一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及非接触式测量技术领域，公开了一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置，包括底座，底座上部铰接有测量外架，测量外架上部铰接有测量架弯臂，测量架弯臂下端设有测量臂座，测量臂座内滑动连接有第一对称测量臂和第二对称测量臂，第一对称测量臂上设有第一探测部，第二对称测量臂上设有第二探测部，测量臂座中部连接有中位探测部，测量臂座内设有驱动部，驱动部驱动第一对称测量臂和第二对称测量臂移动。本方案主要应用于数控轧辊磨床在线测量功能中，解决了现有技术中测量装置测量精度低、测量过程中需要多次停车再启动致使轧辊磨削加工效率低以及测量过程中因需要将探头与待测轧辊表面接触并压紧致使降低轧辊表面质量的问题。

A non contact three point measuring device for high speed precision roll grinder

【技术实现步骤摘要】
一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置
本专利技术涉及非接触式测量
，具体为公开了一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置。
技术介绍
轧辊磨床为金属切削机床，由床身、头架、尾架、托架、纵横拖板、磨头、测量架及电气数控系统组成，分为承载系统、驱动系统、磨削系统、测量系统和控制系统五个子系统。工件由头架、尾架和托架支撑，并由头架驱动旋转。数控系统根据轧辊表面母线的数学模型，控制机床作多轴复合运动，在运动过程中实现砂轮对辊面金属的磨削。在线测量系统实时地将测量数据反馈给磨床控制系统，并由控制系统对机床出闭环控制，从而完成对工件的精密加工。现有技术中轧辊磨床采用的测量方式都为两点测力式接触测量，其测量工作原理类似于大型的游标卡尺。目前，大多轧辊磨床采用的测量装置均为两点接触式，如图3、图4所示，传统的两点接触测量装置工作部分由测量臂座上安装两个对称的测量臂及探头组成，两点接触测量装置在测量工作时的工作原理都非常接近，类似于游标卡尺的测量原理：整体测量装置安装在轧辊磨床的床身上，测量前，先将轧辊磨床停车待到待测轧辊平稳不再运动，然后由导轨带动整体测量装置在待测轧辊的轴向方向运动选取测量区域；选取测量区域后，两个对称安装在测量臂座前后的测量臂同时靠近待测轧辊，直到探头与待测轧辊表面接触并压紧，使压力传感器检测到一定压力值时反馈给控制系统使得测量臂不再运动，最终测得待测轧辊外廓数据，这类传统测力式两点接触测量装置测量范围受到测量臂座的机械结构限制，且由于两个测量探头不在同一表面，测得数据精度不高，只能达到0.01mm且不能参与程序运算，无法实时反馈测量数据对加工参数进行调整，并且测量时因为探头与待测轧辊表面要直接接触所以要多次停车再启动严重影响加工效率并影响轧辊表面质量，因此这类两点接触式测量装置并不能很好的适应现代工业要求。
技术实现思路
本专利技术意在提供一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置，以解决现有技术中两点接触式测量装置测量精度低、测量过程中需要多次停车再启动致使轧辊磨削加工效率低以及测量过程中因需要将探头与待测轧辊表面接触并压紧致使降低轧辊表面质量的问题。本专利技术提供基础方案是：一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置，包括水平滑动连接在数控轧辊磨床床身上的底座，底座呈竖直向布置，底座上部铰接有水平的测量外架，测量外架远离底座的一端铰接有L形的测量架弯臂，测量外架上部铰接有液压缸，液压缸的活塞杆铰接在测量架弯臂上部，测量架弯臂远离测量外架的一端设有呈长方形状的具有空腔的测量臂座，测量臂座的空腔内沿长度方向水平滑动连接有第一对称测量臂和第二对称测量臂，第一对称测量臂和第二对称测量臂靠近待测轧辊的一侧贯穿测量臂座并向外延伸形成延伸部，两个延伸部相互靠近后构成U形状，第一对称测量臂延伸部上连接有第一探测部，第二对称测量臂延伸部上连接有第二探测部，测量臂座靠近待测轧辊的一侧中部连接有中位测量臂，中位测量臂上连接有中位探测部，测量臂座内设有驱动部，驱动部驱动第一对称测量臂和第二对称测量臂沿测量臂座空腔的长度方向移动。基础方案的工作原理：在测量时，先调整底座的位置，使测量外架和测量架弯臂沿平行于待测轧辊轴向方向的位置移动，避开加工区域选择测量区域，防止第一探测部、第二探测部、中位探测部损坏；液压缸活塞杆伸缩可以使测量架弯臂绕着与测量外架的铰接点上下摆动，测量架弯臂上下摆动可以带动中位测量臂靠近或远离待测轧辊，然后中位测量臂带动中位探测部靠近或者远离待测轧辊，从而调整中位探测部距离待测轧辊的距离，使待测轧辊进入中位探测部的探测范围；驱动部可以驱动第一对称测量臂和第二对称测量臂相互靠近或者远离，第一对称测量臂和第二对称测量臂相互靠近或者远离带动延伸部上的第一探测部和第二探测部相互靠近或者远离，从而调整第一探测部和第二探测部距离待测轧辊的距离，使待测轧辊进入第一探测部和第二探测部的探测范围内。整体测量系统的测量原理结合了三点成圆原理及频域法误差分离技术。三点成圆原理是将三个传感器的测量值，转化为以待测轧辊中心为坐标原点的坐标值，以三个坐标为顶点可组成三角形，该三角形即为组成圆形的内接三角形，据此可以计算出待测轧辊被测量区域的外廓圆形表达式。频域法误差分离技术的原理是根据传感器接受的待测轧辊外廓信息的频率与主轴回转误差信息的频率不同，先根据传感器之间夹角和传感器灵敏度设定权系数，在数据接收处理时消去部分误差，之后通过离散傅里叶变换，将时域上的外廓信息转换到频域上，经过数学处理根据轧辊工作系数设定条件滤去回转误差剩下需要的待测轧辊外廓信息，之后再进行一次离散傅里叶反变换将待测轧辊外廓信息由频域转换到时域中。基础方案的有益效果是：(1)本方案运用非接触测量手段可以实现数控轧辊磨床的边加工边测量，通过将测量数据实时反馈给数控轧辊磨床的控制系统从而调整加工参数，避免了传统数控轧辊磨床的测量装置通过两点接触测量方式测量时的多次停车，提高了对轧辊的加工效率；(2)传统的测量装置通过两点测力式接触测量，在测量工作过程测量装置的探头与待测轧辊表面直接接触，会影响待加工轧辊的表面质量，而采用本方案的非接触测量的方式可避免该缺陷；(3)本方案通过将非接触三点测量技术和误差分离技术相结合，提高了测量精度，通过利用多点成圆原理，相比传统测量装置的两点接触式测量，无需使传感器对齐轧辊外廓直径最远端点，从而扩大了测量范围，并让在线测量测得的轧辊外廓数据作为依据，对接数控轧辊磨床的控制系统从而根据实际加工需求实时调整加工参数。进一步，第一探测部包括设置在第一对称测量臂延伸部上的测量杆座，测量杆座上连接有第一对称测量杆，第一对称测量杆靠近待测轧辊的一端向外延伸超出第一对称测量臂，第一对称测量杆上设有用于探测轧辊外廓信息的第一传感器，第一传感器与处理器电连接，处理器与数据采集器电连接。通过上述设置，便于通过非接触方式，使待测轧辊的外廓信息进入到第一传感器的测量范围内，将测量信息输入处理器，处理器对接数据采集器。进一步，第二探测部包括设置在第二对称测量臂延伸部上的测量杆座，测量杆座上连接有第二对称测量杆，第二对称测量杆与第一对称测量杆平行，第二对称测量杆靠近待测轧辊的一端向外延伸超出第二对称测量臂，第二对称测量杆上设有用于探测轧辊外廓信息的第二传感器，第二传感器与处理器电连接，处理器与数据采集器电连接。通过上述设置，便于通过非接触方式，使待测轧辊的外廓信息进入到第二传感器的测量范围内，将测量信息输入处理器，处理器对接数据采集器。进一步，中位探测部包括设置在中位测量臂上的第一步进电机，第一步进电机的丝杆上连接有中位测量杆，中位测量杆和第二对称测量杆平行，中位测量杆上设有用于探测轧辊外廓信息的中位传感器，中位传感器与处理器电连接，处理器与数据采集器电连接。通过上述设置，便于在中位测量臂调整至合适位置的基础上，进一步通过第一步进电机调整中位测量杆距离待测轧辊的距离，使中位传感器的测量范围更完善，同时增加了测量范围，同时通过非接触方式测量，使待测轧辊的外廓信息进入到中位传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置，其特征在于：包括水平滑动连接在数控轧辊磨床床身上的底座，底座呈竖直向布置，底座上部铰接有水平的测量外架，测量外架远离底座的一端铰接有L形的测量架弯臂，测量外架上部铰接有液压缸，液压缸的活塞杆铰接在测量架弯臂上部，测量架弯臂远离测量外架的一端设有呈长方形状的具有空腔的测量臂座，测量臂座的空腔内沿长度方向水平滑动连接有第一对称测量臂和第二对称测量臂，第一对称测量臂和第二对称测量臂靠近待测轧辊的一侧贯穿测量臂座并向外延伸形成延伸部，两个延伸部相互靠近后构成U形状，第一对称测量臂延伸部上连接有第一探测部，第二对称测量臂延伸部上连接有第二探测部，测量臂座靠近待测轧辊的一侧中部连接有中位测量臂，中位测量臂上连接有中位探测部，测量臂座内设有驱动部，驱动部驱动第一对称测量臂和第二对称测量臂沿测量臂座空腔的长度方向移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置，其特征在于：包括水平滑动连接在数控轧辊磨床床身上的底座，底座呈竖直向布置，底座上部铰接有水平的测量外架，测量外架远离底座的一端铰接有L形的测量架弯臂，测量外架上部铰接有液压缸，液压缸的活塞杆铰接在测量架弯臂上部，测量架弯臂远离测量外架的一端设有呈长方形状的具有空腔的测量臂座，测量臂座的空腔内沿长度方向水平滑动连接有第一对称测量臂和第二对称测量臂，第一对称测量臂和第二对称测量臂靠近待测轧辊的一侧贯穿测量臂座并向外延伸形成延伸部，两个延伸部相互靠近后构成U形状，第一对称测量臂延伸部上连接有第一探测部，第二对称测量臂延伸部上连接有第二探测部，测量臂座靠近待测轧辊的一侧中部连接有中位测量臂，中位测量臂上连接有中位探测部，测量臂座内设有驱动部，驱动部驱动第一对称测量臂和第二对称测量臂沿测量臂座空腔的长度方向移动。


2.根据权利要求1所述的一种高速精密轧辊磨床非接触式三点测量装置，其特征在于：第一探测部包括设置在第一对称测量臂延伸部上的测量杆座，测量杆座上连接有第一对称测量杆，第一对称测量杆靠近待测轧辊的一端向外延伸超出第一对称测量臂，第一对称测量杆上设有用于探测轧辊外廓信息的第一传感器，第一传感器与处理器电连接，处理器与数据采集器电连接。


3.根据权利要求2所述的一种高速精密轧辊磨床...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴怀超，李阔，赵丽梅，杨绿，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52