CN2108599U

CN2108599U - 线切割机自动保护器

Info

Publication number: CN2108599U
Application number: CN 91218399
Authority: CN
Inventors: 王国君; 陈祖补
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1992-07-01

Abstract

本实用新型是一种用于数控线切割机的自动保护器。它具有遇加工结束、切割线断和冷却液溢出，能自动切断总电源，报警及对贮丝筒电机进行急刹制动。遇突然停电时，对贮丝筒电机同样有急刹制动功能。整个保护器主要由集成电路元件控制。它的特点是：电路设计新颖、可靠，不必变更机器原电气线路，能适用于国内各种型号的线切割机。

Description

本实用新型是一种用于数控线切割机的自动保护器。

国内现有的线切割机，在加工过程中随时会出现以下几种情况：（1）当机器工作时，一旦出现切割线断，运丝电机将仍然带动贮丝筒高速旋转，其后果，轻则会把贮丝筒上剩余的切割线滚乱，使此切割线不能继续使用，造成浪费；重则会出现由于切割线卡住运丝机构，而使运丝电机烧毁，或使传动齿轮打坏等严重事故。（2）加工过程中有时还会发生因冷却液槽出水口被堵塞，使冷却液溢出，大量溢出的冷却液将流入机床电器内，破坏其绝缘，造成电器短路及机床带电，甚至会造成人身触电事故。（3）线切割机工作时，一旦突然停电，由于机中整个运丝机构有较大的转动惯量和运动惯性，它将导致贮丝筒上的限位器越过限位开关，造成切割线拉断，有的线切割机还会导致丝杆上的螺母飞出等事故。（4）当机床无人看守加工时，一旦加工结束，由于上述线切割机不能自动切断总电源，所以它将造成电能浪费，甚至导致各种重大事故。

本自动保护器是为克服现有线切割机存在着上述缺点而设计的。它具有遇切割线断或冷却液溢出及加工结束，能自动切断线切割机的总电源、报警和对贮丝筒电机进行急刹制动；遇突然停电时，对贮丝筒电机同样能急刹制动。它的特点是不必变更机器原电气线路，能通用于国内各种型号的线切割机。

下面围绕本实用新型如何来完成上述功能，进行详细描述。

本实用新型主要由以下几方面电路组成：电源电路（1）；报警电路（2）；切割线与液位检测电路（3）；执行电路（4）；加工结束检测电路（5）；工作指示电路（6）。具体电路见图1。

图1为本线切割机自动保护器的电原理图。

图2为本线切割机自动保护器与原线切割机各部分电路的连接、取样、控制关系图。

图3为脉冲极性不符或共“地”关系不符时，“加工结束检测电路”取样信号的引入方式图。本保护器“加工结束检测电路”的取样信号，其中来自X和Y步进电机的驱动电路，有时这些电路不允许与本保护器的电路连接，为解决这些问题，图3采用的方法，是用光电耦合器件耦合，使本保护器电路与这些电路隔离。

图4为“加工结束检测电路”的采样信号，取自高频电源或高频电源内继电器的一个剩余触点时的实施方案图。它可直接通过C₀和R₀，取自高频电源的脉冲输出；有些线切割机加工结束时利用高频电源内的一只继电器关闭其功放电路，因此也可利用此功放控制继电器的一组多余触点进行取样（如图4虚线内所示）。

图5为图1的方框图。

图中： 1－电源电路；2－报警电路；3－切割线与液位检测电路；4－执行电路；5－加工结束检测电路；6－指示电路；7－总电源控制电路；8－运丝电机制动电路；9－控制台；10－高频电源；11－振荡电路；12－功放电路；13－冷却液槽；14、15－液位探针；16－切割线；17－X／Y步进电机驱动电路；①～⑨集成块接线脚；A、B、C、O－三相电源的三个相和零线；B₁－变压器；BX_1～3－熔断丝；C_0～6－电容；CJ－起动交流接触器及其线包；CJ_-1～6－起动交流接触器CJ的触点；D_1～13－二极管；D₁₄－稳压管；IC₀－光电耦合器；IC₁－音乐芯片；IC₂－负载传感器；IC₃－四2输入端“与非”门集成块（IC_3a、IC_3b、IC_3c、IC_3d）；J－继电器及其线包；J₀－高频电源中继电器的一个剩余触点；J_－1、J_－2－继电器J的触点；K₁－开关；LED－发光二极管；R_0～8－电阻；V_1～2－三极管；Y－扬声器；YD－运丝电机；a－电源电路输出电源正极；b－电源电路输出电源负极；X－X步进电机；Y－Y步进电机；X’、Y’－加工结束信号取样接口，即：X步进电机或Y步进电机的驱动电路上的光电耦合器的输出端，或高频电源输出端，或高频电源内继电器的一个剩余触点。

下面叙述本自动保护器的基本工作过程，见图1和图5。

当电路投入工作时，“指示电路”中LED亮。一旦被监控的线切割机在加工过程中发生切割线断或冷却液位超过限定的高度，其相应的“切割线与液位检测电路”便输出信号，推动执行电路动作，切断线切割机的总电源，并对运丝电机进行电磁制动，同时由报警电路发出报警信号，以提醒操作人员及时排除故障。当线切割机加工工序结束时，相应的“加工结束检测电路”同样也能输出控制信号，推动执行电路动作，随即切断线切割机的总电源及对运丝电机进行制动。当突然停电时，电路对运丝电机的制动仍然有效。

下面将详细叙述本自动保护器的具体电路原理。

一、主要元器件的工作特性及主要电路的组成情况：（一）IC₂是一种新型的负载传感器，它的基本特性是：当1、2脚构成回路（回路电阻≤50KΩ）时，其第4脚输出高电平，而当1、2脚开路（或回路电阻＞50KΩ）时，则第4脚呈低电平，在电路中，它用于检测切割线的通断状态。（二）IC₃是一只四2输入端“与非”门电路，它与各外围元件分别构成液位与加工结束检测电路，同时还对IC₂的输出信号进行逻辑传输。（三）电路选用能直接工作于9－12伏供电状态的音乐芯片IC₁组成报警单元，其触发端由J的一组常开触点J_－2控制。（四）由于机床中不便加装机械制动装置，而且要求突然停电时对运丝电机（YD）也须有效地制动，所以电路采用电容储能式电磁制动方案，并利用原机起动交流接触器的两组常闭触点CJ_－5、CJ_－6控制储能电容C₅的充放电转换。当机器启动后，CJ_－5、CJ_－6均开路，此时C₅被充电，而当CJ释放停机时，CJ_－5、CJ_－6随之闭合，C₅对运丝电机（YD）绕组放电，施行电磁制动。

二、具体电路工作原理：

（一）.“切割线与液位检测电路”工作原理。

检测电路工作后，如果切割线完好，而且冷却液没有溢出（液位较低时），IC₂第4脚呈高电平，IC_3a的两个“与”输入端同为高电平，此时它输出低电平；当切割线断或冷却液位过高时，IC_3a至少有一个输入端呈低电平，此时它输出高电平，并经D₁₀、R₂推动V₂导通，J线包工作，使其串联于起动回路的常闭触点J_－1开路，CJ释放，使整机断电，随后运丝电机被制动，IC₁同时发出报警信号。

（二）.“加工结束检测电路”工作原理。

在由IC_3b、IC_3c、IC_3d等元件组成的“加工结束检测电路（5）”中，其检测信号分别通过R₅和R₆取自线切割机中的X和Y两只步进电机的驱动电路（对某些加工结束后，能自动关闭高频电源的线切割机，其信号也可以取自相应的高频电源或高频电源内继电器的一个剩余触点，如图4）。图中IC_3c是为防止机器工作前呈死机状态而设置的。当机器启动后，步进电机（或高频电源或高频电源内的继电器）还没有开始工作时，IC_3c的输入端为低电平，其输出端的高电平一路直接加到IC_3d的输入端，使IC_3d的输出端呈低电平，另一路经D₁₂至IC_3b的输入端，并对C₄充电，此时IC_3b输出为低电平。当步进电机（或高频电源或高频电源内继电器）开始工作，并经R₅或R₆向电路输入第一个正脉冲时，该脉冲一路经D₈加到IC_3c的输入端，使其输出端向低电平跳变，此时IC3d的输入端便被拉为低电平，它输出的高电平又通过D₁₃加到IC_3c的输入端，使得IC_3c的输出端恒定为低电平，此后IC_3c对IC_3b便失去控制作用，IC_3b输入端所需的高电平信号由驱动脉冲经D₇提供，尽管在运丝电机换向时，步进电机及高频电源均有短时间处于关闭状态，但由于C₄有足够的容量，可在一定的时间内使IC_3b的输入端维持于高电平状态。当线切割机加工结束，X、Y步进电机（或高频电源或高频电源内继电器）则停止工作，输入信号随之消失，经过一段时间的延时后，当C₄上的电压下降到低于IC_3b的转折电平时，IC_3b的输出端就向高电平跳变，并推动V₂导通，使整机断电，同时YD电机被制动并发出报警信号。为了保证自动停电后，报警电路仍能工作10秒钟，报警电路设有经D₅隔离的储能电容C₂，加工结束后，是否要同时关闭控制台电源，用户可利用K₁进行选择。

整个电路只要安装无误，不需调试便能正常工作。如果需要改变，加工程序结束后的关机延时时间，可改变C₄或R₃的参数。图中的C₅若无大容量电容，也可用多只小容量电容并联使用。为了使用户能根据实际需要调节冷却液限位高度，该液位探针的实施方案采用螺丝调节。

Claims

1、一种线切割机自动保护器，设有电源电路(1)、报警电路(2)、切割线与液位检测电路(3)、执行电路(4)、加工结束检测电路(5)、指示电路(6)，本实用新型的特征是：

a.所说的切割线与液位检测电路(3)的组成为：一只负载传感器IC₂，其第1脚(①)与切割线金属上导轮相连，第2脚(②)与切割线金属下导轮相连并通过电容C₆与电源电路(1)的输出电源负极(b)相连，第3脚(③)与电源电路(1)的输出电源正极(a)相连，第5脚与电源负极(b)相连，第4脚与一四2输入端“与非”门集成块IC₃中的IC_3a的第1脚(⑥)相连，IC_3a的第2脚(⑦)通过电阻R₁与电源正极(a)相连，并直接连接一探针(14)，在电源负极(b)上连有另一根探针(15)，探针的顶端在冷却液位的最高限位置上，IC_3a的第3脚(⑧)与执行电路(4)中的二极管D₁₀正极相连；

b.所说的加工结束检测电路(5)的组成为：四2输入端“与非”门集成块IC₃中的IC_3b的第4脚(

)与执行电路(4)中的二极管D₁₁正极相连，IC_3b的第5、6脚(⑨、⑩)与一二极管D₁₂的负极相连并与一端接在电源负极(b)上的电阻R₃的另一端及负极接在电源负极(b)上的电容C₄的正极相连，IC₃中的IC_3c的第8、9脚(

)与一二极管D₁₃的负极相连，并与一端接在电源负极上的电阻R₄的另一端及正极接在电源负极上的稳压管D₁₄的负极相连，IC_3c的第10脚(

)与IC₃中的IC_3d的第12、13脚(

)相连，并连在D₁₂的正极上，IC_3d的第11脚(

)连在D₁₃的正极上，IC_3c的第14脚( )与电源正极(a)相连，IC_3d的第7脚(

)与电源负极(b)相连，另外，有二只二极管D₇、D₈的负极分别接在IC_3b的第5、6脚上和IC_3c的第8、9脚上，二极管D₇、D₈的正极相连后各通过一只电阻R₅、R₆与加工结束信号取样接口(X’，Y’)相连；

C.所说的执行电路(4)的组成为：一三极管V₂的基极通过一电阻R₂与二极管D₁₀、D₁₁的负极相连，V₂的发射极连在电源负极(b)上，V₂的集电极通过继电器线包J与电源正极(a)连接，有一二极管D₉与线包J并联相接，D₉的负极接在电源正极上，而J继电器的一个常闭触点J_-1与起动交流接触器线包CJ相串联以控制总电源，一个常开触点J_-2接在报警电路中的触发位置上。

2、如权利要求1所述的线切割机自动保护器，其特征是加工结束检测电路（5）中的加工结束信号取样接口（X’，Y’）分别接在二只光电耦合器（IC₀）的输出端上，该二只光电耦合器的输入端分别在X和Y步进电机的驱动电路（17）上。

3、如权利要求1所述的线切割机自动保护器，其特征是加工结束检测电路（5）中的加工结束信号取样接口（X’，Y’）通过一电阻R₀和电容C₀的串联电路接在机床的高频电源（10）输出电路上。

4、如权利要求1所述的线切割机自动保护器，其特征是加工结束检测电路（5）中的加工结束信号取样接口（X’，Y’）通过高频电源（10）中关闭功放电路（12）的继电器的剩余触点J₀与电源正极（a）相连。

5、如权利要求1或2所述的线切割机自动保护器，其特征是该保护器还设有运丝电机制动电路，其组成为：运丝电机的A’相与一储能电容C₅的负极相连，B’相通过一电阻R₇与一二极管D₆的正极相连，B’相还通过一熔断丝BX₃与起动交流接触器CJ的一常闭触点CJ_－6的一端相连，C’相也通过一熔断丝BX₂与CJ的一常闭触点CJ_－5的一端相连，C₅的正极、D₆的负极以及CJ_－5、CJ_－6的另一端互相连接。

6、如权利要求1或3所述的线切割机自动保护器，其特征是该保护器还设有运丝电机制动电路，其组成为：运丝电机的A’相与一储能电容C₅的负极相连，B’相通过一电阻R₇与一二极管D₆的正极相连，B’相还通过一熔断丝BX₃与起动交流接触器CJ的一常闭触点CJ_－6的一端相连，C’相也通过一熔断丝BX₂与CJ的一常闭触点CJ_－5的一端相连，C₅的正极、D₆的负极以及CJ_－5、CJ_－6的另一端互相连接。

7、如权利要求1或4所述的线切割机自动保护器，其特征是该保护器还设有运丝电机制动电路，其组成为：运丝电机的A’相与一储能电容C₅的负极相连，B’相通过一电阻R₇与一二极管D₆的正极相连，B’相还通过一熔断丝BX₃与起动交流接触器CJ的一常闭触点CJ_－6的一端相连，C’相也通过一熔断丝BX₂与CJ的一常闭触点CJ_－5的一端相连，C₅的正极、D₆的负极以及CJ_－5、CJ_－6的另一端互相连接。