专利名称：振动感测自动磨削探位系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种无缝钢轨焊接后自动打磨处理过程中自动磨削的对刀探位系统及应用。
背景技术：
目前，无缝钢轨焊接后自动打磨处理过程中，自动磨削的对刀探位主要采用主轴探位，就是机床加工中心主轴电机扭矩反馈对刀，及加工机具接触到工件时，主轴电机的扭力发生变化，CPU采集此扭矩变化，进尔控制主轴进给，完成砂轮接触到工件的探位。钢轨焊接后需磨削的部分硬度高，要求驱动砂轮旋转的电机功率很大(5.5KW以上)，然尔对刀要扭矩很小(小火花)，大功率电机分辨不出小扭矩。故磨削钢轨不能用主轴探位。
另一种对刀探位方法是传感器控制探位，高速旋转的砂轮接触钢轨时发出声音、碎削火花、振动。采用声控传感器可以采集声音，但由于现场有钢轨粗磨削和焊接后风冷却有声音，故无法使用；采集磨削火花可用光感传感器，因现场磨削环境限制，灰尘很大，光感探测头遭污染，动作不可靠。
发明内容
本发明是为了解决现有钢轨焊接后自动打磨对刀探位方法存在的问题，提供一种振动感测自动磨削探位系统及方法，该系统采用振动传感器采集振动频率信号，振动传感器与被测钢轨和碎削火花为非接触式，不受任何影响，动作响应快，探位正确、方便。
本发明的技术方案是一种振动感测自动磨削探位系统，包括PLC控制器，主轴旋转驱动单元，主轴电机及砂轮，主轴进给驱动单元，伺服电机，振动控制器及感测头。
PLC控制器通过主轴旋转驱动单元连接主轴电机及砂轮；PLC控制器依次双向连接主轴进给驱动单元、伺服电机及编码器；PLC控制器还连接振动控制器及感测头，振动控制器及感测头信号输出端直接与主轴进给驱动单元信号输入INH端子连接。
主轴进给驱动单元设有指令脉冲禁止位，低电平有效，即INH端子低电平时准许驱动单元发出指令脉冲驱动伺服电机INH端子低电平无效时，禁止驱动单元给伺服电机发脉冲。
伺服电机起动和停止响应时间位为50ms；振动传感器最小检测加速度为0.98m/s2，响应时间位为1ms。
一种振动感测自动磨削探位方法，其具体过程是(1)CPU控制主轴电机，带动砂轮片高速旋转和控制伺服电机驱动主轴进给；(2)由伺服编码器把主轴进给位置脉冲回馈CPU完成定位控制；(3)当砂轮接触钢轨时产生微振动时，振动传感器接收此微振动信号，使主轴进给驱动单元中的INH端子低电平无效，禁止主轴进给驱动单元给伺服电机发脉冲，即输出直接断开伺服电机驱动器的指令脉冲。
(4)主轴进给停止，完成探位。
本发明的优点在于采用振动传感器采集振动频率信号，振动传感器与被测钢轨和碎削火花为非接触式，不受任何影响；振动控制器及感测头信号输出端直接与主轴进给驱动单元信号输入INH端子连接，避开了软件控制的滞后性，动作响应快，探位正确、方便。
图1是本发明的结构框图；图2是本发明的程序控制框图。
具体实施例方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明的振动感测自动磨削探位系统，包括PLC控制器，主轴旋转驱动单元，主轴电机及砂轮，主轴进给驱动单元，伺服电机，振动控制器及感测头，扭矩电流采样单元。
PLC控制器分别通过主轴旋转驱动单元和扭矩电流采样单元连接主轴电机及砂轮；PLC控制器依次双向连接主轴进给驱动单元、伺服电机及编码器；PLC控制器还连接振动控制器及感测头，振动控制器及感测头信号输出端直接与主轴进给驱动单元信号输入INH端子连接。
伺服电机起动和停止响应时间位为50ms；振动传感器最小检测加速度为0.98m/s2，响应时间位为1ms。
本发明的控制有2个部分(1)CPU控制主轴电机，带动砂轮片高速旋转，主轴电机扭矩采样反馈监控打磨钢轨时磨削量。
(2)CPU控制伺服电机驱动主轴进给，由伺服编码器把位置脉冲回馈CPU完成定位控制。主轴进给驱动单元有指令脉冲禁止位，低电平有效，及INH端子低电平时准许驱动单元发出指令脉冲驱动伺服电机INH端子低电平无效时，禁止驱动单元给伺服电机发脉冲；振动传感器动作，INH端子低电平无效。
如图2所示，本发明的探位方法的具体过程是(1)CPU控制主轴电机，带动砂轮片高速旋转和控制伺服电机驱动主轴进给；(2)由伺服编码器把主轴进给位置脉冲回馈CPU完成定位控制；(3)当砂轮接触钢轨时产生微振动时，振动传感器接收此微振动信号，输出直接断开伺服电机驱动器的指令脉冲，使主轴进给驱动单元中的INH端子低电平无效，禁止主轴进给驱动单元给伺服电机发脉冲；(4)主轴进给停止，完成探位。
权利要求
1.一种振动感测自动磨削探位系统，包括PLC控制器，主轴旋转驱动单元，主轴电机及砂轮，主轴进给驱动单元，伺服电机，其特征在于，还包括振动控制器及感测头；所述PLC控制器通过主轴旋转驱动单元连接主轴电机及砂轮；PLC控制器依次双向连接主轴进给驱动单元、伺服电机及编码器；PLC控制器还连接振动控制器及感测头，振动控制器及感测头信号输出端直接与主轴进给驱动单元信号输入INH端子连接。
2.根据权利要求1所述的振动感测自动磨削探位系统，其特征在于，所述主轴进给驱动单元设有指令脉冲禁止位，低电平有效，即INH端子低电平时准许驱动单元发出指令脉冲驱动伺服电机；INH端子低电平无效时，禁止驱动单元给伺服电机发脉冲。
3.根据权利要求1所述的振动感测自动磨削探位系统，其特征在于，所述伺服电机起动和停止响应时间位为50ms；所述振动传感器最小检测加速度为0.98m/s2，响应时间位为1ms。
4.一种利用权利要求1的探位方法，其特征在于，具体过程是(1)CPU控制主轴电机，带动砂轮片高速旋转和控制伺服电机驱动主轴进给；(2)由伺服编码器把主轴进给位置脉冲回馈CPU完成定位控制；(3)当砂轮接触钢轨时产生微振动时，振动传感器接收此微振动信号，输出直接断开伺服电机驱动器的指令脉冲，使主轴进给驱动单元中的INH端子低电平无效，禁止主轴进给驱动单元给伺服电机发脉冲；(4)主轴进给停止，完成探位。
全文摘要
本发明公开了一种振动感测自动磨削探位系统及方法，该系统包括PLC控制器，主轴旋转驱动单元，主轴电机及砂轮，主轴进给驱动单元，伺服电机，振动控制器及感测头。具体探位过程是1.CPU控制主轴电机带动砂轮片高速旋转和控制伺服电机驱动主轴进给；2.由伺服编码器把主轴进给位置脉冲回馈CPU完成定位控制；3.当砂轮接触钢轨时产生微振动时，振动传感器接收此微振动信号，输出直接断开伺服电机驱动器的指令脉冲，使主轴进给驱动单元中的INH端子低电平无效，禁止主轴进给驱动单元给伺服电机发脉冲；4.主轴进给停止，完成探位。本发明为非接触式，不受任何影响；能避开软件控制的滞后性，动作响应快，探位正确、方便。
文档编号B24B47/22GK1850447SQ20061002667
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月18日 优先权日2006年5月18日
发明者孙茂兴, 居德杲 申请人:上海理工大学附属二厂