[发明专利]一种高精度自动整分装置控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种高精度自动整分装置控制系统，其特征在于，包括：

总控单元：所述总控单元包括PLC控制器、电源模块、通讯模块、输入模块及输出模块；其中电源模块为总控单元供电；PLC控制器采集输入模块的压力数据，并经通讯模块及输出模块协同输出控制信号；

通讯模块：所述通讯模块经伺服驱动器控制整分装置的运动控制单元；

输出模块：所述输出模块经电磁阀控制整分装置的逻辑动作单元；

输入模块：所述输入模块为压力传感器，该压力传感器检测运动控制单元与逻辑动作单元之间的协同动作压力。

2.根据权利要求1所述的一种高精度自动整分装置控制系统，其特征在于：所述伺服驱动器经通讯模块以RS485串口通信方式接收PLC控制器的控制信号，且伺服驱动器分别控制整分装置的第一伺服电机和第二伺服电机；所述第一伺服电机为整分装置的主轴提供轴向伸缩动力；所述第二伺服电机为整分装置的主轴提供周向旋转动力。

3.根据权利要求1所述的一种高精度自动整分装置控制系统，其特征在于：所述逻辑动作单元布设在整分装置的托盘底面上，用以控制托盘包括转角及倾角在内的定位姿态，该逻辑动作单元包括布设在托盘中部底面上的中心零点模块以及布设在托盘四周底面上的四周零点模块。

4.根据权利要求1所述的一种高精度自动整分装置控制系统，其特征在于：所述总控单元的PLC控制器还通过RS232串口通信方式连接数控机床及人机交互单元。

5.一种如权利要求1所述的高精度自动整分装置控制系统采用的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，工作准备：正式工作前，手动点击人机交互界面的工作准备按钮，进行回归零点操作；第一伺服电机控制花键主轴旋转，使得中心零点位于零点角度的位置；第二伺服电机驱动主轴末端的中心零点模块位于初始位置，即缩进装置内部，低于四周零点端面；

步骤二，安装托盘：工作准备完成后，整分装置的各个部件皆位于初始位置，然后点击人机界面的装活按钮，将四周零点模块打开，接下来利用机械臂将带有零件的托盘通过其背部四周零点模块中的四个拉钉安装在四周零点上，然后点击人机交互单元的夹紧托盘按钮，则通过零点的夹紧定位功能，使得托盘和零件固定在整分装置侧边，使零件处于托盘开口向下安装时的0度位置，然后即可进行加工第一个面的加工工作；

步骤三，自动换面：在零件加工过程中，加工完成第一个面后，需要进行第二个面的加工，数控机床给PLC控制器发送自动更换第二面的信号，则进行第一面到第二面的自动转换；主轴初始为缩回状态，远离托盘，四周零点夹紧托盘，托盘开口向下；第一步通过第一伺服电机驱动花键主轴向前位移，从初始位置到达中心位置，两组零点进行托盘交换，托盘交由中间零点夹紧；然后中心位置向前动作至末端位置，则托盘在第一伺服电机的驱动下跟随主轴继续伸出，脱离四周零点；接下来控制第二伺服电机的进行固定位置旋转，则驱动托盘旋转固定角度，使其到达第二面；最后主轴在第一伺服电机驱动下缩回，并且将托盘移交至四周零点，并且锁紧，最后缩至初始位置，即可进行第2个面的加工，完成了第一面到第二面的自动转换，其他面的自动更换原理相同；

步骤四，卸下托盘：当完成所有面的加工之后，需要将托盘卸下来，进行更换托盘和零件的操作；数控机床发出信号或者手动点击卸下托盘按钮，整分装置进行回拆卸位动作，待回拆卸位完成后，托盘开口向下，此位置为机械臂抓取的位置，然后四周零点松开，则可以通过机械臂将托盘卸下，进行托盘的更换，即完成卸下托盘的工序。

6.根据权利要求5所述的一种高精度自动整分装置控制系统采用的控制方法，其特征在于：所述步骤一中，在开始正式工作前，需要对装置进行动作复位，保证装置后续工作正常进行；在进行工作准备时，需要考虑装置上一次使用后是否为正常关机，如果是正常关机，装置上的托盘则会被卸下，电机处于零点位置附近，只需要进行电机位置校正，精确恢复至零位；如果上一次为非正常关机，则托盘是否还被夹紧在装置上系统无法判定，且电机位置是否处于零点需要判别。

7.根据权利要求5所述的一种高精度自动整分装置控制系统采用的控制方法，其特征在于：所述步骤三的自动换面工序，共分为5种状态，具体为：

A、整分装置初始状态为四周零点夹紧托盘，中心零点跟随花键主轴在初始位置，称现在状态为状态1；

B、进行自动换面操作时，第一伺服电机驱动主轴伸出至中心位置，中心零点打开并且与四周零点端面齐平，然后中心零点夹紧托盘，利用压力传感器检验是否夹紧完全，检验完成后，松开四周零点，称此时为状态2；

C、第一伺服电机驱动主轴并且带动托盘伸出至末端位置，托盘脱离四周零点，第二伺服电机驱动主轴进行旋转固定角度，由于主轴与丝杠的螺母连接，所以第二伺服电机驱动主轴旋转时，螺母跟随转动，由于螺母也与丝杠连接，所以转轴在转动一定角度时，会产生前后位移，所以需要通过第一伺服电机驱动丝杠与第二伺服电机进行联动，以保证托盘在末端位置保持不动，最终完成加工面的更换，此时称之为状态3；

D、第一伺服电机驱动主轴带动托盘收回至中心位置，直至中心零点与四周零点端面齐平，此时四周零点夹紧托盘，利用压力传感器检验是否夹紧完全，检验完成后，松开中心零点，称此时为状态4；

E、松开中心零点之后，继续收回主轴至初始位置，直至中心零点脱离托盘，四周零点夹紧托盘可进行加工工作，称之为状态5；

自动换面整体过程中，两个伺服电机的转矩被读取反馈至控制程序中，如果检测到电机转矩超过限定值，则电机自动停止动作；压力传感器在状态2和4中进行检测托盘是否被夹紧，如果没有被夹紧则需要人工检查托盘状态，并重新开始。