主軸轉速監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種主軸轉速監(jiān)控裝置，其包括單片機，所述單片機包括轉速信號采集模塊、內部計時器模塊、信號處理模塊、滑差量選擇信號輸入模塊及滑差報警信號輸出模塊，所述轉速信號采集模塊采集轉速信號，所述內部計時器模塊對單位時間內采集到的信號數據進行存儲，并送入信號處理模塊，若滑差超出設定值則觸發(fā)滑差報警信號輸出模塊。本實用新型的主軸轉速監(jiān)控裝置可以自動持續(xù)監(jiān)控主軸的運行狀況，保證主軸穩(wěn)定運行。
【專利說明】主軸轉速監(jiān)控裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及板材加工領域，尤其涉及對加工板材設備進行主軸轉速監(jiān)控的裝置。
【背景技術】
[0002]當前的PCB銑邊機行業(yè)中，通常采用變頻器直接驅動主軸旋轉的開環(huán)控制方式，原因有兩方面:一是考慮到大部分銑邊機的主軸轉速較低，使用的是滾珠軸承，轉速在六萬轉到八萬轉之間，不提供轉速反饋信號，使用提供轉速反饋信號的主軸時也不對其做處理。二是在PCB銑邊機行業(yè)中，一個機臺采用一臺變頻器同時驅動多個主軸，而一臺變頻器只能接受一路速度反饋信號，無法同時反饋多個主軸的實際轉速而形成閉環(huán)控制。
[0003]在PCB銑邊機行業(yè)中，主軸大多采用開環(huán)控制方式，這樣雖然簡化了設計，方便了操作，但在主軸出現(xiàn)問題時無法及時發(fā)現(xiàn)，轉速滑差過大時也不易察覺，只有等到主軸發(fā)出異響，鑼板時主軸卡死等現(xiàn)象發(fā)生，才知道主軸已經嚴重受損，極大地損傷了主軸，同時也造成該趟生產板報廢，處理不當還會損壞機臺。
[0004]PCB銑邊機在鑼板工作中產生的噪音很大，主軸工作異常會產生異響，操作員也不易發(fā)現(xiàn)，異響聲會被車間的噪音覆蓋，主軸轉速小于實際鑼板的設定轉速時，會加重工作臺鑼板行程方向控制系統(tǒng)的負擔，工藝上造成生產板的精度偏差，導致生產板報廢。
[0005]操作員操作不當時，比如鑼板的程式在打銷釘孔的模式下運行，鑼刀下刀的深度過深，穿過加工板后鉆入了工作臺上的墊木板，然后開始鑼板。主軸只能以較慢的速度在墊木板上鉆銷釘孔，無法承受在墊木板上鑼的阻力，因為沒有轉速反饋，所以等到操作員發(fā)現(xiàn)時，主軸的夾頭已經嚴重損毀卡死，生產板報廢。
[0006]造成主軸損傷的原因多種多樣，但是如果機臺可以及時檢測出這些異常，產生報警，以提醒操作員主軸運轉異常，則可以避免絕大部分的損失。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在于提供一種主軸轉速監(jiān)控裝置，該主軸轉速監(jiān)控裝置可以自動監(jiān)控主軸的轉速，在發(fā)生異常時發(fā)出報警。
[0008]為實現(xiàn)以上實用新型目的，本實用新型采用如下技術方案:一種主軸轉速監(jiān)控裝置，其包括單片機和與所述單片機電性連接的數碼管，所述單片機包括轉速信號采集模塊、內部計時器模塊、信號處理模塊、滑差量選擇信號輸入模塊及滑差報警信號輸出模塊，所述轉速信號采集模塊采集轉速信號，所述內部計時器模塊對單位時間內采集到的信號數據進行存儲，并送入信號處理模塊，若滑差超出設定值則觸發(fā)滑差報警信號輸出模塊。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述主軸轉速監(jiān)控裝置進一步包括數碼管掃描顯示模塊及顯示選擇模塊，所述內部計時器模塊將單位時間內采集到的信號數據送入數碼管掃描顯示模塊，根據顯示選擇模塊在數碼管上顯示監(jiān)控軸的轉速。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述主軸轉速監(jiān)控裝置進一步包括主軸選擇信號輸入模塊及變頻器信號輸入模塊，所述信號處理模塊分別對主軸選擇信號輸入模塊、變頻器信號輸入模塊及滑差量選擇信號輸入模塊的信號數據進行對比分析，判斷是否會觸發(fā)滑差報警信號輸出模塊。
[0011]相較于現(xiàn)有技術，本實用新型的主軸轉速監(jiān)控裝置可以自動持續(xù)監(jiān)控主軸的運行狀況，不僅節(jié)省了人力資源、保證了主軸穩(wěn)定運行，同時能夠及時發(fā)現(xiàn)主軸異常，減少人為故障機率，從而提高了機器的自動化程度、延長了主軸的壽命，還節(jié)省了耗材成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型主軸轉速監(jiān)控裝置的結構框圖。
[0013]圖2是本實用新型主軸轉速監(jiān)控方法的步驟圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本實用新型的主軸轉速監(jiān)控裝置100包括單片機10、數碼管20。所述單片機10包括轉速信號采集模塊11、內部計時器模塊12、信號處理模塊13、滑差量選擇信號輸入模塊14及滑差報警信號輸出模塊15。
[0015]所述轉速信號采集模塊11用以采集主軸的轉速信號以及變頻器監(jiān)視脈沖信號，所述內部計時器模塊12用以對單位時間內采集到的信號數據進行存儲，并送入信號處理模塊13進行處理，若滑差超出設定值則觸發(fā)滑差報警信號輸出模塊15。所述信號處理模塊13在單位時間內比較變頻器監(jiān)視脈沖信號和選中主軸轉速信號是否在滑差允許的范圍之內。
[0016]所述單片機10進一步包括數碼管掃描顯示模塊16和顯示選擇模塊17，所述內部計時模塊12將單位時間內采集到的信號數據送入數碼管掃描顯示模塊16，根據顯示選擇模塊17在數碼管20上顯示監(jiān)控軸的轉速。所述顯示選擇模塊17通過IO輸入判斷顯示一路轉速。
[0017]所述主軸轉速監(jiān)控裝置100還進一步包括主軸選擇信號輸入模塊18及變頻器信號輸入模塊19,所述信號處理模塊13分別對主軸選擇信號輸入模塊18、變頻器信號輸入模塊19及滑差量選擇信號輸入模塊14的信號數據進行對比分析，并判斷是否會觸發(fā)滑差報警信號輸出模塊15。
[0018]所述單片機10通過端口中斷采集變頻器輸出的頻率監(jiān)控信號(定義為:FCSIG)，該信號為驅動主軸的實際頻率，并作為轉速監(jiān)控的參考頻率。單片機10定義六路輸入，接設備控制系統(tǒng)(機床上位機的控制系統(tǒng))的主軸選擇信號(定義為=SRINf 6)，系統(tǒng)只監(jiān)控工作中的主軸轉速。單片機10通過端口中斷采集六路主軸轉速信號(定義為:SPSIGf6)，并通過內部計時器模塊12精確計時，讀取單位時間內各信號采集端口捕獲到的脈沖個數，計算轉速。
[0019]單片機10定義兩路輸入分別接變頻器輸出的轉速到達(定義為:SS)和轉速零(定義為:SSN0)信號。單片機10定義八路輸入，通過撥碼開關選擇數碼管20 (定義為:A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，DP, SEGl, SEG2，SEG3，SEG4，SEG5)顯示監(jiān)控的轉速，選擇顯示主軸實際轉速的輸入(I飛號開關，定義為:DIS1?6)，選擇顯示變頻器實際輸出頻率的輸入(7號開關，定義為:DISFC)，選擇滑差的輸入(8號開關，定義為:SLIP)。在主軸處于勻速階段時，滑差為8%或12%可選，而在主軸處于加減速階段時，滑差為14%。
[0020]主軸起轉后主軸轉速監(jiān)控裝置100開始工作，在轉速到達信號還沒到達且零轉速信號未觸發(fā)的階段，識別為主軸加減速階段，轉速信號采集模塊11采集單位時間內變頻器的輸出脈沖個數，并與工作主軸實際轉速的輸出脈沖個數進行比較，然后再根據滑差的輸入設定，判斷主軸實際轉速是否超出加減速階段滑差的允許范圍。
[0021]本實施方式中，主軸加減速使用直線加速方式驅動。若加速階段主軸轉速小于變頻器轉速，減速階段主軸轉速大于變頻器轉速，但都在滑差的允許范圍內，則說明主軸運轉正常。如果該階段主軸實際轉速超出滑差的最大允許范圍，此時主軸轉速監(jiān)控裝置100會及時輸出報警給設備控制系統(tǒng)，提示主軸滑差過大而存在異常，同時主軸會立刻停轉到零轉速。
[0022]主軸轉速到達后變頻器輸出轉速到達信號給單片機10，并開始比較加工過程中主軸實際轉速是否超出轉速到達階段滑差的允許范圍。如果該階段主軸實際轉速超出滑差的最大允許范圍，此時主軸轉速監(jiān)控裝置100會及時輸出報警給設備控制系統(tǒng)，提示主軸滑差過大而存在異常。
[0023]輸出報警信號(定義為:SLIPALR)給設備控制系統(tǒng)后，機臺停止工作，主軸減速到零轉速，同時變頻器輸出零轉速信號給單片機10，單片機10檢測到零轉速信號后復位報警輸出，復位監(jiān)控狀態(tài)，等待下次監(jiān)控。若無報警則正常循環(huán)監(jiān)控。
[0024]信號處理部分使用AVR單片機實現(xiàn)，使用芯片型號ATMEGA128，定義多個輸出輸入口，定義如下:
[0025]OUTl: SLIPALR (滑差報警)
[0026]0UT2:A (數碼管段選A)
[0027]0UT3:B (數碼管段選B)
[0028]0UT4:C (數碼管段選C)
[0029]0UT5:D (數碼管段選D)
[0030]0UT6:E (數碼管段選E)
[0031]0UT7:F (數碼管段選F)
[0032]0UT8:G (數碼管段選G)
[0033]0UT9:DP (數碼管段選 DP)
[0034]0UT10:SEG1 (數碼管位選 I)
[0035]OUTll:SEG2 (數碼管位選 2)
[0036]0UT12:SEG3 (數碼管位選 3)
[0037]0UT13:SEG4 (數碼管位選 4)
[0038]0UT14:SEG5 (數碼管位選 5)
[0039]INl:SRINl (主軸選通輸入I)
[0040]IN2:SRIN2 (主軸選通輸入2)
[0041]IN3:SRIN3 (主軸選通輸入3)
[0042]IN4:SRIN4 (主軸選通輸入4)
[0043]IN5:SRIN5 (主軸選通輸入5)
[0044]IN6: SRINl (主軸選通輸入6 )[0045]IN7:SPSIG1 (I號主軸轉速信號輸入)
[0046]IN8:SPSIG2 (2號主軸轉速信號輸入)
[0047]IN9:SPSIG3 (3號主軸轉速信號輸入)
[0048]INlO:SPSIG4 (4號主軸轉速信號輸入)
[0049]INll:SPSIG5 (5號主軸轉速信號輸入)
[0050]IN12:SPSIG6 (6號主軸轉速信號輸入)
[0051]IN13 =FCSIG (變頻器轉速信號輸入)
[0052]IN14 =SLIP (滑差量選擇輸入)
[0053]IN15:SS (主軸轉速到達信號輸入)
[0054]IN16 =SSNO (主軸零轉速信號輸入)
[0055]IN17 =DISl (顯示I號主軸實時轉速)
[0056]IN18:DIS2 (顯示2號主軸實時轉速)
[0057]IN19:DIS3 (顯示3號主軸實時轉速)
[0058]IN20:DIS4 (顯示4號主軸實時轉速)
[0059]IN21:DIS5 (顯示5號主軸實時轉速)
[0060]IN22:DIS6 (顯示6號主軸實時轉速)
[0061]IN23:DIS7 (顯示變頻器實時輸出頻率)
[0062]如圖2所示，所述主軸轉速監(jiān)控方法主要包括以下步驟:
[0063]步驟一，判斷主軸是否開始旋轉，若開始旋轉，則進入步驟二 ；
[0064]步驟二，判斷主軸速度是否到達，若主軸速度已經到達，則進入步驟三；
[0065]步驟三，判斷滑差是否小于第一設定值，若小于第一設定值，則主軸運轉正常，回到步驟一開始循環(huán)。
[0066]所述步驟一中，若主軸未旋轉，則初始化報警狀態(tài)并準備監(jiān)控主軸是否旋轉。
[0067]所述步驟二中，若主軸速度未到達而處于加減速階段，則判斷滑差是否小于第二設定值，若小于，則主軸運轉正常，回到步驟一開始循環(huán)；若滑差大于或等于第二設定值，則輸出報警信號，主軸立刻停轉到零轉速，并回到步驟一。
[0068]所述步驟三中，若滑差大于或等于第一設定值，則輸出報警信號，主軸立刻停轉到零轉速，并回到步驟一。
[0069]所述第一設定值小于第二設定值，且本實施方式中，所述第一設定值為8%或12%,所述第二設定值為14%。
[0070]所述主軸轉速監(jiān)控裝置100使用單片機軟件與硬件結合，一方面，單位時間內比較各路轉速輸入的脈沖個數，通過對比滑差量實現(xiàn)主軸的監(jiān)控，接受變頻器轉速到達和零轉速信號，選擇性發(fā)出報警信號給上位設備控制系統(tǒng)關停主軸；另一方面，智能判斷主軸加減速，主軸轉速到達，主軸零轉速這三種狀態(tài)下的滑差監(jiān)控范圍和報警處理的方法，進而可選擇顯示各路實時轉速。
[0071]相較于現(xiàn)有技術，本實用新型的主軸轉速監(jiān)控裝置100及主軸轉速監(jiān)控方法通過對變頻器輸出頻率和主軸實際轉速進行實時比較、持續(xù)監(jiān)控，不僅可以自動實時監(jiān)控，保證了主軸穩(wěn)定運行，同時能夠及時發(fā)現(xiàn)主軸異常，減少人為故障機率、從而提高了 PCB銑邊機的自動化程度、節(jié)省了人力資源、延長了主軸的壽命，還節(jié)省了耗材成本。[0072]綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，不應以此限制本實用新型的范圍，即凡是依本實用新型權利要求書及實用新型說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本實用新型專利涵蓋的范圍內。
【權利要求】
1.一種主軸轉速監(jiān)控裝置，其特征在于:包括單片機和與所述單片機電性連接的數碼管，所述單片機包括轉速信號采集模塊、內部計時器模塊、信號處理模塊、滑差量選擇信號輸入模塊及滑差報警信號輸出模塊，所述轉速信號采集模塊采集轉速信號，所述內部計時器模塊對單位時間內采集到的信號數據進行存儲，并送入信號處理模塊，若滑差超出設定值則觸發(fā)滑差報警信號輸出模塊。
2.如權利要求1所述的主軸轉速監(jiān)控裝置，其特征在于:所述主軸轉速監(jiān)控裝置進一步數碼管掃描顯示模塊及顯示選擇模塊，所述內部計時器模塊將單位時間內采集到的信號數據送入數碼管掃描顯示模塊，根據顯示選擇模塊在數碼管上顯示監(jiān)控軸的轉速。
3.如權利要求1所述的主軸轉速監(jiān)控裝置，其特征在于:所述主軸轉速監(jiān)控裝置進一步包括主軸選擇信號輸入模塊及變頻器信號輸入模塊，所述信號處理模塊分別對主軸選擇信號輸入模塊、變頻器信號輸入模塊及滑差量選擇信號輸入模塊的信號數據進行對比分析，判斷是否會觸發(fā)滑差報警信號輸出模塊。
【文檔編號】G05B19/4065GK203799225SQ201320696761
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權日:2013年11月7日
【發(fā)明者】徐鵬舟, 袁績 申請人:維嘉數控科技（蘇州）有限公司