專利名稱：一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石圓柱仿形加工領(lǐng)域，具體涉及一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著建筑裝飾業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)各種形狀的石圓柱的需求量也不斷增加，為了能提高石圓柱加工效率，一種能一次加工多個(gè)圓柱的多頭石圓柱仿形加工機(jī)械運(yùn)用而生。在上述仿形加工機(jī)械中，其控制系統(tǒng)占據(jù)著舉足輕重的地位，市場(chǎng)上現(xiàn)有的控制系統(tǒng)絕大部分價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛，但是其結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，以至于不能滿足高檔或精細(xì)石圓柱加工的需要，難以提高石材機(jī)械的自動(dòng)化水平；也有一部分為數(shù)字化控制系統(tǒng)，加工質(zhì)量高，但是其成本也較高，相對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)，其性價(jià)比低，難于普及。鑒于此，本案發(fā)明人對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其操作簡(jiǎn)單，人機(jī)界面友好，便于提高加工精度和效率，自動(dòng)化程度和可操控性強(qiáng)，性價(jià)比高，方便實(shí)用。為了達(dá)到上述·目的，本實(shí)用新型采用這樣的技術(shù)方案:—種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，包括主控單元，控制上下切削進(jìn)給的Z軸控制單元，和控制前后切削進(jìn)給的Y軸控制單元，所述Z軸控制單元和Y軸控制單元與所述主控單元的控制輸出端電連接；所述主控單元包括通過(guò)通信接口雙向電連接在一起的人機(jī)界面和可編程控制器。上述可編程控制器具有PID控制模塊。上述Z軸控制單元和Y軸控制單元與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。上述Z軸控制單元具有切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)，所述切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。上述切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)為閉環(huán)交流調(diào)速系統(tǒng)，包括變頻器和與此變頻器的控制輸出端電連接的電動(dòng)機(jī)，所述變頻器與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。上述Y軸控制單元為交流傳動(dòng)系統(tǒng)，包括控制器和與此控制器的控制輸出端電連接的電動(dòng)機(jī)，所述控制器與上述變頻器的控制輸出端電連接。上述控制器與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。上述主控單元具有輔助和協(xié)調(diào)其控制的輔助控制單元，所述輔助控制單元與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型的多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其具有通過(guò)通信接口連接在一起的人機(jī)界面和可編程控制器，人們可根據(jù)加工要求通過(guò)人機(jī)界面和可編程控制器進(jìn)行編程，也可直接調(diào)用預(yù)設(shè)的加工要求程序，無(wú)需數(shù)控編程等專業(yè)知識(shí)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工等操作，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其操作簡(jiǎn)單，人機(jī)界面友好，便于提高加工精度和效率，自動(dòng)化程度和可操控性強(qiáng)，性價(jià)比高，方便實(shí)用。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1-主控單元11-人機(jī)界面12-可編程控制器121-PID控制模塊2-Z軸控制單元21-自適應(yīng)控制系統(tǒng)211-變頻器212-電動(dòng)機(jī)3-Y軸控制單元31控制器32-電動(dòng)機(jī)4-輔助控制單元5-數(shù)據(jù)、控制總線具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述。本實(shí)用新 型的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括主控單元1、Z軸控制單元2和Y軸控制單元3。Z軸控制單元2控制切削刀具在上下方向上的切削進(jìn)給動(dòng)作，Y軸控制單元3控制切削刀具在前后方向上的切削進(jìn)給動(dòng)作，Z軸控制單元2和Y軸控制單元3與主控單元I的控制輸出端電連接，即Z軸控制單元2和Y軸控制單元3與主控單元I電連接在一起且受主控單元I控制，改進(jìn)之處在于，主控單元I包括通過(guò)通信接口連接在一起的人機(jī)界面11和可編程控制器12，具體是，人機(jī)界面11與可編程控制器12通過(guò)Modbus通信接口與可編程控制器12連接，具體實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及控制信息的傳輸。人機(jī)界面11采用觸摸式人機(jī)界面(HMI)，具有手動(dòng)和自動(dòng)模式切換功能；可編程控制器12采用小型可編程控制器(PLC)，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的分析、運(yùn)算、處理、存儲(chǔ)和顯示等，人們可根據(jù)加工要求通過(guò)人機(jī)界面11結(jié)合可編程控制器12進(jìn)行編程，設(shè)定相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)加工，來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)模式；人們也可直接調(diào)用儲(chǔ)存或預(yù)設(shè)的加工參數(shù)程序，或者通過(guò)模板檢測(cè)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模式，無(wú)需數(shù)控編程等專業(yè)知識(shí)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工等操作；人們可通過(guò)人機(jī)界面11設(shè)定整個(gè)石圓柱仿形機(jī)的所有參數(shù)，并同時(shí)將各參數(shù)、狀態(tài)和報(bào)警信息等予以顯示，可對(duì)石圓柱仿形機(jī)進(jìn)行全面監(jiān)控。優(yōu)選地，可編程控制器12具有PID控制模塊121，在加工過(guò)程中，利用PID控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)Z軸控制單元2的各個(gè)物理量的閉環(huán)控制，達(dá)到磨削加工的高精度要求。優(yōu)選地，Z軸控制單元2和Y軸控制單元3通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線5與可編程控制器12電連接。優(yōu)選地，Z軸控制單元2具有切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)21，切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)21通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線5與可編程控制器12電連接；切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)21是整個(gè)石圓柱仿形機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵所在，可有效防止因被加工工件的自傳速度恒定，刀具沿上下方向的切削速度過(guò)快，致使刀具驅(qū)動(dòng)裝置和刀頭的負(fù)載突增而出現(xiàn)損壞，或者因刀具切削速度過(guò)慢，刀具驅(qū)動(dòng)裝置和刀頭的負(fù)載過(guò)輕，而導(dǎo)致加工效率地浪費(fèi)能源等情況發(fā)生。優(yōu)選地，切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)21為閉環(huán)交流調(diào)速系統(tǒng)，包括變頻器211和與此變頻器211的控制輸出端電連接的電動(dòng)機(jī)212，變頻器211通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線5與可編程控制器12電連接，變頻器211利用其電流檢測(cè)功能，可將電動(dòng)機(jī)212的負(fù)荷變化情況實(shí)時(shí)反饋給可編程控制器12，經(jīng)可編程控制器12比較計(jì)算后，向變頻器211發(fā)出加速或減速等調(diào)速指令，這樣可保證刀具在上下方向上的切削功率恒定，便于提高加工效率、減少刀頭磨損和降低能耗。優(yōu)選地，Y軸控制單元3為交流傳動(dòng)系統(tǒng)，包括控制器31和與此控制器31的控制輸出端電連接的電動(dòng)機(jī)32，控制器31與變頻器211的控制輸出端電連接，刀具在Y軸控制單元3的控制下，每沿Y軸進(jìn)刀一次，刀具將沿Z軸方向?qū)Ρ患庸すぜ邢魅?。?yōu)選地，控制器31與可編程控制器12通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線5電連接。優(yōu)選地，主控單元I具有輔助和協(xié)調(diào)其控制的輔助控制單元4，輔助控制單元4與可編程控制器12通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線5電連接在一起，具體結(jié)構(gòu)可為，輔助控制單元4由主令開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、二次儀表、接觸器和冷卻水泵等電器元件及控制電路組成。本實(shí)用新型的多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，在具體實(shí)施時(shí)可采用工作原理與立式車床相似的多頭石圓柱加工機(jī)，只是將其設(shè)計(jì)成可同步對(duì)多個(gè)被加工工件進(jìn)行加工的加工機(jī)構(gòu)。它分為前后兩個(gè)立柱，前立柱上設(shè)有工件夾持機(jī)構(gòu)，工件夾持機(jī)構(gòu)可同時(shí)夾持多個(gè)(一般為4、6、8、10個(gè))被加工工件、并由驅(qū)動(dòng)裝置使所有水平設(shè)置的被加工工件以自身軸線為軸心同步自轉(zhuǎn)；后立柱上設(shè)有工件切削裝置，包括多個(gè)工件切削裝置單體，且每一個(gè)工件切削裝置單體對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)用于切削的刀具，切削裝置具有由Y軸控制單元控制的能前后移動(dòng)的Y軸驅(qū)動(dòng)單元，和由Z軸控制單元控制的能上下移動(dòng)的Z軸驅(qū)動(dòng)單元，使得所有的刀具能同步作前 后及上下切削動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)被加工工件進(jìn)行加工的目的，操作簡(jiǎn)單、用工少、工作效率高、加工的成品外形同一性好。本實(shí)用新型的多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，為便于描述，定義了上下方向的Z軸和前后方向的Y軸，被加工工件繞前后方向的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在實(shí)際使用過(guò)程中，Z軸控制單元和Y軸控制單元所控制的刀具的進(jìn)給方向可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整和設(shè)計(jì)；其中的各單元均為具有相應(yīng)功能的實(shí)體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的產(chǎn)品形式并非限于本案圖示和實(shí)施例，任何人對(duì)其進(jìn)行類似思路的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。
權(quán)利要求1.一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，包括主控單元，控制上下切削進(jìn)給的Z軸控制單元，和控制前后切削進(jìn)給的Y軸控制單元，所述Z軸控制單元和Y軸控制單元與所述主控單元的控制輸出端電連接；其特征在于:所述主控單元包括通過(guò)通信接口雙向電連接在一起的人機(jī)界面和可編程控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于:上述可編程控制器具有PID控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于:上述Z軸控制單元和Y軸控制單元與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于:上述Z軸控制單元具有切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)，所述切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于:上述切削速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)為閉環(huán)交流調(diào)速系統(tǒng)，包括變頻器和與此變頻器的控制輸出端電連接的電動(dòng)機(jī)，所述變頻器與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于:上述Y軸控制單元為交流傳動(dòng)系統(tǒng)，包括控制器和與此控制器的控制輸出端電連接的電動(dòng)機(jī)，所述控制器與上述變頻器的控制輸出端電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于:上述控制器與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于:上述主控單元具有輔助和協(xié)調(diào)其控制的輔助控制單元，所述輔助控制單元與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3、5-7中任一項(xiàng)所述的一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于:上述主控單元具有輔助和協(xié)調(diào)其控制的輔助控制單元，所述輔助控制單元與上述可編程控制器之間通過(guò)數(shù)據(jù)、控制總線電連接。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，包括主控單元，控制上下切削進(jìn)給的Z軸控制單元，和控制前后切削進(jìn)給的Y軸控制單元，Z軸控制單元和Y軸控制單元與主控單元受控電連接；主控單元包括通過(guò)通信接口雙向電連接在一起的人機(jī)界面和可編程控制器。采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型的多頭石圓柱仿形機(jī)的新型數(shù)字化控制系統(tǒng)，其具有通過(guò)通信接口連接在一起的人機(jī)界面和可編程控制器，人們可根據(jù)加工要求通過(guò)人機(jī)界面和可編程控制器進(jìn)行編程，也可調(diào)用預(yù)設(shè)加工參數(shù)程序，無(wú)需數(shù)控編程等專業(yè)知識(shí)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工等操作，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其操作簡(jiǎn)單，界面友好，便于提高加工精度和效率，自動(dòng)化程度高，性價(jià)比高，方便實(shí)用。
文檔編號(hào)G05B19/414GK203133566SQ201320051199
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者方千山 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)