差分測量信號的傳感器單元； 用于接收所述兩組差分測量信號并對所述兩組差分測量信號進行分析處理獲得所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差的測量信號分析處理單元；及 用于接收所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據并對所述頻率差及相位差數據進行分析處理獲得機床動態(tài)誤差檢測數據及離線機床性能指標數據的數據分析處理單J Li ο
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述傳感器單元包括但不限于高精度旋轉編碼器或直線光柵尺傳感器。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述測量信號分析處理單元包括: 用于接收所述兩組差分測量信號并將所述兩組差分測量信號整合為兩路脈沖信號的差分信號接收模塊； 用于濾去所述兩路脈沖信號中的高頻干擾信號的濾波整形模塊； 用于將濾去高頻干擾信號的兩路脈沖信號進行信號倍頻處理的電子細分模塊； 用于在時序上錯開信號倍增后的所述兩路脈沖信號的時差處理模塊； 用于計算錯開后的所述兩路脈沖信號的頻率差和相位差的頻鑒相鑒模塊。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括: 用于通過但不限于RS485通訊方式傳輸所述兩組差分測量信號的頻率差及相位差數據的通訊模塊。
【文檔編號】B23Q17/00GK103978403SQ201410224932
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權日:2014年5月27日
【發(fā)明者】辛川 申請人:無錫漢柏信息技術有限公司