刀庫(kù)的調(diào)試及優(yōu)化

孫 旸 化春雷 李 焱

(沈陽(yáng)機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)110142)

刀庫(kù)系統(tǒng)是提供自動(dòng)化加工過(guò)程中所需的儲(chǔ)刀及換刀需求的一種裝置，其自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)及可以?xún)?chǔ)放多把刀具的特色改變了傳統(tǒng)以人為主的生產(chǎn)方式。其由電腦程式的控制，可以完成各種不同的加工需求，如銑削、鉆孔、鏜孔、攻牙等。根據(jù)刀庫(kù)的容量、外形和取刀方式可概分為斗笠式刀庫(kù)、圓盤(pán)式刀庫(kù)和鏈條式刀庫(kù)。本次重大專(zhuān)項(xiàng)所采用的是圓盤(pán)式刀庫(kù)。

1 調(diào)試中容易出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法

1.1 刀庫(kù)定位信號(hào)的應(yīng)用

在以往所接觸到的刀庫(kù)中，在檢測(cè)刀庫(kù)是否轉(zhuǎn)到位的方面，大多只有一個(gè)刀庫(kù)計(jì)數(shù)信號(hào)。所謂刀庫(kù)計(jì)數(shù)，顧名思義，就是刀庫(kù)每轉(zhuǎn)到下一工位的時(shí)候，由其提供一個(gè)信號(hào)，告訴PLC應(yīng)該把所記載的工位數(shù)隨之累加。與此同時(shí)，它實(shí)際上還有其他兩個(gè)額外的附加功能:一是作為刀庫(kù)剎車(chē)信號(hào)，在刀庫(kù)真正到位之前來(lái)臨，PLC讀取到該信號(hào)后，斷刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)使能，從而使得刀庫(kù)停下;二是作為刀庫(kù)到位檢測(cè)信號(hào)，來(lái)激活刀套下翻電磁閥的啟動(dòng)。這是因?yàn)槿缜八?，它在刀?kù)真正到位之前到來(lái)，然后刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，一般認(rèn)為這個(gè)緩沖時(shí)間剛好能確保刀庫(kù)停在正位位置。但有時(shí)這也會(huì)出現(xiàn)偏差，造成的結(jié)果就是刀庫(kù)還沒(méi)轉(zhuǎn)到正位刀套就開(kāi)始下翻，易造成刀套受損。

利用刀庫(kù)計(jì)數(shù)信號(hào)充當(dāng)?shù)稁?kù)到位信號(hào)的程序:

而本次重大專(zhuān)項(xiàng)所使用的這款刀庫(kù)產(chǎn)品額外添加了刀庫(kù)到位信號(hào)，這就把刀庫(kù)計(jì)數(shù)信號(hào)解放了出來(lái)。刀庫(kù)計(jì)數(shù)信號(hào)只負(fù)責(zé)觸發(fā)刀庫(kù)計(jì)數(shù)器的累加以及判斷正、反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)使能。而判斷刀庫(kù)是否真正到正位由刀庫(kù)到位信號(hào)負(fù)責(zé)，刀庫(kù)到位信號(hào)出現(xiàn)說(shuō)明刀庫(kù)確實(shí)已到正位位置，再由其觸發(fā)刀套下翻開(kāi)始，萬(wàn)無(wú)一失。

添加了刀庫(kù)定位信號(hào)的程序:

1.2 互鎖條件

刀庫(kù)的動(dòng)作順序具有嚴(yán)格規(guī)定，在一些狀態(tài)下有些動(dòng)作是不能進(jìn)行的。操作刀庫(kù)的順序以及禁止的操作必須在程序中得到體現(xiàn)，這類(lèi)在一些狀態(tài)下不能夠進(jìn)行的操作就叫做互鎖條件，如果程序?qū)τ诨ユi條件部分編制的不夠全面的話(huà)，就會(huì)損壞刀庫(kù)甚至對(duì)機(jī)床的操作者造成人身傷害。比如機(jī)械手不在原點(diǎn)的情況下進(jìn)行刀套下翻或者刀套上翻操作，就有打壞刀的危險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，刀庫(kù)部分的互鎖條件是非常嚴(yán)格的。

在本次調(diào)試中，筆者加了以下的互鎖條件:

(1)刀庫(kù)正轉(zhuǎn)時(shí)，必須滿(mǎn)足:非急停狀態(tài)，刀庫(kù)非反轉(zhuǎn)狀態(tài)，刀套上翻到位。刀庫(kù)正轉(zhuǎn)程序:

(2)刀庫(kù)反轉(zhuǎn)時(shí)，必須滿(mǎn)足:非急停狀態(tài)，刀庫(kù)非正轉(zhuǎn)狀態(tài)，刀套上翻到位。刀庫(kù)反轉(zhuǎn)程序:

(3)刀套下翻時(shí)，必須滿(mǎn)足:非急停狀態(tài)，刀庫(kù)非正、反轉(zhuǎn)，機(jī)械手非正轉(zhuǎn)，沒(méi)有刀套上翻指令，機(jī)械手在原點(diǎn)，刀庫(kù)到位信號(hào)到來(lái)。刀套下翻程序:

(4)刀套上翻時(shí)，必須滿(mǎn)足:非急停狀態(tài)，刀庫(kù)非正、反轉(zhuǎn)，機(jī)械手非正轉(zhuǎn)，沒(méi)有刀套下翻指令，機(jī)械手在原點(diǎn)。刀套上翻程序:

(5)機(jī)械手正轉(zhuǎn)時(shí)，必須滿(mǎn)足:非急停狀態(tài)，刀庫(kù)非正、反轉(zhuǎn)，刀套下翻。機(jī)械手正轉(zhuǎn)程序:

1.3 “鎖住記憶”模式的修正

由于考慮到安全因素，在操作面板上定義了一個(gè)服務(wù)模式按鈕，在程序中規(guī)定，只有激活該服務(wù)模式按鈕后，才可以對(duì)刀庫(kù)進(jìn)行操作。在用原有的PLC程序進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)問(wèn)題:有一次按機(jī)械手正轉(zhuǎn)按鈕之前忘記了按刀套下翻按鈕，機(jī)械手沒(méi)有動(dòng)作，這是由于程序中進(jìn)行了互鎖操作，規(guī)定當(dāng)?shù)短讻](méi)有下翻到位的時(shí)候，機(jī)械手是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的。故激活服務(wù)模式按鈕后，先進(jìn)行刀套下翻操作，當(dāng)?shù)短紫路?，機(jī)械手隨著發(fā)生連鎖動(dòng)作，直接正轉(zhuǎn)，差一點(diǎn)造成危險(xiǎn)。分析原有程序的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)當(dāng)手動(dòng)時(shí)，程序可以記住每次誤操作，比如沒(méi)進(jìn)行第一步而直接按下第二步的操作按鍵時(shí)，盡管其并不合法，但程序也會(huì)記住，當(dāng)?shù)谝徊綀?zhí)行之后，一旦第一步完成信號(hào)到來(lái)，程序會(huì)自動(dòng)進(jìn)行第二步操作。筆者把這種現(xiàn)象叫做“鎖住記憶”模式。

機(jī)械手正轉(zhuǎn)“鎖住記憶”模式的程序:

上述程序可以看出，在服務(wù)模式激活的條件下，觸發(fā)機(jī)械手點(diǎn)動(dòng)鍵，就會(huì)發(fā)出機(jī)械手正轉(zhuǎn)指令(#atc_move)，即使此刻刀套沒(méi)有下翻(I38.5沒(méi)有到來(lái))，該信號(hào)也會(huì)被記住，一旦刀套下翻條件滿(mǎn)足，機(jī)械手會(huì)自動(dòng)正轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象結(jié)果不但不合理，而且很危險(xiǎn)，在調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)，如果操作者不注意的話(huà)后果不堪設(shè)想。

為了破解“鎖住記憶”模式，筆者把上一步的完成信號(hào)當(dāng)成本次手動(dòng)步驟的操作條件。換言之，如果不能有效完成上一步，那么本次操作會(huì)被當(dāng)成無(wú)效操作，不會(huì)被執(zhí)行，更不會(huì)被記憶，從根本上杜絕了“鎖住記憶”模式，解除了危險(xiǎn)的隱患。

機(jī)械手正轉(zhuǎn)“鎖住記憶”模式修正后的程序:

筆者在給出機(jī)械手正轉(zhuǎn)命令時(shí)加了刀套下翻到位信號(hào)作為啟動(dòng)條件，如果刀套沒(méi)有下翻到位的時(shí)候觸發(fā)機(jī)械手點(diǎn)動(dòng)按鈕，程序?qū)Υ耸遣挥桧憫?yīng)的，這就從根本上杜絕了危險(xiǎn)，修正了“鎖住記憶”模式。

依此類(lèi)推，在刀庫(kù)的所有點(diǎn)動(dòng)動(dòng)作中，都加入相應(yīng)的上一步程序結(jié)束的信號(hào)作為啟動(dòng)條件，就能徹底修正整個(gè)刀庫(kù)動(dòng)作循環(huán)中的所有“鎖住記憶”模式，排除危險(xiǎn)。

2 結(jié)語(yǔ)

目前，機(jī)床市場(chǎng)不斷發(fā)展與變化，加工中心類(lèi)產(chǎn)品以其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)占據(jù)了越來(lái)越重要的位置，而作為加工中心類(lèi)產(chǎn)品核心部件之一的機(jī)械手和刀庫(kù)，向來(lái)都是機(jī)床調(diào)試過(guò)程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。隨著客戶(hù)要求的不斷深入與提高，作為一名機(jī)床調(diào)試人員不但要力圖做到滿(mǎn)足客戶(hù)基本要求，而且還要為客戶(hù)考慮得更加周全，不論是安全性方面，還是功能拓展性方面。以后在機(jī)床開(kāi)發(fā)過(guò)程中，優(yōu)化工作將會(huì)占據(jù)更加重要的地位。筆者提及的刀庫(kù)方面只是冰山一角。我們有理由相信，精益求精的態(tài)度、日臻成熟的技術(shù)以及不斷拓展出新的研究方向定會(huì)引領(lǐng)著機(jī)床行業(yè)越走越好。

［1］嚴(yán)愛(ài)珍，李宏勝.機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.