機械手刀庫安全控制的研究

2015-04-17 14:55:59耿欣顧紅光

機床與液壓 2015年3期

關鍵詞：檢測

耿欣，顧紅光

(1.沈陽工學院，遼寧撫順 113122;2.沈陽機床成套設備有限責任公司，遼寧沈陽 110142)

0 前言

某單位為一汽大眾公司提供的一臺臥式加工機床，該機床應用了臺灣基輔盤式刀庫且帶機械手刀臂，共16把刀具。刀庫的程序編制非常重要，如果考慮不周很可能造成刀庫機械手撞刀事件發生，大大影響機床使用效率及加工精度。同時此刀庫的刀位計數檢測裝置為接近開關而非編碼器，所以如果發生開關誤晃或漏晃現象，則刀號會發生錯誤，造成錯誤選刀加工，引起刀具斷裂或工件損壞以及機床損壞事件，因此對這兩方面的安全程序編制非常重要。本文作者介紹了該種刀庫的工作流程，并對可能發生的安全隱患及避免隱患發生的程序編制都做了詳細說明。

1 刀庫控制順序

刀庫控制順序如下:

(1)選刀(刀盤旋轉，就近選刀旋轉);

(2)刀盤數刀及定位(刀盤分度馬達定位停止);

(3)倒刀(氣缸伸出使刀具從刀庫中分離出來準備換刀);

(4)倒刀到位信號確認(氣缸伸出到位開關信號檢測);

(5)換刀機械手旋轉抓刀(換刀機械手從原點位置旋轉至水平位置抓刀);

(6)換刀機械手抓刀確認(機械手抓刀到位信號檢測);

(7)主軸夾刀松開(油缸伸出使主軸上刀具松開);

(8)松刀確認(松刀到位開關檢測);

(9)換刀機械手旋轉換刀到位(換刀機械手旋轉180°實現換刀);

(10)主軸夾刀夾緊并確認(油缸退回使主軸上刀具夾緊);

(11)回刀及定位(氣缸縮回使機械手刀具回到刀庫中);

(12)回刀確認(氣缸退回到位開關信號檢測);

(13)機械手刀臂回原位并確認(機械手馬達旋轉回到原位并確認);

(14)換刀動作完成。

此刀庫共有兩個氣動閥控制氣缸伸出、退回使刀具從刀庫中分離，一個液壓閥控制主軸松夾刀、一個刀盤旋轉馬達來進行選刀旋轉、一個機械手換刀馬達進行機械手換刀。刀盤中有一個數刀計數開關、一個刀盤原點開關、機械手中有原位及抓刀位置兩個開關。

2 刀盤數刀計數開關控制程序

(1)刀盤計數

從1號刀套反轉:

A M

0．0

L DB140．DBW 48刀盤號存儲

L 1

＜I

)

="M1201"

反轉送16:

A"M1201"

JNB_001

L W#16#16

T MW 150中間存儲器

_001:NOP 0

從16號刀套正轉:

L DB140．DBW 48

L 16

＞I

A"Chan1"．MDyn［15］M15刀盤初始化

A"14512_0"．MD_14512_0_4危險模式

A"SQ467"刀盤原點信號

="M1200"

正轉送1:

O"M1200"

A"Chan1"．MDyn［15］

A"14512_0"．MD_14512_0_4

A"SQ467"

)

JNB_002

L W#16#1

T MW 150

_002:NOP 0

刀盤計數:

A"I474"刀盤數刀開關

FP M 101．3

A"KA14L"刀盤分度馬達正轉

CU C 11

A"I474"

FP M 101．4

A"KA15L"刀盤分度馬達反轉

CD C 11

O"M1200"

O"M1201"

)

FP M 101．5

O M 0．6

)

L MW 150

SC 11

NOP 0

L C 11

T DB140．DBW 48

NOP 0

(2)計數開關處理

刀盤計數開始:

A"I474"

FN M 104．1

SM 105．0

刀盤第二個計數脈沖到達

A"I474"

FP M 104．2

O"SB37"復位按鈕

R M 105．0

兩個脈沖間隔時間

A M 105．0

FN M 106．0

JNB_003

L T 51

T MW 400

_003:NOP 0

時間間隔比較

A M 105．0

FN M 106．1

JNB_004

L MW 400

L"14512_0"．MD_14510_15間隔最小時間設置

＜I

S"ALMSG_DB"．A700009

L MW 400

L"14512_0"．MD_14510_16間隔最大時間設置

＞I

S"ALMSG_DB"．A700010

_004:NOP 0

A"I53"

R"ALMSG_DB"．A700009刀盤開關抖動報警

R"ALMSG_DB"．A700010刀盤開關漏數報警

刀盤計數開關為接近開關計數，當刀盤開始旋轉則有一個計數脈沖下降沿被觸發，當到下一刀套位置時一個計數脈沖上升沿被觸發，這個間隔的時間應該是個定值，如果超出這個范圍可能發生錯誤。多次試驗得出結論，當刀盤從一個計數開關下降沿到下一個計數開關上升沿的時間間隔為70～80 ms之間，所以當小于70 ms或大于80 ms時計數開關信號時會出現錯誤，系統就會提示報警。這樣刀盤開關損壞或發不出信號及檢測時發生抖動的錯誤計數基本解決。因為840Dsl的程序在系統中不能更改，所以在這里把這個范圍參數編輯在界面中，如果長久使用后，刀盤旋轉時間出現減慢現象，操作者可以直接通過操作界面的兩個參數重新設置這兩個檢測時間。

3 刀庫防撞功能編輯

(1)自動換刀時換刀點錯誤報警。

讀取系統坐標值

O"M230"

ON"M230"

)

AN"M230"

="M230"實時脈沖

CALL"GET"，DB130

Req:="M230"

NumVar:=3

Addr1:="ch1_ax"．C1_SEMA_measPos21_6

實時檢測x軸坐標位置

Unit1:=

Column1:=

Line1:=

Addr2:="ch1_ax"．C1_SEMA_measPos12_5

實時檢測y軸坐標位置

Unit2:=

Column2:=

Line2:=

Addr3:="ch1_ax"．C1_SEMA_measPos23_6

實時檢測z軸坐標位置

Unit3:=

Column3:=

Line3:=

Addr4:=

Unit4:=

Column4:=

Line4:=

Addr5:=

Unit5:=

Column5:=

Line5:=

Addr6:=

Unit6:=

Column6:=

Line6:=

Addr7:=

Unit7:=

Column7:=

Line7:=

Addr8:=

Unit8:=

Column8:=

Line8:=

Error:=

NDR:=

State:=

RD1:=MD500 x軸坐標位置存儲器

RD2:=MD504 y軸坐標位置存儲器

RD3:=MD508 z軸坐標位置存儲器

RD4:=

RD5:=

RD6:=

RD7:=

RD8:=

x軸坐標與換刀點坐標比較

L MD 500

L"14512_0"．MD_14514_160 x軸換刀點位置

－R

T MD 600

L MD 600

ABS

T MD 600

L MD 600

L 1．000000e+000

＞R

=M 650．0

y、z軸換刀點位置比較同上。

O M 650．0 x軸換刀點位置超差

O M 650．1 y軸換刀點位置超差

O M 650．2 z軸換刀點位置超差

)

O"Chan1"．MDyn［12］換刀啟動M12

O"Chan1"．MDyn［13］換刀啟動M13

)

O"ALMSG_DB"．A700002換刀點錯誤報警

)

AN"SB37"復位按鈕

="ALMSG_DB"．A700002

(2)手動換刀主軸未在安全位置報警

L MD 500

L"14512_0"．MD_14514_176 x軸手動換刀

安全位置

＜=R

="M555"

A"SB554"刀庫機械手點動按鈕

A"M555"

A"DB99"．DB_VAR123刀庫調試狀態生效

="ALMSG_DB"．A700404 x軸位置危險，機械手禁止啟動報警

刀庫防撞主要是防止刀庫機械手與主軸相撞，分兩種情況，一是自動換刀時換刀點位置誤差過大，另一種是在手動調整時主軸在機械手旋轉范圍內發生碰撞。手動調整時只要控制x軸的位置不在機械手運動范圍內即可，y、z軸位置對機械手運動沒有影響。以上程序對這兩種情況都進行了處理，避免了刀庫機械手由于系統故障或人為操作不當而引發碰撞事件的發生。

4 結束語

通過以上程序對刀盤計數信號的安全處理及機械手換刀安全措施的保護，此刀庫已經成功正常在用戶運轉一年多時間，從未發生撞刀等意外事件。對機床的生產效率及使用壽命及精度有了很大的保障。

［1］SINUMERIK 840D solution line簡明調試手冊．2012．

［2］西門子(中國)有限公司STEP 7 V5.2編程手冊．2003．