CN111515471B - 磨齿机及磨齿机运行控制方法 - Google Patents
磨齿机及磨齿机运行控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了磨齿机及磨齿机运行控制方法，该磨齿机包括：电机控制模块在接收到电源模块的反馈信号指示供电系统5输入电压小于第一电压阈值时，触发电源模块终止与供电系统5之间的电能传输并切断与外围设备之间的电连接；数控模块根据电源模块的反馈信号触发电机控制模块利用直流母线上的剩余电能控制电机驱动磨齿机本体中的刀具沿X方向远离待加工工件，并保持刀具在与刀具的旋转轴相平行的Y方向运动和与X方向相垂直的Z方向运动之间以及刀具的转动方向和待加工工件的转动方向之间的插补关系，其中，X方向为刀具和刀架整体运动的方向，刀架用于带动刀具向除X方向之外的其他方向运动。本方案能够防止磨齿机的刀具与工件或机床发生碰撞。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及磨齿机及磨齿机运行控制方法。
背景技术
磨齿机是利用砂轮作为磨具加工圆柱齿轮或某些齿轮加工刀具齿面的设备，主要用于消除热处理后的变形和提高齿轮精度。
目前，磨齿机在生产过程中，由于电力故障或者电力紧张，在遇到突然停电时，由于磨齿机中控制刀具的各轴的惯性、同步关系被打乱，会出现磨齿机的刀具与工件或机床发生碰撞的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的磨齿机及磨齿机运行控制方法，能够防止磨齿机的刀具与工件或机床发生碰撞。
第一方面，本发明实施例提供了磨齿机，包括：磨齿机本体、电源模块、数控模块和电机控制模块；
所述电源模块分别与外部的供电系统、所述数控模块、所述电机控制模块和所述磨齿机本体中的至少一个电机相连接；
所述数控模块与所述电机控制模块相连接，且所述电机控制模块与所述至少一个电机相连接；
所述电源模块，用于向所述电机控制模块和所述数控模块传输反馈信号；
所述电机控制模块，用于根据所述反馈信号判断所述供电系统输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电源模块传输第一触发信号；
所述电源模块，还用于在接收到所述第一触发信号后，终止与所述供电系统之间的电能传输，并切断与外围设备之间的电连接，其中，所述外围设备为辅助所述磨齿机进行磨齿作业的用电设备；
所述数控模块，用于在确定来自所述电源模块的所述反馈信号指示所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电机控制模块传输控制信号；
所述电机控制模块，还用于在接收到所述控制信号后，利用直流母线上的剩余电能控制所述至少一个电机驱动所述磨齿机本体中的刀具沿X方向远离待加工工件，并保持所述刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及所述刀具的转动方向和所述待加工工件的转动方向之间的插补关系，其中，所述直流母线用于向所述电源模块向所述电机控制模块、所述数控模块和所述外围设备供电，所述X方向为所述刀具和刀架整体运动的方向，所述刀架用于带动所述刀具向除所述X方向之外的其他方向运动，所述Z方向与所述X方向相垂直，所述Y方向与所述刀具的旋转轴相平行。
优选地，
所述电机控制模块，用于执行如下操作：
获取所述反馈信号包括的断电反馈信号和电压反馈信号，其中，所述断电反馈信号用于指示所述供电系统是否断电，所述电压反馈信号用于指示所述供电系统未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值；
在如下条件一和条件二中至少一个条件成立时向所述电源模块传输所述第一触发信号；
条件一：所述断电反馈信号指示所述供电系统断电；
条件二：所述电压反馈信号用于指示所述供电系统未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值。
优选地，
所述电源模块，还用于在接收到所述第一触发信号后，向所述电机控制模块发送第二触发信号；
所述数控模块，还用于在接收到所述反馈信号后，向所述电机控制模块发送第三触发信号；
所述电机控制模块，还用于在如下条件三和条件四中至少一个条件成立时，保持与所述数控模块之间的使能信号的传输；
条件三：所述第二触发信号指示所述电机控制模块处于对所述至少一个电机进行闭环控制的状态；
条件四：所述第三触发信号指示所述条件一和所述条件二中的至少一个条件成立。
优选地，
所述电机控制模块，还用于在监测到所述直流母线的电压大于预设的第二电压阈值时，向所述数控模块传输转速信号，其中，所述转速信号用于指示所述至少一个电机的转速；
所述数控模块，还用于在接收到所述转速信号后，针对每一个所述电机执行如下操作：
根据所述转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速；
如果该电机的转速小于所述目标转速，则向所述电机控制模块传输提速信号，以使所述电机控制模块根据所述提速信号在保持所述插补关系的前提下提高该电机的转速。
优选地，
所述磨齿机进一步包括：制动模块和制动电阻；
所述数控模块，还用于在一个所述电机的转速大于或等于所述目标转速时，向所述制动模块发送制动信号；
所述制动模块，用于根据所述制动信号将所述直流母线与所述制动电阻连通，以通过所述制动电阻将所述直流电线中的电能转换为热量，并在监测到所述直流母线的电压小于或等于所述第二电压阈值时，断开所述制动电阻与所述直流母线之间的连接。
优选地，
所述电机控制模块，还用于在接收到所述控制信号后，降低所述至少一个电机中除目标电机之外的其他所述电机的转速，其中，所述目标电机用于驱动所述刀具和所述刀架整体沿所述X方向运动。
优选地，
所述电源模块、所述电机控制模块和所述数控模块之间通过二进制互联连接技术传输信号。
第二方面，本发明还提供了第一方面所述的磨齿机的磨齿机运行控制方法，包括：
利用所述电源模块向所述电机控制模块和所述数控模块传输反馈信号；
利用所述电机控制模块根据所述反馈信号判断所述供电系统输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电源模块传输第一触发信号；
利用所述电源模块在接收到所述第一触发信号后，终止与所述供电系统之间的电能传输，并切断与外围设备之间的电连接，其中，所述外围设备为辅助所述磨齿机进行磨齿作业的用电设备；
利用所述数控模块在确定来自所述电源模块的所述反馈信号指示所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电机控制模块传输控制信号；
利用所述电机控制模块在接收到所述控制信号后，利用直流母线上的剩余电能控制所述至少一个电机驱动所述磨齿机本体中的刀具沿X方向远离待加工工件，并保持所述刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及所述刀具的转动方向和所述待加工工件的转动方向之间的插补关系，其中，所述直流母线用于向所述电源模块向所述电机控制模块、所述数控模块和所述外围设备供电，所述X方向为所述刀具和刀架整体运动的方向，所述刀架用于带动所述刀具向除所述X方向之外的其他方向运动，所述Z方向与所述X方向相垂直，所述Y方向与所述刀具的旋转轴相平行。
优选地，
所述利用所述电机控制模块根据所述反馈信号判断所述供电系统输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电源模块传输第一触发信号，包括：
利用所述电机控制模块获取所述反馈信号包括的断电反馈信号和电压反馈信号，其中，所述断电反馈信号用于指示所述供电系统是否断电，所述电压反馈信号用于指示所述供电系统未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值；
在如下条件一和条件二中至少一个条件成立时向所述电源模块传输所述第一触发信号；
条件一：所述断电反馈信号指示所述供电系统断电；
条件二：所述电压反馈信号用于指示所述供电系统未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值。
优选地，
在所述利用所述电源模块在接收到所述第一触发信号后，进一步包括：
利用所述电源模块向所述电机控制模块发送第二触发信号；
在所述利用所述数控模块在确定来自所述电源模块的所述反馈信号指示所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值之后，进一步包括：
利用所述数控模块向所述电机控制模块发送第三触发信号；
利用所述电机控制模块在如下条件三和条件四中至少一个条件成立时，保持与所述数控模块之间的使能信号的传输；
条件三：所述第二触发信号指示所述电机控制模块处于对所述至少一个电机进行闭环控制的状态；
条件四：所述第三触发信号指示所述条件一和所述条件二中的至少一个条件成立。
优选地，该磨齿机运行控制方法进一步包括：
利用所述电机控制模块在监测到所述直流母线的电压大于预设的第二电压阈值时，向所述数控模块传输转速信号，其中，所述转速信号用于指示所述至少一个电机的转速；
利用所述数控模块在接收到所述转速信号后，针对每一个所述电机执行如下操作：
根据所述转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速；
如果该电机的转速小于所述目标转速，则向所述电机控制模块传输提速信号，以使所述电机控制模块根据所述提速信号在保持所述插补关系的前提下提高该电机的转速。
优选地，
所述根据所述转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速，如果该电机的转速小于所述目标转速，则向所述电机控制模块传输提速信号，包括：
利用所述数控模块在一个所述电机的转速大于或等于所述目标转速时，向制动模块发送制动信号；
利用所述制动模块根据所述制动信号将所述直流母线与制动电阻连通，以通过所述制动电阻将所述直流电线中的电能转换为热量，并在监测到所述直流母线的电压小于或等于所述第二电压阈值时，断开所述制动电阻与所述直流母线之间的连接。
优选地，
在所述利用所述电机控制模块在接收到所述控制信号后，进一步包括：
利用所述电机控制模块降低所述至少一个电机中除目标电机之外的其他所述电机的转速，其中，所述目标电机用于驱动所述刀具和所述刀架整体沿所述X方向运动。
本发明提供了磨齿机及磨齿机运行控制方法，电源模块与外部的供电系统相连接，并向电机控制模块和数控模块传输指示供电系统供电情况的反馈信号，电机控制模块基于反馈信号在判断供电系统所输入的电压小于预设第一电压阈值，则表征供电系统供电异常，因此，则可向电源模块传输第一触发信号，以便电源模块终止与供电系统之间的电传输，并切断与过滤系统、油冷机等外围设备之间的电连接，以使直流母线上的剩余电量全部用于电机控制模块、数控模块和磨齿机本体；数控模块在接收到反馈信号时，若反馈信号指示供电系统输入的电压异常，则向电机控制模块传输控制信号，以便电机控制模块基于控制信号控制电机驱动刀具回退，使得刀具远离待加工工件，同时，驱动电机保持刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及刀具的转动方向和待加工工件的转动方向之间的插补关系，避免刀具在回退过程中因刀具在不同方向上的运动的同步插补关系以及刀具与待加工工件之间的同步插补关系被打乱，从而能够防止磨齿机的刀具与工件或机床发生碰撞。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的一种磨齿机的示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种磨齿机本体的示意图；
图3是本发明另一个实施例提供的一种磨齿机的示意图；
图4是本发明一个实施例提供的磨齿机运行控制方法的流程图。
附图标记列表：
1：磨齿机本体 2：电控模块 3：数控模块
4：电机控制模块 5：供电系统 6：制动模块
7：制动电阻
401：电源模块向电机控制模块和数控模块传输反馈信号
402：利用电机数控模块在供电系统输入的电压小于第一电压阈值时向电源模块传输第一触
发信号
403：利用电源模块终止与供电系统之间的电能传输，并切断外围设备之间的电连接
404：利用数控模块在确定供电系统输入的电压小于第一电压阈值时，向电机控制模块传输
控制信号
405：利用电机控制模块利用直流母线上的剩余电量控制电机驱动刀具回退，保持刀具在与
待加工工件的插补关系
具体实施方式
如前所述，磨齿机生产过程中，由于电力故障或者电力紧张，机床有时会遇到突然停电或者供电系统输入的电压低的情况，此时驱动磨齿机的刀具运动的电机供电不足时，会使得驱动刀具运动的伺服轴之间的同步关系被打乱，且各个伺服轴在惯性的作用下会使得刀具与工件、机床发生碰撞的情况，不但损坏刀具、工件和机床，严重时甚至危及操作者的安全。
针对上述问题，本发明提供了一种磨齿机及其控制方法，能够在外部的供电系统输入的电压低于预设的第一电压阈值时，使得电源模块终止与供电系统之间的电能传输，并切断与外围设备之间的电连接，以使将磨齿机内的所有电量均提供给电机，使得电机驱动刀具回退至目标位置，同时，保持刀具与待加工工件之间的插补关系，防止因供电系统异常导致刀具与待加工工件或机床发生碰撞。
需要说明的是，本发明任一实施例中的磨齿机包括蜗杆砂轮磨齿机。
下面结合附图对本发明实施例提供的磨齿机及磨齿机运行控制方法进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种磨齿机，该磨齿机包括：磨齿机本体1、电源模块2、数控模块3和电机控制模块4；
电源模块2分别与外部的供电系统5、数控模块3、电机控制模块4和磨齿机本体1中的至少一个电机相连接；
数控模块3与电机控制模块4相连接，且电机控制模块4与磨齿机本体1中的至少一个电机相连接；
电源模块2，用于向电机控制模块4和数控模块3传输反馈信号；
电机控制模块4，用于根据反馈信号判断供电系统5输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定供电系统5输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向电源模块2传输第一触发信号；
电源模块2，还用于在接收到第一触发信号后，终止与供电系统5之间的电能传输，并切断与外围设备之间的电连接，其中，外围设备为辅助磨齿机进行磨齿作业的用电设备；
数控模块3，用于在确定来自电源模块2的反馈信号指示供电系统5输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向电机控制模块4传输控制信号；
电机控制模块4，还用于在接收到控制信号后，利用直流母线上的剩余电能控制至少一个电机驱动磨齿机本体1中的刀具沿X方向远离待加工工件，并保持刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及刀具的转动方向和待加工工件的转动方向之间的插补关系，其中，直流母线用于向电源模块2向电机控制模块4、数控模块3和外围设备供电，X方向为刀具和刀架整体运动的方向，刀架用于带动刀具向除X方向之外的其他方向运动，Z方向与X方向相垂直，Y方向与刀具的旋转轴相平行。
在本发明实施例中，电源模块与外部的供电系统相连接，并向电机控制模块和数控模块传输指示供电系统供电情况的反馈信号，电机控制模块基于反馈信号在判断供电系统所输入的电压小于预设第一电压阈值，则表征供电系统供电异常，因此，则可向电源模块传输第一触发信号，以便电源模块终止与供电系统之间的电传输，并切断与过滤系统、油冷机等外围设备之间的电连接，以使直流母线上的剩余电量全部用于电机控制模块、数控模块和磨齿机本体；数控模块在接收到反馈信号时，若反馈信号指示供电系统输入的电压异常，则向电机控制模块传输控制信号，以便电机控制模块基于控制信号控制电机驱动刀具回退，使得刀具远离待加工工件，同时，驱动电机保持刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及刀具的转动方向和待加工工件的转动方向之间的插补关系，避免刀具在回退过程中因刀具在不同方向上的运动的同步插补关系以及刀具与待加工工件之间的同步插补关系被打乱，从而能够防止磨齿机的刀具与工件或机床发生碰撞。
如图2所示，本发明提供了磨齿机本体1的示意图，磨齿机的刀具和刀架整体回退时向X方向运动，同时，保持刀具在Y方向运动和Z方向运动之间的插补关系，同时，保持刀具的转动方向A、转动方向B和待加工工件的转动方向C之间的插补关系。
在本发明实施例中，电源模块2终止与供电系统5之间的电传输的操作包括：关断电源模块2的整流操作，即不对供电系统5输入的电压进行整流操作，并停止向供电系统5反馈直流母线上过电压后的电能。
具体地，电源模块2、电机控制模块4和数控模块3之间可以通过二进制互联连接技术传输信号。
电源模块2、电机控制模块4、数控模块3的内部均支持二进制互联连接功能，通过该功能实现各模块之间的信号传输，可以避免减少模块之间的硬件连线，降低连接成本，还可以减少硬件的故障率，提高信号传输的可靠性。
为了确定供电系统是否供电异常，在本发明一实施例中，电机控制模块4，用于执行如下操作：
获取反馈信号包括的断电反馈信号和电压反馈信号，其中，断电反馈信号用于指示供电系统5是否断电，电压反馈信号用于指示供电系统5未断电但输入的电压小于第一电压阈值；
在如下条件一和条件二中至少一个条件成立时向电源模块2传输第一触发信号；
条件一：断电反馈信号指示供电系统5断电；
条件二：电压反馈信号用于指示供电系统5未断电但输入的电压小于第一电压阈值。
在本发明实施例中，电源模块向电机控制模块和数控模块传输的反馈信号，可以是用于指示供电系统是否处于断电状态的断电反馈信号，还可以是用于指示供电系统处于未断电状态且输入的电压是否小于第一电压阈值的电压反馈信号。若反馈信号指示供电系统处于断线情况或者供电系统未断电但输入的电压小于第一电压阈值时，均表征供电系统的供电异常，因此，为了保证刀具能够在最短时间内与工件分离一定距离，电机控制模块可向电源模块发送第一触发信号，以便电源模块切断与供电系统以及外围设备之间的电连接，将系统内所有的剩余电量均用于回退刀具，避免刀具在供电异常时与工件或机床发生碰撞。
为了保障模块之间的使能信号能够正常传输，在本发明一实施例中，电源模块2，还用于在接收到第一触发信号后，向电机控制模块4发送第二触发信号；
数控模块3，还用于在接收到反馈信号后，向电机控制模块4发送第三触发信号；
电机控制模块4，还用于在如下条件三和条件四中至少一个条件成立时，保持与数控模块3之间的使能信号的传输；
条件三：第二触发信号指示电机控制模块4处于对至少一个电机进行闭环控制的状态；
条件四：第三触发信号指示条件一和条件二中的至少一个条件成立。
在本发明实施例中，若供电系统供电正常时，电源模块会向电机控制模块发送表征电机控制模块需要与各个电机进行闭环控制的第二触发信号，若供电系统供电异常时，电源模块会向电机控制模块发送表征电机控制模块需要与各个电机断开闭环控制的第二触发信号。为了防止供电系统异常时，电源模块发送指示控制电机与各个电机断开闭环控制信号，使得电机控制模块不能与各电机进行使能信号传输。电机控制模块在判断各模块之间是否继续保持使能信号传输时，还需要判断数控模块发来的第三触发信号是否指示供电系统断电或者输入的电压小于第一电压阈值。当且仅当数控模块发来的指示供电系统发生断电，或者供电系统输入的电压小于第一电压阈值，或者第二触发信号是指电机控制模块需要与各个电机进行闭环控制时，电机控制模块才继续与电源模块、数控模块和各个电机之间保持使能信号传输，以便对电机进行使能控制。
为了在直流母线出现过电压后消耗直流母线上的电能，在本发明一实施例中，电机控制模块4，还用于在监测到直流母线的电压大于预设的第二电压阈值时，向数控模块3传输转速信号，其中，转速信号用于指示至少一个电机的转速；
数控模块3，还用于在接收到转速信号后，针对每一个电机执行如下操作：
根据转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速；
如果该电机的转速小于目标转速，则向电机控制模块4传输提速信号，以使电机控制模块4根据提速信号在保持插补关系的前提下提高该电机的转速。
在本发明实施例中，当供电系统突然发生断电或输入的电压小于第一电压阈值时，磨齿机中的各个电机因产生反电动势向直流母线反馈高电压，由于电源模块停止与供电系统的电能传输，这使得电源模块无法将直流母线上大于第二电压阈值的电能反馈给供电系统，从而使得直流母线出现过电压的情况。此时，为了避免直流母线出现过电压使得系统进入过电压保护状态，使得电机控制模块终端与电源模块、数控模块和各个电机时间的使能信号传输，数控模块针对每个电机，当该电机的转速小于预先设定的最大的目标转速时，则通过电机控制模块在保证各个电机驱动的插补关系的前提下，降低该电机的转速，以通过提高电机的转速消耗直流母线上的电能，避免系统进入过电压保护状态。
为了在直流母线出现过电压后消耗直流母线上的电能，如图3所示，在本发明一实施例中，磨齿机进一步包括：制动模块6和制动电阻7；
数控模块3，还用于在一个电机的转速大于或等于目标转速时，向制动模块6发送制动信号；
制动模块6，用于根据制动信号将电源模块2的直流母线与制动电阻7连通，以通过制动电阻7将直流电线中的电能转换为热量，并在监测到直流母线的电压小于或等于第二电压阈值时，断开制动电阻7与直流母线之间的连接。
在本发明实施例中，针对任意一个电机，当该电机的转速大于或等于设定的最大的目标时，该电机无法再提高转速，此时可通过触发制动模块，使得制动模块将制动电阻与直流母线连通，通过制动电阻将直流母线上的部分能量以热量的形式消耗掉。制动模块在监测到直流母线电压小于或者等于第二电压阈值时，即直流母线上的电压未过电压时，制动模块可断开制动电阻与直流母线之间的连接，避免制动电阻过度消耗直流母线的电能。
为了使得直流母线上的剩余电量能够驱动刀具回退，在本发明一实施例中，电机控制模块4，还用于在接收到控制信号后，降低至少一个电机中除目标电机之外的其他电机的转速，其中，目标电机用于驱动刀具和刀架整体沿X方向运动。
在本发明实施例中，当供电系统供电异常时，为了避免各设备消耗过多的直流母线上的剩余电量，电机控制模块4还可降低驱动刀具和刀架整体沿X方向运动的目标电机之外的其他电机的转速，以将直流母线上的剩余电量最大程度提供给用于驱动刀具沿X轴方向运动的目标电机，以使目标电机在最短时间内回退刀具，避免刀具与工件或机床发生碰撞。
为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面对本发明提供的磨齿机进行详细说明，具体包括：
磨齿机本体1、电源模块2、数控模块3、电机控制模块4、制动模块6和制动电阻7；
电源模块2分别与外部的供电系统5、数控模块3、电机控制模块4和磨齿机本体1中的至少一个电机相连接；
数控模块3与电机控制模块4相连接，且电机控制模块4与至少一个电机相连接；
制动模块6分别与电机控制模块4和制动电阻7相连接；
电源模块2，用于向电机控制模块4和数控模块3传输反馈信号。
具体地，电源模块可监测外部的供电系统的供电情况，在供电系统供电异常时，可触发电源模块的r3405.2，以使电源模块向电机控制模块和数控模块传输指示供电系统是否发生断电的断电反馈信号；以及触发电源模块的r3405.7，使得电源模块向电机控制模块和数控模块传输指示供电系统输入的电压是否低于第一电压阈值的电压反馈信号。
电机控制模块4，用于执行如下操作：
获取反馈信号包括的断电反馈信号和电压反馈信号，其中，断电反馈信号用于指示供电系统5是否断电，电压反馈信号用于指示供电系统5未断电但输入的电压小于第一电压阈值；在如下条件一和条件二中至少一个条件成立时向电源模块2传输第一触发信号；
条件一：断电反馈信号指示供电系统5断电；
条件二：电压反馈信号用于指示供电系统5未断电但输入的电压小于第一电压阈值。
具体地，电机控制模块接收到断电反馈信号和电压反馈信号时，若断电信号指示供电系统发生断电，则触发电机控制模块的或运算参数p2816[0]为1，反之触发电机控制模块的或运算参数p2816[0]为0。若供电系统输入的电压小于第一电压阈值，则触发电机控制模块的或运算参数p2816[1]为0，反之，触发电机控制模块的或运算参数p2816[1]为1，当电机控制模块的或运算参数p2816[0]为1或者p2816[1]为1时，则表征供电系统供电确实发生异常，此时触发电机控制模块的或运算结果R2817.0，使得电机控制模块可向电源模块传输第一触发信号P3111[0]，以使电源模块基于P3111[0]停止与外部的电连接。
电源模块2，用于在接收到第一触发信号后，终止与供电系统5之间的电能传输，切断与外围设备之间的电连接，并向电机控制模块4发送第二触发信号，其中，外围设备为辅助磨齿机进行磨齿作业的用电设备。
具体地，若电源模块在接收到的第一触发信号P3111[0]，则关断电源模块的整流操作以及关断向电源模块反馈直流母线上的电能的回馈功能，并切断协助磨齿机本体运作的过滤系统、油冷机等外围设备的电连接，以保证直流母线能量仅用于数控模块、电机控制模块和磨齿机本体。
数控模块3，用于在确定来自电源模块2的反馈信号指示供电系统5输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向电机控制模块4发送第三触发信号，并向电机控制模块4传输控制信号。
具体地，数控模块在接收到电源模块传输的反馈信号r3405.2和r3405.7后，若r3405.2指示供电系统发生断电，r3405.2信号为1，则触发数控模块产生变量$A_IN[3]为1，若r3405.2指示供电系统未断电，则r3405.2信号为0，则触发数控模块产生变量$A_IN[3]为0。若r3405.7指示供电系统未断电但输入的电压小于第一电压阈值，则触发数控模块产生变量$A_IN[4]为1，若r3405.7指示供电系统未断电且输入电压等于或者大于第一电压阈值，则触发数控模块产生变量$A_IN[4]为0。当数控模块的$A_IN[3]为1或者$A_IN[4]为1时，则表征供电系统供电异常，因此，需要控制电机控制模块驱动刀具回退。
电机控制模块4，用于在如下条件三和条件四中至少一个条件成立时，保持与数控模块3之间的使能信号的传输；
条件三：第二触发信号指示电机控制模块4处于对各个电机进行闭环控制的状态；
条件四：第三触发信号指示条件一和条件二中的至少一个条件成立。
具体地，电源模块在磨齿机本体作业时可触发第二触发信号r863.0，若供电系统正常r863.0信号为1，则触发电机控制模块的或运算P2816[0]为1，此时，r863.0信号指示电机控制模块需要与各个电机处于闭环控制状态。若供电系统发生断电则r863.0信号为0，则触发电机控制模块的或运算P2816[0]为0，此时，r863.0信号指示电机控制模块需要与各个电机断开闭环控制。若数控模块传输的第三触发信号指示供电系统发生断电或者供电系统未断电单输入的电压小于第一电压阈值时，触发电机控制模块的P2816[1]为1。当电机控制模块的或运算P2816[0]为1或者P2816[1]为1时，电机控制模块需要保持与电源模块、数控模块和各个电机之间的信号使能传输，以便在供电系统供电异常时对电机进行使能控制。
电机控制模块4，用于在接收到控制信号后，降低至少一个电机中除目标电机之外的其他电机的转速；利用直流母线上的剩余电能控制至少一个电机驱动磨齿机本体1中的刀具沿X方向远离待加工工件，并保持刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及刀具的转动方向和待加工工件的转动方向之间的插补关系，其中，直流母线用于向电源模块2向电机控制模块4、数控模块3和外围设备供电，X方向为刀具和刀架整体运动的方向，刀架用于带动刀具向除X方向之外的其他方向运动，Z方向与X方向相垂直，Y方向与刀具的旋转轴相平行，目标电机用于驱动刀具和刀架整体沿X方向运动。
具体地，供电系统发生断电或者输入的电压小于第一电压阈值，电机控制模块则控制除用于驱动刀具和刀架整体沿X方向运动的目标电机之外的其他电机降低转速，以保证其他的电机能够保持插补关系的同时，最大程度为驱动刀具沿X方向运动的目标电机提供电能，以使该目标电机在最短时间内回退。同时还需要保持刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及刀具的转动方向和待加工工件的转动方向之间的插补关系，避免因插补关系被打乱导致刀具与机床或待加工工件发生碰撞。
电机控制模块4，用于在监测到直流母线的电压大于预设的第二电压阈值时，向数控模块3传输转速信号，其中，转速信号用于指示各个电机的转速。
具体地，当供电系统突然断电或者输入的电压突然小于第一电压阈值时，会使得磨齿机的各个电机产生反电动势，从而向直流母线反馈高电压。由于电源模块在供电系统异常时已关闭与供电系统之间的电能传输，所以会导致直流母线出现过电压的情况，此时若不消耗直流母线中大于第二电压阈值的电能，系统则会进入过压保护状态，使得电机控制模块与数控模块、各个电机和电源模块的使能信号传输中断。因此，可通过提高电机转速的方式消耗直流母线的电能。
数控模块3，用于在接收到转速信号后，针对每一个电机执行如下操作：
根据转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速；
如果该电机的转速小于目标转速，则向电机控制模块4传输提速信号，以使电机控制模块4根据提速信号在保持插补关系的前提下提高该电机的转速。
具体地，在以提高电机转速的方式消耗直流母线的过电压时，可先判断每个电机的转速是否已达到最大的目标转速，若是，则该电机无法继续提速，反之，电机则可通过提速消耗直流母线的电能。
数控模块3，用于在一个电机的转速大于或等于目标转速时，向制动模块6发送制动信号。
制动模块6，用于根据制动信号将直流母线与制动电阻7连通，以通过制动电阻7将直流电线中的电能转换为热量，并在监测到直流母线的电压小于或等于第二电压阈值时，断开制动电阻7与直流母线之间的连接。
具体地，在电机的转速已达到最大的目标转速时，还可利用制动电阻以热量的形式消耗点直流母线上的能量。
如图4所示，本发明实施例还提供了磨齿机运行控制方法，包括：
步骤401：利用所述电源模块向所述电机控制模块和所述数控模块传输反馈信号；
步骤402：利用所述电机控制模块根据所述反馈信号判断所述供电系统输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电源模块传输第一触发信号；
步骤403：利用所述电源模块在接收到所述第一触发信号后，终止与所述供电系统之间的电能传输，并切断与外围设备之间的电连接，其中，所述外围设备为辅助所述磨齿机进行磨齿作业的用电设备；
步骤404：利用所述数控模块在确定来自所述电源模块的所述反馈信号指示所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电机控制模块传输控制信号；
步骤405：利用所述电机控制模块在接收到所述控制信号后，利用直流母线上的剩余电能控制所述至少一个电机驱动所述磨齿机本体中的刀具沿X方向远离待加工工件，并保持所述刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及所述刀具的转动方向和所述待加工工件的转动方向之间的插补关系，其中，所述直流母线用于向所述电源模块向所述电机控制模块、所述数控模块和所述外围设备供电，所述X方向为所述刀具和刀架整体运动的方向，所述刀架用于带动所述刀具向除所述X方向之外的其他方向运动，所述Z方向与所述X方向相垂直，所述Y方向与所述刀具的旋转轴相平行。
在本发明实施例中，电源模块与外部的供电系统相连接，并向电机控制模块和数控模块传输指示供电系统供电情况的反馈信号，电机控制模块基于反馈信号在判断供电系统所输入的电压小于预设第一电压阈值，则表征供电系统供电异常，因此，则可向电源模块传输第一触发信号，以便电源模块终止与供电系统之间的电传输，并切断与过滤系统、油冷机等外围设备之间的电连接，以使直流母线上的剩余电量全部用于电机控制模块、数控模块和磨齿机本体；数控模块在接收到反馈信号时，若反馈信号指示供电系统输入的电压异常，则向电机控制模块传输控制信号，以便电机控制模块基于控制信号控制电机驱动刀具回退，使得刀具远离待加工工件，同时，驱动电机保持刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及刀具的转动方向和待加工工件的转动方向之间的插补关系，避免刀具在回退过程中因刀具在不同方向上的运动的同步插补关系以及刀具与待加工工件之间的同步插补关系被打乱，从而能够防止磨齿机的刀具与工件或机床发生碰撞。
在本发明一实施例中，所述利用所述电机控制模块4根据所述反馈信号判断所述供电系统输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定所述供电系统5输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电源模块传输第一触发信号，包括：
利用所述电机控制模块获取所述反馈信号包括的断电反馈信号和电压反馈信号，其中，所述断电反馈信号用于指示所述供电系统是否断电，所述电压反馈信号用于指示所述供电系统5未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值；
在如下条件一和条件二中至少一个条件成立时向所述电源模块传输所述第一触发信号；
条件一：所述断电反馈信号指示所述供电系统断电；
条件二：所述电压反馈信号用于指示所述供电系统未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值。
在本发明一实施例中，在所述利用所述电源模块在接收到所述第一触发信号后，进一步包括：
利用所述电源模块向所述电机控制模块发送第二触发信号；
在所述利用所述数控模块在确定来自所述电源模块的所述反馈信号指示所述供电系统输入的电压小于预设的第一电压阈值之后，进一步包括：
利用所述数控模块向所述电机控制模块发送第三触发信号；
利用所述电机控制模块在如下条件三和条件四中至少一个条件成立时，保持与所述数控模块之间的使能信号的传输；
条件三：所述第二触发信号指示所述电机控制模块处于对所述至少一个电机进行闭环控制的状态；
条件四：所述第三触发信号指示所述条件一和所述条件二中的至少一个条件成立。
在本发明一实施例中，进一步包括：
利用所述电机控制模块在监测到所述直流母线的电压大于预设的第二电压阈值时，向所述数控模块传输转速信号，其中，所述转速信号用于指示所述至少一个电机的转速；
利用所述数控模块在接收到所述转速信号后，针对每一个所述电机执行如下操作：
根据所述转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速；
如果该电机的转速小于所述目标转速，则向所述电机控制模块传输提速信号，以使所述电机控制模块根据所述提速信号在保持所述插补关系的前提下提高该电机的转速。
在本发明一实施例中，所述根据所述转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速，如果该电机的转速小于所述目标转速，则向所述电机控制模块传输提速信号，包括：
利用所述数控模块在一个所述电机的转速大于或等于所述目标转速时，向制动模块发送制动信号；
利用所述制动模块根据所述制动信号将所述直流母线与制动电阻连通，以通过所述制动电阻将所述直流电线中的电能转换为热量，并在监测到所述直流母线的电压小于或等于所述第二电压阈值时，断开所述制动电阻与所述直流母线之间的连接。
在本发明一实施例中，在所述利用所述电机控制模块在接收到所述控制信号后，进一步包括：
利用所述电机控制模块降低所述至少一个电机中除目标电机之外的其他所述电机的转速，其中，所述目标电机用于驱动所述刀具和所述刀架整体沿所述X方向运动。
在本发明一实施例中，所述电源模块、所述电机控制模块和所述数控模块之间通过二进制互联连接技术传输信号。
需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.磨齿机，其特征在于，包括：磨齿机本体(1)、电源模块(2)、数控模块(3)和电机控制模块(4)；
所述电源模块(2)分别与外部的供电系统(5)、所述数控模块(3)、所述电机控制模块(4)和所述磨齿机本体(1)中的至少一个电机相连接；
所述数控模块(3)与所述电机控制模块(4)相连接，且所述电机控制模块(4)与所述至少一个电机相连接；
所述电源模块(2)，用于向所述电机控制模块(4)和所述数控模块(3)传输反馈信号；
所述电机控制模块(4)，用于根据所述反馈信号判断所述供电系统(5)输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定所述供电系统(5)输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电源模块(2)传输第一触发信号；
所述电源模块(2)，还用于在接收到所述第一触发信号后，终止与所述供电系统(5)之间的电能传输，并切断与外围设备之间的电连接，其中，所述外围设备为辅助所述磨齿机进行磨齿作业的用电设备；
所述数控模块(3)，用于在确定来自所述电源模块(2)的所述反馈信号指示所述供电系统(5)输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电机控制模块(4)传输控制信号；
所述电机控制模块(4)，还用于在接收到所述控制信号后，利用直流母线上的剩余电能控制所述至少一个电机驱动所述磨齿机本体(1)中的刀具沿X方向远离待加工工件，并保持所述刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及所述刀具的转动方向和所述待加工工件的转动方向之间的插补关系，其中，所述直流母线用于所述电源模块(2)向所述电机控制模块(4)、所述数控模块(3)和所述外围设备供电，所述X方向为所述刀具和刀架整体运动的方向，所述刀架用于带动所述刀具向除所述X方向之外的其他方向运动，所述Z方向与所述X方向相垂直，所述Y方向与所述刀具的旋转轴相平行。
2.根据权利要求1所述的磨齿机，其特征在于，所述电机控制模块(4)，用于执行如下操作：
获取所述反馈信号包括的断电反馈信号和电压反馈信号，其中，所述断电反馈信号用于指示所述供电系统(5)是否断电，所述电压反馈信号用于指示所述供电系统(5)未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值；
在如下条件一和条件二中至少一个条件成立时向所述电源模块(2)传输所述第一触发信号；
条件一：所述断电反馈信号指示所述供电系统(5)断电；
条件二：所述电压反馈信号用于指示所述供电系统(5)未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值。
3.根据权利要求2所述的磨齿机，其特征在于，
所述电源模块(2)，还用于在接收到所述第一触发信号后，向所述电机控制模块(4)发送第二触发信号；
所述数控模块(3)，还用于在接收到所述反馈信号后，向所述电机控制模块(4)发送第三触发信号；
所述电机控制模块(4)，还用于在如下条件三和条件四中至少一个条件成立时，保持与所述数控模块(3)之间的使能信号的传输；
条件三：所述第二触发信号指示所述电机控制模块(4)处于对所述至少一个电机进行闭环控制的状态；
条件四：所述第三触发信号指示所述条件一和所述条件二中的至少一个条件成立。
4.根据权利要求1所述的磨齿机，其特征在于，
所述电机控制模块(4)，还用于在监测到所述直流母线的电压大于预设的第二电压阈值时，向所述数控模块(3)传输转速信号，其中，所述转速信号用于指示所述至少一个电机的转速；
所述数控模块(3)，还用于在接收到所述转速信号后，针对每一个所述电机执行如下操作：
根据所述转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速；
如果该电机的转速小于所述目标转速，则向所述电机控制模块(4)传输提速信号，以使所述电机控制模块(4)根据所述提速信号在保持所述插补关系的前提下提高该电机的转速。
5.根据权利要求4所述的磨齿机，其特征在于，进一步包括：制动模块(6)和制动电阻(7)；
所述数控模块(3)，还用于在一个所述电机的转速大于或等于所述目标转速时，向所述制动模块(6)发送制动信号；
所述制动模块(6)，用于根据所述制动信号将所述直流母线与所述制动电阻(7)连通，以通过所述制动电阻(7)将所述直流母线中的电能转换为热量，并在监测到所述直流母线的电压小于或等于所述第二电压阈值时，断开所述制动电阻(7)与所述直流母线之间的连接。
6.根据权利要求1所述的磨齿机，其特征在于，
所述电机控制模块(4)，还用于在接收到所述控制信号后，降低所述至少一个电机中除目标电机之外的其他所述电机的转速，其中，所述目标电机用于驱动所述刀具和所述刀架整体沿所述X方向运动。
7.根据权利要求1至6中任一所述的磨齿机，其特征在于，
所述电源模块(2)、所述电机控制模块(4)和所述数控模块(3)之间通过二进制互联连接技术传输信号。
8.基于权利要求1至7中任一所述磨齿机的磨齿机运行控制方法，其特征在于，包括：
利用所述电源模块(2)向所述电机控制模块(4)和所述数控模块(3)传输反馈信号；
利用所述电机控制模块(4)根据所述反馈信号判断所述供电系统(5)输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定所述供电系统(5)输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电源模块(2)传输第一触发信号；
利用所述电源模块(2)在接收到所述第一触发信号后，终止与所述供电系统(5)之间的电能传输，并切断与外围设备之间的电连接，其中，所述外围设备为辅助所述磨齿机进行磨齿作业的用电设备；
利用所述数控模块(3)在确定来自所述电源模块(2)的所述反馈信号指示所述供电系统(5)输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电机控制模块(4)传输控制信号；
利用所述电机控制模块(4)在接收到所述控制信号后，利用直流母线上的剩余电能控制所述至少一个电机驱动所述磨齿机本体(1)中的刀具沿X方向远离待加工工件，并保持所述刀具在Y方向运动和Z方向运动之间以及所述刀具的转动方向和所述待加工工件的转动方向之间的插补关系，其中，所述直流母线用于所述电源模块(2)向所述电机控制模块(4)、所述数控模块(3)和所述外围设备供电，所述X方向为所述刀具和刀架整体运动的方向，所述刀架用于带动所述刀具向除所述X方向之外的其他方向运动，所述Z方向与所述X方向相垂直，所述Y方向与所述刀具的旋转轴相平行。
9.根据权利要求8所述的磨齿机运行控制方法，其特征在于，
所述利用所述电机控制模块(4)根据所述反馈信号判断所述供电系统(5)输入的电压是否小于预设的第一电压阈值，并在确定所述供电系统(5)输入的电压小于预设的第一电压阈值时，向所述电源模块(2)传输第一触发信号，包括：
利用所述电机控制模块(4)获取所述反馈信号包括的断电反馈信号和电压反馈信号，其中，所述断电反馈信号用于指示所述供电系统(5)是否断电，所述电压反馈信号用于指示所述供电系统(5)未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值；
在如下条件一和条件二中至少一个条件成立时向所述电源模块(2)传输所述第一触发信号；
条件一：所述断电反馈信号指示所述供电系统(5)断电；
条件二：所述电压反馈信号用于指示所述供电系统(5)未断电但输入的电压小于所述第一电压阈值。
10.根据权利要求9所述的磨齿机运行控制方法，其特征在于，
在所述利用所述电源模块(2)在接收到所述第一触发信号后，进一步包括：
利用所述电源模块(2)向所述电机控制模块(4)发送第二触发信号；
在所述利用所述数控模块(3)在确定来自所述电源模块(2)的所述反馈信号指示所述供电系统(5)输入的电压小于预设的第一电压阈值之后，进一步包括：
利用所述数控模块(3)向所述电机控制模块(4)发送第三触发信号；
利用所述电机控制模块(4)在如下条件三和条件四中至少一个条件成立时，保持与所述数控模块(3)之间的使能信号的传输；
条件三：所述第二触发信号指示所述电机控制模块(4)处于对所述至少一个电机进行闭环控制的状态；
条件四：所述第三触发信号指示所述条件一和所述条件二中的至少一个条件成立。
11.根据权利要求8所述的磨齿机运行控制方法，其特征在于，进一步包括：
利用所述电机控制模块(4)在监测到所述直流母线的电压大于预设的第二电压阈值时，向所述数控模块(3)传输转速信号，其中，所述转速信号用于指示所述至少一个电机的转速；
利用所述数控模块(3)在接收到所述转速信号后，针对每一个所述电机执行如下操作：
根据所述转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速；
如果该电机的转速小于所述目标转速，则向所述电机控制模块(4)传输提速信号，以使所述电机控制模块(4)根据所述提速信号在保持所述插补关系的前提下提高该电机的转速。
12.根据权利要求11所述的磨齿机运行控制方法，其特征在于，
所述根据所述转速信号，确定该电机的转速是否小于预设的目标转速，如果该电机的转速小于所述目标转速，则向所述电机控制模块(4)传输提速信号，包括：
利用所述数控模块(3)在一个所述电机的转速大于或等于所述目标转速时，向制动模块(6)发送制动信号；
利用所述制动模块(6)根据所述制动信号将所述直流母线与制动电阻(7)连通，以通过所述制动电阻(7)将所述直流母线中的电能转换为热量，并在监测到所述直流母线的电压小于或等于所述第二电压阈值时，断开所述制动电阻(7)与所述直流母线之间的连接。
13.根据权利要求8至12中任一所述的磨齿机运行控制方法，其特征在于，
在所述利用所述电机控制模块(4)在接收到所述控制信号后，进一步包括：
利用所述电机控制模块(4)降低所述至少一个电机中除目标电机之外的其他所述电机的转速，其中，所述目标电机用于驱动所述刀具和所述刀架整体沿所述X方向运动。
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