[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

技術領域

本發明涉及一種數控機床，特別是一種應用于中高檔加工中心機床的用模擬變頻器實現剛性攻絲的裝置及方法。

背景技術

目前，國內中高檔加工中心機床絕大多數都是配置進口的數控系統和數字伺服主軸驅動器及主軸電機，用于實現剛性攻絲功能。但進口設備及關鍵部件的價格昂貴，導致生產成本增加，且受制于國外。雖然國產的模擬主軸變頻器和主軸電機價格低廉，但其僅僅是一個速度控制裝置，沒有位置控制環節，不具備剛性攻絲功能，不能應用到加工中心機床設備上。因此，應用范圍受到了限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種造價低、性能可靠的用模擬變頻器實現剛性攻絲的裝置及方法，它是用造價低廉、性能可靠的模擬變頻器替代數字伺服，在加工中心機床上完成剛性攻絲和其他主軸功能。

本發明的技術解決方案是：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。

本發明通過上述控制回路的相互配合、傳送剛性攻絲的控制信號和命令，實現用模擬變頻器完成剛性攻絲功能。

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，實現對控制模擬變頻器主軸電機的正轉、反轉及轉速、轉角控制和負載監控。

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。

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。

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。