[發(fā)明專利]一種數(shù)控機床能耗與加工狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113050541B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 黃彬彬;鄢威;江志剛;張華;馬峰;朱碩;張緒美;魯陳勛
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G05B19/4065
• 分類號: G05B19/4065
• 代理公司: 武漢華之喻知識產(chǎn)權代理有限公司 42267
• 代理人: 王世芳;曹葆青

本發(fā)明公開一種數(shù)控機床能耗與加工狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于數(shù)控機床技術領域。功率采集模塊輸入端同時連接機床總線路和主軸電機線路，其輸出端連接信號轉換模塊輸入端，信號轉換模塊輸出端連接上位機，光電型轉速傳感器設置在主軸處且輸出端連接頻率計數(shù)模塊輸入端，頻率計數(shù)模塊輸出端連接信號轉換模塊輸入端，開關量采集模塊的輸入端同時連接數(shù)控系統(tǒng)PLC和冷卻泵、潤滑泵繼電器，且其輸出端連接信號轉換模塊的輸入端，信號轉換模塊將以上數(shù)據(jù)進行信號轉換，并傳輸至上位機，上位機將接受到的數(shù)據(jù)進行綜合判斷而獲得機床運行狀態(tài)，并進行顯示。本發(fā)明能更精確的監(jiān)測機床的功率。

技術領域

本發(fā)明屬于數(shù)控機床技術領域，更具體地，涉及一種數(shù)控機床能耗與加工狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術

節(jié)能減排是我國重要的發(fā)展戰(zhàn)略，而機床的能耗和運行狀態(tài)的透明化，能幫助提高機床的加工效率，為機床的能量消耗評估和節(jié)能控制打下基礎，我國機床保有量世界第一，其中有大量低端機床不具有網(wǎng)絡接口和傳輸網(wǎng)卡，無法實時監(jiān)測機床的能耗和運行狀態(tài)，這是車間實現(xiàn)節(jié)能減排的阻礙之一。

目前，國內外在機床能耗和機床加工狀態(tài)的識別方面已經(jīng)有一些研究，例如實用新型專利“數(shù)控機床實時能耗監(jiān)測系統(tǒng)”(專利號：ZL201120320637)公開了一種數(shù)控機床實時監(jiān)測系統(tǒng)，通過互感器感應回路中的電流，從而計算出各個回路的電功率，供生產(chǎn)人員查看，但只能查看機床總功率的數(shù)據(jù)。發(fā)明專利“一種數(shù)控機床切削工步全過程中關鍵時刻的判斷方法”(公開號為：CN106154977B)根據(jù)機床數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控加工代碼和主軸電機功率的變化來判斷機床每個狀態(tài)的關鍵時刻，但是這要求機床能夠實時傳輸出所執(zhí)行的代碼，數(shù)控系統(tǒng)的保護機制使得代碼很難實時導出，甚至部分舊式機床并不具有數(shù)據(jù)導出功能。“一種數(shù)控機床能效在線監(jiān)測方法”(公開號為CN109725599A)則是在機床主電動機處和總電源處安裝功率傳感器，實時采集功率信息，再根據(jù)功率平衡方程和附加載荷損耗特性分離出切削功率。“機床多源能耗系統(tǒng)多信息在線檢測系統(tǒng)”(公開號為CN104808554A)通過在機床各個耗能上安裝功率傳感器，全面檢測機床的能耗動態(tài)信息，這樣需要的功率傳感器非常多，成本很高。

綜上所述，現(xiàn)有技術大多是在機床耗能部件供電處安裝功率傳感器，通過主軸電機或者機床的輸入功率來間接識別機床的狀態(tài)，但是，如果機床的狀態(tài)改變了而功率變化小，那么就會識別不出來新的狀態(tài)。還有部分舊式機床仍然沒有數(shù)據(jù)交互功能，無法直接獲得機床的運行代碼。

因此，需要開發(fā)一種更加精確、更加可靠的系統(tǒng)，數(shù)控機床能耗與加工狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于，提出一種數(shù)控機床能耗與加工狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過建立此數(shù)控機床能耗與加工狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，能更好的監(jiān)測機床的功率，并識別到加工過程機床處于何種加工狀態(tài)，為機加工的節(jié)能降耗提供支持。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)控機床能耗與加工狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其包括功率采集模塊，光電型轉速傳感器、頻率計數(shù)模塊、信號轉換模塊、開關量采集模塊和上位機，其中，

功率采集模塊輸入端同時連接機床總線路和主軸電機線路，以能采集獲得機床總功率數(shù)據(jù)和主軸電機功率數(shù)據(jù)，功率采集模塊輸出端連接信號轉換模塊輸入端，信號轉換模塊輸出端連接上位機，

光電型轉速傳感器設置在主軸處，以能采集獲得主軸的轉速，光電型傳感器的輸出端連接頻率計數(shù)模塊，以能在光電型轉速傳感器采集到主軸轉速信息時給頻率計數(shù)模塊一個開關量，頻率計數(shù)模塊計算開關量的頻率，從而獲得機床的主軸轉速，頻率計數(shù)模塊連接信號轉換模塊輸入端，

開關量采集模塊的輸入端同時連接數(shù)控系統(tǒng)PLC和冷卻泵、潤滑泵繼電器，以能采集獲得數(shù)控系統(tǒng)PLC發(fā)出的開關量信號以及冷卻泵、潤滑泵繼電器開閉信號，開關量采集模塊的輸出端連接信號轉換模塊的輸入端，