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riz技术冲突解决原理在刀库选刀系统中的创新设计研究 0 数控加工中心 计算机技术（动态逻辑控制）及其网络技术广泛应用于工业自动化控制，是工业自动化的三大支柱之一。它也发挥着不可替代的作用。能够控制数字控制中心的地址或狭窄位置以及刀库的管理，可以是非常有效的。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 刀库盘转动电机 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, 电机选用JSM M36S B1A-G37-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10个刀位;用反射式传感器采集刀盘转动的位置信号。 本文的刀库自动选刀系统的控制系统为开放式设计, 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, 以选刀模拟机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 自动选刀管理系统分析 2.1 对应地记忆刀具 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位置 (地址) 通过编码识别系统对应地记忆在数控系统的PLC中, 无论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着。刀库上的位置识别系统可以检测出每个刀套的位置, 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, 传感器所在位置设为取刀口。 2.2 刀库盘转动的正转方式 演示系统的刀库容量为10把刀具, 其编号为0～9, 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位置 (取刀口) 。为提高取刀效率, 按路径最短原则取刀, 即要求换刀时按最小旋转角 (≤180°) 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, 现值刀号为3, 则9-3=6 5, 置正转标志 (刀库将正转144°) ;若设定取刀号为6, 现值为3, 则6-3=3 5, 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1-3=-20, 需取补修正, -2+10=85, 置正转标志 (正转72°) , 由于85, 经小于半数处理,10-8=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 自动取刀提示 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, 根据路径最短原则, 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, 并规定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 自动选刀管理系统的创新设计 3.1 triz的理论与方法体系 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。技术系统演变的8个模式、39个通用工程参数、40条发明原理、39×39冲突解决矩阵、76个标准解、发明问题解决算法 (ARIZ) 以及工程知识效应库等一同构成了TRIZ的理论与方法体系。 TRIZ认为, 产品进化过程就是不断解决产品所存在冲突的过程, 推动其向理想化方向进化。技术冲突是典型的工程妥协问题, 即当提高系统某一技术特性 (参数) 时, 另一特性 (参数) 会恶化。TRIZ创新原理的核心就是解决技术系统中存在的冲突, 冲突解决矩阵是解决技术冲突的有效工具。一旦技术问题抽象成技术冲突的形式, 就要用该问题所处的技术领域中的特定术语描述这个冲突, 然后将这个冲突转换成TRIZ的通用工程参数, 最后由通用工程参数在技术冲突解决矩阵中选择可用的发明原理。 3.2 高效能实现动态来集的设计 本文选用力扬EX1n14MT型PLC, 它仅有