CN203534849U - 多级串联式排屑器可靠性试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于数控机床排屑器可靠性领域的试验装置，涉及一种多级串联式排屑器可靠性试验台；主要由循环排屑机构、状态检测报警机构和变速自动控制机构组成，循环排屑机构由固定在地平铁上的支撑架、固定在地平铁或支撑架上的二个以上排屑器和固定在支撑架上的一个集屑器组成；状态检测报警机构由光幕传感器、振动传感器、A/D卡和信号放大器组成；变速自动控制机构由上位工控机、下位可编程控制器PLC、变频器、控制柜和安装在控制柜内的控制板组成；本实用新型对不同工况进行模拟，能够进行故障报警，针对不同型号、不同数量的排屑器只需调整安装部件就可以对其进行可靠性加载试验，具有灵活性和通用性。

Description

多级串联式排屑器可靠性试验台

技术领域

本实用新型涉及一种应用于数控机床排屑器可靠性领域的试验装置，更确切地说，本实用新型涉及一种能够对链板式排屑器实现变速、变载荷加载并进行可靠性试验的一种多级串联式排屑器可靠性试验台。

背景技术

数控机床是提高国家制造水平和装备水平的基础，是衡量一个国家工业发达水平、综合国力的重要标志。排屑器作为数控机床普遍配备的装置，其结构简单但在生产中却具有重要的作用，一旦排屑器出现故障，将会对生产工作产生较大的负面影响。近几年，随着精密机床、高档数控机床等一系列数字化制造装备的发展，排屑器引起了越来越多功能主机厂商的重视。近几年的统计结果表明，国内排屑器总体产量已连续多年增长，但其易发故障、运行不稳定，始终困扰着主机生产厂商，究其主要原因，国产的排屑器质量参差不齐，其中产品的可靠性及稳定性是制约排屑器发展的最大瓶颈。

在国家“高档数控与基础制造装备”科技重大专项中，关于共性技术的研究的第一项就是“可靠性设计与性能试验技术”，要求提供能用于规模化的可靠性设计及试验方法。时至今日，排屑器作为主要的数控机床的配置之一，绝大多数机床制造企业都没有其可靠性试验装置或试验台。本实用新型根据排屑器实际使用工况，提出了一种通过变频器对排屑器实现变速加载、通过光幕传感器进行故障检测，并进行可靠性试验的试验台。通过该试验台对排屑器进行可靠性试验，一方面为数控机床可靠性增长和可靠性评估提供基础故障数据，另一方面也有利于机床企业选取适当的排屑速度，优化机床的排屑性能。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是目前排屑器可靠性试验装置不能同时对多台排屑器进行试验，并且试验周期过长，无法模拟实际使用工况，即不能进行变速、随机时长、变载荷加载的可靠性试验。本实用新型提供了一种能够实现传输速度可调、加载载荷可变、随机时长试验及故障检测，并可以进行多级串联式排屑器可靠性试验的试验台。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种多级串联式排屑器可靠性试验台，主要由循环排屑机构、状态检测报警机构和变速自动控制机构组成，所述循环排屑机构由固定在地平铁4上的支撑架、固定在地平铁4或支撑架上的二个以上排屑器和固定在支撑架上的一个集屑器7组成；

首个排屑器的排屑器排屑链板正对集屑器7的集屑器出屑口27，最后一个排屑器的排屑器出屑口正对集屑器7的集屑器入屑口26；除去最后一个排屑器的排屑器出屑口正对集屑器7的集屑器入屑口26外，其余排屑器的排屑器出屑口正对下一个排屑器的排屑器排屑链板；

所述状态检测报警机构由光幕传感器、振动传感器、A/D卡和信号放大器组成；所述光幕传感器和振动传感器皆固定在排屑器上；

所述变速自动控制机构由控制柜14、安装在控制柜14内的控制板15、上位工控机、下位可编程控制器PLC、变频器组成；上位工控机、下位可编程控制器PLC和变频器皆固定在控制板15上；

在支撑架上或地平铁4上设置有前支撑块和后支撑块；在前支撑块和后支撑块上固定安装固定角钢；固定角钢设有长条孔，用于调节排屑器的前后位置。

技术方案中所述光幕传感器与下位可编程控制器PLC的下行方向连接，所述振动传感器通过信号放大器、A/D卡与上位工控机连接；

所述下位可编程控制器PLC的上行方向与上位工控机通讯，下位可编程控制器PLC的下行方向和变频器转速控制接口连接，变频器主电路输出端与排屑器电机的电源接口连接。

技术方案中所述支撑架设为1号支撑架1、2号支撑架12、3号支撑架3；

所述排屑器设为1号排屑器2、2号排屑器10、3号排屑器11；1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11分别固定在地平铁4、1号支撑架1和2号支撑架12上；

所述集屑器7固定在3号支撑架3上。

技术方案中所述前支撑块和后支撑均为三个；所述固定角钢为六套。

技术方案中所述1号排屑器2的1号排屑器出屑口20正对2号排屑器10的2号排屑器排屑链板24，1号排屑器2的1号排屑器排屑链板23正对集屑器7的集屑器出屑口27；所述2号排屑器10的2号排屑器出屑口21正对3号排屑器11的3号排屑器排屑链板25；所述3号排屑器11的3号排屑器出屑口22正对集屑器7的集屑器入屑口26；2号排屑器10垂直于1号排屑器2放置，3号排屑器11垂直于2号排屑器10放置。

技术方案中所述光幕传感器固定在光幕传感器支架上，设为三套，分别固定在1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11的相同位置上；所述振动传感器固定在振动传感器支架上，设为三套，分别固定在1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11的相同位置上。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台，采用集屑器对排屑器进行变载荷加载，从而模拟在实际排屑过程中所承受的载荷。通过对被试验的三台排屑器同时进行模拟真实工况的可靠性试验，加速暴露和激发产品故障，为产品的可靠性增长和评估提供实用的基础数据。

2.本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台，能够通过变频器实现对排屑器的变速传输，可以通过和变载荷进行组合，对不同工况进行模拟。

3.本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台，可以通过在排屑器上安装光幕传感器对排屑器堵屑进行故障报警；可以通过变频器读取排屑器电机电流和通过振动传感器采集振动信号，实现对排屑器的故障预警。

4.本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台针对不同型号、不同数量的排屑器只需调整安装部件就可以对其进行可靠性加载试验，体现了本实验台的灵活性和通用性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台运行状态的轴测投影图；

图2是本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台的控制原理框图；

图3是本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台的光幕传感器支架；

图4是本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台的振动传感器支架。

图中：1.1号支撑架，2.1号排屑器，3.3号支撑架，4.地平铁，5.集屑器排屑口拉板，6.光幕传感器，7.集屑器，8.后支撑块，9.振动传感器，10.2号排屑器，11.3号排屑器，12.2号支撑架，13.前支撑块，14.电控柜，15.控制板，16.固定角钢，17.光幕传感器支架，18.振动传感器支架，19.切屑液喷口，20.1号排屑器出屑口，21.2号排屑器出屑口，22.3号排屑器出屑口，23.1号排屑器排屑链板，24.2号排屑器排屑链板，25.3号排屑器排屑链板，26.集屑器入屑口，27.集屑器出屑口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

参阅图1，所述的多级串联式排屑器可靠性试验台（本实施例将采用三台排屑器串联而成的多级串联式排屑器可靠性试验台）包括循环排屑机构、状态检测报警机构和变速自动控制机构。

一、循环排屑机构

所述的循环排屑机构包括1号排屑器2、2号排屑器10、3号排屑器11、集屑器7、1号支撑架1、2号支撑架12、3号支撑架3、地平铁4、前支撑块（3个）、后支撑块（3个）、固定角钢（6套，包括螺栓、螺母、弹簧垫圈）；1号支撑架1、2号支撑架12、地平铁4上分别都安装有前支撑块和后支撑块；固定角钢通过螺栓安装固定在前支撑块和后支撑块的凹面内；

所述的前支撑块和后支撑块断面成双“凹”型，前支撑块和后支撑块凹处设有安装固定角钢的螺纹孔，前支撑块和后支撑块的底面设置有分别与1号支撑架1、2号支撑架12和地平铁4固定连接的螺纹孔；所述的固定角钢一面开有长条孔，通过长条孔可以调节1号排屑器、2号排屑器和3号排屑器的前后位置，固定角钢通过螺栓安装固定在前支撑块和后支撑块的凹面内；

以在2号支撑架12上的前支撑块13和后支撑块8为例，其他在1号支撑架1、地平铁4上的前支撑块和后支撑块与在2号支撑架12上的前支撑块13和后支撑块8结构相同，前支撑块13和后支撑块8断面成双“凹”型，前支撑块13凹处设有安装固定角钢16的螺纹孔，后支撑块8的凹处也设有安装固定角钢的螺纹孔，前支撑块13和后支撑块8的底面设置有与2号支撑架12固定连接的螺纹孔；前支撑块13上的固定角钢16和后支撑块8上的固定角钢上皆开有长条孔，通过长条孔可以调节3号排屑器11的前后位置，固定角钢16通过螺栓安装固定在前支撑块13的凹面内；后支撑块8上的固定角钢通过螺栓安装固定在后支撑块8的凹面内；

1号支撑架1、2号支撑架12和3号支撑架3采用T型螺栓通过各自底部安装孔固定在地平铁4上；1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11分别放置在地平铁4、1号支撑架1和2号支撑架12上，通过固定角钢上的长条孔来调节1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11的前后位置，确定好位置之后，通过配钻的方式，将2号排屑器10和3号排屑器11分别固定在1号支撑架1和2号支撑架12，1号排屑器2通过T型螺栓固定在地平铁4上；集屑器7通过螺栓固定在3号支撑架3上。

1号排屑器2固定于地平铁4上，1号排屑器出屑口20正对2号排屑器10的2号排屑器排屑链板24，1号排屑器排屑链板23正对集屑器7的集屑器出屑口27；2号排屑器10固定于1号支撑架1上，2号排屑器10的2号排屑器出屑口21正对3号排屑器11的3号排屑器排屑链板25；3号排屑器11固定于2号支撑架12上，3号排屑器11的3号排屑器出屑口22正对集屑器7的集屑器入屑口26；2号排屑器10垂直于1号排屑器2放置，3号排屑器11垂直于2号排屑器10放置。

二、状态检测报警机构

参阅图2，所述的状态检测报警机构由A/D卡、信号放大器、振动（加速度）传感器（三个）和光幕传感器（三个）组成。

参阅图3，所述的光幕传感器（实施例中采用型号LSL24-10F-2-J）通过光幕传感器自带的固定滑槽固定在光幕传感器支架上，三个相同光幕传感器支架通过螺栓分别固定在1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11的相同位置上。

以固定在1号排屑器2上的光幕传感器支架为例，光幕传感器6（实施例中采用型号LSL24-10F-2-J）通过光幕传感器6自带的固定滑槽固定在光幕传感器支架17上，光幕传感器6与固定在2号排屑器10和3号排屑器11的光幕传感器支架上的光幕传感器相同。

参阅图4，所述的振动传感器（实施例中采用型号CM3502）通过振动传感器9上的安装孔固定在振动传感器支架18上，三个相同振动传感器支架18通过螺栓分别固定在1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11的相同位置上。

以固定在3号排屑器11上的振动传感器支架为例，振动传感器9（实施例中采用型号CM3502）通过振动传感器9上的安装孔固定在振动传感器支架18上，振动传感器9与固定在1号排屑器2和2号排屑器10的振动传感器支架上的振动传感器相同。

每个排屑器都在相同的位置上以相同的方式安装有一个光幕传感器和振动传感器。

所述的光幕传感器与下位可编程控制器PLC的下行方向连接，所述的振动传感器通过信号放大器、A/D卡与上位工控机连接。

加载过程中一方面有振动传感器将信号通过信号放大器放大后反馈给上位工控机，当经过程序处理的反馈信号的特征值超过预设值时系统会停机、报警；一方面光幕传感器和变频器电流检测模块与下位可编程控制器PLC进行通讯，实现双闭环控制。

三、变速自动控制机构

所述的变速自动控制机构由上位工控机、下位可编程控制器PLC、变频器、控制柜14和控制板15组成。所述的控制板15通过螺栓安装在控制柜4内，所述的下位可编程控制器PLC、变频器、上位工控机固定在控制板15上；下位可编程控制器PLC的上行方向与上位工控机通讯，下行方向和变频器转速控制接口连接，变频器主电路输出端与排屑器电机的电源接口连接。在本实施例中，1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11各有一个排屑器电机，分别是1号排屑器电机、2号排屑器电机和3号排屑器电机。

上位工控机控制界面是由VB编制,在控制界面上选定工作时间和试验参数，与下位可编程控制器PLC通过RS232C进行串口通讯，下位可编程控制器PLC通过变频器控制排屑器电机的启、停和正反转，以及排屑传输速度、运行时间等参数可以在上位工控机VB控制界面上进行设置；本实用新型还设计了可推拉的集屑器排屑口拉板5，可以控制集屑器7排屑速度快慢，从而模拟不同的实际工况。

多级串联式排屑器可靠性试验台的工作原理：

参阅图1，图中给出了通过三台排屑器和一台集屑器构成一套循环排屑系统，并加以监测装置进行可靠性试验的示意图。首先根据试验要求或者模拟的机床工况将集屑器排屑口拉板5拉至适当位置，然后根据所模拟实际工况的切屑类型开闭切屑液喷口，1号排屑器2、2号排屑器10和3号排屑器11均有切屑液喷口，如3号排屑器11上的切屑液喷口19。然后在上位工控机VB控制界面上设置相关参数通过RS232C端口与下位可编程控制器PLC通讯，通过变频器控制1号排屑器电机、2号排屑器电机和3号排屑器电机的运转，进行定转速、定时间的循环排屑过程，进而实现对排屑器的可靠性试验。试验过程中，振动传感器（三个）检测到的信号通过信号放大器放大和A/D卡转换后反馈给上位工控机，进行闭环控制；光幕传感器（三个）检测到的信号直接反馈到下位可编程控制器PLC中，进行堵屑保护和实时监测，如果检测到故障，系统会停机、报警。

本实用新型所述的多级串联式排屑器可靠性试验台在对排屑器进行可靠性试验时，首先根据试验要求或者模拟的机床工况将集屑器排屑口拉板5拉至适当位置，然后在上位工控机VB控制界面上设置排屑器电机参数以及控制参数，通过RS232C串口通讯控制下位可编程控制器PLC，来实现排屑器电机的运转，后进行加载可靠性试验。

本实用新型中所述的实施例是为了便于该技术领域的技术人员能够理解和应用本实用新型，本实用新型是一种优化的实施例，或者说是一种较佳的具体的技术方案，它只适用于一定范围内的同类型，不同数量的排屑器的可靠性试验，范围之外的不同类型，不同数量的排屑器的可靠性试验，基本的技术方案不变，但其所用零部件的规格型号将随之改变，如振动传感器和光幕传感器等，故本实用新型不限于实施这一种比较具体技术方案的描述。如果相关的技术人员在坚持本实用新型基本技术方案的情况下做出不需要经过创造性劳动的等效结构变化或各种修改都在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多级串联式排屑器可靠性试验台，主要由循环排屑机构、状态检测报警机构和变速自动控制机构组成，其特征在于：

所述循环排屑机构由固定在地平铁（4）上的支撑架、固定在地平铁（4）或支撑架上的二个以上排屑器和固定在支撑架上的一个集屑器（7）组成；

首个排屑器的排屑器排屑链板正对集屑器（7）的集屑器出屑口（27），最后一个排屑器的排屑器出屑口正对集屑器（7）的集屑器入屑口（26）；除去最后一个排屑器的排屑器出屑口正对集屑器（7）的集屑器入屑口（26）外，其余排屑器的排屑器出屑口正对下一个排屑器的排屑器排屑链板；

所述状态检测报警机构由光幕传感器、振动传感器、A/D卡和信号放大器组成；所述光幕传感器和振动传感器皆固定在排屑器上；

所述变速自动控制机构由控制柜（14）、安装在控制柜（14）内的控制板（15）、上位工控机、下位可编程控制器PLC和变频器组成；上位工控机、下位可编程控制器PLC和变频器皆固定在控制板（15）上。

2.根据权利要求1所述的一种多级串联式排屑器可靠性试验台，其特征在于：在支撑架上或地平铁（4）上设置有前支撑块和后支撑块；在前支撑块和后支撑块上固定安装固定角钢；固定角钢设有长条孔，用于调节排屑器的前后位置。

3.根据权利要求1所述的一种多级串联式排屑器可靠性试验台，其特征在于：

所述光幕传感器与下位可编程控制器PLC的下行方向连接，所述振动传感器通过信号放大器、A/D卡与上位工控机连接；

所述下位可编程控制器PLC的上行方向与上位工控机通讯，下位可编程控制器PLC的下行方向和变频器转速控制接口连接，变频器主电路输出端与排屑器电机的电源接口连接。

4.根据权利要求1所述的一种多级串联式排屑器可靠性试验台，其特征在于：所述支撑架设为1号支撑架（1）、2号支撑架（12）、3号支撑架（3）；

所述排屑器设为1号排屑器（2）、2号排屑器（10）、3号排屑器（11）；1号排屑器（2）、2号排屑器（10）和3号排屑器（11）分别固定在地平铁（4）、1号支撑架（1）和2号支撑架（12）上；

所述集屑器（7）固定在3号支撑架（3）上。

5.根据权利要求2所述的一种多级串联式排屑器可靠性试验台，其特征在于：所述前支撑块和后支撑均为三个；所述固定角钢为六套。

6.根据权利要求4所述的一种多级串联式排屑器可靠性试验台，其特征在于：

所述1号排屑器（2）的1号排屑器出屑口（20）正对2号排屑器（10）的2号排屑器排屑链板（24），1号排屑器（2）的1号排屑器排屑链板（23）正对集屑器（7）的集屑器出屑口（27）；所述2号排屑器（10）的2号排屑器出屑口（21）正对3号排屑器（11）的3号排屑器排屑链板（25）；所述3号排屑器（11）的3号排屑器出屑口（22）正对集屑器（7）的集屑器入屑口（26）；2号排屑器（10）垂直于1号排屑器（2）放置，3号排屑器（11）垂直于2号排屑器（10）放置。

7.根据权利要求1所述的一种多级串联式排屑器可靠性试验台，其特征在于：

所述光幕传感器固定在光幕传感器支架上，设为三套，分别固定在1号排屑器（2）、2号排屑器（10）和3号排屑器（11）的相同位置上；所述振动传感器固定在振动传感器支架上，设为三套，分别固定在1号排屑器（2）、2号排屑器（10）和3号排屑器（11）的相同位置上。

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