CN115220398A - 一种铣床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铣床，包括变频控制器以及铣床控制板，变频控制器可拆卸的与铣床控制板相连接；铣床控制板包括：一个控制单元、至少一个反馈信号采集单元以及至少一个隔离控制单元；反馈信号采集单元配置有反馈信号输入接口，反馈信号输入接口用于与变频控制器的信号端口相连接；隔离控制单元配置有控制信号接口，控制信号接口用于与变频控制器的控制端口相连接；铣床控制板配置为：通过变频控制器采集变频电机的转速，将转速作为反馈量，生成第一控制量；根据转速和计时时长确定运行距离，当运行距离达到目标距离时，生成第二控制量；变频控制器根据第一控制量调整变频电机的转速至目标转速，根据第二控制量控制变频电机的停止或启动。

Description

一种铣床

技术领域

本发明实施例涉及自动化设备技术，尤其涉及一种铣床。

背景技术

车间里使用的普通铣床在使用的时候需要操作者通过按下操作面板上的不同轴不同方向的按钮来控制机床不同的轴沿着不同的方向运动；通过旋转机床上的各个轴的速度旋钮来控制这个轴在运动时的运动速度。在加工工件的时候操作者一般设定好运动速度，然后通过按下某一轴某一方向的运动按钮来让刀具或工件运动来进行加工，在刀具或工件运动到需要的位置后就松开或者按下停止按钮让刀具或者工件停止。

如果对这种机床进行自动化改造(即数字控制改造简称数控改造)需要把原来变频器控制变频电机替换成伺服控制器控制伺服电机，并且需要装一个解析加工程序代码控制伺服控制器的数控系统。如果这样进行改造那么改造价格非常昂贵且需要很长的施工周期。

发明内容

本发明提供一种铣床，以达到使用较低成本使铣床具备自动化控制功能的目的。

本发明实施例提供了一种铣床，包括变频控制器以及铣床控制板，所述变频控制器可拆卸的与所述铣床控制板相连接；

所述铣床控制板包括：一个控制单元、至少一个反馈信号采集单元以及至少一个隔离控制单元；

所述反馈信号采集单元配置有反馈信号输入接口，所述反馈信号输入接口用于与所述变频控制器的信号端口相连接；

所述隔离控制单元配置有控制信号接口，所述控制信号接口用于与所述变频控制器的控制端口相连接；

所述铣床控制板配置为：通过所述变频控制器采集变频电机的转速，将所述转速作为反馈量，生成第一控制量；

根据所述转速和计时时长确定运行距离，当所述运行距离达到目标距离时，生成第二控制量；

所述变频控制器根据所述第一控制量调整所述变频电机的转速至目标转速；

所述变频控制器根据所述第二控制量控制所述变频电机的停止或启动。

可选的，所述隔离控制单元配置有第一控制信号接口、第二控制信号接口；

所述第一控制信号接口、第二控制信号接口分别用于与所述变频控制器的的第一控制端口、第二控制端口相连接。

可选的，所述隔离控制单元包括至少一个驱动模块、若干信号隔离模块；

所述控制单元通过所述驱动模块与所述信号隔离模块相连接，所述信号隔离模块配置所述第一控制信号接口、第二控制信号接口。

可选的，所述控制单元包括无线模块，所述无线模块用于与终端相连接。

可选的，所述信号隔离模块包括继电器，所述继电器配置有常开触点、常闭触点；

所述铣床控制板内，所述常开触点与所述第一控制信号接口相连接，所述常闭触点与所述第二控制信号接口相连接。

可选的，所述反馈信号采集单元包括采样电阻；

所述反馈信号输入接口通过所述采样电阻与所述控制单元相连接。

可选的，还包括存储单元，所述存储单元与所述控制单元相连接。

可选的，所述存储单元包括SD卡。

可选的，所述无线模块包括WiFi模块。

可选的，所述终端包括智能手机。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出一种铣床，铣床配置有铣床控制板，通过铣床控制板可以根据铣床控制程序自动输出与铣床原装控制面板等效的模拟控制信号，进而实现对铣床的自动化控制，同时，本发明提出的铣床中，具体配置铣床控制板可拆卸的与铣床中的变频控制器相连接，基于此，在使铣床具备自动化控制功能的同时，无需将铣床中原装的变频电机和变频控制器更换为伺服电机和伺服控制器，铣床的改装难度小，成本低。

附图说明

图1是实施例中的铣床控制板结构框图；

图2是实施例中的反馈信号采集单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本实施例提出一种铣床，其中，铣床为非数控铣床，铣床主要配置有变频控制器、变频电机以及控制面板；

其中，人工操作控制面板时，控制面板输出模拟信号，变频控制器根据模拟信号调整变频电机的转速、转向，以及控制变频电机的启动或停止。

本实施例中，铣床还配置有铣床控制板，铣床控制板可拆卸的与变频控制器相连接。

本实施例中，铣床控制板包括：一个控制单元、至少一个反馈信号采集单元以及至少一个隔离控制单元。

示例性的，本实施例中，反馈信号采集单元配置有反馈信号输入接口，反馈信号输入接口用于与变频控制器的信号端口相连接。

示例性的，本实施例中，变频控制器可以采集变频电机的转速，变频控制器的信号端口可以输出变频电机的转速信号，相应的，反馈信号采集单元通过变频控制器采集变频电机的转速。

示例性的，本实施例中，隔离控制单元配置有控制信号接口，控制信号接口用于与变频控制器的控制端口相连接。

示例性的，本实施例中，变频控制器的控制端口配置为接收模拟信号，模拟信号可以用于调整变频电机的转速、转向、控制变频电机的启动或停止。

示例性的，本实施例中，铣床控制板中的控制单元配置有铣床控制程序，铣床控制程序运行时可以实现：获取变频电机的转速，将转速作为反馈量，生成第一控制量；

根据转速和计时时长确定运行距离，当运行距离达到目标距离时，生成第二控制量。

示例性的，本实施例中，第一控制量和第二控制量均为数字控制量，第一控制量和第二控制量经由隔离控制单元后，转换为对应的第一模拟控制信号、第二模拟控制信号，并输出至变频控制器；

相应的，变频控制器根据第一模拟控制量调整变频电机的转速至目标转速(包括转速的方向，即转向)，根据第二模拟控制量控制变频电机的停止或启动。

示例性的，本实施例中，目标转速、目标距离和转向由人工配置，其可以预存在控制单元中，或实时输入至控制单元中。

示例性的，本实施例中，采用距离(目标距离)表示在变频电机的带动下，铣床轴的运动距离(运动目标距离)。

示例性的，本实施例中，对铣床控制程序的具体形式不做具体限定，例如，铣床控制程序可以具体配置为：

逐行的读取控制指令，对当前控制指令进行分析，获取被控对象的标识(例如变频电机名称、编号或ID等)，以及控制目标参数(目标转速、目标距离、转向等)；

执行当前控制指令时，开启一个定时器，每间隔1ms获取变频电机的转速，将转速作为反馈量、目标转速作为基准量，生成第一转速控制量，结合转向，生成第一控制量；

每间隔1ms计算轴的运动距离(每间隔1ms更新一次目标转速，通过当前的目标转速和计时时长确定运动距离)，判断运动距离是否达到目标距离，若运动距离达到目标距离，则生成第二控制量。

示例性的，在前述铣床控制板的结构以及铣床控制板与变频控制器相连接的前提下，铣床控制板通过获取的变频电机转速和计时时长计算铣床轴的运动距离，在不额外配置位置传感器(例如编码器)的情况下，也可以实现对铣床轴运动距离的监测，进而实现相对准确的铣床控制。

本实施例提出一种铣床，铣床配置有铣床控制板，通过铣床控制板可以根据铣床控制程序自动输出与铣床原装控制面板等效的模拟控制信号，进而实现对铣床的自动化控制；

本发明提出的铣床中，具体配置铣床控制板可拆卸的与铣床中的变频控制器相连接，基于此，在使铣床具备自动化控制功能的同时，无需将铣床中原装的变频电机和变频控制器更换为伺服电机和伺服控制器，铣床的改装难度小，成本低。

示例性的，作为一种可实施方案，铣床的控制面板可以配置启动按钮、停止按钮、调速按钮，启动按钮和调速的控制端和变频控制器的第一控制端口相连接，停止按钮的控制端和变频控制器的第二控制端口相连接；

相应的，铣床控制板中的隔离控制单元配置有第一控制信号接口、第二控制信号接口；

第一控制信号接口、第二控制信号接口分别用于与变频控制器的的第一控制端口、第二控制端口相连接。

示例性的，本方案中，控制单元生成第一控制量时，第一控制量通过隔离控制单元的第一控制信号接口输入至变频控制器中；

控制单元生成第二控制量时，第二控制量通过隔离控制单元的第二控制信号接口输入至变频控制器中。

示例性的，本方案中，启动按钮用于控制铣床轴启动运动，调速按钮用于控制铣床轴(变频电机)的运动速度(转速)，停止按钮用于控制铣床轴停止运动；

相应的，第一控制信号接口用于输出与启动按钮、调速按钮的控制信号等效的模拟控制信号，第二控制信号接口用于输出与停止按钮的控制信号等效的模拟控制信号。

示例性的，本方案中，控制单元、隔离控制单元和变频控制器之间可以配置两条信号通路，第一控制量和第二控制量可以分别通过一条信号通路输入至变频控制器中。

示例性的，作为一种可实施方案，隔离控制单元包括至少一个驱动模块、若干信号隔离模块。

图1是实施例中的铣床控制板结构框图，参考图1，在一种可实施方案中，铣床控制板包括控制单元100，反馈信号采集单元200，两个驱动模块(驱动模块1、驱动模块2)，若干信号隔离模块(信号隔离模块1～12)，两个第一控制信号接口(第一控制信号接口1、第一控制信号接口2)，两个第二控制信号接口(第二控制信号接口1、第二控制信号接口2)。

参考图1，控制单元100与驱动模块1相连接，驱动模块1的A1～A6端口分别与信号隔离模块1～6相连接；

第一控制信号接口1的B1～B6端口分别与信号隔离模块1～6相连接，第二控制信号接口1的C1～C6端口分别与信号隔离模块1～6相连接；

控制单元100与驱动模块2相连接，驱动模块2的A7～A12端口分别与信号隔离模块7～12相连接；

第一控制信号接口2的B7～B12端口分别与信号隔离模块7～12相连接，第二控制信号接口2的C7～C12端口分别与信号隔离模块7～12相连接；

反馈信号采集单元200与控制单元100相连接。

示例性的，本方案中，信号隔离模块可以包括继电器，继电器配置有常开触点、常闭触点；

铣床控制板内，常开触点与第一控制信号接口相连接，常闭触点与第二控制信号接口相连接。

示例性的，本方案中，铣床的控制面板可以配置若干运动控制按钮、停止按钮、调速按钮；

运动控制按钮和调速按钮的控制端和变频控制器的第一控制端口相连接，停止按钮的控制端和变频控制器的第二控制端口相连接；

相应的，本方案中，通过控制常开触点的通、断实现模拟运动控制按钮的按下、复位，通过控制常闭触点的通、断实现模拟停止按钮的按下、复位。

示例性的，本方案中，一个运动控制按钮用于控制一个铣床轴在一个固定方向上的运动，一个调速按钮用于控制一个铣床轴(变频电机)的运动速度(转速)，一个停止按钮用于控制一个铣床轴停止运动；

例如，若铣床轴可正向、反向运动，在可以通过两个运动控制按钮、一个调速按钮和一个停止按钮实现对该铣床轴的运动控制。

相应的，本方案中，第一控制信号接口用于与变频控制器的一组第一控制端口相连接，一个第一控制信号接口中包括多组端子，一组端子对应一项铣床轴的运动控制(例如铣床轴正向运动控制、反向运动控制)；

第二控制信号接口用于与变频控制器的一组第二控制端口相连接，一个第二控制信号接口中包括多组端子，一组端子对应一个停止按钮。

示例性的，本方案中，对第一控制信号接口和第二控制信号接口的配置方式不做具体限定，可以采用第一控制信号接口和/或第二控制信号接口中至少三组任意端子实现针对一个铣床轴的正向运动控制、反向运动控制和控制铣床轴停止运动。

以信号隔离模块1和信号隔离模块2为例，可以按照如下方式配置第一控制信号接口和第二控制信号接口：

信号隔离模块1内的继电器的常开触点通过B1与第一控制信号接口1中的一组端子相连接，常闭触点通过C1与第二控制信号接口1中的一组端子相连接，信号隔离模块1内的继电器的驱动线圈的电源端通过端口A1与驱动模块1相连接；

信号隔离模块2内的继电器的常开触点通过B2与第一控制信号接口1中的一组端子相连接，常闭触点通过C2与第二控制信号接口1中的一组端子相连接，信号隔离模块2内的继电器的驱动线圈的电源端通过端口A2与驱动模块1相连接；

基于上述内容，针对一个铣床轴，通过对信号隔离模块1中常开触点B1的控制，可以实现控制该铣床轴正向运动，通过对常闭触点通过C1，可以实现控制该铣床轴停止运动，通过控制端口A1的信号，可以实现该铣床轴的运动速度控制；

通过对信号隔离模块2中常开触点B2的控制，可以实现控制该铣床轴反向运动，通过对常闭触点通过C2，可以实现控制该铣床轴停止运动，通过控制端口A2的信号，可以实现该铣床轴的运动速度控制。

信号隔离模块1和、信号隔离模块2信号隔离模块3为例，也可以按照如下方式配置第一控制信号接口和第二控制信号接口：

信号隔离模块1内的继电器的常开触点通过B1与第一控制信号接口1中的一组端子相连接，信号隔离模块1内的继电器的驱动线圈的电源端通过端口A1与驱动模块1相连接；

信号隔离模块2内的继电器的常开触点通过B2与第一控制信号接口1中的一组端子相连接，信号隔离模块2内的继电器的驱动线圈的电源端通过端口A2与驱动模块1相连接；

信号隔离模块3内的继电器的常开触点通过B3与第一控制信号接口1中的一组端子相连接，信号隔离模块3内的继电器的驱动线圈的电源端通过端口A3与驱动模块1相连接；

基于上述内容，针对一个铣床轴，通过对信号隔离模块1中常开触点B1的控制，可以实现控制该铣床轴正向运动，通过控制端口A1的信号，可以实现该铣床轴的运动速度控制；

通过对信号隔离模块2中常开触点B2的控制，可以实现控制该铣床轴反向运动，通过控制端口A2的信号，可以实现该铣床轴的运动速度控制；

通过对信号隔离模块3中常开触点B3的控制，可以实现控制该铣床轴停止运动。

示例性的，本方案中，通过控制包含常开触点的电源回路的电源参数，实现模拟调速按钮的操作；

具体的，在前述任意一种铣床控制程序工作方式的基础上，当目标转速变化时，第一转速控制量随之变化；

当第一转速控制量变化时，驱动模块向信号隔离模块中的继电器提供与当前第一转速控制量对应的电压、电流；

此时，若继电器闭合，则电压、电流分别作为驱动线圈(驱动线圈所在的电源回路包含常开触点)的电源电压、电源电流；

当变频控制器的第一控制端口采集的模拟信号(即驱动线圈电源的电源参数，包括电压数值、电流数值)变化时，变频控制器实现针对变频电机转速的调速控制，即实现对铣床轴的运动速度控制。

示例性的，本方案中，驱动模块包括驱动芯片，驱动芯片选用的型号可以为ULN2008、ULN2009等。

示例性的，本方案中，继电器选用的型号可以为G6S-2-DC。

示例性的，本方案中，信号隔离模块的数量与铣床内配置的变频电机的数量(或者控制面板上配置的按钮数量)相关；

示例性的，本方案中，驱动模块的数量与其选型以及信号隔离模块的选型及数量相关，根据设计需求，驱动模块与信号隔离模块的数量匹配关系可以相应变化。

示例性的，在一种可实施方案中，继电器可以包括多组触点(常开触点和/或常闭触点)，触点与第一控制信号接口和/或第二控制信号接口相连接；

铣床的控制面板可以配置若干运动控制按钮、调速控制按钮，运动控制按钮和调速控制按钮的控制端与变频控制器的第一控制端口相连接；

第一控制信号接口、第二控制信号接口中包括多组端子，一组端子对应一个运动控制按钮，第一控制信号接口、第二控制信号接口与变频控制器的第一控制端口相连接。

示例性的，本方案中，通过控制继电器触点的通、断实现模拟运动控制按钮的按下、复位，通过控制包含触点的电源回路的电源参数，实现模拟调速控制按钮的操作。

示例性的，本方案中，一个运动控制按钮用于控制一个铣床轴在一个固定方向上的运动(包括控制该铣床轴停止运动，例如按下运动控制按钮，则铣床轴开始运动，松开运动控制按钮，则铣床轴停止运动)，一个调速按钮用于控制一个铣床轴(变频电机)的运动速度(转速)。

图2是实施例中的反馈信号采集单元结构示意图，参考图2，作为一种可实施方案，反馈信号采集单元包括反馈信号输入接口201以及采样电阻(R1～R8)，反馈信号输入接口201通过采样电阻(R1～R8)与控制单元相连接。

示例性的，本方案中，配置反馈信号采集单元可以同时采集4路模拟信号(即变频电机的转速信号)，配置两个采样电阻串联作为一路模拟信号的采样单元。

示例性的，本方案中，可以配置反馈信号采集单元同时采集更多路或更少路的模拟信号，其具体数量可以根据需求和变频控制器、控制单元等器件的选型确定。

作为一种可实施方案，控制单元包括无线模块，无线模块用于与终端相连接。

示例性的，本方案中，无线模块可以采用WiFi模块、蓝牙模块等，终端优选智能手机等便携智能移动设备。

示例性的，本方案中，终端可以用于编辑控制指令，终端与控制单元建立连接后，控制单元可以接收并存储控制指令，铣床控制程序解析控制指令后，完成对应的控制过程；

终端也可以用于编辑控制脚本程序，控制单元可以接收并存储控制脚本程序，此时，控制单元可以直接运行控制脚本程序，以完成对应的控制过程。

作为一种可实施方案，铣床控制板还可以包括存储单元，存储单元与控制单元相连接。

示例性的，本方案中，存储单元包括可移动存储介质(例如SD卡、U盘等)，可移动存储介质可以用于存储铣床控制程序(或控制脚本程序)。

示例性的，本方案中，若控制单元包括无线模块，例如WiFi模块，则终端的使用方式可以为：

操作者使用终端打开WiFi连接控制面板界面，与控制单元配对连接；

操作者根据预设的主页IP地址登录主页，通过点击主页中的刷新程序来查看SD卡中存储的所有文件(例如控制脚本程序)，或者通过点击上传按钮来把存储与终端本地的文件上传到SD卡；

在需要加工操作时，操作者把需要使用的文件名称填在主页的输入框内，电机运行程序按钮后，控制单元根据选定的文件实现对应的控制过程。

示例性的，本方案中，通过配置存储单元，在不更改控制单元固件的前提下，可以灵活的更换铣床控制程序(或控制脚本程序)，进而可以减小铣床控制板的使用难度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种铣床，其特征在于，包括变频控制器以及铣床控制板，所述变频控制器可拆卸的与所述铣床控制板相连接；

所述铣床控制板包括：一个控制单元、至少一个反馈信号采集单元以及至少一个隔离控制单元；

所述反馈信号采集单元配置有反馈信号输入接口，所述反馈信号输入接口用于与所述变频控制器的信号端口相连接；

所述隔离控制单元配置有控制信号接口，所述控制信号接口用于与所述变频控制器的控制端口相连接；

所述铣床控制板配置为：通过所述变频控制器采集变频电机的转速，将所述转速作为反馈量，生成第一控制量；

根据所述转速和计时时长确定运行距离，当所述运行距离达到目标距离时，生成第二控制量；

所述变频控制器根据所述第一控制量调整所述变频电机的转速至目标转速；

所述变频控制器根据所述第二控制量控制所述变频电机的停止或启动。

2.如权利要求1所述的铣床，其特征在于，所述隔离控制单元配置有第一控制信号接口、第二控制信号接口；

所述第一控制信号接口、第二控制信号接口分别用于与所述变频控制器的的第一控制端口、第二控制端口相连接。

3.如权利要求1所述的铣床，其特征在于，所述隔离控制单元包括至少一个驱动模块、若干信号隔离模块；

所述控制单元通过所述驱动模块与所述信号隔离模块相连接，所述信号隔离模块配置所述第一控制信号接口、第二控制信号接口。

4.如权利要求1所述的铣床，其特征在于，所述控制单元包括无线模块，所述无线模块用于与终端相连接。

5.如权利要求3所述的铣床，其特征在于，所述信号隔离模块包括继电器，所述继电器配置有常开触点、常闭触点；

所述铣床控制板内，所述常开触点与所述第一控制信号接口相连接，所述常闭触点与所述第二控制信号接口相连接。

6.如权利要求1所述的铣床，其特征在于，所述反馈信号采集单元包括采样电阻；

所述反馈信号输入接口通过所述采样电阻与所述控制单元相连接。

7.如权利要求1所述的铣床，其特征在于，还包括存储单元，所述存储单元与所述控制单元相连接。

8.如权利要求7所述的铣床，其特征在于，所述存储单元包括SD卡。

9.如权利要求4所述的铣床，其特征在于，所述无线模块包括WiFi模块。

10.如权利要求4所述的铣床，其特征在于，所述终端包括智能手机。

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