CN114083325B - 一种机床防撞机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机床防撞机的方法，涉及机床控制技术领域，包括以下步骤：安装监测装置、监测装置与机床控制系统的信号连接、机床的控制PLC的程序段变更、根据新增的程序段判断机床的撞机状态以及根据撞机状态设定机床的控制PLC自动干预方案；通过安装震动传感器和电流互感器，并通过在机床的控制PLC内增设用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一，以及在机床的控制PLC内增设用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二，利用程序段一和程序段二的监测结果判断机床的撞机情况更加准确，通过根据撞机状态设定机床的控制PLC自动干预方案，能够有效避免产生无效的机床停机时间。

Description

一种机床防撞机的方法
技术领域
本发明涉及机床控制技术领域，尤其涉及一种机床防撞机的方法。
背景技术
数控机床一般指装有程序控制系统的机床，能够通过信息载体对机床的动作进行控制，数控机床在工业领域应用广泛；
现有的数控机床设备，容易发生信息载体指令错误或其他原因造成的撞击，容易对行走模块造成伤害；而现有的用于防止机床撞机的控制方法其对机床参数的监测变量种类单一，进而造成判断机床是否存在撞机行为的准确度不足，容易发生误判，导致机床发生不必的停机行为而影响机床的正常运行；因此，本发明提出一种机床防撞机的方法，以解决现有技术中的不足之处。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机床防撞机的方法，通过在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴上安装震动传感器，在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴动力电缆上安装电流互感器，并通过在机床的控制PLC内增设用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一，以及在机床的控制PLC内增设用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二，利用程序段一和程序段二的监测结果判断机床的撞机情况更加准确。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种机床防撞机的方法，包括以下步骤：
步骤一：安装监测装置
在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴上安装震动传感器，在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴动力电缆上安装电流互感器，并将震动传感器和电流互感器分别与变送器进行连接；
步骤二：监测装置与机床控制系统的信号连接
将与震动传感器连接的变送器以及与电流互感器连接的变送器分别接入机床的控制PLC；
步骤三：机床的控制PLC的程序段变更
在机床的控制PLC内增设用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一，以及在机床的控制PLC内增设用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二；
步骤四：根据新增的程序段判断机床的撞机状态
撞机状态①：当震动值的绝对值突破预设上限，震动值的加速度未突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态②：当震动值的绝对值未突破预设上限，震动值的加速度突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入紧急状态
撞机状态③：当电流值的绝对值突破预设上限，电流值的加速度未突破预设上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态④：当电流值的绝对值未突破预设上限，电流值的加速度突破预设上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态⑤：当震动值的绝对值突破预设上限，且震动值的加速度突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入超紧急状态；
撞机状态⑥：当电流值的绝对值突破预设上限，且电流值的加速度突破预设的上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入超紧急状态；
步骤五：根据撞机状态设定机床的控制PLC自动干预方案
在紧急状态下，机床的控制PLC启动一级报警，警示现场人员发生异常撞机状态，并自动控制机床停机T1周期，T1周期结束后启动自检查程序，判断是否仍存在紧急状态，存在，则继续停机，不存在，则自动开机；
在超紧急状态下，机床的控制PLC启动特级报警，警示现场人员发生异常撞机状态，并自动控制机床停机T2周期，T2周期结束后启动自检查程序，判断是否仍存在超紧急状态，存在，则继续停机，不存在，则语音提示现场人员进行手动开机。
进一步改进在于：所述步骤三中增设的用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一以及增设的用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二其监测更新周期为t1，当机床的对应工况修改后，程序段一和程序段二的监测更新周期t1也随之调整修改。
进一步改进在于：所述步骤三中还包括在机床的控制PLC中增设校验程序段三，所述程序段三用于对程序段一和程度段二的监测结果进行校验。
进一步改进在于：所述程序段三对程序段一和程度段二的监测结果进行校验的具体过程为：所述程序段三在程序段一和程度段二的监测更新周期t1+2ms时，重新对震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度以及对电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度值进行监测，当程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果相符，则进入步骤四，否则程序段一、程度段二和程序段三重复监测行为，直至程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果相符后进入步骤四。
进一步改进在于：当所述程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果不相符，在所述程序段一、程度段二和程序段三重复监测行为前，所述程序段三还用于自动将所述程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果不相符反馈给机床的控制PLC进行语音播报。
进一步改进在于：所述步骤四中震动值的绝对值上限参数和震动值的加速度极限值参数，以及电流值的绝对值上限参数和电流值的加速度上限参数均为从多次历史机床撞机状态参数中提取的平均值。
进一步改进在于：从多次历史机床撞机状态参数中提取所述震动值的绝对值上限参数和震动值的加速度极限值参数，以及提取所述电流值的绝对值上限参数和电流值的加速度上限参数时，至少从10-15次的历史机床撞机状态参数中进行提取，然后求平均值。
进一步改进在于：所述步骤四中震动值的加速度极限值为震动值的加速度上限值或震动值的加速度下限值，当震动值的加速度突破预设的加速度上限值或加速度下限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值。
进一步改进在于：所述步骤五中T1周期时长为3-5min，所述T2周期时长为10-15min 。
进一步改进在于：所述步骤五中，在所述撞机状态⑤和撞机状态⑥情况下，当震动值的绝对值突破预设上限的20%，且震动值的加速度突破预设的极限值的20%，以及当电流值的绝对值突破预设上限15%，且电流值的加速度突破预设的上限15%，所述机床的控制PLC直接控制机床在1s内进行停机。
本发明的有益效果为：本发明方法通过在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴上安装震动传感器，在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴动力电缆上安装电流互感器，并通过在机床的控制PLC内增设用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一，以及在机床的控制PLC内增设用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二，利用程序段一和程序段二的监测结果判断机床的撞机情况更加准确；
本发明方法通过根据撞机状态设定机床的控制PLC自动干预方案，使得对机床的控制更加精细，能够有效避免产生无效的机床停机时间，能够保证机床的正常作业效率，并且能够保证机床运行的稳定性和安全性。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明PLC自动干预方案流程示意图；
图3为本发明撞机状态判断流程示意图；
图4本为发明程序段监测流程示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
根据图1-4所示，本实施例提出一种机床防撞机的方法，包括以下步骤：
步骤一：安装监测装置
在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴上安装震动传感器，在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴动力电缆上安装电流互感器，并将震动传感器和电流互感器分别与变送器进行连接，在本发明中，为了节约成本，可选择仅在机床的主轴或机床的X、Y和Z轴上安装震动传感器，以及可以选择仅在机床的主轴或机床的X、Y和Z轴动力电缆上安装电流互感器；
步骤二：监测装置与机床控制系统的信号连接
将与震动传感器连接的变送器以及与电流互感器连接的变送器分别接入机床的控制PLC；
步骤三：机床的控制PLC的程序段变更
在机床的控制PLC内增设用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一、在机床的控制PLC内增设用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二，以及在机床的控制PLC中增设校验程序段三，所述程序段三用于对程序段一和程度段二的监测结果进行校验；程序段一和程序段二的监测更新周期为t1，在本实施例中，t1值为10ms，当机床的对应工况修改后，程序段一和程序段二的监测更新周期t1也随之调整修改；
所述程序段三对程序段一和程度段二的监测结果进行校验的具体过程为：程序段三在程序段一和程度段二的监测更新周期t1+2ms时（在本实施例中该周期为10+2=12ms），重新对震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度以及对电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度值进行监测，当程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果相符，则进入步骤四，否则程序段一、程度段二和程序段三重复监测行为，直至程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果相符后进入步骤四；
当所述程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果不相符，在所述程序段一、程度段二和程序段三重复监测行为前，所述程序段三还用于自动将所述程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果不相符反馈给机床的控制PLC进行语音播报
步骤四：根据新增的程序段判断机床的撞机状态
撞机状态①：当震动值的绝对值突破预设上限，震动值的加速度未突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态②：当震动值的绝对值未突破预设上限，震动值的加速度突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入紧急状态
撞机状态③：当电流值的绝对值突破预设上限，电流值的加速度未突破预设上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态④：当电流值的绝对值未突破预设上限，电流值的加速度突破预设上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态⑤：当震动值的绝对值突破预设上限，且震动值的加速度突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入超紧急状态；
撞机状态⑥：当电流值的绝对值突破预设上限，且电流值的加速度突破预设的上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入超紧急状态；
震动值的绝对值上限参数和震动值的加速度极限值参数，以及电流值的绝对值上限参数和电流值的加速度上限参数均为从多次历史机床撞机状态参数中提取的平均值，从多次历史机床撞机状态参数中提取所述震动值的绝对值上限参数和震动值的加速度极限值参数，以及提取所述电流值的绝对值上限参数和电流值的加速度上限参数时，至少从15次的历史机床撞机状态参数中进行提取，然后求平均值；
震动值的加速度极限值为震动值的加速度上限值或震动值的加速度下限值，当震动值的加速度突破预设的加速度上限值或加速度下限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值；
步骤五：根据撞机状态设定机床的控制PLC自动干预方案
在紧急状态下，机床的控制PLC启动一级报警，警示现场人员发生异常撞机状态，并自动控制机床停机T1周期，T1周期时长为5min，T1周期结束后启动自检查程序，判断是否仍存在紧急状态，存在，则继续停机，不存在，则自动开机；
在超紧急状态下，机床的控制PLC启动特级报警，警示现场人员发生异常撞机状态，并自动控制机床停机T2周期，T2周期时长为15min ，T2周期结束后启动自检查程序，判断是否仍存在超紧急状态，存在，则继续停机，不存在，则语音提示现场人员进行手动开机。
在所述撞机状态⑤和撞机状态⑥情况下，当震动值的绝对值突破预设上限的20%，且震动值的加速度突破预设的极限值的20%，以及当电流值的绝对值突破预设上限15%，且电流值的加速度突破预设的上限15%，所述机床的控制PLC直接控制机床在1s内进行停机。
本发明方法通过在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴上安装震动传感器，在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴动力电缆上安装电流互感器，并通过在机床的控制PLC内增设用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一，以及在机床的控制PLC内增设用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二，利用程序段一和程序段二的监测结果判断机床的撞机情况更加准确；
本发明方法通过根据撞机状态设定机床的控制PLC自动干预方案，使得对机床的控制更加精细，能够有效避免产生无效的机床停机时间，能够保证机床的正常作业效率，并且能够保证机床运行的稳定性和安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种机床防撞机的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：安装监测装置
在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴上安装震动传感器，在机床的主轴和机床的X、Y和Z轴动力电缆上安装电流互感器，并将震动传感器和电流互感器分别与变送器进行连接；
步骤二：监测装置与机床控制系统的信号连接
将与震动传感器连接的变送器以及与电流互感器连接的变送器分别接入机床的控制PLC；
步骤三：机床的控制PLC的程序段变更
在机床的控制PLC内增设用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一，以及在机床的控制PLC内增设用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二；
步骤四：根据新增的程序段判断机床的撞机状态
撞机状态①：当震动值的绝对值突破预设上限，震动值的加速度未突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态②：当震动值的绝对值未突破预设上限，震动值的加速度突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入紧急状态
撞机状态③：当电流值的绝对值突破预设上限，电流值的加速度未突破预设上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态④：当电流值的绝对值未突破预设上限，电流值的加速度突破预设上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入紧急状态；
撞机状态⑤：当震动值的绝对值突破预设上限，且震动值的加速度突破预设的极限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值，并且进入超紧急状态；
撞机状态⑥：当电流值的绝对值突破预设上限，且电流值的加速度突破预设的上限，则机床的控制PLC判定机床的电流值超过正常值，并且进入超紧急状态；
步骤五：根据撞机状态设定机床的控制PLC自动干预方案
在紧急状态下，机床的控制PLC启动一级报警，警示现场人员发生异常撞机状态，并自动控制机床停机T1周期，T1周期结束后启动自检查程序，判断是否仍存在紧急状态，存在，则继续停机，不存在，则自动开机；
在超紧急状态下，机床的控制PLC启动特级报警，警示现场人员发生异常撞机状态，并自动控制机床停机T2周期，T2周期结束后启动自检查程序，判断是否仍存在超紧急状态，存在，则继续停机，不存在，则语音提示现场人员进行手动开机。
2.根据权利要求1所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：所述步骤三中增设的用于监测震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度的程序段一以及增设的用于监测电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度的程序段二其监测更新周期为t1，当机床的对应工况修改后，程序段一和程序段二的监测更新周期t1也随之调整修改。
3.根据权利要求2所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：所述步骤三中还包括在机床的控制PLC中增设校验程序段三，所述程序段三用于对程序段一和程度段二的监测结果进行校验。
4.根据权利要求3所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：所述程序段三对程序段一和程度段二的监测结果进行校验的具体过程为：所述程序段三在程序段一和程度段二的监测更新周期t1+2ms时，重新对震动传感器监测到的震动值的绝对值和加速度以及对电流互感器监测到电流值的绝对值和加速度值进行监测，当程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果相符，则进入步骤四，否则程序段一、程度段二和程序段三重复监测行为，直至程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果相符后进入步骤四。
5.根据权利要求4所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：当所述程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果不相符，在所述程序段一、程度段二和程序段三重复监测行为前，所述程序段三还用于自动将所述程序段三的监测结果与程序段一和程度段二的监测结果不相符反馈给机床的控制PLC进行语音播报。
6.根据权利要求1所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：所述步骤四中震动值的绝对值上限参数和震动值的加速度极限值参数，以及电流值的绝对值上限参数和电流值的加速度上限参数均为从多次历史机床撞机状态参数中提取的平均值。
7.根据权利要求6所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：从多次历史机床撞机状态参数中提取所述震动值的绝对值上限参数和震动值的加速度极限值参数，以及提取所述电流值的绝对值上限参数和电流值的加速度上限参数时，至少从10次的历史机床撞机状态参数中进行提取，然后求平均值。
8.根据权利要求1所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：所述步骤四中震动值的加速度极限值为震动值的加速度上限值或震动值的加速度下限值，当震动值的加速度突破预设的加速度上限值或加速度下限值，则机床的控制PLC判定机床的震动值超过正常值。
9.根据权利要求1所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：所述步骤五中T1周期时长为3-5min，所述T2周期时长为10-15min 。
10.根据权利要求1所述的一种机床防撞机的方法，其特征在于：所述步骤五中，在所述撞机状态⑤和撞机状态⑥情况下，当震动值的绝对值突破预设上限的20%，且震动值的加速度突破预设的极限值的20%，以及当电流值的绝对值突破预设上限15%，且电流值的加速度突破预设的上限15%，所述机床的控制PLC直接控制机床在1s内进行停机。
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