BARUFFALDITS200/12电动转塔的原理及故障排除方法

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：图6-48 意大利BARUFFALDI TS200/12电动转塔的工作过程图图6-48 意大利BARUFFALDI TS200/12电动转塔的工作过程图图6-49 意大利BARUFFALDI TS200/12电动转塔的电气控制线路图2.电动转塔的电气控制电气控制线路BARUFFALDI TS200/12电动转塔的电动机是由电动机、制动器和热保护开关组成一体的三相力矩电动机，制动器装在电动机后端盖上，制动器线圈控制电压为DC24V，热保护开关在电动机绕组内。

1.BARUFFALDI TS200/12电动转塔的结构和动作过程

意大利BARUFFALDI（巴拉法蒂）TS200/12电动转塔（见图6-47）采用了结构紧凑和传动效率较高的行星轮系传动减速机构；可实现双向回转和任意刀位的就近选刀，从而最大限度地减少刀架转位的辅助时间；分度工位采用二进制绝对值编码器进行识别，刀架定位和锁紧由接近开关发出信号，到位信号由PMC顺序程序逻辑判断；刀盘无需抬起即可实现转位的松开和制动控制，如此可防止机床切削过程中切屑、灰尘和切削液等污物影响端齿盘的精确定位，从而确保电动转塔的良好定位精度。

图6-47 意大利BARUFFALDI TS200/12电动转塔的结构图

1—刀塔电动机 2—齿轮 3—电动机齿轮 4—行星齿轮 5—空套齿轮 6—锁紧接近开关 7—预分度到位接近开关 8—电磁铁 9—插销 10—动齿盘 11—挡圈 12—定齿盘 13—分度主轴 14—双联齿盘 15—弹簧 16—滚轮架 17—滚轮 18—驱动齿轮 19—箱体 20—角度编码器 21—后盖 22—电动机制动器

该电动刀塔采用三联齿轮盘作为分度定位元件，由刀塔电动机1驱动后，通过一对齿轮和一套行星轮系进行分度传动。其工作过程（见图6-48）如下：

CNC系统发出转位信号后，刀塔上的电动机制动器（制动器线圈得电），电动机开始按规定方向旋转，齿轮2、电动机齿轮3带动行星齿轮4旋转，此时分度主轴13因端齿盘未脱开而处于锁紧状态，驱动齿轮18不旋转，行星齿轮4带动空套齿轮5旋转，随之滚轮架16随空套齿轮5转过预分度角度，使端齿盘后面的凸轮松开，弹簧15使双联齿盘14向右移动，从而使三联齿盘相互脱开。滚轮架16受到端齿盘后面键槽的限制而停止转动，此时空套齿轮5静止并成为定齿轮，行星齿轮4通过驱动齿轮18带动分度主轴13旋转，实现转位分度。当刀塔转到预选位置的前一位置时，角度编码器20发出信号，电磁铁8得电动作，将插销9压入分度主轴13的凹槽中，预分度到位接近开关7给电动机反馈信号，电动机停止转动，分度主轴13随之停转。电动机经过预定时间的延时后开始反向旋转，齿轮2、电动机齿轮3和行星齿轮4、空套齿轮5带动滚轮架16反转，滚轮17压紧端齿盘后面的凸轮，使端齿盘向前移动而重新啮合，此时锁紧接近开关6发出信号，切断电动机电源，制动器线圈得电使电动机制动，电磁铁8断电释放插销9（在弹簧力作用下回位），转位结束。

图6-48 意大利BARUFFALDI TS200/12电动转塔的工作过程图

图6-49 意大利BARUFFALDI TS200/12电动转塔的电气控制线路图

2.电动转塔的电气控制

（1）电气控制线路（见图6-49）BARUFFALDI TS200/12电动转塔的电动机是由电动机、制动器和热保护开关组成一体的三相力矩电动机，制动器装在电动机后端盖上，制动器线圈控制电压为DC24V，热保护开关在电动机绕组内。

接触器KM1、KM2分别控制刀塔电动机正转和反转，KM1、KM2的线圈分别由中间继电器KA1和KA2控制。断路器QF实现电动机的短路和过载保护，继电器KA3控制电动机的制动器线圈。当KA3闭合时，电动机后端的制动器线圈得电释放电动机；当KA3断开时，制动器线圈断电使电动机处于锁紧状态。当电动转塔转到目标位置的前一位置时，继电器KA4得电动作，预分度电磁铁线圈得电；当电动转塔转到换刀位置时，电磁铁推动插销移动，分度到位检测开关SQ1反馈信号，电动机停止转动且延时后反转进行锁紧控制；锁紧到位后，接近开关SQ2反馈信号，继电器KA3得电动作，电动机被制动从而完成换刀控制，同时KA3、KA4断电。

（2）PMC输入/输出信号的地址分配在BARUFFALDI TS200/12电动转塔的I/O接口图（见图6-50）中，X20.0、X20.1、X20.2和X20.3为角度编码器的转塔分度位置（实际刀号位置）检测信号，X20.4为编码器的选通信号，24V和0V分别为来自机床I/O模块上+24E、0V的编码器输入电源；X21.0为刀塔电动机短路和过载保护信号，X21.1为预分度电磁铁动作检测信号，X21.2为刀塔锁紧到位检测信号，X21.3为电动机过热保护检测信号；Y50.1为刀塔电动机正转输出信号，Y50.2为刀塔电动机反转输出信号，Y50.3为电动机制动线圈输出信号，Y50.4为刀塔预分度电磁铁线圈输出信号。

（3）PMC控制梯形图（见图6-51）

1）当程序执行T码指令时，CNC系统T码选通信号F7.3/TF=1；当移动指令结束（T码和移动指令在同一程序段时，移动指令结束后，CNC系统分配结束信号F1.3/DEN=1）和刀塔正常时，PMC发出换刀指令信号R0005.0=1；经定时器TMR01延时后，产生一个换刀开始指令信号R0005.1，再经继电器R0005.2和R0005.3转换成换刀开始的脉冲信号。

2）逻辑与后传输功能指令MOVE分别把程序中的T码指令信息（F26）传送至继电器R0500及把角度编码器检测的实际刀号信息（X20）传送至继电器R0510中。

图6-5 0BARUFFALDI TS200/12电动转塔的I/O接口图

3）数据转换功能指令DCNV把二进制数据形式的T码指令信息和实际刀号信息转换成2位BCD码，分别存储在继电器R0505和R0515中。

4）2位BCD代码数据判别一致指令COIN用来判别程序中的T码与刀塔的实际刀号是否相等，当转塔转到换刀位置时，继电器R0005.6=1。

5）二进制旋转控制功能指令ROTB用来判定刀塔电动机的旋转方向和计算刀塔转到目标位置前一位置的位置数。R0005.4=1时，刀塔电动机反转分度选刀；R0005.4=0时，刀塔电动机正转分度选刀，从而实现就近选刀的控制。ROTB功能指令还把转塔转到目标位置（换刀位置）前一位置的信息存储在继电器R0520中。其中，数据表地址D200为刀塔分度数（即最大容纳刀具的数量），该机床设定为12把刀。

6）二进制数据比较功能指令COMPB用来比较实际刀号位置和目标位置的前一位置是否相等。当转塔转到目标位置前一位置后，继电器R0005.5=1，随之Y0050.4=1使预分度电磁铁线圈得电。

7）当转塔转到换刀位置后，转塔插销在预分度电磁铁的作用下插入分度主轴的凹槽中，通过接近开关SQ1检测预分度电磁铁是否到位。当预分度电磁铁到位后（转塔分度到位），SQ1的检测信号X0021.1=1，X0021.1的常闭触点切断刀塔电动机的旋转控制而使电动机立即停转。

8）伴随着X0021.1=1，定时器TMR02接通；经过延时（定时器TMR02的设定时间为150ms）后继电器R0006.0=1，刀塔电动机开始反向旋转进行转塔的锁紧控制。当刀塔锁紧到位后，锁紧到位开关SQ2发出信号使X0021.2=1，电动机制动器输出信号Y0050.3=1，刀塔电动机立即制动而停止运转；同时，继电器R0005.7=1使T代码执行完毕，辅助信号R0100.1=1，进而PMC向CNC系统传送M、S、T辅助功能结束信号G4.3/FIN=1。

9）换刀指令及换刀开始指令信号R0005.0、R0005.1和R0005.2均为0，预分度电磁铁断电（Y0050.4=0），插销在弹簧的作用下回位；刀库电动机制动器线圈断电（Y0050.3=0），从而完成整个换刀的控制过程。

3.电动转塔的常见故障

（1）正常工作中出现刀塔未锁紧报警由图6-51的PMC梯形图可知，刀塔锁紧到位开关SQ2的信号未接通（X0021.2=0）时，信息继电器A0000.1=1产生报警。故障原因有接近开关损坏或位置调整不当、电动转塔的机械传动故障等。