[发明专利]非接触式动刚度测量系统与方法

说明书

本发明公开一种非接触式动刚度测量系统与方法。该非接触式动刚度测量系统，具有基座、测试棒、激振模块、力感测器、都卜勒测速仪与控制模块。力感测器连接激振模块与基座。激振模块位于测试棒与力感测器之间。控制模块电连接力感测器与都卜勒测速仪。测试棒用以可拆卸地设置于待测主轴的夹持座中。激振模块用以提供电磁力到测试棒。力感测器用以测量激振模块的作用力。都卜勒测速仪用以提供第一激光与第二激光。都卜勒测速仪根据反射的激光以测量振动响应。控制模块用以依据作用力与振动响应计算出待测主轴的等效主轴刚性值。

技术领域

本涉及一种动刚度测量系统与方法，特别是涉及一种针对工具机主轴或转轴的非接触式动刚度测量系统与方法。

背景技术

工具机提供动力使工件与刀具进行相对运动，切削工件多余的金属以生产精密的零件。一般来说，工具机通过主轴带动所夹持的刀具旋转以提供切削力，因此工具机的架构必须有足够的刚性，才能使刀具切削工件时提供稳定的切削力，以达到预期的精确度。

目前，常见的刚性测试方法大多是在主轴静止的情况下对主轴进行测量。但是，静止状态与旋转状态的主轴动态特性并不相同，转动中的主轴无法适用一般静态敲击测试进行动态特性测量，无法预测转动的主轴特性。主轴常见的损坏因素多来自于轴承变异，但轴承刚性却随着转速改变而呈现非线性变化且难以直接测量，容易造成维修误判。

发明内容

本发明在于提供一种非接触式动刚度测量系统与方法，以在主轴旋转的情况下，以非接触式的方式测量得主轴的动刚度。

本发明公开了一种非接触式动刚度测量系统，适用于待测主轴，所述的动刚度测量系统具有基座、测试棒、激振模块、力感测器、都卜勒测速仪与控制模块。力感测器连接激振模块与基座。激振模块位于测试棒与力感测器之间。控制模块电连接力感测器与都卜勒测速仪。激振模块用以提供电磁力到测试棒。测试棒具有感磁特性，并用以可拆卸地设置于待测主轴的夹持座中。力感测器用以测量激振模块的作用力。都卜勒测速仪用以提供第一激光与第二激光，都卜勒测速仪并依据第一激光与第二激光的反射以产生振动响应。控制模块用以依据作用力与振动响应取得待测主轴的等效主轴刚性值。

本发明公开了一种非接触式动刚度测量方法，步骤是先令待测主轴转动，测试棒随待测主轴而转动。以激振模块提供电磁力到转动中的测试棒，并以力感测器感测激振模块的作用力。以都卜勒测速仪提供第一激光至转动中的测试棒的第一位置，并以都卜勒测速仪提供第二激光至转动中的测试棒的第二位置。依据被测试棒反射的第一激光与被测试棒反射的第二激光，以都卜勒测速仪产生第一位置与第二位置的振动响应。依据作用力与振动响应取得待测主轴的等效主轴刚性值。

综合以上所述，本发明提供了一种非接触式动刚度测量系统与方法，通过电磁铁激振转动中的测试棒并对电磁铁测量作用力，并通过都卜勒测速仪测测量试棒的振动响应，依据作用力与振动响应计算出主轴的刚性值。过程中，激振测试棒与测量振动响应都为非接触式的，且适用于测量受主轴带动而转动的测试棒。由此，动刚度测量系统与方法得以在非接触的情况下测量得转动中的主轴动刚度。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求范围更进一步的解释。

附图说明

图1A为本发明一实施例中非接触式动刚度测量系统的各元件相对位置示意图；

图1B为本发明另一实施例中非接触式动刚度测量系统的各元件相对位置示意图；

图2A为本发明更一实施例中非接触式动刚度测量系统的各元件相对位置示意图；

图2B为本发明再一实施例中非接触式动刚度测量系统的各元件相对位置示意图；

图3A为本发明又一实施例中非接触式动刚度测量系统的各元件相对位置示意图；