CN206263706U - 一种伺服攻丝机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种伺服攻丝机控制系统,包括用于显示攻丝机的状态信息及接收设置参数的人机交互单元；与人机交互单元连接，用于接收人机交互单元传输的设置参数并根据设置参数输出驱动信号的伺服驱动器；与伺服驱动器连接，接收伺服驱动器输出的驱动信号并根据驱动信号输出电力信号给攻丝机提供动力，同时实时检测攻丝机的攻丝状况输出反馈信号至伺服驱动器的伺服电机。本实用新型的技术方案结构简单、安装方便，且可适用于多种攻丝模式，使用方便。

Description

一种伺服攻丝机控制系统

技术领域

本实用新型涉及伺服攻丝机的技术领域，更具体地说，涉及一种伺服攻丝机控制系统。

背景技术

攻丝是在已经打好底孔的物件上，用一定的扭矩将丝锥旋入底孔中加工出内螺纹的过程。常规攻丝主要采用手动攻丝、启动攻丝、电动攻丝的方式。手动攻丝主要靠人力旋转丝锥进行攻丝操作，生产效率低下，同时要求工人的熟练度非常高，稍有不慎即可将丝锥拧断。气动攻丝主要采用气动马达驱动丝锥旋转进而攻丝，但是必须依赖气源作为动力，使用不方便，同时转速及扭力无法方便控制，对工件的加工不能做到良好的一致性。电动攻丝主要采用台式的交流异步电动机驱动丝锥旋转攻丝，该方式只是在动力上将气动变成了电动，同样具有气动攻丝的缺点，攻丝的模式单一，使用不便。而通过采用PLC控制伺服电机的方式虽然可实现多种攻丝模式改进的功能，但是该方式控制复杂，线路繁多，而且部分实用功能无法实现。因此需要提出一种改进的伺服攻丝控制系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种伺服攻丝机控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种伺服攻丝机控制系统，包括：

用于显示所述攻丝机的状态信息及接收设置参数的人机交互单元；

与所述人机交互单元连接，用于接收所述人机交互单元传输的设置参数并根据所述设置参数输出驱动信号的伺服驱动器；

与所述伺服驱动器连接，接收所述伺服驱动器输出的驱动信号并根据所述驱动信号输出电力信号给所述攻丝机提供动力，同时实时检测所述攻丝机的攻丝状况输出反馈信号至所述伺服驱动器的伺服电机。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，还包括与所述伺服驱动器连接的攻丝控制单元，所述攻丝控制单元用于根据不同的攻丝模式控制所述攻丝机进行攻丝、退丝或者停止。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，所述攻丝模式包括手动攻丝模式、自动攻丝模式以及间歇攻丝模式。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，所述攻丝控制单元包括攻丝按钮和退丝按钮，其中，

在手动攻丝模式下，所述攻丝按钮用于控制所述攻丝机进行正转攻丝，所述退丝按钮用于控制所述攻丝机进行反转退丝；

在自动攻丝模式或间歇攻丝模式下，所述攻丝按钮用于控制所述攻丝机开启自动或间歇攻丝功能，所述退丝按钮用于控制所述攻丝机在攻丝过程中紧急停止攻丝。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，所述人机交互单元为LCD触摸屏。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，所述人机交互单元为LED显示屏。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，还包括与所述伺服电机相连的减速机、与所述减速机相连的丝锥夹头、以及丝锥；

所述减速机用于根据所述伺服电机输出的电力信号，调节所述攻丝机的扭矩；

所述丝锥夹头用于实现所述减速机与所述丝锥的连接。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，所述伺服电机包括无刷电机和编码器；

所述编码器用于实时检测所述伺服电机的转动角度及速度并输出反馈信号至所述伺服驱动器；

所述无刷电机用于根据所述伺服驱动器输出的驱动信号进行运转输出电力信号。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，所述无刷电机为永磁无刷电机。

在本实用新型所述的伺服攻丝机控制系统中，优选地，所述伺服驱动器包括分别与所述人机交互单元、所述编码器连接的控制模块；

所述控制模块根据所述编码器输出的反馈信号控制所述伺服电机的电流以实现对所述攻丝机扭矩的闭环控制，同时根据所述反馈信号输出状态信息返回至所述人机交互单元。

实施本实用新型的伺服攻丝机控制系统，具有以下有益效果：本实用新型的伺服攻丝机控制系统包括用于显示攻丝机的状态信息及接收设置参数的人机交互单元；与人机交互单元连接，用于接收人机交互单元传输的设置参数并根据设置参数输出驱动信号的伺服驱动器；与伺服驱动器连接，接收伺服驱动器输出的驱动信号并根据驱动信号输出电力信号给攻丝机提供动力，同时实时检测攻丝机的攻丝状况输出反馈信号至伺服驱动器的伺服电机。本实用新型的伺服驱动器不仅可以驱动伺服电机运转还可以根据显示单元发送的工作参数进行处理运算，实时控制伺服电机工作，节省了设计空间及成本，简化了系统结构，在实时控制攻丝机系统的同时可将系统的状态信息实时展示给用户，实现了很好的人机交互，提高了工作效率，使系统更加智能化。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型伺服攻丝机控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，为本实用新型伺服攻丝机控制系统的结构示意图，该伺服攻丝机控制系统包括用于显示攻比机的状态信息及接收设置参数的人机交互单元1；与人机交互单元1连接，用于接收人机交互单元1传输的设置参数并根据设置参数输出驱动信号的伺服驱动器3；与伺服驱动器3连接，接收伺服驱动器3输出的驱动信号并根据驱动信号输出电力信号给攻丝机提供动力，同时实时检测攻丝机的攻丝状况输出反馈信号至伺服驱动器3的伺服电机4。

在本实用新型的实施例中，伺服攻丝机控制系统还包括与伺服驱动器3连接的攻丝控制单元2。可以理解地，攻丝控制单元2用于根据不同的攻丝模式控制攻丝机进行攻丝、退丝或者停止。进一步地，在本实用新型的实施例中，攻丝机的攻丝模式包括手动攻丝模式、自动攻丝模式以及间歇攻丝模式。

在本实用新型的实施例中，攻丝控制单元2包括攻丝按钮和退丝按钮。当攻丝机处于不同的攻丝模式下时，攻丝按钮和退丝按钮将起到不同的作用。例如，在手动攻丝模式下，当按下攻丝按钮时，攻丝机系统根据预先设置的速度正转攻丝；当按下退丝按钮时，攻丝机系统根据预先设置的速度反转退丝。在自动攻丝模式或间歇攻丝模式下，当按下攻丝按钮时，即可触发自动攻丝功能或间歇攻丝功能，攻丝机系统根据设置的转速及深度自动或间歇向下攻丝，待攻丝深度达到设定值时，攻丝机系统自动退丝完毕后停止；当在攻丝进行过程中，按下退丝按钮，则触发攻丝机系统自动停止攻丝。

在本实用新型的实施例中，人机交互单元1为LCD触摸屏或LED显示屏。

可以理解，人机交互单元1具有可调的动态画面，即人机交互单元可用于显示相关信息及数据，也可以用于供用户进行参数设置。具体地，当人机交互单元1在显示界面时，其可以显示攻丝机的实时工作状况，如可将攻丝的速度、攻丝的数量、攻丝的深度等显示给用户。当人机交互单元1设置界面时，其可用于进行系统参数设置，也可用于进行用户参数设置，且当需要进入不同的操作界面里，在本实用新型的实施例中，采用了根据使用者的工作性质进行密码设置的安全设置，从而有效防止人为意外将参数修改错误引起系统故障。提高了使用的安全性。优选地，当用于进行系统参数设置时，可用于设置减速机速比、丝锥参数、电机参数以及伺服驱动器3的工作参数。当用于用户参数设置界面时可用于供使用用户设置的攻丝加工参数、攻丝深度、丝锥螺矩、以及工作模式等。在本实用新型的实施例中，设置用户参数设置界面可方便用户根据实际使用情况进行参数输入更改设定。进一步地，本实用新型的人机交互单元1可与伺服驱动器3进行双向数据交换。

在本实用新型的实施例中，人机交互单元1采用动态可调用的界面，提供了更加友好的人机交互，方便快捷，且可随时根据实际工作情况对工作参数及系统参数进行更改，而且当参数更改完成后即可立即生效，攻丝机可按所更改的参数进行工作。另外，在每不同的设置界面之间采用根据使用者的工作性质设置密码进入，通过设置密码可以有效防止人为意外将参数修改错误而引起系统故障的问题，从而使得系统的安全性更高，可以有效保护系统的参数设置。

进一步地，本实用新型的伺服攻丝机控制系统还包括与伺服电机4相连的减速机5、与减速机5相连的丝锥夹头6以及丝锥7。可以理解地，减速机5用于根据伺服电机4输出的电力信号，调节攻丝机的扭矩。优选地，伺服电机4输出的电力信号包括输出的转速及角度等。例如，当伺服电机4输出的转速降低时，减速机5则相应增大输出扭矩。可以理解地，通常根据攻丝工艺的不同，采用不同速度比的减速机。在同样输入功率的情况下，速比越大，输出的转速越低，相应的输出的扭矩越大。

在一些实施例中，丝锥夹头6用于实现减速机5与丝锥7的连接。优选地，丝锥夹头6还具有扭矩保护功能，即当进行攻丝时由于垂直度或物料等原因会引起丝锥扭矩超出丝锥7所能承受的范围，此时，丝锥夹头6就会自动打滑自转，防止扭断丝锥7，从而达到保护丝锥的目的。

在本实用新型的实施例中，伺服电机4包括无刷电机和编码器。可以理解地，编码器用于实时检测伺服电机4的转动角度及速度并输出检测信号至伺服驱动器3。在工作过程中，伺服电机4运转时由于攻丝扭矩的变换，通常表现为伺服电机4电机电流的变化，因此通过对伺服电机4电机电流的实时采集及监测，并反馈给伺服驱动器3，伺服驱动器3根据反馈回来的伺服电机4电机电流的实时情况进行调整，进而输出相应的控制信号控制伺服电机4的运转，从而达到控制输出扭矩的目的，即实现了对攻丝机扭矩的闭环控制。

在本实用新型的实施例中，优选地，无刷电机为永磁无刷电机。可以理解，永磁无刷电机功率高、密度高，可以有效提升工作效率，并能降低损耗。

在本发明的实施例中，伺服驱动器包括分别与人机交互单元1、编码器连接的控制模块。可以理解地，控制模块根据人机交互单元1中传输的设置参数，包括系统参数及用户参数进行处理输出驱动信号至伺服电机4中的编码器，同时接收编码器输出的反馈信号控制伺服电机的电流，控制攻丝机的扭矩，从而实现了对攻丝机扭矩的闭环控制，并根据反馈信号输出状态信息返回至人机交互单元1，将攻丝机的实时工作状况展示给用户。进一步地，控制模块是集成在伺服驱动器4内的部件，其可实现运动控制的功能，即从显示单元1获取工作参数，根据工作参数进行运动控制计算，输出驱动信号至伺服电机4驱动伺服电机4运转。同时还可接收伺服电机4中的编码器反馈的伺服电机4运转的速度及角度，根据所接收到的反应伺服电机4实时运转的速度及角度数据进行攻丝深度计算，进而达到实时掌握攻丝情况的目的。本发明的伺服攻丝机控制系统，通过采用内部集成控制模块的伺服驱动器，通过控制模块实现了对伺服攻丝机控制系统的控制，即控制模块主要用于控制伺服电机4的运转、运动逻辑控制、与显示单元进行双向通信，实现了对整个伺服攻丝机系统的控制。且不需要额外的控制器，例如，不需要额外增加PLC对伺服驱动器的控制，既大大缩减了系统的体积结构，也简化了系统的电路设计，使控制变得更加简单。

在本实用新型的实施例中，本实用新型的伺服驱动器3可以实现手动攻丝、自动攻丝或间歇攻丝等多种攻丝模式，可根据实际工作需要随时调整攻丝模式，进一步增加了攻丝的灵活性、可适应性更大。优选地，本实用新型的伺服驱动器3可采用DA系列的伺服驱动器。例如可采用DA204、DA204H、DA207或DA207H中的任意一种。当选用DA204或DA204H的伺服驱动器时，可适配100W-750W功率的电机；当选用DA207或DA207H的伺服驱动器时，可适配1.5KW-2.6KW功率的电机。本实用新型的伺服驱动器3可与增量式编码器或省线式编码器连接，通常可用于控制攻丝机的位置、速度或者扭力等。另外，伺服驱动器3所选用的DA系统的伺服驱动器与其他伺服驱动器相比，性价比更高，还具有紧凑的安装结构，可嵌入式的安装于机器结构件内部，安装简单方便；而且DA系统伺服驱动器内部还可设置扩展功能卡，如可直接插接扩展功能卡，实现简易的PLC功能，进而达到了方便行业定制的作用，从而使本实用新型的伺服驱动器3更具实用性和适用性，提高其性价比。可以理解地，本实用新型的伺服驱动器3还可选用其他型号的伺服驱动器，并不限定本实用新型所列举的型号，只要具备本实用新型的功能的伺服驱动器均可选用，本实用新型对此不作限定。

以下对本实用新型的具体应用进行进一步说明：

例如，人机交互单元1当采用LCD触摸屏时，可利用其触摸的特性，快速方便的实现人机交互，随时可方便地根据工作需要更改或设置工作参数。例如直接在人机交互单元1中进行系统参数设置，如减速机的速比、丝锥参数、电机参数、伺服驱动器3的工作参数等，也可以直接调用。或者根据用户的实际使用情况进行参数输入更改设定，而且更改后的参数直接在显示界面进行显示并通过伺服驱动器3进行相应的处理进而控制攻丝机按所设置的参数进行工作，同时，在攻丝过程中，伺服驱动器3反馈回来的攻丝机的工作状态等相关信息也会直接在人机交互单元1的上进行显示，实时将攻丝机的工作状况反应给用户，让用户实时、快速地了解攻丝机的攻丝实况。另外，本实用新型的系统参数界面与用户参数设置界面之间设置有相应的密码，即不同界面之间根据使用者的工作性质采用密码分层进入，从而可以有效防止人为意外将参数修改错误引起系统故障。

人机交互单元1将工作参数发送给伺服驱动器3中的控制模块，控制模块根据工作参数进行运动控制计算，输出驱动信号给伺服电机4驱动伺服电机4进行运转，将电能转换为机械能，驱动攻丝机工作，如攻丝、退丝等。

伺服电机4中的编码器将伺服电机4的运转速度及角度反馈给伺服驱动器3中的控制模块，控制模块接收编码器反馈的伺服电机4的运转速度及角度，根据运转速度及角度进行攻丝深度计算，获得攻丝的深度，并将所计算得到的攻丝深度传送至人机交互单元1，由人机交互单元1进行显示；同时还实时采集伺服电机4的电流，根据采集的电流进行计算转换成伺服电机4输出的扭矩，实现了对扭矩的控制。可以理解地，由于伺服电机4在运转时由于攻丝扭矩的变换，进而表现为伺服电机4电流的变化，因此通过对伺服电机4的电机电流的检测及控制，可以实现对扭矩的控制。

本实用新型的伺服攻丝机控制系统通过将人机交互单元1、伺服驱动器3、伺服电机4等功能进行集成化，同时将伺服电机、减速机、丝锥夹头等部件标准化，从而使得设备生产商只要需要安装一个支架即可快速组装一台成品的伺服攻丝机，简单快捷。人机交互单元1与伺服驱动器3之间进行双向通信，将攻丝机系统的工作状态实时显示给用户，提供了友好的人机交互界面，给用户的使用提供了方便。

另外，本实用新型的伺服驱动器3集成了运动控制功能，即在从人机交互单元1中获取到工作参数后即可根据工作参数进行运动控制计算，输出相应的驱动信号驱动伺服电机4工作，避免了需要通过外部PLC控制的麻烦，简化了控制方式，大大减少了设计线路，而且本实用新型的伺服攻丝机控制系统还可随机调整攻丝模式，增强了攻丝机的实用性和适用性。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种伺服攻丝机控制系统，其特征在于，包括：

用于显示所述攻丝机的状态信息及接收设置参数的人机交互单元；

与所述人机交互单元连接，用于接收所述人机交互单元传输的设置参数并根据所述设置参数输出驱动信号的伺服驱动器；

与所述伺服驱动器连接，接收所述伺服驱动器输出的驱动信号并根据所述驱动信号输出电力信号给所述攻丝机提供动力，同时实时检测所述攻丝机的攻丝状况输出反馈信号至所述伺服驱动器的伺服电机。

2.根据权利要求1所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，还包括与所述伺服驱动器连接的攻丝控制单元，所述攻丝控制单元用于根据不同的攻丝模式控制所述攻丝机进行攻丝、退丝或者停止。

3.根据权利要求2所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，所述攻丝模式包括手动攻丝模式、自动攻丝模式以及间歇攻丝模式。

4.根据权利要求3所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，所述攻丝控制单元包括攻丝按钮和退丝按钮，其中，

在手动攻丝模式下，所述攻丝按钮用于控制所述攻丝机进行正转攻丝，所述退丝按钮用于控制所述攻丝机进行反转退丝；

在自动攻丝模式或间歇攻丝模式下，所述攻丝按钮用于控制所述攻丝机开启自动或间歇攻丝功能，所述退丝按钮用于控制所述攻丝机在攻丝过程中紧急停止攻丝。

5.根据权利要求4所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，所述人机交互单元为LCD触摸屏。

6.根据权利要求4所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，所述人机交互单元为LED显示屏。

7.根据权利要求5或6所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，还包括与所述伺服电机相连的减速机、与所述减速机相连的丝锥夹头、以及丝锥；

所述减速机用于根据所述伺服电机输出的电力信号，调节所述攻丝机的 扭矩；

所述丝锥夹头用于实现所述减速机与所述丝锥的连接。

8.根据权利要求7所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，所述伺服电机包括无刷电机和编码器；

所述编码器用于实时检测所述伺服电机的转动角度及速度并输出反馈信号至所述伺服驱动器；

所述无刷电机用于根据所述伺服驱动器输出的驱动信号进行运转输出电力信号。

9.根据权利要求8所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，所述无刷电机为永磁无刷电机。

10.根据权利要求9所述的伺服攻丝机控制系统，其特征在于，所述伺服驱动器包括分别与所述人机交互单元、所述编码器连接的控制模块；

所述控制模块根据所述编码器输出的反馈信号控制所述伺服电机的电流以实现对所述攻丝机扭矩的闭环控制，同时根据所述反馈信号输出状态信息返回至所述人机交互单元。