[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

摘要

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。

主权项

1.一种圆盘式刀库机械手位置偏差监测装置，其特征在于包括机械部分与信号监测部分，其中机械部分包括地平铁(1)、机械主轴支撑台(2)、机械主轴(3)、刀柄(4)、激光位移传感器支架(5)、圆盘式刀库(6)、光电开关支架(8)、转角辅助测量块(9)和圆盘式刀库支撑台(11)，其中圆盘式刀库支撑台(11)固定在地平铁(1)的安装面上，并且圆盘式刀库支撑台(11)与地平铁(1)配合面具有U型槽，圆盘式刀库(6)固定在圆盘式刀库支撑台(11)右侧的安装板上，机械主轴支撑台(2)固定在圆盘式刀库支撑台(11)前方的地平铁(1)的安装平面上，且机械主轴支撑台(2)与地平铁(1)配合面设置有U型槽，机械主轴(3)则固定在机械主轴支撑台(2)的面板上，刀柄(4)插于机械主轴(3)上，激光位移传感器支架(5)固定在机械主轴(3)和圆盘式刀库(6)之间的地平铁(1)上，以实现对机械手各项性能参数的监测，一个光电开关支架(8)通过磁力吸座(801)连接在机械主轴(3)左侧的地平铁(1)上，且正对机械主轴(3)上的刀柄(4)，另一个光电开关支架(8)通过磁力吸座(801)连接在圆盘式刀库(6)右侧的地平铁(1)上，且正对圆盘式刀库(6)上的刀盘换刀口处，以实现对机械手(10)是否掉刀进行监测，机械手(10)安装于圆盘式刀库(6)上，转角辅助测量块(9)通过磁力吸座安装在圆盘式刀库(6)上的机械手(10)上，刀套(7)设置在圆盘式刀库(6)上；激光位移传感器支架(5)包括底板(501)、立柱(502)、桁架(503)、垂直安装板三(504)、水平安装板一(505)、垂直安装板二(506)、垂直安装板一(507)和水平安装板二(508)，其中每个底板(501)上开设有一个U型槽，通过该U型槽将激光位移传感器支架(5)螺栓连接到地平铁(1)上，并且通过调整底板(501)在地平铁(1)上的位置，实现整个激光位移传感器支架(5)在前后方向上的调整，立柱(502)螺栓连接在底板(501)上，立柱(502)上方设有高度不同的螺栓孔(509)，桁架(503)通过两个立柱(502)上方的螺栓孔(509)螺栓连接在两个立柱(502)之间，且位于机械手(10)上方，桁架(503)通过不同高度的螺栓孔(509)可以在立柱(502)的垂直方向上调整高度，每个立柱(502)上均开有U型槽，其中垂直安装板三(504)和水平安装板一(505)螺栓连接在一个立柱(502)上的U型槽内，水平安装板二(508)通过螺栓连接在另一个立柱(502)上的U型槽内，各个安装板均可以实现在立柱(502)垂直方向上调整高度，桁架(503)水平方向上开设有U型槽，垂直安装板一(507)和垂直安装板二(506)螺栓紧固在桁架(503)上的U型槽内，垂直安装板一(507)和垂直安装板二(506)可以在桁架(503)水平方向调整位置，并且垂直安装板一(507)、垂直安装板二(506)上均开有U型槽，通过调整安装板螺栓在垂直安装板一(507)、垂直安装板二(506)上的U型槽中的位置实现垂直安装板一(507)、垂直安装板二(506)在竖直方向上高度的调整；光电开关支架(8)包括磁力吸座(801)、水平支撑杆(802)、光电开关安装板(803)、铰链(804)和竖直支撑杆(805)，其中竖直支撑杆(805)固定在磁力吸座(801)上，水平支撑杆(802)通过铰链(804)安装在竖直支撑杆(805)上，可以实现在竖直方向上的调整，光电开关安装板(803)上开有两个螺栓孔，上方螺栓孔与水平支撑杆(802)螺栓连接，光电开关安装板(803)下方的螺栓孔用于安装光电开关；信号监测部分包括激光位移传感器一(14)、激光位移传感器二(13)、激光位移传感器五(12)、激光位移传感器四(15)、激光位移传感器三(16)、光电开关一(17)和光电开关二(18)，其中激光位移传感器一(14)的感测头垂直向下安装在垂直安装板一(507)上，其激光束打在机械手(10)手臂上表面的转角辅助测量块(9)的斜面上；激光位移传感器二(13)感测头垂直向下安装在垂直安装板二(506)上，其激光束打在机械手(10)手臂的上表面处；激光位移传感器三(16)竖直向上安装于垂直安装板三(504)上，其激光束打在机械手(10)手臂下平面处；激光位移传感器四(15)、激光位移传感器五(12)分别水平安装于水平安装板二(508)、水平安装板一(505)上，其激光束打在机械手(10)手爪端面上；光电开关二(18)紧固在圆盘式刀库(6)右侧地平铁(1)上的光电开关支架(8)上，用于监测圆盘式刀库(6)换刀口处是否掉刀，光电开关一(17)紧固在连接在机械主轴(3)左侧地平铁(1)上的光电开关支架(8)上，用于监测机械主轴(3)是否掉刀。