[发明专利]一种数控刀架的伺服驱动系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床控制领域，更具体地说，涉及一种数控刀架的伺服驱动系统和方法。

背景技术

数控加工中心的刀库和数控机床的刀架(刀塔)是很普遍使用的数控子系统，用于变换刀架位置切换不同的刀架以完成车、铣、钻等工艺过程。目前数控刀架的控制架构主要为数控上位机、刀架控制器和伺服驱动器组合进行控制。由数控上位机根据换刀指令计算路径并发出脉冲形式的外部位置指令给刀架控制器，由刀架控制器控制伺服驱动器完成刀架定位。

由数控上位机直接控制刀架控制器，需在数控上位机中编辑程序，操作繁琐，不便于维护，接线繁琐。使用刀架控制器的架构，刀架控制器增加了硬件成本。并且数控上位机和刀架控制器采用脉冲形式的外部位置指令控制伺服驱动器，会有丢失或增加脉冲的情况，容易造成累计误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有数控刀架的控制架构中数控上位机以脉冲形式发送外部位置指令控制伺服驱动器容易丢失或增加脉冲的缺陷，提供一种数控刀架的伺服驱动系统和方法，数控上位机将换刀指令发送给伺服驱动器，由伺服驱动器对路径进行计算，并通过刀架弹出收回机构直接对刀架进行控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种数控刀架的伺服驱动系统，包括：数控上位机、伺服驱动器、刀架弹出收回机构、伺服电机和刀架装置；

其中，所述数控上位机通过输入输出端口发送换刀指令，所述换刀指令包括指定刀架的目标位置；

所述伺服驱动器在接收换刀指令后被触发，根据刀架的当前位置和目标位置计算出刀架转动的方向和距离，并生成刀架弹出指令发送给刀架弹出收回机构控制刀架弹出；伺服驱动器在控制刀架弹出后根据已经计算出的刀架需要转动的方向和距离生成电机控制信号给伺服电机控制刀架转动走位至目标位置；伺服驱动器在刀架转动到目标位置后发送刀架收回指令控制刀架弹出收回机构收回刀架。

在根据本发明所述的数控刀架的伺服驱动系统中，所述伺服驱动器进一步包括路径计算模块，刀架控制模块以及电机控制模块；

所述路径计算模块，用于接收换刀启动指令后根据刀架的当前位置和目标位置计算出刀架转动的方向和距离；

所述刀架控制模块，用于发送刀架弹出指令给刀架弹出收回机构控制刀架弹出，并在刀架弹出到位后发送弹出到位信号给所述电机控制模块，并在接收电机转动到位信号后生成刀架收回指令控制刀架弹出收回机构收回刀架；

所述电机控制模块，用于在接收弹出到位信号后根据计算出的刀架需要转动的方向和距离生成电机控制信号，并发送给伺服电机控制刀架转动走位，并在刀架转动到目标位置后发送电机转动到位信号给刀架控制模块。

在根据本发明所述的数控刀架的伺服驱动系统中，所述系统还包括：刀架弹出传感器，用于检测刀架弹出的位置是否到达弹出极限位置；所述伺服驱动器的刀架控制模块根据所述刀架弹出传感器的检测结果，在到达弹出极限位置时发送弹出到位信号，在没有到达弹出极限位置时控制刀架继续弹出。

在根据本发明所述的数控刀架的伺服驱动系统中，所述系统还包括：刀架收回传感器，用于检测刀架收回的位置是否到收回极限位置；所述伺服驱动器的刀架控制模块根据所述刀架收回传感器的检测结果，在没有到达收回极限位置时控制刀架继续收回，在已经到达收回极限位置时生成收回到位信号，并将刀架的当前位置反馈给数控上位机。

在根据本发明所述的数控刀架的伺服驱动系统中，所述伺服驱动器还包括：一致信号反馈模块，用于在路径计算模块接收到换刀启动指令后将刀架的一致信号设定为无效并发送给数控上位机，并在接收刀架控制模块生成的收回到位信号后将刀架的一致信号设定为有效并发送给数控上位机以激活该刀架。

在根据本发明所述的数控刀架的伺服驱动系统中，所述路径计算模块根据伺服电机的编码器的反馈获取刀架的当前位置的绝对坐标，并根据刀架的目标位置的绝对坐标与当前位置的绝对坐标计算出最短路径的刀架转动的方向和距离。

本发明还相应提供了一种数控刀架的伺服驱动方法，包括以下步骤：

S1、数控上位机通过输入输出端口发送换刀指令，所述换刀指令包括指定刀架的目标位置；

S2、伺服驱动器在接收换刀指令后被触发，根据刀架的当前位置和目标位置计算出刀架转动的方向和距离；

S3、伺服驱动器发送刀架弹出指令给刀架弹出收回机构控制刀架弹出；

S4、伺服驱动器根据刀架转动的方向和距离生成电机控制信号，并发送给伺服电机控制刀架转动走位至目标位置；