CN109202506A

CN109202506A - 四工位换刀装置全自动控制系统、方法及存储介质

Info

Publication number: CN109202506A
Application number: CN201811336122.2A
Authority: CN
Inventors: 王勇; 关集俱; 王春生; 李伟伟; 叶振东
Original assignee: Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Current assignee: Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2019-01-15

Abstract

本发明提供了一种四工位换刀装置全自动控制系统、方法及存储介质，该系统，包括：刀架电机、四工位刀架、数控系统，以及安装在四工位刀架上的感应器；其中：刀架电机与数控系统通信连接，用于根据数控系统发送的控制信号执行正转、反转、停止中的任一操作；感应器用于获取刀架的刀位信号，当四工位刀架对应的刀旋转至预设的位置时，感应器生成相应的感测信号，并将感测信号发送给数控系统；数控系统，用于接收感应器发送的感测信号，以及根据感测信号生成相应的控制信号。从而实现了四个工位全自动换刀，大大提高了生产效率和安全可靠性，不会出现撞刀的故障。同时，采用梯形图控制，简捷明了，易读易移植，缩短了换刀的执行时间。

Description

四工位换刀装置全自动控制系统、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，具体地，涉及四工位换刀装置全自动控制系统、方法及存储介质。

背景技术

随着科学技术的发展，制造加工业的需求不断增加，机械制造设备的自动化程度也得到了很大的提高。在现有数控车床中，换刀装置是数控加工中心的重要组成部分。

目前，无自动换刀装置的数控车床采用排式刀架，加工效率很低，由于机床的行程有限，如果要使用3把或4把刀加工时，容易造成加工干涉，在多次换刀动作中发生异常停止和运动轴撞击导致刀具、机床损坏故障的现象。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种四工位换刀装置全自动控制系统、方法及存储介质。

第一方面，本发明提供一种四工位换刀装置全自动控制系统，包括：刀架电机、四工位刀架、数控系统，以及安装在所述四工位刀架上的感应器；其中：

所述刀架电机与所述数控系统通信连接，用于根据所述数控系统发送的控制信号执行正转、反转、停止中的任一操作；

所述感应器用于获取刀架的刀位信号，当所述四工位刀架对应的刀旋转至预设的位置时，所述感应器生成相应的感测信号，并将所述感测信号发送给所述数控系统；

所述数控系统，用于接收所述感应器发送的感测信号，以及根据所述感测信号生成相应的控制信号。

可选地，所述数控系统，具体用于：

向所述刀架电机发送换刀信号，以使得所述刀架电机正转；

根据所述感测信号生成锁止信号，并将所述锁止信号发送给所述刀架电机，以使所述刀架电机反转；

当所述数控系统接收到所述感应器发送的锁紧到位信号后，向所述刀架电机发送停止信号，以使得所述刀架电机停止反转。

可选地，所述数控系统包括：换刀信号输入端、刀位信号地址输入端、锁止信号输入端、第一继电器、第二继电器以及电源输入端；其中：

所述换刀信号输入端连接至手动换刀按钮，当所述手动换刀按钮被按压时，生成换刀信号；

所述刀位信号地址输入端，用于根据输入信号确定更换的刀位；

所述锁止信号输入端与所述四工位刀架上的感应器电连接，用于接收所述感应器生成的感测信号；

所述第一继电器、第二继电器设置在所述刀架电机的回路上，当第一继电器吸合时，所述刀架电机正转；当第二继电器吸合时，所述刀架电机反转。

第二方面，本发明提供一种四工位换刀装置全自动控制方法，应用上述第一方面中任一项所述的四工位换刀装置全自动控制系统，执行四工位换刀操作。

第三方面，本发明提供一种控制程序的存储介质，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有梯形图控制程序，所述处理器调用所述存储器中存储的梯形图控制程序时，控制上述第一方面中任一项所述的四工位换刀装置全自动控制系统执行四工位换刀操作。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供了一种四工位换刀装置全自动控制系统、方法及存储介质，该系统，包括：刀架电机、四工位刀架、数控系统，以及安装在所述四工位刀架上的感应器；其中：所述刀架电机与所述数控系统通信连接，用于根据所述数控系统发送的控制信号执行正转、反转、停止中的任一操作；所述感应器用于获取刀架的刀位信号，当所述四工位刀架对应的刀旋转至预设的位置时，所述感应器生成相应的感测信号，并将所述感测信号发送给所述数控系统；所述数控系统，用于接收所述感应器发送的感测信号，以及根据所述感测信号生成相应的控制信号。从而实现了四个工位全自动换刀，大大提高了生产效率和安全可靠性，不会出现撞刀的故障。同时，采用梯形图控制，简捷明了，易读易移植，自动选刀时间最长为4秒，缩短了换刀的执行时间，生产效率提高3倍。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的四工位换刀装置全自动控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的四工位换刀装置控制电路的示意图；

图3为本发明实施例提供的自动换刀刀位选择标志控制程序示意图；

图4为本发明实施例提供的1号刀选择控制程序示意图；

图5为本发明实施例提供的刀具符合判别标志位控制程序示意图；

图6为本发明实施例提供的刀架电机正转控制程序示意图；

图7为本发明实施例提供的刀架电机反转控制程序示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例提供的四工位换刀装置全自动控制系统的结构示意图，如图1所示，本实施例的四工位换刀装置全自动控制系统，包括：刀架电机、四工位刀架、数控系统，以及安装在四工位刀架上的感应器；其中：刀架电机与数控系统通信连接，用于根据数控系统发送的控制信号执行正转、反转、停止中的任一操作；感应器用于获取刀架的刀位信号，当四工位刀架对应的刀旋转至预设的位置时，感应器生成相应的感测信号，并将感测信号发送给数控系统；数控系统，用于接收感应器发送的感测信号，以及根据感测信号生成相应的控制信号。

当数控系统发出换刀指令后，刀架电机正转，当转到程序命令中需要的刀位时，刀架上的感应器感测到对应刀位的信号，然后将此信号送给数控系统中的控制梯形图进行处理，此时刀架电机停止正转，然后数控系统命令刀架电机反转开始锁紧刀架，当数控系统收到锁紧到位信号后，刀架电机停止反转，换刀结束。

换刀过程包括如下动作：

(1)系统发出换刀指令时，刀架电机正转。

(2)到目标刀位时，发信号给数控系统，刀架电机停止正转。

(3)适当延时后，刀架电机反转，触到锁紧到位开关后刀架电机停止反转。

图2为本发明实施例提供的四工位换刀装置控制电路的示意图，表1为四工位换刀装置控制系统接口信号，结合图2、表1所示，SB7是手动换刀换钮，对应的地址是X10.0，SQ12、SQ13、SQ14、SQ15是四个刀位信号，对应的地址分别是X10.3、X10.4、X10.5、X10.6，SQ16是刀架锁紧开关信号，对应的地址分别是X10.7，这些开关信号的公共端全部接到CB107的B01端子上的，因为这个端子提供+24V。例如当按下手动换刀按钮SB7后，开关闭合，CB107的A06端子上得到24V高电平，X10.0＝1。Y6.0是刀架电机正转输出信号，控制继电器KA9；Y6.1是刀架电机反转输出信号，控制继电器KA10，KA9与KA10公共端接24V的负极，当梯形图中对应的刀架电机正转输出信号Y6.0变为1时，此时A16端子输出24V高电平，KA9继电器得电吸合，刀架电机正转。同理，当梯形图中对应的刀架电机反转输出信号Y6.1变为1时，此时B16端子输出24V高电平，KA10继电器得电吸合，刀架电机反转。

表1.四工位换刀装置控制系统接口信号

序号	地址号	符号名	元件代号	注释
					1	X10.0	TOOL.M	-SB7	手动换刀
2	X10.3	T1.M	-SQ12	1号刀位信号
					3	X10.4	T1.M	-SQ13	2号刀位信号
4	X10.5	T1.M	-SQ14	3号刀位信号
					5	X10.6	T1.M	-SQ15	4号刀位信号
6	X10.7	TCL.M	-SQ16	刀架锁紧开关
					7	Y6.0	KA9	-KA9	刀架电机正转
8	Y6.1	KA10	-KA10	刀架电机反转
					9	F7.3	TF		T代码选通
10	F26～F29	T00～T31		T代码

自动换刀刀位选择标志控制程序采用DECB译码功能指令来实现。图3为本发明实施例提供的自动换刀刀位选择标志控制程序示意图，如图3所示，F7.3是刀具选通信号，自动换刀方式，执行T代码指令时，该代码以二进制格式输出到地址F26～F29中，同时CNC输出F7.3＝1，ACT＝1，开始执行DECB译码功能指令，对T代码进行译码处理，得到自动方式下所需刀具号。自动选择1～4号刀信号为R12.0～R12.3。例如：当输入T02的时候，02将化成二进制存入F26中，然后DECB译码指令就会将F26中的二进制数据化成十进制数据为2，对应的输出R12.1＝1。

图4为本发明实施例提供的1号刀选择控制程序示意图，如图4所示，自动模式下，R10.0＝1，T01译码输出R12.0＝1，使得R14.0得电并自锁。手动模式下，手动选择1号刀标志位R11.0＝1，使得R14.0得电并自锁。F1.1为CNC发出的复位信号，按下复位按钮后，随时可以终止刀位选择操作。2、3、4号刀选择控制程序与1号刀相同，此处不再赘述。

系统对所选的刀号与换刀到位后感应器检测出来的刀位号进行判断，如果相等，对应的刀具符合标志位得电变为1，以通知系统换刀结束。图5为本发明实施例提供的刀具符合判别标志位控制程序示意图，如图5所示，R13.1是最终的刀具符合标志位，例如：进行2号刀选择，R14.1就会变为1，刀架进行旋转换刀，换到对应的刀位号后，如果此时的2号刀位对应的X地址X10.4为1的话，说明刀位正确，已经换到位，R13.1的线圈就会变为1，为后续的T功能完成做准备。

图6为本发明实施例提供的刀架电机正转控制程序示意图，如图6所示，一旦有刀具选择需求，而刀具又不符合时，立即启动刀架电机正转，直至刀位符合为止。例如，当前刀位为1号刀，要换2号刀时，R14.1＝1，因为此时是1号刀位置，因此X10.3＝1，X10.4＝0，由图5可知，R13.1＝0，图6中的R13.1常闭触点是通的，Y6.0＝1，刀架电机开始正转；当换到2号刀位时，进行刀具符合判别，由图5可知，R14.1＝1，X10.4＝1，R13.1＝1，此时图6中的Y6.0＝0，刀架电机停转。

图7为本发明实施例提供的刀架电机反转控制程序示意图，如图7所示，刀位符合后R13.1＝1，同时刀架电机正转输出Y6.0＝0，启动6号延时定时器(刀架正转停止延时，设定时间500ms)，500ms后R105.7＝1，启动刀架电机反转，Y6.1＝1；此时刀架开始锁紧，当触发到锁紧到位开关SQ16时，对应的X地址信号X10.7＝1，从而启动4号延时定时器(刀架锁紧延时后停止反转，设定时间500ms)，500ms后R15.0＝1。反转时为了保护刀架电机，还要设置一个反转最长时间的限制，当Y6.1＝1时，启动5号延时定时器(刀架电机反转的总时间，设定时间3s)，3s后R15.1＝1，只要R15.0或R15.1任何一个为1，此时刀架电机就停止反转。

本发明实现了四个工位全自动换刀，大大提高了生产效率和安全可靠性，不会出现撞刀的故障。具体地，具有如下优点：

1.增加了自动换刀装置后，生产效率提高3倍。

2.换刀梯形图控制简捷明了，有效节约了程序执行的时间，易读易移植。

3.自动选刀时间最长为4秒，缩短了执行时间。

需要说明的是，本发明提供的四工位换刀装置全自动控制方法中的步骤，可以利用四工位换刀装置全自动控制系统中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照系统的技术方案实现方法的步骤流程，即，系统中的实施例可理解为实现方法的优选例，在此不予赘述。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种四工位换刀装置全自动控制系统，其特征在于，包括：刀架电机、四工位刀架、数控系统，以及安装在所述四工位刀架上的感应器；其中：

2.根据权利要求1所述的四工位换刀装置全自动控制系统，其特征在于，所述数控系统，具体用于：

向所述刀架电机发送换刀信号，以使得所述刀架电机正转；

3.根据权利要求1或2所述的四工位换刀装置全自动控制系统，其特征在于，所述数控系统包括：换刀信号输入端、刀位信号地址输入端、锁止信号输入端、第一继电器、第二继电器以及电源输入端；其中：

4.一种四工位换刀装置全自动控制方法，其特征在于，应用权利要求1-3中任一项所述的四工位换刀装置全自动控制系统，执行四工位换刀操作。

5.一种控制程序的存储介质，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有梯形图控制程序，所述处理器调用所述存储器中存储的梯形图控制程序时，控制如权利要求1-3中任一项所述的四工位换刀装置全自动控制系统执行四工位换刀操作。