[實(shí)用新型]生產(chǎn)教學(xué)兩用型數(shù)控機(jī)床

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620104319.X
• 申請(qǐng)日: 2006-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN201029022Y
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭輝;傅建忠;楊克己;任昆;賀永;李慶榮;金昕煒;吳茲攀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州浙大辰光科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/18
• 分類號(hào): G05B19/18
• 代理公司: 杭州之江專利事務(wù)所
• 代理人: 林蜀

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于機(jī)床領(lǐng)域，特別是涉及一種同時(shí)可用于生產(chǎn)和教學(xué)培訓(xùn)的兩用型數(shù)控機(jī)床。

背景技術(shù)

數(shù)控機(jī)床是廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、制造業(yè)的重要裝備，發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，離不開高性能的數(shù)控機(jī)床和高素質(zhì)的操作人才。數(shù)控機(jī)床包括控制系統(tǒng)、接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器和機(jī)械本體，控制系統(tǒng)通過接口向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械或力學(xué)量，并由機(jī)械本體做出規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，完成相應(yīng)的加工；而傳感器將數(shù)控機(jī)床內(nèi)部狀況信息及外部環(huán)境信息反饋到控制系統(tǒng)，以備控制系統(tǒng)作出正確的反應(yīng)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)發(fā)展，尤其是控制系統(tǒng)的發(fā)展日新月異，功能越來越強(qiáng)大，其操作控制與傳統(tǒng)機(jī)床是完全不同的，在實(shí)際生產(chǎn)中，出現(xiàn)了操作人才的斷層，因此，數(shù)控機(jī)床操作工的培訓(xùn)成了一項(xiàng)很重要的工作。

原有技術(shù)中，操作工人的培訓(xùn)是直接在實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行的，這樣帶來的后果是培訓(xùn)效果不夠理想。由于數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)是根據(jù)生產(chǎn)加工需要而設(shè)計(jì)的，其設(shè)計(jì)的針對(duì)對(duì)象是已經(jīng)熟練掌握操作方法的操作人員，而對(duì)于尚處于培訓(xùn)期的學(xué)員來說，需要有更多的幫助、提示信息，才能較好地學(xué)習(xí)。如果為此而開發(fā)專門的數(shù)控機(jī)床，則又過于浪費(fèi)了。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的是數(shù)控機(jī)床功能單一的問題，提供一種既可以用作實(shí)際生產(chǎn)，又能用于教學(xué)培訓(xùn)的兩用數(shù)控機(jī)床。

為此，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這樣的：生產(chǎn)教學(xué)兩用型數(shù)控機(jī)床，包括控制系統(tǒng)、接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器和機(jī)械本體，控制系統(tǒng)通過接口向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械或力學(xué)量，并由機(jī)械本體做出規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，完成相應(yīng)的加工；而傳感器將數(shù)控機(jī)床內(nèi)部狀況信息及外部環(huán)境信息反饋到控制系統(tǒng)，以備控制系統(tǒng)作出正確的反應(yīng)；其特征在于：所述的控制系統(tǒng)包括兩個(gè)，即實(shí)際加工數(shù)控系統(tǒng)和仿真數(shù)控系統(tǒng)；它還包括雙系統(tǒng)切換執(zhí)行模塊，通過切換執(zhí)行模塊在兩個(gè)控制系統(tǒng)之間切換。

所述的切換執(zhí)行模塊可以為自動(dòng)在線切換模塊，由基于ARM核的嵌入式系統(tǒng)的中心測(cè)控單元控制，當(dāng)中心測(cè)控單元獲取所需的個(gè)性化參數(shù)后，實(shí)現(xiàn)切換執(zhí)行模塊的重構(gòu)，同時(shí)發(fā)出指令控制切換執(zhí)行模塊完成數(shù)控系統(tǒng)連接方式的改變；也可以由手工切換控制電路控制，完成數(shù)控系統(tǒng)連接方式的改變。

為使雙系統(tǒng)的切換良好，切換執(zhí)行模塊由基于FPGA的控制、反饋信號(hào)切換執(zhí)行模塊、基于繼電器組的直流電源及大電流信號(hào)切換執(zhí)行模塊、基于接觸器組的強(qiáng)電電源及信號(hào)切換執(zhí)行模塊所組成。

本實(shí)用新型在一個(gè)數(shù)控機(jī)床上，安裝了兩套控制系統(tǒng)，當(dāng)使用實(shí)際加工數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，本實(shí)用新型就是一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床，可以用于生產(chǎn)加工，當(dāng)使用仿真數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，可以用于教學(xué)實(shí)習(xí)，這樣僅需增加很少的投資，就可使一臺(tái)機(jī)床具備兩種功能；切換控制模式通過供電狀況檢測(cè)或自鎖的手段確保切換嚴(yán)格模擬掉電插拔的方式完成，提高了切換的可靠性和安全性；由于采用了CPLD控制接觸器組和繼電器組，F(xiàn)PGA芯片直接用于切換，使得該控制切換模塊，能在硬件配置一定的條件下，通過軟件更改或設(shè)置，滿足不同的應(yīng)用對(duì)象和使用范圍，具有很高的柔性化和很廣的適應(yīng)性；模塊集成了多種通訊接口，方便聯(lián)機(jī)以構(gòu)成多種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)；狀態(tài)顯示和測(cè)試點(diǎn)陣列可用于對(duì)應(yīng)用對(duì)象運(yùn)行狀況的顯示以及方便對(duì)應(yīng)用對(duì)象的各種信號(hào)的測(cè)試。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型切換執(zhí)行模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1。模塊分別由基于ARM核的嵌入式系統(tǒng)的中心測(cè)控單元、包括RS232、USB、CAN和廣域網(wǎng)在內(nèi)的多模式通訊接口、包括液晶、鍵盤和語音的多媒體人機(jī)交互模塊、狀態(tài)顯示和測(cè)試點(diǎn)陣列、手工切換控制電路以及基于FPGA的控制、反饋信號(hào)切換執(zhí)行模塊、基于繼電器組的直流電源及大電流信號(hào)切換執(zhí)行模塊、基于接觸器組的強(qiáng)電電源及信號(hào)切換執(zhí)行模塊等所組成。具有自動(dòng)在線切換和手工在線切換兩種工作模式，其中自動(dòng)在線切換由基于ARM核的嵌入式系統(tǒng)的中心測(cè)控單元控制，當(dāng)中心測(cè)控單元通過通訊接口或人機(jī)交互模塊獲取包括應(yīng)用對(duì)象、系統(tǒng)規(guī)模等一些個(gè)性化的參數(shù)后，實(shí)現(xiàn)切換執(zhí)行模塊的重構(gòu)，同時(shí)發(fā)出指令控制切換執(zhí)行模塊完成數(shù)控系統(tǒng)連接方式的改變；而手工在線切換由手工切換控制電路控制切換執(zhí)行模塊完成。這兩種切換控制模式通過供電狀況檢測(cè)或自鎖的手段確保切換嚴(yán)格模擬掉電插拔的方式完成，以提高切換的可靠性和安全性。切換工作具體由執(zhí)行模塊承擔(dān)，該執(zhí)行模塊根據(jù)信號(hào)的種類、特點(diǎn)分別采用接觸器組、繼電器組和FPGA芯片完成各類信號(hào)的切換連接。由于采用了CPLD控制接觸器組和繼電器組，F(xiàn)PGA芯片直接用于切換，使得該控制切換模塊，能在硬件配置一定的條件下，通過軟件更改或設(shè)置，以滿足不同的應(yīng)用對(duì)象和使用范圍，體現(xiàn)出虛擬儀器的性能特點(diǎn)。同時(shí)，模塊集成了多種通訊接口，方便聯(lián)機(jī)以構(gòu)成多種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。狀態(tài)顯示和測(cè)試點(diǎn)陣列可用于對(duì)應(yīng)用對(duì)象運(yùn)行狀況的顯示以及方便對(duì)應(yīng)用對(duì)象的各種信號(hào)的測(cè)試。