[发明专利]具有保障性冗余操作功能的数控机床控制系统

摘要

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种数控机床的控制系统。具有保障性冗余操作功能的数控机床控制系统，其技术方案是：它包括：强电源模块（1）、断路器组件接口（2）、冷却控制系统（3）、控制变压器（4）、控制系统开关电源（5）、液压系统开关电源（6）、液压控制系统（7）、数控系统（8）、保障性手动控制系统（9）、机床驱动系统继电器组件（10）、照明控制系统（11）、机床主轴驱动系统（12）、机床进给驱动系统（13）以及伺服变压器（14）；本发明采用数控系统和保障性手动控制系统的并行控制方法，当数控机床在数控系统出现故障时，仍可采用保障性的手动控制系统进行操作控制，使得数控机床仍具备加工能力。

主权项

具有保障性冗余操作功能的数控机床控制系统，其特征是：它包括：强电源模块（1）、断路器组件接口（2）、冷却控制系统（3）、控制变压器（4）、控制系统开关电源（5）、液压系统开关电源（6）、液压控制系统（7）、数控系统（8）、保障性手动控制系统（9）、机床驱动系统继电器组件（10）、照明控制系统（11）、机床主轴驱动系统（12）、机床进给驱动系统（13）以及伺服变压器（14）；所述冷却控制系统（3）包括：继电器A、接触器以及手动冷却模块；其中，所述继电器A具有第一交流弱电控制接口以及开关闭合命令接口；所述接触器具有交流弱电开关接口以及强电源接口；所述继电器A的第一交流弱电控制接口连接所述接触器的交流弱电开关接口；所述接触器与所述手动冷却模块并行控制冷却系统的运行；所述液压控制系统（7）具有液压阀组件电源接口、强电源接口、程序指令输入接口、锁紧指令输入接口以及与所述液压阀组件电源接口、强电源接口连接的判断模块A；所述判断模块A控制液压系统的运行；所述保障性手动控制系统（9）具有开关指令接口、常闭电源指令接口以及进给参数指令接口；所述机床驱动系统继电器组件（10）具有第二交流弱电控制接口以及开关闭合命令接口；所述照明控制系统（11）包括：手动照明模块以及继电器B；所述继电器B具有交流强电控制接口以及第一开关命令接口；所述手动照明模块与所述继电器B并行控制照明系统的运行；所述机床主轴驱动系统（12）具有第二开关命令接口、机床主轴驱动模块、模式切换与参数调节模块以及与它们相连接的判断模块B；所述机床主轴驱动模块的输出经所述判断模块B运算后驱动机床主轴电机运行；通过手动设置所述模式切换与参数调节模块，实现所述机床主轴驱动系统（12）的数控运行模式、手动模式和停机模式的切换以及参数的设置；所述机床进给驱动系统（13）具有常闭电源输入转换接口、进给参数指令输入接口、机床进给驱动模块、模式切换装置以及与它们相连接的判断模块C；所述机床进给驱动模块的输出经所述判断模块C运算后驱动伺服进给电机运行；通过手动设置所述模式切换装置，实现所述机床进给驱动系统（13）的数控运行模式、手动模式和停机模式的切换；所述强电源模块（1）通过所述断路器组件接口（2）分别向所述机床主轴驱动系统（12）中的机床主轴驱动模块、所述冷却控制系统（3）中接触器的强电源接口、所述控制变压器（4）、所述液压控制系统（7）中的强电源接口以及所述伺服变压器（14）提供强电源；所述控制变压器（4）对所述强电源模块（1）输出的强电源进行转换，并通过交流弱电接口以及交流强电接口向外输出；所述交流弱电接口分别向所述冷却控制系统（3）中继电器A的第一交流弱电控制接口、所述机床驱动系统继电器组件（10）的第二交流弱电控制接口提供交流弱电；所述交流强电接口分别向所述照明控制系统（11）中继电器B的交流强电控制接口、所述控制系统开关电源（5）和所述液压系统开关电源（6）提供交流强电；所述控制系统开关电源（5）将交流强电转换为低压直流电，并提供至所述数控系统（8）和所述保障性手动控制系统（9）；所述液压系统开关电源（6）将交流强电转换为低压直流电，并提供至所述液压控制系统（7）中的液压阀组件电源接口；所述伺服变压器（14）向所述机床进给驱动模块（13）的机床进给驱动模块提供交流强电；所述照明控制系统（11）中继电器B的第一开关命令接口与所述数控系统（8）连接，所述数控系统（8）的输出决定所述第一开关命令接口的闭合，继而控制继电器B的交流强电控制接口的输出，从而实现所述继电器B对所述照明系统的控制；当所述数控系统（8）故障时，通过保障性手动操作对照明控制系统（11）中的手动照明模块进行驱动，从而实现所述手动照明模块对所述照明系统的控制；所述冷却控制系统（3）中继电器A的开关闭合命令接口与所述数控系统（8）连接，述数控系统（8）的输出决定所述开关闭合命令接口的闭合，继而控制继电器A中第一交流弱电控制接口的输出，继电器A中第一交流弱电控制接口的输出进一步控制所述接触器交流弱电开关接口的闭合，当所述接触器交流弱电开关接口闭合后，所述强电源接口接通，所述接触器启动所述冷却系统的；当所述数控系统（8）故障时，通过保障性手动操作对所述冷却控制系统（3）的手动冷却模块进行驱动，从而实现所述手动冷却模块对所述冷却系统的控制；所述数控系统（8）通过所述液压控制系统（7）中的程序指令输入接口向所述液压控制系统（7）输入程序运行指令，所述程序运行指令通过液压阀组件电源接口以及强电源接口分别控制液压阀组件的闭合以及强电源的接通；当所述数控系统（8）故障时，所述保障性手动控制系统（9）通过其开关指令接口向所述液压控制系统（7）中的锁紧指令输入接口输入锁紧指令，所述锁紧指令通过液压发组件电源接口以及强电源接口分别控制液压阀组件的闭合以及强电源的接通；所述判断模块A判断液压阀组件的闭合是否符合程序以及强电源是否接通，若是，则启动运行液压控制系统；所述机床驱动系统继电器组件（10）与所述机床主轴驱动系统（12）中机床主轴驱动模块连接，由所述机床驱动系统继电器组件（10）控制所述机床主轴驱动模块的上电；当所述机床主轴驱动系统（12）的处于数控运行模式下，所述数控系统（8）一方面对所述机床主轴驱动系统（12）输出数字指令，另一方面通过对所述机床驱动系统继电器组件（10）中的开关闭合命令接口的指令输出，控制第二交流弱电控制接口的闭合，从而使所述机床主轴驱动系统（12）中机床主轴驱动模块与所述强电源模块（1）供电的接通；所述判断模块B判断机床主轴驱动模块是否正常工作、所述机床主轴驱动系统（12）是否处于数控运行模式、所述机床主轴驱动系统（12）是否正常接收所述数控系统（8）的数字指令，若是，则接通所述机床主轴驱动模块与机床主轴电机，启动所述机床主轴电机；当所述机床主轴驱动系统（12）处于手动模式下，所述保障性手动控制系统（9）中的开关指令接口一方面对所述机床主轴驱动系统（12）的开关指令接口进行指令输出，另一方面通过对所述机床驱动系统继电器组件（10）中的开关闭合命令接口的指令输出，控制第二交流弱电控制接口的闭合，从而使所述机床主轴驱动系统（12）中机床主轴驱动模块与所述强电源模块（1）供电的接通；所述判断模块B判断机床主轴驱动模块是否正常工作、所述机床主轴驱动系统（12）是否处于手动模式、所述机床主轴驱动系统（12）是否正常接收所述保障性手动控制系统（9）的指令，若是，则接通所述机床主轴驱动模块与所述机床主轴电机，启动所述机床主轴电机；当所述机床主轴驱动系统（12）的处于停机模式下，所述判断模块B则不接通所述机床主轴驱动模块与所述机床主轴电机；所述机床驱动系统继电器组件（10）与所述机床进给驱动系统（13）中机床进给驱动模块连接，由所述机床驱动系统继电器组件（10）控制机床进给驱动模块的上电；当所述机床进给驱动系统（13）的处于数控运行模式下，所述数控系统（8）一方面对所述机床进给驱动系统（13）输出数字指令，另一方面通过对所述机床驱动系统继电器组件（10）中的开关闭合命令接口的指令输出，控制第二交流弱电控制接口的闭合，从而使所述机床进给驱动系统（13）中机床进给驱动模块与所述伺服变压器（14）供电的接通；所述判断模块C判断机床进给驱动模块是否正常工作、所述机床进给驱动系统（13）是否处于数控运行模式、所述机床进给驱动系统（13）是否正常接收所述数控系统（8）的数字指令，若是，则接通所述机床进给驱动模块与伺服进给电机，启动所述伺服进给电机；当所述机床进给驱动系统（13）的处于手动模式下，一方面所述保障性手动控制系统（9）中的常闭电源指令接口、进给参数指令接口分别向所述机床进给驱动系统（13）中的常闭电源输入转换接口、进给参数指令输入接口输出闭合的控制信号；另一方面所述保障性手动控制系统（9）中的开关指令接口对所述机床驱动系统继电器组件（10）中的开关闭合命令接口的指令输出，控制第二交流弱电控制接口的闭合，从而使所述机床进给驱动模块与所述伺服变压器（14）供电的接通；所述判断模块C判断机床进给驱动模块是否正常工作、所述机床进给驱动系统（13）是否处于手动模式、所述机床进给驱动系统（13）中常闭电源输入转换接口、进给参数指令输入接口是否处于常闭状态，若是，则接通所述机床进给驱动模块与伺服进给电机，启动所述伺服进给电机；当所述机床进给驱动系统（13）的处于停机模式下，所述判断模块C则不接通所述机床进给驱动模块与伺服进给电机。