CN220481102U - 具有钻头保护功能的钻床 - Google Patents
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Abstract
本申请属于钻床技术领域，提供了一种具有钻头保护功能的钻床，钻床上设置有用于连接钻头的主轴、主轴电机以及用于对所述主轴电机供电的主轴电机电缆，钻床包括：负荷传感组件，与所述主轴电机电缆连接；伺服控制系统，连接于所述负荷传感组件的输出端；伺服电机，所述伺服电机电连接于所述伺服控制系统，所述伺服电机还与所述主轴连接，以基于所述伺服控制系统的信号控制所述主轴回退。本申请能够及时阻断钻头的异常作业情况，有效地避免钻头在异常工况下发生折断，有效地防止钻头折断对工件造成损伤，既提高了单个钻头的有效利用次数，减少维护成本，又省去了人工监测钻床工作状态所引入的人工成本能够极大地提高钻床作业生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及钻床技术领域，特别是涉及具有钻头保护功能的钻床。
背景技术
曲轴主轴颈和连杆颈油孔加工设备为钻床，属典型的深孔加工，由于钻头的冷却、刃磨、缠屑、材质、工件硬度等因素影响，时常发生加工过程中钻头折断，钻头折断后直接导致钻头和工件报废，年均直接损失以万元计，造成生产成本增加。
现有的钻床在进行深孔加工时，钻头插入工件内部钻孔，难以直接观测钻头工作状态，而钻床上未配置有效措施避免钻头折断，因此现有的钻床只能通过缩减钻头的额定使用次数提高更换频次来降低钻头在工作时折断的风险，极大地增加了钻床的维护成本，同时，钻头折断无明显规律，需要由作业者人工检查钻床工作情况和钻头质量状态，即增加了人工成本又限制了钻床作业生产效率。
实用新型内容
鉴于以上现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种具有钻头保护功能的钻床，用于解决现有技术中钻床只能通过缩减钻头的额定使用次数，提高更换频次来降低钻头在工作时折断的风险，极大地增加了钻床的维护成本，以及钻头折断无明显规律，需要由作业者人工检查钻床工作情况和钻头质量状态，即增加了人工成本，又限制了钻床作业生产效率的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种具有钻头保护功能的钻床，所述钻床上设置有用于连接钻头的主轴、驱动主轴转动的主轴电机以及用于对所述主轴电机供电的主轴电机电缆，该钻床包括：
负荷传感组件，与所述主轴电机电缆连接；
伺服控制系统，连接于所述负荷传感组件的输出端；
伺服电机，所述伺服电机电连接于所述伺服控制系统，所述伺服电机还与所述主轴连接，以基于所述伺服控制系统的信号控制所述主轴回退。
进一步地，所述主轴电机电缆上设置有交流互感器，所述负荷传感组件与所述交流互感器电连接。
进一步地，所述负荷传感组件包括电流传感装置和/或功率传感装置。
进一步地，所述负荷传感组件包括采集线圈、放大器和第一继电器，所述采集线圈与所述主轴电机电缆连接，所述放大器与所述采集线圈连接，所述第一继电器位于所述负荷传感组件的输出端。
进一步地，所述第一继电器集成于所述放大器。
进一步地，所述负荷传感组件与所述伺服电机之间的电路上设置有报警元件。
进一步地，所述数控机床还包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器连接于所述负荷传感组件和所述伺服控制系统之间。
进一步地，所述负荷传感组件和所述可编程逻辑控制器之间设置有第二继电器。
进一步地，所述负荷传感组件或所述可编程逻辑控制器中集成有模数转换元件。
综上所述，本申请提供的一种具有钻头保护功能的钻床，至少具有以下有益效果：
通过负荷传感组件监控钻头工作状态，及时发现异常工况，并利用伺服电机控制钻床的主轴回退，能够及时阻断钻头的异常作业情况，有效地避免钻头在异常工况下发生折断，有效地防止钻头折断对工件造成损伤，既提高了单个钻头的有效利用次数，减少维护成本，又省去了人工监测钻床工作状态所引入的人工成本，能够极大地提高钻床作业生产效率。
附图说明
图1为本申请一示例性实施例示出的具有钻头保护功能的钻床的局部连接关系示意图；
图2为本申请一示例性实施例示出的负荷传感组件的内部结构划分示意图。
零件标号说明
11-主轴；12-主轴电机；13-主轴电机电缆；2-负荷传感组件；21-采集线圈；22-放大器；23-第一继电器；3-伺服控制系统；4-伺服电机；5-交流互感器；6-报警元件；7-可编程逻辑控制器；8-第二继电器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“前”、“后”、“左”、“右”、“中间”及“一”、“二”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。
在一实施例中，本申请示例性地示出了一种具有钻头保护功能的钻床，请参阅图1，该钻床上设置有用于连接钻头的主轴11、驱动主轴11的主轴电机12以及用于对主轴电机12供电的主轴电机电缆13，该具有钻头保护功能的钻床包括负荷传感组件2、伺服控制系统3和伺服电机4，其中：
负荷传感组件2与主轴电机电缆13连接，可以理解的是，负荷传感组件2基于主轴电机电缆13的工作参数例如电流作出信号输出，用于作为监控主轴电机电缆13工作负荷的组件，此处的负荷包括但不限于例如电流或功率，主轴电机电缆13的工作负荷能够反映主轴电机12的负载情况，进而反映主轴11的工况，通过负荷传感组件2检测主轴电机电缆13的负荷，即可推知主轴11的工况，并根据异常工况下的负荷输出对应的信号，在一些实施方式中，负荷传感组件2可以例如是常见的传感装置，包括电流传感装置和/或功率传感装置例如电流传感器或功率传感器；
进一步地，在本实施例中，主轴电机电缆13上设置有交流互感器5，负荷传感组件2与交流互感器5电连接，交流互感器5用于放缩主轴电机电缆13的电流，以满足负荷传感组件2中传感元件的检测范围。
伺服控制系统3指的是根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统，通过输入和输出预设格式的信号或指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量，例如数字控制(Numerical Control，NC)系统，在本实施例中，伺服控制系统3连接于负荷传感组件2的输出端，根据接收到负荷传感组件2输出的信号，输出特定形式的控制信号控制伺服电机4动作；
伺服电机4电连接于伺服控制系统3，受伺服控制系统3控制，此处的连接方式可以例如是电连接、网络信号连接等，伺服电机4还与主轴11连接，以基于伺服控制系统3的信号控制主轴11回退，此处的连接方式是物理结构上的连接例如卡接、螺接、磁接等；
值得说明的是，钻床的钻头刃磨、缠屑等异常工况下，其功率会发生变化，进而导致相关的能够反映负荷的参数例如电流一起变化，在一些应用场景下，负荷传感组件2基于监测到的异常负荷变化，例如电流超过某一预设数值，判定为钻床的钻头工况异常，需要及时退刀防止钻头损坏，负荷传感组件2响应于异常的负荷变化发出信号，伺服控制系统3接收信号并控制伺服电机4启动，伺服电机4驱动与其连接的主轴11回退，避免钻头异常工况持续。
如上所述，在本实施例提供的具有钻头保护功能的钻床中，通过负荷传感组件2监控钻头工作状态，及时发现异常工况，并利用伺服电机4控制钻床的主轴11回退，能够及时阻断钻头的异常作业情况，有效地避免钻头在异常工况下发生折断，有效地防止钻头折断对工件造成损伤，既提高了单个钻头的有效利用次数，减少维护成本，又省去了人工监测钻床工作状态所引入的人工成本，能够极大地提高钻床作业生产效率。
在上述实施方式中，钻床的主轴11、主轴电机12、以及主轴电机电缆13的具体结构、尺寸和和在钻床上的设置位置与设置形式并非影响本申请实施所必须的技术特征，故不作限定在不同的应用场景中，现有的台式钻床、立式钻床、卧式钻床等钻床形式均可应用于上述实施例所描述的结构方案中。
具体地，在本实施例中，还示例性地示出了一种以电流作为负荷监测对象的负荷传感组件2的结构方案，请参阅图2，负荷传感组件2包括采集线圈21、放大器22和第一继电器23，采集线圈21包括但不限于现有的感应线圈，在本实施例中，采集线圈21通过连接交流互感器5进而与主轴电机电缆13连接，采集线圈21适用于较宽频率范围内的交流电流的测量，对导体、尺寸都无特殊要求，具有较快的瞬间反应能力，放大器22与采集线圈21连接，用于将采集线圈21采集的电流放大，以便与第一继电器23相适配，第一继电器23位于负荷传感组件2的输出端，基于放大器22放大的电流输出通断信号或反映电流变化的信号，以指导伺服控制系统3对伺服电机4的启停进行控制，进一步地，第一继电器23集成于放大器22，能够减少空间占用。
在本实施例中，负荷传感组件2与伺服电机4之间的电路上设置有报警元件6例如蜂鸣式报警器、示警灯等，当负荷传感组件2输出电流，报警元件6报警，有便于操作人员及时发现钻头的工况异常。
在本实施例中，数控机床还包括可编程逻辑控制器7，可编程逻辑控制器7连接于负荷传感组件2和伺服控制系统3之间，可编程逻辑控制器7(Programmable LogicController，PLC)一般采用可编程的存储器，并在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行，通过数字式或模拟式的输入输出来综合控制多种类机械设备的生产过程，因此在本实施例中，配备可编程逻辑控制器7的钻床可以例如是数控钻床。
进一步地，负荷传感组件2和可编程逻辑控制器7之间设置有第二继电器8，第二继电器8一方面用于隔断可编程逻辑控制器7和负荷传感组件2，避免信号干扰，另一方面可以通过将第二继电器8的输出信号形式设置为与可编程逻辑控制器7相适配，以提高可编程逻辑控制器7在本实施例的钻床中的信号兼容性，确保负荷传感组件2输出的信号能够被高质量地引入可编程逻辑控制器7。
在一些实施方式中，负荷传感组件2或可编程逻辑控制器7中还集成有模数转换元件，模数转换元件包括但不限于例如常见的模数转换器(Analog to Digital Converter，A/D转换器或ADC)等，用于将模拟信号转换成数字信号，有利于进一步提高从负荷检测组件到可编程逻辑控制器7的信号传输的兼容性，避免信号失真。
综上所述，在本申请提供的一种具有钻头保护功能的钻床中，通过负荷传感组件2监控钻头工作状态，及时发现异常工况，并利用伺服电机4控制钻床的主轴11回退，能够及时阻断钻头的异常作业情况，有效地避免钻头在异常工况下发生折断，有效地防止钻头折断对工件造成损伤，既提高了单个钻头的有效利用次数，减少维护成本，又省去了人工监测钻床工作状态所引入的人工成本，能够极大地提高钻床作业生产效率。
上述实施例仅示例性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.具有钻头保护功能的钻床，所述钻床上设置有用于连接钻头的主轴、主轴电机以及用于对所述主轴电机供电的主轴电机电缆，其特征在于，所述钻床包括：
负荷传感组件，与所述主轴电机电缆连接；
伺服控制系统，连接于所述负荷传感组件的输出端；
伺服电机，所述伺服电机电连接于所述伺服控制系统，所述伺服电机还与所述主轴连接，以基于所述伺服控制系统的信号控制所述主轴回退。
2.根据权利要求1所述的具有钻头保护功能的钻床，其特征在于：所述主轴电机电缆上设置有交流互感器，所述负荷传感组件与所述交流互感器电连接。
3.根据权利要求1所述的具有钻头保护功能的钻床，其特征在于：所述负荷传感组件包括电流传感装置和/或功率传感装置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的具有钻头保护功能的钻床，其特征在于：所述负荷传感组件包括采集线圈、放大器和第一继电器，所述采集线圈与所述主轴电机电缆连接，所述放大器与所述采集线圈连接，所述第一继电器位于所述负荷传感组件的输出端。
5.根据权利要求4所述的具有钻头保护功能的钻床，其特征在于：所述第一继电器集成于所述放大器。
6.根据权利要求1所述的具有钻头保护功能的钻床，其特征在于：所述负荷传感组件与所述伺服电机之间的电路上设置有报警元件。
7.根据权利要求1所述的具有钻头保护功能的钻床，其特征在于：所述钻床还包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器连接于所述负荷传感组件和所述伺服控制系统之间。
8.根据权利要求7所述的具有钻头保护功能的钻床，其特征在于：所述负荷传感组件和所述可编程逻辑控制器之间设置有第二继电器。
9.根据权利要求8所述的具有钻头保护功能的钻床，其特征在于：所述负荷传感组件或所述可编程逻辑控制器中集成有模数转换元件。
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