木材銑削加工電主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)控木材銑削加工電主軸的自動控制系統(tǒng)，屬于木材銑削加工電主軸監(jiān)控領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]木材加工的主要特點(diǎn)是高速銑削，而木材銑削加工電主軸是木工機(jī)床的加工頭，其集成了傳統(tǒng)機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代高速電機(jī)技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能高效等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。
[0003]在長期的使用中可以發(fā)現(xiàn)，木材銑削加工電主軸的性能對木工機(jī)床的整體加工水平會產(chǎn)生直接影響。具體來說，由于木材屬于有機(jī)各向異性材料，具有一定的強(qiáng)度和硬度，并且木材具有天然節(jié)疤等缺陷，因而，木材在高速銑削加工過程中，木材銑削加工電主軸會因受力不均、長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)、裝配問題等因素而引發(fā)振動、出現(xiàn)持續(xù)過熱等狀況，而且木材銑削加工電主軸的前后軸承、定子、轉(zhuǎn)子等部件在長時(shí)間處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)后極易發(fā)生故障或損壞，這些都會對木材銑削加工電主軸的加工性能和使用壽命產(chǎn)生較大影響。
[0004]目前傳統(tǒng)的做法是在木材銑削加工電主軸發(fā)生故障或損壞后，停機(jī)進(jìn)行檢修。這種做法的缺陷是:一方面，木材銑削加工電主軸發(fā)生故障后再查找故障原因的話，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，降低了生產(chǎn)效率，另一方面，當(dāng)木材銑削加工電主軸發(fā)生損壞需要更換時(shí)，必須停止生產(chǎn)，勢必延緩工作進(jìn)度，降低生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種木材銑削加工電主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其可對木材銑削加工電主軸的性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測，提前預(yù)測出故障與損壞的發(fā)生，達(dá)到加快工作進(jìn)度、提高生產(chǎn)效率的目的。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0007]一種木材銑削加工電主軸實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，用于木材銑削加工電主軸，木材銑削加工電主軸包括主軸，主軸的前、后端上分別裝配有前軸承、后軸承，前、后軸承裝配在軸承座內(nèi)且經(jīng)由軸承座與外殼相固定，主軸的中部安裝有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的外周對應(yīng)設(shè)有定子，定子固定在外殼內(nèi)壁上且纏繞有定子線圈，主軸的后端設(shè)有氣缸且與氣缸的拉桿相對應(yīng)，其特征在于:實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括控制器，控制器與設(shè)置在木材銑削加工電主軸上的用于檢測定轉(zhuǎn)子溫升的第一溫度傳感器、用于檢測前、后軸承溫升的第二溫度傳感器、用于檢測前、后軸承振動的加速度傳感器、用于檢測主軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速編碼器、用于檢測松拉刀機(jī)構(gòu)動作是否到位的接近開關(guān)組、用于檢測氣缸氣壓的壓力傳感器、用于分別檢測木材銑削加工電主軸的電壓、電流的電壓傳感器、電流傳感器相連。
[0008]較佳地，與所述定子兩端分別相對的所述外殼內(nèi)壁上，沿所述外殼內(nèi)壁的圓周均布有多個(gè)所述第一溫度傳感器，且所述第一溫度傳感器的感測范圍大于等于其所在所述外殼內(nèi)壁圓周的半徑。
[0009]較佳地，與構(gòu)成所述前軸承的兩個(gè)軸承之間的間隙相對的所述軸承座內(nèi)壁上，沿所述軸承座內(nèi)壁的圓周均布有多個(gè)所述第二溫度傳感器，與構(gòu)成所述后軸承的兩個(gè)軸承之間的間隙相對的所述軸承座內(nèi)壁上，沿所述軸承座內(nèi)壁的圓周均布有多個(gè)所述第二溫度傳感器，且所述第二溫度傳感器的感測范圍大于等于其所在所述軸承座內(nèi)壁圓周的半徑。
[0010]較佳地，所述加速度傳感器固定在所述軸承座外壁凹設(shè)的沉孔內(nèi)且與所述前軸承或所述后軸承相貼近。所述加速度傳感器為三軸向加速度傳感器。
[0011]較佳地，所述轉(zhuǎn)速編碼器由光電傳感器和碼盤構(gòu)成，其中，碼盤固定在所述主軸的后端上，光電傳感器對應(yīng)碼盤設(shè)置。
[0012]較佳地，所述接近開關(guān)組由對應(yīng)所述氣缸上的所述拉桿后端相應(yīng)設(shè)置的伸出到位檢測接近開關(guān)和縮回到位檢測接近開關(guān)構(gòu)成。
[0013]較佳地，所述壓力傳感器設(shè)置在所述氣缸的入氣口處。
[0014]較佳地，所述電壓傳感器并聯(lián)在所述定子線圈的A、B相接線端之間，所述電流傳感器串聯(lián)在所述定子線圈的C相接線端上。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]本發(fā)明可對木材銑削加工電主軸的性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、有效地監(jiān)測，涉及的性能指標(biāo)有定轉(zhuǎn)子溫升、前后軸承溫升、前后軸承振動、主軸轉(zhuǎn)速、松拉刀機(jī)構(gòu)動作是否到位、氣缸氣壓值、電主軸三相電壓、電流和功率、不同轉(zhuǎn)速下的工作時(shí)間以及總工作時(shí)間等，以使通過對性能指標(biāo)的監(jiān)測，來提前預(yù)測出即將發(fā)生的故障與損壞，從而對木材銑削加工電主軸采取提前進(jìn)行停轉(zhuǎn)等控制措施，避免故障或損壞發(fā)生而導(dǎo)致工作進(jìn)度的延緩與生產(chǎn)效率的降低。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的組成示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在木材銑削加工電主軸上的安裝設(shè)置說明圖。
[0019]圖3A-圖3C是第一溫度傳感器布置的實(shí)例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)用于木材銑削加工電主軸，如圖1和圖2，木材銑削加工電主軸包括安裝松拉刀機(jī)構(gòu)10的主軸11，主軸11的前、后端上分別裝配有前軸承13、后軸承14，前、后軸承13、14分別裝配在軸承座131、141內(nèi)且各自經(jīng)由軸承座131、141與外殼16相固定，主軸11的中部，即前、后軸承13、14之間安裝有轉(zhuǎn)子12，轉(zhuǎn)子12的外周對應(yīng)設(shè)有定子15，定子15固定在外殼16內(nèi)壁上且纏繞有定子線圈(圖中未示出)，主軸11的后端設(shè)有氣缸17且與氣缸17的拉桿171相對應(yīng)設(shè)置，定子線圈、氣缸17各自與相應(yīng)驅(qū)動系統(tǒng)(圖中未示出)相連。
[0021]如圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括控制器20，控制器20與設(shè)置在木材銑削加工電主軸(下面簡稱電主軸)上的用于檢測定轉(zhuǎn)子溫升的第一溫度傳感器21、用于檢測前后軸承溫升的第二溫度傳感器22、用于檢測前后軸承振動的加速度傳感器24、用于檢測主軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速編碼器25、用于檢測松拉刀機(jī)構(gòu)動作是否到位的接近開關(guān)組28、用于檢測氣缸氣壓的壓力傳感器23、用于檢測電主軸電壓的電壓傳感器、用于檢測電主軸電流的電流傳感器相連。
[0022]在木材銑削加工過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，因此電主軸的工作環(huán)境較金屬切削電主軸更加惡劣，溫度測量受工作環(huán)境和電主軸的結(jié)構(gòu)因素影響較大。因而，本發(fā)明對第一溫度傳感器21、第二溫度傳感器22的測溫位置進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)，下面詳述:
[0023]為了更精準(zhǔn)地對定子15、轉(zhuǎn)子12的溫升進(jìn)行測量，與定子15兩端分別相對的外殼16內(nèi)壁上，沿外殼16內(nèi)壁的圓周均布有多個(gè)第一溫度傳感器21。也就是說，定子15各端相對應(yīng)地在外殼16內(nèi)壁上設(shè)有沿外殼16內(nèi)壁的圓周均布的多個(gè)第一溫度傳感器21。如圖2，圖中僅示出了定子15 —端上對應(yīng)設(shè)置的第一溫度傳感器21，而定子15另一端對應(yīng)設(shè)置的第一溫度傳感器未不出。
[0024]并且較佳地，第一溫度傳感器21的感測范圍大于等于其所在外殼16內(nèi)壁圓周的半徑。為了避免同一外殼16內(nèi)壁圓周上的各溫度測點(diǎn)相互干擾以及保證測溫?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性，在本發(fā)明中，均布在同一外殼16內(nèi)壁圓周上的第一溫度傳感器21的數(shù)量可為2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多個(gè)，分別如圖3A至圖3C所示，在圖中，標(biāo)號30表示第一溫度傳感器21的感測范圍(參見細(xì)線圓圈)，標(biāo)號40表示外殼16內(nèi)壁圓周(參見粗線圓圈)?？紤]到感測面積的重合程度對第一溫度傳感器21的感測效果與成本的影響，在實(shí)際使用中，以圖3B示出的均勻布置方式為宜，即在外殼16內(nèi)壁圓周上均布3個(gè)第一溫度傳感器21且令第一溫度傳感器21的感測范圍大于等于其所在外殼16內(nèi)壁圓周的半徑，這樣的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)對電主軸外殼16內(nèi)壁周向整個(gè)區(qū)域的全面準(zhǔn)確監(jiān)測，不會出現(xiàn)監(jiān)測盲區(qū)。
[0025]為了避免前、后軸承溫升受電主軸內(nèi)部油脂、粉塵的干擾，與構(gòu)成前軸承13的兩個(gè)軸承之間的間隙相對的軸承座131內(nèi)壁上，沿軸承座131內(nèi)壁的圓周均布有多個(gè)第二溫度傳感器22，與構(gòu)成后軸承14的兩個(gè)軸承之間的間隙相對的軸承座141內(nèi)壁上，沿軸承座141內(nèi)壁的圓周均布有多個(gè)第二溫度傳感器22。
[0026]并且與第一溫度傳感器21相似地，較佳地，第二溫度傳感器22的感測范圍應(yīng)大于等于其所在軸承座131或141內(nèi)壁圓周的半徑。為了避免同一軸承座131或141內(nèi)壁圓周上的各溫度測點(diǎn)相互干擾以及保證測溫?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性，均布在同一軸承座131或141內(nèi)壁圓周上的第二溫度傳感器22的數(shù)量可為2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多個(gè)，其中，考慮到感測面積的重合程度對第二溫度傳感器22的感測效果與成本的影響，在軸承座131、141內(nèi)壁圓周上各均布3個(gè)第二溫度傳感器22且令第二溫度傳感器22的感測范圍大于等于其所在軸承座131或141內(nèi)壁圓周的半徑為宜，這樣的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)全面準(zhǔn)確的監(jiān)測，不會出現(xiàn)監(jiān)測盲區(qū)。在本發(fā)明中，第二溫度傳感器22的布置方式可參考圖3A至圖3C來理解。
[0027]在實(shí)際使用中，加速度傳感器24優(yōu)選固定在軸承座131的外壁上凹設(shè)的沉孔18內(nèi)且與前軸承13相貼近，或者，加速度傳感器24優(yōu)選固定在軸承座141的外壁上凹設(shè)的沉孔內(nèi)且與后軸承14相貼近。在實(shí)際應(yīng)用中，測量前軸承13或后軸承14中的任意一個(gè)的振動狀況既可，加速度傳感器24所檢測到的前軸承13或后軸承14的振動狀況即可代表前軸承13和后軸承14所共同受到的振動情況，這樣的設(shè)計(jì)可使加速度傳感器24在準(zhǔn)確對前軸承13或后軸承14的振動情況進(jìn)行測量而得出振動變形數(shù)據(jù)時(shí)，其自身不會因前軸承13或后軸承14的振動而受到損壞。
[0028]較佳地，加速度傳感器24選用三軸向加速度傳感器。三軸向加速度傳感器可同時(shí)檢測軸承(前軸承13或后軸承14)在與主軸11軸向方向垂直的縱平面內(nèi)的水平方向、垂直方向上以及主軸11軸向方向上的振動變形，從而對電主軸內(nèi)前、后軸承13、14附近是否發(fā)生故障進(jìn)行判斷。
[0029]如圖2，轉(zhuǎn)速編碼器25由光電傳感器252和碼盤251構(gòu)成，其中，碼盤251固定在主軸11的后端上，光電傳感器252對應(yīng)碼盤251設(shè)置。主軸11每轉(zhuǎn)動一