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三菱數(shù)控系統(tǒng)建立絕對值檢測系統(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)同時驅(qū)動龍門刀架運行.

    數(shù)控龍門銑床最初使用時,其系統(tǒng)采用相對值檢測系統(tǒng),即每次上電時都需要執(zhí)行”回零”操作.由于長時間工作,兩伺服同期軸經(jīng)常出現(xiàn)”同期誤差過大”的報警.于是客戶要求對兩伺服同期軸采用”絕對值檢測系統(tǒng)”,希望兩伺服軸有一共同不變化的”原點”,以減少由于原點的漂移影響兩伺服軸的同期運行誤差.同時希望在執(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”絕對值檢測系統(tǒng)”的過程與常用的”相對值檢測系統(tǒng)”不同.而”伺服同期雙驅(qū)動軸”建立”絕對值檢測系統(tǒng)”的過程更是復(fù)雜.由于絕對值檢測系統(tǒng)”有諸多優(yōu)點,越來越多的設(shè)備要求采用絕對值檢測系統(tǒng)”.筆者總結(jié)了在數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試過程中建立”絕對值檢測系統(tǒng)”遇到的問題和解決方法,分析比較了相對值檢測系統(tǒng)與絕對值檢測系統(tǒng)原點設(shè)定的過程和區(qū)別.整定了實用的絕對值檢測系統(tǒng)原點設(shè)定操作方法,以期對調(diào)試工程師有所幫助.

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

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

    數(shù)控系統(tǒng)的建立和保持“原點”有兩種方式，

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

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

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

    2.建立絕對值檢測系統(tǒng)的必要條件

    應(yīng)用絕對值檢測系統(tǒng)的必要條件

    硬件條件：

    2.1對伺服電機(jī)編碼器的要求：

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

    HF□□-A47/A42/A48/A51

    HA□□-OSA104

    編碼器型號帶“A”的是“絕對值檢測型”編碼器。

    而HA□□-OSE104編碼器型號為

    “OSE□□□”的是“相對值檢測型”編碼器。這在選型時必須注意。

    2.2在驅(qū)動器上必須配備電池.

    3.設(shè)置絕對值檢測系統(tǒng)原點的方法

    3.1相對值檢測系統(tǒng)回原點的原理和實際操作過程

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

    圖1.相對值檢測系統(tǒng)的回原點過程

    相對值檢測系統(tǒng)回原點的過程

    ●必須特別注意的回原點過程中幾個重要的：“點”

    “電氣原點”。

    “機(jī)械參考點”

    “基本坐標(biāo)系原點”

    在系統(tǒng)選擇“回原點模式”后：向某一軸發(fā)出“回零啟動”指令，該軸先以快速運行，當(dāng)近點開關(guān)碰上擋塊后立即降為爬行速度運行，（降低速度是為了準(zhǔn)確定位），當(dāng)近點開關(guān)脫開擋塊瞬間（圖中的A點），控制系統(tǒng)開始尋找“柵格點”，控制系統(tǒng)尋找到的第一個“柵格點”就是“電氣原點”。“電氣原點”是一個極其重要的“點”。但理論上它并不是“機(jī)械參考點”和“基本坐標(biāo)系原點”。由于實際工作機(jī)械千差萬別，可能要求對基準(zhǔn)點進(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”和“基本坐標(biāo)系原點”。這三個“點位”的關(guān)系如圖1所示。

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

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

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

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

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

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

    這是調(diào)試工程師應(yīng)該理解的。

    3.2絕對值檢測系統(tǒng)建立原點的原理和過程

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

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

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

    其建立坐標(biāo)系過程中也有三個點：

    “絕對位置電氣原點”。

    “機(jī)械參考點”

    “基本坐標(biāo)系原點”

    其建立原點的過程為：

    圖2.絕對值檢測系統(tǒng)的原點建立過程

    先將機(jī)械軸運動到“預(yù)想原點”位置，（該位置一般被設(shè)為參考點），設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，移動該機(jī)械軸，系統(tǒng)開始尋找柵格點,當(dāng)系統(tǒng)尋找到第一個柵格點時，即為絕對位置檢測系統(tǒng)的“電氣原點”。回零操作即完成。

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

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

    如圖2

    3.3絕對值檢測系統(tǒng)設(shè)定原點的實際操作步驟如下：

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

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

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

    4.以手動或手輪模式將設(shè)定軸移動到預(yù)定的原點位置；這個點也是預(yù)定的“參考點”）

    5.（絕對位置設(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）

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

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

    （絕對位置設(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，絕對值檢測系統(tǒng)原點生效。

    （要重新設(shè)定絕對值原點，重復(fù)3—7項）

    3.4對“絕對位置設(shè)置”畫面的解釋

    由于主要操作是在顯示屏的“絕對位置設(shè)置”畫面(圖3

    )進(jìn)行

    圖3.絕對值設(shè)置畫面

    現(xiàn)將絕對值設(shè)置畫面各顯示項目的含義詳釋如下：

    1.類型―――顯示所選擇的建立絕對值檢測系統(tǒng)的方式

    ING------增量式檢測系統(tǒng)

    DOG----擋塊式絕對位置檢測；

    STOPPER-----碰壓式絕對位置檢測；

    NO-STOPPER-----參考點方式絕對位置檢測；

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

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

    圖4.機(jī)械端的實際意義

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

    5.0#參數(shù)――－設(shè)定是否進(jìn)行絕對位置原點設(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)定從參考點到“基本坐標(biāo)系原點”的距離；（此參數(shù)最為重要）

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

    圖5.伺服同期雙軸絕對值系統(tǒng)的原點設(shè)定

    在伺服同期的雙軸驅(qū)動數(shù)控系統(tǒng)中,同期運行的雙軸必須具有”共同的原點”才能保證運行時不出現(xiàn)”同期誤差過大報警”,這是伺服同期的雙軸驅(qū)動系統(tǒng)的特點,經(jīng)過反復(fù)試驗,總結(jié)出實施絕對值檢測系統(tǒng)原點設(shè)定的操作要點：

    1.先將兩同期運行軸調(diào)整到在“同一起跑線“上，(即調(diào)整兩軸的相對位置精度)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.(這個參數(shù)在伺服同期雙驅(qū)系統(tǒng)中特別重要,這是因為兩伺服同期軸的絕對位置電氣原點是不一樣的.如圖5所示.而兩軸的”參考點”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”的距離.#2059＝0就規(guī)定了各軸都從”參考點”計算到“基本坐標(biāo)系原點”的距離.)

    3.按3.3節(jié)的要求進(jìn)行原點設(shè)定

    設(shè)定#2＝2螺距值；

    4.用手輪驅(qū)動雙同期軸回零。

    5.觀察電流大小。如果兩軸電流誤差過大。須重新調(diào)整。

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