刀具伺服控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及刀具伺服控制系统，包括：上位控制器，用以发送运动指令；驱动器，用以接收所述上位控制器所发送的运动指令以及根据运动指令发送驱动运动指令；具有编码器的马达，马达用以接收由驱动器所发送的驱动运动指令；刀库，具有多把刀具；编码器将马达当下的角度信息回授给驱动器，驱动器传送角度信息至上位控制器，上位控制器根据角度信息得出目前刀号，并依据目标刀号对应于目前刀号得出所需转动的角度，发出正确的运动指令，使马达根据运动指令及所需的转动角度，旋转驱动刀库内的刀具直至所需的刀具到达指定位置为止；采用串行格式机制，使上位控制器对伺服驱动器进行深入控制，获取伺服驱动器的多样信息及编码器的回授。

Tool servo control system

The utility model relates to a cutter servo control system, which comprises an upper controller for transmitting motion instructions, a driver for receiving motion instructions sent by the upper controller and driving motion instructions sent according to the motion instructions, and a motor with an encoder for receiving the drive sent by the driver. The encoder feeds back the current angle information of the motor to the driver, and the driver transmits the angle information to the upper controller. The upper controller obtains the current knife number according to the angle information, and obtains the required rotation angle according to the target knife number corresponding to the current knife number, and sends out the correct operation. Motion command enables the motor to rotate and drive the tool in the tool library according to the motion command and the required rotation angle until the required tool reaches the specified position.

【技术实现步骤摘要】
刀具伺服控制系统
本技术涉及一种刀具伺服控制系统，属于工作机械的控制系统

技术介绍
目前，在工作机械产业，不管车床或铣床，都有更换刀具的需求。为了提升换刀速度，工作机械上同时存在多把刀具有其必要性，刀库便因此而产生。一般来说，加工时只有一把刀具与工件做接触，其它刀具则是静置在刀库中待命，等到需要更换刀具时，刀库就会转动或移动，让目标刀具到达定位。早期的旋转型刀库其动力来源是油压马达，使用凸轮机构与刀库配合，当刀库需要转动时，由上位控制器计算需转动几个刀位，然后发出输入/输出(I/O)讯号，通知油压马达开始转动，在刀库上装有传感器，同样回传I/O讯号通知上位控制器已完成几次转动，最后就会准确停在目标刀位上。使用油压马达驱动刀库时，上位控制器需在可程控器(ProgrammableLogicController,PLC)内编辑刀位检查及命令发送的内容，缺点是一次只能转动一个刀位，在到达目标刀位前，上位控制器必须一直发出转动命令，而且只能透过I/O讯号沟通，因为交流的信息有限，上位控制器无法做更进一步的控制，另一方面，此类机构在刀库转动时的声音及振动也较大。现阶段使用伺服马达来驱动刀库已经慢慢成为主流(以下简称为伺服刀库)，上位控制器将伺服刀库当成运动轴向来控制(例如三轴铣床的XYZ轴)，在规划命令时，上位控制器不是用几号刀位来处理，而是用马达角度来处理，例如刀库可放10把刀，刀位间隔为360度的十分之一，也就是36度，若要转动三个刀位，则上位控制器会发出让刀库转动108度的指令，同时上位控制器以马达编码器的回授来判断刀库目前转到哪个刀位。使用伺服刀库时，上位控制器不用对PLC进行处理，但要客制换刀用的子程序，内容需定义刀库的刀具数量、刀库的转动速度等，并依机台状况自行定义异常警报，因此子程序的撰写者是否考虑周全或经验丰富，会影响刀库的保护程度及异常发生时的处理速度。相较于油压马达的架构，伺服刀库的转动较顺畅且安静，上位控制器藉由编码器回授可精确掌握刀库位置，在应用上已经算相当便利，缺点是上位控制器与下位驱动器之间的整合性不佳，虽然已有足够的信息在交流，但在设定及诊断上仍未能妥善运用。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种刀具伺服控制系统。本技术的目的通过以下技术方案来实现：刀具伺服控制系统，特点是：包括：上位控制器，用以发送运动指令；驱动器，用以接收所述上位控制器所发送的运动指令以及根据运动指令发送驱动运动指令；具有编码器的马达，所述马达用以接收由驱动器所发送的驱动运动指令；刀库，具有多把刀具；所述编码器将马达当下的角度信息回授至驱动器，驱动器传送角度信息至上位控制器，上位控制器根据角度信息得出目前刀号，并依据目标刀号且对应于目前刀号得出所需转动的角度，发出正确的运动指令，使马达根据运动指令及所需的转动角度，旋转驱动刀库内的刀具运动，直至刀具到达指定位置为止。进一步地，上述的刀具伺服控制系统，其中，所述上位控制器通过串行格式与驱动器通讯连接。进一步地，上述的刀具伺服控制系统，其中，还包含异常警报单元。本技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：①由编码器将马达当下的角度信息回授给驱动器，驱动器传送角度信息至上位控制器，上位控制器根据角度信息得出目前刀号，并依据目标刀号对应于目前刀号得出所需转动的角度，发出正确的运动指令，使马达根据运动指令及所需的转动角度，旋转驱动刀库内的刀具直至所需的刀具到达指定位置为止；②刀具伺服控制系统的应用环境下，采用串行格式机制，使上位控制器可对伺服驱动器进行更深入的控制，并获取伺服驱动器的多样信息及马达之编码器的回授，以此为基础，以改善设定及诊断上的运用。附图说明图1：本技术刀具伺服控制系统的示意图；图2：本技术刀具伺服控制系统的操作接口连接示意图；图3：本技术刀具伺服控制系统的流程示意图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。如图1所示，刀具伺服控制系统，包含有上位控制器1、驱动器2、马达3和刀库5，其中马达3还包括编码器4。上位控制器1通过串行格式(Mechatrolink)与驱动器2进行连接。上位控制器1发送运动指令通过串行格式传输运动指令给驱动器2。驱动器2用以接收上位控制器1所发送的运动指令，并根据运动指令发送驱动运动指令传输给马达3。具有编码器4的马达3接收由驱动器2所发送的驱动运动指令。刀库5中具有多把刀具51，编码器4将马达3当下的角度信息回授至驱动器2，驱动器2再通过串行格式传送角度信息给上位控制器1，使得上位控制器1可以根据角度信息得出目前刀号，并依据目标刀号对应于目前刀号得出所需转动的角度，然后再发出正确的运动指令。驱动器2接收上位控制器1所发送出的运动指令，并根据运动指令发送驱动运动指令传输于马达3，马达3用以接收由驱动器2所发送的驱动运动指令，用以驱动刀库5旋转刀库5内的刀具51，直至所需要的刀具51到达指定位置为止。如图2所示，刀具伺服控制系统的操作接口连接关系具有参数设定及储存数据库单元6、监视画面单元7和异常警报单元8，参数设定及储存数据库单元6具备决定刀库的状态设定，其中状态设定包含刀库的刀具数量、刀库转动速度、刀库转动加速度、刀库机构的齿轮比及目标刀号角度误差容许值等等。监视画面单元7用以监视目前刀号、目标刀号、目前转动速度、马达负载、马达扭力、目前马达角度、原点设定是否完成、目标角度是否到达、驱动器状态(伺服开启/关闭(Servoon/off)、工作中、就绪、异警、暂停)等监视状态。异常警报单元8用以刀库原点设定未完成、目标刀号超出范围、目标刀号角度误差过大、速度设定错误、伺服驱动器异常等异常回馈。刀具伺服控制系统的操作接口连接关系，首先通过参数设定及储存数据库单元6设定好以下项目：a)刀库总刀数，b)刀库机构的齿轮比，c)刀库转动速度及加速度，d)目标刀号角度误差容许值等这些状态设定。当设定完成后，在马达3内的编码器4可将马达3当下的角度信息回授至驱动器2；接着，驱动器2再通过串行格式的方式传送角度信息回授至上位控制器1，使得上位控制器1根据此角度信息得出目前刀号，并依据目标刀号对应于目前刀号得出所需转动的角度，以发出正确的运动指令。驱动器2接收由上位控制器1所发送出的运动指令，并根据运动指令发送驱动运动指令传输于马达3，马达3用以接收由驱动器2所发送的驱动运动指令以旋转驱动在刀库5内的刀具直至所需要的刀具到达指定位置为止。在上位控制器1要发出运动指令之前，上位控制器1会先检查刀库的原点，例如：1号刀，是否已设定完成，若原点尚未设定，则上位控制器1会通过异常警报单元8发出警报并通知使用者对刀库中的刀具进行原点设定。若原点已设定完成，则下一步上位控制器1会检查目标刀号是否合理，例如若总刀数为12，但目标刀号大于12或小于1，则上位控制器1会通过异常警报单元8发出警报以通知使用者目前的目标刀号处于不合理数值状态。若目标刀号为合理数值，此时上位控制器1将发出运动指令给驱动器2，驱动器2再发送驱动运动指令给马达3，马达3根据驱动运动指令完成动作。驱动器2及马达3的相关信息，其包括伺服开启/关闭(Se本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.刀具伺服控制系统，其特征在于：包括：上位控制器，用以发送运动指令；驱动器，用以接收所述上位控制器所发送的运动指令以及根据运动指令发送驱动运动指令；具有编码器的马达，用以接收由驱动器所发送的驱动运动指令；刀库，具有多把刀具；编码器将马达当下的角度信息回授至驱动器，驱动器传送角度信息至上位控制器，上位控制器根据角度信息得出目前刀号，并依据目标刀号且对应于目前刀号得出所需转动的角度，发出正确的运动指令，使马达根据运动指令及所需的转动角度，旋转驱动刀库内的刀具运动，直至刀具到达指定位置为止。

【技术特征摘要】
1.刀具伺服控制系统，其特征在于：包括：上位控制器，用以发送运动指令；驱动器，用以接收所述上位控制器所发送的运动指令以及根据运动指令发送驱动运动指令；具有编码器的马达，用以接收由驱动器所发送的驱动运动指令；刀库，具有多把刀具；编码器将马达当下的角度信息回授至驱动器，驱动器传送角度信息至上位控制器，上位控制器根据角度信息得出目前刀号...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柏莹，萧文玮，陈丁铨，
申请(专利权)人：苏州新代数控设备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32