CN102101251B - 位置检测控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种机械直线进给运动位置检测控制装置。主要用于机械回转运动转换为机械直线进给运动中，通过对回转运动回转角度位置的检测，间接实现对直线进给运动的直线位置检测控制。主要有传动机构和位置检测机构。传动机构包括丝杠传动和齿轮传动；位置检测机构包括开关信号计数装置和开关电信号处理系统。本发明所说的机床进给位置检测装置，其控制系统和结构较刻度盘检测机构更加简单，成本低廉，并且为一种可靠的检测手段和检测装置。
Description
所属领域
本发明是属于加工机械进给系统的位置检测装置，尤其适用于普通平旋盘的滑块直线进给位置检测装置。
背景技术
在目前机床领域中，对回转进给转换为直线进给的直线位置检测，主要有直接检测和间接检测两种。
直接检测主要手段有：刻度尺检测、同步感应尺检测、磁栅或光栅尺检测等。工作方式是在与直线运动方向平行的方向上固定安装测量用定尺，在直线移动的部件上安装测量用滑尺，通过比较滑尺与定尺的相对移动量，实现进给传动的直线位置检测和控制。其中刻度尺检测适用于手动进给系统。其他可用于数显、数控系统。
间接检测主要手段有：刻度盘检测、圆栅尺检测等。主要用于因结构原因无法实现直接检测的场合。工作方式是在回转进给传动链的前端设置传动轴回转角度测量元件，通过测量传动轴回转角度的数量转化成直线移动部件的直线移动距离，从而实现对直线位置检测和控制。刻度盘检测适用于手动进给系统，在其测量系统中，需对传动轴回转的圈数、度数、分数、秒数，进行分别检测，但其机械结构复杂，类似于钟表机构。圆栅尺检测用于数控系统，要求配置数控系统，方可实现其功能。
中国专利局于2009年9月30日授予的一件实用新型专利权，专利号：ZL 200820160929.0，公开了一种“平面磨床自动走刀系统”。由电机，主动同步带轮，从动同步带轮，前、后限位开关，前、后限位挡块，工作台，丝杠和同步带组成，通过输出轴上或丝杠上设置的码盘，并配合感应开关，控制器等实现平面磨床工作台的前后往复自动步进动作，该实用新型专利技术虽然能够将回转进给转换为直线进给的直线位置检测，也能够随意地调整往复运动的区间，并在前后往复运动换向时，做到无接触换向。但是仍存在零部件较多，机械结构复杂等缺陷和不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中，间接检测手段的不足，设计一种适用于未安装数控系统的，较刻度盘检测机构更加简单、可靠的检测手段。
本发明所说的直线进给运动位置检测控制装置，主要由传动机构和位置检测机构两部分构成。其构成是，传动机构包括丝杠传动机构和齿轮传动机构；位置检测机构包括开关信号计数装置和开关电信号处理系统。丝杠传动机构实现回转运动对直线运动的转换(将回转进给转变为直线进给)，其传动方式可以是螺纹丝杠传动或T型丝杠传动，也可以是滚珠丝杠传动，丝杆传动机构与齿轮传动机构相连。齿轮传动机构可以由一组或一组以上的齿轮组件构成，可以包括直齿轮传动、斜齿轮传动、伞齿轮传动等，具有固定的传动比。位置检测机构包括开关信号计数装置和开关电信号处理电路，开关信号计数装置的输出信号与开关电信号处理电路相连接。开关信号计数装置含两个计数开关、一个计数齿轮。按照特定位置安装两个计数开关，使其电信号脉冲刚好存在90°相位差。按计数开关信号处理原理图，配置开关信号处理电路，实现A正向时(即计数齿轮正向转动时)，与门电路1输出连续脉冲信号，与门电路2截止；A负向时(即计数齿轮负向转动时)，与门电路2输出连续脉冲信号，与门电路1截止。
本发明所说的机床进给位置检测装置，为一种适用于未安装数控系统的机床上使用，其控制系统和结构较刻度盘检测机构更加简单，成本低廉，并且为一种可靠的检测手段和检测装置。
附图说明
附图1：直线进给运动位置检测控制装置实施例示意图之一；
附图2：直线进给运动位置检测控制装置实施例示意图之二；
附图3：直线进给运动位置检测控制装置计数齿轮安装示意图；
附图4：直线进给运动位置检测控制装置计数齿轮展开图；
附图5：直线进给运动位置检测控制装置计数开关信号处理电路原理图；
附图6：直线进给运动位置检测控制装置计数开关信号时序图；
附图7：可编程控制器(PLC)计数开关控制示意图。
具体实施方式
附图1、附图2为本发明所说的直线进给运动位置检测控制装置实施例示意图。在该实施例中给出的直线进给运动位置检测控制装置有驱动机构1、齿轮传动机构2、丝杠传动机构3、计数齿轮4位置检测机构等组成。驱动机构1负责为回转进给运动提供动力，驱动机构形式不限。齿轮传动机构2负责匹配传动比，保证计数齿轮4的回转角度与滑块的直线移动距离存在固定的线性比例关系，其传动链的形式可由一组或一组以上的齿轮组件构成，所说的齿轮传动机构2可以是直齿轮2’、也可以是斜齿轮2”、还可以是伞齿轮2”’等，数量不限。丝杠传动机构3负责将回转进给运动转换为直线进给运动，其形式可以是螺纹丝杠传动或T型丝杠传动，也可以是滚珠丝杠传动。
附图3是直线进给运动位置检测控制装置计数齿轮4的安装示意图。计数齿轮4固定于传动轴上，与传动轴同步回转；齿距等分，等分数量可视精度要求确定。两个计数开关K1、K2的安装位置，要求其电信号脉冲刚好存在90°相位差(如附图4和附图3所示)。
附图4是直线进给运动位置检测控制装置计数齿轮4展开图。要求齿距相等。
附图5是计数开关信号处理电路原理图。计数开关K1与计数开关K2上获取的信号均输送到两个与门电路YM1和YM2中，同时在计数开关K1的信号输出端和与门电路YM2的输入端之间串联有非门电路FM1；与门电路YM1的输出端输出正向计数脉冲，与门电路YM2的输出端输出负向计数脉冲，将与门电路YM1、YM2的输出信号送到可编程控制器(PLC)中，对其计数及数字进行分析和计算，进而对其直线进给位置予以检测和控制。
附图6中所示的波形为对应于附图5中的，计数开关K1与计数开关K2的输入信号、节点a、b端的波形信号和与门电路YM1、YM2的输出信号。
附图7是可编程控制器(PLC)计数开关控制示意图。其工作原理和过程如下：将从计数开关K1与计数开关K2的信号输入到PLC计数模块5中，经PLC程序处理6后，整定机械零位7，并整定或设置直线进给位置，当PLC计数器计到指定位置时，PLC发出停车信号8，控制切断动力9。
从以上本发明所说的直线进给运动位置检测控制装置的构成和原理可见，本装置使用于未安装数控系统的机床上，可以实现结构较为简单，成本低廉，并可靠的检测和控制直线运动的目的。
Claims (5)
1.一种机械直线进给运动位置检测控制装置，由传动机构和位置检测机构两部分构成，传动机构包括丝杠传动和齿轮传动，位置检测机构包括开关信号计数装置和开关电信号处理电路，开关信号计数装置的输出信号与开关电信号处理电路相连接；其特征是，丝杆传动机构与齿轮传动机构相连；开关信号计数装置包含两个计数开关、一个计数齿轮；两个计数开关的位置安装，使其电信号脉冲刚好存在90°相位差。
2.按照权利要求1所说的位置检测控制装置，其特征是，所说的丝杠传动机构或者是螺纹丝杠传动，或者是T型丝杠传动，或者是滚珠丝杠传动。
3.按照权利要求1所说的位置检测控制装置，其特征是，所说的齿轮传动机构由一组以上的齿轮组件构成，所说的齿轮或者是直齿轮，或者是斜齿轮，或者是伞齿轮。
4.按照权利要求1所说的位置检测控制装置，其特征是，所说的齿轮传动机构由一组齿轮组件构成，所说的齿轮或者是直齿轮，或者是斜齿轮，或者是伞齿轮。
5.按照权利要求1所说的位置检测控制装置，其特征是，开关电信号处理电路中，计数开关K1与计数开关K2的信号输送到两个与门电路YM1和YM2中，在计数开关K1的信号输出端和与门电路YM2的输入端之间串联有非门电路FM1；与门电路YM1的输出端输出正向计数脉冲，与门电路YM2的输出端输出负向计数脉冲，实现计数齿轮正向时，与门电路YM1输出连续脉冲信号，与门电路YM2截止；计数齿轮负向时，与门电路YM2输出连续脉冲信号，与门电路YM1截止。
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