CN113188702B - 加工设备的扭力检测装置、加工设备和扭力检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工设备的扭力检测装置、加工设备和扭力检测方法，所述加工设备包括机台、工作台、主轴和所述扭力检测装置，所述扭力检测装置用于检测刀具相对所述主轴运动时所受的扭力，所述扭力检测装置包括：驱动单元，所述驱动单元设于所述工作台；检测单元，所述检测单元包括检测头和扭矩传感器，所述检测头设于所述扭矩传感器，所述驱动单元与所述扭矩传感器相连以驱动所述检测单元转动，所述检测头在所述扭力检测装置处于工作状态时适于与所述主轴可拆卸地连接。根据本发明的扭力检测装置，可以准确地判断主轴是否可以为刀具提供足够的夹持力以保证刀具的加工精度，提高加工设备生产出的产品的良品率，还可以显著提高检测效率。

Description

加工设备的扭力检测装置、加工设备和扭力检测方法

技术领域

本发明涉及加工设备检测技术领域，尤其是涉及一种加工设备的扭力检测装置、加工设备和扭力检测方法。

背景技术

在印制线路板的生产过程中，为了线路层之间的连接以及后期电子元器件的安装等，需要使用钻孔机在生产板上钻孔，以及按照设计需求对PCB板（印制电路板）铣边成形。而钻孔机和铣边机的主轴是加工PCB板的重要装置，其通过控制主轴夹头的开合来实现刀具的抓取，夹头为主轴的辅助部件。

相关技术中的钻孔机和铣边机主轴夹头的扭力检测多采用人工方式，其效率低下，存在检测不到位的情况。此外，由于是人工检测，维护周期不确定，无法及时发现异常，如夹头松动，无法夹紧，夹头表面存在异物，无法保证正常加工扭力等。即使定期检测，维护成本非常高，每次维护都需要专业人员保养，在大批量生产的客户端，很难实现，并且异常情况都会在板材加工完之后才会显现，无法预防。这意味着，一旦出现异常，就会造成批量的成品报废，其损失无法估量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种加工设备的扭力检测装置，所述扭力检测装置可以准确地测试主轴的可靠性，确保加工设备的加工精度。

本发明还提出一种具有上述扭力检测装置的加工设备。

本发明还提出一种应用于加工设备的扭力检测方法。

根据本发明的加工设备的扭力检测装置，所述加工设备包括机台、工作台、主轴和所述扭力检测装置，所述工作台和所述主轴均可移动地设于所述机台，所述扭力检测装置设于所述工作台，所述扭力检测装置用于检测刀具相对所述主轴运动时所受的扭力，所述扭力检测装置包括：驱动单元，所述驱动单元设于所述工作台；检测单元，所述检测单元包括检测头和扭矩传感器，所述检测头设于所述扭矩传感器，所述驱动单元与所述扭矩传感器相连以驱动所述检测单元转动，所述检测头在所述扭力检测装置处于工作状态下时适于与所述主轴可拆卸地连接。

根据本发明实施例的扭力检测装置，在对主轴检测时，利用检测头代替并模拟刀具，并由驱动单元驱动检测头转动，可以检测并获取真实工作状态下的刀具相对主轴运动时所受的扭力，从而准确地判断主轴是否可以为刀具提供足够的夹持力以保证刀具的加工精度，有利于及时发现并解决主轴的问题，提高加工设备生产出的产品的良品率，同时，与相关技术中采用人工检测的方式相比，可以显著提高检测效率和检测结果的准确性，节省人力成本。

根据本发明的一些实施例，所述检测头与所述扭矩传感器可拆卸地连接。

进一步地，所述扭矩传感器和所述检测头中的一个上设有连接孔，所述扭矩传感器和所述检测头中的另一个上设有与所述连接孔配合的连接轴。

更进一步地，所述连接轴的横截面形成为非圆形，所述连接孔的横截面形成为非圆形且与所述连接轴的形状相适配。

在一个具体的示例中，所述检测头与所述扭矩传感器一体成型。

根据本发明的一些实施例，所述主轴沿轴向的一端形成有用于夹紧刀具的夹头，所述检测头包括：座体和检测针，所述座体与所述扭矩传感器连接，所述检测针设在所述座体上，所述检测针在所述扭力检测装置工作状态下适于被所述夹头夹紧。

根据本发明的一些实施例，所述驱动单元包括：直线驱动器，所述直线驱动器具有可伸缩的活塞杆；连杆，所述连杆的一端与所述活塞杆可枢转地连接且另一端与所述扭矩传感器相连；或者，所述驱动单元包括：旋转驱动器，所述旋转驱动器的输出端连接所述扭矩传感器，所述旋转驱动器的输出端旋转时驱动所述扭矩传感器转动。

进一步地，所述直线驱动器为气缸或电缸或液压缸，所述旋转驱动器为驱动电机或旋转气缸。

在一些实施例中，所述扭力检测装置还包括：转盘，所述转盘设在所述扭矩传感器上，所述转盘与所述检测头位于所述扭矩传感器的轴向两侧，所述驱动单元设在所述转盘的远离所述扭矩传感器的一侧，所述驱动单元与所述转盘相连以驱动所述检测单元转动。

进一步地，所述扭力检测装置还包括：固定板，所述固定板设在所述工作台上，所述检测单元和所述驱动单元分别设在所述固定板的厚度方向上的相对两侧，所述固定板上形成有避让孔，所述转盘的至少一部分可转动地容纳于所述避让孔，所述工作台具有工件放置区，所述固定板设在所述工件放置区在水平方向上的一侧。

根据本发明的一些实施例，所述转盘与所述连杆之间或所述转盘与所述旋转驱动器的输出端之间设置有连接机构，所述连接机构包括设置于所述转盘上的安装孔和设于所述连杆或所述旋转驱动器的输出端上的配合轴，所述配合轴适于配合在所述安装孔内。

根据本发明第二方面的加工设备，包括：根据本发明上述第一方面实施例的扭力检测装置。

根据本发明实施例的加工设备，通过设置上述实施例的扭力检测装置，可以检测实际工作状态下，刀具相对主轴运动时所受的扭力，从而准确地判断主轴对刀具的夹持性能，确保加工设备的可靠性和良品率。

根据本发明第三方面的用于加工设备的扭力检测方法，所述加工设备为根据本发明上述第二方面实施例的加工设备，所述扭力检测方法用于检测刀具相对所述主轴运动时所受的扭力，所述扭力检测方法包括以下步骤：检测并获取所述主轴的工作时间到达预设时间；检测所述主轴是否夹持刀具，若所述主轴夹持刀具，控制所述主轴退出刀具；控制所述主轴移动至检测位置；控制所述主轴夹紧所述检测头；控制所述驱动单元工作以驱动所述检测单元转动，所述扭矩传感器输出电信号。

根据本发明实施例的扭力检测方法，可以检测并获取真实工作状态下的刀具相对主轴运动时所受的扭力，从而准确地判断主轴是否可以为刀具提供足够的夹持力以保证刀具的加工精度，有利于及时发现并解决主轴的问题，提高加工设备生产的产品的良品率，同时，与相关技术中采用人工检测的方式相比，可以显著提高检测效率和检测结果的准确性，节省人力成本。

进一步地，所述扭力检测方法还包括；获取所述扭矩传感器输出的电信号，所述电信号为检测电压信号值；判断比较所述检测电压信号值与预设电压信号值的大小；若所述检测电压信号值大于所述预设电压信号值，则所述主轴处于正常状态并控制所述扭力检测装置退出检测；若所述检测电压信号值小于所述预设电压信号值，则所述主轴处于非正常状态并发出报警提示。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的加工设备的示意图；

图2是图1中所示的加工设备的主轴的装配示意图；

图3是图1中的扭力检测装置的示意图；

图4是图3中所示的扭力检测装置的另一个角度的示意图；

图5是图3中所示的扭力检测装置的剖面图；

图6是图3中所示的扭力检测装置的驱动单元的示意图；

图7是图3中所示的扭力检测装置的检测单元的示意图；

图8是根据本发明实施例的扭力检测方法的一个实施例的流程图；

图9是根据本发明实施例的扭力检测方法的另一个实施例的流程图。

附图标记：

加工设备1000：

扭力检测装置100，

驱动单元1，驱动气缸11，调速阀111，连杆12，配合轴121，气缸活塞13，

检测单元2，检测头21，检测针211，座体212，连接孔213，扭矩传感器22，连接轴221，

转盘3，旋转轴31，安装孔32，盘本体33，固定板4，避让孔41，

床身200，工作台201，工件放置区2011，横梁202，安装板203，夹持件204，压板205，主轴206，夹头207。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图9描述根据本发明第一方面实施例的加工设备1000的扭力检测装置100。

如图1所示，根据本发明第一方面实施例的加工设备1000的扭力检测装置100，其中，加工设备1000可以是钻孔加工设备，例如钻孔机，也可以是铣削加工设备，例如铣边机等，加工设备1000还可以是钻铣一体设备，加工设备1000可以用于电路板的钻孔和/或铣边作业。

加工设备1000可以包括机台、工作台201、主轴206和扭力检测装置100，其中，工作台201和主轴206均设于机台，工作台201和主轴206均相对于机台可移动，例如，机台可以包括床身200，主轴206可以在床身200上沿X方向（如图1中所示的左右方向）做水平平移运动和沿Z方向（如图1中所示的上下方向）做升降运动，工作台201可以在床身200上沿Y方向（如图1中所示的前后方向）做水平平移运动。扭力检测装置100设于工作台201，由于加工设备1000工作时，主轴206带动刀具转动，例如，主轴206的底端可以设有夹头207，夹头207可以夹紧刀具，从而使刀具跟随夹头207转动。当刀具作用于工件时，由于刀具和工件间的相互作用如摩擦阻力，会造成主轴206与刀具之间发生相对运动，扭力检测装置100可以用于检测刀具相对主轴206运动时所受的扭力，通过该扭力的检测来判断主轴206上的夹头207对刀具的夹持力，以及时发现主轴206及其夹头207的问题，确保夹头207可以夹紧刀具以提高刀具的加工精度，进而提高生产设备1000的产品的良品率。

扭力检测装置100可以包括：驱动单元1和检测单元2。其中，驱动单元1设于工作台201，驱动单元1可以输出驱动力对主轴206加载。检测单元2可以包括检测头21和扭矩传感器22，检测头21设于扭矩传感器22，驱动单元1与扭矩传感器22相连，从而驱动检测单元2转动。扭力检测装置100处于工作状态下，检测头21适于与主轴206可拆卸地连接，也就是说，在扭力检测装置100工作时，检测头21可以用来模拟刀具。具体而言，在开始检测主轴206前，可以先控制主轴206的夹头207夹紧检测头21，然后控制驱动单元1驱动整个检测单元2转动，由于主轴206是不动的，检测单元2与主轴206之间发生相对运动，这样可以模拟刀具相对主轴206发生相对运动。由于检测单元2相对主轴206发生扭转而产生一定程度的形变，扭矩传感器22可以将自身形变转换为电信号进行反馈，从而计算出刀具相对主轴206运动时所受的扭力，并根据该扭力判断主轴206对刀具的夹持力。若该夹持力小于预设夹持力，说明主轴206工作时，夹头207无法为刀具提供足够的夹持力，可能导致刀具松动而出现加工精度降低的问题，此时需要检测主轴206是否出现问题或夹头207表面是否有异物需要及时清理；若该夹持力大于预设夹持力，说明主轴206工作时，夹头207可以为刀具提供足够的夹持力，刀具的加工精度可以保证，此时可以停止检测。检测完毕后，控制主轴206放松夹头207，然后将主轴206和检测单元2的检测头21分离，由此，可以实现对主轴206的自动化检测，相比人工检测，可以提高检测效率和检测结果的准确度。

此外，扭力检测装置100可以设置为按照预定的检测周期来对主轴206进行检测，具体而言，每次到达预定的检测周期，先判断主轴206是否正在工作状态即当前是否在加工工件，若主轴206当前处于工作状态中，则等待当前工件加工完毕后再控制扭力检测装置100启动检测程序；若主轴206当前不在工作状态，则控制扭力检测装置100直接进入检测程序。

根据本发明实施例的扭力检测装置100，在对主轴206检测时，利用检测头21代替并模拟刀具，并由驱动单元1驱动检测头21转动，可以检测并获取真实工作状态下的刀具相对主轴206运动时所受的扭力，从而准确地判断主轴206是否可以为刀具提供足够的夹持力以保证刀具的加工精度，有利于及时发现并解决主轴206的问题，提高加工设备1000生产出的产品的良品率，同时，与相关技术中采用人工检测的方式相比，可以显著提高检测效率和检测结果的准确性，节省人力成本。

根据本发明的一些实施例，检测头21与扭矩传感器22可拆卸地连接，由此，当检测头21因受载过大发生失效或损坏时，可以方便更换，以避免更换扭矩传感器22，降低检测成本；同时整体结构简单，便于装拆。

进一步地，参考图7，扭矩传感器22和检测头21中的一个上设有连接孔213，扭矩传感器22和检测头21中的另一个上设有与连接孔213配合的连接轴221。例如图7所示，检测头21上形成有连接孔213，扭矩传感器22上形成有连接轴221，连接轴221适于插入连接孔213内；或者也可以是检测头21上形成有连接轴221，扭矩传感器22上形成有连接孔213，由此，结构简单，便于装配和拆卸。

更进一步地，参考图7，连接轴221的横截面可以形成为非圆形，连接孔213的横截面形成为非圆形且与连接轴221的形状相适配，这样，可以尽量确保检测头21和扭矩传感器22在周向上保持相对静止状态，避免检测头21和扭转传感器发生相对运动而导致检测的误差增大。

例如，连接轴221的横截面的形状可以为方形、三角形、或其他多边形，连接孔213的横截面的形状与连接轴221的横截面的形状相适配；可选地，连接轴221和连接孔213的横截面也可以为不规则形状或其他异形，以尽量确保检测头21和扭矩传感器22在周向上保持相对静止状态。

可选地，连接轴221和连接孔213的横截面也可以大致形成为圆形，此时，连接轴221的沿轴向的至少部分的周壁可形成有沿径向向外延伸的限位凸起（图未示出），连接孔213的内壁形成有沿径向向外凹陷的限位凹槽（图未示出），在连接轴221插入连接孔213内时，限位凸起与限位凹槽相互配合，以实现检测头21和扭转传感器在周向上的相对静止。

在一个具体的示例中，检测头21与扭矩传感器22一体成型，由此，一方面方便制造，另一方面，可以确保检测头21和扭矩传感器22同步扭转，从而使测得的数据更加准确可靠，也可以更加真实地反映主轴206在工作状态下的受力情况。

根据本发明的一些实施例，参考图3、图5和图7，主轴206沿轴向的一端设有夹头207，夹头207可以用于夹紧刀具，检测头21可以包括：座体212和检测针211，具体而言，检测针211设在座体212上，检测针211在扭力检测装置100工作状态下适于被夹头207夹紧，座体212与扭矩传感器22连接。

例如图2和图3所示，夹头207形成于主轴206的下端，夹头207可以构造成具有可开合的多个夹爪。加工设备1000工作时，夹爪与刀具夹紧配合，以确保刀具和夹爪同步运动。检测头21包括座体212和检测针211，检测针211形成为针杆状，检测针211适于被夹头207夹紧，座体212形成为柱状，且座体212的外径远远大于检测针211的外径，检测针211的下端和座体212固定连接，连接孔213形成于座体212的内侧。这样，由于检测针211较细，可以直接被主轴206的夹头207夹紧，与相关技术中通过联轴器连接主轴206和扭矩传感器22相比，通过检测头21连接主轴206和扭矩传感器22的结构更加简单。

根据本发明的一些实施例，参考图3到图7，驱动单元1可以包括：直线驱动器和连杆12，直线驱动器具有可伸缩的活塞杆；连杆12的一端与活塞杆可枢转地连接且另一端与扭矩传感器22相连。具体地，直线驱动器可采用驱动气缸11，驱动气缸11具有可伸缩的气缸活塞13，连杆12的一端与气缸活塞13可枢转地连接，连杆12的另一端与扭矩传感器22传动相连，此时，可以将扭矩传感器22可转动地固定于工作台201，这样，当气缸活塞13在驱动气缸11的驱动下做伸缩运动时，气缸活塞13可以带动连杆12做摆臂动作，连杆12可以带动扭转传感器在一定角度范围内转动，从而对检测头21施加扭矩，同时也可以确保检测头21和主轴206的相对运动不会发生过多而导致的主轴206及其夹头207的损坏，还可以确保检测头21与扭转传感器的扭转形变过程可控，形变程度不会过大而导致失效。当然，直线驱动器也可采用电缸或液压缸。

进一步地，驱动气缸11具有调速阀111，调速阀111可以用于调节气缸活塞13的运动速度，由此，可以调节检测头21的转速，避免检测单元2或主轴206因瞬时扭力过大而发生损坏。

在另一些实施例中，驱动单元1可以包括：旋转驱动器（图未示出），旋转驱动器的输出端与扭矩传感器22传动连接，旋转驱动器的输出端旋转时驱动扭矩传感器22转动。旋转驱动器可以采用驱动电机或旋转气缸，驱动电机或旋转气缸的输出轴的一端可以通过联轴器与扭矩传感器22相连，由此，驱动单元1可以驱动检测单元2转动。可选地，驱动电机可采用步进电机。

根据本发明的一些实施例，扭矩传感器22为静态扭矩传感器22，这样测得的数据更加准确，更能反映真实工作状态下，刀具相对主轴206运动时所受的扭力，从而判断主轴206对刀具的夹持性能。

在一些实施例中，参考图5和图7，扭力检测装置100还可以包括：转盘3。具体地，转盘3设在扭矩传感器22上，转盘3与扭矩传感器22相连，转盘3与检测头21分别位于扭矩传感器22的沿轴向的两侧，驱动单元1设在转盘3的远离扭矩传感器22的一侧，驱动单元1与转盘3相连以驱动检测单元2转动，也就是说，驱动单元1通过驱动转盘3转动来带动检测单元2运动，由此，可以方便驱动单元1和检测单元2的连接，避免由于扭矩传感器22的特殊构造导致的与驱动单元1难以直接相连的问题。

进一步地，参考图1以及图3到图5，扭力检测装置100还可以包括：固定板4。具体地，固定板4设在工作台201上，检测单元2和驱动单元1分别设在固定板4的厚度方向上的相对两侧，例如，检测单元2设在固定板4的上侧，驱动单元1可以设在固定板4的下侧，驱动单元1可以和固定板4固定连接，例如驱动单元1可以和固定板4螺栓连接，固定板4上可以形成有避让孔41，避让孔41可以沿厚度方向贯穿固定板4，转盘3的至少一部分可转动地容纳于避让孔41，由此，可以便于固定驱动单元1和检测单元2，同时，使得扭力检测装置100的整体结构比较紧凑，占用空间较小。

例如图3和图5所示，固定板4可形成为方形平板，固定板4上形成有沿厚度方向贯穿的圆形避让孔41，转盘3可转动地配合在避让孔41内，避让孔41的形状和转盘3的形状和相适配，转盘3包括盘本体33和旋转轴31，盘本体33的一侧和扭矩传感器22相连，盘本体33的背离扭矩传感器22的一侧形成有旋转轴31，旋转轴31的内侧限定出安装孔32，驱动单元1设在固定板4的下侧，连杆12的一端形成有配合轴121，安装孔32和配合轴121的横截面均形成为非圆形，配合轴121适于配合在安装孔32内，由此，通过安装孔32和配合轴121配合形成的连接机构，可以实现转盘3和连杆12的传动连接，连杆12可以在驱动气缸11的驱动下带动转盘3转动，进一步带动检测单元2转动。当然本发明不限于此，固定板4也可以形成为其他形状。

当然，当驱动单元1采用旋转驱动器时，旋转驱动器的输出端上也可以形成有配合轴，配合轴与形成于转盘3上的安装孔32相配合，由此，通过安装孔32和配合轴121配合形成的连接机构，可以实现转盘3和旋转驱动器的传动连接。

根据本发明的一些实施例，参考图1，工作台201具有工件放置区2011，工件放置区2011用于放置待加工的工件，主轴206可以移动至工件放置区2011加工工件，扭力检测装置100设在工件放置区2011在水平方向上的一侧，例如图1所示，扭力检测装置100可以设在工件放置区2011的前侧，固定板4位于工件放置区2011的前侧并与工件放置区2011的上表面平齐设置，如此，可以方便主轴206移动至扭力检测装置100进行检测，同时固定板4的设置位置不会影响主轴206的移动。

下面参考图1到图7描述根据本发明第二方面实施例的加工设备1000。

根据本发明第二方面实施例的加工设备1000，包括：机台、工作台201、主轴206和根据本发明上述实施例的扭力检测装置100。

根据本发明实施例的加工设备1000，通过设置上述实施例的扭力检测装置100，可以检测实际工作状态下，刀具相对主轴206运动时所受的扭力，从而准确地判断主轴206对刀具的夹持性能，确保加工设备1000的可靠性和良品率。

在一个具体的实施例中，加工设备可以包括机台、工作台201、扭力检测装置100和主轴206。其中，机台可以包括床身200和横梁202，工作台201和横梁202均设于床身200，横梁202上设有移动机构，主轴206可以设于移动机构。移动机构可以包括：安装板203、夹持件204、压板205。其中，横梁202上形成有沿横向延伸的第一滑轨，安装板203用于安装主轴206，安装板203的背部形成有适于与第一滑轨滑动配合的滑槽，安装板203沿横向可滑动地配合于第一滑轨，安装板203的前侧形成有沿竖向延伸的第二滑轨；夹持件204沿竖向可移动地配合于第二滑轨，主轴206沿轴向的至少部分夹设于夹持件204，压板205盖设于夹持件204且与主轴206压紧配合。

可选地，主轴206可以包括多个，安装板203包括与主轴206一一对应的多个，相对应地，夹持件204和压板205均包括与主轴206一一对应的多个，多个主轴206沿横梁202的延伸方向间隔设置，工作台201上形成有与主轴206一一对应的多个工件放置区2011，扭力检测装置100也包括与主轴206一一对应的多个，每个扭力检测装置100设于对应的工件放置区2011的前侧，由此，加工设备1000可以同时进行多个工件的加工，扭力检测装置100也可以同时对多个主轴206进行检测。

根据本发明实施例的加工设备1000的其他构成例如电控单元和排屑单元等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

下面参考图8和图9描述根据本发明第三方面实施例的用于加工设备1000的扭力检测方法。

根据本发明第三方面实施例的用于加工设备1000的扭力检测方法，加工设备1000为根据本发明上述实施例的加工设备1000，扭力检测方法用于检测刀具相对主轴206运动时所受的扭力，换言之，扭力检测方法可以检测真实工作状态下，主轴206能够为刀具提供的夹持力。

扭力检测方法可以包括以下步骤：检测并获取主轴206的工作时间到达预设时间，检测主轴206是否夹持刀具，若主轴206夹持刀具，控制主轴206退出刀具；控制主轴206移动至检测位置；控制主轴206夹紧检测头21；控制驱动单元1工作以驱动检测单元2转动，扭矩传感器22输出电信号。

具体而言，首先检测主轴206的工作时间是否到达预设时间，此处预设时间是指为主轴206设定的检测周期即两次检测之间的时间间隔，若主轴206的工作时间到达预设时间，则判断主轴206当前是否正处于工作状态即当前是否在加工工件，若主轴206当前处于工作状态中，则等待当前工件加工完毕后再控制扭力检测装置100启动检测程序；若主轴206当前不在工作状态，则控制扭力检测装置100直接进入检测程序。

进入检测程序后，首先检测主轴206是否夹持刀具，若主轴206夹持有刀具，可以先将刀具退出到刀库，然后进行下一步的检测步骤；若主轴206没有夹持刀具，则可以直接进行下一步的检测步骤，即分别控制主轴206沿X轴移动以及工作台201沿Y轴移动，使得主轴206可以到达扭力检测装置100的正上方，然后控制主轴206沿Z轴下降至检测位置（此处的检测位置是指主轴206的夹头207恰好可以夹紧扭力检测装置100的检测头21上的检测针211的位置），然后控制主轴206夹紧检测头21，然后控制驱动单元1驱动检测单元2转动，检测单元2转动时，扭矩传感器22发生一定程度的形变，扭矩传感器22可以将该形变转换为电信号输出。

例如，可以由控制主轴206的夹头207夹紧检测头21上的检测针211，控制驱动气缸11驱动气缸活塞13做伸缩运动，由气缸活塞13推动连杆12带动转盘3转动，转盘3可以带动扭矩传感器22转动，此时，扭矩传感器22内部梁体会发生形变，促使贴在梁体上的感应片按照一定倍数响应发生形变，输出检测电压信号。

根据本发明实施例的扭力检测方法，可以检测并获取真实工作状态下的刀具相对主轴206运动时所受的扭力，从而准确地判断主轴206是否可以为刀具提供足够的夹持力以保证刀具的加工精度，有利于及时发现并解决主轴206的问题，提高加工设备1000生产的产品的良品率，同时，与相关技术中采用人工检测的方式相比，可以显著提高检测效率和检测结果的准确性，节省人力成本。

进一步地，扭力检测方法还可以包括；获取扭矩传感器22输出的电信号，电信号为检测电压信号值；判断比较检测电压信号值与预设电压信号值的大小；若检测电压信号值大于预设电压信号值，则主轴206处于正常状态并控制扭力检测装置100退出检测；若检测电压信号值小于预设电压信号值，则主轴206处于非正常状态并发出报警提示。

具体而言，扭矩传感器22可以将检测信号反馈给控制模块，控制模块对比分析主轴206对应的扭矩传感器22的检测电压信号值与预设电压信号值。如果扭矩传感器22的检测电压信号值比预设电压信号值低，则说明主轴206无法为刀具提供足够夹持力，此时主轴206处于非正常状态，控制模块输出低电平给控制系统，机器报警，并提示操作员主轴206有问题，使操作人员及时检查并维护主轴206，操作员根据提示检修完毕后重新检测，避免板材加工精度不良而造成的报废。如果扭矩传感器22的检测电压信号值比预设电压信号值高，则说明主轴206可以为刀具提供足够的扭矩，主轴206处于正常状态，控制模块输出高电平给控制系统，控制系统控制打开主轴206的夹头207，使主轴206退回到加工位置，同时控制驱动气缸11的气缸活塞13缩回，完成检测，主轴206可以进行正常加工。

下面将参考图1-图9描述根据本发明一个具体实施例的加工设备1000及其扭力检测方法。

实施例一，

本实施例的加工设备1000，包括：机台、工作台201、主轴206和扭力检测装置100。

其中，机台包括床身200和横梁202，横梁202和工作台201均设于床身200，横梁202上设有移动机构，主轴206设于移动机构。具体地，移动机构包括：安装板203、夹持件204、压板205。其中，移动机构可移动地设于横梁202，横梁202上形成有沿横向延伸的第一滑轨，安装板203用于安装主轴206，安装板203的背部形成有适于与第一滑轨滑动配合的滑槽，安装板203沿横向可滑动地配合于第一滑轨，安装板203的前侧形成有沿竖向延伸的第二滑轨；夹持件204沿竖向可移动地配合于第二滑轨，主轴206沿轴向的至少部分夹设于夹持件204，压板205盖设于夹持件204且与主轴206压紧配合，主轴206的下端形成有可开合的夹头207。

工作台201上形成有工件放置区2011，扭力检测装置100设于对应的工件放置区2011的前侧。

扭力检测装置100包括：驱动单元1、检测单元2、转盘3和固定板4。

其中，检测单元2包括：检测头21和扭矩传感器22。检测头21包括：座体212和检测针211，检测针211形成为针杆状，检测针211适于被夹头207夹紧，座体212形成为柱状，且座体212的外径远大于检测针211的外径，检测针211的下端和座体212固定连接，座体212的内侧形成有连接孔213，连接孔213的横截面形成为方形，扭矩传感器22上形成有与连接孔213适配的连接轴221，连接轴221适于插入连接孔213内，转盘3设在扭矩传感器22上，转盘3与检测头21分别位于扭矩传感器22的沿轴向的两侧。

固定板4固设于工作台201的前侧，固定板4形成为方形平板，固定板4上形成有沿厚度方向贯穿的避让孔41，转盘3可转动地设于避让孔41，转盘3的形状和避让孔41的形状适配，转盘3包括盘本体33和旋转轴31，盘本体33的一侧和扭矩传感器22相连，盘本体33的背离扭矩传感器22的一侧形成有旋转轴31，旋转轴31的内侧限定出安装孔32，安装孔32的横截面形成为方形。

驱动单元1可以包括：驱动气缸11和连杆12。驱动气缸11具有可伸缩的气缸活塞13，连杆12的一端与气缸活塞13可枢转地连接，连杆12的另一端形成有配合轴121，配合轴121的形状与安装孔32相适配，配合轴121适于配合在安装孔32内。

本实施例的加工设备1000的扭力检测方法如下：

具体而言，首先检测主轴206的工作时间是否到达预设时间，此处预设时间是指为主轴206设定的检测周期，若主轴206的工作时间到达预设时间，则判断主轴206当前是否正处于工作状态即当前是否在加工工件，若主轴206当前处于工作状态中，则等待当前工件加工完毕后再控制扭力检测装置100启动检测程序；若主轴206当前不在工作状态，则控制扭力检测装置100直接进入检测程序。

进入检测程序后，首先检测主轴206是否夹持刀具，若主轴206夹持有刀具，可以先将刀具退出到刀库，然后进行下一步的检测步骤；若主轴206没有夹持刀具，则可以直接进行下一步的检测步骤，即分别控制主轴206沿X轴移动以及工作台201沿Y轴移动，使得主轴206可以到达扭力检测装置100的正上方，然后控制主轴206沿Z轴下降至检测位置（此处的检测位置是指主轴206的夹头207恰好可以夹紧扭力检测装置100的检测头21上的检测针211的位置），然后控制主轴206夹紧检测头21上的检测针211，控制驱动气缸11驱动气缸活塞13做伸缩运动，由气缸活塞13推动连杆12带动转盘3转动，转盘3可以带动扭矩传感器22转动，此时，扭矩传感器22内部梁体会发生形变，促使贴在梁体上的感应片按照一定倍数响应发生形变，输出电压信号。

扭矩传感器22可以将检测信号反馈给控制模块，控制模块对比分析各个主轴206的对应的扭矩传感器22的检测电压信号值与预设电压信号值。如果扭矩传感器22的检测电压信号值比预设电压信号值低，则说明主轴206无法为刀具提供足够的夹持力，此时主轴206处于非正常状态，刀具可能加工精度可能达不到要求，控制模块输出低电平给控制系统，机器报警，并提示操作员哪个主轴206有问题，使操作人员及时检查并维护主轴206，操作员根据提示检修完毕后再次检测，避免板材加工精度不良而造成的报废。如果扭矩传感器22的检测电压信号值比预设电压信号值高，则说明主轴206可以为刀具提供足够的扭矩，主轴206处于正常状态，控制模块输出高电平给控制系统，控制系统控制打开主轴206的夹头207，使主轴206退回到加工位置，同时控制驱动气缸11的气缸活塞13缩回，完成检测，主轴206可以进行正常加工。

实施例二，

本实施例中的加工设备1000与实施例一中的加工设备1000的结构相同，本实施例的加工设备1000的主轴206的扭力检测方法如下：

首先检测主轴206的工作时间是否到达预设时间，此处预设时间是指为主轴206设定的检测周期，若主轴206的工作时间到达预设时间，则判断主轴206当前是否正处于工作状态即当前是否在加工工件，若主轴206当前处于工作状态中，则等待当前工件加工完毕后再控制扭力检测装置100启动检测程序；若主轴206当前不在工作状态，则控制扭力检测装置100直接进入检测程序。

进入检测程序后，首先检测主轴206是否夹持刀具，若主轴206夹持有刀具，可以先将刀具退出到刀库，然后进行下一步的检测步骤；若主轴206没有夹持刀具，则可以直接进行下一步的检测步骤，即分别控制主轴206沿X轴移动以及工作台201沿Y轴移动，使得主轴206可以到达扭力检测装置100的正上方，然后控制主轴206沿Z轴下降至检测位置（此处的检测位置是指主轴206的夹头207恰好可以夹紧扭力检测装置100的检测头21上的检测针211的位置），然后控制主轴206夹紧检测头21上的检测针211，控制驱动电机启动，由驱动电机驱动传动杆带动扭矩传感器22做小角度的转动，此时，扭矩传感器22内部梁体会发生形变，促使贴在梁体上的感应片按照一定倍数响应发生形变，输出模拟电压信号。

扭矩传感器22可以将模拟电压信号通过下位机模拟量采集模块采集后发送给上位机，通过上位机软件对各个主轴206的模拟电压信号值与预设电压信号值做对比分析。如果扭矩传感器22输出的模拟电压信号值比预设电压信号值低，则说明主轴206无法为刀具提供足够夹持力，此时主轴206处于非正常状态，上位机软件发出报警，并提示操作员哪个主轴206有问题，使操作人员及时检查并维护主轴206，操作员根据提示检修完毕后再次检测，避免板材精度不良而造成的报废。如果扭矩传感器22输出的模拟电压信号值比预设电压信号值高，则说明主轴206可以为刀具提供足够的夹持力，主轴206处于正常状态，上位机输出信号给控制系统，控制系统控制打开主轴206的夹头207，使主轴206退回到加工位置，同时控制驱动气缸11的气缸活塞13缩回，完成检测，主轴206可以进行正常加工。上位机软件可实现记录功能，将一段时间内的主轴206的夹头207夹持力数据做成表格/数据，方便分析。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述加工设备包括机台、工作台、主轴和所述扭力检测装置，所述工作台和所述主轴均可移动地设于所述机台，所述扭力检测装置设于所述工作台，所述扭力检测装置用于检测刀具相对所述主轴运动时所受的扭力，所述扭力检测装置包括：

驱动单元，所述驱动单元设于所述工作台；

检测单元，所述检测单元包括检测头和扭矩传感器，所述检测头设于所述扭矩传感器，所述驱动单元与所述扭矩传感器相连以驱动所述检测单元转动，所述检测头在所述扭力检测装置工作状态下适于与所述主轴可拆卸地连接；

当所述主轴不在工作状态时，控制所述主轴移动至检测位置并夹紧所述检测头后，所述驱动单元驱动所述扭矩传感器转动，根据所述扭矩传感器的反馈判断所述主轴是否能够提供足够的夹持力。

2.根据权利要求1所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述检测头与所述扭矩传感器可拆卸地连接。

3.根据权利要求2所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述扭矩传感器和所述检测头中的一个上设有连接孔，所述扭矩传感器和所述检测头中的另一个上设有与所述连接孔配合的连接轴。

4.根据权利要求3所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述连接轴的横截面形成为非圆形，所述连接孔的横截面形成为非圆形且与所述连接轴的形状相适配。

5.根据权利要求1所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述检测头与所述扭矩传感器一体成型。

6.根据权利要求1所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述主轴沿轴向的一端形成有用于夹紧刀具的夹头，所述检测头包括：座体和检测针，所述座体与所述扭矩传感器连接，所述检测针设在所述座体上，所述检测针在所述扭力检测装置工作状态下适于被所述夹头夹紧。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述驱动单元包括：

直线驱动器，所述直线驱动器具有可伸缩的活塞杆；

连杆，所述连杆的一端与所述活塞杆可枢转地连接且另一端与所述扭矩传感器相连；

或者，所述驱动单元包括：

旋转驱动器，所述旋转驱动器的输出端连接所述扭矩传感器，所述旋转驱动器的输出端旋转时驱动所述扭矩传感器转动。

8.根据权利要求7所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述直线驱动器为气缸或电缸或液压缸，所述旋转驱动器为驱动电机或旋转气缸。

9.根据权利要求7所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，还包括：转盘，所述转盘设在所述扭矩传感器上，所述转盘与所述检测头分别位于所述扭矩传感器的轴向两侧，所述驱动单元设在所述转盘的远离所述扭矩传感器的一侧，所述驱动单元与所述转盘相连以驱动所述检测单元转动。

10.根据权利要求9所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，还包括：固定板，所述固定板设在所述工作台上，所述检测单元和所述驱动单元分别设在所述固定板的厚度方向上的相对两侧，所述固定板上形成有避让孔，所述转盘的至少一部分可转动地容纳于所述避让孔，所述工作台具有工件放置区，所述固定板设在所述工件放置区在水平方向上的一侧。

11.根据权利要求10所述的加工设备的扭力检测装置，其特征在于，所述转盘与所述连杆之间或所述转盘与所述旋转驱动器的输出端之间设置有连接机构，所述连接机构包括设置于所述转盘上的安装孔和设于所述连杆或所述旋转驱动器的输出端上的配合轴，所述配合轴适于配合在所述安装孔内。

12.一种加工设备，其特征在于，包括：根据权利要求1-11中任一项所述的扭力检测装置。

13.一种用于加工设备的扭力检测方法，其特征在于，所述加工设备为根据权利要求12所述的加工设备，所述扭力检测方法用于检测刀具相对所述主轴运动时所受的扭力，所述扭力检测方法包括以下步骤：

检测并获取所述主轴的工作时间到达预设时间；

检测所述主轴是否夹持刀具，若所述主轴夹持刀具，控制所述主轴退出刀具；

控制所述主轴移动至检测位置；

控制所述主轴夹紧所述检测头；

控制所述驱动单元工作以驱动所述检测单元转动，根据所述扭矩传感器输出的电信号判断扭力值。

14.根据权利要求13所述的用于加工设备的扭力检测方法，其特征在于，包括；

获取所述扭矩传感器输出的电信号，所述电信号为检测电压信号值；

判断比较所述检测电压信号值与预设电压信号值的大小；

若所述检测电压信号值大于所述预设电压信号值，则所述主轴处于正常状态并控制所述扭力检测装置退出检测；

若所述检测电压信号值小于所述预设电压信号值，则所述主轴处于非正常状态并发出报警提示。

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