專利名稱：一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法及裝置，屬于數(shù)控機床在軸類エ件加工過程中的防悶車技術領域，特別是在數(shù)控外圓磨床上用來防止悶車的一種雙測速結構及方法。
背景技術：
數(shù)控外圓磨床是用于磨削軸類エ件軸頸外圓的加工設備，在制造行業(yè)被廣泛使用。這類設備在運行過程中經(jīng)常發(fā)生一個問題，就是在自動加工過程中受ー些事先未知的因素的影響，如皮帶打滑或疲勞斷裂、エ件毛坯表面有凸起或材質過硬、砂輪材質異常、砂輪外表面沒有修整好、進給速度異常等，使得旋轉的砂輪或者旋轉的エ件大幅降速，而此時砂輪主軸仍然在繼續(xù)進給，從而造成悶車故障。悶車故障會造成砂輪主軸被研壞、或者エ件被磨廢，甚至出現(xiàn)砂輪爆裂的危險情況，對設備造成很大的經(jīng)濟損失，對操作エ的人身安全·也造成威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設計一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法及裝置，對加工過程中的砂輪主軸和エ件的旋轉速度進行監(jiān)控，當兩者之一的轉速大幅降低時，砂輪主軸會立即自動退回到安全位置，從而有效的避免了悶車故障。本發(fā)明的技術方案本發(fā)明的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法，首先與砂輪同軸安裝第一發(fā)信凸輪及與第一發(fā)信凸輪對應的第一測速傳感器，與エ件同軸安裝第ニ發(fā)信凸輪及與第二發(fā)信凸輪對應的第二測速傳感器；第一測速傳感器和第二測速傳感器分別與第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器連接，第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器通過各自的IO接ロ與邏輯控制器連接，邏輯控制器與控制砂輪移動伺服電機的NC控制系統(tǒng)連接；在NC控制系統(tǒng)中設置中斷子程序、中斷號、中斷優(yōu)先級；步驟如下I)在數(shù)控外圓磨床的自動加工運行過程中，與砂輪主軸、エ件同軸連接的第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪也分別以與砂輪主軸、エ件同軸同樣的轉速旋轉，測速傳感器檢測發(fā)信凸輪外圓的凸凹面，測速傳感器發(fā)出與發(fā)信凸輪外圓凸凹面?zhèn)€數(shù)對應的0-1-0-1的脈沖信號，分別傳送到第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器；2)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器對0-1-0-1的脈沖信號進行處理，得出當前實時的實際轉速；3)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器分別將各自的實際轉速與最低安全轉速設定值進行比較，當實際轉速值低于最低安全轉速設定值且持續(xù)0. 5 I秒時，發(fā)出“轉速低”信號給邏輯控制器；4)邏輯控制器接收砂輪主軸轉速和エ件轉速信號，當受到任意ー個的“轉速低”信號后，由邏輯控制器進行程序處理，發(fā)出接ロ信號給NC控制系統(tǒng)，NC控制系統(tǒng)的中斷子程序被激活；5)NC控制系統(tǒng)停止當前加工進程，執(zhí)行中斷子程序，驅動伺服電機將砂輪主軸快速后退至安全位置。所述的轉速監(jiān)控器中設定的砂輪和エ件的最低安全轉速設定值為額定轉速的75%。優(yōu)選地，所述步驟3)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速 監(jiān)控器分別將各自的實際轉速與最低安全轉速設定值進行比較，當實際轉速值低于最低安全轉速設定值且持續(xù)0. 5秒時，發(fā)出“轉速低”信號給邏輯控制器。本發(fā)明的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護裝置包括與砂輪同軸安裝的第一發(fā)信凸輪及與第一發(fā)信凸輪對應的第一測速傳感器，與エ件同軸安裝的第二發(fā)信凸輪及與第二發(fā)信凸輪對應的第二測速傳感器；第一測速傳感器和第二測速傳感器分別與第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器連接，第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器通過各自的IO接ロ與邏輯控制器連接，邏輯控制器與控制砂輪移動伺服電機的NC控制系統(tǒng)連接。所述的第一測速傳感器和第二測速傳感器是感應式接近開關。所述的第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒數(shù)m為偶數(shù)，優(yōu)選數(shù)m為2或4或6。所述的第一測速傳感器和第二測速傳感器與第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒的距離dl = 0. 5 0. 8Sn，Sn為測速傳感器的額定檢測距離。所述的第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒的高度d2 = 10 20mm。本發(fā)明的優(yōu)點當數(shù)控外圓磨床在加工過程中受ー些事先未知的因素的影響而有可能造成悶車吋，控制系統(tǒng)會自動將砂輪主軸快退至安全位置，整個過程自動完成，不需要操作人員的干預，從而有效的防止了悶車，保障了設備和操作人員的安全。


圖I是本發(fā)明的機械原理示意圖。圖2是圖I中砂輪、第一發(fā)信凸輪、第一測速傳感器位置關系側視圖。エ件、第二發(fā)信凸輪、第二測速傳感器位置關系也是ー樣的。 圖3是本發(fā)明的電路邏輯框圖。圖4是本發(fā)明的控制原理圖。圖5是邏輯控制器中觸發(fā)NC控制系統(tǒng)的中斷子程序的原理圖。
具體實施例方式如圖I、圖2、圖3 :本發(fā)明是一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護裝置，在砂輪I上通過聯(lián)軸器7同軸安裝第一發(fā)信凸輪3及與第一發(fā)信凸輪3對應的第一測速傳感器5，與エ件2同軸安裝第二發(fā)信凸輪4及與第二發(fā)信凸輪4對應的第二測速傳感器6 ;第一測速傳感器5和第二測速傳感器6分別與第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器連接,第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器通過各自的IO接ロ與邏輯控制器連接，邏輯控制器與控制砂輪移動伺服電機的NC控制系統(tǒng)連接。在NC控制系統(tǒng)中設置中斷子程序、中斷號、中斷優(yōu)先級。所述的第一測速傳感器5和第二測速傳感器6是感應式接近開關。
所述的第一發(fā)信凸輪3和第二發(fā)信凸輪4的發(fā)信齒數(shù)m為偶數(shù)，優(yōu)選2或4或6。所述的第一測速傳感器5和第二測速傳感器6與第一發(fā)信凸輪3和第二發(fā)信凸輪4的發(fā)信齒的距離dl = 0. 5 0. 8Sn，Sn為測速傳感器的額定檢測距離。所述的第一測速傳感器5和第二測速傳感器6是感應式接近開關。邏輯控制器可以是PLC、單片機或其它邏輯芯片。所述的第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒的高度d2 = 10 20mm。 邏輯控制器可以是PLC、單片機或其它邏輯芯片。如圖2 :感應式接近開關與發(fā)信凸輪之間的間距dl的是ー個很重要的參數(shù)，該距離決定了轉速檢測的準確性。間距過小，旋轉的發(fā)信凸輪容易碰到接近開關，從而破壞接近開關；間距過大，凸輪轉速脈沖信號不能夠準確發(fā)出，從而影響轉速的檢測?！じ鶕?jù)試驗統(tǒng)計證明，當dl=0. 5 0. SSn(Sn為接近開關的額定檢測距離)，即兩者之間的間距為接近開關的額定檢測距離的0. 5 0. 8倍時，檢測到的轉速準確穩(wěn)定。感應式接近開關的開關頻率的選擇要根據(jù)發(fā)信凸輪一周的齒數(shù)m和砂輪、エ件的最高轉速n來選擇合適的開關頻率f■的感應式接近開關。例如凸輪一周的齒數(shù)m=6，砂輪最高轉速n=5000轉/分，則開關頻率=500HZ，那么應當選擇開關頻率不低于500HZ的感應式接近開關。感應式接近開關的線數(shù)選用三線式PNP或NPN接近開關，根據(jù)現(xiàn)場的使用情況看，三線式的接近開關比兩線式接近開關測速的誤差小，更準確穩(wěn)定。因為磨削加工中都存在冷卻液，而冷卻液屬于化學試劑。如果接近開關靠近冷卻液的話，時間長了會造成接近開關的腐蝕損壞。因此應當將接近開關安裝在遠離冷卻液的較為干燥的地方，這樣有利于接近開關的長期正常使用。發(fā)信凸輪的齒數(shù)和制作、動平衡處理。為了使砂輪主軸和エ件在安裝了發(fā)信凸輪后能夠保持平衡，應當使齒數(shù)為偶數(shù)，且對稱制作。對于轉速高(3000轉/分以上)的砂輪主軸，在安裝了發(fā)信凸輪后，還需要對砂輪主軸、發(fā)信凸輪和聯(lián)軸器整體進行動平衡處理(打孔或加平衡塊)，這樣才能在安裝了發(fā)信凸輪后不増加原砂輪主軸的不平衡量。下面結合圖4、圖5對本發(fā)明的數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法做進ー步的闡述步驟如下I)在數(shù)控外圓磨床的自動加工運行過程中，與砂輪主軸、エ件同軸連接的第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪也分別以與砂輪主軸、エ件同軸同樣的轉速旋轉，測速傳感器檢測發(fā)信凸輪外圓的凸凹面，測速傳感器發(fā)出與發(fā)信凸輪外圓凸凹面?zhèn)€數(shù)對應的0-1-0-1的脈沖信號，分別傳送到第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器；2)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器對0-1-0-1的脈沖信號進行處理，得出當前實時的實際轉速；3)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器分別將各自的實際轉速與最低安全轉速設定值進行比較，當實際轉速值低于最低安全轉速設定值且持續(xù)0. 5 I秒時，發(fā)出“轉速低”信號給邏輯控制器；4)邏輯控制器接收砂輪主軸轉速和エ件轉速信號，當受到任意ー個的“轉速低”信號后，由邏輯控制器進行程序處理，發(fā)出接口信號給NC控制系統(tǒng)，NC控制系統(tǒng)的中斷子程序被激活；5)NC控制系統(tǒng)停止當前加工進程，執(zhí)行中斷子程序，驅動伺服電機將砂輪主軸快速后退至安全位置，同時在屏幕上給出報警信息。這樣就自動有效的防止了悶車故障。所述的轉速監(jiān)控器中設定的砂輪和工件的最低安全轉速值為額定轉速的75%。優(yōu)選地，所述步驟3)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器分別將各自的實際轉速與最低轉速設定值進行比較，當實際轉速值低于最低轉速設定 值且持續(xù)O. 5秒時，發(fā)出“轉速低”信號給邏輯控制器。“瞬間轉速過低”這種情況的處理由于某些偶然因素的出現(xiàn)(如砂輪或工件材質等)，會導致瞬間轉速過低的情況，這時轉速監(jiān)控器也會發(fā)出瞬間的“轉速低”信號，系統(tǒng)也會中止當前加工并使砂輪快退到安全位。但這種情況下是允許繼續(xù)進行加工的。對于這種情況，我們可以在轉速監(jiān)控器中加入一個很短的延時時間O. 5秒。當實際轉速低于最低安全轉速設定值的狀態(tài)持續(xù)O. 5秒或以上時，我們才認為是真正的轉速過低，并采取快退措施；當“轉速低”信號不到O. 5秒，我們認為是瞬間的轉速過低，不采取快
退措施。這樣就避免這種因“瞬間轉速過低”造成的不必要的快退。圖5是邏輯控制器中觸發(fā)NC控制系統(tǒng)的中斷子程序的原理圖本發(fā)明在NC控制系統(tǒng)中設置中斷子程序、中斷號、中斷優(yōu)先級。在砂輪主軸進給加工的過程中，邏輯控制器不斷的對來自兩個IO接口的“轉速低”信號進行掃描并進行判斷。如果兩者“轉速低”信號都為“0”，則不采取任何動作；如果兩者中任何一個“轉速低”信號為“ I ”，則將發(fā)給NC的接口信號置“ I ”，觸發(fā)中斷子程序(即急退子程序)。
權利要求
1.一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法，首先與砂輪同軸安裝第一發(fā)信凸輪及與第一發(fā)信凸輪對應的第一測速傳感器，與工件同軸安裝第二發(fā)信凸輪及與第二發(fā)信凸輪對應的第二測速傳感器；第一測速傳感器和第二測速傳感器分別與第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器連接，第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器通過各自的IO接口與邏輯控制器連接，邏輯控制器與控制砂輪移動伺服電機的NC控制系統(tǒng)連接；在NC控制系統(tǒng)中設置中斷子程序、中斷號、中斷優(yōu)先級； 步驟如下 1)在數(shù)控外圓磨床的自動加工運行過程中，與砂輪主軸、工件同軸連接的第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪也分別以與砂輪主軸、工件同軸同樣的轉速旋轉，測速傳感器檢測發(fā)信凸輪外圓的凸凹面，測速傳感器發(fā)出與發(fā)信凸輪外圓凸凹面?zhèn)€數(shù)對應的0-1-0-1的脈沖信號，分別傳送到第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器； 2)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器對0-1-0-1的脈沖信號進行處理，得出當前實時的實際轉速； 3)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器分別將各自的實際轉速與最低安全轉速設定值進行比較，當實際轉速值低于最低轉速設定值且持續(xù)O. 5 I秒時，發(fā)出轉速低信號給邏輯控制器； 4)邏輯控制器接收砂輪主軸轉速和工件轉速信號，當受到任意一個的轉速低信號后，由邏輯控制器進行程序處理，發(fā)出接口信號給NC控制系統(tǒng)，NC控制系統(tǒng)的中斷子程序被激活； 5)NC控制系統(tǒng)停止當前加工進程，執(zhí)行中斷子程序，驅動伺服電機將砂輪主軸快速后退至安全位置。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法，其特征在于轉速監(jiān)控器中設定的砂輪和工件的最低安全轉速設定值為額定轉速的75%。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法，其特征在于所述步驟3)第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器分別將各自的實際轉速與最低安全轉速設定值進行比較，當實際轉速值低于最低安全轉速設定值且持續(xù)O. 5秒時，發(fā)出轉速低信號給邏輯控制器。
4.一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護裝置，包括與砂輪同軸安裝的第一發(fā)信凸輪及 與第一發(fā)信凸輪對應的第一測速傳感器，與工件同軸安裝的第二發(fā)信凸輪及與第二發(fā)信凸輪對應的第二測速傳感器；第一測速傳感器和第二測速傳感器分別與第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器連接，第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器通過各自的IO接口與邏輯控制器連接，邏輯控制器與控制砂輪移動伺服電機的NC控制系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護裝置，其特征在于第一測速傳感器和第二測速傳感器是感應式接近開關。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護裝置，其特征在于第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒數(shù)m為偶數(shù)。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護裝置，其特征在于第一測速傳感器和第二測速傳感器與第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒的距離dl =O.5 O. 8Sn , Sn為測速傳感器的額定檢測距離。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護裝置，其特征在于第一測速傳感器和第二測速傳感器與第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒的距離dl =O.5 O. 8Sn , Sn為測速傳感器的額定檢測距離。
9.根據(jù)權利要求6所述的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護裝置，其特征在于 第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒數(shù)m為2或4或6。
10.根據(jù)權利要求4或5所述的一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保 護裝置，其特征在于第一發(fā)信凸輪和第二發(fā)信凸輪的發(fā)信齒的高度d2 = 10 20mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)控外圓磨床的雙測速安全保護方法及裝置，包括與砂輪同軸安裝的第一發(fā)信凸輪及與第一發(fā)信凸輪對應的第一測速傳感器，與工件同軸安裝的第二發(fā)信凸輪及與第二發(fā)信凸輪對應的第二測速傳感器；第一測速傳感器和第二測速傳感器分別與第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器連接，第一轉速監(jiān)控器和第二轉速監(jiān)控器通過各自的IO接口與邏輯控制器連接，邏輯控制器與控制砂輪移動伺服電機的NC控制系統(tǒng)連接。所述的第一測速傳感器和第二測速傳感器是感應式接近開關。本發(fā)明通過兩套發(fā)信凸輪和測速傳感器同時對砂輪主軸和工件兩者的轉速進行監(jiān)控，當數(shù)控外圓磨床在加工過程中，任何一個轉速過低時，控制系統(tǒng)會自動將砂輪主軸快退至安全位置，保障設備和操作人員的安全。
文檔編號B24B55/00GK102785169SQ201210274030
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權日2012年8月3日
發(fā)明者孫衛(wèi)軍, 左敬飛, 魏瑋 申請人:東風康明斯發(fā)動機有限公司