专利名称：一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石圆柱仿形加工领域，具体涉及一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统。
背景技术：
随着建筑装饰业的蓬勃发展，对各种形状的石圆柱的需求量也不断增加，为了能提高石圆柱加工效率，一种能一次加工多个圆柱的多头石圆柱仿形加工机械运用而生。在上述仿形加工机械中，其控制系统占据着举足轻重的地位，市场上现有的控制系统绝大部分价格便宜，应用广泛，但是其结构过于简单，以至于不能满足高档或精细石圆柱加工的需要，难以提高石材机械的自动化水平；也有一部分为数字化控制系统，加工质量高，但是其成本也较高，相对现有市场，其性价比低，难于普及。鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其操作简单，人机界面友好，便于提高加工精度和效率，自动化程度和可操控性强，性价比高，方便实用。为了达到上述·目的，本实用新型采用这样的技术方案:—种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，包括主控单元，控制上下切削进给的Z轴控制单元，和控制前后切削进给的Y轴控制单元，所述Z轴控制单元和Y轴控制单元与所述主控单元的控制输出端电连接；所述主控单元包括通过通信接口双向电连接在一起的人机界面和可编程控制器。上述可编程控制器具有PID控制模块。上述Z轴控制单元和Y轴控制单元与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。上述Z轴控制单元具有切削速度自适应控制系统，所述切削速度自适应控制系统与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。上述切削速度自适应控制系统为闭环交流调速系统，包括变频器和与此变频器的控制输出端电连接的电动机，所述变频器与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。上述Y轴控制单元为交流传动系统，包括控制器和与此控制器的控制输出端电连接的电动机，所述控制器与上述变频器的控制输出端电连接。上述控制器与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。上述主控单元具有辅助和协调其控制的辅助控制单元，所述辅助控制单元与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。采用上述技术方案后，本实用新型的多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其具有通过通信接口连接在一起的人机界面和可编程控制器，人们可根据加工要求通过人机界面和可编程控制器进行编程，也可直接调用预设的加工要求程序，无需数控编程等专业知识即可实现自动加工等操作，与现有技术相比，本实用新型的多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其操作简单，人机界面友好，便于提高加工精度和效率，自动化程度和可操控性强，性价比高，方便实用。
图1为本实用新型的结构示意图。图中:1-主控单元11-人机界面12-可编程控制器121-PID控制模块2-Z轴控制单元21-自适应控制系统211-变频器212-电动机3-Y轴控制单元31控制器32-电动机4-辅助控制单元5-数据、控制总线具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。本实用新 型的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，如图1所示，包括主控单元1、Z轴控制单元2和Y轴控制单元3。Z轴控制单元2控制切削刀具在上下方向上的切削进给动作，Y轴控制单元3控制切削刀具在前后方向上的切削进给动作，Z轴控制单元2和Y轴控制单元3与主控单元I的控制输出端电连接，即Z轴控制单元2和Y轴控制单元3与主控单元I电连接在一起且受主控单元I控制，改进之处在于，主控单元I包括通过通信接口连接在一起的人机界面11和可编程控制器12，具体是，人机界面11与可编程控制器12通过Modbus通信接口与可编程控制器12连接，具体实现数据及控制信息的传输。人机界面11采用触摸式人机界面(HMI)，具有手动和自动模式切换功能；可编程控制器12采用小型可编程控制器(PLC)，通过软件设计实现系统的输入/输出信号的分析、运算、处理、存储和显示等，人们可根据加工要求通过人机界面11结合可编程控制器12进行编程，设定相关的工艺参数进行自动加工，来实现手动模式；人们也可直接调用储存或预设的加工参数程序，或者通过模板检测的方式来实现自动模式，无需数控编程等专业知识即可实现自动加工等操作；人们可通过人机界面11设定整个石圆柱仿形机的所有参数，并同时将各参数、状态和报警信息等予以显示，可对石圆柱仿形机进行全面监控。优选地，可编程控制器12具有PID控制模块121，在加工过程中，利用PID控制模块实现对Z轴控制单元2的各个物理量的闭环控制，达到磨削加工的高精度要求。优选地，Z轴控制单元2和Y轴控制单元3通过数据、控制总线5与可编程控制器12电连接。优选地，Z轴控制单元2具有切削速度自适应控制系统21，切削速度自适应控制系统21通过数据、控制总线5与可编程控制器12电连接；切削速度自适应控制系统21是整个石圆柱仿形机的技术关键所在，可有效防止因被加工工件的自传速度恒定，刀具沿上下方向的切削速度过快，致使刀具驱动装置和刀头的负载突增而出现损坏，或者因刀具切削速度过慢，刀具驱动装置和刀头的负载过轻，而导致加工效率地浪费能源等情况发生。优选地，切削速度自适应控制系统21为闭环交流调速系统，包括变频器211和与此变频器211的控制输出端电连接的电动机212，变频器211通过数据、控制总线5与可编程控制器12电连接，变频器211利用其电流检测功能，可将电动机212的负荷变化情况实时反馈给可编程控制器12，经可编程控制器12比较计算后，向变频器211发出加速或减速等调速指令，这样可保证刀具在上下方向上的切削功率恒定，便于提高加工效率、减少刀头磨损和降低能耗。优选地，Y轴控制单元3为交流传动系统，包括控制器31和与此控制器31的控制输出端电连接的电动机32，控制器31与变频器211的控制输出端电连接，刀具在Y轴控制单元3的控制下，每沿Y轴进刀一次，刀具将沿Z轴方向对被加工工件切削全程。优选地，控制器31与可编程控制器12通过数据、控制总线5电连接。优选地，主控单元I具有辅助和协调其控制的辅助控制单元4，辅助控制单元4与可编程控制器12通过数据、控制总线5电连接在一起，具体结构可为，辅助控制单元4由主令开关、限位开关、二次仪表、接触器和冷却水泵等电器元件及控制电路组成。本实用新型的多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，在具体实施时可采用工作原理与立式车床相似的多头石圆柱加工机，只是将其设计成可同步对多个被加工工件进行加工的加工机构。它分为前后两个立柱，前立柱上设有工件夹持机构，工件夹持机构可同时夹持多个(一般为4、6、8、10个)被加工工件、并由驱动装置使所有水平设置的被加工工件以自身轴线为轴心同步自转；后立柱上设有工件切削装置，包括多个工件切削装置单体，且每一个工件切削装置单体对应设有一个用于切削的刀具，切削装置具有由Y轴控制单元控制的能前后移动的Y轴驱动单元，和由Z轴控制单元控制的能上下移动的Z轴驱动单元，使得所有的刀具能同步作前 后及上下切削动作，实现同时对多个被加工工件进行加工的目的，操作简单、用工少、工作效率高、加工的成品外形同一性好。本实用新型的多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，为便于描述，定义了上下方向的Z轴和前后方向的Y轴，被加工工件绕前后方向的转轴转动，在实际使用过程中，Z轴控制单元和Y轴控制单元所控制的刀具的进给方向可根据要求进行调整和设计；其中的各单元均为具有相应功能的实体结构。本实用新型的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
权利要求1.一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，包括主控单元，控制上下切削进给的Z轴控制单元，和控制前后切削进给的Y轴控制单元，所述Z轴控制单元和Y轴控制单元与所述主控单元的控制输出端电连接；其特征在于:所述主控单元包括通过通信接口双向电连接在一起的人机界面和可编程控制器。
2.根据权利要求1所述的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其特征在于:上述可编程控制器具有PID控制模块。
3.根据权利要求1所述的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其特征在于:上述Z轴控制单元和Y轴控制单元与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其特征在于:上述Z轴控制单元具有切削速度自适应控制系统，所述切削速度自适应控制系统与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。
5.根据权利要求4所述的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其特征在于:上述切削速度自适应控制系统为闭环交流调速系统，包括变频器和与此变频器的控制输出端电连接的电动机，所述变频器与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。
6.根据权利要求5所述的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其特征在于:上述Y轴控制单元为交流传动系统，包括控制器和与此控制器的控制输出端电连接的电动机，所述控制器与上述变频器的控制输出端电连接。
7.根据权利要求6所述的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其特征在于:上述控制器与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。
8.根据权利要求4所述的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其特征在于:上述主控单元具有辅助和协调其控制的辅助控制单元，所述辅助控制单元与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。
9.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其特征在于:上述主控单元具有辅助和协调其控制的辅助控制单元，所述辅助控制单元与上述可编程控制器之间通过数据、控制总线电连接。
专利摘要本实用新型提出一种多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，包括主控单元，控制上下切削进给的Z轴控制单元，和控制前后切削进给的Y轴控制单元，Z轴控制单元和Y轴控制单元与主控单元受控电连接；主控单元包括通过通信接口双向电连接在一起的人机界面和可编程控制器。采用上述技术方案后，本实用新型的多头石圆柱仿形机的新型数字化控制系统，其具有通过通信接口连接在一起的人机界面和可编程控制器，人们可根据加工要求通过人机界面和可编程控制器进行编程，也可调用预设加工参数程序，无需数控编程等专业知识即可实现自动加工等操作，与现有技术相比，其操作简单，界面友好，便于提高加工精度和效率，自动化程度高，性价比高，方便实用。
文档编号G05B19/414GK203133566SQ201320051199
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者方千山 申请人:华侨大学