计算机控制的零件长度尺寸在线测量装置

　　1　引言

　　数控机床、加工中心的使用日益普遍,但与这些设备相匹配的产品检测装置的自动化程度却相应较低,尤其是在生产线上使用的零件尺寸自动检测装置则更少,对产品尺寸的测量,仍然使用卡尺、量规等传统的手工检测方法,大大削弱了数控机床灵活高效、加工精度高、适应性强等优势,形成了一个自动的、快速的CNC加工过程与传统的、滞后的检验手段不相适应的矛盾。为此,笔者研制了一种由计算机控制的零件长度尺寸在线检测装置。

　　2　测量装置的总体结构和适用条件的确定

　　2.1　总体结构

　　本装置是与计算机数控(CNC)机床系统配套的设备,它由三大部分组成:机械传动装置、硬件控制系统和软件系统。它既可以独立工作,又可以加入CNC系统,在CNC系统协调控制下完成等待、测量、显示测量结果等功能,实现自动加工和自动检测一体化。总体结构原理如图1所示。

　　根据测量工作需要,本装置应具有快速定位、保证精度、传动平稳等特点,为此,在设计机械传动系统时,按照低摩擦、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜阻尼比的要求,选用了滚珠丝杠副、贴塑滑动导轨等传动方式,同时为消除滚动副的间隙,提高传动的定位精度、重复定位精度及轴向刚度,确保达到设计的测量精度要求,在结构中采用了弹簧摩擦离合器机构、对滚珠丝杠副用双螺母预紧机构消除间隙、提高系统刚度等措施。又因其转速低、负荷较小,但刀口尺横向移动的测量精度和工作台纵向移动的位置精度都要求较高,对此采用了步进电动机和光电、光栅传感器检测部件来保证测量和位置准确性。

　　由于本装置属于小型数控测量系统,因此,控制系统采用MCS—51系列单片机组成的微机应用系统。

　　2.2　应用范围和适用条件

　　该装置主要用于测量零件的内、外尺寸(包括长、宽、高、直径等),根据零件常用结构尺寸范围和精度的要求,确定其测量尺寸长度范围为0~500mm,测量误差小于0.015mm,并且限定适用范围为,可直接用卡尺、百分尺、千分尺测量的、一般性零件的内、外结构长度尺寸,除此之外的零件结构尺寸,需用相应的辅助部件间接测量(略)。它的应用范围主要定位在经济、适用、普及型的层面上,既可用在计算机网络化加工系统中,又可在数控机床、加工中心等单机生产的过程中使用。

　　3　工作原理及测量过程

　　3.1　工作原理及测量过程

　　工作原理及测量过程(俯视)如图2所示。

　　应用微机数控的原理,根据大多数机械制造工业的加工对象和一般性零件的精度范围对测量装置有快速定位、精度适中、运动平稳、测量负荷不大、结构调整与维修简单等要求。为此,确定本装置采用点位直线运动控制方式和开环步进电动机伺服系统。