CN87215843U - 通用型线切割机床电子保护器 - Google Patents

Abstract

通用型线切割机床电子保护器，利用随负载变化的高频电源输出电压、电流信号，经极性切换等处理，控制继电器阵列有序动作，提供了在断丝、停电状态下的多种保护功能，克服了现有机床断丝、停电时无保护的不足。不仅能有效地节约钼丝，提高工效和切割质量，还对保护机床电机及运行程序的安全起到积极的效果。该保护器采样方式先进，能适用所有线切割机床且价格低廉，有利于在国内外推广应用，有明显的经济效益和社会效益。

Description

本实用新型属于电火花线切割机床的附加部件，尤其是关于带有电子检测机构的线切割机床自动保护装置。

在本实用新型作出前，所有电火花线切割机床，包括微机控制、COMS、分立元件以及光电跟踪控制的线切割机床，均未有在断丝停电状态下对钼丝、电机、运行程序的保护功能。例如：苏州第三光学仪器厂、上海无线电专用设备厂及广州无线电专用设备厂生产的电火花线切割机床，仅有断丝处理功能，其实质只是程序返回断丝点，技术上，是通过控制台来实现的。这类线切割机床，实际上均没有具备断丝停电后的完全保护功能。因为，机床作业中，钼丝断后，运丝电机仍在运转，一方面整筒钼丝被缠乱，须更换新钼丝，要损耗大量钼絲材料；另一方面，钼丝有可能缠死运丝电机转子，造成电机损坏。当外界忽然停电时，运丝电机的惯性旋转，也会冲断钼丝。曾经有单独用微机控制的断丝刹车装置问世，但其功能单一且不能适应多种机床，影响了推广应用。

由于上述原因，事实上现有的线切割机床的自动化程度不是很高。在作业中，操作人员必须现场监视，一旦断丝必须立即处理。因此，操作现有的线切割机床劳动强度较大，工效低，操作人员离开作业点时，必须停机，会在工件表面留下痕迹，影响工件切割质量。

目前，要解决线切割机床的断丝、停电状态下的保护问题，技术上的主要难度是：线切割机床机型繁杂，结构各异，很难设计一种通用性强，既不影响机床的整机技术指标与外观，又要使用安全可靠，性能价格比高，用户安装维修方便的多功能保护器。

本实用新型的目的正是为了克服已有技术线切割机床在断丝、停电时自动保护功能方面存在的上述不足，提供了一种对所有线切割机床均能通用的电子保护器，具有在机床作业时发生断丝、停电情况下，实现对钼丝、电机及运行程序的多种保护功能，并能满足安装时不影响机床原有的技术指标和外观，结构简单，性能可靠，安装使用维修方便、价格低廉等要求。

本实用新型的要点如下：

断丝信号采集电路，其检测信号是从线切割机床的高频电源部分的R、Y、B三端引出，经一极性切换电路处理后，分两路分别输入到两组轮流工作的控制电路中，驱动继电器阵列动作，使各继电器触点按给定程序完成对检测信号的极性切换，两组控制电路的轮流工作，高频电源的输出及运丝电机的旋转或制动等控制动作。前述的R、Y、B三端是指：B、R端是高频电源的输出端即钼丝与工件两端，Y端是从高频电源功放级的一晶体三极管集电极与其负载电阻连接点引出；极性切换电路是继电器J₂的两组常闭触点与两组常开触点组合而成，其中，一组常闭触点与一组常开触点串连，中点与高频电源B端相连，常闭触点的另一边与第一组控制电路输入端相连，常开触点的另一边接地，另一常闭触点一边连接高频电源的Y端，另一边接地，另一常开触点的一边连接高频电源的R端，另一边与第二组控制电路输入端相连；两组控制电路各由若干非门电路组成，非门是晶体三极管构成，也可以是集成电路；两组控制电路的输入端共同连接了一由多路选通开关、电阻阵列及基准电源组成的门偏压调节电路；继电器阵列，其中，继电器J₁和继电器J₂分别是两组控制电路未级的负载，继电器J₃是由钳位二极管从导通转为截止时，电容器通过一电阻和继电器J₃的线包放电来驱动，继电器J₄的一组触点与继电器J₃的一组触点并联后与电源相连，在继电器J₃吸合，其触点闭合时，驱动继电器J₄吸合，并由其触点实现继电器J₄的自保。

本实用新型与现有技术相比，无论以保护功能还是控制方式上，均比现有其它形式的断丝处理方法及装置要合理、先进。由于线切割机床增加了保护功能，不仅能减少钼丝的损耗，有利于保护机床运丝电机的安全运行，提高工件的切割质量和机床的自动化程度，降低工人劳动强度，还有利于提高工作效率。尤其因为本实用新型对各类型的线切割机床具有很强的适应性和通用性，这就使得本实用新型具备了很宽的推广应用前景，有较好的经济效益和显著的社会效益。

附图1是本实用新型的电原理示意图。作为本实用新型的一则较佳实施例，下面将结合附图1的解释，作进一步的阐述：

附图1中，高频电源框图内，是高频电源中有关的部分电路示意图，其中上部是由晶体三极管T_M1、T_M2复合组成的高频电源的推动级；下部是由晶体三极管T_P、电容器C_P、C_L及其它元件组成的功率输出级。高频电源的输出端B、R端分别与钼丝与工件相连，并由此两端引出检测信号的两个点，检测信号的另一个点是在三极管T_P的集电极与负载电阻R_L1之间的Y端引出。触点J_2～2、J_2～3和J_2～4、J_2～5分别是继电器J₂的常闭触点、常开触点，构成一极性切换电路，其中常闭触点J_2～2的一边与检测信号的Y端相连，另一边接地；常开触点J_2～4一边与检测信号的R端相连，另一边与第二组控制电路A₂的输入端R′相连，常闭触点J_2～3与常开触点J_2～5串连，连接点与检测信号的B端相连，触点J_2～3的另一边与第一组控制电路A₁的输入端B′相连，触点J_2～5的另一边接地。电容C₁、C₂与电阻R₁、R₂是第一组控制电路A₁输入信号的限流、分压电路，电容C₂、C₄与电阻R₃、R₄、R₅是第二组控制电路A₂输入信号的限流、分压电路。两组控制电路A₁、A₂分别是由若干个非门电路组成，附图1是以若干个晶体三极管T₁～T_E及其它电阻，二极管组成的若干非门电路为例，各控制电路A₁、A₂的未级各带有一继电器J₁、J₂。控制电路A₁、A₂的首级，除与检测信号线Y′～B′及B″～R′相连外，还共同连接了一由多路选通开关K_i与电阻阵列R_i组成的基准电压可调的门偏压调节机构，E_B是基准电源。继电器触点J_1～1、J_2～1、J_2～6在两组控制电路A₁、A₂的未级与电源V_E之间构成一连锁、自锁机构，用以执行两组控制电路A₁、A₂轮流工作的选通。继电器J₃经一钳位二极管D_F＋1，电阻R_N与第二组控制电路A₂的未级晶体三极管T_E的集电极相连，还经一电阻R_N＋1与一电容C_N并联，通过连锁、自锁机构的继电器触点J_2～6、J_1～1与电源V_E相连。继电器J₄经并联的两组触点J_3～1、J_4～1与电源V_E连接。ZJ是交流接触器，其触点ZJ_1～6分别控制运丝电机D的启动、运行和能耗制动。

整机工作原理如下：

初始状态：继电器各触点位置如附图1所示，检测信号从负载电阻R_L′两端也即B、Y端取出，经触点J_2～2、J_2～3输入第一组控制电路A₁。此时，第二组控制电路A₂一方面无工作电源V_E不能工作，另一方面，J_2～4、J_2～5断开，检测信号通道开路，处休眠状态。由于开机的初始，钼丝尚未接触工件，高频电源的输出电流最小，电压最高，因此，流经电阻R_L1的电流很小，压降很低，检测信号电平也很低，不足以使第一组控制电路A₁的门电路翻转，继电器J₁不动作；

正常作业时，钼丝接触工件，高频电源输出电压降低，电流增大，电阻R_L1压降升高，检测信号电平提高使控制电路A₁的门电路阵列翻转，继电器J₁吸合，其常开触点J_1～1闭合，使控制电路A₂得到工作电源V_E从休眠状态转入工作状态，继电器J₂被设为吸合，其常闭触点J_2～1断开切断了控制电路A₁的工作电源V_E，使其由工作态转入休眠态，继电器J₁也由吸合转为释放。控制电路A₂的工作电源V_E经常开触点J_2～6得到，保持了继电器J₂的吸合，同时，极性切换电路的各触点也发生了变化，常闭触点J_2～2、J_2～3断开，常开触点J_2～4、J_2～5闭合，第一组控制电路A₁的检测信号通道开路，第二组控制电路A₂的检测信号从钼丝与工件两端即高频电源的输出端B、R端取出，经触点J_2～4、J_2～5输入控制电路A₂。正常工作时，钼丝与工件间存在一定压降，使高频电源输出电压较空载时低，检测信号电平也显得较低，控制电路A₂的门路阵列不翻转，其未级处导通状态，继电器J₂保持吸合。A₂的门电路阵列未级的集电极呈低电位，由于钳位二极管D_F＋1的作用，继电器J₃在此低电位影响下，不吸合，而电容器C_N则开始充电。

断丝情况时：高频电源电压立即回升，相应检测信号电平提高，控制电路A₂的门电路阵列翻转，继电器J₂释放，J₁、J₂的各触点又回到如附图1所示位置，但此刻电容器C_N开始经电阻R_N＋1及继电器J₃的线包放电，驱动J₃吸合，其常开触点J_3～1闭合，电源V_E驱动继电器J₄吸合，并由自身的触点J_4～1保持吸合。继电器J₃的另一组触点J_3～2则断开，切断了交流接触器ZJ的供电回路，其触点ZJ_1～3、ZJ₆断开，运丝电机D的电源被切断；触点ZJ₄ZJ₅闭合，能耗制动电容器C_N＋1向运丝电机D的绕组放电，施以能耗制动，使电机D立即刹车。继电器J₄的另一组触点J_4～2断开，切断了高频电源推动级的电源V_E，高频电源无输出，机床运行程序立即停止。

停电时，交流接触器ZJ释放，如上述，能耗制动作用使运丝电机D迅速克服惯性旋转。

Claims (6)

1、通用型线切割机床电子保护器，包含由信号采集电路、信号处理电路，电机刹车机构及告警电路所构成，其特征是：前述的信号采集电路，其检测信号是从线切割机床中的高频电源R、Y、B三端引出，经一极性切换电路处理后，分两路Y′-B′、B″-R′分别输入到两组轮流工作的控制电路A₁、A₂中，驱动继电器阵列J_1～4动作，使各继电器J_1～4触点按给定程序完成对检测信号的极性切换，两组控制电路的轮流工作，高频电源的输出及运丝电机D的旋转或制动等控制动作。

2、按照权利要求1所述的保护器，其特征在于所述的信号采集电路，检测信号是从线切割机床中的高频电源R、Y、B三端引出，其中B、R端是高频电源的输出端，也即钼丝与工件两端，Y端是从高频电源功放级的一晶体三极管T_P的集电极及其负载电阻R_L′连接点引出。

3、按照权利要求1或2所述的保护器，其特征在于所述的极性切换电路 ，是继电器J₂的两组常闭触点J_2～2、J_2～3与两组常开触点J_2～4、J_2～5组合而成，其中触点J_2～3与触点J_2～5串连，中点与高频电源B端相连，J_2～3的另一边与控制电路A₁的输入端B′相连，J_2～5的另一边接地，另一常闭触点J_2～2，一边连接高频电源的Y端，另一边接地，常开触点J_2～4的一边 连接高频电源的R端，另一边与控制电路A₂的输入端R′相连。

4、按照权利要求1或2所述的电子保护器，其特征在于所述的两组控制电路A₁、A₂。各由若干非门电路组成，非门可以是晶体三极管构成，也可以是集成电路。

5、按照权利要求4所述的保护器，其特征在于所述的两组控制电路A₁、A₂的输入端，共同连接一由多路选通开关K_i、电阻阵列R_i及基准电源E_B组成的门偏压调节电路。

6、按照权利要求1或2所述的保护器，其特征在于所述的继电器阵列J_1～4，其中继电器J₁和J₂分别是两组控制电路A₁、A₂未级的负载，继电器J₃是由钳位二极管D_F＋1从导通转为截止时，电容器C_N通过电阻R_N＋1、J₃的线包放电而驱动的，继电器J₄的一组触点J_4～1和继电器J₃的一组触点J_3～1并联后与电源V_E相连，在触点J_3～1闭合时，驱动继电器J₄动作，并由触点JJ_4～1实现对继电器J₄的自保。

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