CN102430960B - 机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置，由改装刀柄部分、测力装置和串口存储U盘式存储卡模块组成。改装刀柄部分包括上部改装刀柄、中部改装刀柄与下部改装刀柄。测力装置包括拉压力传感器和单片机电路板。拉钉与上部改装刀柄螺纹连接，上部改装刀柄的左端与中部改装刀柄的右端为间隙配合。拉压力传感器的左端与中部改装刀柄的右端螺纹连接，拉压力传感器右端与上部改装刀柄螺纹连接，下部改装刀柄和中部改装刀柄左端螺纹连接。单片机电路板置于下部改装刀柄的安装卡槽内，单片机电路板与拉压力传感器电线连接，串口存储U盘式存储卡模块置于单片机电路板左侧的安装卡槽内，串口存储U盘式存储卡模块与单片机电路板之间为电线连接。

Description

机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置

技术领域

本发明涉及一种测量及记录装置，更具体地说，本发明涉及一种机械手拉刀力及插刀力的测量及测量数据的记录装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，对机械产品的要求也越来越高。机械产品需要满足社会的需要，就应该具有高精度、高效率、通用性和灵活性等性能，加上机械产品不断加快的更新换代速度，因此对机床设备也相应地提出了精度高、效率高、通用性好和灵活性强的要求。加工中心作为数控机床家族中的高端产品，在现代机械行业领域内被越来越多的采用，其具有自动换刀能力，能在工件一次装夹后自动完成多工序加工，具有高精度、高效率、高通用性的特点。

自动换刀装置(Automatic Tool Changer)，是加工中心的重要功能部件之一，加工中心的功能决定了它必须要借助于自动换刀装置才能实现高效、自动化的特点。因此，自动换刀装置的可靠性水平是衡量加工中心整机可靠性水平的一个重要指标。

自动换刀装置包括有两个主要部分：刀库和换刀机械手。

刀库的主要功能是为加工中心储存加工过程中所能用到的刀具，并可以根据所设定的程序，对当前工序所用刀具进行选择和定位，以便换刀机械手进行刀具的交换。根据其结构形式，刀库可分为以下几种类型：

斗笠式刀库：这种刀库具有结构紧凑、安装方便等特点，缺点是容量较小，一般为16～24把。这种刀库在换刀过程中，刀库整体向主轴移动，当主轴上要被替换下来的刀具进入刀库的卡槽内时，主轴脱离刀具，向上移动，随后刀库转动将要换到主轴上刀具转到主轴的正下方，此时主轴下移，刀具进入主轴内的锥孔中，将刀具夹紧，然后刀库退回到原来的位置，换刀过程结束。

圆盘式刀库：圆盘式刀库，俗称“盘式刀库”，一般在小型综合立式加工中心上应用。刀库的容量较之斗笠式刀库略有增加，一般为15～40把，需配备机械手进行刀具的交换。目前，此种刀库在国内应用最为广泛。

链条式刀库：这种刀库的优点是装刀数量多，一般都在32把以上，最多的可以到120把以上；一般采用电动机加凸轮对机械手的换刀动作进行控制，传动平稳，定位精度较高。缺点是价格相对昂贵且通常需要定制。

除了以上所述的三种形式的刀库，刀库的形式还有箱体式、直线式等等，但是并不常用。

换刀机械手是自动换刀装置中的一个重要的组成部分，其作用是将刀库中的刀具在刀库和主轴之间进行传递。绝大部分加工中心的自动换刀机构都需配备换刀机械手，机械手的换刀动作由加工中心配备的数控系统发出的指令进行控制。根据加工中心主轴和刀库相对位置的不同以及刀库形式的不同，换刀机械手大致可分为单臂机械手、双臂机械手和带送刀臂、摆刀站和换刀臂的机械手，其中最常用的是双臂机械手，典型的双臂机械手结构见图1。

根据国际或国内标准，在具有加工中心或者是具有自动换刀装置的金属切削机床上，切削刀具的刀柄一般采用拉刀器沿轴向拉紧到主轴锥孔上，拉钉是刀柄与拉刀器进行连接的媒介，是标准件。拉刀器安装于主轴内，是主轴的一个组成部件，其施加到刀柄上的轴向拉力称之为主轴拉刀力，该拉刀力的大小直接影响刀柄定位的可靠性，如果拉刀力小于规定值，轻则影响加工质量，重则造成机床事故，甚至造成人身伤害事故。因此，测量和预测机械手的拉刀力是十分必要的。

目前，主轴拉刀力测量装置主要有以下两种：进口拉刀力测量装置与专用工装。这两种拉刀力测量装置，均使用绝对值测量的方式，无论拉刀力为多少，均可直接显示拉刀力的实际值，测量结果直观。但是，根据实际使用情况，也存在如下缺点：

1、进口测量装置价格较高，一般金属切削机床主轴生产厂家采购成本太大；

2、国内的专用工装结构复杂，需要使用液压装置，而且需预估拉刀力值，调整液压，不适合一般操作人员操作且便携性差；

3、维护与检定较困难。

测量方法分为直接测量方法和间接测量方法，二者互有利弊。直接测量法的好处是可以读出拉刀力的数值，缺点是装置复杂且价格偏高；间接测量装置简单，价格低，但是缺少直观数据，只能判断拉刀力是否合格，不能为分析自动换刀装置的可靠性提供依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有自动换刀装置机械手拉刀力测量装置存在的读取结构复杂、价格高和读取数据不便的问题以及为分析自动换刀装置的可靠性提供重要数据，提供了一种机械手拉刀力及插刀力的测量及测量数据记录装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置由改装刀柄部分、测力装置和数据转换及存储模块组成。所述的数据转换及存储模块采用型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块。所述的改装刀柄部分包括拉钉、上部改装刀柄、中部改装刀柄与下部改装刀柄。所述的测力装置包括拉压力传感器和单片机电路板。

拉钉的左端与上部改装刀柄的右端螺纹连接，上部改装刀柄的左端与中部改装刀柄的右端为间隙配合。拉压力传感器的左端与中部改装刀柄右端螺纹连接，拉压力传感器的右端与上部改装刀柄的左端螺纹连接，下部改装刀柄的右端和中部改装刀柄的左端螺纹连接。单片机电路板置于下部改装刀柄中的安装卡槽内，单片机电路板与拉压力传感器的输出线电线连接。型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块置于单片机电路板左侧的下部改装刀柄中的安装卡槽内，型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块与单片机电路板为电线连接。

技术方案中所述的上部改装刀柄的左端面上设置一个圆形的放置拉压力传感器的传感器凹坑，传感器凹坑的坑底的中心处设置一个安装拉压力传感器的传感器螺纹盲孔，上部改装刀柄的右端面上设置一个安装拉钉的拉钉螺纹盲孔，拉钉螺纹盲孔、传感器螺纹盲孔、传感器凹坑与上部改装刀柄的回转轴线共线；所述的中部改装刀柄的左端面上设置一个圆形的放置下部改装刀柄右端的下部凹坑，下部凹坑的内圆柱面上设置有和下部改装刀柄右端连接的内螺纹。中部改装刀柄的右端面上设置一个圆形的放置上部改装刀柄左端的刀柄凹坑。中部改装刀柄的刀柄凹坑的坑底的中心处设置一个安装拉压力传感器的螺纹通孔，螺纹通孔、刀柄凹坑、下部凹坑、中部改装刀柄与上部改装刀柄的回转轴线共线。中部改装刀柄中螺纹通孔的上方设置一个用于容纳信号线的过线孔，螺纹通孔与过线孔的回转轴线平行；所述的下部改装刀柄由下部改装刀柄体和端盖组成。所述的下部改装刀柄体为圆柱形空心结构件，沿下部改装刀柄体轴向设置有正方形通孔，下部改装刀柄体的回转轴线与正方形通孔的纵向对称轴线共线，在正方形通孔的相对的孔壁上设置有结构相同的相互对称的安装单片机电路板与型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块的安装卡槽，两条安装卡槽的纵向对称面与正方形通孔的纵向对称轴线共面。下部改装刀柄体的左端面上均布有固定端盖的螺纹盲孔，下部改装刀柄体右端的外圆柱面上设置有和中部改装刀柄左端连接的外螺纹，采用螺钉将端盖固定在下部改装刀柄体的左端面上。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明所提出的自动换刀装置机械手拉刀力和插刀力的测量及记录装置，不同于以往通过相对位移或者油压等间接测量机械手拉刀力的方法，提出了一种结构简单且使用方便可靠的测量记录装置。机械结构和测量电路的简单性，保证了本发明装置的可靠性。另外，本装置采用直接测量的方法，能够及时收集到实验数据，为自动换刀装置的可靠性分析提供了非常重要的数据来源，进而为提高自动换刀装置的可靠性提供了条件。

1.本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置的外形结构完全是按照加工中心所采用的标准刀柄进行外形结构设计，在使用上与普通刀柄无任何不同之处；

2.本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置中机械结构加工简单，内部电路板制作方便且所采用的拉压力传感器价格便宜，外部无连线，结构简单可靠；

3.本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置的内部配备的串口存储U盘式存储卡模块可以将测量装置所得到的信号转换成FAT32文件并存储于模块上的存储卡中，可将存储卡卸下直接由读卡器读出文件，方便可靠，这也是本装置的创新之一。

4.相比于进口测量设备和国内的测量工装，本装置具有如下优势：

1)本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置相比于国外测量设备，结构简单，且能达到与国外测量设备同样的测量效果；

2)本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置相比于国内现有的测量工装，结构简单，且能直接读出测量数据即拉力值；

3)本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置体积小，重量轻，因此便于携带，外部尺寸的标准化也使其通用性极好；

4)本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置相比于专用测量设备来说，采用了便携式存储卡进行数据存储，在任意一台个人电脑上都可以进行数据处理，其数据通用性好；

5)就本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置的机械结构来说，机械结构容易实现标准化，适合大量生产使用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1-a为现有技术中典型双臂机械手结构组成的主视图；

图1-b为图1-a中A-A位置的剖视图；

图2为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置的分解式轴测投影图；

图3-a为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置主视图上的全剖视图；

图3-b为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置装配之后外观结构的主视图；

图4-a为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置中所采用的拉压力传感器外观结构的主视图；

图4-b为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置中所采用的拉压力传感器外观结构的俯视图

图5为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置中所采用的下部改装刀柄结构形状的轴测投影图；

图6为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置中所采用的型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块的引脚结构示意图；

图7为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置所采用的型号为STC12C5616AD的单片机引脚结构示意图；

图8为本发明所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置中的测量电路原理图；

图中：1.1号弹簧，2.锁紧销，3.2号弹簧，4.活动爪，5.手爪，6.拉钉，7.上部改装刀柄，8.拉压力传感器，9.中部改装刀柄，10.单片机电路板，11.串口存储U盘式存储卡模块，12.下部改装刀柄，13.端盖，14.螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的自动换刀装置中的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置由改装刀柄部分、测力装置和数据转换及存储模块或者无线数据传输模块组成。

1.改装刀柄部分

参阅图2、图3-a与图3-b，所述改装刀柄部分包括拉钉6、上部改装刀柄7、中部改装刀柄9、下部改装刀柄12、端盖13和螺钉14。其中：拉钉6和螺钉14为标准件，无需加工制造，其余结构件为非标准件，需要单独加工制作。

本发明中在不改变现有加工中心刀柄外形结构尺寸和功能的条件下，对加工中心所采用的标准刀柄在现有的基础上进行了内部结构的改变，内部开辟出一定的空间即做成中空结构，将拉压力传感器8以及制作好的单片机电路板10与串口存储U盘式存储卡模块11安装在改进后的上部改装刀柄7、中部改装刀柄9与下部改装刀柄12内，从而组成了一套完整的数据测量和记录装置。

所述的圆台形结构的上部改装刀柄7的左端面上设置一个圆形的放置拉压力传感器8的传感器凹坑，传感器凹坑的坑底(或者说传感器凹坑的右端面)的中心处设置一个安装拉压力传感器8的传感器螺纹盲孔。圆台形结构的上部改装刀柄7的右端面上设置一个安装拉钉6的拉钉螺纹盲孔。拉钉螺纹盲孔、传感器螺纹盲孔、传感器凹坑与上部改装刀柄7的回转轴线共线。安装时将拉钉6的左端即带有螺纹端旋入上部改装刀柄7右端的拉钉螺纹盲孔中并用扳手旋紧。

所述的中部改装刀柄9的左端面上设置一个圆形的放置下部改装刀柄12的下部凹坑，下部凹坑的内圆柱面上设置有和下部改装刀柄12右端连接的内螺纹；中部改装刀柄9的右端面上设置一个圆形的放置上部改装刀柄7的刀柄凹坑，中部改装刀柄9的刀柄凹坑的坑底(或者说刀柄凹坑的左端面)的中心处设置一个安装拉压力传感器8的螺纹通孔，螺纹通孔、刀柄凹坑、下部凹坑、中部改装刀柄9与上部改装刀柄7的回转轴线共线，中部改装刀柄9中螺纹通孔的上方设置一个用于容纳信号线的过线孔，螺纹通孔与过线孔的回转轴线平行。

所述的下部改装刀柄12由下部改装刀柄体和端盖13组成，下部改装刀柄体为圆柱形空心结构件，沿下部改装刀柄体轴向设置有正方形通孔，下部改装刀柄体的回转轴线与正方形通孔的纵向对称轴线共线。在正方形通孔的相对的孔壁上设置有结构相同的相互对称的安装单片机电路板10与型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的安装卡槽，两条安装卡槽的纵相对称面与正方形通孔的纵向对称轴线共面。下部改装刀柄体的左端面上均布有固定端盖13的螺纹盲孔，下部改装刀柄体右端的外圆柱面上设置有和中部改装刀柄9左端连接的外螺纹。单片机电路板10与型号为UC 310的串口存储U盘式存储卡模块11由右至左地安装在下部改装刀柄体中正方形通孔上的安装卡槽里后，采用螺钉将端盖13固定在下部改装刀柄体的左端面上。

上部改装刀柄7的左端与中部改装刀柄9的右端配装在一起为间隙配合，因此，自动换刀装置的机械手插刀或拔刀时这两个部分因不接触相互之间不产生作用力。两部分配合处(之间)的内部空间安装有拉压力传感器8，拉压力传感器8的右端与上部改装刀柄7左端的传感器凹坑中的螺纹盲孔螺纹连接，拉压力传感器8的左端与中部改装刀柄9右端的刀柄凹坑中的螺纹通孔螺纹连接。因此，在机械手进行换刀动作时，拉压力传感器8便可以测量出拉刀和插刀时刻的力。下部改装刀柄12的右端与中部改装刀柄9的左端为螺纹连接。

2.测力装置

参阅图4-a与图4-b，所述的测力装置包括拉压力传感器8和单片机电路板10。本发明所采用的拉压力传感器8的外观结构如图中所示。实施例中采用了深圳鹏力达科技有限公司生产的型号为PLD204KM的拉压力传感器，当然还可采用尺寸相当的柱式拉压力传感器或者S型拉压力传感器。本发明所采用的拉压力传感器8又叫电阻应变式传感器，隶属于称重传感器系列，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置。拉压力传感器8是以弹性体为中介，拉压力通过弹性体作用于帖在弹性体两边的电阻应片上使电阻应片的阻值发生变化，再经过相应的电路转换为电的信号，电的信号通过单片机电路板10的处理传入串口存储U盘式存储卡模块11中并记录下来。它的优点是精度高，测量范围广，寿命长，结构简单，频响特性好。

单片机电路板10采用以宏晶科技有限公司生产的型号为STC12C5616AD的单片机为核心的模拟电路，单片机电路板10的作用是将拉压力传感器8发出的信号(通常为电压信号)经过放大、滤波、整形之后通过LVTTL电平模式传送到串口存储U盘式存储卡模块11中或者通过无线数据传输模块直接传送给专用的接收器中。本发明只针对串口存储U盘式存储卡模块11进行说明。为拉压力传感器8、型号为STC12C5616AD的单片机及串口存储U盘式存储卡模块11或者是无线数据传输模块供电的电源集成在单片机电路板10之上，采用额定电压为5V的锂电池或者是蓄电池皆可。

安装时将拉压力传感器8的左端旋入中部改装刀柄9中间位置的螺纹通孔中，旋紧后将拉压力传感器8的输出线穿过中部改装刀柄9螺纹孔上方的过线孔与单片机电路板10电线连接，再将拉压力传感器8的右端旋入上部改装刀柄7左端的传感器螺纹盲孔中，此时中部改装刀柄9与上部改装刀柄7的位置关系如图3-a所示，即如前面所述：上部改装刀柄7的左端与中部改装刀柄9的右端配装在一起为间隙配合。

所述的测力装置中，拉压力传感器8在市面上有销售，单片机电路板10根据发明的需要应单独制作。

3.数据转换及存储模块

参阅图6，所述的数据转换及存储模块本发明中采用了北京美廉科技有限公司生产的型号为UC310的嵌入式的串口存储U盘式存储卡模块11，型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的接口简单，便于连接多种信号采集设备，特别适合需要长期保存海量数据及需要数据交换的应用中。图中列出串口存储U盘式存储卡模块11的相关引脚，现说明如下：

Vcc：电源输入脚，电压为DC 3.3V。由此引脚供电时，USB端口不需要供电。当使用USB或应用设备上的VCC端口供电时，此引脚可悬空；

Gnd：电源地。

Txd：LVTTL电平输出，定时输出一个递增的字节，字节内容为0-255，每秒钟左右发送一个，检查此字节可检查模块的工作状态，不用时可悬空。

Rxd：LVTTL电平输入。跳线选择LVTTL模式时，此信号线上的数据将保存成文件，跳线选择RS232模式时，该信号线无效，不用时可悬空。

nRST：复位引脚，低电平有效，不用时可悬空。

nCTRL：控制输入引脚，低电平有效。配置设为自动模式下，该信号每次有效，相应的文件名自动增加，用于分割生成的文件，不用时可悬空。

JMP1：跳线1，当短路连接跳线2时，选择RS232模式进行数据交换；否则选择LVTTL模式进行数据交换，在LVTTL模式下，相应的Rxd引脚和Txd引脚有效。

JMP2：跳线2，当短路连接跳线1时，选择RS232模式进行数据交换；否则选择LVTTL模式进行数据交换，在LVTTL模式下，相应的Rxd引脚和Txd引脚有效。

所述的数据转换及存储模块系采用串口存储U盘式存储卡模块11，采用不通过无线连接协议纠错的透明传输的方式，将串口送来的数据以文件(FAT32文件系统)形式存储于串口存储U盘式存储卡模块11上的存储卡中。连接USB端口，该串口存储U盘式存储卡模块11仿真成U盘，无需任何额外驱动程序，上位机可直接读取文件，也可将存储卡卸下直接由读卡器读出文件。

所述的型号为UC 310的串口存储U盘式存储卡模块11的固定方式同单片机电路板10相同。安装时，将型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的电路板同单片机电路板10一样对准下部改装刀柄12上的安装卡槽的槽口插入下部改装刀柄12的内孔中，即型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11置于单片机电路板10左侧的下部改装刀柄12的安装卡槽内，型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11与单片机电路板10之间为电线连接，型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的电路板需要靠近端盖13，便于随时将型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11取出。

最后，将端盖13用螺栓14安装在改装刀柄下部12的左端面上，机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置即组装完成，完成后的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置的形状结构如图3-b所示。

当测量结束需要取出存储卡时，不必将整个刀柄从刀库的刀座内卸下，只需将端盖13拆下，取出存储卡即可，十分方便。

参阅图8，由于拉压力传感器8的输出电压信号为DC20mv，而本发明所采用的型号为STC12C5616AD的单片机的采样电压需为DC3.3～5V，因此需在输入信号之后增加放大电路，通过计算可以很容易的得出两级放大电路的总放大倍数为2.5(第一级)×100(第二级)＝250，这样可以保证型号为STC12C5616AD的单片机的采样电压为DC5V左右。型号为STC12C5616AD的单片机和UC310模块采用DC5V锂电池供电。为防止干扰对型号为STC12C5616AD的单片机采样造成影响，在型号为STC12C5616AD的单片机的VCC引脚前段加上两个电容量分别为0.1μF和10μF的电容器进行滤波。为检测型号为STC12C5616AD的单片机是否上电，在VCC前段加装一个发光二极管作为指示器。

由于单片机电路板10上只有型号为STC12C5616AD的单片机与DC5V的锂电池和型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11进行连接，故型号为STC12C5616AD的单片机的引脚RxD、TxD、P0.0、P0.1、GND和型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的引脚Txd、Rxd、nRST、nCTRL、Gnd用导线依次连接及DC5V的锂电池的正极和型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的Vcc引脚之间的导线连接即为单片机电路板10与型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11之间的电线连接。

由于型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11采用LVTTL电平模式进行输入和输出，故型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的JMP1和JMP2引脚悬空。单片机电路板10上的DC5V的锂电池正极与型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的Vcc引脚导线连接，从而为型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11供电。型号为STC12C5616AD的单片机通过I/O端口的引脚P0.0和引脚P0.1依次与型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的引脚nRST和引脚nCTRL电线连接，从而对型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的输入和复位进行控制。

型号为STC12C5616AD的单片机的引脚Txd和Rxd依次与型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11的引脚Rxd和Txd电线连接，这样型号为STC12C5616AD的单片机可以向型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11发送数据，同时也能接收型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块11发出的数据，这样就建立了双向数据发送和数据接收通道。

机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置的工作原理：当机械手进行换刀动作时，由机械手将机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置从刀库中的刀座或主轴中拔出或向刀库中的刀座或主轴中插入，拔出或插入的瞬间，作用在机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置的拉钉6上的力通过上部改装刀柄7作用在拉压力传感器8上。拉压力传感器8受到拉力或压力后将产生DC20my的电平信号，此DC20my的电平信号经过放大和整形后变成型号为STC12C5616AD的单片机所能采样的电压信号，从而能够被型号为STC12C5616AD的单片机所采样。经过型号为STC12C5616AD的单片机对输入其中的电平信号进行内部处理后，型号为STC12C5616AD的单片机将采用LVTTL模式将处理后的信号传送给串口存储U盘式存储卡模块11，串口存储U盘式存储卡模块11将从型号为STC12C5616AD的单片机处接收到的电平信号进行内部处理和装换，然后将转换后的电平信号以FAT32文件形式存储于安装在串口存储U盘式存储卡模块11上的存储卡中供计算机读取。通过以上过程，即可实现机械手拉刀力及插刀力的测量及记录。

Claims (4)

1.一种机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置，由改装刀柄部分、测力装置和数据转换及存储模块组成，所述的数据转换及存储模块采用型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块（11）；其特征在于，所述的改装刀柄部分包括拉钉（6）、上部改装刀柄（7）、中部改装刀柄（9）与下部改装刀柄（12）；所述的测力装置包括拉压力传感器（8）和单片机电路板（10）；

拉钉（6）的左端与上部改装刀柄（7）的右端螺纹连接，上部改装刀柄（7）的左端与中部改装刀柄（9）的右端为间隙配合，拉压力传感器（8）的左端与中部改装刀柄（9）的右端螺纹连接，拉压力传感器（8）的右端与上部改装刀柄（7）的左端螺纹连接，下部改装刀柄（12）的右端和中部改装刀柄（9）的左端螺纹连接，拉压力传感器（8）的安装螺柱轴线、中部改装刀柄（9）右端螺纹孔轴线、中部改装刀柄（9）的回转轴线、上部改装刀柄（7）左端螺纹孔轴线、上部改装刀柄（7）的回转轴线共线，单片机电路板（10）置于下部改装刀柄（12）中的安装卡槽内，单片机电路板（10）与拉压力传感器（8）的输出线电线连接，型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块（11）置于下部改装刀柄（12）中的安装卡槽内且型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块（11）位于单片机电路板（10）左侧，型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块（11）与单片机电路板（10）为电线连接。

2.按照权利要求1所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置，其特征在于，所述的上部改装刀柄（7）的左端面上设置一个圆形的放置拉压力传感器（8）的传感器凹坑，传感器凹坑的坑底的中心处设置一个安装拉压力传感器（8）的传感器螺纹盲孔，即所述的上部改装刀柄（7）左端螺纹孔，上部改装刀柄（7）的右端面上设置一个安装拉钉（6）的拉钉螺纹盲孔，拉钉螺纹盲孔轴线、传感器螺纹盲孔轴线、传感器凹坑轴线与上部改装刀柄（7）的回转轴线共线。

3.按照权利要求1所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置，其特征在于，所述的中部改装刀柄（9）的左端面上设置一个圆形的放置下部改装刀柄（12）右端的下部凹坑，下部凹坑的内圆柱面上设置有和下部改装刀柄（12）右端连接的内螺纹，中部改装刀柄（9）的右端面上设置一个圆形的放置上部改装刀柄（7）左端的刀柄凹坑，中部改装刀柄（9）的刀柄凹坑的坑底的中心处设置一个安装拉压力传感器（8）的螺纹通孔，即所述的中部改装刀柄（9）右端螺纹孔，螺纹通孔轴线、刀柄凹坑轴线、下部凹坑轴线、中部改装刀柄（9）的回转轴线与上部改装刀柄（7）的回转轴线共线，中部改装刀柄（9）中螺纹通孔的上方设置一个用于容纳信号线的过线孔，螺纹通孔的轴线与过线孔的回转轴线平行。

4.按照权利要求1所述的机械手拉刀力及插刀力的测量及记录装置，其特征在于，所述的下部改装刀柄（12）由下部改装刀柄体和端盖组成；

所述的下部改装刀柄体为圆柱形空心结构件，沿下部改装刀柄体轴向设置有正方形通孔，下部改装刀柄体的回转轴线与正方形通孔的纵向对称轴线共线，在正方形通孔的任意一对相对的孔壁上设置有结构相同的相互对称的安装单片机电路板（10）与型号为UC310的串口存储U盘式存储卡模块（11）的安装卡槽，两条安装卡槽的纵向对称面与正方形通孔的纵向对称轴线共面，下部改装刀柄体的左端面上均布有固定端盖（13）的螺纹盲孔，下部改装刀柄体右端的外圆柱面上设置有和中部改装刀柄（9）左端连接的外螺纹，采用螺钉将端盖（13）固定在下部改装刀柄体的左端面上。

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