专利名称：数控龙门磨床控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控龙门磨床控制器。
背景技术：
目前，磨床行业具有高效化、高精度化、直接驱动的发展趋势，我国数控磨床在产品技术上、数量上和品种上还远远不能满足市场需求，国内数控磨床所采用的磨床数控系统一般采用两种方案一种是购买进口数控系统，这种方式开发相对简单，但成本过高，且技术对外依存性大；一种是采用可编程控制器PLC，其成本低，抗干扰能力强，但是无法实现联动操作。
发明内容本实用新型主要解决现有技术存在的不足之处，提供一种成本低、结构简单、控制精度高、利用嵌入式数控系统加运动控制芯片，通过软件编程来实现两个伺服轴的控制和液压轴的定距操作的数控龙门磨床控制器。为完成上述任务，本实用新型技术解决方案是这样实现的由CPU控制电路、运动控制电路、伺服轴控制电路、输入输出采集电路、手轮信号采集电路组成，其特点是CPU控制电路中的嵌入式数控系统U5与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，伺服轴控制电路中的接收器Ul、U2、U8分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，输入输出采集电路中的光电耦合器U18、U19、U20分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，手轮信号采集电路中的光电耦合器U2 、U24D、U24B、U24C、U24A、U26B分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接。CPU 控制电路是嵌入式数控系统 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、B23、A22-A29、A30、 B13、B14、All、A10、A9-A2 脚依次与运动控制芯片 U3 的 1_5、7_9、10、16、22_29、31、33、34、 35、36、37-44 脚相连。运动控制电路是运动控制芯片U3 的 1-5、7-9、10、16、22-29、31、33、34、35、36、 37-44 脚依次与嵌入式数控系统 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、B23、A22-A29、A30、B13、B14、 All、A10、A9-A2脚相连，95、96、97脚分别与光电耦合器U19的3脚、U20的3脚、U18的3 脚相连，61、62、63、64脚依次与接收器Ul的3、13、5、11脚相连，65、66、67、68脚依次与接收器U2的3、13、5、11脚相连，51、52、53、55脚分别与接收器邯的15、9、7、I脚相连，138、139、 140、141、142、143脚分别与光电耦合器U25D的10脚、U24D的10脚、U24B的14脚、U24C的 12脚、U24A的16脚、U26B的14脚相连。伺服轴控制电路是X轴编码器接口 Jl的9、10、12、13、14、15脚依次与接收器Ul 的7、6、15、14、1、2脚相连，4、3、8、5脚分别与接收器U8的10、11、14、13脚相连；Y伺服轴指令接口 J2的15、14、13、12、10、9脚分别与接收器Ul的10脚、9脚、接收器U2的2、I、14、15 脚连接，3、4、5、8脚依次与接收器U8的3、2、5、6脚相连；Ζ伺服轴指令接口 J3的12、13、14、 15脚依次与接收器U2的9、10、7、6脚相连;接收器Ul的7、6、15、14、1、2、10、9脚分别与X轴编码器接口 Jl的9、10、12、13、14、15脚、Y伺服轴指令接口 J2的15、14脚相连，3、13、5、 11脚分别与运动控制芯片U3的61、62、63、64脚相连;接收器U2的2、I、14、15、9、10、7、6脚分别与Y伺服轴指令接口 J2的13、12、10、9脚、Z伺服轴指令接口 J3的12、13、14、15脚相连，3、13、5、11脚分别与运动控制芯片U3的65、66、67、68脚相连；接收器U8的10、11、14、 13、3、2、5、6脚依次与X轴编码器接口 Jl的4、3、8、5脚、Y伺服轴指令接口 J2的3、4、5、8 脚相连，15、9、7、1脚依次与运动控制芯片U3的51、52、53、55脚相连。输入输出采集电路是光电耦合器U18的3脚与运动控制芯片U3的97脚相连，5脚与运动控制芯片U33的97脚相连；光电耦合器U19的3脚与运动控制芯片U3的95脚相连，5脚与运动控制芯片U33的100脚相连；光电耦合器U20的3脚与运动控制芯片U3的 96脚相连，5脚与运动控制芯片U33的160脚相连；运动控制芯片U33的97、100、160脚依次与光电耦合器U18的5脚、光电耦合器U19的5脚、光电耦合器U20的5脚相连，IN脚与外部信号开关相连，OUT脚与源极驱动U34-U41的IN脚相连；源极驱动U34-U41的IN脚与运动控制芯片U33的OUT脚相连，OUT脚与开关JP1-JP3相连。手轮信号采集电路是手轮接口 J8的3脚经过电阻R29与光电耦合器U24C的5脚相连，4脚经过电阻R30与光电耦合器U24A的I脚相连，5脚经过电阻R31与光电耦合器 U26B的3脚相连，6脚经过电阻R32与光电耦合器U2 的7脚相连，7脚经过电阻R33与光电耦合器U24D的7脚相连，8脚经过电阻R34与光电耦合器U24B的3脚相连；光电耦合器U2 的7脚与电阻R32相连，10脚与运动控制芯片U3的138脚相连；光电耦合器U24D 的7脚与电阻R33相连，10脚与运动控制芯片U3的139脚相连；光电耦合器U24B的3脚与电阻R34相连，14脚与运动控制芯片U3的140脚相连；光电耦合器U24C的5脚与电阻R29 相连，12脚与运动控制芯片U3的141脚相连；光电耦合器U24A的I脚与电阻R30相连，16 脚与运动控制芯片U3的142脚相连；光电耦合器U26B的3脚与电阻R31相连，14脚与运动控制芯片U3的143脚相连。本实用新型与现有技术相比，具有以下特点和积极效果本实用新型中，CPU控制电路中的嵌入式数控系统U5与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，伺服轴控制电路中的接收器Ul、U2、U8分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，输入输出采集电路中的光电耦合器U18、U19、U20分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，手轮信号采集电路中的光电耦合器U2 、U24D、U24B、U24C、U24A、U26B分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接；利用嵌入式数控系统加运动控制芯片，通过软件编程来实现Y轴伺服轴、Z轴伺服轴的控制和X轴液压轴的定距操作；本实用新型降低了成本，简化了电路结构， 提高了控制精度，经测试后控制精度可高达O. 001_。
[0011]图[0012]图[0013]图[0014]图[0015]图[0016]图
I是本实用新型的工作电路结构框图。
2是本实用新型CPU控制电路的电路结构图。
3是本实用新型运动控制电路的电路结构图。
4是本实用新型伺服轴控制电路的电路结构图。
5是本实用新型输入输出采集电路的部分电路结构图。 6是本实用新型输入输出采集电路的部分电路结构图。[0017]图7是本实用新型输入输出采集电路的部分电路结构图。图8是本实用新型输入输出采集电路的部分电路结构图。图9是本实用新型手轮信号采集电路的电路结构图。图10是本实用新型电源电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。实施例1，数控龙门磨床控制器，参照图I-图10所示，由CPU控制电路、运动控制电路、伺服轴控制电路、输入输出采集电路、手轮信号采集电路、电源电路组成，其特点是 CPU控制电路中的嵌入式数控系统U5与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，伺服轴控制电路中的接收器U1、U2、U8分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，输入输出采集电路中的光电耦合器U18、U19、U20分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，手轮信号采集电路中的光电耦合器U2 、U24D、U24B、U24C、U24A、U26B分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接；CPU控制电路是嵌入式数控系统U5的C11-C15、C16-C18、D2、 B23、A22-A29、A30、B13、B14、A11、A10、A9-A2 脚依次与运动控制芯片 U3 的 1_5、7_9、10、16、 22-29、31、33、34、35、36、37-44脚相连；运动控制电路是运动控制芯片U3的1_5、7_9、10、 16、22-29、31、33、34、35、36、37-44 脚依次与嵌入式数控系统 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、 B23、A22-A29、A30、B13、B14、A11、A10、A9-A2 脚相连，95、96、97 脚分别与光电耦合器 U19 的 3脚、U20的3脚、U18的3脚相连，61、62、63、64脚依次与接收器Ul的3、13、5、11脚相连， 65、66、67、68脚依次与接收器U2的3、13、5、11脚相连，51、52、53、55脚分别与接收器U8的 15、9、7、1脚相连，138、139、140、141、142、143脚分别与光电耦合器U25D的10脚、U24D的 10脚、U24B的14脚、U24C的12脚、U24A的16脚、U26B的14脚相连；伺服轴控制电路是 X轴编码器接口 Jl的9、10、12、13、14、15脚依次与接收器Ul的7、6、15、14、1、2脚相连，4、
3、8、5脚分别与接收器U8的10、11、14、13脚相连;￥伺服轴指令接口 J2的15、14、13、12、
10、9脚分别与接收器Ul的10脚、9脚、接收器U2的2、1、14、15脚连接，3、4、5、8脚依次与接收器U8的3、2、5、6脚相连2伺服轴指令接口 J3的12、13、14、15脚依次与接收器U2的
9、10、7、6脚相连;接收器Ul的7、6、15、14、1、2、10、9脚分别与乂轴编码器接口 Jl的9、10、 12、13、14、15脚、Y伺服轴指令接口 J2的15、14脚相连，3、13、5、11脚分别与运动控制芯片 U3的61、62、63、64脚相连;接收器U2的2、I、14、15、9、10、7、6脚分别与Y伺服轴指令接口 J2的13、12、10、9脚、Z伺服轴指令接口 J3的12、13、14、15脚相连，3、13、5、11脚分别与运动控制芯片U3的65、66、67、68脚相连；接收器U8的10、11、14、13、3、2、5、6脚依次与X 轴编码器接口 Jl的4、3、8、5脚、Y伺服轴指令接口 J2的3、4、5、8脚相连，15、9、7、1脚依次与运动控制芯片U3的51、52、53、55脚相连；输入输出采集电路是光电耦合器U18的3脚与运动控制芯片U3的97脚相连，5脚与运动控制芯片U33的97脚相连；光电耦合器U19的 3脚与运动控制芯片U3的95脚相连，5脚与运动控制芯片U33的100脚相连；光电耦合器 U20的3脚与运动控制芯片U3的96脚相连，5脚与运动控制芯片U33的160脚相连；运动控制芯片U33的97、100、160脚依次与光电耦合器U18的5脚、光电耦合器U19的5脚、光电耦合器U20的5脚相连，IN脚与外部信号开关相连，OUT脚与源极驱动U34-U41的IN脚相连；源极驱动U34-U41的IN脚与运动控制芯片U33的OUT脚相连，OUT脚与开关JP1-JP3相连；手轮信号采集电路是手轮接口 J8的3脚经过电阻R29与光电耦合器U24C的5脚相连，4脚经过电阻R30与光电耦合器U24A的I脚相连，5脚经过电阻R31与光电耦合器U26B 的3脚相连，6脚经过电阻R32与光电耦合器U2 的7脚相连，7脚经过电阻R33与光电耦合器U24D的7脚相连，8脚经过电阻R34与光电耦合器U24B的3脚相连；光电耦合器U2 的7脚与电阻R32相连，10脚与运动控制芯片U3的138脚相连；光电耦合器U24D的7脚与电阻R33相连，10脚与运动控制芯片U3的139脚相连；光电耦合器U24B的3脚与电阻 R34相连，14脚与运动控制芯片U3的140脚相连；光电耦合器U24C的5脚与电阻R29相连，12脚与运动控制芯片U3的141脚相连；光电耦合器U24A的I脚与电阻R30相连，16脚与运动控制芯片U3的142脚相连；光电耦合器U26B的3脚与电阻R31相连，14脚与运动控制芯片U3的143脚相连；本实施例中，嵌入式数控系统U5采用PC104，运动控制芯片U3 采用EPCI06988，运动控制芯片U33采用EDI0832，，源极驱动U34-U41均采用UDN2987LW， 光电耦合器U18-U20均采用PC410，光电耦合器U24A、U24B、U24C、U24D、U26B、U2 均采用PS2805-4，接收器Ul、U2均采用DS26C32ATM，接收器U8采用DS26C31TM，电源芯片采用 LM2576，X轴编码器接口 J1、Y伺服轴指令接口 J2、Z伺服轴指令接口 J3、手轮接口 J8均采用DB15，这构成了本实用新型的一种结构。本实用新型具体工作过程是启动液压站，液压站来回定距循环操作；当选择手动模式时，可对X轴、Y轴和Z轴电机进行点动的正反操作；当选择手轮模式时，可对X轴、Y 轴和Z轴电机进行手轮的正反操作；当选择自动模式时，可实现磨床的自动运行操作，编程支持G代码操作，磨床轨迹可由编程者自由编程。
权利要求1.一种数控龙门磨床控制器，由CPU控制电路、运动控制电路、伺服轴控制电路、输入输出采集电路、手轮信号采集电路组成，其特征在于CPU控制电路中的嵌入式数控系统U5 与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，伺服轴控制电路中的接收器U1、U2、U8分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，输入输出采集电路中的光电耦合器U18、U19、U20 分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接，手轮信号采集电路中的光电耦合器U25D、 U24D、U24B、U24C、U24A、U26B分别与运动控制电路中的运动控制芯片U3连接。
2.根据权利要求I所述的数控龙门磨床控制器，其特征在于所述CPU控制电路是嵌入式数控系统 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、B23、A22-A29、A30、B13、B14、A11、A10、A9-A2 脚依次与运动控制芯片 U3 的 1-5、7-9、10、16、22-29、31、33、34、35、36、37-44脚相连。
3.根据权利要求I所述的数控龙门磨床控制器，其特征在于所述运动控制电路是运动控制芯片U3的1-5、7-9、10、16、22-29、31、33、34、35、36、37-44脚依次与嵌入式数控系统 U5 的 C11-C15、C16-C18、D2、B23、A22-A29、A30、B13、B14、A11、A10、A9-A2 脚相连，95、96、97 脚分别与光电耦合器U19的3脚、U20的3脚、U18的3脚相连，61、62、63、64脚依次与接收器Ul的3、13、5、11脚相连，65、66、67、68脚依次与接收器U2的3、13、5、11脚相连，51、52、 53、55脚分别与接收器U8的15、9、7、I脚相连，138、139、140、141、142、143脚分别与光电耦合器 U25D 的 10 脚、U24D 的 10 脚、U24B 的 14 脚、U24C 的 12 脚、U24A 的 16 脚、U26B 的 14 脚相连。
4.根据权利要求I所述的数控龙门磨床控制器，其特征在于所述伺服轴控制电路是 X轴编码器接口 Jl的9、10、12、13、14、15脚依次与接收器Ul的7、6、15、14、1、2脚相连，4、 3、8、5脚分别与接收器U8的10、11、14、13脚相连;￥伺服轴指令接口 J2的15、14、13、12、10、9脚分别与接收器Ul的10脚、9脚、接收器U2的2、1、14、15脚连接，3、4、5、8脚依次与接收器U8的3、2、5、6脚相连2伺服轴指令接口 J3的12、13、14、15脚依次与接收器U2的9、10、7、6脚相连;接收器Ul的7、6、15、14、1、2、10、9脚分别与乂轴编码器接口 Jl的9、10、 12、13、14、15脚、Y伺服轴指令接口 J2的15、14脚相连，3、13、5、11脚分别与运动控制芯片 U3的61、62、63、64脚相连；接收器U2的2、I、14、15、9、10、7、6脚分别与Y伺服轴指令接口 J2的13、12、10、9脚、Z伺服轴指令接口 J3的12、13、14、15脚相连，3、13、5、11脚分别与运动控制芯片U3的65、66、67、68脚相连；接收器U8的10、11、14、13、3、2、5、6脚依次与X轴编码器接口 Jl的4、3、8、5脚、Y伺服轴指令接口 J2的3、4、5、8脚相连，15、9、7、1脚依次与运动控制芯片U3的51、52、53、55脚相连。
5.根据权利要求I所述的数控龙门磨床控制器，其特征在于所述输入输出采集电路是光电耦合器U18的3脚与运动控制芯片U3的97脚相连，5脚与运动控制芯片U33的97 脚相连；光电耦合器U19的3脚与运动控制芯片U3的95脚相连，5脚与运动控制芯片U33 的100脚相连；光电耦合器U20的3脚与运动控制芯片U3的96脚相连，5脚与运动控制芯片U33的160脚相连；运动控制芯片U33的97、100、160脚依次与光电耦合器U18的5脚、 光电稱合器U19的5脚、光电稱合器U20的5脚相连，IN脚与外部信号开关相连，OUT脚与源极驱动U34-U41的IN脚相连；源极驱动U34-U41的IN脚与运动控制芯片U33的OUT脚相连，OUT脚与开关JP1-JP3相连。
6.根据权利要求I所述的数控龙门磨床控制器，其特征在于所述手轮信号采集电路是手轮接口 J8的3脚经过电阻R29与光电耦合器U24C的5脚相连，4脚经过电阻R30与光电耦合器U24A的I脚相连，5脚经过电阻R31与光电耦合器U26B的3脚相连，6脚经过电阻R32与光电耦合器U2 的7脚相连，7脚经过电阻R33与光电耦合器U24D的.7脚相连， 8脚经过电阻R34与光电耦合器U24B的3脚相连；光电耦合器U2 的7脚与电阻R32相连，10脚与运动控制芯片U3的138脚相连；光电耦合器U24D的.7脚与电阻R33相连，10脚与运动控制芯片U3的139脚相连；光电耦合器U24B的3脚与电阻R34相连，14脚与运动控制芯片U3的140脚相连；光电耦合器U24C的5脚与电阻R29相连，12脚与运动控制芯片U3的141脚相连；光电耦合器U24A的I脚与电阻R30相连，16脚与运动控制芯片U3的 142脚相连；光电耦合器U26B的3脚与电阻R31相连，14脚与运动控制芯片U3的143脚相连。
专利摘要本实用新型涉及一种数控龙门磨床控制器，由CPU控制电路、运动控制电路、伺服轴控制电路、输入输出采集电路、手轮信号采集电路组成，其特点是CPU控制电路与运动控制电路连接，伺服轴控制电路与运动控制电路连接，输入输出采集电路与运动控制电路连接，手轮信号采集电路与运动控制电路连接，本实用新型利用嵌入式数控系统加运动控制芯片，通过软件编程来实现Y轴伺服轴、Z轴伺服轴的控制和X轴液压轴的定距操作，降低了成本，简化了电路结构，提高了控制精度。
文档编号G05B19/18GK202344366SQ201120387320
公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者边颖 申请人:威海铁鹰数控有限公司