[實用新型]一種數控機床主軸電機的電流采集電路

有效

• 申請號: 201920230829.9
• 申請日: 2019-02-20
• 公開（公告）號: CN209878869U
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張少華;鄧超;陳潔
• 申請（專利權）人: 江蘇信息職業技術學院
• 主分類號: G01R19/165
• 分類號: G01R19/165;G01R31/34
• 代理公司: 32112 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 蔣家華

本實用新型公開了一種數控機床主軸電機的電流采集電路，采用電流傳感器采集主軸電機電流信號，包括電源模塊和信號處理模塊，電源模塊為信號處理模塊供電；所述信號處理模塊包括依次連接的信號放大單元、濾波單元、信號轉換單元、電壓比較單元和光電耦合單元；采集的主軸電機電流信號輸出至信號放大單元，光電耦合單元輸出至PLC控制器。本實用新型結構簡單、抗干擾能力強、檢測精度高、成本低。

技術領域

本實用新型屬于數控機床檢測領域，具體涉及一種數控機床主軸電機的電流采集電路。

背景技術

數控機床的刀具磨損到一定程度會影響工件的尺寸精度和表面粗糙度；因此，需要對刀具的磨損狀況進行監控。當刀具磨損時，機床主軸電機的負荷增大，電機的電流和電壓會發生變化，功率也隨之改變，通過電流傳感器可以檢測功率的變化；當功率變化到一定程度時，數控系統會發生警報，機床停止運轉，及時調整或更換刀具。

隨著制造業規模的增大，數控加工已經成為當今主流的加工方法；為了提高加工效率、保證工件質量，對加工過程中反映機床狀態的信號進行檢測很有必要。因此，許多傳感器應用到數控機床上，如位移檢測傳感器(脈沖編碼器、直線光柵、旋轉變壓器和感應同步器等)，位置傳感器(接觸式和接近式)，壓力傳感器(壓電式、壓阻式和電容式傳感器)，溫度傳感器以及電流傳感器。

電流信號揭示了機床電機的功率信息，在一定程度上反映了負載情況，如切割負載與主軸功率之間存在著對應關系。以色列OMATIVE公司的ACM產品通過監測主軸電流對切削過程的主軸負載進行檢測，并將每一步走刀的進給速率自動調節到最合適的數值，在保護刀具、主軸的同時縮短加工周期。由此可見，設計一套數控機床電機電流采集系統對數控加工很有必要。

傳統的電流采集電路采用將交流電流通過整流濾波轉換為直流，然后再通過A/D轉換電路發送給主芯片處理，來判別機床是否工作正常。但是，這種方案成本較高，且容易受到現場干擾，抗干擾性能較差。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對上述存在的問題和不足，提出一種結構簡單、抗干擾能力強、檢測精度高、成本低的數控機床主軸電機的電流采集電路。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種數控機床主軸電機的電流采集電路，采用電流傳感器采集主軸電機電流信號，包括電源模塊和信號處理模塊，電源模塊為信號處理模塊供電；

所述信號處理模塊包括信號放大單元、濾波單元、信號轉換單元、電壓比較單元和光電耦合單元；

所述信號放大單元，用于將采集的主軸電機電流信號進行采樣放大后輸出電壓信號；

所述濾波單元，用于將信號放大單元輸出的電壓信號濾除雜波后輸出雙向電壓信號；

所述信號轉換單元，用于將濾波單元輸出的雙向電壓信號轉換成單向電壓信號輸出至電壓比較單元；

所述電壓比較單元，采用遲滯電壓比較器，用于輸出脈沖信號；

所述光電耦合單元，用于隔離電壓比較單元輸出的脈沖信號并輸出至PLC控制器。

進一步地完善上述技術方案，所述電源模塊采用基于同步降壓轉換器和耦合電感的Fly-Buck轉換器，用于輸出多路隔離的電源電壓。

進一步地，所述同步降壓轉換器的型號為LM5017MRE/NOPB。

進一步地，所述耦合電感采用隔離式耦合電感，耦合電感耐壓值為1500V。

進一步地，所述信號放大單元采用型號為AD8221儀放芯片。

進一步地，所述濾波單元采用型號為TL082雙運算放大器。

進一步地，所述遲滯電壓比較器采用LM211芯片。