數控車床主軸位置控制裝置及其方法

2023-05-26 15:44:56

數控車床主軸位置控制裝置及其方法
【專利摘要】本發明的一種數控車床主軸位置控制裝置，包括帶功率控制模塊的主軸電機，所述主軸電機驅動連接主軸，所述主軸上設置有可隨主軸同步轉動的擋塊，主軸一側設置有支架，支架上設置有可檢測到擋塊的接近開關，所述接近開關信號連接有控制器，所述控制器信號連接主軸電機的功率控制模塊。本發明的有益效果是：通過接近開關實現主軸定向，安裝改造比較簡單，成本低，適用範圍廣，定向精度高，性價比更高。
【專利說明】數控車床主軸位置控制裝置及其方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種數控車床主軸位置控制裝置及其方法。

【背景技術】
[0002] 目前，通常主軸只是進行速度控制，但在一些特殊的情況下也需要對主軸進行位 置控制。例如：在加工中心上進行自動換刀時、車床在裝卡工件等時都需要主軸準確的停在 一個特定的位置上。FANUC數控工具機主軸定向功能的主要原理是NC發出定向命令，通過主 軸上的位置傳感器上的一轉信號使主軸停止在一個確定的位置上，並向伺服電機位置環一 樣提供一定的保持力矩。這個功能可以通過增加選件主軸位置編碼器的方式實現。NC發 出定向命令後，通過安裝在主軸上位置編碼器內部齒形盤發出1轉信號，並通過位置編碼 器齒形盤解析度尋找主軸停止位置，每次定向不需要清除上次系統記錄主軸位置。但位置 編碼器成本高，採購周期較長，而且還受供應商的局限性，甚至工具機需要進行機械安裝方面 的改造，安裝很不方便。


【發明內容】

[0003] 為解決以上技術上的不足，本發明提供了一種成本低，安裝方便，定位準確的數控 車床主軸位置控制裝置及其方法。
[0004] 本發明是通過以下措施實現的： 本發明的一種數控車床主軸位置控制裝置，包括帶功率控制模塊的主軸電機，所述主 軸電機驅動連接主軸，所述主軸上設置有可隨主軸同步轉動的擋塊，主軸一側設置有支架， 支架上設置有可檢測到擋塊的接近開關，所述接近開關信號連接有控制器，所述控制器信 號連接主軸電機的功率控制模塊。
[0005] 本發明數控車床主軸位置控制裝置的控制方法，包括以下步驟： 步驟1，控制器接收到數控系統發出的定向指令後，調整主軸電機的功 率，使主軸轉速將至l〇〇rpm ; 步驟2,在主軸轉速將至lOOrpm後，接近開關開始檢測隨主軸同步轉動的擋塊，當前後 兩次檢測到擋塊時，將第二次檢測到擋塊時主軸所處的位置歸為零位； 步驟3,以零位為起點，控制器計算出主軸轉至設定位置需要轉動的角度，並根據該角 度值計算出主軸電機轉動的速度和時間參數，並發送給主軸電機。
[0006] 本發明的有益效果是：通過接近開關實現主軸定向，安裝改造比較簡單，成本低， 適用範圍廣，定向精度高，性價比更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1為本發明的結構示意圖。
[0008] 其中：1控制器，2主軸電機，3擋塊，4主軸，5接近開關，6同步帶。

【具體實施方式】
[0009] 如圖1所示，本發明的一種數控車床主軸4位置控制裝置，省去了原來的位置編碼 器，而採用成本更低的接近開關5,並作了程序上的一些調整，能夠很好地完成主軸4的定 向和定位。
[0010] 其包括帶功率控制模塊的主軸電機2,主軸電機2通過同步帶6驅動連接主軸4， 主軸4上設置有可隨主軸4同步轉動的擋塊3,主軸4 一側設置有支架，支架上設置有可檢 測到擋塊3的接近開關5,接近開關5信號連接有控制器1，控制器1信號連接主軸電機2 的功率控制模塊。
[0011] 本發明數控車床主軸4位置控制裝置的控制方法，包括以下步驟： 步驟1，控制器1接收到數控系統發出的定向指令後，調整主軸電機2的功 率，使主軸4轉速將至lOOrpm ; 步驟2,在主軸4轉速將至lOOrpm後，接近開關5開始檢測隨主軸4同步轉動的擋塊 3,當前後兩次檢測到擋塊3時，將第二次檢測到擋塊3時主軸4所處的位置歸為零位； 步驟3,以零位為起點，控制器1計算出主軸4轉至設定位置需要轉動的角度，並根據該 角度值計算出主軸電機2轉動的速度和時間參數，並發送給主軸電機2。
[0012] 定向精度對比： 1、 位置編碼器定向精度：外置位置編碼器旋轉1圈，解析度為4096脈衝，S卩：主軸4每 旋轉Γ =4096脈衝/360° =11. 377脈衝，精度可達到0.Γ 2、 接近開關5定向精度：接近開關5發出1轉信號後，系統採集主軸電機2內編碼器位 置，即：精度仍靠編碼器來計算，主軸4每旋轉Γ =4096脈衝/360° =11.377脈衝，精度可 達到0.Γ通過以上對比，兩種方式定向精度相同。
[0013] 成本對比： 1位置編碼器(義大利進口）：1620歐元，約合人民幣13446元，包含主軸4齒輪、編碼 器、聯軸器、通訊電纜、安裝附件。
[0014] 2接近開關5定向（採購件，自組裝）：接近開關5 :75元；自製支架：40元(兩個）； 屏蔽電纜5米：50元；功率模塊插頭（20針）：90元；共計：75+40+50+90=255元。通過以 上計算，接近開關5定向，性價比更高。
[0015] 以上所述僅是本專利的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換 也應視為本專利的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種數控車床主軸位置控制裝置，包括帶功率控制模塊的主軸電機，所述主軸電機 驅動連接主軸，其特徵在於：所述主軸上設置有可隨主軸同步轉動的擋塊，主軸一側設置有 支架，支架上設置有可檢測到擋塊的接近開關，所述接近開關信號連接有控制器，所述控制 器信號連接主軸電機的功率控制模塊。
2. -種如權利要求1所述數控車床主軸位置控制裝置的控制方法，其特徵在於，包括 以下步驟： 步驟1，控制器接收到數控系統發出的定向指令後，調整主軸電機的功率，使主軸轉速 將至 lOOrpm ; 步驟2,在主軸轉速將至lOOrpm後，接近開關開始檢測隨主軸同步轉動的擋塊，當前後 兩次檢測到擋塊時，將第二次檢測到擋塊時主軸所處的位置歸為零位； 步驟3,以零位為起點，控制器計算出主軸轉至設定位置需要轉動的角度，並根據該角 度值計算出主軸電機轉動的速度和時間參數，並發送給主軸電機。
【文檔編號】B23Q5/10GK104057344SQ201410311419
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】盧化鵬, 劉勝章, 徐榮濤, 趙越, 張東東 申請人:濱州盟威戴卡輪轂有限公司