CN103909445A - 带锯床自适应切削控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带锯床自适应切削控制装置，所述带锯床包括床身、立柱、锯架和安装在锯架上的带锯条，立柱上设有丝杆，锯架上设有与丝杆相配合的螺母，丝杆与进给电机相连接，锯架上还安装有声音传感器，床身上安装有振动传感器，声音传感器和振动传感器均与一控制器相连接，控制器还分别与一锯切频谱库、进给电机相连接。本发明通过采集带锯床在锯切时产生的声音和振动，并与锯切频谱库中预存的频谱相对比，来判断带锯床进给速度合理与否，从而控制进给机构的进给速度，使其保持在合理范围内，从而提高锯切效率，并可防止带锯条因锯切进给速度设置不当而造成损耗。本发明对进给速度调节的实时性和精确性都大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能型带锯床，具体涉及一种智能型带锯床的切削进给控制装置。
背景技术
金属带锯床是采用带锯条这种切削工具进行锯切的，带锯条是一根设有锯齿的环形薄钢带，因锯缝狭窄排屑困难，导致锯齿易损、带锯条易断，所以带锯条是一种一次性易损工具。
带锯条环绕在主动轮和被动轮上，在进行锯切时，带锯条在主动轮的带动下做环形运动，同时锯架还带动带锯条做直线进给运动。传统带锯床的进给机构都是匀速进给，其进给速度是在锯切前手动调节的，也可按设置的进给速度锯切。由于匀速进给机构不能根据带锯条锯齿的钝化程度、锯切材料硬度等因素的变化而变速，因此如果设置的锯切进给速度大于实际锯切速度则会加速带锯条齿尖的磨损，过大则会造成崩齿，甚至断带，因此通常采用降低锯切进给速度的方式，来减少带锯条的损耗，但这样又会降低锯切效率。
中国发明专利申请201010562127.4公开了一种智能锯切带锯床，它包括安装在床身上的锯架、锯架进给液压缸、锯条、主传动电机、主动锯盘、从动锯盘、锯条张紧液压缸、锯盘变频驱动器和整机控制器，整机控制器包括中央处理器、模数转换单元和数模转换单元，锯架进给液压缸连接锯架，锯条张紧液压缸连接从动锯盘；由锯盘变频驱动器的输出电流接口及模数转换单元构成驱动扭矩检测装置；由锯条张紧液压缸压力传感器和模数转换单元构成锯条张紧力检测装置；由锯架进给液压缸位移传感器、整机控制器、三位四通电液比例阀及驱动放大电路板构成电液伺服进给装置，锯架进给液压缸位移传感器也连接模数转换单元；数模转换单元通过驱动放大电路板连接控制三位四通电液比例阀，三位四通电液比例阀液压回路连接锯架进给液压缸。该专利通过驱动扭矩检测装置、锯条张紧力检测装置和电液伺服进给装置，使得带锯条在整个锯切过程中承受的锯切功率恒定，从而提高了机床锯切效率和带锯条的使用寿命。但是其缺陷也是明显的：由于锯条与主动锯盘、从动锯盘之间是通过摩擦传动的，存在着滑差，使得主传动电机的驱动扭矩与其负载之间并不具有严格的对应关系，因此通过驱动扭矩的变化来控制进给速度，仍然存在偏差，也难以保证锯切功率恒定，从而难以提高锯条寿命。
中国实用新型专利201320207727.8公开了一种金属带锯床进给运动反馈控制装置，它包括进给压力传感器、比例流量阀和PLC控制电路；所述进给压力传感器设置在带锯床进给油缸有杆腔的油口，进给压力传感器的输出端与PLC控制电路的PLC控制器扩展模块输入口连接，PLC控制器扩展模块的输出端与比例流量阀的信号输入端连接，比例流量阀调节进入进给油缸的流量，从而调节进给速度。但是这种方式的缺陷是，进给油缸的压力变化只能衡量进给阻力的变化，并不能反映因锯齿变钝或材料变硬而造成的锯切负载变化，因此这种控制装置无法准确地控制锯切负载，难以提高锯条寿命。
另外，上述两件专利都采用电液伺服进给装置，由于液压系统的特点，传感信号的采集和控制信号的执行都存在滞后性，难以满足实时控制的要求；液压进给系统的进给精度也很低，从而进一步削弱了自适应进给控制的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种进给精度高、实时性好的带锯床自适应切削控制装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种带锯床自适应切削控制装置，所述带锯床包括床身、固定在床身上的立柱、可沿立柱运动的锯架，和安装在锯架上的带锯条，所述立柱上设有丝杆，锯架上设有与所述丝杆相配合的螺母，所述丝杆与进给电机相连接，所述锯架上还安装有声音传感器，所述床身上安装有振动传感器，所述声音传感器和振动传感器均与一控制器相连接，所述控制器还分别与一锯切频谱库、所述进给电机相连接。
优选地，所述立柱上还设有导轨，所述锯架上设有与所述导轨滑动配合的滑套。
优选地，所述进给电机为伺服电机。
优选地，所述锯架上安装有主动轮和被动轮，所述带锯条环绕在主动轮和被动轮上，所述主动轮与驱动电机相连接。
优选地，所述锯架上还设有两个用于调整锯齿方向的导向臂，所述声音传感器安装在两个导向臂之间。
优选地，所述声音传感器与控制器之间设有整形滤波电路，所述振动传感器与控制器之间也设有整形滤波电路。
与现有技术相比，本发明具有以下突出的有益效果：本发明通过采集带锯床在锯切时产生的声音和振动，并与锯切频谱库中预存的频谱相对比，来判断带锯床进给速度合理与否，从而控制进给机构的进给速度，使其保持在合理范围内，从而提高锯切效率，并可防止带锯条因锯切进给速度设置不当而造成损耗。本发明通过锯切声音和振动的变化，能够更加准确和实时地判断带锯条是否变钝、锯切负载是否过大以及进给速度是否合理，从而能自适应地调节进给速度；另外，本发明由进给电机带动丝杆螺母机构来调节进给速度，与现有的液压缸调节相比，调节的实时性和精确性都大大提高。
附图说明
图1是本发明带锯床自适应切削控制装置的示意图。
图2是本发明的控制原理示意图。
图中：
1、床身 2、立柱 3、被动轮
4、锯架 5、导轨 6、丝杆
7、进给电机 8、导向臂 9、声音传感器
10、驱动电机 11、主动轮 12、带锯条
13、振动传感器 14、控制器 15、锯切频谱库
16、整形滤波电路
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，本领域技术人员由此可以更清楚地了解本发明的其他优点及功效。
需要说明的是，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，仅用以配合具体实施方式，供本领域技术人员更清楚地了解本发明的构思，并非用以限制本发明的保护范围。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明的功效及目的达成的情况下，均应仍落在本发明的保护范围之内。
本发明一种带锯床自适应切削控制装置如图1所示，所述带锯床包括床身1、固定在床身上的立柱2、可沿立柱运动的锯架4和安装在锯架上的带锯条12，所述立柱2上设有丝杆6，锯架4上设有与丝杆6相配合的螺母（未示出），丝杆6与进给电机7相连接，进给电机7固定安装在立柱2上。进一步地，立柱2上还设有导轨5，而在锯架4上设有与所述导轨5滑动配合的滑套（未示出）。在进给电机7的驱动下，丝杆6可以带动锯架4产生进给运动，而导轨5可以为进给运动提供导向。进给电机7优选采用伺服电机。
另外，在锯架4上安装有主动轮11和被动轮3，所述带锯条12环绕在主动轮11和被动轮3上，其中主动轮11与一个驱动电机10相连接。在锯架4上还安装有声音传感器9，在床身1上安装有振动传感器13。在锯架4上还设有两个用于调整带锯条12在锯切段的锯齿方向的导向臂8，而声音传感器9就安装在两个导向臂8之间，也就是在机床锯切部位的上方。
如图2所示，所述声音传感器9和振动传感器13均与一控制器14相连接，控制器14与进给电机7相连接，用于控制进给电机7的运转。为了消除其它声音和振动信号的干扰，最后在声音传感器9与控制器14之间设置整形滤波电路16，在振动传感器13与控制器14之间也设置整形滤波电路16。
发明人研究发现，如果带锯床的锯切进给速度过快，则会造成带锯条12拉齿，同时引起锯床颤抖，噪声剧增；如果带锯条12的锯齿锐利程度变化，在锯切不同硬度的金属材料时也会产生许多不同的锯切声音。因此根据锯切声音，就可判断带锯床的进给速度合理与否，实时采集锯切声音的频谱及强度，机床的自适应切削控制装置根据锯切声音的变化，将带锯床锯切进给速度控制在最佳范围内，从而在充分发挥带锯床锯切效率的同时又可及时地防止带锯条因操作不当而损坏。
为了实现这种自适应切削控制，需要建立一个锯切频谱库，并将锯切频谱库15与控制器14相连接。锯切频谱库15是一个储存有锯切声音和床身振动频谱的数据库，该数据库可以通过采集带锯床在各种工况下的锯切声音和床身振动来建立。
带锯床在进行锯切时，通过声音传感器9和振动传感器13实时采集锯切声音和机床振动，经过滤波、整形后传给控制器14，控制器14将采集到的锯切声音和机床振动的振幅、频率与锯切频谱库进行比较，根据比较结果控制进给电机7，产生合适的进给速度。如果测得的声级和振幅小于频谱库中的标准值，则可提高进给速度，以提高锯切效率；当测得的声级和振幅达到或超过锯切频谱库中的阈值时，进给电机7带动锯架4迅速退刀，从而在带锯条尚未损坏前得到有效的保护，因此本发明能在锯切过程中实现智能自适应控制。
Claims (6)
1.一种带锯床自适应切削控制装置，所述带锯床包括床身、固定在床身上的立柱、可沿立柱运动的锯架，和安装在锯架上的带锯条，其特征是，所述立柱上设有丝杆，锯架上设有与所述丝杆相配合的螺母，所述丝杆与进给电机相连接，所述锯架上还安装有声音传感器，所述床身上安装有振动传感器，所述声音传感器和振动传感器均与一控制器相连接，所述控制器还分别与一锯切频谱库、所述进给电机相连接。
2.根据权利要求1所述的带锯床自适应切削控制装置，其特征是，所述立柱上还设有导轨，所述锯架上设有与所述导轨滑动配合的滑套。
3.根据权利要求1所述的带锯床自适应切削控制装置，其特征是，所述进给电机为伺服电机。
4.根据权利要求1所述的带锯床自适应切削控制装置，其特征是，所述锯架上安装有主动轮和被动轮，所述带锯条环绕在主动轮和被动轮上，所述主动轮与驱动电机相连接。
5.根据权利要求1所述的带锯床自适应切削控制装置，其特征是，所述锯架上还设有两个用于调整锯齿方向的导向臂，所述声音传感器安装在两个导向臂之间。
6.根据权利要求1所述的带锯床自适应切削控制装置，其特征是，所述声音传感器与控制器之间设有整形滤波电路，所述振动传感器与控制器之间也设有整形滤波电路。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: XU ZHEN Free format text: FORMER OWNER: LI DONGJIN Effective date: 20141115 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xu Zhen Inventor after: Gu Guanyao Inventor before: Xu Zhen Inventor before: Li Dongjin Inventor before: Gu Guanyao |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: XU ZHEN LI DONGJIN GU GUANYAO TO: XU ZHEN GU GUANYAO Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 200051 CHANGNING, SHANGHAI TO: 200062 PUTUO, SHANGHAI |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20141115 Address after: 200062 No. 403, room 161, Changfeng Village, Jinsha River, Shanghai, Putuo District Applicant after: Xu Zhen Applicant after: Gu Guanyao Address before: 200051 room 8, No. 718, Lane 203, Changning District, Shanghai, Wuyi Road Applicant before: Li Dongjin Applicant before: Xu Zhen Applicant before: Gu Guanyao |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220316 Address after: 201901 Room 302, No. 131, Lane 1498, Wenchuan Road, Baoshan District, Shanghai Patentee after: Gu Guanyao Address before: 200062 Room 403, No. 161, Changfeng second village, Jinsha River, Putuo District, Shanghai Patentee before: Xu Zhen Patentee before: Gu Guanyao |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160518 |