雷射打孔機控制裝置的製作方法
2023-05-26 07:18:41 3
專利名稱：雷射打孔機控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種工業控制裝置，尤其是指一種雷射打孔機控制裝置。
背景技術：
現有的雷射打孔技術通常採用以下方式實現雷射器發射雷射，加工件在含監控設備的數控系統控制下隨兩維工作檯按預存程序作平面移動，到達雷射給定處時，雷射自動擊發，進行打孔。因此現有技術不能進行三維打孔，無法加工複雜的孔型，未能滿足工業打孔越來越精細複雜的要求。
實用新型內容為了克服現有技術的缺點，以簡單設備實現高靈活度的雷射打孔，本實用新型的目的是提供一種雷射打孔機控制裝置。
本實用新型的技術方案是提供具有X、Y、Z軸以及繞Z軸旋轉的A軸的四軸聯動系統，在四軸上分別安裝一個電機[M1、M2、M3、M4]作為執行器，每個電機[M1、M2、M3、M4]對應連接一個電機驅動器[SD1、SD2、SD3、SD4]，添設預存數控程序的可編程控制器PLC，PLC與監控設備OP通過地址總線MP相連，PLC的四軸路徑與定位功能模塊FM的輸出端接電機驅動器的輸入端。
而且，可編程控制器PLC包括一個電源模塊PS，一個CPU模塊，一個數字量輸入模塊SM1，一個數字量輸出模塊SM2以及一個四軸路徑與定位功能模塊FM。
而且，執行器採用交流伺服電機，電機驅動器採用交流伺服電機驅動器。
上述方案採用可以利用編程手段修改預存數控程序的可編程控制器PLC來實現雷射打孔機的自動控制，這樣將更有利於其功能擴展和完善。驅動器根據數控程序的設定來驅動執行器電機，以控制四軸聯動系統運動，亦即能夠同時支持二維和三維雷射打孔，從而以簡單的設備保證了複雜孔型的加工。
圖1是本實用新型提供的四軸設定圖；圖2是本實用新型的結構圖。
具體實施方案參見圖1、2，本實用新型設置了具有X、Y、Z軸以及繞Z軸旋轉的A軸的四軸聯動系統，在四軸上分別安裝一個電機M1、M2、M3、M4作為執行器，每個電機M1、M2、M3、M4對應連接一個電機驅動器SD1、SD2、SD3、SD4，添設預存數控程序的可編程控制器PLC，PLC與監控設備OP通過地址總線MP相連，PLC的四軸路徑與定位功能模塊FM的輸出端接電機驅動器的輸入端。
見圖1，雷射打孔機的兩維工作檯3在互相垂直的兩個方向上移動，這兩個方向定義為X軸和Y軸。與X軸、Y軸垂直的軸定義為Z軸，傳輸雷射束2的雷射頭(即聚焦裝置)可在Z軸方向上移動。按加工工藝，工件1繞Z軸旋轉，把虛擬的旋轉軸定義為A軸。Z軸上的雷射束2的給進由受相應電機控制移動的雷射頭實現，工件1以A軸旋轉由受相應電機控制的旋轉工作檯4實現。旋轉工作檯4置於兩維工作檯3上，兩維工作檯3平動時，承載工件1的旋轉工作檯4同時按一定轉速旋轉，各具體的機械結構分別屬於現有技術。加工工件1時，X軸、Y軸、Z軸和A軸能在正反兩個方向點平動，X軸、Y軸、Z軸能聯動。雷射打孔機根據具體生產需要打不同類型的孔，如兩段直孔，直孔，錐度盲孔，錐度明孔和半球形盲孔等等，均由X軸作阻尼震蕩運動、Z軸配合進給、A軸獨立旋轉等運動實現。
本實用新型實施例具體主要由這三部分組成第一部分是可編程控制器PLC，負責系統的輸入輸出信號處理、程序運行，本實施例選用SIEMENS公司的產品，由包括一個電源模塊PS，一個CPU模塊，一個數字量輸入模塊SM1，一個數字量輸出模塊SM2以及一個四軸路徑與定位功能模塊FM(電源模塊型號為PS307、CPU模塊型號為S7-314、數字量輸入模塊型號為SM321、數字量輸出模塊型號為SM322、四軸路徑與定位功能模塊型號為FM357-2)，各模塊之間有通信線R BUS連接，並由電源模塊PS為各部分提供電源。PLC起著核心的作用，它接收的信號第一方面來自用戶的主令控制信號，包括X軸、Y軸、Z軸兩個方向的多速點動、A軸低速運動、自動運行、運行取消、參數輸入、故障清除及由組合鍵形成的特殊功能輸入等；第二方面來自驅動器以及雷射電源的狀態信號；第三方面來自驅動器輸出的位置和速度信號，第四方面來自監控設備的控制信號(尺寸、速度等參數)。PLC的四軸路徑與定位功能模塊中預存各種孔型對應的數控程序(NC程序)，在監控設備的人機界面中選定孔型並輸入參數後，四軸路徑與定位功能模塊調用相應NC程序後由x2埠輸出信號，控制四軸運動；CPU模塊處理來自輸入模塊、四軸路徑與定位功能模塊、監控設備的指令；輸入模塊的作用是將來自監控設備控制面板的外部輸入信號處理為數位訊號，然後發給CPU；輸出模塊的作用是將來自CPU的執行指令轉換為模擬量，驅動如接觸器、繼電器、電磁閥等執行器件，可以實現報警等功能。本實用新型選用16位的輸入模塊和輸出模塊，根據需要，可以選擇輸入模塊和輸出模塊位數更高的PLC。第二部分是電機驅動器，選用的是Panasonic公司的產品，由四個MINASA系列交流伺服電機驅動器組成，它們的功能主要是接受PLC的輸出信號並提供足夠的功率驅動電機運行。第三部分為執行器，選用的也是Panasonic公司的產品，由四個交流伺服電機組成，分別安裝於四個軸上，每個伺服電機都帶有增量式編碼器(IE1～4)，編碼器將檢測到的位置和速度信號輸入到驅動器，再由驅動器輸出至PLC的功能模塊FM357-2的x3、x4、x5、x6埠，構成自反饋迴路，以確保四軸運動正確。根據具體情況，四軸上的電機也可以選用步進式，並採用相應的電機驅動器。
本實用新型的工作過程為(1)在監控設備的操作界面中輸入孔型的特徵尺寸參數(如錐形孔的椎角a，孔深h)和速度參數描述待加工零件；(2)在可編程控制器PLC的四軸路徑與定位功能模塊中調用相應的NC程序；(3)檢查在步驟1中所設參數是否正確，正確即控制雷射機進行打標，不正確則返回步驟1。
權利要求1.一種雷射打孔機控制裝置，包括含有監控設備的控制兩維工作檯平面移動數控系統，其特徵在於設置具有X、Y、Z軸以及繞Z軸旋轉的A軸的四軸聯動系統，各族四軸分別安裝了一個電機[M1、M2、M3、M4]作為執行器，每個電機[M1、M2、M3、M4]對應連接一個電機驅動器[SD1、SD2、SD3、SD4]，添設預存數控程序的可編程控制器PLC，PLC與監控設備OP通過地址總線MP相連，PLC的四軸路徑與定位功能模塊FM的輸出端接電機驅動器的輸入端。
2.權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於可編程控制器PLC包括一個電源模塊PS，一個CPU模塊，一個數字量輸入模塊SM1，一個數字量輸出模塊SM2以及一個四軸路徑與定位功能模塊FM。
3.根據權利要求1或2所述的控制裝置，其特徵在於執行器採用交流伺服電機，電機驅動器採用交流伺服電機驅動器。
專利摘要本實用新型提供了一種雷射打孔機控制裝置，包括含有監控設備的控制兩維工作檯平面移動數控系統，其特徵是設置具有X、Y、Z軸以及繞Z軸旋轉的A軸的四軸聯動系統，各族四軸分別安裝了一個電機[M1、M2、M3、M4]作為執行器，每個電機[M1、M2、M3、M4]對應連接一個電機驅動器[SD1、SD2、SD3、SD4]，添設預存數控程序的可編程控制器PLC，PLC與監控設備OP通過地址總線MP相連，PLC的四軸路徑與定位功能模塊FM的輸出端接電機驅動器的輸入端。本控制裝置配合相應雷射器可以進行二維、三維雷射加工，適用於對金剛石拉絲模、消聲器、針頭、寶石軸承等工件進行不同形狀、不同直徑、深度和錐度的打孔和切割，並且易於功能擴展和完善。
文檔編號G05B19/18GK2685942SQ200420017079
公開日2005年3月16日 申請日期2004年2月3日 優先權日2004年2月3日
發明者孫文, 吳軒 申請人:武漢楚天雷射(集團)股份有限公司