專利名稱：線切割機自動保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于數(shù)控線切割機的自動保護器。
國內(nèi)現(xiàn)有的線切割機，在加工過程中隨時會出現(xiàn)以下幾種情況(1)當(dāng)機器工作時，一旦出現(xiàn)切割線斷，運絲電機將仍然帶動貯絲筒高速旋轉(zhuǎn)，其后果，輕則會把貯絲筒上剩余的切割線滾亂，使此切割線不能繼續(xù)使用，造成浪費；重則會出現(xiàn)由于切割線卡住運絲機構(gòu)，而使運絲電機燒毀，或使傳動齒輪打壞等嚴重事故。(2)加工過程中有時還會發(fā)生因冷卻液槽出水口被堵塞，使冷卻液溢出，大量溢出的冷卻液將流入機床電器內(nèi)，破壞其絕緣，造成電器短路及機床帶電，甚至?xí)斐扇松碛|電事故。(3)線切割機工作時，一旦突然停電，由于機中整個運絲機構(gòu)有較大的轉(zhuǎn)動慣量和運動慣性，它將導(dǎo)致貯絲筒上的限位器越過限位開關(guān)，造成切割線拉斷，有的線切割機還會導(dǎo)致絲桿上的螺母飛出等事故。(4)當(dāng)機床無人看守加工時，一旦加工結(jié)束，由于上述線切割機不能自動切斷總電源，所以它將造成電能浪費，甚至導(dǎo)致各種重大事故。
本自動保護器是為克服現(xiàn)有線切割機存在著上述缺點而設(shè)計的。它具有遇切割線斷或冷卻液溢出及加工結(jié)束，能自動切斷線切割機的總電源、報警和對貯絲筒電機進行急剎制動；遇突然停電時，對貯絲筒電機同樣能急剎制動。它的特點是不必變更機器原電氣線路，能通用于國內(nèi)各種型號的線切割機。
下面圍繞本實用新型如何來完成上述功能，進行詳細描述。
本實用新型主要由以下幾方面電路組成電源電路(1)；報警電路(2)；切割線與液位檢測電路(3)；執(zhí)行電路(4)；加工結(jié)束檢測電路(5)；工作指示電路(6)。具體電路見


圖1。
圖1為本線切割機自動保護器的電原理圖。
圖2為本線切割機自動保護器與原線切割機各部分電路的連接、取樣、控制關(guān)系圖。
圖3為脈沖極性不符或共“地”關(guān)系不符時，“加工結(jié)束檢測電路”取樣信號的引入方式圖。本保護器“加工結(jié)束檢測電路”的取樣信號，其中來自X和Y步進電機的驅(qū)動電路，有時這些電路不允許與本保護器的電路連接，為解決這些問題，圖3采用的方法，是用光電耦合器件耦合，使本保護器電路與這些電路隔離。
圖4為“加工結(jié)束檢測電路”的采樣信號，取自高頻電源或高頻電源內(nèi)繼電器的一個剩余觸點時的實施方案圖。它可直接通過C0和R0，取自高頻電源的脈沖輸出；有些線切割機加工結(jié)束時利用高頻電源內(nèi)的一只繼電器關(guān)閉其功放電路，因此也可利用此功放控制繼電器的一組多余觸點進行取樣(如圖4虛線內(nèi)所示)。
圖5為
圖1的方框圖。
圖中 1－電源電路；2－報警電路；3－切割線與液位檢測電路；4－執(zhí)行電路；5－加工結(jié)束檢測電路；6－指示電路；7－總電源控制電路；8－運絲電機制動電路；9－控制臺；10－高頻電源；11－振蕩電路；12－功放電路；13－冷卻液槽；14、15－液位探針；16－切割線；17－X／Y步進電機驅(qū)動電路；①～⑨集成塊接線腳；A、B、C、O－三相電源的三個相和零線；B1－變壓器；BX1～3－熔斷絲；C0～6－電容；CJ－起動交流接觸器及其線包；CJ-1～6－起動交流接觸器CJ的觸點；D1～13－二極管；D14－穩(wěn)壓管；IC0－光電耦合器；IC1－音樂芯片；IC2－負載傳感器；IC3－四2輸入端“與非”門集成塊(IC3a、IC3b、IC3c、IC3d)；J－繼電器及其線包；J0－高頻電源中繼電器的一個剩余觸點；J－1、J－2－繼電器J的觸點；K1－開關(guān)；LED－發(fā)光二極管；R0～8－電阻；V1～2－三極管；Y－揚聲器；YD－運絲電機；a－電源電路輸出電源正極；b－電源電路輸出電源負極；X－X步進電機；Y－Y步進電機；X’、Y’－加工結(jié)束信號取樣接口，即X步進電機或Y步進電機的驅(qū)動電路上的光電耦合器的輸出端，或高頻電源輸出端，或高頻電源內(nèi)繼電器的一個剩余觸點。
下面敘述本自動保護器的基本工作過程，見
圖1和圖5。
當(dāng)電路投入工作時，“指示電路”中LED亮。一旦被監(jiān)控的線切割機在加工過程中發(fā)生切割線斷或冷卻液位超過限定的高度，其相應(yīng)的“切割線與液位檢測電路”便輸出信號，推動執(zhí)行電路動作，切斷線切割機的總電源，并對運絲電機進行電磁制動，同時由報警電路發(fā)出報警信號，以提醒操作人員及時排除故障。當(dāng)線切割機加工工序結(jié)束時，相應(yīng)的“加工結(jié)束檢測電路”同樣也能輸出控制信號，推動執(zhí)行電路動作，隨即切斷線切割機的總電源及對運絲電機進行制動。當(dāng)突然停電時，電路對運絲電機的制動仍然有效。
下面將詳細敘述本自動保護器的具體電路原理。
一、主要元器件的工作特性及主要電路的組成情況(一)IC2是一種新型的負載傳感器，它的基本特性是當(dāng)1、2腳構(gòu)成回路(回路電阻≤50KΩ)時，其第4腳輸出高電平，而當(dāng)1、2腳開路(或回路電阻＞50KΩ)時，則第4腳呈低電平，在電路中，它用于檢測切割線的通斷狀態(tài)。(二)IC3是一只四2輸入端“與非”門電路，它與各外圍元件分別構(gòu)成液位與加工結(jié)束檢測電路，同時還對IC2的輸出信號進行邏輯傳輸。(三)電路選用能直接工作于9－12伏供電狀態(tài)的音樂芯片IC1組成報警單元，其觸發(fā)端由J的一組常開觸點J－2控制。(四)由于機床中不便加裝機械制動裝置，而且要求突然停電時對運絲電機(YD)也須有效地制動，所以電路采用電容儲能式電磁制動方案，并利用原機起動交流接觸器的兩組常閉觸點CJ－5、CJ－6控制儲能電容C5的充放電轉(zhuǎn)換。當(dāng)機器啟動后，CJ－5、CJ－6均開路，此時C5被充電，而當(dāng)CJ釋放停機時，CJ－5、CJ－6隨之閉合，C5對運絲電機(YD)繞組放電，施行電磁制動。
二、具體電路工作原理(一).“切割線與液位檢測電路”工作原理。
檢測電路工作后，如果切割線完好，而且冷卻液沒有溢出(液位較低時)，IC2第4腳呈高電平，IC3a的兩個“與”輸入端同為高電平，此時它輸出低電平；當(dāng)切割線斷或冷卻液位過高時，IC3a至少有一個輸入端呈低電平，此時它輸出高電平，并經(jīng)D10、R2推動V2導(dǎo)通，J線包工作，使其串聯(lián)于起動回路的常閉觸點J－1開路，CJ釋放，使整機斷電，隨后運絲電機被制動，IC1同時發(fā)出報警信號。
(二).“加工結(jié)束檢測電路”工作原理。
在由IC3b、IC3c、IC3d等元件組成的“加工結(jié)束檢測電路(5)”中，其檢測信號分別通過R5和R6取自線切割機中的X和Y兩只步進電機的驅(qū)動電路(對某些加工結(jié)束后，能自動關(guān)閉高頻電源的線切割機，其信號也可以取自相應(yīng)的高頻電源或高頻電源內(nèi)繼電器的一個剩余觸點，如圖4)。圖中IC3c是為防止機器工作前呈死機狀態(tài)而設(shè)置的。當(dāng)機器啟動后，步進電機(或高頻電源或高頻電源內(nèi)的繼電器)還沒有開始工作時，IC3c的輸入端為低電平，其輸出端的高電平一路直接加到IC3d的輸入端，使IC3d的輸出端呈低電平，另一路經(jīng)D12至IC3b的輸入端，并對C4充電，此時IC3b輸出為低電平。當(dāng)步進電機(或高頻電源或高頻電源內(nèi)繼電器)開始工作，并經(jīng)R5或R6向電路輸入第一個正脈沖時，該脈沖一路經(jīng)D8加到IC3c的輸入端，使其輸出端向低電平跳變，此時IC3d的輸入端便被拉為低電平，它輸出的高電平又通過D13加到IC3c的輸入端，使得IC3c的輸出端恒定為低電平，此后IC3c對IC3b便失去控制作用，IC3b輸入端所需的高電平信號由驅(qū)動脈沖經(jīng)D7提供，盡管在運絲電機換向時，步進電機及高頻電源均有短時間處于關(guān)閉狀態(tài)，但由于C4有足夠的容量，可在一定的時間內(nèi)使IC3b的輸入端維持于高電平狀態(tài)。當(dāng)線切割機加工結(jié)束，X、Y步進電機(或高頻電源或高頻電源內(nèi)繼電器)則停止工作，輸入信號隨之消失，經(jīng)過一段時間的延時后，當(dāng)C4上的電壓下降到低于IC3b的轉(zhuǎn)折電平時，IC3b的輸出端就向高電平跳變，并推動V2導(dǎo)通，使整機斷電，同時YD電機被制動并發(fā)出報警信號。為了保證自動停電后，報警電路仍能工作10秒鐘，報警電路設(shè)有經(jīng)D5隔離的儲能電容C2，加工結(jié)束后，是否要同時關(guān)閉控制臺電源，用戶可利用K1進行選擇。
整個電路只要安裝無誤，不需調(diào)試便能正常工作。如果需要改變，加工程序結(jié)束后的關(guān)機延時時間，可改變C4或R3的參數(shù)。圖中的C5若無大容量電容，也可用多只小容量電容并聯(lián)使用。為了使用戶能根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)冷卻液限位高度，該液位探針的實施方案采用螺絲調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種線切割機自動保護器，設(shè)有電源電路(1)、報警電路(2)、切割線與液位檢測電路(3)、執(zhí)行電路(4)、加工結(jié)束檢測電路(5)、指示電路(6)，本實用新型的特征是a.所說的切割線與液位檢測電路(3)的組成為一只負載傳感器IC2，其第1腳(①)與切割線金屬上導(dǎo)輪相連，第2腳(②)與切割線金屬下導(dǎo)輪相連并通過電容C6與電源電路(1)的輸出電源負極(b)相連，第3腳(③)與電源電路(1)的輸出電源正極(a)相連，第5腳與電源負極(b)相連，第4腳與一四2輸入端“與非”門集成塊IC3中的IC3a的第1腳(⑥)相連，IC3a的第2腳(⑦)通過電阻R1與電源正極(a)相連，并直接連接一探針(14)，在電源負極(b)上連有另一根探針(15)，探針的頂端在冷卻液位的最高限位置上，IC3a的第3腳(⑧)與執(zhí)行電路(4)中的二極管D10正極相連；b.所說的加工結(jié)束檢測電路(5)的組成為四2輸入端“與非”門集成塊IC3中的IC3b的第4腳( )與執(zhí)行電路(4)中的二極管D11正極相連，IC3b的第5、6腳(⑨、⑩)與一二極管D12的負極相連并與一端接在電源負極(b)上的電阻R3的另一端及負極接在電源負極(b)上的電容C4的正極相連，IC3中的IC3c的第8、9腳( )與一二極管D13的負極相連，并與一端接在電源負極上的電阻R4的另一端及正極接在電源負極上的穩(wěn)壓管D14的負極相連，IC3c的第10腳( )與IC3中的IC3d的第12、13腳( )相連，并連在D12的正極上，IC3d的第11腳( )連在D13的正極上，IC3c的第14腳( )與電源正極(a)相連，IC3d的第7腳( )與電源負極(b)相連，另外，有二只二極管D7、D8的負極分別接在IC3b的第5、6腳上和IC3c的第8、9腳上，二極管D7、D8的正極相連后各通過一只電阻R5、R6與加工結(jié)束信號取樣接口(X’，Y’)相連；C.所說的執(zhí)行電路(4)的組成為一三極管V2的基極通過一電阻R2與二極管D10、D11的負極相連，V2的發(fā)射極連在電源負極(b)上，V2的集電極通過繼電器線包J與電源正極(a)連接，有一二極管D9與線包J并聯(lián)相接，D9的負極接在電源正極上，而J繼電器的一個常閉觸點J-1與起動交流接觸器線包CJ相串聯(lián)以控制總電源，一個常開觸點J-2接在報警電路中的觸發(fā)位置上。
2.如權(quán)利要求1所述的線切割機自動保護器，其特征是加工結(jié)束檢測電路(5)中的加工結(jié)束信號取樣接口(X’，Y’)分別接在二只光電耦合器(IC0)的輸出端上，該二只光電耦合器的輸入端分別在X和Y步進電機的驅(qū)動電路(17)上。
3.如權(quán)利要求1所述的線切割機自動保護器，其特征是加工結(jié)束檢測電路(5)中的加工結(jié)束信號取樣接口(X’，Y’)通過一電阻R0和電容C0的串聯(lián)電路接在機床的高頻電源(10)輸出電路上。
4.如權(quán)利要求1所述的線切割機自動保護器，其特征是加工結(jié)束檢測電路(5)中的加工結(jié)束信號取樣接口(X’，Y’)通過高頻電源(10)中關(guān)閉功放電路(12)的繼電器的剩余觸點J0與電源正極(a)相連。
5.如權(quán)利要求1或2所述的線切割機自動保護器，其特征是該保護器還設(shè)有運絲電機制動電路，其組成為運絲電機的A’相與一儲能電容C5的負極相連，B’相通過一電阻R7與一二極管D6的正極相連，B’相還通過一熔斷絲BX3與起動交流接觸器CJ的一常閉觸點CJ－6的一端相連，C’相也通過一熔斷絲BX2與CJ的一常閉觸點CJ－5的一端相連，C5的正極、D6的負極以及CJ－5、CJ－6的另一端互相連接。
6.如權(quán)利要求1或3所述的線切割機自動保護器，其特征是該保護器還設(shè)有運絲電機制動電路，其組成為運絲電機的A’相與一儲能電容C5的負極相連，B’相通過一電阻R7與一二極管D6的正極相連，B’相還通過一熔斷絲BX3與起動交流接觸器CJ的一常閉觸點CJ－6的一端相連，C’相也通過一熔斷絲BX2與CJ的一常閉觸點CJ－5的一端相連，C5的正極、D6的負極以及CJ－5、CJ－6的另一端互相連接。
7.如權(quán)利要求1或4所述的線切割機自動保護器，其特征是該保護器還設(shè)有運絲電機制動電路，其組成為運絲電機的A’相與一儲能電容C5的負極相連，B’相通過一電阻R7與一二極管D6的正極相連，B’相還通過一熔斷絲BX3與起動交流接觸器CJ的一常閉觸點CJ－6的一端相連，C’相也通過一熔斷絲BX2與CJ的一常閉觸點CJ－5的一端相連，C5的正極、D6的負極以及CJ－5、CJ－6的另一端互相連接。
專利摘要本實用新型是一種用于數(shù)控線切割機的自動保護器。它具有遇加工結(jié)束、切割線斷和冷卻液溢出，能自動切斷總電源，報警及對貯絲筒電機進行急剎制動。遇突然停電時，對貯絲筒電機同樣有急剎制動功能。整個保護器主要由集成電路元件控制。它的特點是電路設(shè)計新穎、可靠，不必變更機器原電氣線路，能適用于國內(nèi)各種型號的線切割機。
文檔編號B23H7/14GK2108599SQ91218399
公開日1992年7月1日 申請日期1991年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月15日
發(fā)明者王國君, 陳祖補 申請人:王國君, 陳祖補