CN205928271U - 一种智能轴承磨削速度控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能轴承磨削速度控制器，包括核心控制器、电机、显示屏和参数键盘，所述磨削机上料入口处设有电磁阀控制，电磁阀通过上料电磁阀接口电路连接到核心控制器，核心控制器上各接口分别连接到显示屏和参数键盘。所述核心控制器为STM8S103K3T6单片机。电机通过脉冲信号接口电路连接到核心控制器。采用本实用新型的设计应用于轴承圈磨削工艺控制，排除人为的有意或无意的参数设置错误，确保轴承磨削按工艺控制参数要求。

Description

一种智能轴承磨削速度控制器

技术领域

本实用新型涉及一种控制器，特别是一种智能轴承磨削速度控制器及其控制方法。

背景技术

针对微型轴承外圆磨床、内圆磨床，轴承磨削加工的过程主要是：跳进、粗磨、细磨、精磨、光磨、尺寸到。

针对微型轴承外圆磨床、内圆磨床的加工要求，全自动控制系统核心的控制单元主要有二种模式：第一种模式主要是采用微电脑控制单元，如由Intel 51类单片机等设计的电脑板；第二种控制模式主要采用PLC控制单元，如选用日本三菱的FX系列等可编程控制器。第一种模式键盘显示单元主要采用配套设计的带键盘设置的数码管显示部件或液晶显示部件；第二种模式键盘显示单元主要采用触摸屏进行参数设置和显示；磨削过程中，进给量主要采用步进电机或伺服电机控制执行，具体进给多少可通过设置参数粗磨量、细磨量、精磨量进行改变，磨削进给的速度可通过设置参数粗磨速、细磨速、精磨速进行改变。磨削多少个轴承，进行一次砂轮修正，可通过计数修正次数设置实现。通过设置光磨延时时间，进一步提高轴承磨削表面的光洁度、圆度，提高磨削质量。

全自动磨削工作过程，主要有定程和仪表二种方式。定程方式磨削主要是根据经验参数，设定粗磨量、细磨量、精磨量及相关的进给速度，同时进行不进给光磨延时，以进一步提高表面质量。仪表磨削方式主要是利用塞规或量仪检测尺寸信号，完成磨削。利用塞规检测时，参数设置同定程，主要区别仅仅是根据工艺放足细磨量或精磨量，在细磨或精磨中，完成尺寸到磨削；利用量仪检测时，依据量仪检测信号，完成粗磨到细磨、细磨到精磨、精磨到光磨、尺寸到磨削过程的转换。

砂轮修整是指用修整工具将砂轮修整成形或修去磨钝的表层，以恢复工作面的磨削性能和正确的几何形状的过程。磨削多少个轴承，进行一次砂轮修正，即为计数修正，根据经验参数并反复实验得到。及时正确修整砂轮，是提高磨削效率和保证磨削质量的重要环节。所以，计数修正参数必须按工艺要求，保证其设置的正确性。实际磨削过程中按计数修正次数设置值进行修正。

轴承磨削时，步进电机或伺服电机的进给速度，实际决定单位时间内磨削的横向进给量。横向进给量是影响磨削裂纹表面质量的重要因素，横向进给量大于工艺规定的磨削参数时,变质层增厚,残余应力会分布不良,并且增加出现磨削裂纹的机率,尤其当磨削条件比较恶劣时,磨削裂纹随横向进给量增加而增多。因此按工艺控制要求确保横向进给速度及光磨时间，是提高轴承磨削质量的主要手段和最佳途径。在整个轴承磨削过程中，一旦进给速度等参数设置完成，步进电机横向进给的速度就按设置参数运行。

整个磨削过程，既要提高生产效率，减少单个轴承零件的磨削时间，又要保证轴承零件的磨削质量，因此各参数的设置正确性是轴承磨削的关键环节。

在整个轴承磨削过程中，横向进给设置的步进电机或伺服电机进给的速度、砂轮计数修正次数、光磨延时时间等参数，不仅影响轴承产品的质量，而且还影响工效和产量。原有控制系统无论你设置的进给速度参数、光磨延时参数及计数修正次数是对还是错，系统即按设置参数运行，无任何提示信息或报警，而现场的检测主要是检测尺寸、圆度等，隐性设置参数错误很难及时发现。

参数设置错误有二种情况，一是操作工不小心设置错误，二是操作工有意识设置错误。操作工有意识设置错误主要原因是追求工效，提高产量，因为大多数企业工人的工资是计件制，产量高便工资奖金高，这种隐性的设置错误很难发现，导致企业生产管理困难，最终产品质量不合格。

实用新型内容

实用新型目的：针对微型轴承外圆磨床、内圆磨床，横向进给为步进电机或伺服电机控制的系统，设计一个智能轴承磨削速度控制器，主要功能是：在自动磨削过程中，能自动检测粗磨、细磨、精磨的进给速度，能自动检测光磨延时时间，能自动检测计数修正次数，能自动检测单个轴承的磨削时间并统计产量；能根据企业轴承磨削的工艺要求，在插上加密器后，设置粗磨、细磨、精磨的进给速度区间，设置光磨的延时时间区间，设置砂轮计数修正次数区间，设置单个轴承磨削的控制时间区间，区间的概念即是控制每个参数的最大值和最小值，企业管理人员在设置好参数后，拔掉加密器，没有加密器，操作工便无法修改本控制器的参数。在轴承自动磨削过程中，实时检测磨削过程的粗磨、细磨、精磨的进给速度参数，若不在区间范围内便声光报警、显示提示信息、产生系统复位，同时实时检测光磨延时参数、计数修正次数参数、单个轴承磨削的时间，不在区间范围内便声光报警、显示提示信息、产生系统复位。无论参数是有意还是无意设置错误，都将导致声光报警，同时记录报警的信息、产生系统复位，以备企业管理人员查找报警原因；同时监视操作工是否按企业提供的参数进行设置，及时检测设置参数 的正确性。

技术方案：本实用新型提供以下技术方案：一种智能轴承磨削速度控制器，包括核心控制器、电机、显示屏和参数键盘，所述磨削机上料入口处设有电磁阀，电磁阀通过上料电磁阀接口电路连接到核心控制器，核心控制器上各接口分别连接到显示屏和参数键盘，所述电机通过脉冲信号接口电路连接到核心控制器。

作为优化，所述核心控制器为STM8S103K3T6单片机。

作为优化，所述上料电磁阀接口电路包括连接到核心控制器的上料控制端JX1，上料控制端JX1连接到起到反向截止作用的二极管D1，二极管D1连接到起到隔离并实现电平转换的光电耦合集成电路U1，限流电阻R1和光电耦合器输出上拉电阻R2分别连接到光电耦合集成电路U1，光电耦合集成电路U1和光电耦合器输出上拉电阻R2连接处引出集成电路输出端X1，限流电阻R1连接到第一电路电源VCC1，集成电路输出端X1连接核心控制器。

作为优化，所述脉冲信号接口电路包括连接到核心控制器的磨床控制系统控制电机脉冲信号输出端JX2、磨床控制系统控制电机脉冲信号输出端JX2连接到起到反向截止作用的二极管D1，二极管D1连接到起到隔离并实现电平转换的光电耦合集成电路U1，限流电阻R1和电耦合器输出上拉电阻R2分别连接到光电耦合集成电路U1，光电耦合集成电路U1和电耦合器输出上拉电阻R2连接处引出集成电路输出端X2，限流电阻R1连接到第二电路电源VCC2，集成电路输出端X2连接核心控制器。

作为优化，所述核心控制器还连接到声光报警器。

一种采用智能轴承磨削速度控制器的控制方法，包括以下步骤：

1)通过参数键盘对智能轴承磨削速度控制器的各工作参数进行参数设置；

2)通过检测智能轴承磨削速度控制器的磨床工作状态接口电路信号，判断磨床当前的工作状态是自动状态则实现监控；

3)通过检测智能轴承磨削速度控制器的上料电磁阀接口电路上料信号，判断当前磨削到第几个轴承，是否需要进入到砂轮计数修正状态，如果是则在磨削完当前轴承后，进入计数修正状态，进一步检测修正器是否到位修正；

4)通过在显示屏上观测智能轴承磨削速度控制器的上料电磁阀接口电路上料信号的时间间隔，判断单个轴承磨削的时间；

5)通过检测其中一个脉冲信号接口电路的连续二个控制脉冲信号下降沿的时间差，软件采用三中取二抗干扰，计算并判断当前的进给速度；另一个脉冲信号接口电路用于检测方向信号，确定控制电机的旋转方向；根据速度的不同区间及方向信号，进一步判断是粗磨、细磨、精磨或高速返回原点；

6)通过检测脉冲信号接口电路的最后一个脉冲信号的上升沿到控制电机返回脉冲信号的下降沿之间的时间间隔，即为光磨延时时间；

7)通过程序设计，判断实时采集的各参数与工艺控制要求参数的一致性，确定是否发出复位控制输出及声光报警信号。

有益效果：本实用新型与现有技术相比：本实用新型智能轴承磨削速度控制器，是根据轴承制造企业的要求，进行的产品化设计，该控制系统主要应用于轴承圈磨削工艺控制，排除人为的有意或无意的参数设置错误，确保轴承磨削按工艺控制参数要求。应用本控制系统的设计原理及设计产品，方便企业质量管理，提高轴承磨削的质量，具有良好的社会经济价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的原理示意图；

图3为本实用新型的上料电磁阀信号接口电路示意图；

图4为本实用新型的脉冲信号接口电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的解释。

如附图1至附图4所示，一种智能轴承磨削速度控制器，包括核心控制器1、电机2、显示屏3和参数键盘4，所述磨削机上料入口处设有电磁阀5，电磁阀5通过上料电磁阀接口电路6连接到核心控制器1，核心控制器1上各接口分别连接到显示屏3和参数键盘4，所述电机2通过至少两个脉冲信号接口电路7连接到核心控制器1。

作为优化，所述核心控制器为STM8S103K3T6单片机。

作为优化，所述上料电磁阀接口电路6包括连接到核心控制器1的上料控制端JX1，上料控制端JX1连接到起到反向截止作用的二极管D1，二极管D1连接到起到隔离并实现电平转换的光电耦合集成电路U1，限流电阻R1和光电耦合器输出上拉电阻R2分别连接到光电耦合集成电路U1，光电耦合集成电路U1和光电耦合器输出上拉电阻R2连接处引出集成电路输出端X1，限流电阻R1连接到第一电路电源VCC1，集成电路输出端X1连接核心控制器。

所述脉冲信号接口电路7包括连接到核心控制器1的磨床控制系统控制电机脉冲信 号输出端JX2、磨床控制系统控制电机脉冲信号输出端JX2连接到起到反向截止作用的二极管D1，二极管D1连接到起到隔离并实现电平转换的光电耦合集成电路U1，限流电阻R1和光电耦合器输出上拉电阻R2分别连接到光电耦合集成电路U1，光电耦合集成电路U1和光电耦合器输出上拉电阻R2连接引出集成电路输出端X2，限流电阻R1连接到第二电路电源VCC2，集成电路输出端X2连接核心控制器。

所述核心控制器1连接到声光报警器8。

一种采用智能轴承磨削速度控制器的控制方法，包括以下步骤：

1)通过参数键盘4对智能轴承磨削速度控制器的各工作参数进行参数设置，参数设置过程中通过核心控制器的内部参数来限制输入参数的范围，以防止工作人员操作失误；

2)通过检测智能轴承磨削速度控制器的磨床工作状态接口电路信号，判断磨床当前的工作状态，判断工作状态是自动状态则实现监控，若是手动状态则暂停监控；

3)通过检测智能轴承磨削速度控制器的上料电磁阀接口电路6上料信号，判断当前磨削到第几个轴承，是否需要进入到砂轮计数修正状态，如果是则在磨削完当前轴承后，进入计数修正状态，进一步检测修正器是否到位修正；

4)通过在显示屏上观测智能轴承磨削速度控制器的上料电磁阀接口电路6上料信号的时间间隔，判断单个轴承磨削的时间；

5)通过检测其中一个脉冲信号接口电路7的连续二个控制脉冲信号下降沿的时间差，软件采用三中取二抗干扰技术，计算并判断当前的进给速度；另一个脉冲信号接口电路7用于检测方向信号，确定控制电机的旋转方向；根据速度的不同区间，进一步判断是粗磨、细磨、精磨或高速返回原点；

6)通过检测脉冲信号接口电路7的最后一个脉冲信号的上升沿到控制电机返回脉冲信号的下降沿之间的时间间隔，即为光磨延时时间；

7)通过程序设计，判断实时采集的各参数与工艺控制要求参数的一致性，确定是否发出复位控制输出及声光报警信号。

Claims (4)

1.一种智能轴承磨削速度控制器，其特征在于：包括核心控制器、电机、显示屏和参数键盘，所述磨削机上料入口处设有电磁阀，电磁阀通过上料电磁阀接口电路连接到核心控制器，核心控制器上各接口分别连接到显示屏和参数键盘，所述电机通过脉冲信号接口电路连接到核心控制器。

2.根据权利要求1所述的智能轴承磨削速度控制器，其特征在于：所述核心控制器为STM8S103K3T6单片机。

3.根据权利要求1所述的智能轴承磨削速度控制器，其特征在于：所述上料电磁阀接口电路包括连接到核心控制器的上料控制端JX1，上料控制端JX1连接到起到反向截止作用的二极管D1，二极管D1连接到起到隔离并实现电平转换的光电耦合集成电路U1，限流电阻R1和光电耦合器输出上拉电阻R2分别连接到光电耦合集成电路U1，光电耦合集成电路U1和光电耦合器输出上拉电阻R2连接处引出集成电路输出端X1，限流电阻R1连接到第一电路电源VCC1，集成电路输出端X1连接核心控制器。

4.根据权利要求1所述的智能轴承磨削速度控制器，其特征在于：所述脉冲信号接口电路包括连接到核心控制器的磨床控制系统控制电机脉冲信号输出端JX2、磨床控制系统控制电机脉冲信号输出端JX2连接到起到反向截止作用的二极管D1，二极管D1连接到起到隔离并实现电平转换的光电耦合集成电路U1，限流电阻R1和电耦合器输出上拉电阻R2分别连接到光电耦合集成电路U1，光电耦合集成电路U1和电耦合器输出上拉电阻R2连接处引出集成电路输出端X2，限流电阻R1连接到第二电路电源VCC2，集成电路输出端X2连接核心控制器。