自动化管理的齿轮加工传动系统 |
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| 申请号 | CN201510944622.4 | 申请日 | 2015-12-16 | 公开(公告)号 | CN105397205A | 公开(公告)日 | 2016-03-16 |
| 申请人 | 重庆光大机械厂有限公司; | 发明人 | 王彩虹; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了自动化管理的 齿轮 加工 传动系统 ，设置有控制系统、 电机 系统、变速箱、刀具 主轴 、差动机构、分齿交换挂轮、 工件 主轴、差动交换挂轮、机械进给机构及进给系统，控制系统内设置有依次连接的plc 控制器 、视频处理器、图像增强 电路 及摄像头群组；还包括供电系统，供电系统内设置有依次连接的光伏板、汇流箱、直流防 雷击 控制箱、电源控制电路及逆变电路，逆变电路连接电机系统；电源控制电路连接plc控制器，且通过plc控制器向视频处理器提供工作 电压 ，利用 太阳能 供电的方式进行供电，从而有效的节约不 可再生 能源 ，在视频处理器供电时，通过plc控制器来进行供电分配，在节约供电分配器的同时，能够使视频处理器运行更加稳定。 | ||||||
| 权利要求 | 1.自动化管理的齿轮加工传动系统，其特征在于：设置有控制系统、电机系统、变速箱、刀具主轴、差动机构、分齿交换挂轮、工件主轴、差动交换挂轮、机械进给机构及进给系统，所述控制系统分别连接电机系统和进给系统，所述电极系统连接变速箱，所述变速箱的输出端连接刀具主轴，所述刀具主轴连接差动机构，所述差动机构连接分齿交换挂轮，所述分齿交换挂轮分别连接工件主轴和机械进给机构，所述机械进给机构连接进给系统，所述进给系统连接差动交换挂轮，所述差动交换挂轮连接差动机构；所述控制系统内设置有依次连接的plc控制器、视频处理器、图像增强电路及摄像头群组，所述摄像头群组连接进给系统，所述plc控制器连接电机系统；还包括供电系统，所述供电系统内设置有依次连接的光伏板、汇流箱、直流防雷击控制箱、电源控制电路及逆变电路，所述逆变电路连接电机系统；所述电源控制电路连接plc控制器，且通过plc控制器向视频处理器提供工作电压。 |
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| 说明书全文 | 自动化管理的齿轮加工传动系统技术领域[0001] 本发明涉及齿轮制造技术领域，具体的说，是自动化管理的齿轮加工传动系统。 背景技术[0002] 齿轮，轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。 [0003] 在西方，公元前300年古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。希腊著名学者亚里士多德和阿基米德都研究过齿轮，希腊有名的发明家古蒂西比奥斯在圆板工作台边缘上均匀地插上销子，使它与销轮啮合，他把这种机构应用到刻漏上。这约是公元前150年的事。在公元前100年，亚历山人的发明家赫伦发明了里程计，在里程计中使用了齿轮。公元1世纪时，罗马的建筑家毕多毕斯制作的水车式制粉机上也使用了齿轮传动装置。到14世纪，开始在钟表上使用齿轮。 [0004] 东汉初年(公元1世纪)已有人字齿轮。三国时期出现的指南车和记里鼓车已采用齿轮传动系统。晋代杜预发明的水转连磨就是通过齿轮将水轮的动力传递给石磨的。史书中关于齿轮传动系统的最早记载，是对唐代一行、梁令瓒于725年制造的水运浑仪的描述。北宋时制造的水运仪象台(见中国古代计时器)运用了复杂的齿轮系统。明代茅元仪著《武备志》(成书于1621年)记载了一种齿轮齿条传动装置。1956年发掘的河北安午汲古城遗址中，发现了铁制棘齿轮，轮直径约80毫米，虽已残缺，但铁质较好，经研究，确认为是战国末期(公元前3世纪)到西汉(公元前206～公元24年)期间的制品。1954年在山西省永济县蘖家崖出土了青铜棘齿轮。参考同坑出土器物，可断定为秦代(公元前221～前206)或西汉初年遗物，轮40齿，直径约25毫米。关于棘齿轮的用途，迄今未发现文字记载，推测可能用于制动，以防止轮轴倒转。1953年陕西省长安县红庆村出土了一对青铜人字齿轮。根据墓结构和墓葬物品情况分析，可认定这对齿轮出于东汉初年。两轮都为24齿，直径约15毫米。衡阳等地也发现过同样的人字齿轮。 [0005] 早在1694年，法国学者PHILIPPE DE LA HIRE首先提出渐开线可作为齿形曲线。1733年，法国人M.CAMUS提出轮齿接触点的公法线必须通过中心连线上的节点。一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮的瞬心线(节圆)纯滚动时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两齿廓曲线是彼此共轭的，这就是CAMUS定理。它考虑了两齿面的啮合状态；明确建立了现代关于接触点轨迹的概念。1765年，瑞士的L.EULER提出渐开线齿形解析研究的数学基础，阐明了相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，SAVARY进一步完成这一方法，成为EU-LET-SAVARY方程。对渐开线齿形应用作出贡献的是ROTEFT WULLS，他提出中心距变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。1873年，德国工程师HOPPE提出，对不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位齿轮的思想基础。 [0006] 19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使齿轮加工具备较完备的手段后，渐开线齿形更显示出巨大的优越性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用标准刀具在机床上切出相应的变位齿轮。1908年，瑞士MAAG研究了变位方法并制造出展成加工插齿机，后来，英国BSS、美国AGMA、德国DIN相继对齿轮变位提出了多种计算方法。 [0007] 为了提高动力传动齿轮的使用寿命并减小其尺寸，除从材料，热处理及结构等方面改进外，圆弧齿形的齿轮获得了发展。1907年，英国人FRANK HUMPHRIS最早发表了圆弧齿形。1926年，瑞土人ERUEST WILDHABER取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，苏联的M.L.NOVIKOV完成了圆弧齿形齿轮的实用研究并获得列宁勋章。1970年，英国ROLH—ROYCE公司工程师R.M.STUDER取得了双圆弧齿轮的美国专利。这种齿轮现已日益为人们所重视，在生产中发挥了显著效益。 [0008] 齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到：齿轮模数0.004～100毫米；齿轮直径由1毫米～150米；传递功率可达上十万千瓦；转速可达几十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。 [0009] 随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。1674年丹麦天文学家罗默首次提出用外摆线作齿廓曲线，以得到运转平稳的齿轮。 [0010] 18世纪工业革命时期，齿轮技术得到高速发展，人们对齿轮进行了大量的研究。1733年法国数学家卡米发表了齿廓啮合基本定律；1765年瑞士数学家欧拉建议采用渐开线作齿廓曲线。 [0011] 19世纪出现的滚齿机和插齿机，解决了大量生产高精度齿轮的问题。1900年，普福特为滚齿机装上差动装置，能在滚齿机上加工出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮得到普及，展成法加工齿轮占了压倒优势，渐开线齿轮成为应用最广的齿轮。 [0012] 1899年，拉舍最先实施了变位齿轮的方案。变位齿轮不仅能避免轮齿根切，还可以凑配中心距和提高齿轮的承载能力。1923年美国怀尔德哈伯最先提出圆弧齿廓的齿轮，1955年苏诺维科夫对圆弧齿轮进行了深入的研究，圆弧齿轮遂得以应用于生产。这种齿轮的承载能力和效率都较高，但尚不及渐开线齿轮那样易于制造，还有待进一步改进。 发明内容[0013] 本发明的目的在于提供自动化管理的齿轮加工传动系统，在进行齿轮加工时，利用太阳能供电的方式进行供电，从而有效的节约不可再生能源，并且在视频处理器供电时，通过plc控制器来进行供电分配，从而在节约供电分配器的同时，能够使视频处理器运行更加稳定，从而进一步达到安全生产管理的目的。 [0014] 本发明通过下述技术方案实现：自动化管理的齿轮加工传动系统，设置有控制系统、电机系统、变速箱、刀具主轴、差动机构、分齿交换挂轮、工件主轴、差动交换挂轮、机械进给机构及进给系统，所述控制系统分别连接电机系统和进给系统，所述电极系统连接变速箱，所述变速箱的输出端连接刀具主轴，所述刀具主轴连接差动机构，所述差动机构连接分齿交换挂轮，所述分齿交换挂轮分别连接工件主轴和机械进给机构，所述机械进给机构连接进给系统，所述进给系统连接差动交换挂轮，所述差动交换挂轮连接差动机构；所述控制系统内设置有依次连接的plc控制器、视频处理器、图像增强电路及摄像头群组，所述摄像头群组连接进给系统，所述plc控制器连接电机系统；还包括供电系统，所述供电系统内设置有依次连接的光伏板、汇流箱、直流防雷击控制箱、电源控制电路及逆变电路，所述逆变电路连接电机系统；所述电源控制电路连接plc控制器，且通过plc控制器向视频处理器提供工作电压。 [0015] 进一步的为更好地实现本发明，能够利用摄像头群组对径向进给装置、轴向进给装置及切向进给装置的加工过程进行实时拍摄并为形成新的调节策略提供数据支撑，特别设置有下述结构：所述进给系统内设置有径向进给装置、切向进给装置及轴向进给装置，所述机械进给机构分别与径向进给装置、切向进给装置及轴向进给装置连接，所述切向进给装置和轴向进给装置皆与差动交换挂轮相连接，所述摄像头群组分别与径向进给装置、切向进给装置及轴向进给装置相连接。 [0016] 进一步的为更好地实现本发明，能够利用多个摄像头分别对径向进给装置、轴向进给装置及切向进给装置的加工过程进行实时拍摄并为形成新的调节策略提供数据支撑，特别设置有下述结构：所述摄像头群组内设置有轴向摄像头、切向摄像头及径向摄像头，所述轴向摄像头、切向摄像头及径向摄像头皆与图像增强电路相连接，所述轴向摄像头与轴向进给装置相连接，所述切向摄像头与切向进给装置相连接，所述径向摄像头与径向进给装置相连接。 [0018] 进一步的为更好地实现本发明，能够有效的提高视频处理器的数据处理性能，并且可根据需要让人与机器能够进行对话，从而进行有效的控制或参数设置等操作，特别设置有下述结构：在所述视频处理器上还连接有移动存储器、随机存储器和人机交互界面。 [0019] 进一步的为更好地实现本发明，特别设置有下述结构：所述随机存储器采用动态随机存储器或/和静态随机存储器；静态存储器(SRAM)的特点是工作速度快，只要电源不撤除，写入SRAM的信息就不会消失，不需要刷新电路，同时在读出时不破坏原来存放的信息，一经写入可多次读出，但集成度较低，功耗较大，在本发明中作高速缓冲存储器(Cache)使用。DRAM是动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory)，它是利用场效应管的栅极对其衬底间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”，在本发明中作为主存储器使用。 [0020] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果： [0021] 本发明在进行齿轮加工时，利用太阳能供电的方式进行供电，从而有效的节约不可再生能源，并且在视频处理器供电时，通过plc控制器来进行供电分配，从而在节约供电分配器的同时，能够使视频处理器运行更加稳定，从而进一步达到安全生产管理的目的。 [0022] 本发明在进行齿轮加工时，能够利用简单实用的传动系统即可进行齿轮加工，并且在进行齿轮加工时能够对进给系统的工作状态信息进行视频采集，并以此采集的信息结合视频处理器内预置的最优加工状态信息进行对比从而形成新的调节策略，并利用该新的调节策略来对电机系统进行控制管理，从而实现自动化控制管理齿轮生产加工的目的，并且具有控制精准的特性，且在极大的提高生产效率的同时残次品率明显降低。 [0023] 本发明具有结构简单、经济适用等特性，并且在生产中避免产生误差，降低残次品率，在提高经济效益的同时提高生产效率。 [0025] 图1为本发明的结构图。 具体实施方式[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。 [0027] 实施例1： [0028] 自动化管理的齿轮加工传动系统，如图1所示，特别设置成下述结构：设置有控制系统、电机系统、变速箱、刀具主轴、差动机构、分齿交换挂轮、工件主轴、差动交换挂轮、机械进给机构及进给系统，所述控制系统分别连接电机系统和进给系统，所述电极系统连接变速箱，所述变速箱的输出端连接刀具主轴，所述刀具主轴连接差动机构，所述差动机构连接分齿交换挂轮，所述分齿交换挂轮分别连接工件主轴和机械进给机构，所述机械进给机构连接进给系统，所述进给系统连接差动交换挂轮，所述差动交换挂轮连接差动机构；所述控制系统内设置有依次连接的plc控制器、视频处理器、图像增强电路及摄像头群组，所述摄像头群组连接进给系统，所述plc控制器连接电机系统；还包括供电系统，所述供电系统内设置有依次连接的光伏板、汇流箱、直流防雷击控制箱、电源控制电路及逆变电路，所述逆变电路连接电机系统；所述电源控制电路连接plc控制器，且通过plc控制器向视频处理器提供工作电压。 [0029] 在设计使用时，所述光伏板为多个，且可分散的设在在厂区所在的接收阳光充足的区域内(厂区空旷区、屋顶等地方)，并将所接收的阳光转化为电能，而后利用汇流箱将多个光伏板上的电能进行汇聚，而后经直流防雷击控制箱输送至电源控制电路内，所述直流防雷击控制箱可在雷雨天气里避免传输的电流被雷击，从而有效保障供电系统的运行安全；电源控制电路一方面将所接收的电能转换呈能够被视频处理器所使用的电能并利用plc控制器安全稳定的箱视频处理器供电，亦同时将剩余的电能传输至逆变电路内，利用逆变电路的逆变功能将直流电变换成交流电而后供给电机系统，使得电机系统能够正常做功。 [0030] 在设计使用时，在展成分度链中为了适应工件的齿数和刀具的头数的变化，具体交换挂轮，以确保工件的正确分度，设置分齿交换挂轮。 [0031] 在差动传动链中，为了适应工件的齿数、模数和螺旋角等的变化，设有差动交换挂轮，以确保工件的正确加工。 [0032] 所述摄像头群组将进给系统的整个工作状态信息进行采集，并传输至图像增强电路内，图像增强电路将视频信息进行图像增强后发送至视频处理器内，在视频处理器内将对加工中的齿轮图像信息进行提取，而后将所天气的图像信息结合预置在视频处理器内的合格齿轮图像信息进行对比，得到进给系统所需调节的策略，并将该策略通过plc控制器对电机系统进行控制从而进一步的利用机械进给机构对进给系统进行控制，以此达到生产出合格的齿轮的目的。 [0033] 在进行齿轮加工时，利用太阳能供电的方式进行供电，从而有效的节约不可再生能源，并且在视频处理器供电时，通过plc控制器来进行供电分配，从而在节约供电分配器的同时，能够使视频处理器运行更加稳定，从而进一步达到安全生产管理的目的。 [0034] 实施例2： [0035] 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够利用摄像头群组对径向进给装置、轴向进给装置及切向进给装置的加工过程进行实时拍摄并为形成新的调节策略提供数据支撑，如图1所示，特别设置有下述结构：所述进给系统内设置有径向进给装置、切向进给装置及轴向进给装置，所述机械进给机构分别与径向进给装置、切向进给装置及轴向进给装置连接，所述切向进给装置和轴向进给装置皆与差动交换挂轮相连接，所述摄像头群组分别与径向进给装置、切向进给装置及轴向进给装置相连接。 [0036] 实施例3： [0037] 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够利用多个摄像头分别对径向进给装置、轴向进给装置及切向进给装置的加工过程进行实时拍摄并为形成新的调节策略提供数据支撑，如图1所示，特别设置有下述结构：所述摄像头群组内设置有轴向摄像头、切向摄像头及径向摄像头，所述轴向摄像头、切向摄像头及径向摄像头皆与图像增强电路相连接，所述轴向摄像头与轴向进给装置相连接，所述切向摄像头与切向进给装置相连接，所述径向摄像头与径向进给装置相连接。 [0038] 实施例4： [0039] 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够将经过信号增强后的视频信号内的噪声进行清楚，以便还原后的图像更加清晰，如图1所示，特别设置有下述结构：在所述图像增强电路与视频处理器之间还设置有图像消噪电路。 [0040] 实施例5： [0041] 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够有效的提高视频处理器的数据处理性能，并且可根据需要让人与机器能够进行对话，从而进行有效的控制或参数设置等操作，如图1所示，特别设置有下述结构：在所述视频处理器上还连接有移动存储器、随机存储器和人机交互界面。 [0042] 实施例6： [0043] 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别设置有下述结构：所述随机存储器采用动态随机存储器或/和静态随机存储器；静态存储器(SRAM)的特点是工作速度快，只要电源不撤除，写入SRAM的信息就不会消失，不需要刷新电路，同时在读出时不破坏原来存放的信息，一经写入可多次读出，但集成度较低，功耗较大，在本发明中作高速缓冲存储器(Cache)使用。DRAM是动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory)，它是利用场效应管的栅极对其衬底间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”，在本发明中作为主存储器使用。 |
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