通用车床节能安全控制装置的制作方法

本实用新型涉及机械加工生产、教学技术领域，具体的说是一种通用车床节能安全控制装置。

背景技术：

近几年来,能源和生态危机成为全世界关注的热点问题,可持续发展，逐渐成为未来经济和社会发展的主旋律，经济发展也逐渐从总量过渡到质量。现代机械制造在全民共建环境友好型社会的要求和氖围下,也慢慢地向“绿色制造”这一方向转变,低碳制造理论作为这一方面最具代表性的制造理论已成为当今社会各个领域的制造生产要求。本文通过作者多年来的教学研究，通过浙大学习探讨，首先对我院数量多，耗电大的通用车床进行改进，下面是研究的过程。

通用车床数量多，加工时间长，早已经被列为能源消耗的大户，但是没有人能意识到如何通过采用现有的工艺技术，来挖掘出节省能源的潜力；实际上，只要通过在工作时有意识的减少机床的待机时间或在设备上使用一定技改，减少待机时间和待机电流，即可实现节能30%以上的成绩；虽然人们非常清楚高效节能措施可以极大降低设备的运行费用，但是，高效的节能措施的普及工作还是步履蹒跚；迄今为止，设备的外围装备和辅助设施一直是工业领域在提高能源效益方面所采取的最优化改造措施的主要对象；目前，数控机床等具有变频能力的设备已经在较大程度上减少了浪费；但是，目前还有占1/3生产设备尤其是切削机床，还是保持在较低级控制水平，更谈不上节约能源，精益管理，低碳制造，其能源消耗在对节能潜力的探究上仍得不到足够的重视。

尤其是技工学院学生数量增加，实习任务加重，调查发现各教学机加工车间的切削机床，仍然是现代数控加工学习的基础设备，其加工设备的耗电量在持续增加；机床制造厂家在近几年里也意识到了这个问题的紧迫性，经常会从客户那里了解这方面的意见。无论是一个企业的单台设备的能耗，还是全部设备在不同加工方式上的能耗，都显得非常重要。对使用寿命周期的分析结果表明，在工厂中，一台中等规格的车床依据不同的使用条件，按三班工作制，其电能使用每年最少可达30000度，生产等待浪费12000度，占到整个运行费用的40%。

以数量较多的CA6140车床为例，来研究低碳制造的问题，其功率件耗电统计是，主电机占90%，水泵6%，快进刀2%，照明1%，控制器件等1%,而且工作同时率研究统计主电机100%，水泵50%，照明50%，快进刀5%，分析显见，主电机是车床用电大户，所以，以主电机节约用电项来进行分析。

对中等难度件一般统计发现，在技工院校学生实习中，机床开机后工作占时率不到30%，待机占时率高达70%以上；而在工厂中的熟练工人，机床开机后加工待机时间明显缩短，工作占时率60%，待机占时率40%；从以上数据分析可见，通过提到高操作熟练程度可减少待机时间的电能浪费；这些方面需要通过劳动时间经验的积累，需慢慢提高，我们本文不做探讨，重点研究在无法进一步提高劳动操作熟练程、缩短待机时间比例的前提下，通过技改来减小待机消耗电能的方法。

技工院校车间实习的大多是国产通用车床厂生产的CA6140通用车床，主电机功率7.5KW，每天上课6小时，每年200天，按60%使用率计算，年耗电量是7.5*6*200*60%=5400度电，年待机浪费耗电量是5400*70%=3780度电，中等规模学生实习车间有80台车床，共浪费是3780*80=30240度电。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是克服上述现有技术的不足，提供一种节能安全、成本低、制造简单的通用车床节能安全控制装置。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

通用车床节能安全控制装置，包括床体，床体上位于夹盘的位置设置有可转动并保护安全的防护罩，防护罩的转动位置连接有用于控制机床电机运行与制动的第一微动开关，床体上靠近操纵杆的位置设置有用于控制机床电机运行的第二微动开关。

以下是本实用新型对上述方案的进一步优化：

防护罩为弧形的透明护罩，防护罩的一端通过转动装置转动连接在护板上，第一微动开关安装在护板上靠近转动装置的位置处，操纵杆通过固定块安装在传动杆上，操纵杆与第二微动开关连接。

进一步优化：车床原控制电路与电源控制连接，电源控制与电机M连接，电源控制与电机M之间与第一微动开关的常开控制开关连接。

进一步优化：第一微动开关另一端的常闭开关与电机M的停机制动连接，电机M的主电路上分别设置有Y形连接和△形连接，第二微动开关的常开控制开关与△形连接，第二微动开关的常闭控制开关与Y形连接，并可通过第一微动开关和第二微动开关的控制进行转换运行。

进一步优化：控制方法中的Y型运行和△形运行之间进行联锁，并增加了Y-△顺序启动控制，防止不经Y形直接进入△形运行导致工作失误。

进一步优化：△形连接使用时由△形启动到△形运行，保证在需要大功率工作时的待机长时间节能。

进一步优化：操控步骤如下：

第一步：按下车床电源启动按钮，接通电源，此时电动机未启动，防护罩位于开启状态；

第二步：将防护罩放下，通过第一微动开关控制电路将电动机M处于Y形状态，由原来的全压待机改为降压待机，电流只有原来全压待机的1/3；

第三步：将操纵杆抬起时，通过第二微动开关控制电路将电动机M从Y形状态切换至△形状态，电机M全压启动运行；

第四步：将操纵杆断开时，通过第二微动开关控制电路将电动机M从△形状态切换至Y形状态，电机M转为降压待机；

第五步：将防护罩打开，通过第一微动开关控制电路进行停车制动，由Y形状态切换至停止制动状态，制动时间约为2秒。

本实用新型通过防护罩及在两个微动开关，即保证了安全，防止了在装夹时的伤人事故，又有效减少飞溅铁屑伤人及切削液飞溅，又使工件快速停止运转，同时，减少了操作距离，也增加了操作的便捷，提高了劳动效率，使机床主电机电流有效节省66%，不影响可靠运行，可防止启动时对电网冲击，还减少机床电路老化和损坏，同时该装置成本很低，制造简单。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

附图1是本实用新型实施例机床的结构示意图；

附图2是本实用新型实施例机床的侧视结构示意图；

附图3是本实用新型实施例机床的控制结构简图。

图中：1-床体；2-夹盘；3-防护罩；4-第一微动开关；5-护板；6-传动杆；7-操纵杆；8-第二微动开关；9-固定块。

具体实施方式

实施例，如图1、图2所示，通用车床节能安全控制装置，包括床体1，床体1上位于夹盘2的位置设置有可转动并保护安全的防护罩3，防护罩3的转动位置连接有用于控制机床电机运行与制动的第一微动开关4，床体1上靠近操纵杆7的位置设置有用于控制机床电机运行的第二微动开关8。

所述防护罩3为弧形的透明护罩，材料可为亚克力材料等，防护罩3的一端通过转动装置转动连接在护板5上，第一微动开关4安装在护板5上靠近转动装置的位置处。

所述操纵杆7通过固定块9安装在传动杆6上，操纵杆7与第二微动开关8连接。

如图3所示，本车床的控制方法及使用步骤如下：

所述车床原控制电路与电源控制连接，电源控制与电机M连接，电源控制与电机M之间与第一微动开关4的常开控制开关连接，第一微动开关4另一端的常闭开关与电机M的停机制动连接，电机M的主电路上分别设置有Y形连接和△形连接，第二微动开关8的常开控制开关与△形连接，第二微动开关8的常闭控制开关与Y形连接，并可通过第一微动开关4和第二微动开关8的控制进行转换运行。

所述控制方法中的Y型运行和△形运行之间进行联锁，并增加了Y-△顺序启动控制，防止不经Y形直接进入△形运行导致工作失误。

所述△形连接使用由△形启动到△形运行，保证在需要大功率工作时的待机长时间节能。

所述停机制动包括机械制动和电力制动，本实施例中为电力制动，电力制动可为能耗制动、电容制动、反接制动。

第一步：按下车床电源启动按钮，接通电源，此时电动机未启动，防护罩3位于开启状态；

第二步：将防护罩3放下，通过第一微动开关4控制电路将电动机M处于Y形状态，由原来的全压待机改为降压待机，电流只有原来全压待机的1/3；

第三步：将操纵杆7抬起时，通过第二微动开关2控制电路将电动机M从Y形状态切换至△形状态，电机M全压启动运行；

第四步：将操纵杆7断开时，通过第二微动开关2控制电路将电动机M从△形状态切换至Y形状态，电机M转为降压待机；

第五步：将防护罩3打开，通过第一微动开关4控制电路进行停车制动，由Y形状态切换至停止制动状态，制动时间约为2秒。

所述通过上述控制方法，将原来待机大部分时间改为停机，将主电机全压启动改为减压启动，全压待机改为减压待机，减小启动及待机电流，能源效益可得到显著的改善，将主电机待机时间比例减小至30%，剩余待机时间主电动机电流减小到1/3,因减少待机时间年节约每台3780*70%=2646度电，因减小主电动机待机电流年节约每台3780*30%*0.66=748度电，合计2646+748=3394度电，一个车间年节约共3394*80=271520度电，可节省271520*0.6元，约16万元人民币。

本实用新型通过防护罩及在两个微动开关，即保证了安全，防止了在装夹时的伤人事故，又有效减少飞溅铁屑伤人及切削液飞溅，又使工件快速停止运转，同时，减少了操作距离，也增加了操作的便捷，提高了劳动效率，使机床主电机电流有效节省66%，不影响可靠运行，可防止启动时对电网冲击，还减少机床电路老化和损坏，同时该装置成本很低，制造简单。