排刀型数控车床双闭环伺服控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机床技术领域，尤其是涉及一种排刀型数控车床双闭环伺服控制系统。
【背景技术】
[0002]随着现代制造行业加工水平的不断提高，数控机床已经被广泛应用于制造业。现有技术中，数控车床主要采用开环或半闭环控制。所谓的半闭环控制就是采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差(丝杠的反向间隙及螺距误差等)不能克服或补偿。而且对机床丝杠和丝杠螺母等传动件的精度要求很高，然而我国制造业发展水平较低，设备陈旧，精度差，很难加工出机床所需的高精度的传动零部件，我国机床制造中对于一些高精度的零部件主要靠进口，不仅成本很高，而且大大延长了机床的制造周期，严重阻碍了我国机床业的发展。
[0003]随着制造业的迅速发展，对一些轴套类，特别是回转型盘类零部件的精度要求越来越高，采用开环或半闭环控制的排刀型数控车床已经不能满足制造业发展的需要。半闭环控制进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差(丝杠的反向间隙及螺距误差)不能克服或补偿，所以采用半闭环控制已不能满足高精度排刀型数控车床的需要了，阻碍了高精密排刀型数控车床的发展。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种排刀型数控车床双闭环伺服控制系统，其结构简单，实现方便，降低了实现成本，缩短了制造周期，提高了加工精度，快速性和跟随性好，工作可靠性高，故障率低，实用性强。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种排刀型数控车床双闭环伺服控制系统，包括车床数控系统，其特征在于:还包括与所述车床数控系统相接的位置控制器、与所述位置控制器相接的速度控制器和与所述速度控制器相接且用于对车床电机进行驱动的电机驱动器，所述车床电机上安装有用于对车床电机的转速和转动位置进行实时检测的编码器，所述编码器的转动位置信号输出端与所述位置控制器的第一信号输入端相接，所述编码器的转速信号输出端与所述速度控制器的信号输入端相接；车床移动部件工作台的左端和右端分别安装有左支架和右支架，所述左支架和右支架上安装有撞块支架和用于对车床排刀的位移量进行实时检测的光栅尺，所述光栅尺的位移量信号输出端与所述位置控制器的第二信号输入端相接；车床十字滑台上安装有连接板，所述连接板上安装有限位开关支架，所述限位开关支架上安装有限位开关，所述撞块支架上从左到右依次安装有均与所述限位开关配合使用的左限位块、零位块和右限位块，所述限位开关与所述位置控制器的第三信号输入端相接。
[0006]上述的排刀型数控车床双闭环伺服控制系统，其特征在于:所述车床电机为伺服电机，所述电机驱动器为伺服电机驱动器。
[0007]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0008]1、本发明结构简单，设计合理，实现方便。
[0009]2、本发明同时将安装车床电机上的编码器和安装在车床移动部件工作台的光栅尺纳入位置控制的闭环之内，能够实现对车床电机运动误差的修正和有效补偿，实现了对排刀型车床的滚珠丝杠、丝杠螺母、工作台及刀具的实际位移的有效控制，使得排刀型车床采用国产的传动件就能够达到或超过当前市场上的排刀型数控机床的精度，能够降低排刀型数控车床的实现成本，缩短排刀型数控车床的制造周期，提高排刀型数控车床的加工精度。
[0010]3、本发明的快速性和跟随性好，工作可靠性高,故障率低，维护维修成本低。
[0011]4、在排刀型数控车床上采用本发明后，滚珠丝杠副存在间隙，或者是联轴器、或者是丝杠螺母安装座安装件之间松动，或者光栅尺的安装环节发生松动，都可以从位置反馈的数据比较出来，以便处理。
[0012]5、本发明的实用性强，便于推广使用。
[0013]综上所述，本发明结构简单，实现方便，降低了实现成本，缩短了制造周期，提高了加工精度，快速性和跟随性好，工作可靠性高，故障率低，实用性强。
[0014]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的电路原理框图。
[0016]图2为本发明光栅尺和限位开关在排刀型数控车床的安装位置示意图。
[0017]附图标记说明:
[0018]I一车床十字滑台； 2—车床移动部件工作台；3—左支架；
[0019]4一光栅尺； 5—撞块支架；6—左限位块；
[0020]7一限位开关支架； 8—限位开关；9一连接板；
[0021]10—零位块； 11 一右限位块；12—右支架；
[0022]13—位置控制器； 14一速度控制器；15—电机驱动器；
[0023]16—车床电机； 17—编码器；18—车床数控系统。
【具体实施方式】
[0024]如图1和图2所示，本发明包括车床数控系统18，还包括与所述车床数控系统18相接的位置控制器13、与所述位置控制器13相接的速度控制器14和与所述速度控制器14相接且用于对车床电机16进行驱动的电机驱动器15，所述车床电机16上安装有用于对车床电机16的转速和转动位置进行实时检测的编码器17，所述编码器17的转动位置信号输出端与所述位置控制器13的第一信号输入端相接，所述编码器17的转速信号输出端与所述速度控制器14的信号输入端相接；车床移动部件工作台2的左端和右端分别安装有左支架3和右支架12，所述左支架3和右支架12上安装有撞块支架5和用于对车床排刀的位移量进行实时检测的光栅尺4，所述光栅尺4的位移量信号输出端与所述位置控制器13的第二信号输入端相接；车床十字滑台I上安装有连接板9，所述连接板9上安装有限位开关支架7，所述限位开关支架7上安装有限位开关8，所述撞块支架5上从左到右依次安装有均与所述限位开关8配合使用的左限位块6、零位块10和右限位块11，所述限位开关8与所述位置控制器13的第三信号输入端相接。
[0025]本实施例中，所述车床电机16为伺服电机，所述电机驱动器15为伺服电机驱动器。
[0026]本发明的工作原理及工作过程是:安装在车床电机16上的编码器17对车床电机16的转速和转动位置进行实时检测，并将检测到的车床电机16的转速信号反馈给速度控制器14，将检测到的车床电机16的转动位置信号反馈给位置控制器13，同时，安装在车床移动部件工作台2上的光栅尺4对车床排刀的位移量进行实时检测，并将检测到的车床排刀的位移量信号反馈给位置控制器13，构成了两路位置闭环数据，形成了双位置闭环伺服控制系统；位置控制器13对其接收到的信号进行处理后输出给速度控制器14，速度控制器14对其接收到的信号进行处理后再输出给电机驱动器15，电机驱动器15驱动车床电机16运转，并适时进行车床电机16运动误差的修正和有效补偿。
[0027]以上工作过程中，限位开关8检测到的信号实时输出给位置控制器13，当限位开关8碰撞到零位块10时，说明车床排刀移动到了起始的零位位置处，当限位开关8碰撞到左限位块6时，说明车床排刀移动到了左极限位置处，当限位开关8碰撞到右限位块11时，说明车床排刀移动到了右极限位置处。
[0028]综上所述，本发明实现了对排刀型车床的滚珠丝杠、丝杠螺母、工作台及刀具的实际位移的有效控制，使得排刀型车床采用国产的传动件就能够达到或超过当前市场上的排刀型数控机床的精度。
[0029]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种排刀型数控车床双闭环伺服控制系统，包括车床数控系统(18)，其特征在于:还包括与所述车床数控系统(18)相接的位置控制器(13)、与所述位置控制器(13)相接的速度控制器(14 )和与所述速度控制器(14 )相接且用于对车床电机(16 )进行驱动的电机驱动器(15)，所述车床电机(16)上安装有用于对车床电机(16)的转速和转动位置进行实时检测的编码器(17)，所述编码器(17)的转动位置信号输出端与所述位置控制器(13)的第一信号输入端相接，所述编码器(17)的转速信号输出端与所述速度控制器(14)的信号输入端相接；车床移动部件工作台(2 )的左端和右端分别安装有左支架(3 )和右支架(12 )，所述左支架(3 )和右支架(12 )上安装有撞块支架(5 )和用于对车床排刀的位移量进行实时检测的光栅尺(4)，所述光栅尺(4)的位移量信号输出端与所述位置控制器(13)的第二信号输入端相接；车床十字滑台(I)上安装有连接板(9)，所述连接板(9)上安装有限位开关支架(7 )，所述限位开关支架(7 )上安装有限位开关(8 )，所述撞块支架(5 )上从左到右依次安装有均与所述限位开关(8)配合使用的左限位块(6)、零位块(10)和右限位块(11)，所述限位开关(8)与所述位置控制器(13)的第三信号输入端相接。
2.按照权利要求1所述的排刀型数控车床双闭环伺服控制系统，其特征在于:所述车床电机(16)为伺服电机，所述电机驱动器(15)为伺服电机驱动器。
【专利摘要】本发明公开了一种排刀型数控车床双闭环伺服控制系统，包括车床数控系统，还包括位置控制器、速度控制器和电机驱动器，车床电机上安装有编码器，编码器与位置控制器和速度控制器均相接；车床移动部件工作台上安装有左支架和右支架，左支架和右支架上安装有撞块支架和用于对车床排刀的位移量进行实时检测的光栅尺，光栅尺与位置控制器相接；车床十字滑台上安装有连接板，连接板上安装有限位开关支架，限位开关支架上安装有限位开关，撞块支架上从左到右依次安装有均与限位开关配合使用的左限位块、零位块和右限位块，限位开关与位置控制器相接。本发明实现方便，降低了实现成本，缩短了制造周期，提高了加工精度，工作可靠性高，实用性强。
【IPC分类】G05B19-404
【公开号】CN104656559
【申请号】CN201310583626
【发明人】王社民, 叶建锋, 邵平列
【申请人】西北机器有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月18日