专利名称：激光打孔机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业控制装置，尤其是指一种激光打孔机控制装置。
背景技术：
现有的激光打孔技术通常采用以下方式实现激光器发射激光，加工件在含监控设备的数控系统控制下随两维工作台按预存程序作平面移动，到达激光给定处时，激光自动击发，进行打孔。因此现有技术不能进行三维打孔，无法加工复杂的孔型，未能满足工业打孔越来越精细复杂的要求。
实用新型内容为了克服现有技术的缺点，以简单设备实现高灵活度的激光打孔，本实用新型的目的是提供一种激光打孔机控制装置。
本实用新型的技术方案是提供具有X、Y、Z轴以及绕Z轴旋转的A轴的四轴联动系统，在四轴上分别安装一个电机[M1、M2、M3、M4]作为执行器，每个电机[M1、M2、M3、M4]对应连接一个电机驱动器[SD1、SD2、SD3、SD4]，添设预存数控程序的可编程控制器PLC，PLC与监控设备OP通过地址总线MP相连，PLC的四轴路径与定位功能模块FM的输出端接电机驱动器的输入端。
而且，可编程控制器PLC包括一个电源模块PS，一个CPU模块，一个数字量输入模块SM1，一个数字量输出模块SM2以及一个四轴路径与定位功能模块FM。
而且，执行器采用交流伺服电机，电机驱动器采用交流伺服电机驱动器。
上述方案采用可以利用编程手段修改预存数控程序的可编程控制器PLC来实现激光打孔机的自动控制，这样将更有利于其功能扩展和完善。驱动器根据数控程序的设定来驱动执行器电机，以控制四轴联动系统运动，亦即能够同时支持二维和三维激光打孔，从而以简单的设备保证了复杂孔型的加工。
图1是本实用新型提供的四轴设定图；图2是本实用新型的结构图。
具体实施方案参见图1、2，本实用新型设置了具有X、Y、Z轴以及绕Z轴旋转的A轴的四轴联动系统，在四轴上分别安装一个电机M1、M2、M3、M4作为执行器，每个电机M1、M2、M3、M4对应连接一个电机驱动器SD1、SD2、SD3、SD4，添设预存数控程序的可编程控制器PLC，PLC与监控设备OP通过地址总线MP相连，PLC的四轴路径与定位功能模块FM的输出端接电机驱动器的输入端。
见图1，激光打孔机的两维工作台3在互相垂直的两个方向上移动，这两个方向定义为X轴和Y轴。与X轴、Y轴垂直的轴定义为Z轴，传输激光束2的激光头(即聚焦装置)可在Z轴方向上移动。按加工工艺，工件1绕Z轴旋转，把虚拟的旋转轴定义为A轴。Z轴上的激光束2的给进由受相应电机控制移动的激光头实现，工件1以A轴旋转由受相应电机控制的旋转工作台4实现。旋转工作台4置于两维工作台3上，两维工作台3平动时，承载工件1的旋转工作台4同时按一定转速旋转，各具体的机械结构分别属于现有技术。加工工件1时，X轴、Y轴、Z轴和A轴能在正反两个方向点平动，X轴、Y轴、Z轴能联动。激光打孔机根据具体生产需要打不同类型的孔，如两段直孔，直孔，锥度盲孔，锥度明孔和半球形盲孔等等，均由X轴作阻尼震荡运动、Z轴配合进给、A轴独立旋转等运动实现。
本实用新型实施例具体主要由这三部分组成第一部分是可编程控制器PLC，负责系统的输入输出信号处理、程序运行，本实施例选用SIEMENS公司的产品，由包括一个电源模块PS，一个CPU模块，一个数字量输入模块SM1，一个数字量输出模块SM2以及一个四轴路径与定位功能模块FM(电源模块型号为PS307、CPU模块型号为S7-314、数字量输入模块型号为SM321、数字量输出模块型号为SM322、四轴路径与定位功能模块型号为FM357-2)，各模块之间有通信线R BUS连接，并由电源模块PS为各部分提供电源。PLC起着核心的作用，它接收的信号第一方面来自用户的主令控制信号，包括X轴、Y轴、Z轴两个方向的多速点动、A轴低速运动、自动运行、运行取消、参数输入、故障清除及由组合键形成的特殊功能输入等；第二方面来自驱动器以及激光电源的状态信号；第三方面来自驱动器输出的位置和速度信号，第四方面来自监控设备的控制信号(尺寸、速度等参数)。PLC的四轴路径与定位功能模块中预存各种孔型对应的数控程序(NC程序)，在监控设备的人机界面中选定孔型并输入参数后，四轴路径与定位功能模块调用相应NC程序后由x2端口输出信号，控制四轴运动；CPU模块处理来自输入模块、四轴路径与定位功能模块、监控设备的指令；输入模块的作用是将来自监控设备控制面板的外部输入信号处理为数字信号，然后发给CPU；输出模块的作用是将来自CPU的执行指令转换为模拟量，驱动如接触器、继电器、电磁阀等执行器件，可以实现报警等功能。本实用新型选用16位的输入模块和输出模块，根据需要，可以选择输入模块和输出模块位数更高的PLC。第二部分是电机驱动器，选用的是Panasonic公司的产品，由四个MINASA系列交流伺服电机驱动器组成，它们的功能主要是接受PLC的输出信号并提供足够的功率驱动电机运行。第三部分为执行器，选用的也是Panasonic公司的产品，由四个交流伺服电机组成，分别安装于四个轴上，每个伺服电机都带有增量式编码器(IE1～4)，编码器将检测到的位置和速度信号输入到驱动器，再由驱动器输出至PLC的功能模块FM357-2的x3、x4、x5、x6端口，构成自反馈回路，以确保四轴运动正确。根据具体情况，四轴上的电机也可以选用步进式，并采用相应的电机驱动器。
本实用新型的工作过程为(1)在监控设备的操作界面中输入孔型的特征尺寸参数(如锥形孔的椎角a，孔深h)和速度参数描述待加工零件；(2)在可编程控制器PLC的四轴路径与定位功能模块中调用相应的NC程序；(3)检查在步骤1中所设参数是否正确，正确即控制激光机进行打标，不正确则返回步骤1。
权利要求1.一种激光打孔机控制装置，包括含有监控设备的控制两维工作台平面移动数控系统，其特征在于设置具有X、Y、Z轴以及绕Z轴旋转的A轴的四轴联动系统，各族四轴分别安装了一个电机[M1、M2、M3、M4]作为执行器，每个电机[M1、M2、M3、M4]对应连接一个电机驱动器[SD1、SD2、SD3、SD4]，添设预存数控程序的可编程控制器PLC，PLC与监控设备OP通过地址总线MP相连，PLC的四轴路径与定位功能模块FM的输出端接电机驱动器的输入端。
2.权利要求1所述的控制装置，其特征在于可编程控制器PLC包括一个电源模块PS，一个CPU模块，一个数字量输入模块SM1，一个数字量输出模块SM2以及一个四轴路径与定位功能模块FM。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于执行器采用交流伺服电机，电机驱动器采用交流伺服电机驱动器。
专利摘要本实用新型提供了一种激光打孔机控制装置，包括含有监控设备的控制两维工作台平面移动数控系统，其特征是设置具有X、Y、Z轴以及绕Z轴旋转的A轴的四轴联动系统，各族四轴分别安装了一个电机[M1、M2、M3、M4]作为执行器，每个电机[M1、M2、M3、M4]对应连接一个电机驱动器[SD1、SD2、SD3、SD4]，添设预存数控程序的可编程控制器PLC，PLC与监控设备OP通过地址总线MP相连，PLC的四轴路径与定位功能模块FM的输出端接电机驱动器的输入端。本控制装置配合相应激光器可以进行二维、三维激光加工，适用于对金刚石拉丝模、消声器、针头、宝石轴承等工件进行不同形状、不同直径、深度和锥度的打孔和切割，并且易于功能扩展和完善。
文档编号G05B19/18GK2685942SQ200420017079
公开日2005年3月16日 申请日期2004年2月3日 优先权日2004年2月3日
发明者孙文, 吴轩 申请人:武汉楚天激光(集团)股份有限公司