專利名稱：多軸數(shù)控銑床的控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種伺服控制裝置及其控制方法，特別涉及一種多軸隨動數(shù)控銑床的控制裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
數(shù)控機床已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，在我國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的發(fā)展過程中，數(shù)控機床起著舉足輕重的作用。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，用戶對產(chǎn)品的性能、精度要求越來越高，對生產(chǎn)的效率要求也越來越高，這就要求數(shù)控機床向著高速化、高精度化方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供適用于多軸隨動數(shù)控銑床的一種高響應(yīng)、高動態(tài)的控制裝置及其控制方法。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種多軸數(shù)控銑床的控制裝置及其控制方法；
其中，所述多軸數(shù)控銑床的控制裝置，包含
運動控制單元，其根據(jù)相關(guān)工藝參數(shù)，計算得出各個伺服軸的速度及位置；以及分別與所述運動控制單元連接并受其信號控制的以下部件
若干個伺服驅(qū)動單元，將直流電逆變成三相交流電；每個所述伺服驅(qū)動單元還對應(yīng)連接一根伺服軸的伺服電機并驅(qū)動其工作；
整流回饋電源單元，其將三相交流電整流成直流電，為連接在運動控制單元上的若干伺服驅(qū)動單元供電；
人機界面，其進行工藝參數(shù)的輸入、數(shù)據(jù)顯示及所有故障代碼的輸出；
遠程I/O模塊，對與其連接的執(zhí)行元器件及傳感元器件進行相應(yīng)的控制或信號檢測。所述多軸數(shù)控銑床是雙刀或四刀仿形進給銑床時，所述控制裝置驅(qū)動的多個伺服軸，包含移動支架的支架移動軸，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，多部傳動機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的多個傳動軸，以及多部進給機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的多個進給軸；所述雙刀仿形進給銑床的傳動軸及進給軸的數(shù)量都是兩個；所述四刀仿形進給銑床的傳動軸及進給軸數(shù)量都是四個。所述多軸數(shù)控銑床是三軸隨動在線切割數(shù)控銑床時，所述控制裝置驅(qū)動的多個伺服軸，包含帶動小車在傳送帶上運動的小車驅(qū)動軸，帶動鋸片旋轉(zhuǎn)的鋸片旋轉(zhuǎn)軸，以及帶動鋸片旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的進給推進軸。與所述遠程I/O模塊連接的傳感元器件包含所述雙刀或四刀仿形進給銑床中， 對其進給機構(gòu)的前后極限位，以及移動支架的前后極限位進行感測的傳感器；或者，在所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床中，對其小車的前后極限位，以及進給推進軸的極限位進行感測的傳感器。與所述遠程I/O模塊連接的執(zhí)行元器件包含所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床中設(shè)置的夾緊閥，其在小車與焊管的速度保持同步后夾緊小車，并在鋸切完成后松開。所述多軸數(shù)控銑床的控制方法，其包含
步驟1、啟動多軸驅(qū)動的控制裝置，并進行自檢若自檢通過，則進行步驟2 ；若自檢不通過，則進行故障檢測，在排除故障后，進行步驟2 ；
步驟2、利用人機界面設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，令多軸驅(qū)動的控制裝置進入準備狀態(tài)，運動控制單元控制伺服驅(qū)動單元啟動相應(yīng)的若干伺服軸，使與所述若干伺服軸對應(yīng)連接的若干鋸片旋轉(zhuǎn)；判斷鋸片旋轉(zhuǎn)是否已經(jīng)按照在運動控制單元中設(shè)定的線速度進行，若是，進行步驟 3 ；若否，則繼續(xù)等待，直到鋸片旋轉(zhuǎn)的速度已經(jīng)按照運動控制單元設(shè)定的線速度旋轉(zhuǎn)； 步驟3、銑床進入自動狀態(tài)，判斷主機生產(chǎn)線是否啟動，若是，則進行步驟4; 步驟4、與若干伺服驅(qū)動單元連接的測長編碼器啟動，來測量焊管的長度和線速度，并發(fā)送給運動控制單元，若測長編碼器工作正常，運動控制單元收到了測長編碼器的數(shù)據(jù)，則進行步驟5，若否，則控制生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后，重新進行步驟3 ；
步驟5、當測長編碼器累計長度接近設(shè)定管長時，運動控制單元發(fā)出信號，控制相應(yīng)的若干伺服軸啟動，帶動該銑床上與該伺服軸連接的移動支架或小車運動，使該移動支架或小車攜帶其裝設(shè)的鋸片向著待切割的焊管運動；并使得所述移動支架或小車的運動速度， 與焊管的運動速度保持同步時，所述測長編碼器的累計管長正好為所設(shè)定的管長；
判斷是否完成了上述操作，若是，進行步驟6，若否，判斷是否存在故障若存在故障， 則生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后進行步驟3，若不存在故障，則重新進行步驟5 ；
步驟6、運動控制單元發(fā)出信號，使對應(yīng)控制所述若干鋸片向焊管旋轉(zhuǎn)推進或進給推進的若干伺服軸啟動，并按照運動控制單元設(shè)定的推進曲線，對焊管進行切割；切割完成后， 使該些若干伺服軸反轉(zhuǎn)，并返回原點；
步驟7、判斷是否完成了步驟6的所述操作，若是，則使連接所述移動支架或小車的若干伺服軸分離同步，停止并反轉(zhuǎn)、高速返回至該些伺服軸的原點位置，等待下一個切割周期的到來；若否，判斷是否存在故障若存在故障，則生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后進行步驟3，若不存在故障，則重新進行步驟6。所述控制方法是針對雙刀或四刀仿形進給銑床中，包含其移動支架的支架移動軸，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，多部傳動機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的多個傳動軸，以及多部進給機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的多個進給軸進行的多軸驅(qū)動控制；所述雙刀仿形進給銑床的傳動軸及進給軸的數(shù)量都是兩個；所述四刀仿形進給銑床的傳動軸及進給軸數(shù)量都是四個；
或者，所述控制方法是針對三軸隨動在線切割數(shù)控銑床中，包含帶動小車在傳送帶上運動的小車驅(qū)動軸，帶動鋸片旋轉(zhuǎn)的鋸片旋轉(zhuǎn)軸，以及帶動鋸片旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的進給推進軸進行的多軸驅(qū)動控制。所述步驟2中的若干伺服軸，是雙刀或四刀仿形進給銑床中兩個或四個傳動軸， 或者是所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的鋸片旋轉(zhuǎn)軸；
所述步驟2中經(jīng)由人機界面輸入的系統(tǒng)參數(shù)，包含焊管的長度、材質(zhì)、焊管外徑、壁厚、 鋸片類型、鋸片直徑、鋸片厚度、鋸片齒數(shù)、最大齒負荷。所述步驟5及步驟7中的若干伺服軸，是雙刀或四刀仿形進給銑床的支架移動軸， 或者是所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的小車驅(qū)動軸。所述步驟6中的若干伺服軸，是雙刀或四刀仿形進給銑床的一個旋轉(zhuǎn)軸及兩個或四個的進給軸，或者是所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的進給推進軸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述多軸數(shù)控銑床的控制裝置及其控制方法，其優(yōu)點在于本發(fā)明所述控制裝置，運行穩(wěn)定、可靠性高；各個單元之間通信速度快，驅(qū)動及電機動態(tài)響應(yīng)快，精度高；通過人機界面輸入相關(guān)工藝參數(shù)，可設(shè)定規(guī)格要求范圍內(nèi)的任何規(guī)格， 設(shè)備適應(yīng)性強；最大可擴展至64根軸的驅(qū)動控制，設(shè)備可擴展性強；所有故障信息，還可通過人機界面查詢，方便設(shè)備維護。配合所述控制裝置提出的控制方法，能夠適用于例如雙刀仿形進給銑床的6軸，四刀仿形進給銑床的10軸，或三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的3軸等各種多軸數(shù)控銑床的多軸驅(qū)動。


圖1是本發(fā)明所述多軸數(shù)控銑床的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖； 圖2是實施例1中所述多軸數(shù)控銑床的控制方法的流程圖3是實施例2中所述多軸數(shù)控銑床的控制方法的流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1所示，本發(fā)明所述多軸數(shù)控銑床的控制裝置，包含運動控制單元1，以及分別與運動控制單元1連接的整流回饋電源單元4、若干個伺服驅(qū)動單元2、人機界面5(HMI) 及遠程I/O模塊6 ；其中每個所述伺服驅(qū)動單元2還對應(yīng)與一根伺服軸3的伺服電機相連接。優(yōu)選的，所述運動控制單元1采用西門子公司基于SINAMICS S120驅(qū)動平臺的驅(qū)動系統(tǒng)的SIM0TI0N D作為整個設(shè)備的控制中樞，其將邏輯控制、運動控制(定位、同步等)以及工藝控制(壓力、溫度控制等)集中在同一個系統(tǒng)中。本發(fā)明還利用了其電子齒輪(Gear in & Gear out)、電子凸輪(CAM In)及定位控制(Position)等功能，可以實現(xiàn)多軸驅(qū)動，并具有良好的控制精度。所述運動控制單元1通過Drive-CLiQ接口，分別與所述整流回饋電源單元4、伺服驅(qū)動單元2連接，實現(xiàn)實時同步通信及快速數(shù)據(jù)交換。具體的，由SIM0TI0N D的所述運動控制單元1中集成的⑶320驅(qū)動控制模塊，來負責所有伺服驅(qū)動單元2的控制及協(xié)調(diào)，實現(xiàn)對各軸的速度環(huán)、電流環(huán)、位置環(huán)的控制。根據(jù)軸數(shù)的不同，還可以增加CU320驅(qū)動控制模塊的個數(shù)，一個CU320驅(qū)動控制模塊可控制6 根伺服軸；一個SIM0TI0N D型運動控制單元1最多能控制64根軸。所述整流回饋電源單元4將三相交流電整流成直流電，供給各個伺服驅(qū)動單元2， 并能將制動能量直接反饋到電網(wǎng)，低碳節(jié)能。所述伺服驅(qū)動單元2將MOV的直流電逆變成三相交流電，來驅(qū)動所述伺服軸3的伺服電機。所述伺服軸3的伺服電機，采用SIEMENS 1FT6系列的永磁同步電機，具有位置速度反饋功能，可以滿足在動態(tài)性能、調(diào)速范圍以及速度和位置、精度等方面的最高要求，內(nèi)置有絕對值編碼器，專用于高性能機床。所述伺服電機3也通過Drive-CLiQ接口連接至其伺服驅(qū)動單元2。所述人機界面5 (HMI)選用SIEMENS的MP277系列，作為用戶所有工藝參數(shù)的輸入、顯示數(shù)據(jù)及所有故障代碼的輸出之用。
6
所述遠程I/O模塊6是放在現(xiàn)場操作臺里的，便于銑床機身的閥等執(zhí)行元器件的控制及傳感器等傳感元器件的信號檢測。本發(fā)明所述遠程I/O模塊6采用SIEMENS的 ET200S系列，其與運動控制單元1采用PR0FIBUS-DP方式通訊?；谏鲜隹刂蒲b置，介紹通用于多軸數(shù)控銑床的一種控制方法 步驟a 通過人機界面5設(shè)定所需的工藝參數(shù)，控制機組的啟停；
步驟b 根據(jù)人機界面5的設(shè)定，SIM0TI0N D型的運動控制單元1計算出數(shù)控系統(tǒng)各個伺服軸3需要的速度及位置，以及外部若干執(zhí)行元器件及傳感元器件需要進行的動作，下發(fā)至各個伺服驅(qū)動單元2及所述遠程I/O模塊6 ；
步驟c 所述若干伺服驅(qū)動單元2及遠程I/O模塊6，將接到SIM0TI0N D運動控制單元 1的指令進行轉(zhuǎn)化后，對應(yīng)驅(qū)動各個伺服軸3，及若干執(zhí)行元器件和傳感元器件完成所需的動作；
步驟d —個工藝周期完成，并等待下一個工藝周期。通過以下兩個實施例來具體說明上述控制方法 實施例1
本實施例中所述控制方法，適用于雙刀仿形進給銑床對冶金行業(yè)稍大焊管定尺在線切割。本實施例所述控制方法，具體是對該銑床上移動支架的支架移動軸，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，兩部傳動機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的兩個傳動軸，以及兩部進給機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的兩個進給軸進行的6軸驅(qū)動。雙刀仿形進給銑床中，由所述支架移動軸帶動移動支架，在生產(chǎn)線中做整體的直線往復運動。銑床中設(shè)置了兩個鋸切機構(gòu)。每個所述傳動機構(gòu)的動力電機，通過傳動軸對應(yīng)連接一個鋸切機構(gòu)的鋸片并帶動其旋轉(zhuǎn)。每個進給機構(gòu)的進給軸，連接并帶動其中一個鋸片進行徑向切削。旋轉(zhuǎn)齒輪組的旋轉(zhuǎn)軸，通過連接傳動機構(gòu)的動力電機，使該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，進而使固定連接在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)的兩組所述進給機構(gòu)及鋸片的連接組合，能夠與該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)一起轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)鋸片的旋轉(zhuǎn)切割。即是說，所述鋸片能夠以進給與旋轉(zhuǎn)結(jié)合的方式對大規(guī)格的鋼管進行切斷，鋸片對鋼管只會產(chǎn)生很小的壓力，不會造成管壁管口變形。本實施例所述控制方法，需要根據(jù)焊管生產(chǎn)速度的變化，來控制上述銑床中6個伺服軸的速度變化。尤其是需要控制支架移動軸所帶的移動支架，去跟蹤同步焊管的生產(chǎn)線速度；在實際管長與設(shè)定管長一致時，保證所述移動支架的移動速度與生產(chǎn)線的速度同步。因為只有移動支架與焊管的速度保持同步了，兩部鋸片才能進行旋轉(zhuǎn)進給切割，否則鋸片就會被崩裂，或者出現(xiàn)斜切口 ；這就會涉及對支架移動軸何時啟動、加速度多少、何時與焊管達到同步等等的控制。另外，對應(yīng)圖1所示的控制裝置，本實施例中與所述遠程I/O模塊6連接的傳感元器件主要包含對進給機構(gòu)的前后極限位以及移動支架的前后極限位進行感測的傳感器； 當任一極限位到達后，所述控制方法應(yīng)當控制相應(yīng)的伺服軸的驅(qū)動急停，并在人機界面5 (HMI)上顯示相關(guān)故障提示信息。如圖2所示，本實施針對雙刀仿形進給銑床的所述控制方法，其實施步驟如下 步驟1、啟動多軸驅(qū)動的控制裝置，并進行自檢若自檢通過，則進行步驟2 ；若自檢不
通過，則進行故障檢測，在排除故障后，進行步驟2。步驟2、利用人機界面5 (HMI)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，令多軸驅(qū)動的控制裝置進入準備狀態(tài)，運動控制單元1控制對應(yīng)兩個傳動機構(gòu)的伺服驅(qū)動單元2啟動，使與兩個傳動軸對應(yīng)連接的所述兩個鋸片旋轉(zhuǎn)；判斷鋸片旋轉(zhuǎn)是否已經(jīng)按照在運動控制單元1中設(shè)定的線速度進行，若是，進行步驟3 ；若否，則繼續(xù)等待，直到鋸片旋轉(zhuǎn)的速度已經(jīng)按照運動控制單元1設(shè)定的線速度旋轉(zhuǎn)。其中，經(jīng)由人機界面5 (HMI)輸入的系統(tǒng)參數(shù)，包含焊管的長度、材質(zhì)、焊管外徑、 壁厚、鋸片類型、鋸片直徑、鋸片厚度、鋸片齒數(shù)、最大齒負荷等等。步驟3、銑床進入自動狀態(tài)，判斷主機生產(chǎn)線是否啟動，若是，則進行步驟4。步驟4、與若干伺服驅(qū)動單元2連接的測長編碼器啟動，來測量焊管的長度和線速度，并發(fā)送給運動控制單元1，若測長編碼器工作正常，運動控制單元1收到了測長編碼器的數(shù)據(jù)，則進行步驟5，若否，則控制生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后，重新進行步驟3。步驟5、當測長編碼器累計長度快達到設(shè)定管長時，運動控制單元1發(fā)出信號，使支架移動軸快速啟動，帶動支架運動，并使得移動支架的運動速度和焊管的運動速度保持同步時，剛好測長編碼器的累計管長為所設(shè)定的管長；
判斷是否完成了上述操作，若是，進行步驟6，若否，判斷是否存在故障若存在故障， 則生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后進行步驟3，若不存在故障，則重新進行步驟5。步驟6、運動控制單元1發(fā)出信號，控制旋轉(zhuǎn)軸與兩部進給軸快速啟動，并按照運動控制單元1設(shè)定的推進曲線，對焊管進行切割；切割完成后，旋轉(zhuǎn)軸與進給軸快速反轉(zhuǎn)， 并返回原點。步驟7、判斷是否完成了步驟6的所述操作，若是，則使支架移動軸分離同步，快速停止并反轉(zhuǎn)、高速返回至支架移動軸的原點位置，等待下一個切割周期的到來；若否，判斷是否存在故障若存在故障，則生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后進行步驟3，若不存在故障，則重新進行步驟6。上述控制方法，也能夠適用于四刀仿形進給銑床中的10軸驅(qū)動，具體控制了該銑床上移動支架的支架移動軸，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，四部傳動機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的四個傳動軸，以及四部進給機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的四個進給軸。所述四部傳動機構(gòu)及四部進給機構(gòu)分別連接了銑床的四部鋸切機構(gòu)。其控制方法的步驟與上述基本相同，只需要將兩刀仿形進給銑床中涉及兩個傳動軸及兩個進給軸的描述，替換為四個傳動軸及四個進給軸的描述，上述控制方法即能夠適用于四刀仿形進給銑床的切割控制。實施例2
本實施例中所述控制方法，適用于三軸隨動在線切割數(shù)控銑床對焊管定尺在線切割。 本實施例所述控制方法，具體是對該銑床上小車驅(qū)動軸、進給推進軸和鋸片旋轉(zhuǎn)軸進行的3 軸驅(qū)動。所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床中，小車驅(qū)動軸帶動小車在傳送帶上運動；進給推進軸設(shè)置在小車上，進給推進軸帶動鋸片旋轉(zhuǎn)軸運動，鋸片旋轉(zhuǎn)軸帶動銑切鋸片旋轉(zhuǎn)。需要根據(jù)焊管生產(chǎn)速度的變化，控制小車驅(qū)動軸的速度改變當測長編碼器累計長度快到設(shè)定管長時，運動控制單元1發(fā)出信號，小車驅(qū)動軸快速啟動，并在管長到達設(shè)定管長時，令小車的速度保持與焊管的速度同步，進給推進軸快速啟動按照控制單元計算出的曲線，進行焊管切割。鋸片旋轉(zhuǎn)速度，是根據(jù)相關(guān)工藝參數(shù)由控制單元1計算所得。另外，對應(yīng)圖1所示的控制裝置，本實施例中與所述遠程I/O模塊6連接的傳感元器件主要包含對小車的前后極限位以及推進軸的極限位進行感測的傳感器；當任一極限位到達后，所述控制方法應(yīng)當控制相應(yīng)的伺服軸的驅(qū)動急停，并在人機界面5 (HMI)上顯示相關(guān)故障提示信息。而與所述遠程I/O模塊6連接的執(zhí)行元器件主要是夾緊閥，當小車與焊管的速度保持同步后，該閥執(zhí)行夾緊動作，提高鋸切的穩(wěn)定性，當鋸切完成后，夾緊閥松開， 小車開始降速、反轉(zhuǎn)并高速返回原點。如圖3所示，本實施例所述針對三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的控制方法，與上述實施例中的步驟基本類似，具體包含
步驟1、啟動多軸驅(qū)動的控制裝置，并進行自檢若自檢通過，則進行步驟2 ；若自檢不通過，則進行故障檢測，在排除故障后，進行步驟2。步驟2、利用人機界面5 (HMI)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，令多軸驅(qū)動的控制裝置進入準備狀態(tài)，運動控制單元1控制伺服驅(qū)動單元2啟動鋸片旋轉(zhuǎn)軸，并判斷鋸片旋轉(zhuǎn)軸是否已經(jīng)按照運動控制單元1設(shè)定的線速度旋轉(zhuǎn)，若是，進行步驟3 ；若否，則繼續(xù)等待，直到鋸片旋轉(zhuǎn)軸已經(jīng)按照運動控制單元1設(shè)定的線速度旋轉(zhuǎn)。其中，經(jīng)由人機界面5 (HMI)輸入的系統(tǒng)參數(shù)，包含焊管的長度、材質(zhì)、焊管外徑、 壁厚、鋸片類型、鋸片直徑、鋸片厚度、鋸片齒數(shù)、最大齒負荷等等。步驟3、銑床進入自動狀態(tài)，判斷主機生產(chǎn)線是否啟動，若是，則進行步驟4。步驟4、與若干伺服驅(qū)動單元2連接的測長編碼器啟動，來測量焊管的長度和線速度，并發(fā)送給運動控制單元1，若測長編碼器工作正常，運動控制單元1收到了測長編碼器的數(shù)據(jù)，則進行步驟5，若否，則控制生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后，重新進行步驟3。步驟5、當測長編碼器累計長度快達到設(shè)定管長時，運動控制單元1發(fā)出信號，小車驅(qū)動軸快速啟動，帶動小車運動，并使得當小車的運動速度和焊管的運動速度保持同步時，剛好測長編碼器的累計管長為所設(shè)定的管長；
判斷是否完成了上述操作，若是，進行步驟6，若否，判斷是否存在故障若存在故障， 則生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后進行步驟3，若不存在故障，則重新進行步驟5。步驟6、運動控制單元發(fā)出信號，進給推進軸快速啟動，按照運動控制單元設(shè)定的推進曲線，對焊管進行切割，切割完成后，進給推進軸快速反轉(zhuǎn)，并返回原點。步驟7、判斷是否完成了步驟6的所述操作，若是，則使小車驅(qū)動軸分離同步，快速停止并反轉(zhuǎn)、高速返回至小車原點位置，等待下一個切割周期的到來；若否，判斷是否存在故障若存在故障，則生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后進行步驟3，若不存在故障，則重新進行步驟6。綜上所述，本發(fā)明所述控制裝置優(yōu)選使用了西門子公司的工控產(chǎn)品，設(shè)備運行穩(wěn)定、可靠性高；各個控制、驅(qū)動單元之間使用Drive-CLiQ接口，通信速度快，驅(qū)動及電機動態(tài)響應(yīng)快，精度高；通過人機界面輸入相關(guān)工藝參數(shù)，可設(shè)定規(guī)格要求范圍內(nèi)的任何規(guī)格， 設(shè)備適應(yīng)性強；最大可擴展至64根軸的驅(qū)動控制，設(shè)備可擴展性強；所有故障信息，還可通過人機界面查詢，方便設(shè)備維護。配合所述控制裝置提出的控制方法，能夠適用于例如雙刀仿形進給銑床的6軸，四刀仿形進給銑床的10軸，或三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的3軸等各種多軸數(shù)控銑床的多軸驅(qū)動。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種多軸數(shù)控銑床的控制裝置，其特征在于，包含運動控制單元(1)，其根據(jù)相關(guān)工藝參數(shù)，計算得出各個伺服軸(3)的速度及位置；以及分別與所述運動控制單元(1)連接并受其信號控制的以下部件若干個伺服驅(qū)動單元(2)，將直流電逆變成三相交流電；每個所述伺服驅(qū)動單元(2)還對應(yīng)連接一根伺服軸(3)的伺服電機并驅(qū)動其工作；整流回饋電源單元(4)，其將三相交流電整流成直流電，為連接在運動控制單元(1)上的若干伺服驅(qū)動單元(2)供電；人機界面(5)，其進行工藝參數(shù)的輸入、數(shù)據(jù)顯示及所有故障代碼的輸出；遠程I/O模塊(6)，對與其連接的執(zhí)行元器件及傳感元器件進行相應(yīng)的控制或信號檢測。
2.如權(quán)利要求1所述多軸數(shù)控銑床的控制裝置，其特征在于，所述多軸數(shù)控銑床是雙刀或四刀仿形進給銑床時，所述控制裝置驅(qū)動的多個伺服軸 (3)，包含移動支架的支架移動軸，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，多部傳動機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的多個傳動軸，以及多部進給機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的多個進給軸；所述雙刀仿形進給銑床的傳動軸及進給軸的數(shù)量都是兩個；所述四刀仿形進給銑床的傳動軸及進給軸數(shù)量都是四個。
3.如權(quán)利要求1所述多軸數(shù)控銑床的控制裝置，其特征在于，所述多軸數(shù)控銑床是三軸隨動在線切割數(shù)控銑床時，所述控制裝置驅(qū)動的多個伺服軸 (3)，包含帶動小車在傳送帶上運動的小車驅(qū)動軸，帶動鋸片旋轉(zhuǎn)的鋸片旋轉(zhuǎn)軸，以及帶動鋸片旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的進給推進軸。
4.如權(quán)利要求2或3所述多軸數(shù)控銑床的控制裝置，其特征在于，與所述遠程I/O模塊(6)連接的傳感元器件包含所述雙刀或四刀仿形進給銑床中，對其進給機構(gòu)的前后極限位，以及移動支架的前后極限位進行感測的傳感器；或者，在所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床中，對其小車的前后極限位，以及進給推進軸的極限位進行感測的傳感器，與所述遠程I/O模塊(6)連接的執(zhí)行元器件包含所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床中設(shè)置的夾緊閥，其在小車與焊管的速度保持同步后夾緊小車，并在鋸切完成后松開。
5.一種多軸數(shù)控銑床的控制方法，其特征在于，包含步驟1、啟動多軸驅(qū)動的控制裝置，并進行自檢若自檢通過，則進行步驟2 ；若自檢不通過，則進行故障檢測，在排除故障后，進行步驟2 ；步驟2、利用人機界面(5)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，令多軸驅(qū)動的控制裝置進入準備狀態(tài)，運動控制單元(1)控制伺服驅(qū)動單元(2)啟動相應(yīng)的若干伺服軸(3)，使與所述若干伺服軸(3) 對應(yīng)連接的若干鋸片旋轉(zhuǎn)；判斷鋸片旋轉(zhuǎn)是否已經(jīng)按照在運動控制單元(1)中設(shè)定的線速度進行，若是，進行步驟3 ；若否，則繼續(xù)等待，直到鋸片旋轉(zhuǎn)的速度已經(jīng)按照運動控制單元 (1)設(shè)定的線速度旋轉(zhuǎn)；步驟3、銑床進入自動狀態(tài)，判斷主機生產(chǎn)線是否啟動，若是，則進行步驟4 ； 步驟4、與若干伺服驅(qū)動單元(2)連接的測長編碼器啟動，來測量焊管的長度和線速度，并發(fā)送給運動控制單元(1)，若測長編碼器工作正常，運動控制單元(1)收到了測長編碼器的數(shù)據(jù)，則進行步驟5，若否，則控制生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后，重新進行步驟 3 ；步驟5、當測長編碼器累計長度接近設(shè)定管長時，運動控制單元(1)發(fā)出信號，控制相應(yīng)的若干伺服軸(2)啟動，帶動該銑床上與該伺服軸(2)連接的移動支架或小車運動，使該移動支架或小車攜帶其裝設(shè)的鋸片向著待切割的焊管運動；并使得所述移動支架或小車的運動速度，與焊管的運動速度保持同步時，所述測長編碼器的累計管長正好為所設(shè)定的管長；判斷是否完成了上述操作，若是，進行步驟6，若否，判斷是否存在故障若存在故障， 則生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后進行步驟3，若不存在故障，則重新進行步驟5 ；步驟6、運動控制單元(1)發(fā)出信號，使對應(yīng)控制所述若干鋸片向焊管旋轉(zhuǎn)推進或進給推進的若干伺服軸(3)啟動，并按照運動控制單元(1)設(shè)定的推進曲線，對焊管進行切割； 切割完成后，使該些若干伺服軸(3)反轉(zhuǎn)，并返回原點；步驟7、判斷是否完成了步驟6的所述操作，若是，則使連接所述移動支架或小車的若干伺服軸(3)分離同步，停止并反轉(zhuǎn)、高速返回至該些伺服軸(3)的原點位置，等待下一個切割周期的到來；若否，判斷是否存在故障若存在故障，則生產(chǎn)線停止，檢查原因，排除故障后進行步驟3，若不存在故障，則重新進行步驟6。
6.如權(quán)利要求5所述多軸數(shù)控銑床的控制方法，其特征在于，所述控制方法是針對雙刀或四刀仿形進給銑床中，包含其移動支架的支架移動軸，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，多部傳動機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的多個傳動軸，以及多部進給機構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的多個進給軸進行的多軸驅(qū)動控制；所述雙刀仿形進給銑床的傳動軸及進給軸的數(shù)量都是兩個；所述四刀仿形進給銑床的傳動軸及進給軸數(shù)量都是四個；或者，所述控制方法是針對三軸隨動在線切割數(shù)控銑床中，包含帶動小車在傳送帶上運動的小車驅(qū)動軸，帶動鋸片旋轉(zhuǎn)的鋸片旋轉(zhuǎn)軸，以及帶動鋸片旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的進給推進軸進行的多軸驅(qū)動控制。
7.如權(quán)利要求6所述多軸數(shù)控銑床的控制方法，其特征在于，所述步驟2中的若干伺服軸(3)，是雙刀或四刀仿形進給銑床中兩個或四個傳動軸，或者是所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的鋸片旋轉(zhuǎn)軸；所述步驟2中經(jīng)由人機界面(5)輸入的系統(tǒng)參數(shù)，包含焊管的長度、材質(zhì)、焊管外徑、壁厚、鋸片類型、鋸片直徑、鋸片厚度、鋸片齒數(shù)、最大齒負荷。
8.如權(quán)利要求7所述多軸數(shù)控銑床的控制方法，其特征在于，所述步驟5及步驟7中的若干伺服軸(3)，是雙刀或四刀仿形進給銑床的支架移動軸， 或者是所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的小車驅(qū)動軸。
9.如權(quán)利要求8所述多軸數(shù)控銑床的控制方法，其特征在于，所述步驟6中的若干伺服軸(3)，是雙刀或四刀仿形進給銑床的一個旋轉(zhuǎn)軸及兩個或四個的進給軸，或者是所述三軸隨動在線切割數(shù)控銑床的進給推進軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多軸數(shù)控銑床的控制裝置及其控制方法，根據(jù)相關(guān)工藝參數(shù)，由運動控制單元計算得出各個伺服軸的速度及位置；由整流回饋電源單元對三相交流電進行整流為各單元供電；由分別連接運動控制單元的若干個伺服驅(qū)動單元，將直流電逆變成三相交流電，來對應(yīng)驅(qū)動相連接的伺服軸的伺服電機。本發(fā)明的控制裝置運行穩(wěn)定、可靠性高；各個單元之間通信速度快，驅(qū)動及電機動態(tài)響應(yīng)快，精度高；通過人機界面輸入相關(guān)工藝參數(shù)，可設(shè)定規(guī)格要求范圍內(nèi)的任何規(guī)格，設(shè)備適應(yīng)性強；最大可擴展至64根軸的驅(qū)動控制，設(shè)備可擴展性強；所有故障信息，還可通過人機界面查詢，方便設(shè)備維護。與之配合的控制方法，能夠適用于各種多軸數(shù)控銑床的多軸驅(qū)動。
文檔編號G05B19/19GK102339035SQ20111021425
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者周燕強 申請人:上海先德機械工程有限公司