Способ защиты инструмента от перегрузок и устройство для его реализации Советский патент 1985 года по МПК B23Q11/04 B23B49/00 

Изобретение, относится к станкостроению и может быть использовано в расточных и сверлильных станках при глубоком фрезеровании, сверлении и нарезании резьбы для защиты от поломки инструмента. Известен способ защиты инструмента от поломок, при котором контролируют нагрузку по току в одной из фаз цепи статора электродвигателя привода главного движения, при превышении им порогового значения, соответствующего возможной поломке инструмента, формируют сигнал на отключение двигателя и вывод инструмента из зоны обработки 1. Известно устройство, осуществляющее известный способ, которое содержит трансформатор тока в одной из фаз цепи статора двигателя, к вторичной обмотке которого подключен пороговый элемент, (реле максимального тока) 1. Недостатками известного способа и осуществляющего его устройства являются низкос быстродействие, обусловленное тем, что контролируется только один фазный ток электродвигателя, тогда как в предаварийном режиме два других фазных тока могут раньще достигнуть установки срабатывания реле. При этом задержка может составить до Т/2 (где Г 20 мс-период). Кроме того, время достижения возрастающим фазным током уставки реле максимального тока составляет несколько миллисекунд, т.е. аварийное увеличение фазного тока фиксируется с определенной временной задержкой. Цель изобретения повыщение быстродействия защиты инструмента от перегрузок. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты инструмента от перегрузок, предусматривающему контроль тока в одной из фаз цепи статора электродвигателя привода главного движения, дополнительно контролируют токи во второй и третьей фазах цепи статора, выпрямляют и суммируют все указанные токи и определяют величину производной суммы выпрямленных токов, по которой судят о перегрузке инструмента.. В устройстве для защиты инструмента от перегрузок, содержащем трансформатор тока, установленный в одной из фаз цепи статора электродвигателя привода главного движения, и пороговый элемент, во вторую и третью фазы цепи статора дополнительно введены соответственно второй и третий трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединены звездой с вторичной обмоткой первого трансформатора и подключены к введенным в устройство и последовательно соединенным трехфазному выпрямителю, сглаживающему конденсатору и дифференцирующему устройству, к выходу которого подключен пороговый элемент. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - осциллограмма фазных токов и,., ie,.. iо.электродвигателя; на фиг. 3 - кривые изменения первичного тока Ji и вторичного напряжения Ua трансреактора (дифференцирующего устройства). Устройство содержит деталь 1, инструмент 2, механизм 3 зажима инструмента, щпиндель 4, механизм 5 подачи, орган 6 настройки подачи, орган 7 настройки скорости, механизм 8 реверса, электродвигатель 9, трехфазный трансформатор 10 тока, обмотки которого соединены звездой, трехфазный выпрямительный мост 11, сглаживающий конденсатор 12, трансреактор 13, диод 14, пороговый элемент 15. Защита инструмента от перегрузки осуществляется следующим образом. Ток ij в первичной обмотке трансреактора 13 представляет собой однополярный, сглаженный конденсатором 12 ток величиной Зн, где Зл - амплитуда синусоидального линейного тока vi,..i6,..if..Такой ток получается как сумма выпрямленных линейных токов электродвигателя. При рабочей подаче инструмента 2, когда амплитуды линейнь1Х токов электродвигателя 9 изменяются незначительно, ток ij в первичной обмотке трансреактора 13 практически постоянен. Трансреактор 13 представляет собой дифференцирующий элемент: напряжение Ue на его вторичной обмотке пропорционально производной тока ij в перчивной обмотке U,- ixn о t т rf irMTTJi: irj ii j кя ci ТТ.- vV.- Диодом 14 выделяются только положительные значения Ua, т.е. при , что соответствует увеличению фазных токов двигателя 9. Поэтому при постоянной рабочей подаче Uz О и пороговый элемент 15 защихы не срабатывает. при изменении рабочей подачи инструмента 2 в допустимых пределах в токе j трансреактора появляется переменная составляющая. Одновременно появляется переменная составляющая и на выходе трансреактора 13. По максимальному уровню напряжения Uj на выходе трансреактора 13, соответствующему максимальной рабочей подаче, отстраивают пороговый элемент 15. При перегрузке инструмента 2, с возможностью его поломки, резко увеличиваются линейные токи iA,..ie,..i«..электродвигателя и напряжение на выходе трансреактора 13 возрастает скачком выще уставки порогового элемента 15, который мгновенно срабатывает. На выходе порогового элемента появляется сигнал, используемый для прекращения подачи инструмента 2 и отвода его из зоны обработки детали 1. Предлагаемый способ защиты инструмен ° перегрузки и устройство для его осуществления отличаются высоким быстродействием, обеспечивающим предотвращение поломки инструмента при перегрузках.

При сверлении отверстий диаметром 3 мм глубиной 60 мм на станке 2А118 с подачей 0,2 мм/об, при частоте вращения шпинделя 800 об/мин (материал детали - сталь 30,

материал сверла - сталь Р6М5) быстродействие защиты составляет 1,5-2,0 мс. Стойкость сверла повышается в 2-3 раза.

1. Способ защиты инструмента от перегрузок, при котором контролируют величину тока в одной из фаз цепи статора электродвигателя привода главного движения, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия, дополнительно контролируют токи во второй и третьей фазах цепи статора, выпрямляют и суммируютзсе указанные токи и определяют величину производной суммы выпрямленных токов, по которой судят о перегрузке инструмента. 2. Устройство для защиты инструмента от перегрузок, содержащее трансформатор тока, установленный в одной из фаз цепи статора электродвигателя привода главного движения, и пороговый элемент, отличающееся тем, что во вторую и третью фазы цепи статора дополнительно введены соответственно второй итретий трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединены звездой со вторичной обмоткой первого трансформатора и подключены к введенным в устройство и последовательно соединенным трехфазному выпрямителю, сглажив ающему конденсатору и дифференцирующему устройству, к выходу которого подключен пороговый элемент. 7

If, i-e Ic L

фиг.д