[發(fā)明專利]具有保障性冗余操作功能的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410069007.9
• 申請(qǐng)日: 2014-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN103792883A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張之敬;徐濱士;金鑫;孫椰望;孫宏昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/406
• 分類號(hào): G05B19/406
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;仇蕾安

1.具有保障性冗余操作功能的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征是：它包括：強(qiáng)電源模塊（1）、斷路器組件接口（2）、冷卻控制系統(tǒng)（3）、控制變壓器（4）、控制系統(tǒng)開關(guān)電源（5）、液壓系統(tǒng)開關(guān)電源（6）、液壓控制系統(tǒng)（7）、數(shù)控系統(tǒng)（8）、保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）、機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）、照明控制系統(tǒng)（11）、機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）、機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）以及伺服變壓器（14）；

所述冷卻控制系統(tǒng)（3）包括：繼電器A、接觸器以及手動(dòng)冷卻模塊；其中，所述繼電器A具有第一交流弱電控制接口以及開關(guān)閉合命令接口；所述接觸器具有交流弱電開關(guān)接口以及強(qiáng)電源接口；所述繼電器A的第一交流弱電控制接口連接所述接觸器的交流弱電開關(guān)接口；所述接觸器與所述手動(dòng)冷卻模塊并行控制冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行；

所述液壓控制系統(tǒng)（7）具有液壓閥組件電源接口、強(qiáng)電源接口、程序指令輸入接口、鎖緊指令輸入接口以及與所述液壓閥組件電源接口、強(qiáng)電源接口連接的判斷模塊A；所述判斷模塊A控制液壓系統(tǒng)的運(yùn)行；

所述保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）具有開關(guān)指令接口、常閉電源指令接口以及進(jìn)給參數(shù)指令接口；

所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）具有第二交流弱電控制接口以及開關(guān)閉合命令接口；

所述照明控制系統(tǒng)（11）包括：手動(dòng)照明模塊以及繼電器B；所述繼電器B具有交流強(qiáng)電控制接口以及第一開關(guān)命令接口；所述手動(dòng)照明模塊與所述繼電器B并行控制照明系統(tǒng)的運(yùn)行；

所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）具有第二開關(guān)命令接口、機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊、模式切換與參數(shù)調(diào)節(jié)模塊以及與它們相連接的判斷模塊B；所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊的輸出經(jīng)所述判斷模塊B運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)機(jī)床主軸電機(jī)運(yùn)行；通過手動(dòng)設(shè)置所述模式切換與參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，實(shí)現(xiàn)所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）的數(shù)控運(yùn)行模式、手動(dòng)模式和停機(jī)模式的切換以及參數(shù)的設(shè)置；

所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）具有常閉電源輸入轉(zhuǎn)換接口、進(jìn)給參數(shù)指令輸入接口、機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊、模式切換裝置以及與它們相連接的判斷模塊C；所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊的輸出經(jīng)所述判斷模塊C運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)伺服進(jìn)給電機(jī)運(yùn)行；通過手動(dòng)設(shè)置所述模式切換裝置，實(shí)現(xiàn)所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）的數(shù)控運(yùn)行模式、手動(dòng)模式和停機(jī)模式的切換；

所述強(qiáng)電源模塊（1）通過所述斷路器組件接口（2）分別向所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）中的機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊、所述冷卻控制系統(tǒng)（3）中接觸器的強(qiáng)電源接口、所述控制變壓器（4）、所述液壓控制系統(tǒng)（7）中的強(qiáng)電源接口以及所述伺服變壓器（14）提供強(qiáng)電源；

所述控制變壓器（4）對(duì)所述強(qiáng)電源模塊（1）輸出的強(qiáng)電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過交流弱電接口以及交流強(qiáng)電接口向外輸出；所述交流弱電接口分別向所述冷卻控制系統(tǒng)（3）中繼電器A的第一交流弱電控制接口、所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）的第二交流弱電控制接口提供交流弱電；所述交流強(qiáng)電接口分別向所述照明控制系統(tǒng)（11）中繼電器B的交流強(qiáng)電控制接口、所述控制系統(tǒng)開關(guān)電源（5）和所述液壓系統(tǒng)開關(guān)電源（6）提供交流強(qiáng)電；

所述控制系統(tǒng)開關(guān)電源（5）將交流強(qiáng)電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，并提供至所述數(shù)控系統(tǒng)（8）和所述保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）；

所述液壓系統(tǒng)開關(guān)電源（6）將交流強(qiáng)電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，并提供至所述液壓控制系統(tǒng)（7）中的液壓閥組件電源接口；

所述伺服變壓器（14）向所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊（13）的機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊提供交流強(qiáng)電；

所述照明控制系統(tǒng)（11）中繼電器B的第一開關(guān)命令接口與所述數(shù)控系統(tǒng)（8）連接，所述數(shù)控系統(tǒng)（8）的輸出決定所述第一開關(guān)命令接口的閉合，繼而控制繼電器B的交流強(qiáng)電控制接口的輸出，從而實(shí)現(xiàn)所述繼電器B對(duì)所述照明系統(tǒng)的控制；當(dāng)所述數(shù)控系統(tǒng)（8）故障時(shí)，通過保障性手動(dòng)操作對(duì)照明控制系統(tǒng)（11）中的手動(dòng)照明模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所述手動(dòng)照明模塊對(duì)所述照明系統(tǒng)的控制；

所述冷卻控制系統(tǒng)（3）中繼電器A的開關(guān)閉合命令接口與所述數(shù)控系統(tǒng)（8）連接，述數(shù)控系統(tǒng)（8）的輸出決定所述開關(guān)閉合命令接口的閉合，繼而控制繼電器A中第一交流弱電控制接口的輸出，繼電器A中第一交流弱電控制接口的輸出進(jìn)一步控制所述接觸器交流弱電開關(guān)接口的閉合，當(dāng)所述接觸器交流弱電開關(guān)接口閉合后，所述強(qiáng)電源接口接通，所述接觸器啟動(dòng)所述冷卻系統(tǒng)的；當(dāng)所述數(shù)控系統(tǒng)（8）故障時(shí)，通過保障性手動(dòng)操作對(duì)所述冷卻控制系統(tǒng)（3）的手動(dòng)冷卻模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所述手動(dòng)冷卻模塊對(duì)所述冷卻系統(tǒng)的控制；

所述數(shù)控系統(tǒng)（8）通過所述液壓控制系統(tǒng)（7）中的程序指令輸入接口向所述液壓控制系統(tǒng)（7）輸入程序運(yùn)行指令，所述程序運(yùn)行指令通過液壓閥組件電源接口以及強(qiáng)電源接口分別控制液壓閥組件的閉合以及強(qiáng)電源的接通；當(dāng)所述數(shù)控系統(tǒng)（8）故障時(shí)，所述保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）通過其開關(guān)指令接口向所述液壓控制系統(tǒng)（7）中的鎖緊指令輸入接口輸入鎖緊指令，所述鎖緊指令通過液壓發(fā)組件電源接口以及強(qiáng)電源接口分別控制液壓閥組件的閉合以及強(qiáng)電源的接通；所述判斷模塊A判斷液壓閥組件的閉合是否符合程序以及強(qiáng)電源是否接通，若是，則啟動(dòng)運(yùn)行液壓控制系統(tǒng)；

所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）與所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）中機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊連接，由所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）控制所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊的上電；當(dāng)所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）的處于數(shù)控運(yùn)行模式下，所述數(shù)控系統(tǒng)（8）一方面對(duì)所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）輸出數(shù)字指令，另一方面通過對(duì)所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）中的開關(guān)閉合命令接口的指令輸出，控制第二交流弱電控制接口的閉合，從而使所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）中機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊與所述強(qiáng)電源模塊（1）供電的接通；所述判斷模塊B判斷機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊是否正常工作、所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）是否處于數(shù)控運(yùn)行模式、所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）是否正常接收所述數(shù)控系統(tǒng)（8）的數(shù)字指令，若是，則接通所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊與機(jī)床主軸電機(jī)，啟動(dòng)所述機(jī)床主軸電機(jī)；當(dāng)所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）處于手動(dòng)模式下，所述保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）中的開關(guān)指令接口一方面對(duì)所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）的開關(guān)指令接口進(jìn)行指令輸出，另一方面通過對(duì)所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）中的開關(guān)閉合命令接口的指令輸出，控制第二交流弱電控制接口的閉合，從而使所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）中機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊與所述強(qiáng)電源模塊（1）供電的接通；所述判斷模塊B判斷機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊是否正常工作、所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）是否處于手動(dòng)模式、所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）是否正常接收所述保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）的指令，若是，則接通所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊與所述機(jī)床主軸電機(jī)，啟動(dòng)所述機(jī)床主軸電機(jī)；當(dāng)所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（12）的處于停機(jī)模式下，所述判斷模塊B則不接通所述機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)模塊與所述機(jī)床主軸電機(jī)；

所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）與所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）中機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊連接，由所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）控制機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊的上電；當(dāng)所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）的處于數(shù)控運(yùn)行模式下，所述數(shù)控系統(tǒng)（8）一方面對(duì)所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）輸出數(shù)字指令，另一方面通過對(duì)所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）中的開關(guān)閉合命令接口的指令輸出，控制第二交流弱電控制接口的閉合，從而使所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）中機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊與所述伺服變壓器（14）供電的接通；所述判斷模塊C判斷機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊是否正常工作、所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）是否處于數(shù)控運(yùn)行模式、所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）是否正常接收所述數(shù)控系統(tǒng)（8）的數(shù)字指令，若是，則接通所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊與伺服進(jìn)給電機(jī)，啟動(dòng)所述伺服進(jìn)給電機(jī)；當(dāng)所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）的處于手動(dòng)模式下，一方面所述保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）中的常閉電源指令接口、進(jìn)給參數(shù)指令接口分別向所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）中的常閉電源輸入轉(zhuǎn)換接口、進(jìn)給參數(shù)指令輸入接口輸出閉合的控制信號(hào)；另一方面所述保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）中的開關(guān)指令接口對(duì)所述機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繼電器組件（10）中的開關(guān)閉合命令接口的指令輸出，控制第二交流弱電控制接口的閉合，從而使所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊與所述伺服變壓器（14）供電的接通；所述判斷模塊C判斷機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊是否正常工作、所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）是否處于手動(dòng)模式、所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）中常閉電源輸入轉(zhuǎn)換接口、進(jìn)給參數(shù)指令輸入接口是否處于常閉狀態(tài)，若是，則接通所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊與伺服進(jìn)給電機(jī)，啟動(dòng)所述伺服進(jìn)給電機(jī)；當(dāng)所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（13）的處于停機(jī)模式下，所述判斷模塊C則不接通所述機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊與伺服進(jìn)給電機(jī)。

2.如權(quán)利要求1所述的具有保障性冗余操作功能的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征是：所述保障性手動(dòng)控制系統(tǒng)（9）為手輪脈沖發(fā)生器。