CN105068509A - 一种数控机床超程保护及解除系统 - Google Patents

一种数控机床超程保护及解除系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数控机床超程保护及解除系统，涉及对数控机床超程保护及解除方法的改进。主要用于数控机床超程的安全保护及解除，当机床出现超程报警，进行机床超程解除时，避免错误的判断机床运行方向而造成机床碰撞、导轨脱离等损坏机床事故的发生。本发明包括驱动系统、电气控制电路、PLC的I/O接口电路以及PLC可编程控制器；本发明能够实现机床自动判别超程方向，当进行超程解除操作时，如果操作方向错误，机床轴驱动因无使能信号不会运行，当操作方向正确时，机床使能信号正常机床轴离开超程限位开关，超程报警自动解除，避免了操作人员因操作失误造成的设备损坏事故。本发明方法结构简单，易于实现，使用方便，安全可靠，维护制造成本低。

Description

一种数控机床超程保护及解除系统
【技术领域】
本发明属于数控机床设备领域，涉及一种数控机床超程保护及解除系统。
【背景技术】
目前数控机床的超程保护及解除方法采用的是限位开关加超程解除按钮(或钥匙开关)的方式，当机床某个坐标轴运行过程中压到限位开关时，机床出现超程报警无法运行，此时按下超程解除按钮(或钥匙开关)，将限位开关信号短接，机床报警消除，然后操作人员需要判断机床的超程方向，反向将机床开回，使该坐标轴脱离限位开关，消除报警。该方法虽结构简单但在实际操作过程中常常因为操作人员判断、操作失误造成机床碰撞甚至导轨脱离等损坏机床的事故发生，安全隐患较大。本发明的方法解决了上述问题，在目前国内外的数控机床中还没有应用案例。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种数控机床超程保护及解除系统，其具有自动识别超程方向，防误操作功能，避免了因操作失误造成设备损坏事故发生，操作简单方便，具有极高的安全、可靠性。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种数控机床超程保护及解除系统，包括驱动系统、电气控制电路、PLC的I/O接口电路以及PLC可编程控制器；
驱动系统用于驱动机床轴1、轴2以及轴3三个坐标轴的电机，带动机床运行；
电气控制电路用于检测轴1、轴2和轴3的正向行程以及负向行程；
PLC的I/O接口电路用于实现机床超程报警功能、轴负向点动运行功能以及轴正向点动运行功能；
PLC可编程控制器按照其逻辑关系根据PLC的I/O输入信号状态运行，通过输出信号接口控制中间继电器执行相应的控制动作。
本发明进一步的改进在于：
驱动系统包括轴1驱动器、轴2驱动器、轴3驱动器、第一中间继电器以及为轴1驱动器、轴2驱动器和轴3驱动器提供工作电源的驱动器电源；轴1驱动器、轴2驱动器和轴3驱动器分别驱动各坐标轴电机；第一中间继电器常开触点分别与轴1驱动器使能信号输入端子、轴2驱动器使能信号输入端子、轴3驱动器使能信号输入端子相连；
当第一中间继电器常开触点闭合时，相应的轴驱动器使能信号生效，对应坐标轴允许运行，当其断开时对应的轴驱动器使能信号无效，对应坐标轴被禁止无法运行。
电气控制电路包括第二中间继电器、第三中间继电器、第一限位开关、第二限位开关以及第三限位开关；第二中间继电器常开触点的一端与电源+V连接，另一端与第三中间继电器常开触点串联后连接到第一中间继电器线圈的一端；第一中间继电器线圈的另一端与电源0V连接；第一限位开关常闭触点、第二限位开关常闭触点以及第三限位开关常闭触点串联，第一限位开关常闭触点、第二限位开关常闭触点以及第三限位开关常闭触点串联后分别与第二中间继电器常开触点和第三中间继电器常开触点的两端并联连接；
第一限位开关常闭触点、第二限位开关常闭触点、第三限位开关常闭触点分别用于轴1、轴2、轴3的负向行程检测，第一限位开关常闭触点、第二限位开关常闭触点、第三限位开关常闭触点分别用于轴1、轴2、轴3的正向行程检测。
PLC的I/O接口电路包括PLC的I/O输出接口电路以及PLC的I/O输入接口电路。
PLC的I/O输出接口电路包括第一I/O输出、第二I/O输出、第三I/O输出以及指示灯；第一I/O输出连接指示灯，第二I/O输出连接第二中间继电器线圈，用于实现机床负向超程解除功能；第三I/O输出连接第三中间继电器线圈，用于实现机床正向超程解除功能；
当机床出现超程报警时，指示灯点亮，超程报警解除时指示灯熄灭；当I/O输出为高电平时，对应连接的中间继电器线圈动作。
PLC的I/O输入接口电路包括第一I/O输入、第二I/O输入、第三I/O输入、第一按钮以及第二按钮；第一中间继电器常闭触点连接第一I/O输入；第一按钮常开触点连接第二I/O输入，用于实现轴负向点动运行功能；第二按钮常开触点连接第三I/O输入，用于实现轴正向点动运行功能；
当第一中间继电器动作时第一中间继电器常闭触点断开，第一I/O输入信号由高电平变为低电平，用于实现机床超程报警功能；当相应按钮按下时，其常开触点闭合，对应连接的I/O输入信号由低电平变为高电平。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明将驱动系统、电气控制电路、PLC的I/O接口电路以及PLC可编程控制器进行有机整合，通过PLC可编程控制器对驱动系统进行控制进而控制机床运行。本发明能够实现机床自动判别超程方向，当进行超程解除操作时，如果操作方向错误，机床轴驱动因无使能信号不会运行，当操作方向正确时，机床使能信号正常机床轴离开超程限位开关，超程报警自动解除，这样避免了操作人员因操作失误造成的设备损坏事故。另外本发明方法结构简单，易于实现，使用方便，安全可靠，维护制造成本低。
【附图说明】
图1是驱动系统原理图；
图2是电气控制原理图；
图3是PLC的I/O输出接口信号图；
图4是PLC的I/O输入接口信号图；
图5是PLC逻辑1梯形图；
图6是PLC逻辑2梯形图；
图7是PLC逻辑3梯形图。
其中，1为驱动器电源；2为轴1驱动器；3为轴2驱动器；4为轴3驱动器；5为轴1驱动器使能信号输入端子；6为轴2驱动器使能信号输入端子；7为轴3驱动器使能信号输入端子；8为第一中间继电器常开触点；9为第二中间继电器常开触点；10为第三中间继电器常开触点；11为第一限位开关常闭触点；12为第二限位开关常闭触点；13为第三限位开关常闭触点；14为第一限位开关常闭触点；15为第二限位开关常闭触点；16为第三限位开关常闭触点；17为第一中间继电器线圈；18为第二中间继电器线圈；19为第三中间继电器线圈；20为第一中间继电器常闭触点；21为第一按钮常开触点；22为第二按钮常开触点。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1至图7，本发明属于数控机床设计制造领域，涉及对数控机床超程保护及解除方法的全新设计、改进。下面是以三轴机床为例进行阐述，本发明可根据机床实际轴数增加或减少轴数，实现的方法原理相同。
本发明包括驱动系统、电气控制电路、PLC的I/O接口电路、PLC逻辑四个部分组成。
驱动系统由驱动器电源1为轴1驱动器2、轴2驱动器3、轴3驱动器4提供工作电源，轴1驱动器2、轴2驱动器3、轴3驱动器4分别驱动机床各坐标轴电机，带动机床运行，第一中间继电器常开触点8分别接入轴1驱动器使能信号输入端子5、轴2驱动器使能信号输入端子6、轴3驱动器使能信号输入端子7，当第一中间继电器常开触点8闭合时，轴驱动器使能信号生效，该坐标轴可以运行，当其断开时轴驱动器使能信号无效，该坐标轴被禁止无法运行。
电气控制电路见图2，第二中间继电器常开触点9一端与电源+V连接，一端与第三中间继电器常开触点10串联后连接到第一中间继电器线圈17的一端，第一中间继电器线圈17的另一端与电源0V连接。第一限位开关常闭触点11、第二限位开关常闭触点12、第三限位开关常闭触点13分别用于轴1、轴2、轴3的负向行程检测，第一限位开关常闭触点14、第二限位开关常闭触点15、第三限位开关常闭触点16分别用于轴1、轴2、轴3的正向行程检测，第一限位开关常闭触点11与第二限位开关常闭触点12、第三限位开关常闭触点13串联、第一限位开关常闭触点14、第二限位开关常闭触点15、第三限位开关常闭触点16串联后再分别与第二中间继电器常开触点9、第三中间继电器常开触点10的两端并联连接。
PLC的I/O输出接口电路见图3，PLC的第一I/O输出Out1连接指示灯L1，当机床出现超程报警时，该指示灯点亮，超程报警解除时该指示灯熄灭；PLC的第二I/O输出Out2连接第二中间继电器线圈18，用于实现机床负向超程解除功能；PLC的第三I/O输出Out3连接第三中间继电器线圈19，用于实现机床正向超程解除功能；当PLC的I/O输出为高电平时，其所连接的中间继电器线圈动作。
PLC的I/O输入接口电路见图4，第一中间继电器常闭触点20连接到PLC的第一I/O输入Input1，当第一中间继电器KA0动作时第一中间继电器常闭触点20断开，PLC的第一I/O输入Input1信号由高电平变为低电平，用于实现机床超程报警功能；第一按钮常开触点21连接到PLC的第二I/O输入Input2，用于实现轴负向点动运行功能；第二按钮常开触点22连接到PLC的第三I/O输入Input3，用于实现轴正向点动运行功能；当按钮按下时，其常开触点闭合，所连接的PLC的I/O输入信号由低电平变为高电平。
PLC逻辑见图5、图6、图7，当该逻辑程序下载到PLC可编程控制器后，PLC可编程控制器按照其逻辑关系根据PLC的I/O输入信号状态运行，通过输出信号接口控制中间继电器执行相应的控制动作。
本发明的工作原理是：
当机床运行时，如果某一坐标轴运行到该轴的正向或负向最大行程，触发其限位开关+LS或-LS动作，控制驱动使能信号的第一中间继电器KA0线圈失电，驱动器使能信号被禁止，机床坐标轴停止运行，同时PLC超程报警指示灯亮。此时按下负向点动或正向点动按钮，根据PLC逻辑去执行相应的动作，如果操作正确则机床轴会脱离限位开关，报警消除，设备恢复到正常状态；如果操作错误则机床轴无使能信号无法运行，仍停留在超程位置，报警继续，因此避免了因为操作错误造成的损害。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种数控机床超程保护及解除系统，其特征在于，包括驱动系统、电气控制电路、PLC的I/O接口电路以及PLC可编程控制器；
驱动系统用于驱动机床轴1、轴2以及轴3三个坐标轴的电机，带动机床运行；
电气控制电路用于检测轴1、轴2和轴3的正向行程以及负向行程；
PLC的I/O接口电路用于实现机床超程报警功能、轴负向点动运行功能以及轴正向点动运行功能；
PLC可编程控制器按照其逻辑关系根据PLC的I/O输入信号状态运行，通过输出信号接口控制中间继电器执行相应的控制动作。
2.根据权利要求1所述的数控机床超程保护及解除系统，其特征在于，所述驱动系统包括轴1驱动器（2）、轴2驱动器（3）、轴3驱动器（4）、第一中间继电器（KA0）以及为轴1驱动器（2）、轴2驱动器（3）和轴3驱动器（4）提供工作电源的驱动器电源（1）；轴1驱动器（2）、轴2驱动器（3）和轴3驱动器（4）分别驱动各坐标轴电机；第一中间继电器常开触点（8）分别与轴1驱动器使能信号输入端子（5）、轴2驱动器使能信号输入端子（6）、轴3驱动器使能信号输入端子（7）相连；
当第一中间继电器常开触点（8）闭合时，相应的轴驱动器使能信号生效，对应坐标轴允许运行，当其断开时对应的轴驱动器使能信号无效，对应坐标轴被禁止无法运行。
3.根据权利要求1所述的数控机床超程保护及解除系统，其特征在于，所述电气控制电路包括第二中间继电器（KA1）、第三中间继电器（KA2）、第一限位开关、第二限位开关以及第三限位开关；第二中间继电器常开触点（9）的一端与电源+V连接，另一端与第三中间继电器常开触点（10）串联后连接到第一中间继电器线圈（17）的一端；第一中间继电器线圈（17）的另一端与电源0V连接；第一限位开关常闭触点（11）、第二限位开关常闭触点（12）以及第三限位开关常闭触点（13）串联，第一限位开关常闭触点（14）、第二限位开关常闭触点（15）以及第三限位开关常闭触点（16）串联后分别与第二中间继电器常开触点（9）和第三中间继电器常开触点（10）的两端并联连接；
第一限位开关常闭触点（11）、第二限位开关常闭触点（12）、第三限位开关常闭触点（13）分别用于轴1、轴2、轴3的负向行程检测，第一限位开关常闭触点（14）、第二限位开关常闭触点（15）、第三限位开关常闭触点（16）分别用于轴1、轴2、轴3的正向行程检测。
4.根据权利要求2所述的数控机床超程保护及解除系统，其特征在于，所述PLC的I/O接口电路包括PLC的I/O输出接口电路以及PLC的I/O输入接口电路。
5.根据权利要求4所述的数控机床超程保护及解除系统，其特征在于，所述PLC的I/O输出接口电路包括第一I/O输出（Out1）、第二I/O输出（Out2）、第三I/O输出（Out3）以及指示灯（L1）；第一I/O输出（Out1）连接指示灯（L1），第二I/O输出（Out2）连接第二中间继电器线圈（18），用于实现机床负向超程解除功能；第三I/O输出（Out3）连接第三中间继电器线圈（19），用于实现机床正向超程解除功能；
当机床出现超程报警时，指示灯（L1）点亮，超程报警解除时指示灯（L1）熄灭；当I/O输出为高电平时，对应连接的中间继电器线圈动作。
6.根据权利要求4所述的数控机床超程保护及解除系统，其特征在于，所述PLC的I/O输入接口电路包括第一I/O输入（Input1）、第二I/O输入（Input2）、第三I/O输入（Input3）、第一按钮（SB1）以及第二按钮（SB2）；第一中间继电器常闭触点（20）连接第一I/O输入（Input1）；第一按钮常开触点（21）连接第二I/O输入（Input2），用于实现轴负向点动运行功能；第二按钮常开触点（22）连接第三I/O输入（Input3），用于实现轴正向点动运行功能；
当第一中间继电器（KA0）动作时第一中间继电器常闭触点（20）断开，第一I/O输入（Input1）信号由高电平变为低电平，用于实现机床超程报警功能；当相应按钮按下时，其常开触点闭合，对应连接的I/O输入信号由低电平变为高电平。
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