基于TRIZ的刀库自动选刀系统创新设计.pdf

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1、基于TRIZ的刀库自动选刀系统创新设计将TRIZ技术冲突解决原理应用于刀库自动选刀系统的创新设计研究。在自动选刀系统的机械结构设计的基础上，详细分析了自动选刀控制系统的内容以及控制要求，进行以力扬EXln14MT型PLC为控制核心的自动选刀控制系统设计，基于TRIZ理论的技术冲突解决理论，重点解决了刀号设定值输入系统和刀号数码显示系统的方案创新设计，设计了控制电，大大节省了占用PLC的I/O点数。实践证明，该系统工作稳定，整机性价比高，具有较高的实用价值。PLC(ProgrammableLogicController)及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中，成为

2、工业自动化的三大支柱之一，在数控加工中心同样发挥不可替代的作用，对数控机床的转位或夹紧及刀库的管理等都能很好地控制。其中对刀库的控制管理主要是在刀具库中自动快速、可靠、准确的换刀定位。盘式刀库是加工中心应用最广泛的一种刀库形式。小型PLC的I/O点数少，是困扰其在刀库自动选刀控制系统应用的一个难题。本文以盘式刀库的自动选刀模拟实验系统为基础，应用TRIZ理论对刀库选刀控制系统进行创新设计，研究并提出采用小型PLC控制的自动选刀控制系统。1刀库自动选刀机械系统：刀库自动选刀机械系统主要由安装架、电机、模拟刀盘和反射式传感器等组成，如图1所示。电机固定在安装架上，电机选

3、用JSMM36SB1AG37-D12微型直流制动电机，电机联接驱动刀库盘转动;刀库模拟转盘边沿均匀分布的10个圆孔表示l0个刀位;用反射式传感器采集刀盘转动的信号。本文的刀库自动选刀系统的控制系统为式设计，既可以应用单片机，也可应用PLC控制和计算机控制。这里主要探讨基于小型PLC的选刀控制系统设计。以选刀械系统作为被控制对象，驱动直流电机带动模拟刀盘转动，可以直观的体现自动选刀的每个动作。2刀库自动选刀控制系统分析2.1刀库选刀方式：目前加工中心大量使用记忆式的任选方式，该方式将刀具号和刀库中的刀套(地址)通过编码识别系统对应地记忆在数控系统的PLC中，无论刀具放

4、在哪个刀套内都始终记忆着。刀库上的识别系统可以检测出每个刀套的，使刀具可以任意取出再送回。刀库上还设有机械原点(即取刀口)，使每次选刀时就近选取。本文主要采用记忆式取刀方式，即任意刀座转到传感器都能被判断出其刀座号，传感器所在设为取刀口。2.2自动选刀控制原则：演示系统的刀库容量为10把刀具，其编号为09，沿转盘的周向均匀分布，如图2所示。根据要求，指定刀具自动转至换刀(取刀口)。为提高取刀效率，按径最短原则取刀，即要求换刀时按最小旋转角(1800)转动。“设定取刀号”减去“现值刀号”，如果其值大于5，则确定刀库盘转动的方向为正向，否则反转。例如：设定取刀号为9，现

5、值刀号为3，则93=65，置正转标志(刀库将正转1440);若设定取刀号为6，现值为3，则63=35，置反转标志(刀库将反转108);如果设定取刀号为1，现值为3，则13=一20，需取补修正，一2+10=85，置正转标志(正转720)，由于85，经小于半数处理，108=2。小于半数处理的目的是使刀库盘转动的角度小于180。2.3控制系统的工作过程：本控制系统的主要工作过程：①初始状态，0号刀具应在取刀口，确立原点。若0号刀具不在取刀口，需要手动调整使0号刀具转动到取刀口。每按一下手动调节按钮。刀盘正向旋转过一个刀位;若持续按下手动调节按钮则刀盘连续正向旋转，直到松开

6、按钮后的下一个刀位停止。②确立原点后，可以进入自动取刀演示状态。输入要取的刀具号，利用数码管显示该刀具号;然后按启动按钮，根据径最短原则，直流制动减速电机驱动刀盘转动，数码管即时显示转动到取刀口处的的刀具位号，当要求的刀具号来到取刀口，然后发出制动指令，使刀盘迅速制停，提高刀具的定位精度，并时间内不接受取刀指令。③取刀过程中可按暂停键，使电机制动，暂停刀盘的转动，再次按暂停键可以去除制动继续该次取刀过程。3.1控制系统创新设计理论基础TRIZ：TRIZ是前苏联G.S.Altshuler为首的科学家在技术系统演变规律基础上，建立的发明创造和实现技术创新的新理论”引。技

7、术系统演变的8个模式、39个通用工程参数、40条发明原理、39