數控龍門磨床控制器的製作方法
2023-10-31 02:27:42
專利名稱：數控龍門磨床控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數控龍門磨床控制器。
背景技術：
目前，磨床行業具有高效化、高精度化、直接驅動的發展趨勢，我國數控磨床在產品技術上、數量上和品種上還遠遠不能滿足市場需求，國內數控磨床所採用的磨床數控系統一般採用兩種方案一種是購買進口數控系統，這種方式開發相對簡單，但成本過高，且技術對外依存性大；一種是採用可編程控制器PLC，其成本低，抗幹擾能力強，但是無法實現聯動操作。
發明內容本實用新型主要解決現有技術存在的不足之處，提供一種成本低、結構簡單、控制精度高、利用嵌入式數控系統加運動控制晶片，通過軟體編程來實現兩個伺服軸的控制和液壓軸的定距操作的數控龍門磨床控制器。為完成上述任務，本實用新型技術解決方案是這樣實現的由CPU控制電路、運動控制電路、伺服軸控制電路、輸入輸出採集電路、手輪信號採集電路組成，其特點是CPU控制電路中的嵌入式數控系統U5與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，伺服軸控制電路中的接收器Ul、U2、U8分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，輸入輸出採集電路中的光電耦合器U18、U19、U20分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，手輪信號採集電路中的光電耦合器U2 、U24D、U24B、U24C、U24A、U26B分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接。CPU 控制電路是嵌入式數控系統 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、B23、A22-A29、A30、 B13、B14、All、A10、A9-A2 腳依次與運動控制晶片 U3 的 1_5、7_9、10、16、22_29、31、33、34、 35、36、37-44 腳相連。運動控制電路是運動控制晶片U3 的 1-5、7-9、10、16、22-29、31、33、34、35、36、 37-44 腳依次與嵌入式數控系統 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、B23、A22-A29、A30、B13、B14、 All、A10、A9-A2腳相連，95、96、97腳分別與光電耦合器U19的3腳、U20的3腳、U18的3 腳相連，61、62、63、64腳依次與接收器Ul的3、13、5、11腳相連，65、66、67、68腳依次與接收器U2的3、13、5、11腳相連，51、52、53、55腳分別與接收器邯的15、9、7、I腳相連，138、139、 140、141、142、143腳分別與光電耦合器U25D的10腳、U24D的10腳、U24B的14腳、U24C的 12腳、U24A的16腳、U26B的14腳相連。伺服軸控制電路是X軸編碼器接口 Jl的9、10、12、13、14、15腳依次與接收器Ul 的7、6、15、14、1、2腳相連，4、3、8、5腳分別與接收器U8的10、11、14、13腳相連；Y伺服軸指令接口 J2的15、14、13、12、10、9腳分別與接收器Ul的10腳、9腳、接收器U2的2、I、14、15 腳連接，3、4、5、8腳依次與接收器U8的3、2、5、6腳相連；Ζ伺服軸指令接口 J3的12、13、14、 15腳依次與接收器U2的9、10、7、6腳相連;接收器Ul的7、6、15、14、1、2、10、9腳分別與X軸編碼器接口 Jl的9、10、12、13、14、15腳、Y伺服軸指令接口 J2的15、14腳相連，3、13、5、 11腳分別與運動控制晶片U3的61、62、63、64腳相連;接收器U2的2、I、14、15、9、10、7、6腳分別與Y伺服軸指令接口 J2的13、12、10、9腳、Z伺服軸指令接口 J3的12、13、14、15腳相連，3、13、5、11腳分別與運動控制晶片U3的65、66、67、68腳相連；接收器U8的10、11、14、 13、3、2、5、6腳依次與X軸編碼器接口 Jl的4、3、8、5腳、Y伺服軸指令接口 J2的3、4、5、8 腳相連，15、9、7、1腳依次與運動控制晶片U3的51、52、53、55腳相連。輸入輸出採集電路是光電耦合器U18的3腳與運動控制晶片U3的97腳相連，5腳與運動控制晶片U33的97腳相連；光電耦合器U19的3腳與運動控制晶片U3的95腳相連，5腳與運動控制晶片U33的100腳相連；光電耦合器U20的3腳與運動控制晶片U3的 96腳相連，5腳與運動控制晶片U33的160腳相連；運動控制晶片U33的97、100、160腳依次與光電耦合器U18的5腳、光電耦合器U19的5腳、光電耦合器U20的5腳相連，IN腳與外部信號開關相連，OUT腳與源極驅動U34-U41的IN腳相連；源極驅動U34-U41的IN腳與運動控制晶片U33的OUT腳相連，OUT腳與開關JP1-JP3相連。手輪信號採集電路是手輪接口 J8的3腳經過電阻R29與光電耦合器U24C的5腳相連，4腳經過電阻R30與光電耦合器U24A的I腳相連，5腳經過電阻R31與光電耦合器 U26B的3腳相連，6腳經過電阻R32與光電耦合器U2 的7腳相連，7腳經過電阻R33與光電耦合器U24D的7腳相連，8腳經過電阻R34與光電耦合器U24B的3腳相連；光電耦合器U2 的7腳與電阻R32相連，10腳與運動控制晶片U3的138腳相連；光電耦合器U24D 的7腳與電阻R33相連，10腳與運動控制晶片U3的139腳相連；光電耦合器U24B的3腳與電阻R34相連，14腳與運動控制晶片U3的140腳相連；光電耦合器U24C的5腳與電阻R29 相連，12腳與運動控制晶片U3的141腳相連；光電耦合器U24A的I腳與電阻R30相連，16 腳與運動控制晶片U3的142腳相連；光電耦合器U26B的3腳與電阻R31相連，14腳與運動控制晶片U3的143腳相連。本實用新型與現有技術相比，具有以下特點和積極效果本實用新型中，CPU控制電路中的嵌入式數控系統U5與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，伺服軸控制電路中的接收器Ul、U2、U8分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，輸入輸出採集電路中的光電耦合器U18、U19、U20分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，手輪信號採集電路中的光電耦合器U2 、U24D、U24B、U24C、U24A、U26B分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接；利用嵌入式數控系統加運動控制晶片，通過軟體編程來實現Y軸伺服軸、Z軸伺服軸的控制和X軸液壓軸的定距操作；本實用新型降低了成本，簡化了電路結構， 提高了控制精度，經測試後控制精度可高達O. 001_。
[0011]圖[0012]圖[0013]圖[0014]圖[0015]圖[0016]圖
I是本實用新型的工作電路結構框圖。
2是本實用新型CPU控制電路的電路結構圖。
3是本實用新型運動控制電路的電路結構圖。
4是本實用新型伺服軸控制電路的電路結構圖。
5是本實用新型輸入輸出採集電路的部分電路結構圖。 6是本實用新型輸入輸出採集電路的部分電路結構圖。[0017]圖7是本實用新型輸入輸出採集電路的部分電路結構圖。圖8是本實用新型輸入輸出採集電路的部分電路結構圖。圖9是本實用新型手輪信號採集電路的電路結構圖。圖10是本實用新型電源電路結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。實施例1，數控龍門磨床控制器，參照圖I-圖10所示，由CPU控制電路、運動控制電路、伺服軸控制電路、輸入輸出採集電路、手輪信號採集電路、電源電路組成，其特點是 CPU控制電路中的嵌入式數控系統U5與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，伺服軸控制電路中的接收器U1、U2、U8分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，輸入輸出採集電路中的光電耦合器U18、U19、U20分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，手輪信號採集電路中的光電耦合器U2 、U24D、U24B、U24C、U24A、U26B分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接；CPU控制電路是嵌入式數控系統U5的C11-C15、C16-C18、D2、 B23、A22-A29、A30、B13、B14、A11、A10、A9-A2 腳依次與運動控制晶片 U3 的 1_5、7_9、10、16、 22-29、31、33、34、35、36、37-44腳相連；運動控制電路是運動控制晶片U3的1_5、7_9、10、 16、22-29、31、33、34、35、36、37-44 腳依次與嵌入式數控系統 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、 B23、A22-A29、A30、B13、B14、A11、A10、A9-A2 腳相連，95、96、97 腳分別與光電耦合器 U19 的 3腳、U20的3腳、U18的3腳相連，61、62、63、64腳依次與接收器Ul的3、13、5、11腳相連， 65、66、67、68腳依次與接收器U2的3、13、5、11腳相連，51、52、53、55腳分別與接收器U8的 15、9、7、1腳相連，138、139、140、141、142、143腳分別與光電耦合器U25D的10腳、U24D的 10腳、U24B的14腳、U24C的12腳、U24A的16腳、U26B的14腳相連；伺服軸控制電路是 X軸編碼器接口 Jl的9、10、12、13、14、15腳依次與接收器Ul的7、6、15、14、1、2腳相連，4、
3、8、5腳分別與接收器U8的10、11、14、13腳相連;￥伺服軸指令接口 J2的15、14、13、12、
10、9腳分別與接收器Ul的10腳、9腳、接收器U2的2、1、14、15腳連接，3、4、5、8腳依次與接收器U8的3、2、5、6腳相連2伺服軸指令接口 J3的12、13、14、15腳依次與接收器U2的
9、10、7、6腳相連;接收器Ul的7、6、15、14、1、2、10、9腳分別與乂軸編碼器接口 Jl的9、10、 12、13、14、15腳、Y伺服軸指令接口 J2的15、14腳相連，3、13、5、11腳分別與運動控制晶片 U3的61、62、63、64腳相連;接收器U2的2、I、14、15、9、10、7、6腳分別與Y伺服軸指令接口 J2的13、12、10、9腳、Z伺服軸指令接口 J3的12、13、14、15腳相連，3、13、5、11腳分別與運動控制晶片U3的65、66、67、68腳相連；接收器U8的10、11、14、13、3、2、5、6腳依次與X 軸編碼器接口 Jl的4、3、8、5腳、Y伺服軸指令接口 J2的3、4、5、8腳相連，15、9、7、1腳依次與運動控制晶片U3的51、52、53、55腳相連；輸入輸出採集電路是光電耦合器U18的3腳與運動控制晶片U3的97腳相連，5腳與運動控制晶片U33的97腳相連；光電耦合器U19的 3腳與運動控制晶片U3的95腳相連，5腳與運動控制晶片U33的100腳相連；光電耦合器 U20的3腳與運動控制晶片U3的96腳相連，5腳與運動控制晶片U33的160腳相連；運動控制晶片U33的97、100、160腳依次與光電耦合器U18的5腳、光電耦合器U19的5腳、光電耦合器U20的5腳相連，IN腳與外部信號開關相連，OUT腳與源極驅動U34-U41的IN腳相連；源極驅動U34-U41的IN腳與運動控制晶片U33的OUT腳相連，OUT腳與開關JP1-JP3相連；手輪信號採集電路是手輪接口 J8的3腳經過電阻R29與光電耦合器U24C的5腳相連，4腳經過電阻R30與光電耦合器U24A的I腳相連，5腳經過電阻R31與光電耦合器U26B 的3腳相連，6腳經過電阻R32與光電耦合器U2 的7腳相連，7腳經過電阻R33與光電耦合器U24D的7腳相連，8腳經過電阻R34與光電耦合器U24B的3腳相連；光電耦合器U2 的7腳與電阻R32相連，10腳與運動控制晶片U3的138腳相連；光電耦合器U24D的7腳與電阻R33相連，10腳與運動控制晶片U3的139腳相連；光電耦合器U24B的3腳與電阻 R34相連，14腳與運動控制晶片U3的140腳相連；光電耦合器U24C的5腳與電阻R29相連，12腳與運動控制晶片U3的141腳相連；光電耦合器U24A的I腳與電阻R30相連，16腳與運動控制晶片U3的142腳相連；光電耦合器U26B的3腳與電阻R31相連，14腳與運動控制晶片U3的143腳相連；本實施例中，嵌入式數控系統U5採用PC104，運動控制晶片U3 採用EPCI06988，運動控制晶片U33採用EDI0832，，源極驅動U34-U41均採用UDN2987LW， 光電耦合器U18-U20均採用PC410，光電耦合器U24A、U24B、U24C、U24D、U26B、U2 均採用PS2805-4，接收器Ul、U2均採用DS26C32ATM，接收器U8採用DS26C31TM，電源晶片採用 LM2576，X軸編碼器接口 J1、Y伺服軸指令接口 J2、Z伺服軸指令接口 J3、手輪接口 J8均採用DB15，這構成了本實用新型的一種結構。本實用新型具體工作過程是啟動液壓站，液壓站來回定距循環操作；當選擇手動模式時，可對X軸、Y軸和Z軸電機進行點動的正反操作；當選擇手輪模式時，可對X軸、Y 軸和Z軸電機進行手輪的正反操作；當選擇自動模式時，可實現磨床的自動運行操作，編程支持G代碼操作，磨床軌跡可由編程者自由編程。
權利要求1.一種數控龍門磨床控制器，由CPU控制電路、運動控制電路、伺服軸控制電路、輸入輸出採集電路、手輪信號採集電路組成，其特徵在於CPU控制電路中的嵌入式數控系統U5 與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，伺服軸控制電路中的接收器U1、U2、U8分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，輸入輸出採集電路中的光電耦合器U18、U19、U20 分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接，手輪信號採集電路中的光電耦合器U25D、 U24D、U24B、U24C、U24A、U26B分別與運動控制電路中的運動控制晶片U3連接。
2.根據權利要求I所述的數控龍門磨床控制器，其特徵在於所述CPU控制電路是嵌入式數控系統 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、B23、A22-A29、A30、B13、B14、A11、A10、A9-A2 腳依次與運動控制晶片 U3 的 1-5、7-9、10、16、22-29、31、33、34、35、36、37-44腳相連。
3.根據權利要求I所述的數控龍門磨床控制器，其特徵在於所述運動控制電路是運動控制晶片U3的1-5、7-9、10、16、22-29、31、33、34、35、36、37-44腳依次與嵌入式數控系統 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、B23、A22-A29、A30、B13、B14、A11、A10、A9-A2 腳相連，95、96、97 腳分別與光電耦合器U19的3腳、U20的3腳、U18的3腳相連，61、62、63、64腳依次與接收器Ul的3、13、5、11腳相連，65、66、67、68腳依次與接收器U2的3、13、5、11腳相連，51、52、 53、55腳分別與接收器U8的15、9、7、I腳相連，138、139、140、141、142、143腳分別與光電耦合器 U25D 的 10 腳、U24D 的 10 腳、U24B 的 14 腳、U24C 的 12 腳、U24A 的 16 腳、U26B 的 14 腳相連。
4.根據權利要求I所述的數控龍門磨床控制器，其特徵在於所述伺服軸控制電路是 X軸編碼器接口 Jl的9、10、12、13、14、15腳依次與接收器Ul的7、6、15、14、1、2腳相連，4、 3、8、5腳分別與接收器U8的10、11、14、13腳相連;￥伺服軸指令接口 J2的15、14、13、12、10、9腳分別與接收器Ul的10腳、9腳、接收器U2的2、1、14、15腳連接，3、4、5、8腳依次與接收器U8的3、2、5、6腳相連2伺服軸指令接口 J3的12、13、14、15腳依次與接收器U2的9、10、7、6腳相連;接收器Ul的7、6、15、14、1、2、10、9腳分別與乂軸編碼器接口 Jl的9、10、 12、13、14、15腳、Y伺服軸指令接口 J2的15、14腳相連，3、13、5、11腳分別與運動控制晶片 U3的61、62、63、64腳相連；接收器U2的2、I、14、15、9、10、7、6腳分別與Y伺服軸指令接口 J2的13、12、10、9腳、Z伺服軸指令接口 J3的12、13、14、15腳相連，3、13、5、11腳分別與運動控制晶片U3的65、66、67、68腳相連；接收器U8的10、11、14、13、3、2、5、6腳依次與X軸編碼器接口 Jl的4、3、8、5腳、Y伺服軸指令接口 J2的3、4、5、8腳相連，15、9、7、1腳依次與運動控制晶片U3的51、52、53、55腳相連。
5.根據權利要求I所述的數控龍門磨床控制器，其特徵在於所述輸入輸出採集電路是光電耦合器U18的3腳與運動控制晶片U3的97腳相連，5腳與運動控制晶片U33的97 腳相連；光電耦合器U19的3腳與運動控制晶片U3的95腳相連，5腳與運動控制晶片U33 的100腳相連；光電耦合器U20的3腳與運動控制晶片U3的96腳相連，5腳與運動控制晶片U33的160腳相連；運動控制晶片U33的97、100、160腳依次與光電耦合器U18的5腳、 光電稱合器U19的5腳、光電稱合器U20的5腳相連，IN腳與外部信號開關相連，OUT腳與源極驅動U34-U41的IN腳相連；源極驅動U34-U41的IN腳與運動控制晶片U33的OUT腳相連，OUT腳與開關JP1-JP3相連。
6.根據權利要求I所述的數控龍門磨床控制器，其特徵在於所述手輪信號採集電路是手輪接口 J8的3腳經過電阻R29與光電耦合器U24C的5腳相連，4腳經過電阻R30與光電耦合器U24A的I腳相連，5腳經過電阻R31與光電耦合器U26B的3腳相連，6腳經過電阻R32與光電耦合器U2 的7腳相連，7腳經過電阻R33與光電耦合器U24D的.7腳相連， 8腳經過電阻R34與光電耦合器U24B的3腳相連；光電耦合器U2 的7腳與電阻R32相連，10腳與運動控制晶片U3的138腳相連；光電耦合器U24D的.7腳與電阻R33相連，10腳與運動控制晶片U3的139腳相連；光電耦合器U24B的3腳與電阻R34相連，14腳與運動控制晶片U3的140腳相連；光電耦合器U24C的5腳與電阻R29相連，12腳與運動控制晶片U3的141腳相連；光電耦合器U24A的I腳與電阻R30相連，16腳與運動控制晶片U3的 142腳相連；光電耦合器U26B的3腳與電阻R31相連，14腳與運動控制晶片U3的143腳相連。
專利摘要本實用新型涉及一種數控龍門磨床控制器，由CPU控制電路、運動控制電路、伺服軸控制電路、輸入輸出採集電路、手輪信號採集電路組成，其特點是CPU控制電路與運動控制電路連接，伺服軸控制電路與運動控制電路連接，輸入輸出採集電路與運動控制電路連接，手輪信號採集電路與運動控制電路連接，本實用新型利用嵌入式數控系統加運動控制晶片，通過軟體編程來實現Y軸伺服軸、Z軸伺服軸的控制和X軸液壓軸的定距操作，降低了成本，簡化了電路結構，提高了控制精度。
文檔編號G05B19/18GK202344366SQ201120387320
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者邊穎 申請人:威海鐵鷹數控有限公司