控机床5包括数控系统6、机床主轴伺服驱动7、主轴电机9以及进给轴伺服驱动8和进给电机10，进给轴伺服驱动8和进给电机10各设置为三个，分别为第一进给轴伺服驱动13、第二进给轴伺服驱动14、第三进给轴伺服驱动I以及与其对应的第一进给电机16、第二进给电机17、第三进给电机18 ;所述功率传感器I安装在数控机床5的主轴伺服驱动7后端，功率传感器I输出端连接数据采集模块2，数据采集模块2输出端连接至信号处理模块3，信号处理模块3输出端同信号输出模块4连接，信号输出模块4输出端连接至数控系统6的通讯接口。
[0016]所述数控机床5为采用西门子840D数控系统6的外圆磨床，所述功率传感器器为变频霍尔型功率传感器且其响应速度小于100MS ;所述数据采集卡11具有模拟量输入、数字量输出接口以及RS232信号、以太网、R0FIBUS通讯接口，其通过USB接口可与单片机、PC电脑、具有Android系统和1S系统的智能设备通讯；所述触摸屏12为windows7平板电脑，其中平板电脑安装有控制数据采集卡11的软件，所述软件为现有技术，软件具备采样设置、基准功率设置、高低通滤波、信号包络、输出信号设定的功能。
[0017]—种如实施例1的机床空行程消除系统的机床空行程消除方法，具体步骤如下:
1)将功率传感器I安装至机床主轴电机9的变频器；
2)功率传感器I采集机床主轴的空转功率，通过数据采集卡11传递至平板电脑进行滤波、包络等处理；
3)平板电脑实施显示机床功率曲线并获取机床空载功率，设置功率信号的阈值Pth;
4)机床在空行程段快速进给接近工件，当刀具与工件接触时的功率Pcontact>Pthl时，数据采集卡11发出数字信号至数控系统6的I/O接口，调整进给轴速度至所设定的加工速度；当Pcontact>Pth2时，数据采集卡11发出数据信号至数控系统6的I/O接口，停止进给轴运动防止对机床、刀具和工件造成损害，平板电脑实时显示整个加工过程中的机床功率曲线。
[0018]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0019]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种机床空行程消除系统，包括功率传感器(I)、数据采集模块(2)、信号处理模块(3 )、信号输出模块(4 )和数控机床(5 )，其特征在于:所述数控机床(5 )包括数控系统(6 )、机床主轴伺服驱动(7)、主轴电机(9)以及进给轴伺服驱动(8)和进给电机(10);所述功率传感器(I)安装在数控机床(5 )的主轴伺服驱动(7 )后端，功率传感器(I)输出端连接数据采集模块(2)，数据采集模块(2)输出端连接至信号处理模块(3)，信号处理模块(3)输出端同信号输出模块(4)连接，信号输出模块(4)输出端连接至数控系统(6)的通讯接口。2.根据权利要求1所述的机床空行程消除系统，其特征在于，所述功率传感器(I)的响应时间小于100MS。3.根据权利要求1所述的机床空行程消除系统，其特征在于，所述数据采集模块(2)和信号输出模块(4)采用一体的数据采集卡或是分开的独立模块。4.根据权利要求1所述的机床空行程消除系统，其特征在于，所述信号处理模块(3)为PC电脑、单片机、具有Android系统或苹果1S系统的智能设备。5.根据权利要求1所述的机床空行程消除系统，其特征在于，所述机床主轴伺服驱动(7)、进给轴伺服驱动(8)、主轴电机(9)和进给电机(10)的数量大于等于I个。6.一种如权利要求1-5任一所述的机床空行程消除系统的机床空行程消除方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将功率传感器(I)安装至机床主轴伺服驱动(7)的主轴电机(9)输出端； 2)功率传感器(I)采集机床主轴的空转功率，通过数据采集模块(2)将功率信号传输至信号处理模块(3)进行滤波、包络等处理； 3)获取机床空载功率，并设置功率信号的阈值Pth; 4)机床在空行程段快速进给接近工件，当刀具与工件接触时的功率Pcontact>Pthl时，信号输出模块(4)发出信号指令至数控系统(6)的通讯接口，调整进给轴速度至所设定的加工速度；当Pcontact>Pth2时，信号输出模块(4)发出指令信号至数控系统(6)的通讯接口，停止加工过程防止对机床、刀具和工件造成损害；信号输出模块(4)发出的指令为数字I/O信号、RS232信号、以太网或R0FIBUS形式。
【专利摘要】本发明公开了一种机床空行程消除系统和方法，所述机床空行程消除系统包括功率传感器、信号输入模块、信号处理模块、信号输出模块和数控机床，功率传感器安装于数控机床主轴电机的变频器输出端，并连接至数据采集模块，所述数据采集模块、信号处理模块和输出模块依次连接将信号传递给数控机床的数控系统，实现机床刀具和工件的碰撞监测；本发明通过监控机床功率信号，实现对加工过程中刀具-工件接触的实时监测，大大减少了机床空行程的时间，提高了生产效率，同时避免了外界振动、碰撞等干扰，具有更好的稳定性和可靠性，相比其他空行程消除方法大幅降低成本。
【IPC分类】G05B19/406
【公开号】CN105159230
【申请号】CN201510453117
【发明人】张帅, 王帅
【申请人】上海永趋智能科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月29日