本發(fā)明涉及皮帶輪加工，具體為具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機及其定位系統(tǒng)床。

背景技術：

1、在當前皮帶輪加工制造業(yè)中，特別是在精密皮帶輪的鉆孔加工環(huán)節(jié)，面臨著一項顯著的技術挑戰(zhàn)：如何在確保高效、精確地對皮帶輪進行定位。傳統(tǒng)方法依賴于人工操作員通過操作面板控制夾持機構逐步對皮帶輪進行定位，這一過程不僅耗時費力且容易受人為因素影響，導致定位精度不一再現(xiàn)出錯位，進而影響最終加工成品質量。

2、此外，皮帶輪自身材質與尺寸差異、形狀各異，加之生產(chǎn)過程中的熱處理后變形等因素，使得重量分布不均可能發(fā)生變化，傳統(tǒng)定位方法難以動態(tài)適應這種不確定性。尤其是在連續(xù)作業(yè)環(huán)境下，頻繁的重量波動與定位調整需求，嚴重制約了生產(chǎn)效率與精度的提升。

3、因此迫切需要一種智能化、自動化且具備自適應性的皮帶輪定位解決方案，以替代傳統(tǒng)手動操作，實現(xiàn)快速、精準定位，從而提高皮帶輪加工的整體效率與品質。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床及其定位系統(tǒng)，以解決上述背景技術中存在的問題。

2、具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，包括床身，所述床身內部上端安裝有xyz三軸直線模組，所述xyz三軸直線模組下安裝有鉆孔機構，所述床身前端右側安裝有操作面板，所述床身內部下端左右兩側對稱固定有一對導軌，所述導軌之間安裝有夾持臺，所述夾持臺內壁固定有凸臺，所述凸臺上端四角均安裝有稱重傳感器，所述夾持臺內壁且位于凸臺下方安裝有控制器，所述稱重傳感器與控制器信號連接，所述夾持臺上部插接有搭設在凸臺上的臺板，所述臺板與稱重傳感器接觸，所述臺板上端四側開有滑道，所述滑道內部滑動連接有夾持板，所述臺板下端四側安裝有螺紋桿組件，所述螺紋桿組件與夾持板連接，所述臺板下端中間安裝有與螺紋桿組件傳動連接的電機組件，所述控制器與電機組件連接。

3、優(yōu)選地，所述夾持臺左右兩端均固定有導塊，所述導塊與導軌滑動連接，所述導軌內部后端嵌入固定有電磁鐵，所述導塊由鐵制成，所述夾持臺前端設有把手槽，所述把手槽內部轉動連接有把手。

4、優(yōu)選地，所述臺板下端且位于所述滑道兩側均固定有收卷盒，所述收卷盒內部軸承連接有軸桿，所述軸桿外部固定有收卷輪，所述收卷輪外部纏繞設置有遮擋布，所述遮擋布末端貫穿收卷盒并與夾持板固定。

5、優(yōu)選地，所述遮擋布的寬度大于滑道的寬度。

6、優(yōu)選地，所述軸桿外部且位于收卷輪兩側均安裝有發(fā)條彈簧，所述發(fā)條彈簧兩端分別與軸桿外壁和收卷盒內壁連接。

7、優(yōu)選地，所述螺紋桿組件包括支板、螺紋桿、從動錐齒輪，所述支板有一對且一一對應與收卷盒下端固定，所述螺紋桿軸承連接在支板之間，所述螺紋桿貫穿夾持板并與夾持板螺紋連接，所述螺紋桿的內端貫穿支板并與從動錐齒輪固定。

8、優(yōu)選地，所述電機組件包括電機和主動錐齒輪，所述電機與臺板固定安裝，所述控制器與電機信號連接，所述主動錐齒輪連接在電機的下部輸出軸末端，所述主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合連接。

9、控制器內嵌入模糊邏輯算法，實時分析稱重信號，自動調整電機驅動指令，快速響應重量變化，實現(xiàn)動態(tài)平衡與位置微調優(yōu)，提高加工前的定位速度與精度。

10、控制器具體過程如下：

11、控制器首先接收來自稱重傳感器的信號，這些信號表示為皮帶輪放置在臺板上后，臺板的重量增加量δw；

12、在接收到δw后，控制器首先對其進行預處理；預處理包括濾波操作以消除噪聲和波動，從而得到更穩(wěn)定的δw值；

13、控制器使用模糊邏輯算法對δw進行模糊化處理；通過定義隸屬度函數(shù)將精確的重量變化量δw映射到模糊集合上；

14、設δw的論域為[0,w_max]，其中w_max是臺板承受的最大重量增加量；定義模糊集合a，表示“重量增加量小”，模糊集合b，表示“重量增加量中”，以及模糊集合c，表示“重量增加量大”；每個模糊集合都有一個隸屬度函數(shù)，用于描述δw屬于該集合的程度；

15、隸屬度函數(shù)μ_a(δw)是一個減函數(shù)，當δw接近0時取較大值，隨著δw增大而逐漸減?。欢蘝c(δw)是一個增函數(shù)，當δw接近w_max時取較大值；通過計算δw對于每個模糊集合的隸屬度，可以得到一個模糊向量，表示δw在模糊空間中的位置；

16、在得到模糊向量后，控制器進行模糊推理；模糊推理基于模糊規(guī)則庫進行，存在如下規(guī)則：

17、如果δw屬于模糊集合a，則電機20以速度v1旋轉；

18、如果δw屬于模糊集合b，則電機20以速度v2旋轉；

19、如果δw屬于模糊集合c，則電機20以速度v3旋轉；

20、其中v1<v2<v3，表示隨著重量增加量的增大，電機的旋轉速度也相應增大，以便更快地調整夾持板的位置；

21、通過模糊推理，控制器可以得到一個模糊控制量，表示電機旋轉速度；然后，通過解模糊化操作將這個模糊控制量轉換為精確的數(shù)值，即電機的旋轉速度指令；

22、控制器將旋轉速度指令發(fā)送給電機，控制電機以指定的速度旋轉；電機的旋轉通過螺紋桿組件驅動夾持板在滑道內移動，實現(xiàn)對皮帶輪的對中夾持定位。

23、有益效果：將皮帶輪放在夾持臺的臺板上后，臺板的重量增加，而使稱重傳感器稱量的重量增加，此時稱重傳感器輸送信號至控制器，控制器控制電機啟動并正轉，此時電機驅動主動錐齒輪正轉，隨著主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合，而使四個從動錐齒輪同時轉動，這樣使四根螺紋桿同時轉動，以此通過螺紋桿與夾持板螺紋配合，而使四塊夾持板同時向中心移動，這樣可利用夾持板自動對皮帶輪對中夾持定位，從而提高了加工效率。顯著提升加工精度與一致性：通過集成的模糊邏輯算法控制器實時響應稱重傳感器信號，自動調整電機指令，確保了對皮帶輪的快速而精準定位，顯著提高了加工前的精度。即使皮帶輪重量波動，系統(tǒng)亦能迅速適應，維持高精度定位，減少加工誤差，確保產(chǎn)品的一致性。

24、提高加工效率，優(yōu)化定位速度：模糊邏輯驅動的自動調整機制減少了人工干預，使得皮帶輪的定位時間大幅縮短，加工周期顯著壓縮。皮帶輪放置即可自動對中，無需等待，即刻開始加工，加工流程無縫對接，提升整體效率。

25、智能適應性增強，通過模糊邏輯算法處理不確定性，系統(tǒng)能有效應對加工環(huán)境變化如振動、溫度波動等干擾，仍保持高效穩(wěn)定定位，提升系統(tǒng)魯棒性。自動調整能力使機床適應各類皮帶輪尺寸與材料，靈活加工，滿足多樣化需求。

26、自動化與智能化維護，自動化廢屑處理機制，通過電磁鐵與可移除磁吸持臺，便于清理，保持機床清潔，減少停機時間，維護便捷性好。智能算法與結構設計減少人工依賴，降低操作錯誤，提高安全性，長期運營成本效益。

27、技術綜合提升，整體優(yōu)化了數(shù)控機床的智能化水平，模糊邏輯算法的運用引領了皮帶輪加工技術新趨勢，為行業(yè)樹立標桿。不僅提升單個案加工質量與速度，更推動整體產(chǎn)業(yè)鏈升級，促進智能化制造技術革新。

技術特征：

1.具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，包括床身(1)，所述床身(1)內部上端安裝有xyz三軸直線模組，所述xyz三軸直線模組下安裝有鉆孔機構(2)，所述床身(1)前端右側安裝有操作面板(3)，其特征在于：

2.根據(jù)權利要求1所述的具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，其特征在于：所述夾持臺(5)左右兩端均固定有導塊(7)，所述導塊(7)與導軌(4)滑動連接，所述導軌(4)內部后端嵌入固定有電磁鐵(14)，所述導塊(7)由鐵制成，所述夾持臺(5)前端設有把手槽，所述把手槽內部轉動連接有把手(8)。

3.根據(jù)權利要求1所述的具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，其特征在于：所述臺板(6)下端且位于所述滑道(9)兩側均固定有收卷盒(15)，所述收卷盒內部軸承連接有軸桿(23)，所述軸桿(23)外部固定有收卷輪(22)，所述收卷輪(22)外部纏繞設置有遮擋布(16)，所述遮擋布(16)末端貫穿收卷盒(15)并與夾持板(10)固定。

4.根據(jù)權利要求3所述的具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，其特征在于：所述遮擋布(16)的寬度大于滑道(9)的寬度。

5.根據(jù)權利要求3所述的具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，其特征在于：所述軸桿(23)外部且位于收卷輪(22)兩側均安裝有發(fā)條彈簧(24)，所述發(fā)條彈簧(24)兩端分別與軸桿(23)外壁和收卷盒(15)內壁連接。

6.根據(jù)權利要求3所述的具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，其特征在于：所述螺紋桿組件包括支板(17)、螺紋桿(18)、從動錐齒輪(19)，所述支板(17)有一對且一一對應與收卷盒(15)下端固定，所述螺紋桿(18)軸承連接在支板(17)之間，所述螺紋桿(18)貫穿夾持板(10)并與夾持板(10)螺紋連接，所述螺紋桿(18)的內端貫穿支板(17)并與從動錐齒輪(19)固定。

7.根據(jù)權利要求6所述的具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，其特征在于：所述電機組件包括電機(20)和主動錐齒輪(21)，所述電機(20)與臺板(6)固定安裝，所述控制器(13)與電機(20)信號連接，所述主動錐齒輪(21)連接在電機(20)的下部輸出軸末端，所述主動錐齒輪(21)與從動錐齒輪(19)嚙合連接。

8.根據(jù)權利要求7所述的具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，其特征在于：控制器內嵌入模糊邏輯算法，實時分析稱重信號，自動調整電機驅動指令，快速響應重量變化，實現(xiàn)動態(tài)平衡與位置微調優(yōu)，提高加工前的定位速度與精度。

9.根據(jù)權利要求8所述的具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床，其特征在于：控制器具體控制的過程如下：

技術總結
本發(fā)明公開了具有自動定位功能的皮帶輪數(shù)控機床及其定位系統(tǒng)，夾持臺內壁固定有凸臺，凸臺上端四角均安裝有稱重傳感器，夾持臺內壁且位于凸臺下方安裝有控制器，稱重傳感器與控制器信號連接，夾持臺上部插接有搭設在凸臺上的臺板。將皮帶輪放在夾持臺的臺板上后，臺板的重量增加，而使稱重傳感器稱量的重量增加，此時稱重傳感器輸送信號至控制器，控制器控制電機啟動并正轉，此時電機驅動主動錐齒輪正轉，隨著主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合，而使四個從動錐齒輪同時轉動，這樣使四根螺紋桿同時轉動，以此通過螺紋桿與夾持板螺紋配合，而使四塊夾持板同時向中心移動，這樣可利用夾持板自動對皮帶輪對中夾持定位，從而提高了加工效率。

技術研發(fā)人員：王利軍,王芳,王德安,廖清波
受保護的技術使用者：九江昊宏實業(yè)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10