一種自動手動兩用工具機控制系統的製作方法
2024-02-20 19:37:15 1
本發明涉及絕大部分金屬車床和木工車床的機械加工製造設備領域，具體涉及一種自動手動兩用工具機控制系統。
技術背景
傳統工具機在我國佔有相當大的數量，隨著我國工業技術的不斷進步，這些工具機開始被新型數控工具機以及其他製造技術代替，由於工具機中的最常見的一類----車床操作難度相對較低，而傳統工具機通常是一人一臺機器的形式進行，耗費大量人工，導致機加工成本增加，而此類車床，在我國又佔有相當大的數量，一次性全部淘汰幾乎不可能，並且，數控車床在價格上遠高於傳統車床，而對於絕大多數中小企業來講，更換新設備不太現實，而傳統工具機又會產生較大的人工成本。。
技術實現要素：
本發明提供一種自動手動兩用工具機控制系統，是在原有車床的基礎上，加裝一系列傳感器和單片機控制，組成一個閉環負反饋系統，從而以極低的成本投入而實現了車床的自動進刀，自動退刀，伺服換刀等工作過程，可以實現智能化半自動加工，節約人工成本。
採用的技術方案：
一種自動手動兩用工具機控制系統，包括刀架加裝電動推桿機構、多個傳感器、多個步進電機、控制器、離合裝置，其特徵在於：所述的多個傳感器包括光柵尺、雷射定位、人體感應傳感器，這些傳感器分別與單片機輸入部分連接，用來動態監測工件尺寸以及刀具的定位；
所述的電動推桿機構加裝在傳統工具機的刀架上，採用高精度的第一步進電機帶動推桿控制進刀與退刀，實現自動更換刀具；
所述的離合裝置，包括離合器、第二步進電機、滑塊、導軌、離合把手，滑塊與導軌匹配配合，滑塊的末端連接有彈簧，離合把手與滑塊固定連接，第二步進電機裝配在離合把手上，其輸出軸連接離合器的離合器片B，離合器的離合器片A在彈簧的彈力作用下與離合器片B接合，在拉動離合把手時，可將離合器片A與離合器片B分離，離合器片A與離合裝置的輸出軸連接；離合裝置的輸出軸連接車床主體，與車床的大小刀架手柄通過同步帶連接；
所述的控制器，包括主控電路板、人機界面板、CAN總線、主控電路板與人機界面板之間通過CAN總線進行雙向信號傳輸，所述的主控電路板包括24路光電隔離輸入模塊、併入串出晶片組、主控板單片機、串入並出晶片組、24路光電隔離輸出模塊主控板CAN總線光電隔離模塊、主控板CAN總線接口、主控板系統電源模塊，所述的人機界面板包括液晶顯示模塊、人機界面板單片機、包含鍵盤接口和輔助晶片的矩陣鍵盤接口電路、人機界面板CAN總線光電隔離模塊、人機界面板CAN總線接口、人機界面板系統電源模塊；主控電路板與多個步進電機和傳感器電連接；
所述的主控板單片機的型號是arduino2560
所述的主控電路板上併入串出晶片組的型號是74HC165或74LS165。
所述的主控電路板上串入並出晶片組的型號是74HC595。
所述的人機界面板上輔助晶片的型號是ULN2803A。
所述的液晶顯示模塊的型號是OCMJ4X12B。
通過建立單片機程序加工工件資料庫，提前編寫針對某一類加工標準系列尺寸，開發操作程序界面，方便在加工時調用。
單片機採用51單片機，程序方便寫入、方便升級、方便維護。
刀架加裝電動推桿機構，實現自動更換刀具。
光柵尺測量毛坯料尺寸，根據毛坯料尺寸數據，自動選擇進給量與刀具選擇。
加工完成時自動報警提示。
手動模式與自動模式一鍵切換，本套裝置完全採用高精度步進電機控制進刀與退刀，傳動方式採用高精度同步帶實現傳動，安全可靠，手動模式與智能模式之間的轉換採用一鍵離合切換，從而實現了人工模式和自動模式的快速切換。
其優點在於：
1.通過單片機控制步進電機運動，通過傳感器動態監測零部件尺寸來實現自動化操作。
2.不改變原有車床主體，以非常經濟的方式實現自動化過程，極大的節約改造成本。
3.換刀具採用伺服電動推桿，可實現準確可靠更換刀具。
4.一鍵離合裝置，可實現自動與手動模式的快速切換。
附圖說明
圖1為車床加裝步進電機與伺服示意圖。
圖2為離合裝置示意圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明未述及的零部件，均系現有技術或標準產品，不再贅述。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作。因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接，可以是機械連接，也可以是電連接，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。此外，在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
一種自動手動兩用工具機控制系統，包括刀架加裝電動推桿機構、多個傳感器、多個步進電機、控制器、離合裝置，其特徵在於：所述的多個傳感器包括光柵尺、雷射定位、人體感應傳感器，這些傳感器分別與單片機輸入部分連接，用來動態監測工件尺寸以及刀具的定位；
所述的電動推桿機構加裝在傳統工具機的刀架上，採用高精度的第一步進電機帶動推桿控制進刀與退刀，實現自動更換刀具；
所述的離合裝置，包括離合器、第二步進電機、滑塊、導軌、離合把手，滑塊與導軌匹配配合，滑塊的末端連接有彈簧，離合把手與滑塊固定連接，第二步進電機裝配在離合把手上，其輸出軸連接離合器的離合器片B，離合器的離合器片A在彈簧的彈力作用下與離合器片B接合，在拉動離合把手時，可將離合器片A與離合器片B分離，離合器片A與離合裝置的輸出軸連接；離合裝置的輸出軸連接車床主體，與車床的大小刀架手柄通過同步帶連接；
所述的控制器，包括主控電路板、人機界面板、CAN總線、主控電路板與人機界面板之間通過CAN總線進行雙向信號傳輸，所述的主控電路板包括24路光電隔離輸入模塊、併入串出晶片組、主控板單片機、串入並出晶片組、24路光電隔離輸出模塊主控板CAN總線光電隔離模塊、主控板CAN總線接口、主控板系統電源模塊，所述的人機界面板包括液晶顯示模塊、人機界面板單片機、包含鍵盤接口和輔助晶片的矩陣鍵盤接口電路、人機界面板CAN總線光電隔離模塊、人機界面板CAN總線接口、人機界面板系統電源模塊；主控電路板與多個步進電機和傳感器電連接。
以上對本發明及其實施方式進行了描述，這種描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。總而言之，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明的創造宗旨的情況下，不經創造者的允許設計出與該技術方案相似的結構方案與實施例，均應屬於本發明的保護範圍。