一种木材铣削加工电主轴实时监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于实时监控木材铣削加工电主轴的自动控制系统，属于木材铣削加工电主轴监控领域。
【背景技术】
[0002]木材加工的主要特点是高速铣削，而木材铣削加工电主轴是木工机床的加工头，其集成了传统机床主轴结构与现代高速电机技术，具有结构紧凑、节能高效等特点，已被广泛应用。
[0003]在长期的使用中可以发现，木材铣削加工电主轴的性能对木工机床的整体加工水平会产生直接影响。具体来说，由于木材属于有机各向异性材料，具有一定的强度和硬度，并且木材具有天然节疤等缺陷，因而，木材在高速铣削加工过程中，木材铣削加工电主轴会因受力不均、长时间运转、装配问题等因素而引发振动、出现持续过热等状况，而且木材铣削加工电主轴的前后轴承、定子、转子等部件在长时间处于超负荷运转后极易发生故障或损坏，这些都会对木材铣削加工电主轴的加工性能和使用寿命产生较大影响。
[0004]目前传统的做法是在木材铣削加工电主轴发生故障或损坏后，停机进行检修。这种做法的缺陷是:一方面，木材铣削加工电主轴发生故障后再查找故障原因的话，费时费力，降低了生产效率，另一方面，当木材铣削加工电主轴发生损坏需要更换时，必须停止生产，势必延缓工作进度，降低生产效率。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种木材铣削加工电主轴实时监控系统，其可对木材铣削加工电主轴的性能指标实现实时有效地监测，提前预测出故障与损坏的发生，达到加快工作进度、提高生产效率的目的。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0007]—种木材铣削加工电主轴实时监控系统，用于木材铣削加工电主轴，木材铣削加工电主轴包括主轴，主轴的前、后端上分别装配有前轴承、后轴承，前、后轴承装配在轴承座内且经由轴承座与外壳相固定，主轴的中部安装有转子，转子的外周对应设有定子，定子固定在外壳内壁上且缠绕有定子线圈，主轴的后端设有气缸且与气缸的拉杆相对应，其特征在于:实时监控系统包括控制器，控制器与设置在木材铣削加工电主轴上的用于检测定转子温升的第一温度传感器、用于检测前、后轴承温升的第二温度传感器、用于检测前、后轴承振动的加速度传感器、用于检测主轴转速的转速编码器、用于检测松拉刀机构动作是否到位的接近开关组、用于检测气缸气压的压力传感器、用于分别检测木材铣削加工电主轴的电压、电流的电压传感器、电流传感器相连。
[0008]较佳地，与所述定子两端分别相对的所述外壳内壁上，沿所述外壳内壁的圆周均布有多个所述第一温度传感器，且所述第一温度传感器的感测范围大于等于其所在所述外壳内壁圆周的半径。
[0009]较佳地，与构成所述前轴承的两个轴承之间的间隙相对的所述轴承座内壁上，沿所述轴承座内壁的圆周均布有多个所述第二温度传感器，与构成所述后轴承的两个轴承之间的间隙相对的所述轴承座内壁上，沿所述轴承座内壁的圆周均布有多个所述第二温度传感器，且所述第二温度传感器的感测范围大于等于其所在所述轴承座内壁圆周的半径。
[0010]较佳地，所述加速度传感器固定在所述轴承座外壁凹设的沉孔内且与所述前轴承或所述后轴承相贴近。所述加速度传感器为三轴向加速度传感器。
[0011]较佳地，所述转速编码器由光电传感器和码盘构成，其中，码盘固定在所述主轴的后端上，光电传感器对应码盘设置。
[0012]较佳地，所述接近开关组由对应所述气缸上的所述拉杆后端相应设置的伸出到位检测接近开关和缩回到位检测接近开关构成。
[0013]较佳地，所述压力传感器设置在所述气缸的入气口处。
[0014]较佳地，所述电压传感器并联在所述定子线圈的A、B相接线端之间，所述电流传感器串联在所述定子线圈的C相接线端上。
[0015]本实用新型的优点是:
[0016]本实用新型可对木材铣削加工电主轴的性能指标实现实时、有效地监测，涉及的性能指标有定转子温升、前后轴承温升、前后轴承振动、主轴转速、松拉刀机构动作是否到位、气缸气压值、电主轴三相电压、电流和功率、不同转速下的工作时间以及总工作时间等，以使通过对性能指标的监测，来提前预测出即将发生的故障与损坏，从而对木材铣削加工电主轴采取提前进行停转等控制措施，避免故障或损坏发生而导致工作进度的延缓与生产效率的降低。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实时监控系统的组成示意图。
[0018]图2是本实用新型实时监控系统在木材铣削加工电主轴上的安装设置说明图。
[0019]图3A-图3C是第一温度传感器布置的实例图。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型实时监控系统用于木材铣削加工电主轴，如图1和图2，木材铣削加工电主轴包括安装松拉刀机构10的主轴11，主轴11的前、后端上分别装配有前轴承13、后轴承14，前、后轴承13、14分别装配在轴承座131、141内且各自经由轴承座131、141与外壳16相固定，主轴11的中部，即前、后轴承13、14之间安装有转子12，转子12的外周对应设有定子15，定子15固定在外壳16内壁上且缠绕有定子线圈(图中未示出)，主轴11的后端设有气缸17且与气缸17的拉杆171相对应设置，定子线圈、气缸17各自与相应驱动系统(图中未示出)相连。
[0021]如图1和图2，本实用新型实时监控系统包括控制器20，控制器20与设置在木材铣削加工电主轴(下面简称电主轴)上的用于检测定转子温升的第一温度传感器21、用于检测前后轴承温升的第二温度传感器22、用于检测前后轴承振动的加速度传感器24、用于检测主轴转速的转速编码器25、用于检测松拉刀机构动作是否到位的接近开关组28、用于检测气缸气压的压力传感器23、用于检测电主轴电压的电压传感器、用于检测电主轴电流的电流传感器相连。
[0022]在木材铣削加工过程中会产生大量的粉尘，因此电主轴的工作环境较金属切削电主轴更加恶劣，温度测量受工作环境和电主轴的结构因素影响较大。因而，本实用新型对第一温度传感器21、第二温度传感器22的测温位置进行了合理设计，下面详述:
[0023]为了更精准地对定子15、转子12的温升进行测量，与定子15两端分别相对的外壳16内壁上，沿外壳16内壁的圆周均布有多个第一温度传感器21。也就是说，定子15各端相对应地在外壳16内壁上设有沿外壳16内壁的圆周均布的多个第一温度传感器21。如图2，图中仅示出了定子15 —端上对应设置的第一温度传感器21，而定子15另一端对应设置的第一温度传感器未不出。
[0024]并且较佳地，第一温度传感器21的感测范围大于等于其所在外壳16内壁圆周的半径。为了避免同一外壳16内壁圆周上的各温度测点相互干扰以及保证测温数据准确性，在本实用新型中，均布在同一外壳16内壁圆周上的第一温度传感器21的数量可为2个、3个、4个或更多个，分别如图3A至图3C所示，在图中，标号30表示第一温度传感器21的感测范围(参见细线圆圈)，标号40表示外壳16内壁圆周(参见粗线圆圈)。考虑到感测面积的重合程度对第一温度传感器21的感测效果与成本的影响，在实际使用中，以图3B示出的均匀布置方式为宜，即在外壳16内壁圆周上均布3个第一温度传感器21且令第一温度传感器21的感测范围大于等于其所在外壳16内壁圆周的半径，这样的设置可以实现对电主轴外壳16内壁周向整个区域的全面准确监测，不会出现监测盲区。
[0025]为了避免前、后轴承温升受电主轴内部油脂、粉尘的干扰，与构成前轴承13的两个轴承之间的间隙相对的轴承座131内壁上，沿轴承座131内壁的圆周均布有多个第二温度传感器22，与构成后轴承14的两个轴承之间的间隙相对的轴承座141内壁上，沿轴承座141内壁的圆周均布有多个第二温度传感器22。
[0026]并且与第一温度传感器21相似地，较佳地，第二温度传感器22的感测范围应大于等于其所在轴承座131或141内壁圆周的半径。为了避免同一轴承座131或141内壁圆周上的各温度测点相互干扰以及保证测温数据准确性，均布在同一轴承座131或141内壁圆周上的第二温度传感器22的数量可为2个、3个、4个或更多个，其中，考虑到感测面积的重合程度对第二温度传感器22的感测效果与成本的影响，在轴承座131、141内壁圆周上各均布3个第二温度传感器22且令第二温度传感器22的感测范围大于等于其所在轴承座131或141内壁圆周的半径为宜，这样的设置可以实现全面准确的监测，不会出现监测盲区。在本实用新型中，第二温度传感器22的布置方式可参考图3A至图3C来理解。
[0027]在实际使用中，加速度传感器24优选固定在轴承座131的外壁上凹设的沉孔18内且与前轴承13相贴近，或者，加速度传感器24优选固定在轴承座141的外壁上凹设的沉孔内且与后轴承14相贴近。在实际应用中，测量前轴承13或后轴承14中的任意一个的振动状况既可，加速度传感器24所检测到的前轴承13或后轴承14的振动状况即可代表前轴承13和后轴承14所共同受到的振动情况，这样的设计可使加速度传感器24在准确对前轴承13或后轴承14的振动情况进行测量而得出振动变形数据时，其自身不会因前轴承13或后轴承14的振动而受到损坏。
[0028]较佳地，加速度传感器24选用三轴向加速度传感器。三轴向加速度传感器可同时检测轴承(前轴承13或后轴承14)在与主轴11轴向方向垂直的纵平面内的水平方向、垂直方向上以及主轴11轴向方向上的振动变形，从而对电主轴内前、后轴承13、14附近是否发生故障进行判断。
[0029]如图2，转速编码器25由光电传感器252和码盘251构成，其中，码盘251固定在主轴11的后端上，光电传感器252对应码盘251设置。主轴