[发明专利]一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置及故障预警方法

说明书

本发明公开了一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置及故障预警方法，属于数控机床功能部件性能监测领域，监测装置包括机械结构和信号监测模块，针对机械手扣刀点转角、机械手扣刀点Z向位移、机械手原点转角、机械手原点Z向位移以及主轴和刀盘换刀口处是否掉刀进行监测；并提出一种基于ARMA模型的圆盘式刀库机械手故障预警方法，对机械手位置偏差指标的未来发展趋势做出预测，根据预测结果实现对圆盘式刀库机械手某种故障的预警，本技术方案可以实现对圆盘式刀库机械手位置偏差的监测及预警。

技术领域

本发明涉及一种应用于数控机床圆盘式刀库机械手的位置偏差监测装置及故障预警方法，属于数控机床功能部件性能监测技术领域，是一种能够对圆盘式刀库机械手的原点转角、机械手原点Z向位移、机械手扣刀点转角、机械手扣刀点Z向位移及是否发生掉刀进行监测的装置以及可以预测出圆盘式刀库机械手何时发生何种故障的预警方法。

背景技术

数控机床是提高一个国家制造水平和装备水平的基础，这个基础直接影响到一个国家的经济水平和综合国力，直接关系到一个国家的国际地位。随着先进制造业的发展，我国正在逐步从一个制造大国向制造强国转变，我国的数控机床在整体质量上已经取得了很大的提高，但仍然存在一些问题，机床的可靠性较低依然是制约机床发展的一个重要因素。根据数据显示，机床的关键功能部件故障是导致国产数控机床可靠性较低的主要原因，圆盘式刀库及机械手作为加工中心的关键功能部件之一，其可靠性水平直接影响着整机的水平。刀库和机械手执行的动作多，速度快，对定位精度要求较高，在较复杂零件的加工过程中，由于频繁的更换刀具，这就使得刀库及机械手成为影响加工中心可靠性的关键环节。

圆盘式刀库作为加工中心高故障率的关键功能部件之一，具有多种故障模式，且故障发生后，需要耗费大量的时间和人力才能进行维修，且通常采用的维修方式效果都不理想，为提高圆盘式刀库的可靠性，降低其故障发生率，要对圆盘式刀库进行台架试验，建立状态监测系统实现对刀库各个性能指标的实时监测，并建立故障预警模型，提出预警方法，实现刀库的故障预警。

现有的圆盘式刀库及机械手的综合性能检测装置有很多，检测方法多样，但是采集的多为振动、电流、电压、温度及压力等一些比较常见的参量，对于机械手原点转角偏差、机械手原点Z向位移、机械手扣刀点转角偏差和机械手扣刀点Z向位移等此类性能指标的检测装置和方法则比较少见，并且对于此类性能指标的检测，往往需要多个传感器协同作用才能实现一个参量的采集，采集系统的搭建较为繁琐，检测方法较复杂，且严重浪费了资源。

圆盘式刀库的故障率较高，若发生故障则整机必须停机维修检查，严重影响生产加工效率，且针对复杂装备系统采用的维修方式多为“事后维修”和“计划维修”，两种维修方式的效果都不理想，增加维修成本甚至会造成生命安全事故。为提高圆盘式刀库的可靠性，降低其故障发生率，有必要提出一种故障预警模型。

发明内容

本发明提供一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置及故障预警方法，能够对于机械手的原点转角偏差、机械手原点Z向位移、机械手扣刀点转角偏差、机械手扣刀点Z向位移以及是否掉刀进行监测，是一种针对于机械手性能指标的简易检测装置，使得每个参量采用较少的传感器协同实现监测任务，提高监测效率和精度，节省监测成本，并能实现圆盘式刀库机械手故障的预警，采用“基于状态维修”的维修方式，具体实施方式为根据当前的工作状态进行预测，制定维修策略，对圆盘式刀库机械手各项性能指标的未来发展趋势进行预测，提出维修策略，最终提高其运行可靠性。

一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置，包括机械部分与信号监测部分，