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數(shù)控鏈?zhǔn)降稁?kù)的精確定位及控制

時(shí)間：2009-11-25瀏覽：345次收藏

鏈?zhǔn)降稁?kù)刀具容量大，但刀庫(kù)定位精度低。文章介紹了SDL120數(shù)控鏈?zhǔn)降稁?kù)的模擬電子檢控電路及其控制方案，解決了鏈?zhǔn)降稁?kù)快速和精確定位的問(wèn)題。

鏈?zhǔn)降稁?kù)的鏈條式結(jié)構(gòu)，決定了刀庫(kù)自身存在著明顯的缺陷：機(jī)械剛性差、傳動(dòng)間隙大，從而造成刀庫(kù)定位精度差，常引起機(jī)床故障。我廠開(kāi)發(fā)的SDL120數(shù)控鏈?zhǔn)降稁?kù)中，采用了模擬電子檢控電路，很好地解決了鏈?zhǔn)降稁?kù)快速和精確定位的問(wèn)題。
SDL120數(shù)控鏈?zhǔn)降稁?kù)的主要參數(shù)：刀具容量為120把：刀具錐度為ISO50：最大刀具直徑為250mm：最大刀具長(zhǎng)度為500mm。
SDL120數(shù)控鏈?zhǔn)降稁?kù)主要由蝸輪減速箱、鏈?zhǔn)降毒叽鎯?chǔ)倉(cāng)、機(jī)械手穿梭裝置和機(jī)械手等部分組成。該刀庫(kù)鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)倉(cāng)由伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)圓柱蝸桿減速箱驅(qū)動(dòng)，位置環(huán)開(kāi)環(huán)控制，存儲(chǔ)倉(cāng)刀座依靠編碼器進(jìn)行刀具號(hào)譯碼，由模擬電子檢控電路(圖1)完成精確定位。
各部分功能簡(jiǎn)述如下
鏈條及刀座部分鏈條上有120個(gè)刀座，用于存放120把刀具，整個(gè)鏈條由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
模擬接近開(kāi)關(guān)
輸出電壓(或電流)與物體和接近開(kāi)關(guān)之間的距離為近似線性關(guān)系。由于刀具的刀柄是圓形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)為平行安裝，所以當(dāng)移動(dòng)的刀柄隨著鏈條的轉(zhuǎn)動(dòng)從某一方向經(jīng)過(guò)兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)各輸出一個(gè)近似正弦規(guī)律變化的電壓信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)存在著一個(gè)相位差，如圖2所示。
比較電路
把兩個(gè)模擬電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并做出如下判斷：輸出比較結(jié)果先達(dá)到正最大值則刀庫(kù)鏈正向轉(zhuǎn)動(dòng)：輸出比較結(jié)果先達(dá)到負(fù)最大值則刀庫(kù)鏈反向轉(zhuǎn)動(dòng)：輸出比較結(jié)果由正負(fù)最大值轉(zhuǎn)換為“0”，則該刀座位于兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)正中位置，即刀庫(kù)精確定位位置。通過(guò)調(diào)整零位置窗的閾值大小，可調(diào)整刀座的定位精度。窗口值偏大則定位精度低，偏小則導(dǎo)致刀庫(kù)鏈抖動(dòng)，無(wú)法完成定位，這正是不采用閉環(huán)控制的原因。
邏輯處理電路
邏輯處理電路是刀庫(kù)定位控制的核心，主要完成如下功能：計(jì)算最佳找刀路徑：控制鏈條正反轉(zhuǎn)及起停：快速找到要求刀座的精定位區(qū)：控制精確定位及輸出定位完成信號(hào)。
通信接口電路
用于邏輯處理電路和機(jī)床PLC之間進(jìn)行信息交換。如機(jī)床PLC給出的找刀指令、定位指令、抓刀指令、放刀指令、機(jī)械手控制指令和要求的刀號(hào)等，邏輯單元提供定位完成信號(hào)、刀座有刀信號(hào)、機(jī)械手到位信號(hào)等。
手動(dòng)控制電路
主要用于操作者進(jìn)行刀具更換、調(diào)整以及生產(chǎn)調(diào)試和機(jī)床維護(hù)。
給定電路
完成把來(lái)自邏輯控制電路的給定信號(hào)和手動(dòng)控制電路的給定信號(hào)轉(zhuǎn)換成伺服驅(qū)動(dòng)要求的給定信號(hào)。
伺服驅(qū)動(dòng)電路及電動(dòng)機(jī)
用于驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)。我們選用了SIEMENS611A系列的伺服系統(tǒng)及其相應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
換刀過(guò)程控制見(jiàn)圖3。
以上控制方案在我廠生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床MAJOR240中得到應(yīng)用和驗(yàn)證，其最長(zhǎng)換刀時(shí)間(主軸直角銑頭帶刀具換刀)不超過(guò)30s，且穩(wěn)定可靠。極大地縮短了非加工工時(shí)，提高了加工效率，滿足了市場(chǎng)的需要，提高了國(guó)產(chǎn)加工中心的水平。

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