[發明專利]用模擬變頻器實現剛性攻絲的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310424094.0
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103472767A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 童阿琴;徐宗華;李洪波;郭峰功;李慶國;裴麗清;崔長振;魏考平;殷振杰;陳洪寶;馮丹
• 申請（專利權）人: 大連大森數控技術發展中心有限公司
• 主分類號: G05B19/4103
• 分類號: G05B19/4103
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用模擬變頻器實現剛性攻絲的裝置，包括數控系統、主軸控制裝置，其特征在于主軸控制裝置是由模擬變頻器、主軸電機和主軸電機編碼器、Z軸伺服驅動器、Z軸伺服電機和Z軸伺服電機編碼器構成；數控系統設置有PLC可編程序控制器，剛攻位置Pi指令及PI通道，Z軸位置指令及PI通道，數控系統剛攻位置輸出、輸入模擬接口CNSC與模擬變頻器輸入接口連接，模擬變頻器輸出接口與主軸電機連接，將數控系統插補運算器發出的剛攻位置指令Pz傳送到模擬變頻器控制主軸電機工作，在數控系統與模擬變頻器、主軸電機之間構成用模擬電壓控制模擬變頻器和主軸電機工作的剛性攻絲位置控制回路；數控系統設置可編程控制器PLC輸出、輸入接口，分別與模擬變頻器控制信號輸入和應答信號輸出接口連接，將數控系統PLC可編程序控制器發出的主軸使能、加減速切換、緊急停止、報警復位、增益切換信號傳送到模擬變頻器，同時接收模擬變頻器主軸報警、主軸運行的應答信號，在數控系統與模擬變頻器之間構成模擬變頻器工作方式控制回路；數控系統設置主軸電機編碼器反饋輸入接口CNSP，與模擬變頻器編碼器PG-X3速度檢測信號端及主軸電機編碼器輸出端連接，接收由主軸電機編碼器發出的速度反饋信號，在數控系統與模擬變頻器、主軸電機編碼器之間構成位置、速度、電流閉環的主軸位置反饋回路；數控系統設置有Z軸位置輸出接口CNSV3，與Z軸伺服驅動器連接，將插補運算器發出的Z軸位置移動信號傳送至Z軸伺服驅動器，輸出控制Z軸伺服電機工作，數控系統設置有Z軸位置反饋接口CNFB3，與Z軸伺服電機編碼器連接，將伺服電機位置信號反饋至數控系統插補運算器，在數控系統與伺服驅動器、伺服電機和編碼器之間構成Z軸位置移動、反饋控制回路。

2.根據權利要求1所述的一種用模擬變頻器實現剛性攻絲的裝置，其特征在于所述的剛性攻絲位置控制回路，其數控系統主軸模擬輸出、輸入接口CNSC包括有5個端子，其中端子GND和SPDA為模擬指令輸出端子，分別與模擬變頻器輸入端子A1和AC連接，將數控系統輸出的剛性攻絲位置指令Pi通過CNSC接口轉變成±10V的電壓信號傳送給模擬變頻器，端子FG為屏蔽接地端，端子AIN和GND為負載反饋輸入端子，分別與模擬變頻器輸出端子FM和AC連接，接收由模擬變頻器反饋的0～10V主軸電機實際運轉速度和負載狀態信號，實現控制模擬變頻器主軸電機的正轉、反轉及轉速、轉角和負載監控。

3.根據權利要求1所述的一種用模擬變頻器實現剛性攻絲的裝置，其特征在于所述的變頻器工作方式控制回路，其數控系統可編程控制器PLC輸出接口的Y50-54端子與模擬變頻器輸入接口的S1-5端子一一對應連接，通過輸出的Y50、Y51、Y54信號可以控制模擬變頻器剛性攻絲時的主軸使能、加減速、增益切換；可編程控制器PLC應答信號輸入接口X28、X29端子與模擬變頻器應答輸出接口M1、MB端子一一對應連接，將模擬變頻器輸出的主軸運行M1和主軸報警MB信號傳送給可編程控制器PLC。

4.根據權利要求1所述的一種用模擬變頻器實現剛性攻絲的裝置，其特征在于所述主軸位置反饋回路，其模擬變頻器轉接板PG-X3的TB1端子與主軸電機編碼器PG輸出端A+、A-、B+、B-、Z+、Z-連接，模擬變頻器接收主軸電機編碼器反饋的主軸速度信號，模擬變頻器的轉接板PG-X3的TB2端子即反饋輸出端與數控系統的接口CNSP反饋輸入端CNSP1-14連接，將主軸電機編碼器反饋的位置脈沖信號傳送給數控系統，形成主軸位置閉環控制。

5.根據權利要求1所述的一種用模擬變頻器實現剛性攻絲的裝置，其特征在于所述Z軸位置移動、反饋控制回路是數控系統Z軸數字輸出接口CNSV3通過數據總線連接到Z軸驅動器的CNSV3數字輸入接口，Z軸伺服電機編碼器PG通過電纜連接到數控系統的Z軸位置反饋CNFB3接口，傳送Z軸位置Pz移動指令和接收Z軸反饋的當前實際位置信號。

6.一種用模擬變頻器實現剛性攻絲的方法，其特征在于編制剛性攻絲工藝梯形圖軟件，并將其嵌入到數控系統可編程控制器PLC中，通過剛性攻絲代碼M843/844/845激活梯形圖、產生模擬變頻器控制信號和G232剛攻起動命令，形成主軸使能信號和主軸運轉信號，形成加減速切換、增益切換信號至模擬變頻器，為模擬變頻器提供所需的控制方式命令；通過可編程控制器PLC發出剛攻起動信號，激活數控系統的插補運算器，產生剛性攻絲位置指令Pi，打開反饋比較運算和剛攻位置通道，將剛攻位置指令與實際反饋位置比較運算得出剛攻位置命令pi，剛攻位置命令pi經PI通道和模擬接口發出±10V電壓指令至模擬變頻器控制主軸電機正轉、反轉、停止；通過可編程控制器PLC發出剛攻起動信號，激活數控系統的插補運算器，產生Z軸位置指令Pz，打開反饋比較運算和Z軸位置通道，將Z軸位置指令與實際反饋位置比較運算得出Z軸位置命令pz，Z軸位置命令pz經Z軸位置PI通道和Z軸數字接口、發出指令至Z軸伺服驅動器和伺服電機，使其與主軸電機同步正轉、反轉、停止運動，完成剛性攻絲的Z軸插補運動。