CN211928401U - 一种用于加工过程的智能控制与监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于：包括智能控制系统、信号放大器、计算单元、模数转换模块、主轴驱动单元、传感器单元、进给备率单元，根据加工的工件形状、材料品质等变化来调整进料的速率和功率，打破原设备恒定不变的进料速率和功率，直到保护刀具和提高加工效率。

Description

一种用于加工过程的智能控制与监测系统

技术领域

本实用新型涉及现代化加工领域，特别是涉及一种用于加工过程的智能控制与监测系统。

背景技术

现有数控加工过程由加工程序指令控制刀具的切削路线和切削条件，通常判断加工过程是否异常通过经验数据判定，实际切削过程中切削条件是实时变化的，现有技术不能做到智能响应。切削过程和状态的实时监测，在本领域内属于公知。在美国专利US4208718中描述有一种自动监测方法，通过记录目标负载持续时间相对于加工总时间的百分比来做出判断,无法做到根据实时条件的变化，做到对切削刀具的精确控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于：包括智能控制系统、信号放大器、计算单元、模数转换模块、主轴驱动单元、传感器单元、进给备率单元；传感器单元置于主轴驱动单元上；传感器单元分别与信号放大器和计算单元连接；所述进给倍率单元连接至所述智能控制系统上。

在本实用新型的一些实施例里，所述传感器单元置于主轴驱动单元上，用于采集主轴驱动电机的功率。

在本实用新型的一些实施例里，所述传感器单元分别与信号放大器和计算单元连接，通过模数转换器连接到智能控制系统上。

在本实用新型的一些实施例里，所述的传感器单元还可以设置于主轴驱动单元的负载监测输出端，测量主轴驱动单元的输出功率。

在本实用新型的一些实施例里，所述进给倍率单元连接至所述智能控制系统上，用于接收智能控制系统所输入的切削进给速度参数。

在本实用新型的一些实施例里，所述进给倍率单元还连接数控设备作为数控设备的切削负载单元。

在本实用新型的一些实施例里，所述系统还包括外接显示器，用于显示加工过程的监控结果。

在本实用新型的一些实施例里，所述系统还包括外接输入设备，用于操作指令的发送控制指令。

在本实用新型的一些实施例里，所述外接设备通过有线网络输入到系统中，由系统处理器处理后，发送至接口扩展模块，然后输出至光耦继电器。

在本实用新型的一些实施例里，所述系统通过以太网端口与PC机和基于Windows的工控计算机进行通信。

本实用新型实施例至少具有如下优点或有益效果：

普遍适用于所有加工设备；智能响应及响应时间迅速；操作简便；设置方式零活多样。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例用于加工过程的智能控制与监测系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例用于加工过程的智能控制与监测系统的电路逻辑原理框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种用于加工过程的智能控制与监测系统，如图1所示，包括智能控制系统、信号放大器、计算单元、模数转换模块、主轴驱动单元、传感器单元、进给备率单元。

在本实用新型的一些实施例里，所述传感器单元置于主轴驱动单元上，用于采集主轴驱动电机的功率。

在本实用新型的一些实施例里，所述传感器单元分别与信号放大器和计算单元连接，通过模数转换器连接到智能控制系统上，通过一个功率传感器模块(PTM)测量主轴驱动电机的功率，或从主轴驱动负载监测输出端测量主轴驱动电机的功率，从而接收有关实时切削条件的信息。输入电压与主轴电机功率成正比，由摩托罗拉微处理器控制的模数转换器测量。

在本实用新型的一些实施例里，所述的传感器单元还可以设置于主轴驱动单元的负载监测输出端，测量主轴驱动单元的输出功率。

在本实用新型的一些实施例里，所述进给倍率单元连接至所述智能控制系统上，用于接收智能控制系统所输入的切削进给速度参数。

在本实用新型的一些实施例里，所述进给倍率单元还连接数控设备作为数控设备的切削负载单元。

在本实用新型的一些实施例里，所述系统还包括外接显示器，用于显示加工过程的监控结果，如图2所示，电机的功率反馈线(双线)通过I/O 端口接入主板，模拟量信号通过运放模块放大，然后通过模数转换模块将信号变为数字量，最终输入到单片机进行运算处理，处理后的数据通过网线输出至显示器，通过监控软件实时显示结果。

在本实用新型的一些实施例里，所述系统还包括外接输入设备，用于操作指令的发送控制指令，如图2所示，操作者通过显示器(监控软件) 和键盘发出命令，即要求I/O端口输出高电压或低电压；该控制信号通过网线输入至单片机进行处理，处理后的信号经过接口扩展模块，控制光耦继电器，最终实现了高低电压的输出结果。

在本实用新型的一些实施例里，所述外接设备通过有线网络输入到系统中，由系统处理器处理后，发送至接口扩展模块，然后输出至光耦继电器。

在本实用新型的一些实施例里，所述系统通过以太网端口与PC机和基于Windows的工控计算机进行通信。

具体而言，如图1所示的参数设置：

测量与输出参数P相应的电流C的实际值Cr。

对实际Cr乘上一个系统K以估算C和Cr的关系，K包含有一项不变修正系数Ko，并与初始Po成反比关系。

确定输入参数Fc，通过调整实际F来实现，并作为KCr的函数。

修正系数K包含有一个变化修正系数Kc，随切削条件变化得出实际Kc 与K。

其中，输入参数F通常视作机床的切削进给速度，C则视作切削负载。

初始Co值是通过在指定的加工条件下得到的最大允许值Cmax。上述步骤2中提到的不变修正系数Ko被定义为：Ko＝A/Cmax；A＝Fid/Fo；Fid是机床空载下的切削速度，Fo是程序中设定的初始切削速度。

引起切削条件变化的原因很多，刀具磨损、原材料不一致、冷却条件变化等等，这些变化会通过传感器得到的数据反应到变化的修正系数Kc。

除此之外，在本实用新型的一些实施例里，所述的系统可以根据不同的规范进行配置，

符合GE P11TF12规范的IPMS配置基于上文第1.4.2节描述的标准软件加硬件ICM配置。在这种配置中，主轴负载的监测由外部负载传感器执行，负载以毫伏为单位显示(与标准配置中的百分比相反)。此配置中还监视两个附加参数-主轴转速和冷却液流量：冷却液流量为由外部开关式流量传感器测量。

适用于GE P11TF12规格的IPMS高级配置，包括冷却液流量测量

这种配置与前一种配置的区别在于，除了开关型冷却液流量传感器外，还有一个连接到ICM DACC的模拟输出冷却液流量计。因此，此配置允许实时测量和显示冷却液流量。ICM连续监测冷却剂流量的值，如果发现流量低于或超过程序设定的限制，就会触发警报。

具体的设置上，在独立PC上安装IPMS解决方案可以为用户提供一个常规的ICM接口，用于监视和控制多台机器上的所有ICM功能。它还允许用户切换到其他可选产品的控制界面，比如VCM。

每个带有ICM HMI的PC/CNC在您的企业网络上都是唯一可识别的，并且可以完全集成到IPMS-Pro生产性能监测软件中，从而进一步提高生产和生产率。

ICM DAQC中的ICM实时固件通过以太网接口与独立PC或CNC前端上的 IPMSHMIWindows应用程序通信配置上，IPMS HMI Windows应用程序还通过以太网与数控系统通信；具体的接口取决于数控机床。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于：包括智能控制系统、信号放大器、计算单元、模数转换模块、主轴驱动单元、传感器单元、进给备率单元；

传感器单元置于主轴驱动单元上；

传感器单元分别与信号放大器和计算单元连接；

所述进给倍率单元连接至所述智能控制系统上。

2.根据权利要求1所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，所述传感器单元置于主轴驱动单元上，用于采集主轴驱动电机的功率。

3.根据权利要求1所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，所述传感器单元分别与信号放大器和计算单元连接，通过模数转换器连接到智能控制系统上。

4.根据权利要求1所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，所述的传感器单元还可以设置于主轴驱动单元的负载监测输出端，测量主轴驱动单元的输出功率。

5.根据权利要求1所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，所述进给倍率单元连接至所述智能控制系统上，用于接收智能控制系统所输入的切削进给速度参数。

6.根据权利要求1所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，所述进给倍率单元还连接数控设备作为数控设备的切削负载单元。

7.根据权利要求1所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，所述系统还包括外接显示器，用于显示加工过程的监控结果。

8.根据权利要求1所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，所述系统还包括外接输入设备，用于操作指令的发送控制指令。

9.根据权利要求8所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，外接设备通过有线网络输入到系统中，由系统处理器处理后，发送至接口扩展模块，然后输出至光耦继电器。

10.根据权利要求1所述的用于加工过程的智能控制与监测系统，其特征在于，所述系统通过以太网端口与PC机和基于Windows的工控计算机进行通信。

Images