折線捲筒加工自動控制系統的製作方法
2023-12-10 20:30:27 2
折線捲筒加工自動控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及折線捲筒的加工，尤指一種折線捲筒加工自動控制系統，自動控制系統應用於車床，自動控制系統包括主軸編碼器、驅動電機、伺服電機、變頻器、PLC和觸控操作面板；PLC安裝在車床的控制櫃內，主軸編碼器安裝在車床主軸的一端；驅動電機包括橫向驅動電機和縱向驅動電機，伺服電機包括橫向伺服電機和縱向伺服電機；本發明的適應性強，可滿足各種不同規格產品加工需要，從200MM到5000MM直徑捲筒均可以加工，無需對機械進行任何調整，直接修改參數就可實現不同規格加工的需要，大大節省加工時間，提高了加工效率，加工精度高，成品率高，不僅對其所應用的設備要求較低，而且操作簡單易學，同時生產成本低。
【專利說明】折線捲筒加工自動控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及折線捲筒的加工，尤指一種折線捲筒加工自動控制系統。
【背景技術】
[0002]近年來大型水電站、港口、海上鑽井平臺以及跨江、跨海大橋的建設需求不斷增力口，從而帶動了大噸位、高揚程的大型起重機的需求，然而在設計這些大型起重機卷揚機構時，採用單層纏繞的捲筒已不能滿足使用要求，只能採用多層纏繞系統；實踐證明採用折線捲筒來解決多層纏繞是最有效的，既能縮小卷揚機構空間布置尺寸，還能大大提高鋼絲繩使用壽命。
[0003]所謂「折線」是針對捲筒繩槽而言的，捲筒根據繩槽型式分為3種:一是無繩槽光面捲筒；二是螺旋形繩槽捲筒；三是折線形繩槽捲筒；而折線形繩槽是指每一圈繩槽內有兩段與捲筒端板平行，有兩段與捲筒端板成一定角度，兩平行段之間通過兩折線段過渡；現在的折線捲筒的加工主要有以下幾種加工方法:
[0004]1、筒體為鋼板卷制而成或採用無縫鋼管，粗加工以後，利用間歇掛輪裝置在捲筒表面整體加工成折線形螺旋槽；該種加工方式存在以下缺點:首先，機械掛輪裝置所需的間歇齒輪加工要求較高，磨損大，每更換一個螺距需定製專用齒輪，更換起來費時費力；其次，整體加工的捲筒精度高，但加工成本相對較高，即使用數控車床，也需要編制特定的加工程序，且對規定角度，規定長度的捲筒無法加工。
[0005]2、四瓣拼焊成形筒體分為兩層，內層簡體為鋼板卷制或採用無縫鋼管，粗加工之後，將外層筒體塞焊於內層筒體；外層筒體由四塊鋼板組成，其中兩塊加工成直槽，另外兩塊加工成斜槽，直槽板與斜槽板的寬度由捲筒直徑及直槽與斜槽對應的角度決定；直槽板與斜槽板的另一面加工成平面，並在槽底均布鑽塞焊孔，再經彎曲後相間塞焊於內層筒體，然後將接口處及塞焊處打磨光滑；這樣制出的捲筒精度較差，槽形會因為彎曲而變型，所以對卷簡直徑與壁厚有限制，雖然工藝簡單，加工成本低，對於直徑不大，纏繞精度要求不高的卷揚安全可以採用這種製造方法，但是對於大直徑，高精度的捲筒無法拼焊。
[0006]3、槽型施焊成形筒體內部為鋼板卷制或採用無縫鋼管預加工好的光捲筒，然後將成形的槽型條按照事先劃好的折線焊於捲筒表面，槽型條可以根據捲筒設計要求設計出截面尺寸，委託鋼廠軋制，或者直接用截面尺寸相近的圓鋼代替；該加工方法對於小批量，多規格捲筒加工難度較大。
【發明內容】
[0007]針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種應用於車床的折線捲筒加工自動控制系統
[0008]為解決上述問題，本發明提供的技術方案如下:一種折線捲筒加工自動控制系統，所述的自動控制系統應用於車床，所述的自動控制系統包括主軸編碼器、驅動電機、伺服電機、變頻器、PLC和觸控操作面板；所述的PLC安裝在車床的控制櫃內，所述的主軸編碼器安裝在車床主軸的一端；所述的驅動電機包括橫向驅動電機和縱向驅動電機，所述的伺服電機包括橫向伺服電機和縱向伺服電機。
[0009]所述的橫向伺服電機安裝在車床的橫向絲杆的一端，所述的縱向伺服電機安裝在車床的縱向絲杆的一端。
[0010]所述的觸控操作面板安裝在車床的控制柜上，所述的觸控操作面板與PLC通過485通訊信號線連接。
[0011]所述的驅動電機與PLC採用信號線連接，所述的驅動電機與伺服電機採用信號線連接，所述的主軸編碼器分別與PLC和車床的主軸電機採用信號線連接，所述的主軸電機與變頻器採用信號線連接，PLC可以通過變頻器控制車床的主軸電機，以達控制主軸轉速的目的。
[0012]所述的信號線外層包覆有網狀屏蔽線套。
[0013]所述的自動控制系統為全閉環自動控制系統。
[0014]折線捲筒加工自動控制系統加工折線捲筒的方法:當車床的總電源接通後，所述的自動控制系統開啟，首先通過人工將待加工的工件的一端裝夾固定在車床的主軸轉輪上，如果工件較長，可以通過後車上的頂針頂住待加工工件的另一端來輔助待加工工件的裝夾固定，此時主軸編碼器會自動通過聯軸器採集車床主軸的位置、角度以及轉速數據，並以脈衝信號的方式傳輸並寄存到PLC的寄存器內，然後通過人工操控觸控操作面板根據需要輸入數據值，輸入的數據值會儲存到PLC的寄存器內；橫向控制:PLC的中央控制系統將輸入的數據值以脈衝信號的方式發送給橫向驅動電機，然後橫向驅動電機發送脈衝信號給橫向伺服電機，橫向伺服電機驅動橫向絲杆轉動；同時橫向伺服電機編碼器會米集橫向向絲杆上大車的當前的位置、位移數據，之後橫向伺服電機編碼器將採集的大車的當前的位置、位移數據以脈衝信號的方式通過橫向驅動電機反饋給PLC中央控制系統；然後儲存在寄存器內的主軸的數據通過PLC中央控制系統的精度定時功能運算得出主軸的標準位置值，然後主軸的標準位置值與橫向伺服電機反饋的大車的當前位置值通過PLC中央控制系統的PID調節功能進行邏輯判斷運算得出偏差值之後根據偏差值對橫向轉速進行調整得出新的橫向轉速值，然後PLC中央控制系統將運算後得出新的橫向轉速值以脈衝信號的方式通過橫向驅動電機賦值給橫向伺服電機，橫向伺服電機驅動橫向絲杆按照新的橫向轉速值轉動，然後PLC中央控制系統通過上述方式以50ms中斷響應對橫向絲杆轉速不斷進行調整；縱向控制:PLC的中央控制系統發送脈衝信號給縱向驅動電機，然後縱向驅動電機發送脈衝信號給縱向伺服電機，縱向伺服電機驅動縱向絲杆轉動，縱向絲杆上的小車上的預警刀在縱向方向會先走一段預警距離；同時縱向伺服電機編碼器會採集縱向向絲杆上小車的當前的位置、位移數據，之後縱向伺服電機編碼器將採集的小車的當前的位置、位移數據以脈衝信號的方式通過縱向驅動電機反饋給PLC的中央控制系統；然後PLC的中央控制系統通過將輸入的縱向數據值與縱向伺服電機反饋的小車的當前的位置、位移數據進行PID調節功能進行邏輯判斷運算得出新的縱向有效位置數據，然後PLC中央控制系統將新的縱向有效位置數據以脈衝信號通過縱向驅動電機賦值為縱向伺服電機，縱向伺服電機驅動縱向絲杆使得小車移動到有效位置。
[0015]本發明的有益效果:本發明的適應性強，可滿足各種不同規格產品加工需要，從200MM到5000MM直徑捲筒均可以加工，無需對機械進行任何調整，直接修改參數就可實現不同規格加工的需要，大大節省加工時間，提高了加工效率，加工精度高，成品率高，不僅對其所應用的設備要求較低，而且操作簡單易學，同時生產成本低，在待加工工件偏重的情況下，可使待加工工件的加工不受偏重影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的工作原理示意圖。
[0017]圖2是本發明的車床的立體結構示意圖。
[0018]附圖標記說明:控制櫃I，大車2，橫向絲杆201，橫向伺服電機202，小車3，縱向絲杆301，縱向伺服電機302，後車4，頂針401。
【具體實施方式】
[0019]下面結合說明書【專利附圖】
【附圖說明】本發明的【具體實施方式】:
[0020]一種折線捲筒加工自動控制系統，所述的自動控制系統應用於車床，所述的自動控制系統包括主軸編碼器、驅動電機、伺服電機、變頻器、PLC和觸控操作面板；所述的PLC安裝在車床的控制櫃I內，所述的主軸編碼器安裝在車床主軸的一端；所述的驅動電機包括橫向驅動電機和縱向驅動電機，所述的伺服電機包括橫向伺服電機202和縱向伺服電機302，所述的橫向伺服電機202安裝在車床的橫向絲杆201的一端，所述的縱向伺服電機302安裝在車床的縱向絲杆301的一端，所述的觸控操作面板安裝在車床的控制櫃I上，所述的觸控操作面板與PLC通過485通訊信號線連接，所述的驅動電機與PLC採用信號線連接，所述的驅動電機與伺服電機採用信號線連接，所述的主軸編碼器分別與PLC和車床的主軸電機採用信號線連接，所述的主軸電機與變頻器採用信號線連接，PLC可以通過變頻器控制車床的主軸電機，以達控制主軸轉速的目的，所述的信號線外層包覆有網狀屏蔽線套，所述的自動控制系統為全閉環自動控制系統。
[0021]折線捲筒加工自動控制系統加工折線捲筒的方法:當車床的總電源接通後，所述的自動控制系統開啟，首先通過人工將待加工的工件的一端裝夾固定在車床的主軸轉輪上，如果工件較長，可以通過後車4上的頂針401頂住待加工工件的另一端來輔助待加工工件的裝夾固定，此時主軸編碼器會自動通過聯軸器採集車床主軸的位置、角度以及轉速數據，並以脈衝信號的方式傳輸並寄存到PLC的寄存器內，然後通過人工操控觸控操作面板根據需要輸入數據值，輸入的數據值會儲存到PLC的寄存器內；橫向:PLC的中央控制系統將輸入的數據值以脈衝信號的方式發送給橫向驅動電機，然後橫向驅動電機發送脈衝信號給橫向伺服電機202,橫向伺服電機202驅動橫向絲杆201轉動；同時橫向伺服電機202編碼器會採集橫向向絲杆上大車2的當前的位置、位移數據，之後橫向伺服電機202編碼器將採集的大車2的當前的位置、位移數據以脈衝信號的方式通過橫向驅動電機反饋給PLC中央控制系統；然後儲存在寄存器內的王軸的數據通過PLC中央控制系統的精度定時功能運算得出主軸的標準位置值，然後主軸的標準位置值與橫向伺服電機202反饋的大車2的當前位置值通過PLC中央控制系統的PID調節功能進行邏輯判斷運算得出偏差值之後根據偏差值對橫向轉速進行調整得出新的橫向轉速值，然後PLC中央控制系統將運算後得出新的橫向轉速值以脈衝信號的方式通過橫向驅動電機賦值給橫向伺服電機202,橫向伺服電機202驅動橫向絲杆201按照新的橫向轉速值轉動，然後PLC中央控制系統通過上述方式以50ms中斷響應對橫向絲杆201轉速不斷進行調整；縱向:PLC的中央控制系統發送脈衝信號給縱向驅動電機，然後縱向驅動電機發送脈衝信號給縱向伺服電機302，縱向伺服電機302驅動縱向絲杆301轉動，縱向絲杆301上的小車3上的預警刀在縱向方向會先走一段預警距離；同時縱向伺服電機302編碼器會採集縱向向絲杆上小車3的當前的位置、位移數據，之後縱向伺服電機302編碼器將採集的小車3的當前的位置、位移數據以脈衝信號的方式通過縱向驅動電機反饋給PLC的中央控制系統；然後PLC的中央控制系統通過將輸入的縱向數據值與縱向伺服電機302反饋的小車3的當前的位置、位移數據進行PID調節功能進行邏輯判斷運算得出新的縱向有效位置數據，然後PLC中央控制系統將新的縱向有效位置數據以脈衝信號通過縱向驅動電機賦值為縱向伺服電機302，縱向伺服電機302驅動縱向絲杆301使得小車3移動到有效位置。
[0022]採用這套自動控制系統既可以加工折線捲筒，也可以加工普通螺旋捲筒，相比以前的加工方法具有以下特點:
[0023]1、加工精度高，採用本套系統加工捲筒，精度和數控系統接近，可達到±0.1MM，可滿足市場上絕大多數捲筒的加工要求。
[0024]2、成品率高，本套系統採用智能故障處理模式，當加工過程中發生異常，系統可以自動調節各單元，避免出現報廢工件的情況。
[0025]3、操作簡單智能，本套系統採用觸控螢幕作為人機界面，操作人員無需專門學習數控知識，只需將幾個關鍵參數輸入系統，系統將自動執行加工，大大降低對操作者的要求。
[0026]以上所述，僅是本發明結構較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作出任何限制，故凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明的技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種折線捲筒加工自動控制系統，所述的自動控制系統應用於車床，其特徵在於:所述的自動控制系統包括主軸編碼器、驅動電機、伺服電機、變頻器、PLC和觸控操作面板；所述的PLC安裝在車床的控制櫃內，所述的主軸編碼器安裝在車床主軸的一端；所述的驅動電機包括橫向驅動電機和縱向驅動電機，所述的伺服電機包括橫向伺服電機和縱向伺服電機。
2.根據權利要求1所述的折線捲筒加工自動控制系統，其特徵在於:所述的橫向伺服電機安裝在車床的橫向絲杆的一端，所述的縱向伺服電機安裝在車床的縱向絲杆的一端。
3.根據權利要求1所述的折線捲筒加工自動控制系統，其特徵在於:所述的觸控操作面板安裝在車床的控制柜上，所述的觸控操作面板與PLC通過485通訊信號線連接。
4.根據權利要求1所述的折線捲筒加工自動控制系統，其特徵在於:所述的驅動電機與PLC採用信號線連接，所述的驅動電機與伺服電機採用信號線連接，所述的主軸編碼器分別與PLC和車床的主軸電機採用信號線連接，所述的主軸電機與變頻器採用信號線連接。
5.根據權利要求3或4所述的折線捲筒加工自動控制系統，其特徵在於:所述的信號線外層包覆有網狀屏蔽線套。
6.根據權利要求1所述的折線捲筒加工自動控制系統，其特徵在於:所述的自動控制系統為全閉環自動控制系統。
7.根據權利要求1所述的折線捲筒加工自動控制系統加工折線捲筒的方法，其特徵在於:當車床的總電源接通後，所述的自動控制系統開啟，首先通過人工將待加工的工件的一端裝夾固定在車床的主軸轉輪上，如果工件較長，可以通過後車上的頂針頂住待加工工件的另一端來輔助待加工工件的裝夾固定，此時主軸編碼器會自動通過聯軸器採集車床主軸的位置、角度以及轉速數據，並以脈衝信號的方式傳輸並寄存到PLC的寄存器內，然後通過人工操控觸控操作面板根據需要輸入數據值，輸入的數據值會儲存到PLC的寄存器內；橫向控制:PLC的中央控制系統將輸入的數據值以脈衝信號的方式發送給橫向驅動電機，然後橫向驅動電機發送脈衝信號給橫向伺服電機，橫向伺服電機驅動橫向絲杆轉動；同時橫向伺服電機編碼器會採集橫向向絲杆上大車的當前的位置、位移數據，之後橫向伺服電機編碼器將採集的大車的當前的位置、位移數據以脈衝信號的方式通過橫向驅動電機反饋給PLC中央控制系統；然後儲存在寄存器內的主軸的數據通過PLC中央控制系統的精度定時功能運算得出主軸的標準位置值，然後主軸的標準位置值與橫向伺服電機反饋的大車的當前位置值通過PLC中央控制系統的PID調節功能進行邏輯判斷運算得出偏差值之後根據偏差值對橫向轉速進行調整得出新的橫向轉速值，然後PLC中央控制系統將運算後得出新的橫向轉速值以脈衝信號的方式通過橫向驅動電機賦值給橫向伺服電機，橫向伺服電機驅動橫向絲杆按照新的橫向轉速值轉動，然後PLC中央控制系統通過上述方式以50ms中斷響應對橫向絲杆轉速不斷進行調整；縱向控制=PLC的中央控制系統發送脈衝信號給縱向驅動電機，然後縱向驅動電機發送脈衝信號給縱向伺服電機，縱向伺服電機驅動縱向絲杆轉動，縱向絲杆上的小車上的預警刀在縱向方向會先走一段預警距離；同時縱向伺服電機編碼器會採集縱向向絲杆上小車的當前的位置、位移數據，之後縱向伺服電機編碼器將採集的小車的當前的位置、位移數據以脈衝信號的方式通過縱向驅動電機反饋給PLC的中央控制系統；然後PLC的中央控制系統通過將輸入的縱向數據值與縱向伺服電機反饋的小車的當前的位置、位移數據進行PID調節功能進行邏輯判斷運算得出新的縱向有效位置數據，然後PLC中央控制系統將新的縱向有效位置數據以脈衝信號通過縱向驅動電機賦值為縱向伺服電機，縱向伺服電機驅動縱向絲杆使得小車移動到有效位置。
【文檔編號】G05B19/18GK104345684SQ201310342226
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月8日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】丁曉東 申請人:無錫德浩科技有限公司