摘要：本文通過比較相對值檢測系統(tǒng)和值檢測系統(tǒng)的差異敘述了三菱數(shù)控系統(tǒng)建立值檢測系統(tǒng)的原理和實用操作方法.并重點介紹了在伺服同期雙驅(qū)龍門銑床中建立值檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù).對數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試有重要的實際意義.
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”,即用兩伺服電機同時驅(qū)動龍門刀架運行.
數(shù)控龍門銑床zui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”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”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”值檢測系統(tǒng)”的過程更是復(fù)雜.由于值檢測系統(tǒng)”有諸多優(yōu)點,越來越多的設(shè)備要求采用值檢測系統(tǒng)”.筆者總結(jié)了在數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試過程中建立”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)與值檢測系統(tǒng)原點設(shè)定的過程和區(qū)別.整定了實用的值檢測系統(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械采用值檢測系統(tǒng)
可以說：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“位置指令g90”和“相對位置指令g91”混淆。
2.建立值檢測系統(tǒng)的必要條件
應(yīng)用值檢測系統(tǒng)的必要條件
硬件條件：
2.1對伺服電機編碼器的要求：
伺服電機編碼器必須是“值檢測型”編碼器。目前三菱常用的伺服電機其型號為
hf□□-a47/a42/a48/a51
ha□□-osa104
編碼器型號帶“a”的是“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值檢測系統(tǒng)的理解。
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*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“機械參考點”和“基本坐標(biāo)系原點”。由于實際工作機械千差萬別，可能要求對基準(zhǔn)點進行更柔性化的設(shè)置，所以數(shù)控系統(tǒng)中還有“機械參考點”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“機械參考點”的距離由參數(shù)#2027設(shè)置。
從“機械參考點”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“機械參考點”和“基本坐標(biāo)系原點”。
但zui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)仍然是指令電機軸回到“機械參考點”
#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“機械參考點”的位置值。
這是調(diào)試工程師應(yīng)該理解的。
3.2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。
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：
“位置電氣原點”。
“機械參考點”
“基本坐標(biāo)系原點”
其建立原點的過程為：
先將機械軸運動到“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，移動該機械軸，系統(tǒng)開始尋找柵格點,當(dāng)系統(tǒng)尋找到*個柵格點時，即為位置檢測系統(tǒng)的“電氣原點”?；亓悴僮骷赐瓿伞?br>“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.在顯示屏上選擇位置設(shè)定畫面（診斷————翻頁）；
3.（在位置設(shè)定畫面內(nèi)）設(shè)定參數(shù)#0=1，畫面顯示：進入原點設(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.（位置設(shè)定畫面內(nèi)）設(shè)定參數(shù)#1=1（確認當(dāng)前位置為參考點）
6.（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）；
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*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。
（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，值檢測系統(tǒng)原點生效。
（要重新設(shè)定值原點，重復(fù)3—7項）
3.4對“位置設(shè)置”畫面的解釋
由于主要操作是在顯示屏的“位置設(shè)置”畫面（圖3）進行
現(xiàn)將值設(shè)置畫面各顯示項目的含義詳釋如下：
1.類型―――顯示所選擇的建立值檢測系統(tǒng)的方式
ing------增量式檢測系統(tǒng)
dog----擋塊式位置檢測；
stopper-----碰壓式位置檢測；
no-stopper-----參考點方式位置檢測；
2．狀態(tài)―――位置“原點”設(shè)定完畢顯示“ok”,否則顯示“ng”
3.機械端------顯示從“參考點”到“*柵格點”的距離.如圖4
4.機械值：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)定是否進行位置原點設(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)zui為重要）
4.伺服同期數(shù)控系統(tǒng)雙軸的值檢測系統(tǒng)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。
（來源：《數(shù)控機床市場》）