[實用新型]一種扭矩過載監控裝置

有效

• 申請號: 201120087979.2
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN202127238U
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 龍尉文;秦寶林;梁茂盛
• 申請（專利權）人: 肇慶市凱龍數控科技有限公司
• 主分類號: H02H7/085
• 分類號: H02H7/085
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 曹志霞;李贊堅

技術領域

本實用新型涉及機床數控領域，確切地說是指一種扭矩過載監控裝置。

背景技術

刀具磨損在機械加工中是一種普遍存在的現象，刀具的磨損與磨損狀態直接影響著機械加工的精度、效率及經濟效益，研究刀具磨損可以大大提高機械加工效率，降低加工成本，具有較大的經濟效益。刀具磨損的在線監測是柔性制造系統研究工程的一個十分重要的課題。

近年來，隨著高性能CNC(計算機數控系統)機床、FMS(柔性制造系統)以及CIMS(現代集成制造系統)的廣泛應用，機械加工的效率、加工質量有了明顯的提高，同時對全自動化生產也提出了更高的要求，操作人機比由原來的一對一發展到現在的一名操作人員操控多臺設備的局面。這樣，數控機床系統能否自動監測刀具狀態，及時了解正在使用刀具的磨損情況，進而根據刀具壽命、磨損量、刀具破裂等刀具故障對刀具工作狀態進行監控，并在刀具磨損達到設定磨損量時報警，就顯得非常重要。

工業統計表明，刀具失效是引起機床故障的首要因素，由此引起的停機時間占數控機床總停機時間的1/5～1/3。切削加工中，如果刀具磨損不能及時發現，將導致整個加工過程的中斷，引起工件報廢，甚至整個系統的停止。研究表明，數控機床配備刀具監測系統后可減少75％的故障停機時間，提高生產率10％～60％，提高機床利用率50％以上。配備刀具監控系統的數控系統，能夠節約加工費用達30％。因此研究開發智能監測技術，防止因刀具失效而引起的工件報廢、設備損壞并保證機床無故障運行是很重要的。

實現刀具磨損在線監測的理論及試驗較多。如切削力監測法(用應力傳感器安裝在機床上切削力的傳輸路徑上，收集力信號)、聲發射監測法(切削時刀具會發出聲波，刀具破損時，發出的聲波會有大變化，用聲波接收器件安裝在機床上，接收切削時的聲波信號)、電流監測法(收集刀具的三相電機工作電流信號，叫電流取樣，此電流的大小變化與刀具受扭力的大小變化成正比)。由于可靠性、抗干擾能力、易用性、性價比等原因，目前國內還沒有一個真正成熟的產品批量地推向市場。而本扭矩過載監控裝置經用戶長時間連續使用后，證明實用可靠，現已批量生產。

目前國內沒有生產專門的應用電流監測法實現對刀具磨損進行在線監測的產品，現在已普及應用的電機驅動器產品如變頻器，交流伺服驅動器等，一般只具備可用參數設置(產品本身提供用戶一系列參數，每個參數有特定的用途，用戶可以通過產品的顯示器及鍵盤輸入器，找到需要的參數及改變參數值，達到產品提供的不同使用功能)過轉矩監測輸出及輸出轉矩限制功能，但這些產品的專用功能是驅動電機，其轉矩監測及限制主要是用于保護電機及驅動器本身；一般情況下過載情況出現時，意味著所控對象已經超過了其允許的額定值，不能正常工作了。而實際使用時，多半是從加工制造工藝的角度考慮，保護使用工具(如鉆頭、刀具或砂輪等)和使用設備。這種情況下，往往不會超出控制設備自身的額定值就可能導致使用工具的損壞或磨損。所以，這些應用在對刀具磨損在線監測方面有些牽強，而且使用起來很不方便。

有些應用場合技術人員通過溫控表、電流表進行簡單改造，根據實際應用的經驗值進行調整或設定，以此改善其控制效果。由于其不能提供相應的反饋信號，只是通過硬連接切斷供電或終止設備工作，或由操作人員通過觀察或現場監視來協助處理。這樣使用起來其實時性差，靈敏度低，自動化效率不高，不能起到有效的監測和干預效果。

實用新型內容

針對上述缺陷，本實用新型解決的技術問題在于提供一種扭矩過載監控裝置，具有雙重監控保護，即負載監控和過載監控功能，刀具在過載監控中，因某些不確定或不可預知的原因造成斷刀，數控系統仍然可通過過載監控和負載監控的功能，監測到斷刀，然后采取停機處理，縮短空運行時間，提高效率。

為了解決以上的技術問題，本實用新型提供的扭矩過載監控裝置，包括儀器輸入接線端子、三相交流電流取樣電路、三相運算放大電路、負載模擬量比較器、過載模擬量比較器、負載開關電路、過載開關電路、負載檢測輸出電路、過載檢測輸出電路、監控器自檢及電機運行狀態監測電路、監測輸出電路和儀器輸出接線端子，其中：

所述儀器輸入接線端子、三相交流電流取樣電路、三相運算放大電路依次串聯連接；

所述三相運算放大電路、負載模擬量比較器、負載開關電路、負載檢測輸出電路和所述儀器輸出接線端子依次串聯連接；

所述三相運算放大電路、過載模擬量比較器、過載開關電路、過載檢測輸出電路和所述儀器輸出接線端子依次串聯連接；

所述三相運算放大電路、監控器自檢及電機運行狀態監測電路、監測輸出電路和所述儀器輸出接線端子依次串聯連接；