專利名稱：一種電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于檢測技術(shù)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置。
背景技術(shù)：
在實際工作中，由于種種外界因素的影響，電火花線切割機(jī)床常常會出現(xiàn)以下兩種非正常工作現(xiàn)象一是由于冷卻液不純，工件存在殘渣等原因，造成進(jìn)給速度和腐蝕速度不匹配使電極絲與工件相接觸而發(fā)生短路；二是由于電極絲的磨損、電參數(shù)選擇不當(dāng)、冷卻系統(tǒng)不完善等造成的斷絲現(xiàn)象。電火花線切割機(jī)床的短路或斷絲，一方面會破壞加工面的完整性，影響加工質(zhì)量；另一方面也會因發(fā)生后未得到及時處理，而造成工時大量浪費，影響加工效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置，它能對斷絲或短路狀態(tài)進(jìn)行檢測、判斷，并及時發(fā)出報警信息。本實用新型所述的電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置，包括電極絲狀態(tài)檢測模塊、信號處理模塊和遠(yuǎn)程報警模塊；所述電極絲狀態(tài)檢測模塊的輸出端與信號處理模塊的輸入端連接，信號處理模塊的輸出端與遠(yuǎn)程報警模塊的輸入端連接。進(jìn)一步，所述電極絲狀態(tài)檢測模塊包括狀態(tài)采集電路和狀態(tài)處理電路；所述狀態(tài)采集電路包括斷絲采集電路和短路采集電路；所述斷絲采集電路包括電位器R0、第一差分比例運放和外圍電阻；所述電位器RO 并聯(lián)在位于兩導(dǎo)電塊之間的電極絲上，其阻值可使繼電器Kl失電；所述第一差分比例運放的輸入端接電位器RO分壓端，輸出端Ul接狀態(tài)處理電路；所述短路采集電路包括高通濾波器、電位器R6、第二差分比例運放和外圍電阻； 所述高通濾波器的輸入端接工件和電極絲，輸出端接電位器R6兩端；所述第二差分比例運放的輸入端接電位器R6分壓端，輸出端UO接狀態(tài)處理電路；所述狀態(tài)處理電路包括比較器U3、參考電壓電路和反相器U5 ；所述比較器U3的同相輸入端+mi和+IN2與短路采集電路的輸出端UO連接、+IN3與參考電壓電路的參考電壓C3連接，比較器U3的反向輸入端-mi、_IN2、-IN3分別與參考電壓電路的參考電壓Cl、 參考電壓C2、斷絲采集電路的輸出端Ul連接；所述比較器U3的輸出端與反相器TO的輸入端連接，反相器U5的輸出端與信號處理模塊的輸入端連接。進(jìn)一步，所述比較器U3與反相器TO之間連接有三個用于提高電路抗干擾能力的光電耦合器；比較器U3的輸出端0UT1、0UT2、0UT3分別與三個光電耦合器的輸入端連接， 三個光電耦合器的輸出端A1、A2、A3分別與反相器TO的三個輸入端連接。進(jìn)一步，所述第一差分比例運放和第二差分比例運放均采用芯片LM324，比較器 U3采用芯片LM339，光電耦合器采用芯片GH3201Z-4，反相器TO采用芯片74LS04 ；所述信號處理模塊采用單片機(jī)STC12CM10 ；所述遠(yuǎn)程報警模塊采用TC35系列的GSM模塊KC-401。本實用新型通過在兩導(dǎo)電塊之間的電極絲上并聯(lián)一個電位器RO來檢測是否斷絲；通過檢測不同放電狀態(tài)，工件和電極絲之間的電壓值的差異來檢測是否短路；并通過狀態(tài)處理電路處理后送入信號處理模塊，如果存在斷絲或者無法消除的短路情況時，就發(fā)出報警信號，提醒操作人員；具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、能實現(xiàn)實時報警以提高效率等優(yōu)點。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型斷絲采集電路的電位器RO的連接示意圖。圖3是極間放電狀態(tài)與電壓關(guān)系圖。圖4是本實用新型的電極絲狀態(tài)檢測模塊的電路圖。圖5是本實用新型的信號處理模塊和遠(yuǎn)程報警模塊框圖。圖6是本實用新型電極絲狀態(tài)檢測的流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示的電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置，包括電極絲狀態(tài)檢測模塊1、信號處理模塊2和遠(yuǎn)程報警模塊3 ；電極絲狀態(tài)檢測模塊1的輸出端與信號處理模塊2的輸入端連接，信號處理模塊2的輸出端與遠(yuǎn)程報警模塊3的輸入端連接。電極絲狀態(tài)檢測模塊1包括狀態(tài)采集電路4和狀態(tài)處理電路5 ；狀態(tài)采集電路4包括斷絲采集電路41和短路采集電路42。如圖2、圖3、圖4、圖5所示，斷絲采集電路41包括電位器R0、第一差分比例運放和外圍電阻；第一差分比例運放的型號為LM324，其外圍電阻使其放大倍數(shù)為1 ；電位器RO 并聯(lián)在位于兩導(dǎo)電塊之間的電極絲上，在斷絲時，電位器RO的阻值可使繼電器Kl失電，從而停機(jī)；第一差分比例運放的輸入端接電位器RO分壓端，其輸入電壓為電位器RO獲得的斷絲電壓，輸出端Ul接狀態(tài)處理電路5。短路采集電路42包括用于消除50Hz工頻信號干擾的高通濾波器、用于將工件和電極絲之間的電壓衰減的電位器R6、第二差分比例運放和外圍電阻；第二差分比例運放的型號為LM324，其外圍電阻也使其放大倍數(shù)為1 ；高通濾波器由電容C和電阻R5串聯(lián)組成， 電容C的一端接工件，電阻R5的一端接電極絲，高通濾波器的輸出端接電位器R6兩端；第二差分比例運放的輸入端接電位器R6分壓端，其輸入電壓為電位器R6獲得的電壓，短路時該電壓控制在2. 5V左右，輸出端UO接狀態(tài)處理電路5。狀態(tài)處理電路5包括比較器U3、參考電壓電路、反相器U5和三個用于提高電路抗干擾能力的光電耦合器；比較器U3的型號為LM339，反相器TO的型號為74LS04 ；比較器U3 的同相輸入端+mi和+IN2與短路采集電路42的輸出端UO連接、+IN3連接參考電壓電路的參考電壓C3取3. 5V ；比較器U3的反向輸入端-INl、-IN2、-IN3分別與參考電壓電路的參考電壓Cl、參考電壓C2、斷絲采集電路的輸出端Ul連接，參考電壓Cl取在正常工作電壓和短路電壓之間為3. 5V，參考電壓C2取在短路電壓和間歇電壓之間為IV ；光電耦合器的型號為GH3201Z-4 ；比較器U3的輸出端OUTl、0UT2、0UT3分別與三個光電耦合器的輸入端連接，三個光電耦合器的輸出端Al、A2、A3分別與反相器TO的三個輸入端連接，反相器TO的三個輸出端Yl、Y2、Y3與信號處理模塊2的三個輸入端連接，信號處理模塊2采用單片機(jī) STC12CM10，其中Y1、Y2作為短路信號與單片機(jī)STC12C5410的I/O 口 Ρ2. 0和Ρ2. 2相連， 經(jīng)分析、處理，判斷為無法消除的短路信號后，把信號經(jīng)Ρ2. 1發(fā)送給遠(yuǎn)程報警模塊3，Υ3作為斷絲信號直接與單片機(jī)STC12CM10的中斷口 _相連，經(jīng)分析處理后經(jīng)Ρ2. 3發(fā)送給遠(yuǎn)程報警模3。遠(yuǎn)程報警模塊3采用TC35系列的GSM模塊KC-401，它具有8個有線報警防區(qū)， 采用上下沿跳變觸發(fā)報警，每路報警防區(qū)觸發(fā)后，能同時向多個手機(jī)發(fā)送報警短信。本實用新型中與斷絲電壓進(jìn)行比較的參考電壓C3之所以取3. 5V是因為，查閱線切割機(jī)床的技術(shù)手冊知其控制斷絲保護(hù)的繼電器的直流電源電壓值為12V，用電壓表實測斷絲時兩導(dǎo)電塊之間的電壓值在8V左右；斷絲時，電位器RO上獲得的電壓值在8V以上，通過電位器RO滑動，衰減后的斷絲電壓在3. 5V以上。與短路時電壓進(jìn)行比較的參考電壓Cl、 參考電壓C2之所以分別取3. 5V、1V是因為，線切割機(jī)床的正常放電電壓值約25V左右，短路時電壓值為5V左右，間隙電壓在IV以內(nèi)，通過電位器R6將短路電壓衰減一半后，第二差分比例運放輸入到比較器U3的電壓值為正常時電壓12. 5V左右，短路時電壓2. 5V左右，間隙時電壓0. 5V左右，將參考電壓設(shè)為3. 5V和IV剛好介于兩兩之間。如圖6所示，本實用新型的工作過程如下在電火花線切割機(jī)床位于兩導(dǎo)電塊之間的電極絲上并聯(lián)一個電位器R0，機(jī)器正常工作時，電位器RO兩端無電壓；一旦斷絲發(fā)生，電位器RO上將產(chǎn)生電壓，通過檢測電位器 RO兩端是否有電壓即可判斷斷絲是否發(fā)生。當(dāng)斷絲發(fā)生時，斷絲采集電路的輸出端Ul輸出電壓，通過該輸出電壓與參考電壓C3比較，比較器U3的0UT3輸出低電平，經(jīng)光電耦合器耦合后A3輸出高電平，再經(jīng)反相器U5反向后TO輸出低電平斷絲信號，送入信號處理模塊
2的單片機(jī)中斷口 _，經(jīng)分析處理后經(jīng)P2. 3發(fā)送給遠(yuǎn)程報警模塊3。通過在不同的放電狀態(tài)，工件和電極絲之間的電壓值呈明顯差異的特性來判斷電火花線切割機(jī)床是否處于短路狀態(tài)。如圖3所示，短路時電壓值是介于正常放電電壓與間隙電壓之間的，如果用兩比較器，一比較器參考電壓介于正常放電電壓與短路電壓之間，一比較器參考電壓介于短路電壓與間隙電壓之間；機(jī)器正常放電時兩比較器輸出均為高電平狀態(tài)，短路時一比較器輸出低電平、另一比較器輸出高電平狀態(tài)，間隙時兩比較器均輸出低電平狀態(tài)。采用比較器U3的兩反向輸入端-INI、-IN2，分別輸入?yún)⒖茧妷篊l、C2 ；檢測的工件和電極絲之間的輸入電壓首先通過一個高通濾波器，消除50HZ工頻信號的干擾，再通過電位器R6將極間電壓衰減一半，使短路時電壓可控制在2. 5V左右。當(dāng)短路發(fā)生時，短路采集電路的輸出端UO輸出電壓，經(jīng)過比較器U3與參考電壓Cl、C2比較，比較器U3的輸出端OUTl為低電平、0UT2為高電平，經(jīng)光電耦合器耦合后輸出端Al為低電平、A2為高電平， 再經(jīng)反相器TO反向后輸出短路信號，輸出端Yl為高電平、Y2為低電平，送入信號處理模塊 2的單片機(jī)STC12CM10的I/O 口 P2. 0和P2. 2，經(jīng)分析、處理，如果Yl為高電平且Y2為低電平的短路狀態(tài)持續(xù)時間超過30秒，即30秒內(nèi)沒有恢復(fù)放電狀態(tài)(因為KB-3000型數(shù)控機(jī)床的回退時間設(shè)置為30秒)，則判斷為無法消除的短路信號，切斷整機(jī)電源，將短路信號經(jīng) P2. 1發(fā)送給遠(yuǎn)程報警模塊3。遠(yuǎn)程報警模塊3收到斷絲或短路信號后，向多個手機(jī)發(fā)送報警短信。
權(quán)利要求1.一種電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置，其特征是包括電極絲狀態(tài)檢測模塊(1)、信號處理模塊(2)和遠(yuǎn)程報警模塊(3)；所述電極絲狀態(tài)檢測模塊的輸出端與信號處理模塊的輸入端連接，信號處理模塊的輸出端與遠(yuǎn)程報警模塊的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置，其特征是所述電極絲狀態(tài)檢測模塊(1)包括狀態(tài)采集電路(4 )和狀態(tài)處理電路(5 )；所述狀態(tài)采集電路包括斷絲采集電路(41)和短路采集電路(42)；所述斷絲采集電路(41)包括電位器R0、第一差分比例運放和外圍電阻；所述電位器RO 并聯(lián)在位于兩導(dǎo)電塊之間的電極絲上，其阻值可使繼電器Kl失電；所述第一差分比例運放的輸入端接電位器RO分壓端，輸出端Ul接狀態(tài)處理電路；所述短路采集電路(42)包括高通濾波器、電位器R6、第二差分比例運放和外圍電阻； 所述高通濾波器的輸入端接工件和電極絲，輸出端接電位器R6兩端；所述第二差分比例運放的輸入端接電位器R6分壓端，輸出端UO接狀態(tài)處理電路；所述狀態(tài)處理電路(5)包括比較器U3、參考電壓電路和反相器TO ；所述比較器U3的同相輸入端+mi和+IN2與短路采集電路的輸出端UO連接、+IN3與參考電壓電路的參考電壓C3連接，比較器U3的反向輸入端-mi、_IN2、-IN3分別與參考電壓電路的參考電壓Cl、 參考電壓C2、斷絲采集電路的輸出端Ul連接；所述比較器U3的輸出端與反相器TO的輸入端連接，反相器U5的輸出端與信號處理模塊的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置，其特征是所述比較器U3與反相器U5之間連接有三個用于提高電路抗干擾能力的光電耦合器；比較器 U3的輸出端0UT1、0UT2、0UT3分別與三個光電耦合器的輸入端連接，三個光電耦合器的輸出端A1、A2、A3分別與反相器TO的三個輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置，其特征是所述第一差分比例運放和第二差分比例運放均采用芯片LM324，比較器U3采用芯片LM339，光電耦合器采用芯片GH3201Z-4，反相器TO采用芯片74LS04 ；所述信號處理模塊(2)采用單片機(jī)STC12CM10 ；所述遠(yuǎn)程報警模塊(3)采用TC35系列的GSM模塊KC-401。
專利摘要本實用新型公開了一種電火花線切割機(jī)床的斷絲、短路遠(yuǎn)程報警裝置，包括電極絲狀態(tài)檢測模塊、信號處理模塊和遠(yuǎn)程報警模塊；所述電極絲狀態(tài)檢測模塊的輸出端與信號處理模塊的輸入端連接，信號處理模塊的輸出端與遠(yuǎn)程報警模塊的輸入端連接。它能對斷絲或短路狀態(tài)進(jìn)行檢測、判斷，并及時發(fā)出報警信息。
文檔編號B23H7/16GK202219364SQ20112037598
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者奚建平, 彭凱, 王偉, 王寶珠, 鄭方燕 申請人:重慶理工大學(xué)