[發明專利]一種數控刀架的伺服驅動系統和方法

無效

• 申請號: 201210070585.5
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN102621926A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張英杰
• 申請（專利權）人: 蘇州匯川技術有限公司;蘇州默納克控制技術有限公司;深圳市匯川技術股份有限公司
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

技術領域

本發明涉及數控機床控制領域，更具體地說，涉及一種數控刀架的伺服驅動系統和方法。

背景技術

數控加工中心的刀庫和數控機床的刀架(刀塔)是很普遍使用的數控子系統，用于變換刀架位置切換不同的刀架以完成車、銑、鉆等工藝過程。目前數控刀架的控制架構主要為數控上位機、刀架控制器和伺服驅動器組合進行控制。由數控上位機根據換刀指令計算路徑并發出脈沖形式的外部位置指令給刀架控制器，由刀架控制器控制伺服驅動器完成刀架定位。

由數控上位機直接控制刀架控制器，需在數控上位機中編輯程序，操作繁瑣，不便于維護，接線繁瑣。使用刀架控制器的架構，刀架控制器增加了硬件成本。并且數控上位機和刀架控制器采用脈沖形式的外部位置指令控制伺服驅動器，會有丟失或增加脈沖的情況，容易造成累計誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有數控刀架的控制架構中數控上位機以脈沖形式發送外部位置指令控制伺服驅動器容易丟失或增加脈沖的缺陷，提供一種數控刀架的伺服驅動系統和方法，數控上位機將換刀指令發送給伺服驅動器，由伺服驅動器對路徑進行計算，并通過刀架彈出收回機構直接對刀架進行控制。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種數控刀架的伺服驅動系統，包括：數控上位機、伺服驅動器、刀架彈出收回機構、伺服電機和刀架裝置；

其中，所述數控上位機通過輸入輸出端口發送換刀指令，所述換刀指令包括指定刀架的目標位置；

所述伺服驅動器在接收換刀指令后被觸發，根據刀架的當前位置和目標位置計算出刀架轉動的方向和距離，并生成刀架彈出指令發送給刀架彈出收回機構控制刀架彈出；伺服驅動器在控制刀架彈出后根據已經計算出的刀架需要轉動的方向和距離生成電機控制信號給伺服電機控制刀架轉動走位至目標位置；伺服驅動器在刀架轉動到目標位置后發送刀架收回指令控制刀架彈出收回機構收回刀架。

在根據本發明所述的數控刀架的伺服驅動系統中，所述伺服驅動器進一步包括路徑計算模塊，刀架控制模塊以及電機控制模塊；

所述路徑計算模塊，用于接收換刀啟動指令后根據刀架的當前位置和目標位置計算出刀架轉動的方向和距離；

所述刀架控制模塊，用于發送刀架彈出指令給刀架彈出收回機構控制刀架彈出，并在刀架彈出到位后發送彈出到位信號給所述電機控制模塊，并在接收電機轉動到位信號后生成刀架收回指令控制刀架彈出收回機構收回刀架；

所述電機控制模塊，用于在接收彈出到位信號后根據計算出的刀架需要轉動的方向和距離生成電機控制信號，并發送給伺服電機控制刀架轉動走位，并在刀架轉動到目標位置后發送電機轉動到位信號給刀架控制模塊。

在根據本發明所述的數控刀架的伺服驅動系統中，所述系統還包括：刀架彈出傳感器，用于檢測刀架彈出的位置是否到達彈出極限位置；所述伺服驅動器的刀架控制模塊根據所述刀架彈出傳感器的檢測結果，在到達彈出極限位置時發送彈出到位信號，在沒有到達彈出極限位置時控制刀架繼續彈出。

在根據本發明所述的數控刀架的伺服驅動系統中，所述系統還包括：刀架收回傳感器，用于檢測刀架收回的位置是否到收回極限位置；所述伺服驅動器的刀架控制模塊根據所述刀架收回傳感器的檢測結果，在沒有到達收回極限位置時控制刀架繼續收回，在已經到達收回極限位置時生成收回到位信號，并將刀架的當前位置反饋給數控上位機。

在根據本發明所述的數控刀架的伺服驅動系統中，所述伺服驅動器還包括：一致信號反饋模塊，用于在路徑計算模塊接收到換刀啟動指令后將刀架的一致信號設定為無效并發送給數控上位機，并在接收刀架控制模塊生成的收回到位信號后將刀架的一致信號設定為有效并發送給數控上位機以激活該刀架。

在根據本發明所述的數控刀架的伺服驅動系統中，所述路徑計算模塊根據伺服電機的編碼器的反饋獲取刀架的當前位置的絕對坐標，并根據刀架的目標位置的絕對坐標與當前位置的絕對坐標計算出最短路徑的刀架轉動的方向和距離。

本發明還相應提供了一種數控刀架的伺服驅動方法，包括以下步驟：

S1、數控上位機通過輸入輸出端口發送換刀指令，所述換刀指令包括指定刀架的目標位置；

S2、伺服驅動器在接收換刀指令后被觸發，根據刀架的當前位置和目標位置計算出刀架轉動的方向和距離；

S3、伺服驅動器發送刀架彈出指令給刀架彈出收回機構控制刀架彈出；

S4、伺服驅動器根據刀架轉動的方向和距離生成電機控制信號，并發送給伺服電機控制刀架轉動走位至目標位置；