CN108942407B - 一种加工中心主轴皮带断裂检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加工中心主轴皮带断裂检测装置及方法，检测装置包括有主轴、皮带以及主轴电机；主轴电机通过皮带带动主轴转动；还包括检测传感器、继电器以及控制终端；检测传感器通过继电器与控制终端连接；检测传感器设置于主轴固定部位上，用于检测主轴实际转速以及定向位置并通过继电器传输至控制终端；本发明提供的一种加工中心主轴皮带断裂检测装置及方法，可以实时检测主轴皮带的状态；检测稳定、可靠，实施性强，通用性好，可满足加工中心主轴在高速运行中的位置检测，很好的满足实时检测主轴皮带状态的要求。

Description

一种加工中心主轴皮带断裂检测装置及方法

技术领域

本发明属于加工中心主轴皮带断裂检测技术领域，具体涉及一种加工中心主轴皮带断裂检测装置及方法。

背景技术

现有的加工中心主轴为精密机械配件，其价格昂贵；由于主轴电机是通过皮带来带动主轴旋转；加工中心主轴在长期的高速旋转以及急停急加速等操作，给皮带带来磨损；同时皮带在运行过程中遭受油气腐蚀等影响；使得皮带在加工过程中断裂或者在换刀定向时断裂，造成主轴停转后仍然进行加工造成工件报废； 同时换刀时定向位置不对造成换刀臂键打在刀柄上造成主轴受损精度丧失。

发明内容

本发明设计了一种加工中心主轴皮带断裂检测装置及方法，其解决了现有加工中心主轴皮带断裂无法检测的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种加工中心主轴皮带断裂检测装置，包括有主轴、皮带以及主轴电机；主轴电机通过皮带带动主轴转动；还包括检测传感器、继电器以及控制终端；检测传感器通过继电器与控制终端连接；检测传感器设置于主轴固定部位上，用于检测主轴实际转速以及定向位置并通过继电器传输至控制终端。

进一步地，继电器包括有速度继电器和速度输出继电器；检测传感器为速度传感器；速度传感器与速度继电器连接；速度继电器与速度输出继电器连接；速度输出继电器与控制终端连接。

进一步地，继电器包括有速度继电器和定向位置继电器；检测传感器为速度传感器；速度传感器与速度继电器连接；速度继电器与定向位置继电器连接；定向位置继电器与控制终端连接。

进一步地，速度继电器设置于电柜内，用于接收速度传感器发送的脉冲并计算出主轴的旋转速度。

进一步地，速度继电器设有预设速度；速度继电器通过速度输出继电器将预设速度达到信号传输至控制终端。

进一步地，速度继电器设有预设速度；速度传感器通过速度继电器和定向位置继电器将定向位置达到信号传输至控制终端。

进一步地，控制终端包括有机床PMC；速度输出继电器与机床PMC连接；速度传感器通过速度继电器将主轴的转速达到信号发送给速度输出继电器，速度输出继电器将达到信号发送给机床PMC；机床PMC根据速度输出继电器发送的信号来控制主轴电机停机，以进行皮带更换。

进一步地，控制终端包括有机床PMC；定向位置继电器与机床PMC连接；速度传感器通过速度继电器及定向位置继电器将主轴的定向位置发送给机床PMC；机床PMC根据定向位置来控制执行换刀动作。

进一步地，控制终端包括有HMI显示装置；HMI显示装置与机床PMC通信连接；HMI显示装置用于当皮带出现异常时，控制主轴电机动作并发出警报。

相应地，本发明还提供一种加工中心主轴皮带断裂检测方法，包括上述所述加工中心主轴皮带断裂检测装置；还包括以下步骤：

S1：速度传感器在主轴定向时检测主轴的定向位置，并传输至速度继电器及定位位置继电器；

S2：速度传感器检测主轴的脉冲信号，并传输至速度继电器；

S3：速度继电器根据主轴的脉冲信号计算出主轴的旋转速度，并通过速度输出继电器传输至控制终端；

S4：速度传感器通过速度继电器及定向位置继电器将定向位置传输至控制终端；

S5：控制终端根据主轴的旋转速度控制伺服轴的进给；或，控制终端根据主轴的旋转速度控制主轴电机停机更换皮带；

S6：控制终端根据定向位置来控制执行换刀动作。

该加工中心主轴皮带断裂检测装置具有以下有益效果：

本发明提供的一种加工中心主轴皮带断裂检测装置及方法，可以实时检测主轴皮带的状态；一旦主轴运行过程中不能反馈到速度信号，或者换刀过程中主轴定向后检测不到定位位置信号时，则机床发出报警并及时停机；有效避免主轴皮带断裂后造成进给轴继续进给及换刀手动作带来的撞主轴的风险；本发明提供的检测装置使用稳定可靠，实施性强，通用性好，可满足加工中心主轴在高速运行中的位置检测，很好的满足实时检测主轴皮带状态的要求。

附图说明

图1：本发明一种加工中心主轴皮带断裂检测装置示意图。

附图标记说明：

1—速度传感器；2—主轴电机；3—皮带；4—速度继电器；5—速度输出继电器；6—定向位置继电器；7—主轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1示出了一种加工中心主轴皮带断裂检测装置，包括有主轴7、皮带3以及主轴电机2；主轴电机2通过皮带3带动主轴7转动；还包括检测传感器、继电器以及控制终端；检测传感器通过继电器与控制终端连接；检测传感器通过支撑架设置于主轴7固定部位上，用于检测主轴7实际转速以及定向位置并通过继电器传输至控制终端；控制终端用于接收检测传感器的检测信号并控制机床伺服轴的进给或对皮带进行更换；具体地，检测传感器的探头（检测距离2MM）部分安装在机床主轴定向位置处，在主轴7正确定向位置后，加装挡块用于探头的检测；继电器可以设置在机床电柜内；采用上述方案，能够实时检测加工中心主轴皮带的运行状况以及主轴的转速，从而控制机床的运动及皮带更换。

优选地，结合上述方案，如图1所示，继电器包括有速度继电器4和速度输出继电器5；检测传感器为速度传感器1；速度传感器1与速度继电器4连接；速度继电器4与速度输出继电器5连接；速度输出继电器5与控制终端连接；具体地，速度继电器4设置于电柜内，用于接收速度传感器1发送的脉冲并计算出主轴7的旋转速度；进一步地，速度继电器4设有预设速度；速度继电器4通过将预设速度达到信号传输至速度输出继电器5，由速度输出继电器5传输至控制终端，控制终端根据预设速度控制机床主轴的运行。

优选地，结合上述方案，如图1所示，继电器包括有速度继电器4和定向位置继电器6；检测传感器为速度传感器1；速度传感器1与速度继电器4连接；速度继电器4与定向位置继电器连接；定向位置继电器与控制终端连接；具体地，速度继电器4设置于电柜内，用于接收速度传感器1发送的脉冲并计算出主轴7的旋转速度；进一步地，速度继电器4设有预设速度；速度传感器1通过速度继电器4将定向位置达到信号传输至定向位置继电器6，由定向位置继电器6传输至控制终端，控制终端根据预设速度控制机床主轴的运行。

优选地，结合上述方案，如图1所示，控制终端包括有机床PMC（即Productionmaterial control ）；速度输出继电器与机床PMC连接；速度传感器1通过速度继电器4将主轴7的转速发送给速度输出继电器，速度输出继电器将达到信号发送给机床PMC；机床PMC根据速度输出继电器发送的信号来控制主轴电机停机，以进行皮带更换；进一步地，机床PMC根据转速控制伺服轴的进给，从而控制机床主轴或伺服轴的运行；并且，机床PMC根据转速控制主轴电机2停机，以进行皮带3更换；具体为，当皮带断裂时会导致主轴转速变化，该转速变化信号被检测传感器检测并传输至控制终端控制主轴电机2停机，以进行皮带3更换。

优选地，结合上述方案，如图1所示，控制终端包括有机床PMC（即Productionmaterial control ）；定向位置继电器6与机床PMC连接；速度传感器1通过速度继电器4及定向位置继电器6将主轴7的定向位置发送给机床PMC；机床PMC根据定向位置来控制执行换刀动作；即当主轴的定向位置发生变化时，换刀手可以根据定向位置通过控制终端来继续执行换刀动作。

优选地，结合上述方案，如图1所示，控制终端包括有HMI（Human MachineInterface ）显示装置（即为人机交互界面）；HMI显示装置与机床PMC通信连接；HMI显示装置用于当皮带出现异常时，控制主轴电机动作并发出警报；具体为，当皮带断裂时会导致主轴转速变化，该转速变化信号被检测传感器检测并传输至控制终端，操作员通过HMI显示装置及报警装置可知道皮带断裂情况，并通过HMI显示装置操作主轴电机停机，以进行皮带3更换。

结合上述方案，该加工中心主轴皮带断裂检测装置可与机床CNC部分联线进行安装，这样检测装置的信号发送给CNC的PMC内部程序使用；通过PMC内部逻辑程序的编辑及增加；实时检测转速，实时检测定向位置；在PMC设置内部报警提示信息；使操作者或维修人员能方便及时查看故障情况，及时检查皮带及相关位置。

相应地，本发明还提供一种加工中心主轴皮带断裂检测方法，包括上述所述加工中心主轴皮带断裂检测装置；还包括以下步骤：

S1：速度传感器在主轴定向时检测主轴的定向位置，并传输至速度继电器及定位位置继电器;

S2：速度传感器检测主轴的脉冲信号，并传输至速度继电器；

S3：速度继电器根据主轴的脉冲信号计算出主轴的旋转速度，并通过速度输出继电器传输至控制终端；

S4：速度传感器通过速度继电器及定向位置继电器将定向位置传输至控制终端；

S5：控制终端根据主轴的旋转速度控制伺服轴的进给；或，控制终端根据主轴的旋转速度控制主轴电机停机更换皮带；

S6：控制终端根据定向位置来控制执行换刀动作。

优选地，结合上述方案，本实施例中，S1步骤还包括以下具体操作：

S11：在主轴定向位置安装速度传感器探头，同时对探头的位置进行优化，使其正好能够检测主轴定向到位的位置，这样探头又具备了检测主轴实际定向位置的功能；

S12：再将速度传感器探头与传感接收部分按照要求进行联接；对该加工中心所有刀具的速度进行全面了解，其最低转速设置以及攻丝头的情况，将攻丝通过内部CNC反馈指令过滤；

S13：将传感接收部分速度检测设置值设置为刀具使用的最低转速，这样就能很好的检测主轴的实际转速；

S14：最后将速度到达信号接入CNC中，同时根据此信号编辑报警程序段；主轴旋转CNC反馈出来后延时500ms即进行速度的检测；如果速度达到信号没有给出，则CNC给出一个报警号及显示报警信息，同时切断暂停信号，切断自动进给；

S15：将主轴定向到位信号接入CNC中，将此信号加入换刀手PMC程序段中，控制换刀手的换刀动作；一旦定向到位信号没有时，则换刀手无法进行动作。

优选地，结合上述方案，本实施例中，速度继电器设有预设速度；速度继电器通过将预设速度达到信号传输至速度输出继电器，由速度输出继电器传输至控制终端，控制终端根据预设速度控制机床主轴的运行。

优选地，结合上述方案，本实施例中，速度继电器设有预设速度；速度继电器将预设速度达到信号传输至定向位置继电器，由速度输出继电器传输至控制终端，控制终端根据预设速度控制机床主轴的运行。

采用上述方案，使得本发明具有如下优点：

第一：针对具体实际运行情况设计电路，附于原机床电柜内，占用空间微小，导轨固定；

第二：本检测装置可以实时对主轴皮带状态进行检测；

第三：本检测装置采用电子式元器件，运行可靠及准确；

第四：在机床的PMC梯形图中以低电平有效，既使元器件本身发生故障时也能及时进行报警显示；

第五、本检测装置与机床CNC部分联接，CNC部分进行编辑直观具体的报警信息，方便操作者及维修人员对相关部位进行检测。

本发明提供的一种加工中心主轴皮带断裂检测装置及方法，可以实时检测主轴皮带的状态；一旦主轴运行过程中不能反馈到速度信号，或者换刀过程中主轴定向后检测不到定位位置信号时，则机床发出报警并及时停机；有效避免主轴皮带断裂后造成进给轴继续进给及换刀手动作带来的撞主轴的风险；本发明提供的检测装置使用稳定可靠，实施性强，通用性好，可满足加工中心主轴在高速运行中的位置检测，很好的满足实时检测主轴皮带状态的要求。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种加工中心主轴皮带断裂检测装置，包括有主轴、皮带以及主轴电机；所述主轴电机通过所述皮带带动所述主轴转动；其特征在于，还包括检测传感器、继电器以及控制终端；所述检测传感器通过所述继电器与所述控制终端连接；所述检测传感器设置于所述主轴固定部位上，用于检测所述主轴实际转速以及定向位置并通过所述继电器传输至所述控制终端；控制终端用于接收检测传感器的检测信号并控制机床伺服轴的进给或对皮带进行更换；所述继电器包括有速度继电器和速度输出继电器；所述检测传感器为速度传感器；所述速度传感器与所述速度继电器连接；所述速度继电器与所述速度输出继电器连接；所述速度输出继电器与所述控制终端连接；所述继电器包括定向位置继电器；所述速度继电器与所述定向位置继电器连接；所述定向位置继电器与所述控制终端连接；所述速度继电器设有预设速度；所述速度继电器通过所述速度输出继电器将所述预设速度达到信号传输至所述控制终端；所述速度传感器通过所述速度继电器和所述定向位置继电器将定向位置达到信号传输至所述控制终端。

2.根据权利要求1所述的加工中心主轴皮带断裂检测装置，其特征在于，所述速度继电器设置于电柜内，用于接收所述速度传感器发送的脉冲并计算出所述主轴的旋转速度。

3.根据权利要求1所述的加工中心主轴皮带断裂检测装置，其特征在于，所述控制终端包括有机床PMC；所述速度输出继电器与所述机床PMC连接；所述速度传感器通过所述速度继电器将所述主轴的转速达到信号发送给所述速度输出继电器，所述速度输出继电器将所述达到信号发送给所述机床PMC；所述机床PMC根据所述速度输出继电器发送的信号来控制所述主轴电机停机，以进行皮带更换。

4.根据权利要求1所述的加工中心主轴皮带断裂检测装置，其特征在于，所述控制终端包括有机床PMC；所述定向位置继电器与所述机床PMC连接；所述速度传感器通过所述速度继电器和所述定向位置继电器将所述主轴的定向位置发送给所述机床PMC；所述机床PMC根据所述定向位置来控制执行换刀动作。

5.根据权利要求3或4所述的加工中心主轴皮带断裂检测装置，其特征在于，所述控制终端包括有HMI显示装置；所述HMI显示装置与所述机床PMC通信连接；所述HMI显示装置用于当所述皮带出现异常时，控制所述主轴电机动作并发出警报。

6.一种加工中心主轴皮带断裂检测方法，其特征在于，包括上述权利要求1至5任一项所述加工中心主轴皮带断裂检测装置；还包括以下步骤：

S1：速度传感器在主轴定向时检测主轴的定向位置，并传输至定向位置继电器；

S2：速度传感器检测主轴的脉冲信号，并传输至速度继电器；

S3：速度继电器根据主轴的脉冲信号计算出主轴的旋转速度，与预设速度进行比较，并通过速度输出继电器传输至控制终端；

S4：速度传感器通过定向位置继电将定向位置传输至控制终端；

S5：控制终端根据主轴的旋转速度控制伺服轴的进给；或，控制终端根据主轴的旋转速度控制主轴电机停机更换皮带；

S6：控制终端根据定向位置来控制执行换刀动作；

S1步骤还包括以下具体操作：

S11：在主轴定向位置安装速度传感器探头，同时对探头的位置进行优化，使其正好能够检测主轴定向到位的位置，这样探头又具备了检测主轴实际定向位置的功能；

S12：再将速度传感器探头与传感接收部分按照要求进行联接；对该加工中心所有刀具的速度进行全面了解，其最低转速设置以及攻丝头的情况，将攻丝通过内部CNC反馈指令过滤；

S13：将传感接收部分速度检测设置值设置为刀具使用的最低转速，这样就能很好的检测主轴的实际转速；

S14：最后将速度到达信号接入CNC中，同时根据此信号编辑报警程序段；主轴旋转CNC反馈出来后延时500ms即进行速度的检测；如果速度达到信号没有给出，则CNC给出一个报警号及显示报警信息，同时切断暂停信号，切断自动进给；

S15：将主轴定向到位信号接入CNC中，将此信号加入换刀手PMC程序段中，控制换刀手的换刀动作；一旦定向到位信号没有时，则换刀手无法进行动作。

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