專利名稱：雙立柱立式車床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙立柱立式車床，尤其是通過現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)控制的雙 立柱立式車床。
背景技術(shù)：
目前，大多數(shù)機(jī)床釆用電氣控制系統(tǒng)，主要由開關(guān)量(也稱數(shù)字量)
的輸入和輸出控制，由PLC可編程控制對(duì)開關(guān)量信號(hào)的邏輯處理。技術(shù)故 障信息是PLC輸出結(jié)合數(shù)字顯示表顯示故障代碼，然后根據(jù)故障代碼查找 說明書找出相對(duì)應(yīng)故障信息內(nèi)容，或有經(jīng)驗(yàn)的操作者需事前記憶該故障代 碼所對(duì)應(yīng)的故障信息內(nèi)容，才能排除故障點(diǎn)。非常不方便。
另外，該機(jī)床刀架的移動(dòng)速度指令是通過外接兩組電位器，結(jié)合PLC 可編程控制控制開關(guān)量的輸入輸出來改變模擬信號(hào)的輸入。伺服驅(qū)動(dòng)器接 入模擬輸入信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，控制伺服電機(jī)速度，從而 控制機(jī)床刀架移動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)機(jī)床刀架的工作進(jìn)給速度和快速移動(dòng)速度。 該伺服驅(qū)動(dòng)器接入的模擬輸入信號(hào)易受干擾，就會(huì)出現(xiàn)控制不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
由于信號(hào)干擾易受傳輸距離的影響，信號(hào)衰弱嚴(yán)重；伺服的運(yùn)行、停止、
復(fù)位、速度信號(hào)多，就會(huì)導(dǎo)致接線多、安裝費(fèi)用成本高。該模擬信號(hào)易受
到干擾的干擾源有
1、工業(yè)設(shè)備如感應(yīng)加熱設(shè)備、高頻電焊機(jī)、X光機(jī)、高頻設(shè)備等.強(qiáng) 大的輸出功率除通過空間輻射干擾外，還通過工頻電力網(wǎng)干擾。2、 電力設(shè)備包括伺服電機(jī)、電鉆、繼電器、電梯等設(shè)備通、斷產(chǎn)生 的電流劇變及伴隨的電火花成為干擾源；電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載(如電弧 爐等)、不間斷電源(UPS)等同態(tài)電源轉(zhuǎn)換設(shè)備產(chǎn)生大量諧波涌入電網(wǎng)成為 干擾源；日光燈等照明設(shè)備也產(chǎn)生輝光放電噪聲干擾。
3、 電網(wǎng)干擾指由50Hz交流電網(wǎng)強(qiáng)大的電^茲場和大地漏電流產(chǎn)生的 干擾，以及高壓輸電線的電暈和絕緣斷裂等接觸不良產(chǎn)生的微弧和受污染 導(dǎo)體表面的電火花。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種獲取故障信息內(nèi)容較方便、對(duì)現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性高、抗 干擾能力強(qiáng)，控制較穩(wěn)定的雙立柱立式車床。
一種雙立柱立式車床，主要包括控制回路輸入單元、顯示裝置、PLC數(shù) 據(jù)控制裝置、控制回路輸出單元、左刀架雙軸控制單元和右刀架雙軸控制 單元，該P(yáng)LClt據(jù)控制裝置通過現(xiàn)場總線對(duì)左、右刀架雙軸控制單元實(shí)現(xiàn)控 制，控制回路輸入單元接入PLC數(shù)據(jù)控制裝置的輸入回路中；控制回路輸出 單元接入PLC數(shù)據(jù)控制裝置的輸出回路中；所述的顯示裝置與PLC數(shù)據(jù)控制 裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，用于顯示數(shù)據(jù)、狀態(tài)、執(zhí)行功能和故障信號(hào)等內(nèi)容。
該控制回路輸入單元主要包括按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、壓力開關(guān)、波段開 關(guān)、接近開關(guān)、保護(hù)器開關(guān)和繼電器接點(diǎn)。
所述的控制回路輸出單元主要包括中間繼電器，通過中間繼電器觸點(diǎn)給 電磁閥、交流接觸器、軟啟動(dòng)器、潤滑泵，通過交流接觸器及軟啟動(dòng)器控 制電動(dòng)4幾的運(yùn)行。
所述的顯示裝置采用HMI人才幾界面。所述的左刀架雙軸控制單元包括有左刀架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元、u軸進(jìn)給 伺服電機(jī)、w軸進(jìn)給伺服電機(jī)、u軸編碼器反饋單元、w軸編碼器反饋單元和
U、 W限位開關(guān)；
所述的右刀架雙軸控制單元包括有右刀架雙軸伺^l良驅(qū)動(dòng)單元、X軸進(jìn)給 伺服電機(jī)、Z軸進(jìn)給伺服電機(jī)、X軸編碼器反饋單元、Z軸編碼器反饋單元和 X、 Z限位開關(guān)；
該U、 W、 X、 Z四軸編碼器反饋單元直接輸出反々貴信號(hào)給左、右刀架雙軸 伺服驅(qū)動(dòng)單元；該U、 W、 X、 Z四軸的限位開關(guān)輸出開關(guān)信號(hào)至該左、右刀 架雙軸祠服驅(qū)動(dòng)單元，由該左、右刀架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元向PLC數(shù)據(jù)控制裝 置輸入U(xiǎn)、 W、 X、 Z四軸的限位開關(guān)信號(hào)和反饋信號(hào)，該P(yáng)LC數(shù)據(jù)控制裝置對(duì) 輸入信號(hào)凄t據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，輸出有關(guān)控制U、 W、 X、 Z四軸的運(yùn)行、停 止、故障復(fù)位、速度設(shè)定值的指令信號(hào)來驅(qū)動(dòng)控制U、 W、 X、 Z四軸的伺服 進(jìn)給電機(jī)。
該P(yáng)LC數(shù)據(jù)控制裝置與PC連接。
本發(fā)明通過現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)控制裝置與驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)之間的通 信，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。該現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù) 字、雙向、多站的通信系統(tǒng)，主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制 器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級(jí)控制 系統(tǒng)之間的信息傳遞問題，抗干擾性能強(qiáng)，不受傳輸距離的影響，無信號(hào) 衰弱現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的可靠性；該一對(duì)雙絞線上可掛接多個(gè)控制i殳備， 便于節(jié)省安裝費(fèi)用和維護(hù)開銷。
本發(fā)明采用Profibus現(xiàn)場總線傳輸效率最高的單主站線型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié) 構(gòu)，選用了德國力士樂為主控PLC (主站)，左右刀架由4臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和4個(gè)絕對(duì)位移編碼器(或增量式)反饋接入力士樂雙軸伺服控制器，雙軸伺服
控制器本身帶有DP接口，可以直接連接在現(xiàn)場總線上，作為現(xiàn)場總線控制 系統(tǒng)的從站，并且可通過主站PLC完成遠(yuǎn)程參數(shù)配置。
本發(fā)明可顯示左右刀架水平軸、垂直軸的絕對(duì)坐標(biāo)，相對(duì)坐標(biāo)、進(jìn)給量 的值，同時(shí)相對(duì)坐標(biāo)還具有以HMI上軟掩建的清零功能，可替代原機(jī)床可由 廠家或客戶再加安裝光柵數(shù)顯裝置；HMI的報(bào)警畫面顯示電機(jī)過載、壓力流 量信號(hào)、限位開關(guān)、動(dòng)作異常等故障內(nèi)容；該故障內(nèi)容的顯示可具體到機(jī) 床上的位置、名稱、內(nèi)容及排除方法，使才喿作者或維^務(wù)要員一目了然，第 一時(shí)間獲取故障信息，第一時(shí)間可處理解決故障，從而提高機(jī)床的工作效 率。


圖l為本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施例方式
如圖l所示，本發(fā)明一種雙立柱立式車床，主要包括控制回路輸入單元l、 顯示裝置2、 PLC數(shù)據(jù)控制裝置3、控制回路輸出單元4、左刀架雙軸控制單 元5和右刀架雙軸控制單元6，該P(yáng)LC數(shù)據(jù)控制裝置3通過現(xiàn)場總線7對(duì)左刀架 雙軸控制單元5和右刀架雙軸控制單元6實(shí)現(xiàn)控制，控制回路輸入單元l接入 PLC數(shù)據(jù)控制裝置3的輸入回路中；控制回路輸出單元4接入PLC數(shù)據(jù)控制裝 置3的輸出回路中。如圖2所示，其中控制回路輸入單元l主要包括按鈕開關(guān)ll、限位開關(guān)12、 壓力開關(guān)13、波段開關(guān)14、接近開關(guān)15、保護(hù)器開關(guān)16、繼電器接點(diǎn)17。
所述的控制回路輸出單元4主要包括中間繼電器41 ，通過中間繼電器41 觸點(diǎn)給電磁閥42、交流接觸器43、軟啟動(dòng)器44、潤滑泵45,通過交流接觸 器43及軟啟動(dòng)器44控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
所述的顯示裝置2采用HMI人機(jī)界面，與PLC數(shù)據(jù)控制裝置3實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交 互，可通過Ethernet或RS232實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)，用于顯示數(shù)據(jù)、狀態(tài)、執(zhí)行功能和 故障信號(hào)等。
所述的左刀架雙軸控制單元5包括有左刀架雙軸伺ill驅(qū)動(dòng)單元51 、 U軸進(jìn) 給伺服電機(jī)52、 W軸進(jìn)給伺服電機(jī)53、 U軸編碼器反饋單元54、 W軸編碼器反 饋單元55和U、 W限位開關(guān)56。
所述的右刀架雙軸控制單元6包括有右刀架雙軸伺月良驅(qū)動(dòng)單元61 、 X軸進(jìn) 給伺服電機(jī)62、 Z軸進(jìn)給伺服電機(jī)63、 X軸編碼器反饋單元64、 Z軸編碼器反 饋單元65和X、 Z限位開關(guān)66。
所述的伺服電源模塊單元8和左、右刀架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元51、 61與PLC 數(shù)據(jù)控制裝置3通過現(xiàn)場總線7進(jìn)行通信；該U、 W、 X、 Z四軸編碼器反饋單 元54、 55、 64、 65直接輸出反饋信號(hào)給左、右刀架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元51、 61上；該U、 W、 X、 Z四軸的限位開關(guān)56、 66輸出開關(guān)信號(hào)至該左、右刀架 雙軸伺月良驅(qū)動(dòng)單元51、 61上，由該左、右刀架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元51、 61向 PLC數(shù)據(jù)控制裝置3輸入U(xiǎn)、 W、 X、 Z四軸的限位開關(guān)信號(hào)和反饋信號(hào)，該P(yáng)LC 數(shù)據(jù)控制裝置3對(duì)輸入信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，輸出有關(guān)控制U、 W、 X、 Z 四軸的運(yùn)行、停止、故障復(fù)位、速度設(shè)定值的指令信號(hào)來驅(qū)動(dòng)控制U、 W、 X、 Z四軸的伺服進(jìn)給電機(jī)52、 62。該P(yáng)LC數(shù)據(jù)控制裝置3輸出處理后的數(shù)據(jù)和故障信息等顯示在顯示裝置2 (即HMI人機(jī)界面)上。
還可以將PLC數(shù)據(jù)控制裝置3與公司的辦公電腦9連接，通過操作軟件， 可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)3見、操作、維修等功能。
本發(fā)明通過現(xiàn)場總線7實(shí)現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)控制裝置3與驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)之間的通 信，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。該現(xiàn)場總線7是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù) 字、雙向、多站的通信系統(tǒng)，主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制 器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級(jí)控制 系統(tǒng)之間的信息傳遞問題，抗干擾性能強(qiáng)，不受傳輸距離的影響，無信號(hào) 衰弱現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的可靠性；該一對(duì)雙絞線上可掛"^妄多個(gè)控制設(shè)備， 便于節(jié)省安裝費(fèi)用和維護(hù)開銷。
本發(fā)明采用Profibus現(xiàn)場總線傳;輸效率最高的單主站線型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié) 構(gòu)，選用了德國力士樂為主控PLC (主站)，左右刀架由4臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和4個(gè) 絕對(duì)位移編碼器(或增量式)反饋接入力士樂雙軸伺服控制器，雙軸伺服 控制器本身帶有DP接口，可以直接連接在現(xiàn)場總線7上，作為現(xiàn)場總線7控 制系統(tǒng)的從站，并且可通過主站PLC完成遠(yuǎn)程參數(shù)配置。
所述的PLC數(shù)據(jù)控制裝置3的RS232通訊接口連接于MT4300人機(jī)界面上 (HMI)，顯示左右刀架水平軸、垂直軸的絕對(duì)坐標(biāo)，相對(duì)坐標(biāo)、進(jìn)給量的 值，同時(shí)相對(duì)坐標(biāo)還具有以HMI上軟按4定的清零功能，可替代原機(jī)床可由廠 家或客戶再加安裝光柵數(shù)顯裝置；HMI的報(bào)警畫面顯示電機(jī)過載、壓力流量 信號(hào)、限位開關(guān)、動(dòng)作異常等故障內(nèi)容；該故障內(nèi)容的顯示可具體到機(jī)床 上的位置、名稱、內(nèi)容及排除方法，^f吏才喿作者或維^多要員一目了然，第一 時(shí)間獲取故障信息，第一時(shí)間可處理解決故障，從而提高機(jī)床的工作效率。
權(quán)利要求
1、一種雙立柱立式車床，其特征在于主要包括控制回路輸入單元、顯示裝置、PLC數(shù)據(jù)控制裝置、控制回路輸出單元、左刀架雙軸控制單元和右刀架雙軸控制單元，該P(yáng)LC數(shù)據(jù)控制裝置通過現(xiàn)場總線對(duì)左、右刀架雙軸控制單元實(shí)現(xiàn)控制，控制回路輸入單元接入PLC數(shù)據(jù)控制裝置的輸入回路中；控制回路輸出單元接入PLC數(shù)據(jù)控制裝置的輸出回路中；所述的顯示裝置與PLC數(shù)據(jù)控制裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，用于顯示數(shù)據(jù)、狀態(tài)、執(zhí)行功能和故障信號(hào)等內(nèi)容。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種雙立柱立式車床，其特征在于該控制回 路輸入單元主要包括按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、壓力開關(guān)、波段開關(guān)、接近開 關(guān)、保護(hù)器開關(guān)和繼電器接點(diǎn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種雙立柱立式車床，其特征在于所述的控 制回路輸出單元主要包括中間繼電器，通過中間繼電器觸點(diǎn)給電磁閥、交 流接觸器、軟啟動(dòng)器、潤滑泵，通過交流接觸器及軟啟動(dòng)器控制電動(dòng)機(jī)的 運(yùn)行。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種雙立柱立式車床，其特征在于所述的顯 示裝置采用HMI人機(jī)界面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種雙立柱立式車床，其特征在于所迷的左 刀架雙軸控制單元包括有左刀架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元、U軸進(jìn)織司服電機(jī)、W 軸進(jìn)給伺服電機(jī)、U軸編碼器反饋單元、W軸編碼器反饋單元和U、 W限位開關(guān)；所述的右刀架雙軸控制單元包括有右刀架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元、x軸進(jìn)給伺服電機(jī)、z軸進(jìn)給伺服電機(jī)、x軸編碼器反饋單元、z軸編碼器反饋單元和X、 Z限位開關(guān)；該U、 W、 X、 Z四軸編碼器反饋單元直接輸出反饋信號(hào)給左、右刀架雙軸 伺月l驅(qū)動(dòng)單元；該U、 W、 X、 Z四軸的限位開關(guān)輸出開關(guān)信號(hào)至該左、右刀 架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元，由該左、右刀架雙軸伺服驅(qū)動(dòng)單元向PLC數(shù)據(jù)控制裝 置輸入U(xiǎn)、 W、 X、 Z四軸的限位開關(guān)信號(hào)和反饋信號(hào)，該P(yáng)LC數(shù)據(jù)控制裝置對(duì) 輸入信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，輸出有關(guān)控制U、 W、 X、 Z四軸的運(yùn)行、停 止、故障復(fù)位、速度設(shè)定值的指令信號(hào)來驅(qū)動(dòng)控制U、 W、 X、 Z四軸的伺服 進(jìn)給電機(jī)。
6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種雙立柱立式車床，其特征在于該P(yáng)LC數(shù) 據(jù)控制裝置與PC連接。
全文摘要
本發(fā)明一種雙立柱立式車床，主要包括控制回路輸入單元、顯示裝置、PLC數(shù)據(jù)控制裝置、控制回路輸出單元、左、右刀架雙軸控制單元，該P(yáng)LC數(shù)據(jù)控制裝置通過現(xiàn)場總線對(duì)左、右刀架雙軸控制單元實(shí)現(xiàn)控制，控制回路輸入單元接入PLC數(shù)據(jù)控制裝置的輸入回路中；控制回路輸出單元接入PLC數(shù)據(jù)控制裝置的輸出回路中；所述的顯示裝置用于顯示數(shù)據(jù)、狀態(tài)、執(zhí)行功能和故障信號(hào)等內(nèi)容；本發(fā)明抗干擾性強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的可靠性；該一對(duì)雙絞線上可掛接多個(gè)控制設(shè)備，便于節(jié)省安裝費(fèi)用和維護(hù)開銷；且該故障內(nèi)容的顯示可具體到機(jī)床上的位置、名稱、內(nèi)容及排除方法，使操作者能及時(shí)處理解決故障，從而提高機(jī)床的工作效率。
文檔編號(hào)B23B3/00GK101530924SQ20091011147
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者蔡必雄, 賴安業(yè) 申請(qǐng)人:福建成功機(jī)床有限公司