一種用於剪板機自動定尺的數控裝置的製作方法

2023-08-13 08:00:36

專利名稱：一種用於剪板機自動定尺的數控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數控裝置，具體地說是一種用於剪板機自動定尺的數控裝置。
背景技術：
剪板機是一種能將大塊板材進行剪切加工的機械設備，整個剪板機主要由刀架、切刀、工作檯、機械定尺裝置、剪切驅動裝置等構成，其中機械定尺裝置包括擋料器、螺旋絲槓、搖動手柄和支座等；剪切驅動裝置包括電動機、飛輪、齒輪組和離合器等。這些機構均由一臺控制器監控。目前，大多數剪板機是由手動操作的，存在著工作效率低、加工精度底、安全性差等缺點。
實用新型內容為了克服現有剪板機自動操作功能的不足，本實用新型的目的在於提供一種用於剪板機自動定尺的數控裝置。
本實用新型採用的技術方案是本實用新型具有操作鍵盤、顯示器及單片機控制電路，其中所述單片機控制電路以中央處理器為核心，通過其地址數字埠分別接至地址鎖存解碼器的輸入管腳、第一鍵盤接口模塊的輸出管腳、第二鍵盤接口模塊的輸入管腳以及顯示器接口模塊的輸入/輸出管腳；中央處理器的數字量輸出端接至第9光電耦合器的原邊，該光電耦合器的副邊與一個三極體的基極相連，該三極體的集電極接至外圍電路的一個中間繼電器的線圈；中央處理器的數字量輸入端經第7～第4光電耦合器接至檢測元件的輸出信號線；中央處理器的數字量輸出埠分別經第1～第2高速光電耦合器接至進電機驅動器的脈衝輸入端，數字輸入/輸出端分別接至用戶程序存儲器的DI、SK以及CS管腳，數字輸出端及管腳RESET接至看門狗電路的WDI及RES管腳；中央處理器的管腳INT0通過緩衝驅動門接至第8光電耦合器的副邊，管腳INT1接至第3光電耦合器的副邊；中央處理器的工作電源由外部電源獨立提供。
所述工業控制機具有通訊接口模塊，其RE及DE管腳與中央處理器的數字輸入/輸出埠相連，通過通訊電纜接至上位機的串行接口；所述工業控制機設有內部急停按鈕，該急停按鈕通過第10光電耦合器接至中央處理器的INT1管腳。
本實用新型具有以下優點1.便於遠程監控。由於本實用新型採用單片機控制技術，具有通訊接口，可實現異地控制。
2.定位精度高。由於本實用新型採用步進電動機作為驅動部件，並與螺紋絲槓配合，提高了定位精度。
3.功能強大。由於本實用新型控制器由單片機及其外圍電路組成，配合軟體能夠自動控制剪板機所需的各種動作，並具有檢測、編程和顯示功能。
4.功耗低，可靠性高。本實用新型的單片機及其外圍電路全部採用CMOS器件，功耗低；在硬體上採用隔離技術，提高了設備運行的可靠性。
5.操作方便。本實用新型的顯示裝置能夠顯示擋料器實際位置值和設定位置值以及限位狀態，所有操作均通過單鍵或單條命令完成，編程採用菜單填表式輸入。


圖1為本實用新型應用系統總體結構圖；圖2為本實用新型控制器內部結構圖；圖3為本實用新型一個具體實施例的控制器面板布局圖；圖4為本實用新型的電路原理圖；圖5為本實用新型的控制功能示意圖。
具體實施方式
如圖2、4所示，本實用新型具有操作鍵盤、顯示器及單片機控制電路，其中所述單片機控制電路以中央處理器U6為核心，通過其地址數字埠P00～P07分別接至地址鎖存解碼器U5的輸入管腳IN0～IN7、第一鍵盤接口模塊U1的輸出管腳Y0～Y7、第二鍵盤接口模塊U2的輸入管腳D7～D0以及顯示器接口模塊U3的輸入/輸出管腳B7～B0；中央處理器U6的數字量輸出端P23接至第9光電耦合器O9的原邊，該光電耦合器O9的副邊與一個三極體Q1的基極相連，該三極體Q1的集電極接至外圍電路的一個中間繼電器的線圈；中央處理器U6的數字量輸入端P24～P27經第7～第4光電耦合器O7～O4接至檢測元件的輸出信號線；中央處理器U6的數字量輸出埠P10～P11分別經第1～第2高速光電耦合器O1～O2接至步進電機驅動器的脈衝輸入端，數字輸入/輸出端P13～P15分別接至用戶程序存儲器U8的DI、SK以及CS管腳，數字輸出端P17及管腳RESET接至看門狗電路(U4)的WDI及RES管腳；中央處理器U6的管腳INT0通過緩衝驅動門U9D接至第8光電耦合器O8的副邊，管腳INT1接至第3光電耦合器O3的副邊；中央處理器U6的工作電源由外部電源獨立提供。
所述工業控制機具有通訊接口模塊U7，其RE及DE管腳與中央處理器U6的數字輸入/輸出埠P12相連，通過通訊電纜接至上位機的串行接口；所述工業控制機設有內部急停按鈕，該急停按鈕通過第10光電耦合器O10接至中央處理器U6的INT1管腳。
如圖1～4所示，本實用新型的單片機U6採用89C51，地址鎖存器及解碼器U5採用GAL16V8，用戶程序存儲器U8採用93C46，上電復位及看門狗電路U4採用MAX813L，RS485/TTL電平轉換器U7採用SN75176，鍵盤接口電路U1採用74HC244和74HC377，顯示器接口電路U3採用74HC245；外部24Vdc數字狀態信號(各軸的限位信號、步進電機驅動器狀態信號)，經光電耦合器輸入至單片機U6，單片機U6的輸出信號至顯示器和輸出電路，數字量的輸出信號為經光電隔離的集電極開路接點，內置續流二極體，可驅動繼電器的線圈，採用高速光電耦合器控制步進電機驅動器，從而控制擋料器的移動。兩臺隔離的電源分別為單片機和外圍器件供電，單片機通過操作面板接受操作命令，完成相應的操作動作，顯示工作狀態；單片機通過刀具支架上下兩端的限位開關判斷刀具的位置，並確定刀具壓下動作的完成情況，在自動方式下，自動判斷一次壓下動作完成後，延遲設定時間，再進行下一操作；單片機通過絲槓左右兩端的限位開關判斷送料行程的極限位置，防止超程運行，並根據右側限位開關位置確定機械零點；單片機U6通過向步進電機驅動器發出步進脈衝，控制步進電機旋轉，該旋轉運動由絲槓轉換成擋料器的直線運動，進給定位通過控制發出步進的脈衝數完成。
本實施例採用192X64點陣的圖形液晶顯示器，能夠顯示工件當前位置、目標位置/進給距離(點動方式時顯示「定位」操作的目標位置，等距方式時顯示每次進給的進給距離)、待執行的程序行號、程序中待執行的進給位移、程序執行完成進給操作後待完成的動作、程序完成動作後進行下一操作前暫停的時間、本行操作重複的產次數、狀態提示(X+到正限位、X-到負限位、Y+到上限位、Y-到下限位，ES急停按鈕按下、DF步進電機驅動器故障、PS壓下信號輸出)等。
在控制步進電機升速的過程中，採用起始頻率衰減的指數曲線算法，即在控制脈衝頻率按指數曲線上升的前N次頻率設定時，頻率的輸出用理論輸出值乘以n/N，其中n為當前插補周期的序號。採用這種方式可克服指數曲線初始頻率過高的問題，有利於電機的起動。
如圖5所示，控制功能包括1.手動控制方式可通過按鈕進行前進、後退、定位、壓下、清零、等距進給、修改定位值以修改進給距離等操作；2.自動控制方式配「單段」、「連續」及「停止」按鈕，按照程序自動進行進給、壓下、重複及回零操作；3.編程採用填表方式，包括動作類型(前進並壓下、回零、結束)、進給位移、停頓時間、重複次數；4.顯示當前位置，目標位置，運行狀態；5.其它急停，進給限位檢測，刀具到位檢測。
系統上電後，首先進行手動回零，確定機構零位置。在手動方式下，先將板材放到託板上，夾緊，按「前進」或「後退」按鈕調整位置，按「壓下」按鈕切除毛邊，按「清零」按鈕將當前位置設為零，按「前進」或「後退」按鈕選擇下一剪切位置進行剪切。輸入設定位置，按「定位」按鈕可使託板自動移動到指定位置。
在進行自動操作前，先進行編程工作設定每步操作的動作，如前進並壓下、回零、結束等；在設定操作為「前進並壓下」時，還要全出進給距離、停頓時間、重複次數等多項參數；在自動方式下，按「↑」或「↓」按鈕可選擇起始程序行，按「連續」按鈕，設備按程序給定的步驟進行操作，直到程序結束或按「停止」按鈕。按「停止」按鈕可中止當前的操作，然後再按「連續」按鈕可繼續進行，按「單段」按鈕可每次只執行一條程序。
權利要求1.一種用於剪板機自動定尺的數控裝置，其特徵在於具有操作鍵盤、顯示器及單片機控制電路，其中所述單片機控制電路以中央處理器(U6)為核心，通過其地址數字埠(P00～P07)分別接至地址鎖存解碼器(U5)的輸入管腳(IN0～IN7)、第一鍵盤接口模塊(U1)的輸出管腳(Y0～Y7)、第二鍵盤接口模塊(U2)的輸入管腳(D7～D0)以及顯示器接口模塊(U3)的輸入/輸出管腳(B7～B0)；中央處理器(U6)的數字量輸出端(P23)接至第9光電耦合器(O9)的原邊，該光電耦合器(O9)的副邊與一個三極體(Q1)的基極相連，該三極體(Q1)的集電極接至外圍電路的一個中間繼電器的線圈；中央處理器(U6)的數字量輸入端(P24～P27)經第7～第4光電耦合器(O7～O4)接至檢測元件的輸出信號線；中央處理器(U6)的數字量輸出埠(P10～P11)分別經第1～第2高速光電耦合器(O1～O2)接至步進電機驅動器的脈衝輸入端，數字輸入/輸出端(P13～P15)分別接至用戶程序存儲器(U8)的DI、SK以及CS管腳，數字輸出端(P17)及管腳RESET接至看門狗電路(U4)的WDI及RES管腳；中央處理器(U6)的管腳INT0通過緩衝驅動門(U9D)接至第8光電耦合器(O8)的副邊，管腳INT1接至第3光電耦合器(O3)的副邊；中央處理器(U6)的工作電源由外部電源獨立提供。
2.按權利要求1所述用於剪板機自動定尺的數控裝置，其特徵在於所述工業控制機具有通訊接口模塊(U7)，其RE及DE管腳與中央處理器(U6)的數字輸入/輸出埠(P12)相連，通過通訊電纜接至上位機的串行接口。
3.按權利要求1所述用於剪板機自動定尺的數控裝置，其特徵在於所述工業控制機設有內部急停按鈕，該急停按鈕通過第10光電耦合器(O10)接至中央處理器(U6)的INT1管腳。
專利摘要本實用新型提供一種剪板機自動定尺的數控裝置，具有操作鍵盤、顯示器及單片機控制電路，其中所述單片機控制電路以中央處理器為核心，通過其地址數字埠分別接至地址鎖存解碼器、第一鍵盤接口模塊、第二鍵盤接口模塊以及顯示器接口模塊；中央處理器的數字量輸出端接至第9光電耦合器；中央處理器的數字量輸入端經第7～第4光電耦合器接至檢測元件；中央處理器的數字量輸出埠分別經第1～第2高速光電耦合器接至步進電機驅動器，數字輸入/輸出端分別接至用戶程序存儲器；中央處理器的管腳
文檔編號G05B19/18GK2757986SQ200420055780
公開日2006年2月15日 申請日期2004年12月15日 優先權日2004年12月15日
發明者韓衛光 申請人:中國科學院瀋陽計算技術研究所有限公司