一種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提出了一種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括電流傳感器，電壓傳感器，震動(dòng)傳感器，傳感器模塊，信號(hào)處理器，工控一體機(jī)，本實(shí)用新型在不影響加工周期的前提下，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控刀具以及加工工藝的各種失效模式包括磨損、卷刀、夾屑、崩刃、破損、重復(fù)加工、遺落工序、設(shè)備老化、上料位置錯(cuò)誤，預(yù)防刀具引起的各種產(chǎn)品失效，無(wú)需停機(jī)檢測(cè)，在加工過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控刀具磨損情況，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)，通過(guò)無(wú)線傳輸模塊使管理者可以在辦公室實(shí)時(shí)確認(rèn)加工狀態(tài)以及遠(yuǎn)程控制以及設(shè)定監(jiān)控系統(tǒng)的各種參數(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工中刀具磨損監(jiān)測(cè)、診斷與維護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在車(chē)床、銑床、加工中心、專(zhuān)用加工機(jī)等機(jī)械設(shè)備監(jiān)控的方式包括以下幾種:1、接觸式刀具破損監(jiān)控和紅外線刀具破損監(jiān)控，此系統(tǒng)能夠監(jiān)控鉆頭、絲錐、銑刀的完全破損但對(duì)其他的刀具破損無(wú)法監(jiān)控，比如刀片、刀盤(pán)、鉸刀、車(chē)刀、鏜孔刀等。而且部分崩刃或磨損無(wú)法監(jiān)控，最主要的是加工時(shí)間增加，2、操作員通過(guò)自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定以及決定刀具磨損狀態(tài)以及可持續(xù)使用與否，此方法無(wú)科學(xué)依據(jù)，風(fēng)險(xiǎn)極大，3、加工產(chǎn)品計(jì)數(shù)方法(強(qiáng)制換刀)來(lái)預(yù)防刀具失效，但此方法不能確保每一把刀使用壽命(有些刀具使用時(shí)間長(zhǎng)，有些道具壽命比較短)，浪費(fèi)刀具成本;4、通過(guò)檢查產(chǎn)品尺寸來(lái)預(yù)防或判斷刀具情況，但無(wú)法100%全檢。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括
[0004]電流傳感器:所述電流傳感器安裝于機(jī)加工主軸馬達(dá)上，用于檢測(cè)主軸馬達(dá)運(yùn)行過(guò)程中的電流；
[0005]電壓傳感器:所述電壓傳感器安裝于機(jī)加工主軸馬達(dá)上，用于檢測(cè)主軸馬達(dá)運(yùn)行過(guò)程中的電壓；
[0006]震動(dòng)傳感器:所述震動(dòng)傳感器安裝于設(shè)備主軸馬達(dá)或者產(chǎn)品夾具上，用于實(shí)時(shí)收集主軸馬達(dá)加工過(guò)程中的振動(dòng)頻率；
[0007]傳感器模塊:所述傳感器模塊與所述電流傳感器、電壓傳感器、震動(dòng)傳感器連接，用于收集電流、電壓值，自動(dòng)換算相對(duì)負(fù)荷值，并接收及加工設(shè)備的加工信號(hào)和刀具信號(hào)；
[0008]信號(hào)處理器:所述信號(hào)處理器與所述傳感器模塊連接，用于接收并分析傳感器模塊的數(shù)據(jù)以及設(shè)備的啟動(dòng)與停止信號(hào)；
[0009]工控一體機(jī):所述工控一體機(jī)與所述信號(hào)處理器連通，所述工控一體機(jī)包括顯示模塊和儲(chǔ)存模塊，顯示模塊將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)荷曲線圖，通過(guò)設(shè)定限界線來(lái)監(jiān)控刀具的各種失效模式，儲(chǔ)存模塊用于儲(chǔ)存所有加工數(shù)據(jù)以及失效數(shù)據(jù)。
[0010]優(yōu)選的，所述主軸馬達(dá)設(shè)有U接口、V接口、W接口，所述電壓傳感器連接于U接口、V接口、W接口上。
[0011 ]優(yōu)選的，所述電流傳感器連接于U接口上。
[0012]優(yōu)選的，所述工控一體機(jī)上還設(shè)有無(wú)線傳輸模塊，所述無(wú)線傳輸模塊將信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸至計(jì)算機(jī)上。
[0013]—種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0014]I)硬件安裝:記錄加工設(shè)備的最大工作功率和最小工作功率，將電流傳感器與電壓傳感器安裝于主軸馬達(dá)上，將傳感器模塊連接于電流傳感器與電壓傳感器上，將傳感器模塊與信號(hào)處理器連接，信號(hào)處理器與工控一體機(jī)連接；
[0015]2)系統(tǒng)取樣:取2-3個(gè)樣品進(jìn)行加工，電流傳感器與電壓傳感器接收的數(shù)據(jù)傳輸至傳感器模塊，計(jì)算出工作功率，并傳送至信號(hào)處理器，信號(hào)處理器接收到功率信息以及啟動(dòng)或停止信息后傳送至工控一體機(jī)，編譯成負(fù)荷曲線在顯示模塊上顯示，同時(shí)儲(chǔ)存負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)多次檢測(cè)，樣品刀具磨損等因素，在記錄的數(shù)據(jù)中選取負(fù)荷上線、下線、合格線進(jìn)行儲(chǔ)存；
[0016]3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):根據(jù)實(shí)際檢測(cè)到的數(shù)據(jù)下降或上升、偏移、異常跳動(dòng)導(dǎo)致碰到已設(shè)定的限界線時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)報(bào)警并提示是否要停機(jī)，選擇“是”時(shí)設(shè)備將會(huì)馬上停機(jī)。
[0017]本實(shí)用新型提出的刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)及其檢測(cè)方法有以下有益效果:本實(shí)用新型在不影響加工周期的前提下，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控刀具以及加工工藝的各種失效模式包括磨損、卷刀、夾肩、崩刃、破損、重復(fù)加工、遺落工序、設(shè)備老化、上料位置錯(cuò)誤，預(yù)防刀具引起的各種產(chǎn)品失效，無(wú)需停機(jī)檢測(cè)，在加工過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控刀具磨損情況，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)，通過(guò)無(wú)線傳輸模塊使管理者可以在辦公室實(shí)時(shí)確認(rèn)加工狀態(tài)以及遠(yuǎn)程控制以及設(shè)定監(jiān)控系統(tǒng)的各種參數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的示意圖；
[0021 ]圖3為本實(shí)用新型檢測(cè)刀具正常模式下的負(fù)荷曲線示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型檢測(cè)刀具磨損的負(fù)荷曲線示意圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型檢測(cè)刀具破損的負(fù)荷曲線示意圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型的M信號(hào)示意圖；
[0025]其中，1-主軸馬達(dá)，2-電流傳感器，3-電壓傳感器，4-震動(dòng)傳感器，5-傳感器模塊，6-信號(hào)處理器，7-工控一體機(jī)，8-M信號(hào)，9-刀頭。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0027]實(shí)施例1
[0028]如圖1所示，一種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括電流傳感器2:所述電流傳感器2安裝于機(jī)加工主軸馬達(dá)I上，用于檢測(cè)主軸馬達(dá)I運(yùn)行過(guò)程中的電流；電壓傳感器3:所述電壓傳感器3安裝于機(jī)加工主軸馬達(dá)I上，用于檢測(cè)主軸馬達(dá)I運(yùn)行過(guò)程中的電壓;其中主軸馬達(dá)I設(shè)有U接口、V接口、W接口，所述電壓傳感器3連接于U接口、V接口、W接口上，用于檢測(cè)加工過(guò)程中馬達(dá)的電壓值，所述電流傳感器2連接于U接口上，用于檢測(cè)馬達(dá)的電流值，傳感器模塊5連接并接受電流電壓值，算根據(jù)電流電壓變化算出相對(duì)值功率，傳到信號(hào)處理器6，信號(hào)處理器6是該數(shù)據(jù)傳送至工控一體機(jī)7，工控一體機(jī)7實(shí)時(shí)收到每一個(gè)產(chǎn)品每一個(gè)刀具的數(shù)據(jù)根據(jù)軟件實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成負(fù)荷曲線圖，
[0029]信號(hào)處理器6:所述信號(hào)處理器6與所述傳感器模塊5連接，用于接收并分析傳感器模塊5的數(shù)據(jù)以及設(shè)備的啟動(dòng)與停止信號(hào);工控一體機(jī)7:所述工控一體機(jī)7與所述信號(hào)處理器6連通，所述工控一體機(jī)7包括顯示模塊和儲(chǔ)存模塊，顯示模塊將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)荷曲線圖，通過(guò)設(shè)定限界線來(lái)監(jiān)控刀具的各種失效模式，儲(chǔ)存模塊用于儲(chǔ)存所有加工數(shù)據(jù)以及失效數(shù)據(jù)，
[°03°] 信號(hào)處理器6還接受到設(shè)備發(fā)出的M信號(hào)8，將M信號(hào)8傳送至工控一體機(jī)7，M信號(hào)8是為了區(qū)分加工開(kāi)始與結(jié)束，每把刀開(kāi)始加工和結(jié)束加工的信號(hào)，其信號(hào)分析圖如圖6。
[0031]取2-3個(gè)樣品加工，隨著加工數(shù)量上升刀具開(kāi)始磨損、刀具磨損切削阻力增大、主軸馬達(dá)I的綜合負(fù)荷也隨之上升，負(fù)荷上升到一定程度導(dǎo)致刀具破損時(shí)、主軸負(fù)荷一下子掉下來(lái)，重復(fù)加工時(shí)負(fù)荷也將會(huì)下降、原材料硬度變化時(shí)也將會(huì)生生或下降、通過(guò)這個(gè)原理在系統(tǒng)上設(shè)定負(fù)荷上線、下線、合格線等限界線，進(jìn)而檢測(cè)刀具的磨損和破損等狀態(tài)，如圖3所示的為刀具的正常模式負(fù)荷曲線圖作為對(duì)比圖，當(dāng)磨損時(shí)，如圖4，負(fù)荷線上升，如圖5所示，當(dāng)?shù)毒咂茡p時(shí)，負(fù)荷線下移，當(dāng)觸碰到設(shè)定的警戒線時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。
[0032]負(fù)荷曲線圖下降或上升、偏移、異常跳動(dòng)導(dǎo)致碰到已設(shè)定的限界線時(shí)系統(tǒng)將會(huì)報(bào)警并提示是否要停機(jī)，選擇是時(shí)設(shè)備將會(huì)馬上停機(jī)。
[0033]實(shí)施例2
[0034]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，如圖2還增設(shè)了震動(dòng)傳感器4，所述震動(dòng)傳感器4安裝于設(shè)備主軸馬達(dá)I或者產(chǎn)品夾具上，用于實(shí)時(shí)收集主軸馬達(dá)I加工過(guò)程中的振動(dòng)頻率，如圖1所示，連接于加工工件或者刀處，震動(dòng)傳感器4于傳感器模塊5，傳感器模塊5再連接信號(hào)處理器6，信號(hào)處理器6將震動(dòng)信號(hào)傳送至工控一體機(jī)7，轉(zhuǎn)換成震動(dòng)的負(fù)荷曲線，切削阻力的變化影響馬達(dá)的輸出功率以及聲頻，通過(guò)上述的因素來(lái)檢測(cè)刀具的磨損或者破損情況。
[0035]實(shí)施例3
[0036]在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，在工控一體機(jī)7上增設(shè)了無(wú)線傳輸模塊，通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將所有檢測(cè)的信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)上，管理者可以在辦公室實(shí)時(shí)確認(rèn)加工狀態(tài)以及遠(yuǎn)程控制以及設(shè)定監(jiān)控系統(tǒng)的各種參數(shù)。
[0037]實(shí)施例4
[0038]根據(jù)本結(jié)構(gòu)的一種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0039]I)硬件安裝:記錄加工設(shè)備的最大工作功率和最小工作功率，將電流傳感器2與電壓傳感器3安裝于主軸馬達(dá)I上，將傳感器模塊5連接于電流傳感器2與電壓傳感器3上，將傳感器模塊5與信號(hào)處理器6連接，信號(hào)處理器6與工控一體機(jī)7連接；
[0040]2)系統(tǒng)取樣:取2-3個(gè)樣品進(jìn)行加工，電流傳感器2與電壓傳感器3接收的數(shù)據(jù)傳輸至傳感器模塊5，計(jì)算出工作功率，并傳送至信號(hào)處理器6，信號(hào)處理器6接收到功率信息以及啟動(dòng)或停止信息后傳送至工控一體機(jī)7，編譯成負(fù)荷曲線在顯示模塊上顯示，同時(shí)儲(chǔ)存負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)多次檢測(cè)，樣品刀具磨損等因素，在記錄的數(shù)據(jù)中選取負(fù)荷上線、下線、合格線進(jìn)行儲(chǔ)存；
[0041]3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):根據(jù)實(shí)際檢測(cè)到的數(shù)據(jù)下降或上升、偏移、異常跳動(dòng)導(dǎo)致碰到已設(shè)定的限界線時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)報(bào)警并提示是否要停機(jī)，選擇“是”時(shí)設(shè)備將會(huì)馬上停機(jī)。
[0042]對(duì)實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括 電流傳感器:所述電流傳感器安裝于機(jī)加工主軸馬達(dá)上，用于檢測(cè)主軸馬達(dá)運(yùn)行過(guò)程中的電流； 電壓傳感器:所述電壓傳感器安裝于機(jī)加工主軸馬達(dá)上，用于檢測(cè)主軸馬達(dá)運(yùn)行過(guò)程中的電壓； 震動(dòng)傳感器:所述震動(dòng)傳感器安裝于設(shè)備主軸馬達(dá)或者產(chǎn)品夾具上，用于實(shí)時(shí)收集主軸馬達(dá)加工過(guò)程中的振動(dòng)頻率； 傳感器模塊:所述傳感器模塊與所述電流傳感器、電壓傳感器、震動(dòng)傳感器連接，用于收集電流、電壓值，自動(dòng)換算相對(duì)負(fù)荷值，并接收及加工設(shè)備的加工信號(hào)和刀具信號(hào)； 信號(hào)處理器:所述信號(hào)處理器與所述傳感器模塊連接，用于接收并分析傳感器模塊的數(shù)據(jù)以及設(shè)備的啟動(dòng)與停止信號(hào)； 工控一體機(jī):所述工控一體機(jī)與所述信號(hào)處理器連通，所述工控一體機(jī)包括顯示模塊和儲(chǔ)存模塊，顯示模塊將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)荷曲線圖，通過(guò)設(shè)定限界線來(lái)監(jiān)控刀具的各種失效模式，儲(chǔ)存模塊用于儲(chǔ)存所有加工數(shù)據(jù)以及失效數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述主軸馬達(dá)設(shè)有U接口、V接口、W接口，所述電壓傳感器連接于U接口、V接口、W接口上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述電流傳感器連接于U接口上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具磨損在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述工控一體機(jī)上還設(shè)有無(wú)線傳輸模塊，所述無(wú)線傳輸模塊將信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸至計(jì)算機(jī)上。
【文檔編號(hào)】B23Q17/09GK205673952SQ201520948859
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日 公開(kāi)號(hào)201520948859.5, CN 201520948859, CN 205673952 U, CN 205673952U, CN-U-205673952, CN201520948859, CN201520948859.5, CN205673952 U, CN205673952U
【發(fā)明人】李青松
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