CN105116838A - 数控刀具换刀控制装置以及换刀控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控刀具换刀控制装置以及换刀控制方法，该装置包括：上位机，用于发出换刀指令；输入输出机构，与所述上位机电连接，用于接收所述上位机发出的换刀指令，并将所述换刀指令转换为电信号输出；控制器，所述控制器包括：转换模块，与所述输入输出机构电连接，接收所述电信号并转换成换刀指令信号；所述转换模块还用于与刀库电连接，接收所述刀库的反馈信号并转换成启停指令信号；执行模块，与所述转换模块连接，接收所述换刀指令的电信号控制所述刀库换刀；所述执行模块还用于与所述刀库电连接，接收所述启停指令信号控制所述刀库启停。本发明所述装置能自动控制换刀，且成本低、匹配性高。

Description

数控刀具换刀控制装置以及换刀控制方法

技术领域

本发明涉及数控设备技术领域，具体涉及数控刀具换刀控制装置以及换刀控制方法。

背景技术

数控系统在机械设备领域的使用越来越广泛，其应用于数控机床上，自动控制机床各个工序的运行。数控机床上具有刀具，用来对工件进行切削加工，一般是刀库设置在机床上，刀库内设置多个刀具，不同的工件对应不同的刀具。现有的机床需要换刀时一般是通过人工转换。还有一种伺服刀库，具有相应的配套系统，可以控制换刀，但这种伺服刀库成本高昂，维护费用高，系统的匹配性较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种自动控制换刀且成本低、匹配性高的数控刀具换刀控制装置。

为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种数控刀具换刀控制装置，其包括：

上位机，用于发出换刀指令；

输入输出机构，与所述上位机电连接，用于接收所述上位机发出的换刀指令，并将所述换刀指令转换为电信号输出；

控制器，包括转换模块与执行模块：

所述转换模块与所述输入输出机构电连接，用于接收所述电信号并转换成换刀指令信号；所述转换模块还用于与刀库电连接，接收所述刀库的反馈信号并转换成启停指令信号；

所述执行模块与所述转换模块连接，用于接收所述换刀指令的电信号控制所述刀库换刀；所述执行模块还用于与所述刀库电连接，接收所述启停指令信号控制所述刀库启停。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括显示模块，与所述转换模块电连接，用于设置并显示所述刀库的控制参数，输出所述控制参数的控制信号到所述转换模块。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括外罩，所述转换模块与执行模块设于所述外罩内，所述显示模块设于所述外罩的侧壁上。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括外罩，所述控制器还包括散热器，所述外罩上设有若干散热通道，所述散热器接近所述散热通道设置。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括警示模块，所述警示模块与所述转换模块电连接。

在其中一个实施例中，所述输入输出机构通过接线盒与所述控制器的转换模块电连接。

在其中一个实施例中，所述上位机为数控装置。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

数控刀具换刀控制方法，采用上述任一控制装置，包括以下步骤：

上位机发出换刀指令给输入输出机构；

所述输入输出机构将所述换刀指令转换成电信号，输出给转换模块；

所述转换模块接收所述电信号，转换成换刀指令信号输出到执行模块；所述执行模块接收所述换刀指令信号，控制所述刀库换刀；

所述转换模块接收所述刀库的反馈信号，转换成启停指令信号，输出到所述执行模块，所述执行模块接收所述启停指令信号，控制所述刀库启停。

在其中一个实施例中，数控刀具换刀控制方法，还包括以下步骤：

设置并显示所述刀库的控制参数，输出所述控制参数的控制信号到所述转换模块；

所述转换模块接收所述控制信号并转换成参数指令信号，输出到所述执行模块；

所述执行模块根据所述参数指令信号，控制所述刀库运行。

在其中一个实施例中，数控刀具换刀控制方法，还包括以下步骤：所述转换模块接收所述刀库的反馈信号，判断所述反馈信号信号为异常信号时，控制警示模块发出警报。

本发明所述数控刀具换刀控制装置，其与现有技术相比：该控制装置采用上位机发出指令，输入输出机构转换成电信号后传输给控制器，控制器的转换模块接收该电信号，并转换成换刀指令信号，执行模块接收该换刀指令信号，通过控制变频、变压控制刀库的电机转速，电机带动刀具旋转，以进行换刀。该控制装置结构简单，均采用易购置的模块，成本低；且该装置可与大多数机床相配合，匹配性较高，可通用，降低了机床的使用成本；同时控制器的转换模块接收刀库的信号，判断刀位是否正常，异常时报警提醒，从而可进一步保证刀库的刀位正常。

附图说明

图1是本发明实施例所述数控刀具换刀控制装置的电路原理图；

图2是本发明实施例所述数控刀具换刀控制装置的控制器结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参照图1，本发明所述的数控刀具换刀控制装置100，包括上位机10、输入输出机构20以及控制器30，例如，控制器包括转换模块302、执行模块304、显示模块306、报警模块307、散热器308。

请参照图1，其中的上位机10与输入输出机构20电连接，输入输出机构20与控制器30的转换模块302电连接，转换模块302与执行模块304电连接，显示模块306与转换模块302电连接。上位机10在本实施例中是数控装置，例如将机床自带的数控系统作为所述上位机，用于发出换刀指令给输入输出机构20。在其他实施例中，例如，该上位机10为计算机。又如，所述上位机包括控制卡，其插接固定于输入输出机构。例如，输入输出机构设置有插槽，所述上位机插接固定于所述输入输出机构，且与所述输入输出机构电连接。

请参照图1，输入输出机构20为I/O输入输出设备，其与上位机10电连接，其既是输入设备，又是输出设备，是将上位机10发出的指令转换为电信号的设备，其用于接收上位机10发出的换刀指令，并将该指令转换为电信号输出给控制器30的转换模块302。在本实施例中，该输入输出机构20为调制解调器。

请参照图1，控制器30的转换模块302分别与输入输出机构20以及刀库40电连接，转换模块302用于接收输入输出机构20输出的电信号并转换成换刀指令信号，即转换成执行模块304可以直接读取的信号，从而根据该换刀指令信号控制刀库40动作。转换模块302还用于接收刀库40的反馈信号并转换成启停指令信号，即转换模块302接收刀库40的刀具位置信息，如位置信息正确，即当前的刀具是要使用的刀具，则转换模块302接收到正常的刀库反馈信号，判断刀库40要继续运转，如位置信息不正确，即当前的刀具不是要使用的刀具，则转换模块302接收到异常的刀库反馈信号，判断刀库40要停止运转。

其中，在刀库40上设有感应器(图中未示出)，感应器与转换模块302电连接，从而感应器感应到刀库40上的相应刀具位置，发送给转换模块302，从而转换模块302可接收刀具位置信息。例如，数控刀具换刀控制装置还包括与转换模块电连接的感应器，其用于设置在刀库上，用于感应刀库40上的相应刀具位置。优选的，所述感应器包括红外感应单元。例如，所述感应器包括一对红外感应单元，其一设置于输入输出机构并与转换模块电连接，另一用于设置在刀库上。

请参照图1，控制器30的执行模块304是根据转换模块302的信号直接控制刀库运行的模块，其分别与转换模块302以及刀库40电连接，用于接收转换模块302的换刀指令信号并控制刀库40换刀，以及接收转换模块302的启停指令信号并控制刀库40启停，即执行模块304接收到换刀指令信号，根据该换刀指令信号，调整频率和电压，以此来控制刀库40的电机运转，实现换刀目的，即执行模块304通过变频、变压的手段来实现换刀目的。执行模块304接收转换模块302的启停指令信号中的启动指令信号时，启动指令信号即刀库40要继续运转的信号，执行模块304不动作，则刀库40继续运行。执行模块304接收转换模块302的启停指令信号中的停止指令信号时，停止指令信号即刀库40要停止运转的信号，执行模块304控制刀库40停止运行，则刀库40的电机停止运转。

请参照图1，为了使该控制装置使用起来更加方便，控制器30还包括显示模块306，显示模块306是用来显示和设置刀库40的控制参数，控制参数包括电压、电流、加速时间、减速时间、通讯参数等，显示模块306通过网线与转换模块302电连接，输出设置的这些控制参数的控制信号，转换模块302接收显示模块306传输的这些控制参数的控制信号并转换成参数指令信号，执行模块304接收转换模块302传输的该参数指令信号，控制刀库40以该参数运行。例如，在显示模块306上设置刀库40的运转减速时间，即在该时间内减到相应的转速，显示模块306输出设置的减速时间的信号给执行模块304，执行模块304接收到该信号，控制刀库40在该时间内减到相应的转速。在显示模块306上设置有显示屏3062，用于显示上述的参数数据。请参照图2，显示模块306上还设置有多个对应调节各个参数的调节按钮3064，用于调节各个参数。

请参照图2，为了集成上述模块，控制器30还包括外罩312，转换模块302与执行模块304设于外罩312内，显示模块306设于外罩312的侧壁上，用于显示在外，方便操作。

请参照图1，为了使控制器30正常工作时散热，控制器30还包括散热器314。请参照图2，外罩312上设有若干散热通道3122，散热器314接近散热通道3122设置。在本实施例中，外罩312的顶面设有同中心的多个环形的散热通道3122，外罩312的侧面设有多个平行设置的散热通道3122，由此，多个不同形状的散热通道3122使得控制器30的散热效果更好。

请参照图1，为了在刀库40发生异常时及时提醒用户，控制器30还包括警示模块316，警示模块316与转换模块302电连接，警示模块316也设于外罩312内，转换模块302接收刀库40的反馈信号并转换成启停指令信号，即转换模块302接收刀库40的刀具位置信息，如位置信息正确，即当前的刀具是要使用的刀具，则转换模块302接收到正常的刀库反馈信号，判断刀库40要继续运转，在发送该继续运转的信号给执行模块304；如位置信息不正确，即当前的刀具不是要使用的刀具，则转换模块302接收到异常的刀库反馈信号，判断刀库40要停止运转，在发送该停止运转的信号给执行模块304时，转换模块302同时控制警示模块316发出警报。

请参照图1，为了使控制装置的电路连接更顺畅并保护电连接用的电线，输入输出机构20通过一接线盒50与控制器30的转换模块302电连接。例如，输入输出机构20通过电线与转换模块302连接，电线管具有转角，采用接线盒作为过渡，电线管与接线盒连接，电线管里面的电线在接线盒中连起来，起到保护电线和连接电线的作用。

又如，一种数控刀具换刀控制方法，其采用任一上述控制装置，包括以下步骤：上位机发出换刀指令给输入输出机构；所述输入输出机构将所述换刀指令转换成电信号，输出给转换模块；所述转换模块接收所述电信号，转换成换刀指令信号输出到执行模块；所述执行模块接收所述换刀指令信号，控制所述刀库换刀；所述转换模块接收所述刀库的反馈信号，转换成启停指令信号，输出到所述执行模块，所述执行模块接收所述启停指令信号，控制所述刀库启停。例如，还包括以下步骤：设置并显示所述刀库的控制参数，输出所述控制参数的控制信号到所述转换模块；所述转换模块接收所述控制信号并转换成参数指令信号，输出到所述执行模块；所述执行模块根据所述参数指令信号，控制所述刀库运行。又如，还包括以下步骤：所述转换模块接收所述刀库的反馈信号，判断所述反馈信号信号为异常信号时，控制警示模块发出警报。

例如，该数控刀具换刀控制装置100的换刀控制方法为：需要换刀时，在上位机10上操作换刀按钮，每一换刀指令对应刀库40的一个旋转角度，上位机10发出相应的换刀指令给输入输出机构20，输入输出机构20将该换刀指令转换成电信号，输出给控制器30的转换模块302，转换模块302接收输入输出机构20输出的电信号并转换成换刀指令信号输出，转换模块302同时接收刀库40的反馈信号并转换成启停指令信号，执行模块304接收转换模块302的换刀指令信号，并通过变频、变压控制刀库40的电机转速，电机带动刀具旋转需要的角度，以进行换刀。显示模块306设置并显示刀库40的控制参数，并输出设置的该控制参数的控制信号，转换模块302接收显示模块306传输的该参数的控制信号并转换成参数指令信号，执行模块304接收转换模块302的参数指令信号并控制刀库40以该参数运行。例如显示模块设置有输入端及显示器，通过输入端输入设置刀库的控制参数，并在显示器进行显示。例如，所述输入端包括若干调节按钮。控制器30的警示模块316与转换模块302电连接，转换模块302接收刀库40的反馈信号，判断该反馈信号信号为异常信号时，控制警示模块316发出警报，并转换成启停指令信号中的停止指令信号，输出给执行模块304，执行模块304控制刀库40的电机停止运行；判断反馈信号信号为正常信号时，转换成启停指令信号中的启动指令信号，输出给执行模块304，执行模块304控制刀库40的电机继续运行，此时警示模块316不动作。

又如，利用上述数控刀具换刀控制装置的换刀方法为：上位机10发出换刀指令给输入输出机构20，输入输出机构20将该换刀指令转换成电信号，输出给转换模块302，转换模块302接收该电信号，转换成换刀指令信号输出到执行模块304，执行模块304接收该换刀指令信号，控制刀库40换刀；转换模块302还接收刀库40的反馈信号，转换成启停指令信号，输出到执行模块304，执行模块304接收该启停指令信号，控制刀库40启停。显示模块306设置并显示刀库40的控制参数，输出该控制参数的控制信号到转换模块302，该转换模块302该控制信号并转换成参数指令信号，输出到执行模块304，执行模块304根据该参数指令信号，控制刀库40运行。

又如，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.数控刀具换刀控制装置，其特征在于，包括：

上位机，用于发出换刀指令；

输入输出机构，与所述上位机电连接，用于接收所述上位机发出的换刀指令，并将所述换刀指令转换为电信号输出；

控制器，包括转换模块与执行模块；

所述转换模块与所述输入输出机构电连接，用于接收所述电信号并转换成换刀指令信号；所述转换模块还用于与刀库电连接，接收所述刀库的反馈信号并转换成启停指令信号；

所述执行模块与所述转换模块连接，用于接收所述换刀指令的电信号控制所述刀库换刀；所述执行模块还用于与所述刀库电连接，接收所述启停指令信号控制所述刀库启停。

2.根据权利要求1所述数控刀具换刀控制装置，其特征在于：所述控制器还包括显示模块，与所述转换模块电连接，用于设置并显示所述刀库的控制参数，输出所述控制参数的控制信号到所述转换模块；

所述转换模块还用于接收所述控制信号并转换成参数指令信号，输出到所述执行模块；

所述执行模块用于根据所述参数指令信号，控制所述刀库运行。

3.根据权利要求2所述数控刀具换刀控制装置，其特征在于：所述控制器还包括外罩，所述转换模块与执行模块设于所述外罩内，所述显示模块设于所述外罩的侧壁上。

4.根据权利要求3所述数控刀具换刀控制装置，其特征在于：所述控制器还包括散热器，所述外罩上设有若干散热通道，所述散热器接近所述散热通道设置。

5.根据权利要求1所述数控刀具换刀控制装置，其特征在于：所述控制器还包括警示模块，所述警示模块与所述转换模块电连接。

6.根据权利要求1所述数控刀具换刀控制装置，其特征在于：所述输入输出机构通过接线盒与所述控制器的转换模块电连接。

7.根据权利要求1所述数控刀具换刀控制装置，其特征在于：所述上位机为数控装置。

8.数控刀具换刀控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一所述控制装置，包括以下步骤：

上位机发出换刀指令给输入输出机构；

所述输入输出机构将所述换刀指令转换成电信号，输出给转换模块；

所述转换模块接收所述电信号，转换成换刀指令信号输出到执行模块；所述执行模块接收所述换刀指令信号，控制所述刀库换刀；

所述转换模块接收所述刀库的反馈信号，转换成启停指令信号，输出到所述执行模块，所述执行模块接收所述启停指令信号，控制所述刀库启停。

9.根据权利要求8所述数控刀具换刀控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

设置并显示所述刀库的控制参数，输出所述控制参数的控制信号到所述转换模块；

所述转换模块接收所述控制信号并转换成参数指令信号，输出到所述执行模块；

所述执行模块根据所述参数指令信号，控制所述刀库运行。

10.根据权利要求8所述数控刀具换刀控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：所述转换模块接收所述刀库的反馈信号，判断所述反馈信号信号为异常信号时，控制警示模块发出警报。