CN105965052A - 一种自动化钻床 - Google Patents

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郑晓宇
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B39/00—General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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Abstract

本发明公开了一种自动化钻床，其技术方案要点是一种自动化钻床，包括工作台和钻头，所述工作台上设有用于夹持的台钳；所述台钳包括上下两层，上层台钳设有钻孔，上层台钳连接有控制其启闭的第一气缸；所述工作台下设有控制其X、Y方向运动的丝杠，所述丝杠外连接有控制其转动的伺服电机；还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统控制工作台和台钳运动；所述PLC控制系统连通PC，PC上设有用labview构架的操作界面。在PC机上采用了labview构架操作界面，也就是实现了远程PC操作的目的，避免了切削时的噪音影响相关工作人员的工作效率，免去了实体按键操作，通过PC端的鼠标点击操作即可，并且带有学习示教功能，减少了重复劳动。

Description

一种自动化钻床
技术领域
本发明涉及一种钻床，更具体地说，它涉及一种自动化钻床。
背景技术
钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动（主运动）。
目前，市场上所公开的钻床，往往在钻床上直接采用手动的方式进行操作，在钻床附近操作容易受到切削碎料的擦伤，并且噪音较大，对人体危害加大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种通过远程上、下位机PC操控的自动化钻床。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种自动化钻床，包括工作台和钻头，所述工作台上设有用于夹持的台钳；所述台钳包括上下两层，上层台钳设有钻孔，上层台钳连接有控制其启闭的第一气缸；所述工作台下设有控制其X、Y方向运动的丝杠，所述丝杠外连接有控制其转动的伺服电机；还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统控制工作台和台钳运动；所述PLC控制系统连通PC，PC上设有用labview构架的操作界面；PC为上位机，PLC控制系统为下位机。
通过采用上述技术方案，在PC机上采用了labview构架的操作界面，labview是一种程序开发环境，其使用的是图形化编辑语言，通过PC端图形化的操作界面，也就是实现了远程PC操作的目的，提高了操作时的安全性和舒适度，避免了切削时的噪音影响相关工作人员的工作效率，免去了实体按键操作，通过PC端的鼠标点击操作即可，而实体键还存在使用寿命的问题，可能导致整个PLC控制系统故障，而PC端则不存在这个问题。
本发明进一步设置为：所述上位机包括：
I/O端口控件，用于连接PC时的串口选择；
数值输入，输入控件为波特率的输入，显示控件用于显示需要以数值形式出现的某个值；
显示控件，显示控件用于显示需要以数值出现的某个值，显示控件包括字符串显示控件，字符串显示控件用于各种字符的显示，也可以用于16进制数值的显示。
通过采用上述技术方案，实现了各个控件对整个系统的操作流程，串口也就是用于连接PC端的数据线的信号转换，选择相对应的串口实现信号的对接，是采用串行通讯方式的扩展接口，各个串口的序列号（COM1、COM2、COM3等）由PC端决定，连通数据线后，通过PC端可查看具体串口序列号，实现PC通讯；波特率即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd，显示控件用于显示具体数值，包括坐标位置，进给速度，计件数等，数值输入实现上下位机的通讯，由上位机（PC）先向下位机发送一个指定的字符串，而下位机在接收到该字符串之后进行相应的操作，操作进行时，下位机便将对应的一个字符串返回给上位机。此时，上位机则根据接收到的字符串做出相应的显示。这也就是整个上下位机通讯的全过程。
本发明进一步设置为：所述下位机包括串口中断程序，所述串口中断程序运行PLC控制系统的若干操作。
通过采用上述技术方案，实现中断响应PLC控制系统的若干操作，中断服务也就是在满足条件后立即结束当前操作进入中断服务子程序，这实现了操作的及时响应，避免了多个任务并行时运行故障。
本发明进一步设置为：所述PLC控制系统设有操作面板，所述操作面板的操作优先级大于PC(7)。
通过采用上述技术方案，考虑到可能多人同时操作PC端和PLC控制系统的操作面板，因此将操作面板的操作优先级设置为最高级，在控制面板开启操作时，不响应PC端的操作，在工作人员直接操作时，避免PC端的误操作对工作人员造成间接损伤。
本发明进一步设置为：包括用于记录钻头运行情况并学习的学习示教控件。
通过采用上述技术方案，在学习状态下记录当前的运行情况，并在之后实现示教。
附图说明
图1为本发明实施例的立体视图；
图2为本发明实施例的状态切换图。
附图标记：1、工作台；2、钻头；3、台钳；4、丝杠；5、伺服电机；6、PLC控制系统；7、PC。
具体实施方式
参照附图对本发明实施例做进一步说明。
一种自动化钻床，包括工作台1和钻头2，工作台1上设有用于夹持的台钳3；台钳3包括上下两层，上层台钳3设有钻孔，钻头2在工作时穿过钻孔实现进一步加工，实现了加工时的钻头2的安全保护，上层台钳3连接有控制其启闭的第一气缸，通过两侧台钳3的间距调整实现夹紧，夹持面积较大，固定效果较好；工作台1下设有控制其X、Y方向运动的丝杠4，两条丝杠4传动实现工作台1的平移，丝杠4外连接有控制其转动的伺服电机5；还包括PLC控制系统6，PLC控制系统6控制工作台1和台钳3运动；由于采用了伺服电机5，每接受到一个脉冲信号对应伺服电机5一个步距角度，控制效果稳定，在单位脉冲信号内所转过的步距角度相同，对应的工作台1平移距离微小且准确，并且伺服电机5的工作频率可通过PLC控制系统6控制，实现整体运行速度的改变，方便快速进给或退出。
整个控制系统采用上位机、下位机形式控制，；PC7为上位机，PLC控制系统6为下位机；上位机PC7界面采用labview构架；通过这样设置，在PC7机上采用了labview构架的操作界面，也就是实现了远程PC7操作的目的，提高了操作时的安全性和舒适度，避免了切削时的噪音影响相关工作人员的工作效率，免去了实体按键操作，通过PC7端的鼠标点击操作即可，而实体键还存在使用寿命的问题，可能导致整个PLC控制系统6故障，而PC7端则不存在这个问题。
上位机包括：I/O端口控件，控件对应的都是PC7界面上的操作按钮，用于连接PC7时的串口选择；串口也就是用于连接PC7端的数据线的信号转换，选择相对应的串口实现信号的对接，各个串口的序列号（COM1、COM2、COM3等）由PC7端决定，连通数据线后，通过PC7端可查看具体串口序列号；数值输入控件，输入控件为波特率的输入，波特率即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd；显示控件用于显示需要以数值形式出现的某个值或是图标；字符串显示控件，用于各种字符的显示，也可以用于16进制数值的显示；显示控件用于显示具体数值，包括坐标位置，进给速度，计件数等，数值输入实现上下位机的通讯，由上位机（PC7）先向下位机发送一个指定的字符串，而下位机在接收到该字符串之后进行相应的操作，操作进行时，下位机便将对应的一个字符串返回给上位机。此时，上位机则根据接收到的字符串做出相应的显示；还包括用于记录钻头2运行情况并学习的学习示教控件，参考图2，该状态运行过程中主要包括学习和示教两个状态，按下学习开始按键进入学习状态，学习状态下记录钻头的工作情况后，再按下学习结束按键结束学习状态，存储之后通过查询示教组，再选择示教键，最后通过启动演示键进入示教状态，实现之后的自动化加工，避免了反复同一操作都需要人为操控，必要时通过清除示教键将指定的示教存储内容删除，便于存储新的内容，节省了人力资源。这就是整个上下位机通讯协作的全过程。
优选的，下位机包括串口中断程序，串口中断程序运行PLC控制系统6的若干操作；通过这样设置，实现中断响应PLC控制系统6的若干操作，中断服务也就是在满足条件后立即结束当前操作进入中断服务子程序，这实现了操作的及时响应，属于时间精度较高的操作响应方式，避免了多个任务并行时运行故障，根据需要设置单位时间间隔的中断还可以进行整体状态的检测，实现了实时多点的检测效果，避免了机器故障造成的各种意外。
优选的，PLC控制系统6设有操作面板，操作面板的操作优先级大于PC7；通过这样设置，考虑到可能多人同时操作PC7端和PLC控制系统6的操作面板，因此将操作面板的操作优先级设置为最高级，在控制面板开启操作时，不响应PC7端的操作，在工作人员直接操作时，避免PC7端的误操作对工作人员造成间接损伤，增加了安全性。
参考图2，整体系统启动后进入普通状态，普通状态：此时可以控制钻头2和工作台1进行自由调节活动；通过按键操作从普通状态进入学习状态，学习状态：对当前操作进行记录；学习状态结束后，通过按键可以返回普通状态，进行多组示教组的存储；通过按键进入示教状态，并设置需要示教组循环的次数，示教状态下可以对之前存储的任意一组示教组进行播放，示教结束后切换回普通状态；示教清除就是对当前记录的一个或多个示教组进行删除。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动化钻床，包括工作台（1）和钻头（2），其特征是：
所述工作台（1）上设有用于夹持的台钳（3）；
所述台钳（3）包括上下两层，上层台钳（3）设有钻孔，上层台钳（3）连接有控制其启闭的第一气缸；
所述工作台（1）下设有控制其X、Y方向运动的丝杠（4），所述丝杠（4）外连接有控制其转动的伺服电机（5）；
还包括PLC控制系统（6），所述PLC控制系统（6）控制工作台（1）和台钳（3）运动；
所述PLC控制系统（6）连通PC（7），PC（7）上设有用labview构架的操作界面；PC（7）为上位机，PLC控制系统（6）为下位机。
2.根据权利要求1所述的一种自动化钻床，其特征是：所述上位机包括：
I/O端口控件，用于连接PC（7）时的串口选择；
数值输入，输入控件为波特率的输入，显示控件用于显示需要以数值形式出现的某个值；
显示控件，显示控件用于显示需要以数值出现的某个值，显示控件包括字符串显示控件，字符串显示控件用于各种字符的显示，也可以用于16进制数值的显示。
3.根据权利要求2所述的一种自动化钻床，其特征是：所述下位机包括串口中断程序，所述串口中断程序运行PLC控制系统（6）的若干操作。
4.根据权利要求3所述的一种自动化钻床，其特征是：所述PLC控制系统（6）设有操作面板，所述操作面板的操作优先级大于PC(7)。
5.根据权利要求4所述的一种自动化钻床，其特征是：包括用于记录钻头（2）运行情况并学习的学习示教控件。
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