专利名称：曲轴工件回转测速及相位准停控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数控机床的控制技术，尤其涉及一种曲轴工件回转测速及相位准 停控制系统。
背景技术：
随着科技和工业水平的不断进步和发展，数控机床在工业制造领域的应用越来越 普遍。制造工业对数控机床的效率、操控性、安全性的要求也越来越高。而高精度、高效率、 低能耗的数控随动式曲轴磨床在发动机曲轴工件的加工中发挥着关键性的作用。由于曲轴 工件加工生产线的机械手对曲轴工件加工完成后的相位角度有特殊要求，所以要求随动式 曲轴磨床能够自动实现曲轴工件按照要求的相位进行准停；同时，为了防止工件与卡盘意 外脱离，造成曲轴工件失速和损坏，甚至是由于砂轮和曲轴工件的碰撞导致人身伤害，随动 式曲轴磨床必须具备自动实时检测工件的回转速度并进行应急保护的功能。在随动式曲轴磨床制造领域，要想达到精确的曲轴工件转速控制，基本上是采用 数控伺服电机的形式，依靠伺服电机轴端的编码器反馈信号进行闭环速度控制，但这种方 法只是能够做到对伺服电机的转速进行实时监控，如果由于装卡装置的原因导致曲轴工件 与伺服电机脱离，造成曲轴工件失速，则这种方法也就无能为力了。此外，这种曲轴工件回 转测速的设备复杂、价格昂贵。现有技术中，对于曲轴工件的相位准停，基本上有两种方式 一种是机械方式，但其结构复杂，在早期数控机床上使用较多，现在已基本淘汰；另一种是 电气方式，主要是基于数控伺服系统，利用伺服电机的主轴定向功能或者编码器反馈进行 准停定位，但这种方式的成本较高，且控制起来比较复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、控制成本较低、性能可靠的曲轴工件回转 测速及相位准停控制系统。为达到上述目的，本发明提供了一种曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，包 括数控机床的PLC以及安装在所述数控机床上的无触点开关，其中，所述无触点开关根据曲轴工件的形状特点和相位准停要求安装在所述数控机床 上，使得当所述曲轴工件每旋转一周时，所述无触点开关发出一个脉冲信号并且所述无触 点开关的发讯位置与所述曲轴工件的准停位置对应，在所述曲轴工件处于工作回转状态 时，所述PLC将所述脉冲信号作为复位信号进行回转测速处理，在所述曲轴工件处于准停 回转状态时，所述PLC将所述脉冲信号作为复位信号和计数信号进行相位准停处理。本发明的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，所述PLC将所述脉冲信号作为 复位信号进行回转测速处理，具体包括如下步骤在加工所述曲轴工件时，所述PLC实时对加工程序中的曲轴工件回转速度指令或 手动方式下所述曲轴工件回转速度进行译码，获取所述曲轴工件在所述设定回转速度下的 回转周期；
所述PLC根据所述回转周期启动延时器，同时用所述无触点开关发出的脉冲信号 作为所述延时器的复位信号，每收到一个所述脉冲信号复位所述延时器一次；如果所述延时器的延时到达，则所述PLC判定所述曲轴工件的实际回转速度异 常，进行报警处理。本发明的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，所述PLC将所述脉冲信号作为 复位信号和计数信号进行相位准停处理，具体包括如下步骤在加工所述曲轴工件时，所述PLC实时对加工程序中的曲轴工件回转速度指令或 手动方式下所述曲轴工件回转速度进行译码，获取所述曲轴工件在所述设定回转速度下的 回转周期；所述PLC根据所述回转周期启动延时器，同时用所述无触点开关发出的脉冲信号 作为所述延时器的复位信号，每收到一个所述脉冲信号复位所述延时器一次；当所述PLC检测到停止指令时，向所述数控机床的变频器或伺服控制器发送准停 指令，并对此后接收的脉冲信号进行计数；当计数值达到设定值时，所述PLC判定所述曲轴工件处于准停回转状态并判断此 后是否再次收到一个脉冲信号，如果再次收到一个脉冲信号，则向所述变频器或伺服控制 器发送停止指令，否则，进行报警处理。本发明的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，所述计数值的设定值为2 3。本发明的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，所述进行报警处理，包括所述PLC通过所述数控机床的变频器或伺服控制器控制所述数控机床的主轴电 机停止运转，并将所述数控机床的砂轮返回到安全位置。本发明的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统是在现有数控机床上安装一个 与数控机床的PLC连接的无触点开关，无触点开关根据曲轴工件的形状特点和相位准停要 求安装在数控机床上，使得当曲轴工件每旋转一周时，无触点开关发出一个脉冲信号并且 无触点开关的发讯位置与曲轴工件的准停位置对应，在曲轴工件处于工作回转状态时，PLC 将脉冲信号作为复位信号进行回转测速处理，在曲轴工件处于准停回转状态时，PLC将脉冲 信号作为复位信号和计数信号进行相位准停处理，从而利用现有数控机床的PLC和一个外 加的无触点开关实现直接对曲轴工件的回转测速及相位准停控制，其结构简单、控制成本 较低并且性能可靠。
图1为本发明的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统的回转测速控制方法流 程图；图2为本发明的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统的相位准停控制方法流 程图；图3为本发明的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统的装有曲轴工件的结构 示意图；图4为图3的A-A向视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述参考图3所示，本实施例的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统是在现有数控 机床上安装一个无触点开关2 (无触点开关，顾名思义开关通断状态无需靠机械接触来实 行，只要被检测体(如金属等)靠近接近开关的感应范围即可发生状态翻转由“开”转为 “闭”，或由“闭”转为“开”，无触点开关既有行程开关、微动开关的特点，同时具有传感性能 且动作可靠性能稳定，频率响应快抗干扰能力强，并且有防水、防震、耐腐蚀等特点)，把无 触点开关2的信号线接入用户分配好的数控机床本身自带的PLC I/O接口的输入点(如 X02. 0)，PLC通过X02. 0对无触点开关信号进行分析处理。其中，无触点开关2要根据曲轴 工件的形状特点和相位准停要求安装在数控机床上，如图4所示，使得当安装在数控机床 的头架1和尾架2之间的曲轴工件4每旋转一周时，无触点开关2发出一个脉冲信号并且 无触点开关2的发讯位置与曲轴工件的准停位置对应。本实施例的曲轴工件回转测速及相 位准停控制系统，在曲轴工件4处于工作回转状态时，PLC将脉冲信号作为复位信号进行回 转测速处理，在曲轴工件4处于准停回转状态时，PLC将脉冲信号作为复位信号和计数信号 进行相位准停处理。下面则对回转测速处理和相位准停处理分别进行更为详细的说明。参考图1所示，本实施例的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统的回转测速控 制步骤如下步骤S101，在加曲轴工件时，PLC实时对加工程序中的曲轴工件回转速度指令或 手动方式下曲轴工件回转速度进行译码，获取曲轴工件的设定回转速度，然后计算出在设 定回转速度下曲轴工件每旋转一周所用的时间，即曲轴工件的回转周期。步骤S102，PLC根据回转周期启动延时器，采集脉冲信号并用该脉冲信号作为延 时器的复位信号。步骤S103，PLC每收到一个脉冲信号复位延时器一次。步骤S104，PLC判断延时器延时是否到达，如果达到则执行步骤S105，否则跳转执 行步骤S103。步骤S105，当延时器的延时到达时，PLC判定曲轴工件的实际回转速度异常，进行 报警，并通过数控机床的变频器或伺服控制器控制数控机床的主轴电机停止运转，将数控 机床的砂轮返回到安全位置。参考图2所示，上述的本实施例的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统的相位 准停控制步骤如下步骤S201，在加曲轴工件时，PLC实时对加工程序中的曲轴工件回转速度指令或 手动方式下曲轴工件回转速度进行译码，获取曲轴工件的设定回转速度，然后计算出在设 定回转速度下曲轴工件每旋转一周所用的时间，即曲轴工件的回转周期。步骤S202，PLC根据回转周期启动延时器，采集脉冲信号并用该脉冲信号作为延 时器的复位信号。步骤S203，PLC每收到一个脉冲信号复位延时器一次。步骤S204，PLC判断是否检测到停止指令，如果检测到则执行步骤S205，否则跳转 执行步骤S203。步骤S205，当PLC检测到停止指令时，向数控机床的变频器或伺服控制器发送准
5停指令，并利用其计数器对此后接收的脉冲信号进行计数。步骤S206，PLC判断计数器的计数值是否达到设定值(通常2 3脉冲信号后曲 轴工件就能从高速回转降低到准停回转状态，当曲轴工件旋转速度非常高时，可适当提高 设定值以实现安全准确的准停控制)，如果没有达到设定值，则继续判断，否则，执行步骤
5207。其中，准停回转状态是指曲轴工件处于低速回转的状态，其惯性冲量很小，如果在此 状态下发送停止命令后曲轴工件能立即停止回转而静止，从而保证曲轴工件能按照相位准 停要求准确的停止于对应的回转相位。步骤S207，当计数值达到设定值时，PLC判定曲轴工件处于准停回转状态并判断 此后是否再次收到一个脉冲信号，如果收到一个脉冲信号，则执行步骤S209，否则执行步骤
5208。步骤S208，当计数值达到设定值后PLC未再次收到一个脉冲信号时，PLC进行报 警，并通过数控机床的变频器或伺服控制器控制数控机床的主轴电机停止运转，将数控机 床的砂轮返回到安全位置。步骤S209，当计数值达到设定值后PLC再次收到一个脉冲信号时，PLC向变频器或 伺服控制器发送停止指令，制数控机床的主轴电机停止运转，曲轴工件停止于对应的回转 相位。以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进 行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，例如为了适应加工不同规格的曲轴工件时确保曲轴工件每旋转 一周无触点开关发出一个脉冲信号并且无触点开关的发讯位置与曲轴工件的准停位置对 应，可将无触点开关安装在一个可调支架上，使无触点开关能上下、前后、左右移动，从而实 现无需重新安装无触点开关即可快捷调整定位，均应落入本发明的权利要求书确定的保护 范围内。
权利要求
1.一种曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，其特征在于，包括数控机床的PLC以 及安装在所述数控机床上的无触点开关，其中，所述无触点开关根据曲轴工件的形状特点和相位准停要求安装在所述数控机床上，使 得当所述曲轴工件每旋转一周时，所述无触点开关发出一个脉冲信号并且所述无触点开关 的发讯位置与所述曲轴工件的准停位置对应，在所述曲轴工件处于工作回转状态时，所述 PLC将所述脉冲信号作为复位信号进行回转测速处理，在所述曲轴工件处于准停回转状态 时，所述PLC将所述脉冲信号作为复位信号和计数信号进行相位准停处理。
2.根据权利要求1所述的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，其特征在于，所述 PLC将所述脉冲信号作为复位信号进行回转测速处理，具体包括如下步骤在加工所述曲轴工件时，所述PLC实时对加工程序中的曲轴工件回转速度指令或手动 方式下所述曲轴工件回转速度进行译码，获取所述曲轴工件在所述设定回转速度下的回转 周期；所述PLC根据所述回转周期启动延时器，同时用所述无触点开关发出的脉冲信号作为 所述延时器的复位信号，每收到一个所述脉冲信号复位所述延时器一次；如果所述延时器的延时到达，则所述PLC判定所述曲轴工件的实际回转速度异常，进 行报警处理。
3.根据权利要求1所述的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，其特征在于，所述 PLC将所述脉冲信号作为复位信号和计数信号进行相位准停处理，具体包括如下步骤在加工所述曲轴工件时，所述PLC实时对加工程序中的曲轴工件回转速度指令或手动 方式下所述曲轴工件回转速度进行译码，获取所述曲轴工件在所述设定回转速度下的回转 周期；所述PLC根据所述回转周期启动延时器，同时用所述无触点开关发出的脉冲信号作为 所述延时器的复位信号，每收到一个所述脉冲信号复位所述延时器一次；当所述PLC检测到停止指令时，向所述数控机床的变频器或伺服控制器发送准停指 令，并对此后接收的脉冲信号进行计数；当计数值达到设定值时，所述PLC判定所述曲轴工件处于准停回转状态并判断此后是 否再次收到一个脉冲信号，如果再次收到一个脉冲信号，则向所述变频器或伺服控制器发 送停止指令，否则，进行报警处理。
4.根据权利要求3所述的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，其特征在于，所述 计数值的设定值为2 3。
5.根据权利要求2或3所述的曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，其特征在于，所 述进行报警处理，包括所述PLC通过所述数控机床的变频器或伺服控制器控制所述数控机床的主轴电机停 止运转，并将所述数控机床的砂轮返回到安全位置。
全文摘要
本发明公开了一种曲轴工件回转测速及相位准停控制系统，包括数控机床的PLC以及安装在数控机床上的无触点开关，无触点开关根据曲轴工件的形状特点和相位准停要求安装在数控机床上，使得当曲轴工件每旋转一周时，无触点开关发出一个脉冲信号并且无触点开关的发讯位置与曲轴工件的准停位置对应，在曲轴工件处于工作回转状态时，PLC将脉冲信号作为复位信号进行回转测速处理，在曲轴工件处于准停回转状态时，PLC将脉冲信号作为复位信号和计数信号进行相位准停处理。从而利用现有数控机床的PLC和一个外加的无触点开关实现直接对曲轴工件的回转测速及相位准停控制，其结构简单、控制成本较低并且性能可靠。
文档编号G05B19/18GK102063087SQ201010550619
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者叶敏, 吴兴华, 朱丹, 石军海, 薛建林 申请人:北京第二机床厂有限公司