專利名稱：數(shù)控臥式刀架自動(dòng)換刀的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控車床刀架控制系統(tǒng)，尤其涉及一種八工位數(shù)控臥式刀架自動(dòng)及手動(dòng)換刀的控制裝置。
技術(shù)背景目前，大多數(shù)機(jī)床的刀架控制只考慮了機(jī)床在自動(dòng)方式下“換刀”，而忽略了刀架本身出現(xiàn)故障時(shí)的保護(hù)功能，一旦發(fā)生定位不準(zhǔn)或強(qiáng)度不夠的故障時(shí)，不能及時(shí)終止工作，以至誤傷工件，損壞刀具的一系列不良后果時(shí)有發(fā)生，造成了工作效率不高，存在工件損傷，廢品率高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種利用控制邏輯機(jī)床PLC程序控制系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能對(duì)刀架進(jìn)行控制，能夠執(zhí)行自動(dòng)與手動(dòng)方式下進(jìn)行換刀動(dòng)作，增加手動(dòng)方式下的正反向換刀功能，從控制精度及生產(chǎn)效率各個(gè)方面完全替代傳統(tǒng)的刀架，從而實(shí)現(xiàn)高效率、高精度、高智能化的自動(dòng)控制裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是數(shù)控臥式刀架的控制裝置包括刀架機(jī)械傳動(dòng)裝置和刀架電氣控制裝置兩部分。刀架控制裝置由刀架、三相交流電動(dòng)機(jī)、溫控開關(guān)、預(yù)分度電磁鐵、預(yù)分度開關(guān)、鎖緊開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器等構(gòu)成刀架基本結(jié)構(gòu)；在刀架的后部接有一個(gè)端子排，三相交流電動(dòng)機(jī)及其溫控開關(guān)的引線接至端子排上；預(yù)分度電磁鐵、預(yù)分度開關(guān)、鎖緊開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器均固連在刀架內(nèi)部；各元器件通過端子排與控制器的接口相連。刀架采用AK31系列數(shù)控刀架，其機(jī)械傳動(dòng)原理是采用三聯(lián)齒盤作為分度定位元件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)后，通過一對(duì)齒輪和一套行星輪進(jìn)行分度傳動(dòng)。刀架轉(zhuǎn)位必須先斷開剎緊裝置，然后才能給電機(jī)供電，按選擇方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器前一工位的選通信號(hào)下降沿到達(dá)時(shí)，預(yù)分度電磁鐵立即供電，電磁鐵接電后待預(yù)定位，電磁鐵插銷插入主軸等分鍵槽內(nèi)，回轉(zhuǎn)被迫停止，預(yù)分度開關(guān)發(fā)出信號(hào)，0跳變?yōu)?時(shí)，電機(jī)立即停止，經(jīng)50ms暫停后，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)使刀架剎緊定位后，鎖緊開關(guān)輸出由0跳變?yōu)?時(shí)，電機(jī)停止，鎖緊開關(guān)發(fā)出鎖緊信號(hào)后，控制系統(tǒng)進(jìn)行位置檢測(cè)，發(fā)出允許刀架進(jìn)行切削加工工件的指令，200ms后電磁鐵斷電。
刀架電氣控制裝置是由PLC可編程序控制器，CNC控制單元控制的電路組成；PLC可編程序控制器采用的是SIEMENS公司的S7-200，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制要求，用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，給變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。數(shù)控裝置采用的是SIEMENS802D將CNC、PLC，通訊等任務(wù)集成于一個(gè)單一部件，免維護(hù)的硬件集成了PROFIBUS接口用于驅(qū)動(dòng)和I/O模塊并具有速裝結(jié)構(gòu)的超薄操作面板，通過PROFIBUS連接的I/O模塊PP72/48零活實(shí)現(xiàn)各被控元件的自動(dòng)控制。
刀架控制電路中控制程序分為自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，自動(dòng)方式通過加工程序?qū)崿F(xiàn)所需刀號(hào)的轉(zhuǎn)換及調(diào)用，手動(dòng)方式通過按鈕實(shí)現(xiàn)不同刀號(hào)間的轉(zhuǎn)換及調(diào)用，不同的用戶可根據(jù)需要編制PLC控制程序。
本實(shí)用新型的有益效果是該控制裝置利用了性能完美的數(shù)控刀架以及好的控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，杜絕因定位不準(zhǔn)或強(qiáng)度不夠造成的工件損傷，發(fā)生廢品率高的現(xiàn)象，可保證零件通過一次裝夾自動(dòng)完成車削為圓、端面、圓弧、螺紋和鏜孔、切槽、切斷等加工工序，從而使該刀架工作完美發(fā)揮高效。


圖1是刀架結(jié)構(gòu)示意圖圖2是刀架電路工作框圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述參照?qǐng)D1，圖中刀架1、端子排2、三相交流電動(dòng)機(jī)3、溫控開關(guān)4、預(yù)分度電磁鐵5、預(yù)分度開關(guān)6、鎖緊開關(guān)7、旋轉(zhuǎn)編碼器8、刀架內(nèi)部9；在刀架1的后部安裝一端子排2，三相交流電動(dòng)機(jī)3以及溫控開關(guān)4的引線接至端子排2上；預(yù)分度電磁鐵5、預(yù)分度開關(guān)6、鎖緊開關(guān)7、旋轉(zhuǎn)編碼器8均固連在刀架內(nèi)部9；各元器件通過端子排2與控制器的接口相連。刀架采用AK31系列數(shù)控刀架，其機(jī)械傳動(dòng)原理是采用三聯(lián)齒盤作為分度定位元件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)后，通過一對(duì)齒輪和一套行星輪系進(jìn)行分度傳動(dòng)。刀架轉(zhuǎn)位必須先斷開剎緊裝置，然后才能給電機(jī)供電，按選擇方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器前一工位的選通信號(hào)下降沿到達(dá)時(shí)，預(yù)分度電磁鐵立即供電，(選通信號(hào)到達(dá)至電磁鐵供電最大延遲須小于60ms)電磁鐵接電后待預(yù)定位，電磁鐵插銷插入主軸等分鍵槽內(nèi)，回轉(zhuǎn)被迫停止，預(yù)分度開關(guān)發(fā)出信號(hào)，0跳變?yōu)?時(shí)，電機(jī)立即停止，經(jīng)50ms暫停后，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)使刀架剎緊定位后，鎖緊接近開關(guān)輸出由0跳變?yōu)?時(shí)，電機(jī)停止，(剎緊線圈通電鎖緊接近開關(guān)發(fā)信號(hào)至電機(jī)停機(jī)制動(dòng)最大延遲小于60ms)鎖緊開關(guān)發(fā)出鎖緊信號(hào)后，控制系統(tǒng)進(jìn)行位置檢測(cè)，發(fā)出允許刀架進(jìn)行切削加工工件的指令，200ms后電磁鐵斷電。
參照?qǐng)D2，刀架電氣控制電路是由PLC可編程序控制器，CNC控制單元控制的電路組成；PLC可編程序控制器采用的是SIEMENS公司的S7-200，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制要求，用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，給變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。數(shù)控裝置采用的是SIEMENS802D將CNC、PLC，通訊等任務(wù)集成于一個(gè)單一部件，免維護(hù)的硬件集成了PROFIBUS接口用于驅(qū)動(dòng)和I/O模塊并具有速裝結(jié)構(gòu)的超薄操作面板，通過PROFIBUS連接的I/O模塊PP72/48零活實(shí)現(xiàn)各被控元件的自動(dòng)控制。
刀架電氣控制電路中控制程序分為自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，自動(dòng)方式通過加工程序?qū)崿F(xiàn)所需刀號(hào)的轉(zhuǎn)換及調(diào)用，手動(dòng)方式通過按鈕實(shí)現(xiàn)不同刀號(hào)間的轉(zhuǎn)換及調(diào)用，不同的用戶可根據(jù)需要編制PLC控制程序。
刀架電氣控制電路中自動(dòng)方式的工作原理是CNC給出換刀指令后，控制器馬上通過刀架編碼器及鎖緊開關(guān)等元件的反饋信號(hào)作出刀位的準(zhǔn)確判斷，如當(dāng)前刀號(hào)和指令刀號(hào)一致并處于鎖緊狀態(tài)，CNC馬上接收到換刀完成信號(hào)；如當(dāng)前刀號(hào)和指令刀號(hào)不一致，控制器將會(huì)作出如下判斷，當(dāng)前刀號(hào)大于編程刀號(hào)，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)并檢測(cè)到與其相一致的刀位信號(hào)后反向旋轉(zhuǎn)鎖緊，具體旋轉(zhuǎn)工位通過PLC的計(jì)數(shù)器判別，當(dāng)前刀號(hào)小于編程刀號(hào)，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)并檢測(cè)到與其相一致的刀位信號(hào)后反向旋轉(zhuǎn)鎖緊，并將完成信號(hào)反饋回CNC控制器。
刀架電氣控制電路中手動(dòng)方式的工作原理是按下操作站的正(反)向換刀按鈕，刀臺(tái)開始順(逆)時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如點(diǎn)動(dòng)，則刀臺(tái)僅旋轉(zhuǎn)一個(gè)相鄰工位并執(zhí)行到位檢測(cè)及校準(zhǔn)；如一直按下該按鈕，則刀臺(tái)連續(xù)旋轉(zhuǎn)直至松開該按鈕再進(jìn)行相鄰工位的到位檢測(cè)及反饋。當(dāng)?shù)都苓B續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)PLC用時(shí)間控制換刀時(shí)間，當(dāng)?shù)都芤蚬收隙B續(xù)旋轉(zhuǎn)不停時(shí)，在換刀所允許的最大時(shí)間后，電機(jī)將自動(dòng)切斷工作，并在CNC顯示器屏幕上顯示相應(yīng)的報(bào)警信息指導(dǎo)維修。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控臥式刀架自動(dòng)換刀的控制裝置，包括刀架機(jī)械傳動(dòng)和刀架電氣控制裝置兩部分；由刀架(1)、端子排(2)、三相交流電動(dòng)機(jī)(3)、溫控開關(guān)(4)、預(yù)分度電磁鐵(5)、預(yù)分度開關(guān)(6)、鎖緊開關(guān)(7)、旋轉(zhuǎn)編碼器(8)、刀架內(nèi)部(9)構(gòu)成刀架基本結(jié)構(gòu)；其特征在于在刀架的后部接有一個(gè)端子排(2)，三相交流電動(dòng)機(jī)(3)及其溫控開關(guān)(4)的引線接至端子排(2)上；預(yù)分度電磁鐵(5)、預(yù)分度開關(guān)(6)、鎖緊開關(guān)(7)、旋轉(zhuǎn)編碼器(8)均固連在刀架內(nèi)部(9)，各元器件通過端子排(2)與控制器的接口相連。
專利摘要一種數(shù)控臥式刀架自動(dòng)換刀的控制裝置，包括刀架機(jī)械傳動(dòng)和刀架電氣控制兩部分；由刀架1、三相交流電動(dòng)機(jī)3、溫控開關(guān)4、預(yù)分度電磁鐵5、預(yù)分度開關(guān)6、鎖緊開關(guān)7、旋轉(zhuǎn)編碼器8等構(gòu)成刀架機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；在刀架的后部接有一個(gè)端子排，三相交流電動(dòng)機(jī)及其溫控開關(guān)的引線接至端子上；預(yù)分度電磁鐵、預(yù)分度開關(guān)、鎖緊開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器均固連在刀架內(nèi)部，各元器件之間通過端子排與控制器的接口相連；刀架電氣控制電路由PLC可編程序控制器，CNC控制單元控制的電路組成；控制程序分為自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，自動(dòng)方式通過加工程序?qū)崿F(xiàn)所需刀號(hào)的轉(zhuǎn)換及調(diào)用，手動(dòng)方式通過按鈕實(shí)現(xiàn)不同刀號(hào)間的轉(zhuǎn)換及調(diào)用。
文檔編號(hào)B23Q3/00GK2923163SQ20052007970
公開日2007年7月18日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者李維謙 申請(qǐng)人:天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司