線切割機自動保護器的製作方法
2023-11-06 11:52:47 3
專利名稱：線切割機自動保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種用於數控線切割機的自動保護器。
國內現有的線切割機，在加工過程中隨時會出現以下幾種情況(1)當機器工作時，一旦出現切割線斷，運絲電機將仍然帶動貯絲筒高速旋轉，其後果，輕則會把貯絲筒上剩餘的切割線滾亂，使此切割線不能繼續使用，造成浪費；重則會出現由於切割線卡住運絲機構，而使運絲電機燒毀，或使傳動齒輪打壞等嚴重事故。(2)加工過程中有時還會發生因冷卻液槽出水口被堵塞，使冷卻液溢出，大量溢出的冷卻液將流入工具機電器內，破壞其絕緣，造成電器短路及工具機帶電，甚至會造成人身觸電事故。(3)線切割機工作時，一旦突然停電，由於機中整個運絲機構有較大的轉動慣量和運動慣性，它將導致貯絲筒上的限位器越過限位開關，造成切割線拉斷，有的線切割機還會導致絲杆上的螺母飛出等事故。(4)當工具機無人看守加工時，一旦加工結束，由於上述線切割機不能自動切斷總電源，所以它將造成電能浪費，甚至導致各種重大事故。
本自動保護器是為克服現有線切割機存在著上述缺點而設計的。它具有遇切割線斷或冷卻液溢出及加工結束，能自動切斷線切割機的總電源、報警和對貯絲筒電機進行急剎制動；遇突然停電時，對貯絲筒電機同樣能急剎制動。它的特點是不必變更機器原電氣線路，能通用於國內各種型號的線切割機。
下面圍繞本實用新型如何來完成上述功能，進行詳細描述。
本實用新型主要由以下幾方面電路組成電源電路(1)；報警電路(2)；切割線與液位檢測電路(3)；執行電路(4)；加工結束檢測電路(5)；工作指示電路(6)。具體電路見
圖1。
圖1為本線切割機自動保護器的電原理圖。
圖2為本線切割機自動保護器與原線切割機各部分電路的連接、取樣、控制關係圖。
圖3為脈衝極性不符或共「地」關係不符時，「加工結束檢測電路」取樣信號的引入方式圖。本保護器「加工結束檢測電路」的取樣信號，其中來自X和Y步進電機的驅動電路，有時這些電路不允許與本保護器的電路連接，為解決這些問題，圖3採用的方法，是用光電耦合器件耦合，使本保護器電路與這些電路隔離。
圖4為「加工結束檢測電路」的採樣信號，取自高頻電源或高頻電源內繼電器的一個剩餘觸點時的實施方案圖。它可直接通過C0和R0，取自高頻電源的脈衝輸出；有些線切割機加工結束時利用高頻電源內的一隻繼電器關閉其功放電路，因此也可利用此功放控制繼電器的一組多餘觸點進行取樣(如圖4虛線內所示)。
圖5為
圖1的方框圖。
圖中 1－電源電路；2－報警電路；3－切割線與液位檢測電路；4－執行電路；5－加工結束檢測電路；6－指示電路；7－總電源控制電路；8－運絲電機制動電路；9－控制臺；10－高頻電源；11－振蕩電路；12－功放電路；13－冷卻液槽；14、15－液位探針；16－切割線；17－X／Y步進電機驅動電路；①～⑨集成塊接線腳；A、B、C、O－三相電源的三個相和零線；B1－變壓器；BX1～3－熔斷絲；C0～6－電容；CJ－起動交流接觸器及其線包；CJ-1～6－起動交流接觸器CJ的觸點；D1～13－二極體；D14－穩壓管；IC0－光電耦合器；IC1－音樂晶片；IC2－負載傳感器；IC3－四2輸入端「與非」門集成塊(IC3a、IC3b、IC3c、IC3d)；J－繼電器及其線包；J0－高頻電源中繼電器的一個剩餘觸點；J－1、J－2－繼電器J的觸點；K1－開關；LED－發光二極體；R0～8－電阻；V1～2－三極體；Y－揚聲器；YD－運絲電機；a－電源電路輸出電源正極；b－電源電路輸出電源負極；X－X步進電機；Y－Y步進電機；X』、Y』－加工結束信號取樣接口，即X步進電機或Y步進電機的驅動電路上的光電耦合器的輸出端，或高頻電源輸出端，或高頻電源內繼電器的一個剩餘觸點。
下面敘述本自動保護器的基本工作過程，見
圖1和圖5。
當電路投入工作時，「指示電路」中LED亮。一旦被監控的線切割機在加工過程中發生切割線斷或冷卻液位超過限定的高度，其相應的「切割線與液位檢測電路」便輸出信號，推動執行電路動作，切斷線切割機的總電源，並對運絲電機進行電磁製動，同時由報警電路發出報警信號，以提醒操作人員及時排除故障。當線切割機加工工序結束時，相應的「加工結束檢測電路」同樣也能輸出控制信號，推動執行電路動作，隨即切斷線切割機的總電源及對運絲電機進行制動。當突然停電時，電路對運絲電機的制動仍然有效。
下面將詳細敘述本自動保護器的具體電路原理。
一、主要元器件的工作特性及主要電路的組成情況(一)IC2是一種新型的負載傳感器，它的基本特性是當1、2腳構成迴路(迴路電阻≤50KΩ)時，其第4腳輸出高電平，而當1、2腳開路(或迴路電阻＞50KΩ)時，則第4腳呈低電平，在電路中，它用於檢測切割線的通斷狀態。(二)IC3是一隻四2輸入端「與非」門電路，它與各外圍元件分別構成液位與加工結束檢測電路，同時還對IC2的輸出信號進行邏輯傳輸。(三)電路選用能直接工作於9－12伏供電狀態的音樂晶片IC1組成報警單元，其觸發端由J的一組常開觸點J－2控制。(四)由於工具機中不便加裝機械制動裝置，而且要求突然停電時對運絲電機(YD)也須有效地制動，所以電路採用電容儲能式電磁製動方案，並利用原機起動交流接觸器的兩組常閉觸點CJ－5、CJ－6控制儲能電容C5的充放電轉換。當機器啟動後，CJ－5、CJ－6均開路，此時C5被充電，而當CJ釋放停機時，CJ－5、CJ－6隨之閉合，C5對運絲電機(YD)繞組放電，施行電磁製動。
二、具體電路工作原理(一).「切割線與液位檢測電路」工作原理。
檢測電路工作後，如果切割線完好，而且冷卻液沒有溢出(液位較低時)，IC2第4腳呈高電平，IC3a的兩個「與」輸入端同為高電平，此時它輸出低電平；當切割線斷或冷卻液位過高時，IC3a至少有一個輸入端呈低電平，此時它輸出高電平，並經D10、R2推動V2導通，J線包工作，使其串聯於起動迴路的常閉觸點J－1開路，CJ釋放，使整機斷電，隨後運絲電機被制動，IC1同時發出報警信號。
(二).「加工結束檢測電路」工作原理。
在由IC3b、IC3c、IC3d等元件組成的「加工結束檢測電路(5)」中，其檢測信號分別通過R5和R6取自線切割機中的X和Y兩隻步進電機的驅動電路(對某些加工結束後，能自動關閉高頻電源的線切割機，其信號也可以取自相應的高頻電源或高頻電源內繼電器的一個剩餘觸點，如圖4)。圖中IC3c是為防止機器工作前呈死機狀態而設置的。當機器啟動後，步進電機(或高頻電源或高頻電源內的繼電器)還沒有開始工作時，IC3c的輸入端為低電平，其輸出端的高電平一路直接加到IC3d的輸入端，使IC3d的輸出端呈低電平，另一路經D12至IC3b的輸入端，並對C4充電，此時IC3b輸出為低電平。當步進電機(或高頻電源或高頻電源內繼電器)開始工作，並經R5或R6向電路輸入第一個正脈衝時，該脈衝一路經D8加到IC3c的輸入端，使其輸出端向低電平跳變，此時IC3d的輸入端便被拉為低電平，它輸出的高電平又通過D13加到IC3c的輸入端，使得IC3c的輸出端恆定為低電平，此後IC3c對IC3b便失去控制作用，IC3b輸入端所需的高電平信號由驅動脈衝經D7提供，儘管在運絲電機換向時，步進電機及高頻電源均有短時間處於關閉狀態，但由於C4有足夠的容量，可在一定的時間內使IC3b的輸入端維持於高電平狀態。當線切割機加工結束，X、Y步進電機(或高頻電源或高頻電源內繼電器)則停止工作，輸入信號隨之消失，經過一段時間的延時後，當C4上的電壓下降到低於IC3b的轉折電平時，IC3b的輸出端就向高電平跳變，並推動V2導通，使整機斷電，同時YD電機被制動並發出報警信號。為了保證自動停電後，報警電路仍能工作10秒鐘，報警電路設有經D5隔離的儲能電容C2，加工結束後，是否要同時關閉控制臺電源，用戶可利用K1進行選擇。
整個電路只要安裝無誤，不需調試便能正常工作。如果需要改變，加工程序結束後的關機延時時間，可改變C4或R3的參數。圖中的C5若無大容量電容，也可用多隻小容量電容並聯使用。為了使用戶能根據實際需要調節冷卻液限位高度，該液位探針的實施方案採用螺絲調節。
權利要求1.一種線切割機自動保護器，設有電源電路(1)、報警電路(2)、切割線與液位檢測電路(3)、執行電路(4)、加工結束檢測電路(5)、指示電路(6)，本實用新型的特徵是a.所說的切割線與液位檢測電路(3)的組成為一隻負載傳感器IC2，其第1腳(①)與切割線金屬上導輪相連，第2腳(②)與切割線金屬下導輪相連並通過電容C6與電源電路(1)的輸出電源負極(b)相連，第3腳(③)與電源電路(1)的輸出電源正極(a)相連，第5腳與電源負極(b)相連，第4腳與一四2輸入端「與非」門集成塊IC3中的IC3a的第1腳(⑥)相連，IC3a的第2腳(⑦)通過電阻R1與電源正極(a)相連，並直接連接一探針(14)，在電源負極(b)上連有另一根探針(15)，探針的頂端在冷卻液位的最高限位置上，IC3a的第3腳(⑧)與執行電路(4)中的二極體D10正極相連；b.所說的加工結束檢測電路(5)的組成為四2輸入端「與非」門集成塊IC3中的IC3b的第4腳( )與執行電路(4)中的二極體D11正極相連，IC3b的第5、6腳(⑨、⑩)與一二極體D12的負極相連並與一端接在電源負極(b)上的電阻R3的另一端及負極接在電源負極(b)上的電容C4的正極相連，IC3中的IC3c的第8、9腳( )與一二極體D13的負極相連，並與一端接在電源負極上的電阻R4的另一端及正極接在電源負極上的穩壓管D14的負極相連，IC3c的第10腳( )與IC3中的IC3d的第12、13腳( )相連，並連在D12的正極上，IC3d的第11腳( )連在D13的正極上，IC3c的第14腳( )與電源正極(a)相連，IC3d的第7腳( )與電源負極(b)相連，另外，有二隻二極體D7、D8的負極分別接在IC3b的第5、6腳上和IC3c的第8、9腳上，二極體D7、D8的正極相連後各通過一隻電阻R5、R6與加工結束信號取樣接口(X』，Y』)相連；C.所說的執行電路(4)的組成為一三極體V2的基極通過一電阻R2與二極體D10、D11的負極相連，V2的發射極連在電源負極(b)上，V2的集電極通過繼電器線包J與電源正極(a)連接，有一二極體D9與線包J並聯相接，D9的負極接在電源正極上，而J繼電器的一個常閉觸點J-1與起動交流接觸器線包CJ相串聯以控制總電源，一個常開觸點J-2接在報警電路中的觸發位置上。
2.如權利要求1所述的線切割機自動保護器，其特徵是加工結束檢測電路(5)中的加工結束信號取樣接口(X』，Y』)分別接在二隻光電耦合器(IC0)的輸出端上，該二隻光電耦合器的輸入端分別在X和Y步進電機的驅動電路(17)上。
3.如權利要求1所述的線切割機自動保護器，其特徵是加工結束檢測電路(5)中的加工結束信號取樣接口(X』，Y』)通過一電阻R0和電容C0的串聯電路接在工具機的高頻電源(10)輸出電路上。
4.如權利要求1所述的線切割機自動保護器，其特徵是加工結束檢測電路(5)中的加工結束信號取樣接口(X』，Y』)通過高頻電源(10)中關閉功放電路(12)的繼電器的剩餘觸點J0與電源正極(a)相連。
5.如權利要求1或2所述的線切割機自動保護器，其特徵是該保護器還設有運絲電機制動電路，其組成為運絲電機的A』相與一儲能電容C5的負極相連，B』相通過一電阻R7與一二極體D6的正極相連，B』相還通過一熔斷絲BX3與起動交流接觸器CJ的一常閉觸點CJ－6的一端相連，C』相也通過一熔斷絲BX2與CJ的一常閉觸點CJ－5的一端相連，C5的正極、D6的負極以及CJ－5、CJ－6的另一端互相連接。
6.如權利要求1或3所述的線切割機自動保護器，其特徵是該保護器還設有運絲電機制動電路，其組成為運絲電機的A』相與一儲能電容C5的負極相連，B』相通過一電阻R7與一二極體D6的正極相連，B』相還通過一熔斷絲BX3與起動交流接觸器CJ的一常閉觸點CJ－6的一端相連，C』相也通過一熔斷絲BX2與CJ的一常閉觸點CJ－5的一端相連，C5的正極、D6的負極以及CJ－5、CJ－6的另一端互相連接。
7.如權利要求1或4所述的線切割機自動保護器，其特徵是該保護器還設有運絲電機制動電路，其組成為運絲電機的A』相與一儲能電容C5的負極相連，B』相通過一電阻R7與一二極體D6的正極相連，B』相還通過一熔斷絲BX3與起動交流接觸器CJ的一常閉觸點CJ－6的一端相連，C』相也通過一熔斷絲BX2與CJ的一常閉觸點CJ－5的一端相連，C5的正極、D6的負極以及CJ－5、CJ－6的另一端互相連接。
專利摘要本實用新型是一種用於數控線切割機的自動保護器。它具有遇加工結束、切割線斷和冷卻液溢出，能自動切斷總電源，報警及對貯絲筒電機進行急剎制動。遇突然停電時，對貯絲筒電機同樣有急剎制動功能。整個保護器主要由集成電路元件控制。它的特點是電路設計新穎、可靠，不必變更機器原電氣線路，能適用於國內各種型號的線切割機。
文檔編號B23H7/14GK2108599SQ91218399
公開日1992年7月1日 申請日期1991年7月15日 優先權日1991年7月15日
發明者王國君, 陳祖補 申請人:王國君, 陳祖補