CN105081889A - 一种传感器在数控机床中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器在数控机床中的应用，包括机床、回转式刀盘架、尾端支承、移动式防护门、主轴卡盘和数控系统及机床操作面板，所述机床上方设置有机壳，所述机壳一端上设置有移动式防护门，所述机壳另一端上设置有数控系统及机床操作面板，所述移动式防护门下方设置有主轴卡盘，所述机壳下方设置有回转式刀盘架和尾端支承。本发明通过数控箱进行智能控制，通过报警器进行警报，另外设置照明灯可以方便操作时，环境照明；在驱动电机上面设置减速器方便操作过程中，进行相应驱动电机调节工作。

Description

一种传感器在数控机床中的应用

技术领域

本发明涉及一种传感器在数控机床中的应用。

背景技术

数控机床是机电一体化的典型产品，是机、电、液、气和光等多学科的综合性组合，由机床本体和计算机数控系统两大部分组成。它的工作过程是用代码化的数字信息将刀具移动轨迹的新信息记录在程序介质上，然后送入数控系统经过译码和运算，控制机床刀具和工件的相对运动，加工出所需工件；传感器在数控机床中占据重要的地位，它监视和测量着数控机床的每一步工作过程。以位置检测装置为代表的传感器，在保证数控机床高精度方面起了重要作用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种传感器在数控机床中的应用。

本发明通过以下技术方案实现：一种传感器在数控机床中的应用，包括机床、回转式刀盘架、尾端支承、移动式防护门、主轴卡盘和数控系统及机床操作面板，所述机床上方设置有机壳，所述机壳一端上设置有移动式防护门，所述机壳另一端上设置有数控系统及机床操作面板，所述移动式防护门下方设置有主轴卡盘，所述机壳下方设置有回转式刀盘架和尾端支承，

还包括变频主轴电机、主轴箱体、主轴、X轴进给电机、光电编码器Ⅰ、滚珠丝杠Ⅰ、滑座、滚珠丝杠Ⅱ、Z轴进给电机和光电编码器Ⅱ，所述机床上方一端设置有主轴箱体，所述主轴箱体设置在移动式防护门下方，所述主轴箱体内部设置有主轴，所述主轴箱体的侧面上设置有变频主轴电机，所述变频主轴电机通过驱动轴与主轴相连，所述机床上方设置有移动导轨，所述机床另一端头上通过移动导轨连接设置有尾端支承，所述机床上通过丝杆承接座连接设置有滚珠丝杠Ⅱ，所述滚珠丝杠Ⅱ一端通过驱动轴连接设置有Z轴进给电机，所述Z轴进给电机连接设置有光电编码器Ⅱ，所述机床上通过滚珠丝杠Ⅱ滑动连接设置有滑座，所述滑座上通过丝杆承接座设置有滚珠丝杠Ⅰ，所述滚珠丝杠Ⅰ上连接设置有X轴进给电机，所述X轴进给电机上连接设置有光电编码器Ⅰ，所述滑座上方通过滚珠丝杠Ⅰ滑动连接设置有回转式刀盘架，所述主轴箱体上设置有数控箱和伺服驱动装置。

作为优选，所述数控箱内部设置有数控系统，所述数控系统通过信息转化电路与伺服驱动装置相连，所述伺服驱动装置通过信号线与伺服电动机相连，所述伺服驱动装置通过功率变化来改变驱动伺服电动机工作，所述伺服电动机通过信号线与光电编码器相连。

作为优选，所述机床和滑座上均设置有光栅，所述滚珠丝杠Ⅰ和滚珠丝杠Ⅱ上通过丝杠螺母连接设置有扫描头，所述机床上方设置有床鞍，所述扫描头通过信号线与数控箱相连。

作为优选，所述数控箱内部设置有计算机数控系统，所述计算机数控系统包括操作面板、PLC、电气控制装置、输入\输出设备、计算机数控装置、主轴伺服单元、主轴驱动单元、检测反馈装置、进给伺服单元和进给驱动装置，所述操作面板与PLC相连，所述PLC通过电气控制装置与机床本体相连，所述PLC与计算机数控装置相连，所述计算机数控装置通过主轴伺服单元经主轴驱动单元与机床本体相连，所述计算机数控装置通过进给伺服单元经进给驱动单元与机床本体相连，所述主轴驱动单元和进给驱动单元通过检查反馈装置与计算机数控装置相连，所述计算机数控装置上连接设置有输入\输出设备。

作为优选，所述机床底部设置有减震装置。

作为优选，所述主轴上连接设置有主轴编码器，用于车螺纹的控制，使主轴的转速与z轴进给相匹配，以保证螺距的一致性。

本发明结构简单，操作方便，通过数控箱进行智能控制，通过报警器进行警报，另外设置照明灯可以方便操作时，环境照明；在驱动电机上面设置减速器方便操作过程中，进行相应驱动电机调节工作；滑板的横向运动为z轴，由z轴进给伺服电动机通过Z轴丝杠来实现；滑板上刀架的径向运动为x轴，由X轴驱动电机通过X轴丝杠来实现。伺服电动机端部配有光电编码器，用于角位移测量和数字测速，角位移通过丝杠螺距能间接反映滑板或刀架的直线位移。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明伺服控制的结构框图；

图4为本发明光栅安装的示意图；

图5为本发明数控机床的系统数控框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1-5所示，本发明涉及一种传感器在数控机床中的应用，包括机床1、回转式刀盘架5、尾端支承13、移动式防护门20、主轴卡盘21和数控系统及机床操作面板23，所述机床1上方设置有机壳，所述机壳一端上设置有移动式防护门20，所述机壳另一端上设置有数控系统及机床操作面板23，所述移动式防护门20下方设置有主轴卡盘21，所述机壳下方设置有回转式刀盘架5和尾端支承13，

还包括变频主轴电机2、主轴箱体3、主轴4、X轴进给电机6、光电编码器Ⅰ7、滚珠丝杠Ⅰ8、滑座9、滚珠丝杠Ⅱ10、Z轴进给电机11和光电编码器Ⅱ12，所述机床1上方一端设置有主轴箱体3，所述主轴箱体3设置在移动式防护门20下方，所述主轴箱体3内部设置有主轴4，所述主轴箱体3的侧面上设置有变频主轴电机2，所述变频主轴电机2通过驱动轴与主轴4相连，所述机床1上方设置有移动导轨，所述机床1另一端头上通过移动导轨连接设置有尾端支承13，所述机床1上通过丝杆承接座连接设置有滚珠丝杠Ⅱ10，所述滚珠丝杠Ⅱ10一端通过驱动轴连接设置有Z轴进给电机11，所述Z轴进给电机11连接设置有光电编码器Ⅱ12，所述机床1上通过滚珠丝杠Ⅱ10滑动连接设置有滑座9，所述滑座9上通过丝杆承接座设置有滚珠丝杠Ⅰ8，所述滚珠丝杠Ⅰ8上连接设置有X轴进给电机6，所述X轴进给电机6上连接设置有光电编码器Ⅰ7，所述滑座9上方通过滚珠丝杠Ⅰ滑动连接设置有回转式刀盘架5，所述主轴箱体3上设置有数控箱和伺服驱动装置。

所述数控箱内部设置有数控系统，所述数控系统通过信息转化电路与伺服驱动装置相连，所述伺服驱动装置通过信号线与伺服电动机相连，所述伺服驱动装置通过功率变化来改变驱动伺服电动机工作，所述伺服电动机通过信号线与光电编码器相连。

所述机床1和滑座9上均设置有光栅31，所述滚珠丝杠Ⅰ8和滚珠丝杠Ⅱ10上通过丝杠螺母33连接设置有扫描头32，所述机床1上方设置有床鞍34，所述扫描头32通过信号线与数控箱相连。

所述数控箱内部设置有计算机数控系统，所述计算机数控系统包括操作面板、PLC、电气控制装置、输入\输出设备、计算机数控装置、主轴伺服单元、主轴驱动单元、检测反馈装置、进给伺服单元和进给驱动装置，所述操作面板与PLC相连，所述PLC通过电气控制装置与机床本体相连，所述PLC与计算机数控装置相连，所述计算机数控装置通过主轴伺服单元经主轴驱动单元与机床本体相连，所述计算机数控装置通过进给伺服单元经进给驱动单元与机床本体相连，所述主轴驱动单元和进给驱动单元通过检查反馈装置与计算机数控装置相连，所述计算机数控装置上连接设置有输入\输出设备。

所述机床1底部设置有减震装置。

所述主轴上连接设置有主轴编码器，用于车螺纹的控制，使主轴的转速与z轴进给相匹配，以保证螺距的一致性。

本发明滑板的横向运动为z轴，由z轴进给伺服电动机通过Z轴丝杠来实现;滑板上刀架的径向运动为x轴，由X轴驱动电机通过X轴丝杠来实现。伺服电动机端部配有光电编码器，用于角位移测量和数字测速，角位移通过丝杠螺距能间接反映滑板或刀架的直线位移。

如图2所示，以z轴为例，随着伺服电动机带动滑板运动，光电编码器产生与直线位移x成正比的脉冲信号，该信号反映了滑板的实际位置值，并作为位置反馈信号Pf，与数控系统运算获得的位置指令Pc进行比较，生成位置偏差信号Pe，Pe=Pc-Pf，经信号转换电路生成速度控制信号nc；nc与速度反馈信号nf比较后，经信号调节和功率驱动拖动驱动电机，经滚珠丝杠螺母带动滑板继续作直线运动。

当滑板运动至Pf=Pc时，则Pe=Pc-Pf=0，伺服电动机停转，于是滑板就停在位置指令Pc所规定的位置处。

由此可见，光电编码器的分辨力决定了工作台实际位移值的精度，从而影响到数控机床位置控制的精度。数控机床中的角编码器多采用光电编码器，一般位置测量选用增量式，重要的测量选用绝对式。

另外，与伺服电动机同轴联接的光电编码器一方面用于测量丝杠的角位移θ；另一方面也可用于数字测速，产生速度反馈信号nf。

在高精度数控机床中，位置检测装置可采用直线光栅，它的测量精度比光电编码器高，但价格也较高如图4所示为光栅在数控车床z轴上的安装示意图；光栅尺固定在床身上，在进给驱动中，扫描头随拖板运动，产生与直线位移x成正比的脉冲信号，该信号直接反映了拖板的实际位置值。目前，数控机床用的光栅分辨力可达1μm，更高精度的可达0.1μm。

如果说用光电编码器作为工作台位置检测装置的伺服系统称为半闭环控制系统的话，那么，用光栅作为工作台位置检测装置的伺服系统就称为全闭环控制系统。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种传感器在数控机床中的应用，其特征在于，包括机床（1）、回转式刀盘架（5）、尾端支承（13）、移动式防护门（20）、主轴卡盘（21）和数控系统及机床操作面板（23），所述机床（1）上方设置有机壳，所述机壳一端上设置有移动式防护门（20），所述机壳另一端上设置有数控系统及机床操作面板（23），所述移动式防护门（20）下方设置有主轴卡盘（21），所述机壳下方设置有回转式刀盘架（5）和尾端支承（13），

还包括变频主轴电机（2）、主轴箱体（3）、主轴（4）、X轴进给电机（6）、光电编码器Ⅰ（7）、滚珠丝杠Ⅰ（8）、滑座（9）、滚珠丝杠Ⅱ（10）、Z轴进给电机（11）和光电编码器Ⅱ（12），所述机床（1）上方一端设置有主轴箱体（3），所述主轴箱体（3）设置在移动式防护门（20）下方，所述主轴箱体（3）内部设置有主轴（4），所述主轴箱体（3）的侧面上设置有变频主轴电机（2），所述变频主轴电机（2）通过驱动轴与主轴（4）相连，所述机床（1）上方设置有移动导轨，所述机床（1）另一端头上通过移动导轨连接设置有尾端支承（13），所述机床（1）上通过丝杆承接座连接设置有滚珠丝杠Ⅱ（10），所述滚珠丝杠Ⅱ（10）一端通过驱动轴连接设置有Z轴进给电机（11），所述Z轴进给电机（11）连接设置有光电编码器Ⅱ（12），所述机床（1）上通过滚珠丝杠Ⅱ（10）滑动连接设置有滑座（9），所述滑座（9）上通过丝杆承接座设置有滚珠丝杠Ⅰ（8），所述滚珠丝杠Ⅰ（8）上连接设置有X轴进给电机（6），所述X轴进给电机（6）上连接设置有光电编码器Ⅰ（7），所述滑座（9）上方通过滚珠丝杠Ⅰ滑动连接设置有回转式刀盘架（5），所述主轴箱体（3）上设置有数控箱和伺服驱动装置。

2.根据权利要求1所述的一种传感器在数控机床中的应用，其特征在于，所述数控箱内部设置有数控系统，所述数控系统通过信息转化电路与伺服驱动装置相连，所述伺服驱动装置通过信号线与伺服电动机相连，所述伺服驱动装置通过功率变化来改变驱动伺服电动机工作，所述伺服电动机通过信号线与光电编码器相连。

3.根据权利要求1所述的一种传感器在数控机床中的应用，其特征在于，所述机床（1）和滑座（9）上均设置有光栅（31），所述滚珠丝杠Ⅰ（8）和滚珠丝杠Ⅱ（10）上通过丝杠螺母（33）连接设置有扫描头（32），所述机床（1）上方设置有床鞍（34），所述扫描头（32）通过信号线与数控箱相连。

4.根据权利要求3所述的一种传感器在数控机床中的应用，其特征在于，所述数控箱内部设置有计算机数控系统，所述计算机数控系统包括操作面板、PLC、电气控制装置、输入\输出设备、计算机数控装置、主轴伺服单元、主轴驱动单元、检测反馈装置、进给伺服单元和进给驱动装置，所述操作面板与PLC相连，所述PLC通过电气控制装置与机床本体相连，所述PLC与计算机数控装置相连，所述计算机数控装置通过主轴伺服单元经主轴驱动单元与机床本体相连，所述计算机数控装置通过进给伺服单元经进给驱动单元与机床本体相连，所述主轴驱动单元和进给驱动单元通过检查反馈装置与计算机数控装置相连，所述计算机数控装置上连接设置有输入\输出设备。

5.根据权利要求1所述的一种传感器在数控机床中的应用，其特征在于，所述机床（1）底部设置有减震装置。

6.根据权利要求1所述的一种传感器在数控机床中的应用，其特征在于，所述主轴上连接设置有主轴编码器，用于车螺纹的控制，使主轴的转速与z轴进给相匹配，以保证螺距的一致性。