CN105022348A - 一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组 - Google Patents

一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组，包括：继电器模块、配电模块、电源输入模块和配电输出模块，继电器模块与配电模块相连，通过接收外部的可编程机床控制器PMC的控制信号和机床的状态反馈信号生成强电控制信号，对从配电模块输入的电源进行再分配；电源输入模块用于接入由变压器输入的三相220V交流电；配电输出模块为机床的动力单元供电并控制其通断动作；配电模块通过接收继电器模块输出的强电控制信号来控制外部机床及其附件的通断动作。本发明公开的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组具有明显减少硬件接线数量、有效降低人工配线时的接线出错概率、提高装配速度以及方便日后维修排障的诸多优点。

Description

一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组
技术领域
本发明涉及数控机床配电的技术领域，特别涉及一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组。
背景技术
数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。
在现今传统的数控生产厂家配电柜装配过程中和数控机床用户的使用过程中存在以下几种情况的问题:
1、由于数控机床本身是一台复杂的机电一体化产品，它需要通过数字控制NC(Numerical Control，简称数控)、可编程机床控制器PMC(ProgrammableMachine Control)、机床MT(Machine Tool)之间的信号交流来完成复杂的数控加工过程。所以按照传统的控制柜设计思路,机床控制柜需要大量的硬件接线任务，这样不仅增加了装配工人的劳动量和错误率.也增加数控生产厂家的装配成本。
2、在数控机床使用厂家在使用过程中，当机床出现故障以后,维修人员面对配件种类繁多、硬件接线复杂的配电柜，通常需要很长时间来查找和排查问题故障，耽误了修理进度，贻误了厂家生产。
针对以上现实状况，目前亟待提出一种可以减少硬件接线数量、有效降低配线时的接线出错概率、提高装配速度以及方便日后维修排障的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组，包括：继电器模块、配电模块、电源输入模块和配电输出模块，
所述继电器模块与所述配电模块相连，通过接收外部的可编程机床控制器PMC的控制信号和机床的状态反馈信号生成强电控制信号，对从所述配电模块输入的电源进行再分配；
所述电源输入模块与所述配电模块相连，包括若干个电源接线端子，用于接入由变压器输入的三相220V交流电；
所述配电输出模块与所述配电模块相连，包括若干个用于连接外部机床动力单元的输出弹簧式接线端子，为机床的动力单元供电并控制其通断动作；
所述配电模块通过接收继电器模块输出的强电控制信号来控制外部机床及其附件的通断动作。
进一步的，所述继电器模块包括：开关控制信号输入端口、信号输入接线端口、继电器模组、分配电源输入端口以及配电控制输出端口，其中，
所述开关控制信号输入端口包括若干个开关信号控制输入接线端子，与外部可编程机床控制器PMC相连，并接收用于控制继电器开断的开关控制信号后传递给所述的继电器模组；
所述继电器模组包括若干个继电器，用于接收外部可编程机床控制器PMC输出的控制信号后，通过继电器的开断动作形成控制外部机床通断动作的强电控制信号；
所述配电控制输出端口，分别与所述继电器模组和配电模块相连，包括若干个配电输出端子组成，每个配电输出端子与所述继电器模块中继电器对应，用于接收所述继电器模组输出的强电控制信号并传递给所述配电模块；
所述信号输入接线端口，包括若干个反馈信号输入接线端子，用于接收外部机床的状态反馈信号，并经与之相连的所述开关控制信号输入端口传递给外部可编程机床控制器PMC；
所述分配电源接入端口，包括若干个电源输入接线端子，用于接入来自配电模块的交流和直流电源输入，并提供给与之相连的所述继电器模组的工作电源。
进一步的，所述配电模块包括：开关电源、断路器、接触器单元，其中，
所述断路器对所述电源输入模块接入的三相220V交流电进行分配给所述开关电源和所述接触器单元；
所述开关电源，与所述分配电源接入端口相连，为所述数控机床控制柜的电控系统提供工作电源；
所述接触器单元，与所述配电控制输出端口和配电输出模块相连，包括若干个接触器和电机热过载保护电路，通过所述配电控制输出端口输出的所述继电器模块的强电控制信号来控制其接触器吸合，进而再通过所述配电输出模块控制外部机床附件电机的通断。
进一步的，所述机床的状态反馈信号包括：
机床电机的热过载保护信号、机床急停信号、气压检测信号、液压压力检测信号、刀库计数信号和定位信号、门开关保护信号。
进一步的，所述开关控制信号输入端口通过扁平线与外部可编程机床控制器PMC的I/O单元连接。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1)本发明公开的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组明显减少了数控配电柜的硬件接线数量，有效的降低工人在配线时的接线出错率，能极大的提高装配速度，节省人力物力和企业成本，增加社会效益。
2)本发明公开的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组便于设备生产使用过程中出现故障后的查找和排查问题故障，提高修理进度。
3)本发明公开的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组使得配电柜整体结构简单、性能安全、布局合理.
附图说明
图1是本实施例一中用于数控机床控制柜配电的快速接线模组的结构组成图；
图2是本实施例一中控制柜上层中继电器模块的布局图；
图3是本实施例一中控制柜下层中配电模块、电源输入模块及配电输出模块的布局图；
图4是本实施例二中快速接线模组集成模式的主电源分配原理图1；
图5是本实施例二中快速接线模组集成模式的主电源分配原理图2；
图6是本实施例二中快速接线模组集成模式与数控系统接线原理图；
图7是本实施例二中快速接线模组集成模式的下层配电原理图；
图8是本实施例二中快速接线模组集成模式的控制部分原理图；
图9是本实施例二中快速接线模组集成模式的继电器模块原理图；
图10是本方案实施前控制柜的配电布置图；
图11是本方案实施后控制柜的配电布置图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
请参见图1，图1是本实施例中用于数控机床控制柜配电的快速接线模组的结构组成图。如图1所示，本实施例公开的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组主要包括继电器模块、配电模块、电源输入模块、配电输出模块。
一、继电器模块
继电器模块主要包括开关控制信号输入端口、信号输入接线端口、继电器模组、分配电源输入端口以及配电控制输出端口。具体如附图2控制柜上层中继电器模块的布局图所示。
继电器模块在不改变原设计电器原理的前提下，利用从开关控制信号输入端口输入的控制信号对从分配电源输入端口输入的电源进行分配，并从配电控制输出端口输出控制信号。
它的主要作用是通过开关控制信号输入端口接收可编程机床控制器PMC的控制信号，继电器模组根据上述控制信号做出相关动作，然后通过配电控制输出端口向配电模块发出动作指令以控制配电模块的接触器动作。同时继电器模块通过信号输入接线端口接收来自机床的状态反馈信号，并经由开关控制信号输入端口向可编程机床控制器PMC传递上述来自机床的状态反馈信号，继电器模块通过分配电源输入端口接入来自配电模块的控制电源输入。
1、继电器模组是由若干个(一个或多个)继电器组成，它主要是把可编程机床控制器PMC输出的部分控制信号转化控制外部部件的强电控制信号，然后经配电控制输出端口向配电模块输出强电控制信号以达到对外部机床动作的控制目的。
2、开关控制信号输入端口由若干个(一个或多个)开关信号控制输入接线端子组成，用于接收外部可编程机床控制器PMC的开关控制信号，以控制每个继电器的开断。该功能的具体实现是通过扁平线连接数控系统NC中内置PMC的I/O单元，实现继电器输模块与数控系统NC中可编程机床控制器PMC的控制信号连接。其中数控系统包括CNC(computer numerical control)、机床操作面板、伺服放大器、伺服马达、可编程机床控制器PMC以及可编程机床控制器PMC的I/O单元。
(1)CNC用于控制数控机床工作台、刀具的位置和移动速度，以及主轴的转向和转速。
(2)可编程机床控制器PMC是为机床控制而制作的，装在CNC内部的顺序控制器。它读取机床操作面板上的(自动运转启动等)按钮的状态，指令(自动运转启动)CNC，并根据CNC的状态(报警等)点亮操作盘上的相关指示灯。
(3)机床操作面板包括开关和指示灯，与I/O Link进行通讯。
(4)伺服放大器用于控制机床的位置、速度和电机的电流。
(5)伺服马达由伺服放大器驱动旋转，实现工作台或刀具的移动。其的轴上装有脉冲编码器产生脉冲。由脉冲编码器把电机的移动量和转子角度送给伺服CPU。
(6)I/O单元接收来自机床操作面板的动作请求信号和来自伺服放大器的反馈信号，和来自硬件电路的反馈信号。
3、信号输入接线端口由若干个(一个或多个)反馈信号输入接线端子构成，用于接入机床侧的状态反馈信号(机床电机的热过载保护信号、机床急停信号、气压检测信号、液压压力检测信号、刀库计数信号和定位信号、门开关保护信号等)。
4、分配电源接入端口由若干个(一个或多个)电源输入接线端子构成，接入来自配电模块的交流和直流电源输入。
5、配电控制输出端口由若干个(一个或多个)配电输出端子组成，每个配电输出端子与继电器模块对应，用于输出强电控制信号。
二、电源输入模块由若干个(一个或多个)电源接线端子构成。主要功能接入由变压器输入的三相220V电源。
三、配电模块通过电源模块接入220V电源。
配电模块主要包括开关电源、断路器、接触器单元。它的主要功能是通过继电器模块输出的强电控制信号来控制机床及其附件的动作。
(1)开关电源：它主要为整个电控系统提供直流24V电源。
(2)断路器；主要对输入的电源进行分配给开关电源和接触器单元。
(3)接触器单元：它是由若干个(一个或多个)接触器和电机热过载保护组成。通过继电器模块的强电控制信号来控制其通断，进而控制机床附件电机的通断。
四、配电输出模块
它是由一组输出弹簧式接线端子组成。主要连接机床的动力单元(如排屑电机，刀库马达等)，为机床的动力单元供电并控制其通断动作。
具体关于电源输入模块、配电模块、配电输出模块在控制柜下层中的布局参照图3所示。
实施例二
用于数控机床控制柜配电的快速接线模组的集成模式原理如附图4至附图9所示。
一、电源输入模块
电源输入模块的具体接线原理如图4和图5的本实施例二中控制柜中电源输入模块的主电源分配原理图1和主电源分配原理图2所示，三相380V市电通过配电模块中漏电断路器接入变压器，输出三相220V电源(R、S、T)之后接入数控机床控制柜配电的快速接线模组的配电模块。
二、配电模块
配电模块的具体接线原理如图7所示：三相220V经电源输入模块的接线端子接至QF1/QF2/QF4输入端。QF1的输出端接到配电输出模块的1L1/1L2/1L3端子。QF2的输出端分别接到配电模块的接触器输入端和继电器模块的配电输入端口L10/L11/L12。QF4的输出端接入开关电源的L/N的接线端子。接触器的输出端分别接到配电输出模块的接线端子。开关电源的输出24V直流电源接入继电器模块的分配电源输入端口。如图8所示在继电器模块的分配电源输入端口24VW/24VN/24VP/0VZ分别接入直流24V电源，同时1L1/1L2/1L3接入交流220V电源。配电控制输出端口的17NO/22NO/23NO/1L2分别接入配电模块中接触器的线圈两侧A1/A2，控制配电模块中接触器的吸合。
三、配电输出模块
配电输出模块是由一组输出弹簧式接线端子组成。主要连接机床的动力单元(如排屑电机，刀库马达等)，为机床的动力单元供电并控制其通断动作。
具体接线原理参见图7中快速接线模组集成模式的下层配电原理图所示。
四、继电器模块
继电器模块的具体接线原理如图9所示：：
1、分配电源输入端口
分配电源输入端口对应附图9中的XT02端子排以及XT07端子排，其中，XT02端子排用于控制电源输入侧24VI/24VW/24P/0VZ接入直流24V电源，为继电器模块以及外部系统(CNC主机、放大器、I/O单元)供电，输出侧接法亦如图9中所示；XT07端子排L10/L11/L12接入三相220V电源，经过保险为继电器模块以及机床外部附件供220V交流电。端子排XT04/XT05/XT06可引出220V电源到配电输出模块端子。端子排XT03为急停接线端子。
2、信号输入接线端口
信号输入接线端口对应附图9中的信号接入端口XT01：主要是接入机床侧的检测反馈信号(如气压压力检测，润滑压力检测，刀库到位信号和记数信号等)。
3、开关控制信号输入端口
如附图6所示可编程机床控制器PMC的I/O单元对应接口CB104/CB105，分别接入开关控制信号输入端口。用来控制继电器模块中继电器的吸合，控制配电输出端口的输出信号。
4、继电器模组
继电器模组是由若干个(一个或多个)继电器组成，它主要是把可编程机床控制器PMC输出的部分控制信号转化控制外部部件的强电控制信号，然后经配电控制输出端口向配电模块输出强电控制信号以达到对外部机床动作的控制目的。
5、配电控制输出端口
配电控制输出端口对应附图9中端口XT08和端口XT09，端口XT08输出交流220V配电信号，端口XT09输出直流24V的配电信号。具体接线参加图9所示。
具体的实施过程如下：
1、先把本方案实施前配电柜里面的配电模块(电源输入端子、断路器、接触器、开关电源)、配电输出模块(电机动力输出端子)、配电输入模块(电源接入端子)整合在一块配电盘上,布局如图3所示。
2、根据图7和图8所示的接线原理图做好配电盘的配线以及和继电器模块的接线。
3、根据接线原理把电源线、电机动力线引至相应的接线端子。
4、把继电器模块和配电盘分别固定在钣金模块二层和一层，把开关电源24V电源引至继电器模块的分配电源输入端口，把继电器模块的配电控制输出端口相应的控制信号引至配电模块的接触器。
5、把接好的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组接入数控机床，反复调试至功能稳定后，整理并规范快速接线模组。
综上所述，通过将现有配电方案(图11)与原有配电方案(图10)进行对比可知，现有配电方案将传统的数控系统控制柜用于配电的接线模组重新优化组合为继电器模块、配电模块、电源输入模块、配电输出模块，并把它们整合成一体化的快速接线模组。通过不断反复的调试和实验，实现一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组集成模式。最终实现在数控配电柜中只有数控系统NC和数控机床控制柜配电的快速接线模组集成模式。用于配电的控制柜硬件只能看到数控系统和数控控制柜快速接线模组。需要装配接的线只有电源线以及少量快速接线模组与机床之间的接线。该实施例公开的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组具有明显减少硬件接线数量、有效降低人工配线时的接线出错概率、提高装配速度以及方便日后维修排障的诸多优点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于数控机床控制柜配电的快速接线模组，其特征在于，包括：继电器模块、配电模块、电源输入模块和配电输出模块，
所述继电器模块与所述配电模块相连，通过接收外部的可编程机床控制器PMC的控制信号和机床的状态反馈信号生成强电控制信号，对从所述配电模块输入的电源进行再分配；
所述电源输入模块与所述配电模块相连，包括若干个电源接线端子，用于接入由变压器输入的三相220V交流电；
所述配电输出模块与所述配电模块相连，包括若干个用于连接外部机床动力单元的输出弹簧式接线端子，为机床的动力单元供电并控制其通断动作；
所述配电模块通过接收继电器模块输出的强电控制信号来控制外部机床及其附件的通断动作。
2.根据权利要求1所述的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组，其特征在于，所述继电器模块包括：开关控制信号输入端口、信号输入接线端口、继电器模组、分配电源输入端口以及配电控制输出端口，其中，
所述开关控制信号输入端口包括若干个开关信号控制输入接线端子，与外部可编程机床控制器PMC相连，并接收用于控制继电器开断的开关控制信号后传递给所述的继电器模组；
所述继电器模组包括若干个继电器，用于接收外部可编程机床控制器PMC输出的控制信号后，通过继电器的开断动作形成控制外部机床通断动作的强电控制信号；
所述配电控制输出端口，分别与所述继电器模组和配电模块相连，包括若干个配电输出端子组成，每个配电输出端子与所述继电器模块中继电器对应，用于接收所述继电器模组输出的强电控制信号并传递给所述配电模块；
所述信号输入接线端口，包括若干个反馈信号输入接线端子，用于接收外部机床的状态反馈信号，并经与之相连的所述开关控制信号输入端口传递给外部可编程机床控制器PMC；
所述分配电源接入端口，包括若干个电源输入接线端子，用于接入来自配电模块的交流和直流电源输入，并提供给与之相连的所述继电器模组的工作电源。
3.根据权利要求2所述的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组，其特征在于，所述配电模块包括：开关电源、断路器、接触器单元，其中，
所述断路器对所述电源输入模块接入的三相220V交流电进行分配给所述开关电源和所述接触器单元；
所述开关电源，与所述分配电源接入端口相连，为所述数控机床控制柜的电控系统提供工作电源；
所述接触器单元，与所述配电控制输出端口和配电输出模块相连，包括若干个接触器和电机热过载保护电路，通过所述配电控制输出端口输出的所述继电器模块的强电控制信号来控制其接触器吸合，进而再通过所述配电输出模块控制外部机床附件电机的通断。
4.根据权利要求1至3任一所述的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组，其特征在于，所述机床的状态反馈信号包括：
机床电机的热过载保护信号、机床急停信号、气压检测信号、液压压力检测信号、刀库计数信号和定位信号、门开关保护信号。
5.根据权利要求2或3所述的用于数控机床控制柜配电的快速接线模组，其特征在于，所述开关控制信号输入端口通过扁平线与外部可编程机床控制器PMC的I/O单元连接。
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