CN2908023Y - 采用主轴模拟量换档数控机床的变频控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型采用主轴模拟量换档数控机床的变频控制装置，涉及机床驱动主加工部件的控制装置，尤其是工作主轴在预定位置调节和制动的控制装置。采用主轴模拟量换档数控机床的变频控制装置包括主轴变频器及与其联接的微机控制器和电机。微机控制器的模拟输出信号控制主轴变频器的模拟输入端，主轴变频器控制电机。具有高转速及低转速时功率输出较大、摆脱主轴变速箱等优点。

Description

采用主轴模拟量换档数控机床的变频控制装置

所属技术领域

本实用新型涉及机床驱动主加工部件的控制装置，尤其是工作主轴在预定位置调节和制动的控制装置。

背景技术

目前，机床的工作主轴在预定位置调节和制动的控制装置，均采用主轴变速箱转换和对主轴电机变频控制来实现高变速比和均匀输出功率。变频器控制的电机一般可在30％-120％的范围内实现无级调速，但运行在高速和低速时输出功率将大大地减低。为了在高速和低速时达到均匀的输出功率，通常主轴变速箱在主轴低转速输出时提高速比，主轴高转速输出时降低速比，使控制主轴电机的变频器工作在最佳的工作范围内，以获得均匀的输出功率。因而存在着高转速及低转速时功率输出偏小的弊病。同时，在无主轴变速箱的机床上无法实现速比转换，也就是说速比转换依赖于主轴变速箱。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提供一种高转速及低转速时功率输出较大的、摆脱主轴变速箱的、采用主轴模拟量换档数控机床的变频控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：采用主轴模拟量换档数控机床的变频控制装置包括主轴变频器及与其联接的微机控制器和电机。微机控制器的模拟输出信号控制主轴变频器的模拟输入端，主轴变频器控制电机。

本实用新型的有益效果是：由于采用主轴模拟量换档，所以具有高转速及低转速时功率输出较大、摆脱主轴变速箱等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例，对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例一的电原理图。

图中：1、主轴变频器，2、电机，3、微机控制器。

具体实施方式

如图1所示，一种采用主轴模拟量换档数控机床的变频控制装置，包括主轴变频器1及与其联接的微机控制器3和电机2。微机控制器3的模拟输出信号控制主轴变频器1的模拟输入端，主轴变频器1控制电机2。微机控制器3的模拟输出信号SVC和0V控制主轴变频器1的模拟输入端VRF和ACM，主轴变频器1的输出端W、V、U通过接触器KM1、KM2和继电器KA1、KA2控制电机2。

如图1所示，电机2是多速电机。多速电机替代机床主轴变速箱，实现速比转换，采用变频器实现无级调速，使机床主轴在8倍的变速比范围内获得比较均匀的输出功率。

本实用新型的工作原理简述如下。

第一、CNC数控机床控制***的设置(以KND K1TBII增加换档功能数控***为例)

***参数的设置

M代码增加功能：M41为主轴1档高速，M42为主轴2档低速。

***参数设定：将***参数036号主轴模拟量自动换档功能位AGER：＝1置位有效。

高、低档模拟最高主轴转速参数设定：***参数P031设定低档的模拟最高转速；***参数P032设定高档的模拟最高转速。

***的输入与输出信号

M41I为主轴低档到位信号输入；M42I为主轴高档到位信号输入。

M410为主轴低档换档信号输出；M420为主轴高档换档信号输出。

编程格式：M41P Q L：M42P Q L。其中：P为换档时延迟时间1；Q为换档时延迟时间2；L为换档时，换档的主轴转速。

第二、微机控制器CNC主轴转速换档控制过程

根据加工产品编制程序设置主轴档位：M41为主轴低档，M42为主轴高档。根据机床的机械特性设置换档的延迟时间P为延迟时间X，Q为延迟时间Y和L为换档的主轴转速Z。

机床数控***的程序执行到M41和M42指令时，先检查参数P036的AGER是否为1，选择模拟主轴功能，否则产生报警。然后检查输出状态是否与当前的档位一致，如果一致，M代码结束，不进行换档。如果不一致，进行下一步的换档过程。

主轴转速为编程L指定的转速Z，如果有运动时暂停运动；延迟P指定的延迟时间X后，关闭原档位输出信号同时输出新的换档信号M420或M410；检查档位到位输入信号M42I或M41I，如果到位信号有效进行下一步，否则等待直至到位信号有效。

延迟Q指定的延迟时间Y，按新的主轴转速输出模拟主轴指令值，换档结束。

第三、主轴控制电路的控制过程

附图为机床数控***在上电复位状态时控制***开关状态。

主轴变频器1由三相电源380V通过保护主轴变频器1的断路器ZD1供电，R、S、T为主轴变频器1电源输入端，U、V、W为主轴变频器1控制输出端，分别与主轴转速高档接触器控制常开触头KM1-3和主轴转速低档接触器控制常开触头KM2-3连接；主轴转速高档接触器控制常开触头KM1-3另一端与电机2的高档输入端U1、V1、W1连接；主轴转速低档接触器控制常开触头KM2-3另一端与电机2的低档输入端U2、V2、W2连接。主轴变频器1正转信号输入RR、DCM接有正转继电器信号输出常开触头KA1-2；反转信号输入FR、DCM接有反转继电器信号输出常开触头KA2-2。主轴变频器1的模拟信号输入端VRF、ACM与微机控制器3主轴模拟信号输出端SVC、0V相连。微机控制器3由单相电源220V单独供电。

当程序执行到M41时，微机控制器3主轴转速换档控制过程进行换档，并在其对应端口M410产生输出信号，通过主轴转速高档继电器信号输出常闭触头KA3-1，使主轴转速低档继电器线圈KA4得电吸合，主轴转速低档继电器信号输出常开触头KA4-2接通，控制电源110V通过主轴转速低档继电器信号输出接通的常开触头KA4-2和主轴转速高档接触器信号输出常闭触头KM1-2，使主轴转速低档接触器线圈KM2得电吸合，主轴转速低档接触器控制输出常开触头KM2-3接通，接通电机2低速输入端子U2、V2、W2；常闭触头KM1-2断开锁定主轴转速高档接触器线圈KM1防止误动作。同时，常开触头KM1-1接通，数控***微机控制器3检测输入端口M41I的主轴转速高档接触器控制输出常开触头KM1-1接通信号后，M41延迟时间Q指定的延迟时间Y，然后按新的主轴转速输出模拟主轴指令值，主轴变频器1根据模拟主轴指令值信号SVC高低产生输出频率，控制电机2的低档转速。

当程序执行到M42，微机控制器3主轴转速换档控制过程进行换档，并在其对应端口M420产生输出信号，通过主轴转速低档继电器信号输出常闭触头KA4-1，使主轴转速高档继电器线圈KA3得电吸合，主轴转速高档继电器信号输出常开触头KA3-2接通，控制电源110V通过主轴转速高档继电器信号输出接通的常开触头KA3-2和主轴转速低档接触器信号输出常闭触头KM2-2，使主轴转速高档接触器线圈KM1得电吸合，主轴转速高档接触器控制输出常开触头KM1-3接通，接通电机2低速输入端子U1、V1、W1；常闭触头KM2-2断开锁定主轴转速低档接触器线圈KM2防止误动作。同时，常开触头KM1-1接通，数控***微机控制器3检测输入端口M41I的主轴转速高档接触器控制输出常开触头KM2-1接通信号后，M42延迟时间Q指定的延迟时间Y，然后按新的主轴转速输出模拟主轴指令值，主轴变频器1根据模拟主轴指令值信号SVC高低产生输出频率，控制电机2的高档转速。

当程序执行到M03时，微机控制器3输出正转信号M03，通过反转继电器信号输出常闭触头KA2-1，使正转继电器线圈KA1得电吸合，正转继电器信号输出常开触头KA1-2接通，主轴变频器1正转信号输入FR、DCM有效，电机2正转；同时正转继电器信号输出常闭触头KA1-1断开，锁定反转继电器线圈KA2，防止误动作。

当程序执行到M04时，微机控制器3输出反转信号M04，通过正转继电器信号输出常闭触头KA1-1，使反转继电器线圈KA2得电吸合，反转继电器信号输出常开触头KA2-2接通，主轴变频器1正转信号输入RR、DCM有效，电机2反转；同时反转继电器信号输出常闭触头KA2-1断开，锁定正转继电器线圈KA1，防止误动作。

本实用新型M03、M04、M41和M42编程顺序无特殊要求，以最后一次确认为原则。

Claims (2)

1、一种采用主轴模拟量换挡数控机床的变频控制装置，包括主轴变频器(1)及与其联接的微机控制器(3)和电机(2)，其特征在于微机控制器(3)的模拟输出信号控制主轴变频器(1)的模拟输入端，主轴变频器(1)控制电机(2)。

2、按权利要求1所述的采用主轴模拟量换挡数控机床的变频控制装置，其特征在于电机(2)是多速电机。

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