机械手刀库安全控制研究.doc

机械手刀库安全控制研究摘要：本文介绍在西门子840Dsl系统下的机械手刀库安全程序编制，包括防止刀库运转计数错误，防止刀库机械手与主轴发生碰撞。关键词：刀库; 防撞; 数控机床中图分类号：TG502.38 文献标识码：B The program control of tool magazine with arm hand Abstract: This paper introduces the safe program control of tool magazine with arm hand in siemens 840Dsl system, include avoid tool magazine counter error and arm hand collision with spindle. Keywords: Tool magazine; Anticollision ; CNC machine 0引言我单位为一汽大众公司提供的一台卧式加工机床，此机床应用了台湾基辅盘式刀库且带机械手刀臂，共十六把刀具。刀库的程序编制非常重要，如果考虑不周很可能造成刀库机械手撞刀事件发生，大大影响机床使用效率及加工精度。同时此刀库的刀位计数检测装置为接近开关而非编码器，所以如果发生开关误晃或漏晃现象出现，则刀号会发生错误，造成错误选刀加工，引起刀具断裂或工件损坏以及机床损坏事件，因此对这两方面的安全程序编制非常重要。本文就此种刀库的工作流程及可能发生的安全隐患及避免隐患发生的程序编制都做了详细说明。1刀库控制顺序：（1）选刀（刀盘旋转，就近选刀旋转）（2）刀盘数刀及定位（刀盘分度马达定位停止）（3）倒刀（气缸伸出使刀具从刀库中分离出来准备换刀）（4）倒刀到位信号确认（气缸伸出到位开关信号检测）（5）换刀机械手旋转抓刀（换刀机械手从原点位置旋转至水平位置抓刀）（6）换刀机械手抓刀确认（机械手抓刀到位信号检测）（7）主轴夹刀松开（油缸伸出使主轴上刀具松开）（8）松刀确认（松刀到位开关检测）（9）换刀机械手旋转换刀到位（换刀机械手旋转180度实现换刀）（10）主轴夹刀夹紧并确认（油缸退回使主轴上刀具夹紧）（11）回刀及定位（气缸缩回使机械手刀具回到刀库中）（12）回刀确认（气缸退回到位开关信号检测）（13）机械手刀臂回原位并确认 （机械手马达旋转回到原位并确认）（14）换刀动作完成此刀库共有两个气动阀控制气缸伸出、退回使刀具从刀库中分离，一个液压阀控制主轴松夹刀、一个刀盘旋转马达来进行选刀旋转、一个机械手换刀马达进行机械手换刀。刀盘中有一个数刀计数开关、一个刀盘原点开关、机械手中有原位及抓刀位置两个开关。2.刀盘数刀计数开关控制程序（1）刀盘计数从1号刀套反转：A M 0.0 A( L DB140.DBW 48 刀盘号存储 L 1 I ) O A Chan1.MDyn15 M15刀盘初始化 A 14512_0.MD_14512_0_4 危险模式 A SQ467 刀盘原点信号 = M1200正转送1： A( O M1200 O A Chan1.MDyn15 A 14512_0.MD_14512_0_4 A SQ467 ) JNB _002 L W#16#1 T MW 150_002: NOP 0刀盘计数：A I474 刀盘数刀开关 FP M 101.3 A KA14L 刀盘分度马达正转 CU C 11 A I474 FP M 101.4 A KA15L 刀盘分度马达反转 CD C 11 A( A( O M1200 O M1201 ) FP M 101.5 O M 0.6 ) L MW 150 S C 11 NOP 0 L C 11 T DB140.DBW 48 NOP 0 NOP 0（2）计数开关处理刀盘计数开始： A I474 FN M 104.1 S M 105.0刀盘第二个计数脉冲到达A I474 FP M 104.2 O SB37 复位按钮 R M 105.0两个脉冲间隔时间 A M 105.0 FN M 106.0 JNB _003 L T 51 T MW 400_003: NOP 0时间间隔比较 A M 105.0 FN M 106.1 JNB _004 L MW 400 L 14512_0.MD_14510_15 间隔最小时间设置 I S ALMSG_DB.A700010_004: NOP 0 A I53 R ALMSG_DB.A700009 刀盘开关抖动报警 R ALMSG_DB.A700010 刀盘开关漏数报警刀盘计数开关为接近开关计数，当刀盘开始旋转则有一个计数脉冲下降沿被触发，当到下一刀套位置时一个计数脉冲上升沿被触发，这个间隔的时间应该是个定值，如果超出这个范围就如可能发生错误。多次试验得出结论，当刀盘从一个计数开关下降沿到下一个计数开关上升沿的时间间隔为70ms-80ms之间，所以当小于70ms或大于80ms时计数开关信号出现错误，系统就会提示报警。这样刀盘开关损坏或发不出信号及检测时发生抖动的错误计数基本解决。因为840Dsl的程序在系统中不能更改，所以在这里我们把这个范围参数编辑的了界面中，如果长久使用后，刀盘旋转时间出现减慢现象，操作者可以直接通过操作界面的两个参数重新设置这两个检测时间。3 刀库防撞功能编辑 （1）自动换刀时换刀点错误报警。读取系统坐标值 A( O M230 ON M230 ) AN M230 = M230 实时脉冲CALL GET , DB130 Req :=M230 NumVar :=3 Addr1 :=ch1_ax.C1_SEMA_measPos21_6 实时检测X轴坐标位置 Unit1 := Column1:= Line1 := Addr2 :=ch1_ax.C1_SEMA_measPos12_5 实时检测Y轴坐标位置 Unit2 := Column2:= Line2 := Addr3 :=ch1_ax.C1_SEMA_measPos23_6 实时检测Z轴坐标位置 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轴坐标位置存储器 RD2 :=MD504 Y轴坐标位置存储器 RD3 :=MD508 Z轴坐标位置存储器 RD4 := RD5 := RD6 := RD7 := RD8 :=X轴坐标与换刀点坐标比较 L MD 500 L 14512_0.MD_14514_160 X轴换刀点位置 -R T MD 600 L MD 600 ABS T MD 600 L MD 600 L 1.000000e+000 R = M 650.0Y、Z轴换刀点位置比较同上。A( A( O M 650.0 X轴换刀点位置超差 O M 650.1 Y轴换刀点位置超差 O M 650.2 Z轴换刀点位置超差 ) A( O Chan1.MDyn12 换刀启动M12 O Chan1.MDyn13 换刀启动M13 ) O ALMSG_DB.A700002 换刀点错误报警 ) AN SB37 复位按钮 = ALMSG_DB.A700002（2）手动换刀主轴未在安全位置报警 L MD 500 L 14512_0.MD_14514_176 X轴手动换刀安全位置 =R = M555A SB554 刀库机械手点动按钮 A M555 A DB99.DB_VAR123 刀库调试状态生效 = ALMSG_DB.A700404 X轴位置危险，机械手禁止启动报警刀库防撞主要是防止刀库机械手与主轴相撞，分两种情况，一是自动换刀时换刀点位置误差过大，另一种是在手动调整时主轴在机械手旋转范围内发生碰撞。手动调整时只要控制X轴的位置不在机械手运动范围内即可，Y、Z轴位置对机械手运动没有影响。以上程序对这两种情况都进行了处理，避免了刀库机械手由于系统故障或人为操作不当而引发