[发明专利]一种数控机床双轴同步控制装置

说明书

技术领域

本发明属于数控技术，具体涉及一种数控机床双轴同步控制装置。

背景技术

在双轴驱动的大跨距龙门机床的龙门直线移动中、大型三坐标测量机的双柱直线移动中，以及一些双轴驱动的卧式加工中心中，为避免运动部件的偏斜，必须使这两个轴的伺服驱动电机的运动保持同步。由于加工误差和装配误差原因，大型移动部件在结构上总存在一定的不对称性；在加工运行中也总存在负载的不确定性和不平衡性。加上机械上的耦合性，所以，尽管在双边采用了相同的传动机构，也难免在运行中出现不一致性，而导致移动部件的偏斜，破坏同步精度，甚至出现损坏传动部件等严重后果。因此，高精度同步控制技术仍然是世界各国机械行业在大型结构驱动中面临的一个重要课题。

目前，国外的一些高档数控系统，如法国NUM公司的NUM 1060M数控系统，德国Siemens公司840D数控系统，日本Fanuc 30，32数控系统中均配置了同步轴功能，而国产绝大部分数控系统均没有同步轴功能。在国内，大量需要同步功能的数控机床，其数控系统对数控控制功能的需求并不复杂。若选用这些具有同步功能的国外高档数控系统，价格昂贵，且许多功能又属多余，因而，提高了设备成本；而选用价格较低的普及型数控系统，又缺少同步功能，不能满足同步控制要求。即使采用国内常用的将CNC(数控装置)的一个轴的输出分两路给两轴驱动的“并列处理”方法；或以CNC输出控制一个轴，该轴反馈又控制另一个轴的“主从跟随处理”方法，都只是权宜之计，都无法实现对同步误差的监控，使得这类数控机床都存在一定的安全隐患。

通常，已具备同步功能的数控系统对于同步的两个轴在编程时是按照一个轴X(可通过数控系统参数配置为机床的任一控制轴，文中以X轴为例来说明)来处理的，在加工中，CNC中可见的轴为主动轴X1，不可见的轴为从动轴X2。对于总线式数控系统，当实现同步功能的两个轴出现同步误差时，通过总线进行补偿比较容易实现；而对于广泛使用“脉冲+方向”式的普及型数控系统，如果在数控系统中实现同步功能，受CNC软件开放程度以及CNC实时处理能力等因素制约，有较大困难。因此，开发一种价格低廉的外挂式的数控机床同步控制装置，补充普及型数控系统在同步功能上的不足，从根本上解决同步控制问题，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控机床双轴同步控制装置，该控制装置可以解决普及型数控系统不能实现同步控制的问题。

本发明提供的数控机床双轴同步控制装置，其特征在于：该装置包括时钟，输入输出接口，双轴位置检测模块，控制单元，系统参数表，以及螺距补偿表；

时钟用于为控制单元和双轴位置检测模块提供时钟基准；

输入输出接口用于供用户对系统参数表和螺距补偿表内的参数和运行状态进行设定和显示；

系统参数表用于保存整个控制装置进行控制所需的内部参数信息；

螺距补偿表用于存储丝杠的螺距补偿数据；

双轴位置检测模块用于对两同步轴电机编码器进行位置及同步偏差检测，并将检测信息提供给控制单元；

控制单元依据系统参数表的参数设置，选择对应的工作模式；依据双轴位置检测模块提供的两同步轴的位置和偏差信息，按照选定的工作模块所对应的流程完成对两同步轴的控制。

本发明实现了在传统的数控装置与伺服驱动器之间通过增加一个基于微处理器的同步控制装置，对两个要求同步控制的轴进行位置误差实时监测与补偿，解决了普及型数控系统不能实现同步控制的问题。数控机床双轴同步控制装置作为一个基本独立单元处于传统数控装置与伺服驱动器间，主要承担数控指令转发和补偿调整任务。其关键在于转发与调整的实时性，否则，由于转发时间延迟可能增加加工零件的轮廓误差；调整时间过长，可能使动态下同步误差不但不能消除甚至变得更坏。具体而言，本发明具有以下技术特点：

(1)位置编码器信号接收和检测：用于对两个同步轴的伺服电机编码器差分信号进行实时接收，并完成其四倍频检测、方向识别、同步偏差计算，以备后续同步误差补偿调整使用。