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三菱數(shù)控系統(tǒng)建立絕對(duì)值檢測系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵

    我公司的某客戶是數(shù)控龍門銑床的生產(chǎn)商,其數(shù)控龍門銑床應(yīng)用三菱M64數(shù)控系統(tǒng).該龍門銑床采用了數(shù)控系統(tǒng)的”伺服同期雙驅(qū)功能”,即用兩伺服電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)龍門刀架運(yùn)行.

    數(shù)控龍門銑床最初使用時(shí),其系統(tǒng)采用相對(duì)值檢測系統(tǒng),即每次上電時(shí)都需要執(zhí)行”回零”操作.由于長時(shí)間工作,兩伺服同期軸經(jīng)常出現(xiàn)”同期誤差過大”的報(bào)警.于是客戶要求對(duì)兩伺服同期軸采用”絕對(duì)值檢測系統(tǒng)”,希望兩伺服軸有一共同不變化的”原點(diǎn)”,以減少由于原點(diǎn)的漂移影響兩伺服軸的同期運(yùn)行誤差.同時(shí)希望在執(zhí)行回零后能消除兩伺服軸的位置誤差.

    常規(guī)數(shù)控系統(tǒng)建立”絕對(duì)值檢測系統(tǒng)”的過程與常用的”相對(duì)值檢測系統(tǒng)”不同.而”伺服同期雙驅(qū)動(dòng)軸”建立”絕對(duì)值檢測系統(tǒng)”的過程更是復(fù)雜.由于絕對(duì)值檢測系統(tǒng)”有諸多優(yōu)點(diǎn),越來越多的設(shè)備要求采用絕對(duì)值檢測系統(tǒng)”.筆者總結(jié)了在數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試過程中建立”絕對(duì)值檢測系統(tǒng)”遇到的問題和解決方法,分析比較了相對(duì)值檢測系統(tǒng)與絕對(duì)值檢測系統(tǒng)原點(diǎn)設(shè)定的過程和區(qū)別.整定了實(shí)用的絕對(duì)值檢測系統(tǒng)原點(diǎn)設(shè)定操作方法,以期對(duì)調(diào)試工程師有所幫助.

    1．相對(duì)值檢測系統(tǒng)與絕對(duì)值檢測系統(tǒng)的區(qū)別

    數(shù)控系統(tǒng)的工作實(shí)質(zhì)就是位置控制，而進(jìn)行位置控制的基礎(chǔ)就是必須以某一點(diǎn)為“基準(zhǔn)點(diǎn)”，以此“基準(zhǔn)點(diǎn)”建立坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系建立之后才能進(jìn)行位置控制運(yùn)動(dòng)。所以在數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試和操作中有一項(xiàng)很重要的工作就是“回原點(diǎn)”，也就是建立工作機(jī)械“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”，““基本坐標(biāo)系原點(diǎn)””也稱為“基準(zhǔn)點(diǎn)”和“參考點(diǎn)”，“零點(diǎn)”。本文統(tǒng)一將“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”稱簡為“原點(diǎn)”。

    數(shù)控系統(tǒng)的建立和保持“原點(diǎn)”有兩種方式，

    一種是相對(duì)值檢測系統(tǒng)，一種是絕對(duì)值檢測系統(tǒng).在相對(duì)值檢測系統(tǒng)中，斷電后原點(diǎn)不能保持，每次上電后都必須重新執(zhí)行回原點(diǎn)操作，這種方式其原點(diǎn)精度受到近點(diǎn)開關(guān)和擋塊安裝牢固程度及觸點(diǎn)磨損等影響，日積月累會(huì)會(huì)引起原點(diǎn)漂移。

    而絕對(duì)值檢測系統(tǒng)其運(yùn)動(dòng)位置為編碼器所記憶，并送入驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置的EPROM中.一旦建立”原點(diǎn)”后，系統(tǒng)就將其記憶，即使斷電，原點(diǎn)也不丟失。所以無須每次上電都回原點(diǎn)，而且也不存在原點(diǎn)漂移，可以保證工作機(jī)械的精度；同時(shí)又可以節(jié)省近點(diǎn)開關(guān)，既節(jié)省成本又減少了故障點(diǎn)。所以目前越來越多的工作機(jī)械采用絕對(duì)值檢測系統(tǒng)

    可以說：絕對(duì)值檢測系統(tǒng)和相對(duì)值檢測系統(tǒng)的區(qū)別就在于能否在斷電后保持記憶原點(diǎn)位置。注意不要將其與數(shù)控編程指令的“絕對(duì)位置指令G90”和“相對(duì)位置指令G91”混淆。

    2.建立絕對(duì)值檢測系統(tǒng)的必要條件

    應(yīng)用絕對(duì)值檢測系統(tǒng)的必要條件

    硬件條件：

    2.1對(duì)伺服電機(jī)編碼器的要求：

    伺服電機(jī)編碼器必須是“絕對(duì)值檢測型”編碼器。目前三菱常用的伺服電機(jī)其型號(hào)為

    HF□□-A47/A42/A48/A51

    HA□□-OSA104

    編碼器型號(hào)帶“A”的是“絕對(duì)值檢測型”編碼器。

    而HA□□-OSE104編碼器型號(hào)為

    “OSE□□□”的是“相對(duì)值檢測型”編碼器。這在選型時(shí)必須注意。

    2.2在驅(qū)動(dòng)器上必須配備電池.

    3.設(shè)置絕對(duì)值檢測系統(tǒng)原點(diǎn)的方法

    3.1相對(duì)值檢測系統(tǒng)回原點(diǎn)的原理和實(shí)際操作過程

    由于過去大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)采用相對(duì)值檢測系統(tǒng)，所以比較這兩種檢測系統(tǒng)的建立“原點(diǎn)”原理和過程有助于加深對(duì)絕對(duì)值檢測系統(tǒng)的理解。

    圖1.相對(duì)值檢測系統(tǒng)的回原點(diǎn)過程

    相對(duì)值檢測系統(tǒng)回原點(diǎn)的過程

    ●必須特別注意的回原點(diǎn)過程中幾個(gè)重要的：“點(diǎn)”

    “電氣原點(diǎn)”。

    “機(jī)械參考點(diǎn)”

    “基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”

    在系統(tǒng)選擇“回原點(diǎn)模式”后：向某一軸發(fā)出“回零啟動(dòng)”指令，該軸先以快速運(yùn)行，當(dāng)近點(diǎn)開關(guān)碰上擋塊后立即降為爬行速度運(yùn)行，（降低速度是為了準(zhǔn)確定位），當(dāng)近點(diǎn)開關(guān)脫開擋塊瞬間（圖中的A點(diǎn)），控制系統(tǒng)開始尋找“柵格點(diǎn)”，控制系統(tǒng)尋找到的第一個(gè)“柵格點(diǎn)”就是“電氣原點(diǎn)”?！半姎庠c(diǎn)”是一個(gè)極其重要的“點(diǎn)”。但理論上它并不是“機(jī)械參考點(diǎn)”和“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”。由于實(shí)際工作機(jī)械千差萬別，可能要求對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行更柔性化的設(shè)置，所以數(shù)控系統(tǒng)中還有“機(jī)械參考點(diǎn)”和“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”。這三個(gè)“點(diǎn)位”的關(guān)系如圖1所示。

    從“電氣原點(diǎn)”到“機(jī)械參考點(diǎn)”的距離由參數(shù)#2027設(shè)置。

    從“機(jī)械參考點(diǎn)”到“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”的距離由參數(shù)#2037設(shè)置。

    從建立基準(zhǔn)點(diǎn)的過程來看是先尋找到“電氣原點(diǎn)”，然后通過參數(shù)建立“機(jī)械參考點(diǎn)”和“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”。

    但最基礎(chǔ)的基準(zhǔn)點(diǎn)仍然是“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”。實(shí)際工作中通常設(shè)置參數(shù)#2027＝0，#2037＝0，所以這三個(gè)點(diǎn)――“電氣原點(diǎn)”“機(jī)械參考點(diǎn)”和“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”就是一個(gè)點(diǎn)。

    回原點(diǎn)操作的實(shí)質(zhì)仍然是指令電機(jī)軸回到“機(jī)械參考點(diǎn)”

    #2037這個(gè)參數(shù)規(guī)定了在以“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”構(gòu)成的坐標(biāo)系中“機(jī)械參考點(diǎn)”的位置值。

    這是調(diào)試工程師應(yīng)該理解的。

    3.2絕對(duì)值檢測系統(tǒng)建立原點(diǎn)的原理和過程

    三菱數(shù)控系統(tǒng)有多種方法設(shè)置絕對(duì)值檢測系統(tǒng)原點(diǎn)。以參考點(diǎn)方法簡便易行，現(xiàn)詳述如下：

    所謂“參考點(diǎn)方式”是指先確定某一位置為“參考點(diǎn)”（實(shí)際操作中是先將機(jī)械軸運(yùn)動(dòng)到“預(yù)想原點(diǎn)”附近某一點(diǎn)，此一點(diǎn)就是“參考點(diǎn)”），然后通過參數(shù)設(shè)定“參考點(diǎn)”到“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”的距離。通過在數(shù)控系統(tǒng)顯示器的設(shè)置操作，實(shí)施“原點(diǎn)”設(shè)定。

    絕對(duì)值檢測系統(tǒng)回原點(diǎn)的操作與相對(duì)值回原點(diǎn)有所不同，以參考點(diǎn)方式為例：

    其建立坐標(biāo)系過程中也有三個(gè)點(diǎn)：

    “絕對(duì)位置電氣原點(diǎn)”。

    “機(jī)械參考點(diǎn)”

    “基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”

    其建立原點(diǎn)的過程為：

    圖2.絕對(duì)值檢測系統(tǒng)的原點(diǎn)建立過程

    先將機(jī)械軸運(yùn)動(dòng)到“預(yù)想原點(diǎn)”位置，（該位置一般被設(shè)為參考點(diǎn)），設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，移動(dòng)該機(jī)械軸，系統(tǒng)開始尋找柵格點(diǎn),當(dāng)系統(tǒng)尋找到第一個(gè)柵格點(diǎn)時(shí)，即為絕對(duì)位置檢測系統(tǒng)的“電氣原點(diǎn)”?；亓悴僮骷赐瓿?。

    “電氣原點(diǎn)”和“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”的距離要通過參數(shù)#2和#2059設(shè)定。

    “機(jī)械參考點(diǎn)”和“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”的距離要通過參數(shù)#2和#2059設(shè)定。

    如圖2

    3.3絕對(duì)值檢測系統(tǒng)設(shè)定原點(diǎn)的實(shí)際操作步驟如下：

    1.設(shè)定#2049=2（選擇用“參考點(diǎn)方式”設(shè)定“原點(diǎn)”）斷電再上電。

    2.在顯示屏上選擇絕對(duì)位置設(shè)定畫面（診斷——絕對(duì)——翻頁）；

    3.（在絕對(duì)位置設(shè)定畫面內(nèi)）設(shè)定參數(shù)#0=1，畫面顯示：進(jìn)入絕對(duì)原點(diǎn)設(shè)定狀態(tài)。

    4.以手動(dòng)或手輪模式將設(shè)定軸移動(dòng)到預(yù)定的原點(diǎn)位置；這個(gè)點(diǎn)也是預(yù)定的“參考點(diǎn)”）

    5.（絕對(duì)位置設(shè)定畫面內(nèi)）設(shè)定參數(shù)#1=1（確認(rèn)當(dāng)前位置為參考點(diǎn)）

    5.（絕對(duì)位置設(shè)定畫面內(nèi)）設(shè)參數(shù)#2（設(shè)定“參考點(diǎn)”到“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”的距離）；

    6.以手動(dòng)或手輪模式移動(dòng)設(shè)定軸，系統(tǒng)從移動(dòng)開始瞬間尋找柵格點(diǎn)，當(dāng)尋找到第一個(gè)柵格點(diǎn)即為“電氣原點(diǎn)”。此時(shí)，軸停止運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)#2和#2059建立起基本坐標(biāo)系。

    （絕對(duì)位置設(shè)定畫面內(nèi)）畫面上出現(xiàn)OK表示設(shè)定完成；

    7.斷電再上電，絕對(duì)值檢測系統(tǒng)原點(diǎn)生效。

    （要重新設(shè)定絕對(duì)值原點(diǎn)，重復(fù)3—7項(xiàng)）

    3.4對(duì)“絕對(duì)位置設(shè)置”畫面的解釋

    由于主要操作是在顯示屏的“絕對(duì)位置設(shè)置”畫面(圖3

    )進(jìn)行

    圖3.絕對(duì)值設(shè)置畫面

    現(xiàn)將絕對(duì)值設(shè)置畫面各顯示項(xiàng)目的含義詳釋如下：

    1.類型―――顯示所選擇的建立絕對(duì)值檢測系統(tǒng)的方式

    ING------增量式檢測系統(tǒng)

    DOG----擋塊式絕對(duì)位置檢測；

    STOPPER-----碰壓式絕對(duì)位置檢測；

    NO-STOPPER-----參考點(diǎn)方式絕對(duì)位置檢測；

    2．狀態(tài)―――絕對(duì)位置“原點(diǎn)”設(shè)定完畢顯示“OK”,否則顯示“NG”

    3.機(jī)械端------顯示從“參考點(diǎn)”到“第一柵格點(diǎn)”的距離.如圖4

    圖4.機(jī)械端的實(shí)際意義

    4.機(jī)械值：以“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”為基準(zhǔn)的實(shí)際位置

    5.0#參數(shù)――－設(shè)定是否進(jìn)行絕對(duì)位置原點(diǎn)設(shè)定

    0#參數(shù)＝0不設(shè)定；

    0#參數(shù)＝1設(shè)定；

    6．1#參數(shù)－設(shè)定當(dāng)前機(jī)械軸的位置為參考點(diǎn)位置。

    1#參數(shù)＝0無效

    1#參數(shù)＝1有效；

    7.2#參數(shù)－設(shè)定從參考點(diǎn)到“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”的距離；（此參數(shù)最為重要）

    4.伺服同期數(shù)控系統(tǒng)雙軸的絕對(duì)值檢測系統(tǒng)原點(diǎn)設(shè)定

    圖5.伺服同期雙軸絕對(duì)值系統(tǒng)的原點(diǎn)設(shè)定

    在伺服同期的雙軸驅(qū)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)中,同期運(yùn)行的雙軸必須具有”共同的原點(diǎn)”才能保證運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)”同期誤差過大報(bào)警”,這是伺服同期的雙軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn),經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),總結(jié)出實(shí)施絕對(duì)值檢測系統(tǒng)原點(diǎn)設(shè)定的操作要點(diǎn)：

    1.先將兩同期運(yùn)行軸調(diào)整到在“同一起跑線“上，(即調(diào)整兩軸的相對(duì)位置精度)使其誤差盡可能的小.

    具體的做法是在”伺服監(jiān)視畫面“上觀察兩伺服軸的電流值，用手輪調(diào)整兩伺服軸的相對(duì)位置，使兩伺服軸的電流值在10％左右。

    2.設(shè)定兩伺服軸#2059＝0.(這個(gè)參數(shù)在伺服同期雙驅(qū)系統(tǒng)中特別重要,這是因?yàn)閮伤欧谳S的絕對(duì)位置電氣原點(diǎn)是不一樣的.如圖5所示.而兩軸的”參考點(diǎn)”位置是可以理解為”同一起跑線”,所以必須都從”同一起跑線”起設(shè)定到“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”的距離.#2059＝0就規(guī)定了各軸都從”參考點(diǎn)”計(jì)算到“基本坐標(biāo)系原點(diǎn)”的距離.)

    3.按3.3節(jié)的要求進(jìn)行原點(diǎn)設(shè)定

    設(shè)定#2＝2螺距值；

    4.用手輪驅(qū)動(dòng)雙同期軸回零。

    5.觀察電流大小。如果兩軸電流誤差過大。須重新調(diào)整。