[发明专利]螺旋锥齿轮自动研磨的控制方法

权利要求书

1.一种螺旋锥齿轮自动研磨的控制方法，包括上位机IPC、嵌入式控制器BYC、光栅刻度尺SINO－KA－300和伺服驱动单元BYET，上位机IPC通过TCP端口与嵌入式控制器BYC进行数据交换，嵌入式控制器BYC分别与光栅刻度尺SINO－KA－300和伺服驱动单元BYET连接，其特征在于：

所述上位机IPC的作用是人机交互，包括动态显示系统的状态、输入螺旋锥齿轮研磨相关的参数和触发/进入研磨对应的工作模式；

所述嵌入式控制器BYC负责高速运算和核心控制、信号采集和维持Modbus串行通信；

所述伺服驱动单元BYET包括伺服驱动器和伺服电机，伺服驱动单元BYET驱动伺服电机进行轴向的实时插补运动，保证在研磨时大、小轮齿有恒定的侧隙值和合理的齿面研磨区域；

光栅刻度尺SINO－KA－300为系统的闭环在线反馈，以保证伺服驱动单元移动的精确度；

所述伺服驱动器包括控制A轴的伺服驱动器A、控制C轴的伺服驱动器C、控制V轴的伺服驱动器V、控制H轴的伺服驱动器H、控制G轴的伺服驱动器G，所述伺服驱动器A通过信号线、动力线串接伺服电机A，伺服驱动器C通过信号线、动力线串接伺服电机C，伺服驱动器V通过信号线、动力线串接伺服电机V，伺服驱动器H通过信号线、动力线串接伺服电机H，伺服驱动器G通过信号线、动力线串接伺服电机G；

所述嵌入式控制器BYC通电后进入自检模式、回零模式、手动模式、联动模式或者自动模式，

自检模式：检查上位机IPC通过TCP端口传来的参数是否在允许范围内，参数包括齿轮的旋向、V、H、G各轴的目标位置数据、侧隙设定值、转速、扭矩；

回零模式：控制系统的V、H、G各个工作轴回退到参考原点，以参考原点的位置作为V、H、G各轴的初始坐标位置；

手动模式：通过该模式可以手动调整V、H、G各个工作轴的位置，以初步确定V、H、G各轴的相对位置关系；

联动模式：通过用于确定、细微调整螺旋锥齿轮自动研磨的相关技术参数，以便后续同一批次的该型螺旋锥齿轮按照该参数进行自动研磨；

自动模式：通过联动模式下确定好主从齿轮相关的研磨参数后，同一批次的该型螺旋；

锥齿轮便可在自动模式下运行，依据对应的研磨参数进行自动研磨；

所述回零模式，当嵌入式控制器BYC收到上位机IPC通过TCP端口发来的回零指令时，首先判断目前系统的状态：

如在回零模式中，则忽略该指令；

如在手动模式、联动模式、自动模式中，需要先退出该模式，然后通过控制连接线控制伺服驱动器V、伺服驱动器H、伺服驱动器G进入回零模式；

回零模式的工作流程如下：

第一步、伺服驱动器G驱动伺服电机G控制G轴沿着G方向一直前进；

第二步、嵌入式控制器BYC将第一步对应延时3秒，确保螺旋锥齿轮的主从齿轮脱离啮合；

第三步、伺服驱动器V驱动伺服电机V控制V轴沿V方向后退，伺服驱动器H驱动伺服电机H控制H轴沿H方向前进；

第四步、等待V轴、H轴和G轴都碰到限位点；

第五步、V轴、H轴、G轴开始回零；

第六步、嵌入式控制器BYC检测V轴、H轴、G轴的定位完成信号，等待回零完成；

第七步、设定零点坐标；

所述手动模式，当嵌入式控制器BYC收到上位机IPC通过TCP端口发来的手动指令时，判断目前系统的状态：

如在自动、联动、回零模式中，则忽略该指令；

通过嵌入式控制器BYC控制，控制伺服驱动器V、伺服驱动器H、伺服驱动器G进入手动模式；

所述手动模式分为前进/后退和步进/步退：

前进/后退：实体按钮及手轮操作，在操作过程中进行速度设定；

步进/步退：通过上位机IPC操作，在操作过程中提供单步值，其中1丝为0.01毫米；

所述联动模式，当嵌入式控制器BYC收到上位机IPC通过TCP端口发来的联动指令时，判断目前系统的状态：

如在自动、回零模式中，则忽略该指令；

通过控制连接线控制伺服驱动器V、伺服驱动器H、伺服驱动器G进入联动模式；

联动模式的工作流程如下：

第一步、联动模式启动前，判断G轴当前位置是否小于螺旋锥齿轮主从齿轮间的安全位置，如小于则移动到该安全位置，以防止螺旋锥齿轮主从齿轮碰撞；

第二步、检测G轴的定位完成信号，等待G轴移动完成；

第三步、V、H轴分别移动到螺旋锥齿轮主从齿轮的理论啮合位置；

第四步、检测V、H轴的定位完成信号，等待V、H轴移动完成；

第五步、G轴移动到齿面位置；

第六步、检测G轴的定位完成信号，等待G轴移动完成；

第七步、G轴以较慢的速度移动到齿根，以防止主从轴碰撞；

第八步、采集光栅数据，当采集的光栅数据无变化时，并且对应数值减去G轴的位置命令值的结果大于40丝时，控制G轴停止回退；

第九步、检测G轴的定位完成信号，等待G轴移动完成，开始判断：

1)如光栅数据＜＝主从齿轮在G方向的安全位置，则判断主动齿轮已经顶到从动齿轮的齿根，跳转到步骤10；

2)否则判断为主动齿轮未顶到从动齿轮的齿顶，G轴移动到主从齿轮在G方向的安全位置，等待G轴移动完成，然后跳转到步骤7；

第十步、以G轴目前的位置为基准，移动一个相对位置，使主从齿轮的齿面保持一定的间隙，对应相对位置的计算公式如下：G轴移动相对值＝侧隙设定值＊(主动轮齿数/从动轮齿数)；

第十一步、检测G轴的定位完成信号，等待G轴移动完成；

第十二步、V轴和H轴联动已完成，联动模式完成，退出联动模式；

所述自动模式，当嵌入式控制器BYC收到上位机IPC通过TCP端口发来的自动指令时，判断目前系统的状态：

如在自动、联动、回零模式中，则忽略该指令；

通过控制连接线控制伺服驱动器V轴、H轴、G轴进入自动模式；

自动模式的工作流程如下：

第一步、自动模式启动前，判断G轴当前位置是否小于螺旋锥齿轮的主从齿轮间的安全位置，如小于则移动到该安全位置，以防止主从齿轮碰撞；

第二步、检测G轴的定位完成信号，等待G轴移动完成；

第三步、V、H轴分别移动到主从齿轮的理论啮合位置；

第四步、检测V、H轴的定位完成信号，等待V、H轴移动完成；

第五步、G轴移动到齿面位置；

第六步、检测G轴的定位完成信号，等待G轴移动完成；

第七步、G轴以较慢的速度移动到齿根，以防止主从轴碰撞；

第八步、采集光栅数据，当采集的光栅数据无变化时，并且对应数值减去G轴的位置命令值的结果大于40丝时，控制G轴停止回退；

第九步、检测G轴的定位完成信号，等待G轴移动完成，开始判断：

1)如光栅数据＜＝主从齿轮在G方向的安全位置，则判断主动齿轮已经顶到从动齿轮的齿根，记下此时的光栅数据V0、H0、G0，跳转到步骤10；

2)否则判断为主动齿轮未顶到从动齿轮的齿顶，G轴移动到主从齿轮在G方向的安全位置，等待G轴移动完成，然后跳转到第七步；

第十步、以G轴目前的位置为基准，移动一个相对位置，使主从齿轮的齿面保持一定的间隙，对应相对位置的计算公式如下：

G轴移动相对值＝侧隙设定值＊(主动轮齿数/从动轮齿数)；

第十一步、检测G轴的定位完成信号，等待G轴移动完成；

第十二步、开始研磨：

1)根据旋向及正车/倒车面确定主轴正转/反转，确定转速和力矩；

2)V、H、G轴直线插补到研磨点坐标

＝＝以研磨起始点s0起始

待研磨的齿轮在V方向的起始坐标Vs0＝V基准坐标+V设定值

待研磨的齿轮在H方向的起始坐标Hs0＝H基准坐标+H设定值

待研磨的齿轮在G方向的起始坐标Gs0＝G基准坐标+侧隙设定值＊(主动轮齿数/从动轮齿数)

＝＝齿轮小端开放了5个点，分别为t1－t5，齿轮大端开放了5个点，分别为h1－h5

V坐标＝V设定值+上一点V坐标

H坐标＝H设定值+上一点H坐标

G坐标＝G基准坐标+侧隙设定值＊(主动轮齿数/从动轮齿数)；

3)停留该点并计时；

4)齿轮一面所有点位是否移完，没有则重复2)－4)；

5)齿轮另一面是否开放，开放则重复1)－4)；

6)是否存在下一相位，是则重复1)－5)，否则研磨完成；

第十三步、检查装卸位置功能是否开放，开放则V轴、H轴、G轴移动到装卸位置，不开放则G轴移动到默认位置，V、H轴保持不动；

自动循环结束，退出自动模式。