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一、 前言
1 A- H/ K1 f: I由于机床本身结构的需要,保证机床的整体刚性以及长导轨的稳定性,因此对于同一个坐标采用同步电机驱动,是当今机床厂普遍采用的方法。有助于提高伺服系统的刚性,克服单丝杠引起的位置偏差,避免弹性变形,确保机床的高精度。
) h" m' E7 D) M) p' e二、功能简介. S1 }7 t5 A3 u" v4 d6 }
同步轴功能一般用在2个或多个机械连接的机床坐标,该坐标没有机械偏移;在编程的基础上,定义一个同步的坐标。
) {9 e1 M: Z7 U2 a+ v! l6 H同步移动时,系统检测位置的当前值,是否在系统设定的误差范围之内。当同步附属轴偏离主动轴位置范围之外的话,系统会停止所有的坐标移动,有效防止由于不同步对机床机械部分进行的损坏。4 r$ {0 ]2 _; t! Q! V
同步轴功能的目的是为了严格检测坐标在导轨上的移动精度。
- a# w2 w! V$ \4 o" j8 d6 P$ n/ s三、 应用
8 ]% `$ F9 t4 |2 N2 |同步轴功能用于大型龙门铣床的龙门同步功能,每一边都由自己本身的位置测量循环系统。由于机械硬件连接需要,两个驱动必须绝对同步,已保证机械应力变形。一个同步组由一个主导轴和最多2个从动轴组成。
) ~$ O1 p; G" C8 g) L& k四、硬件组织和同步定义
l9 @% B% d: ^& [& C* N: @大型数控龙门铣床是由多个坐标单元组成(见下图)。每个坐标驱动都是单独的驱动系统,有自己的测量循环,组成一个完整的坐标系统。当机械坐标移动时,如图两组坐标X和X1,Z和Z1必须保证完全同步,否则会对机械部件造成损害。
' w; ^$ n) c/ G: j: G$ `: w
$ t8 ^, X+ T, e, X# ]" d: V4.1关键词含义:
9 V/ c9 X! Y% X2 A) P①同步轴组: o# F6 C2 Z$ O* n
同步轴组由至少一对坐标组成,包含一个主动轴和一个从动轴,这些轴都为机械连接。移动时必须同时由NC控制移动。所不同的是两个坐标位置检测系统都是单独的。8 R& }8 r3 `6 \* x0 @/ `
②主动轴
3 x6 [3 h( y; I) g8 ?主动轴是NC控制的普通的机械坐标,可对其进行零件编程的直线或旋转轴。轴名是由同步组进行定义的。
, `! ?$ h* R. J. o% A; X0 v3 ]③从动轴* K3 J- I8 N, @- }/ s* D6 y- i, Y
从东轴也是由NC进行控制,但它总是随着主动轴的移动进行移动。轴名也是由同步组进行定义的。9 K5 c$ [' D# E& Z5 E4 {
4.2坐标定义
& {/ h9 Y- g) ^/ r; n E1 z: f坐标定义是由机床数据GANTRY_AXIS_TYPE来定义的:定义坐标是否属于同步组内,以及是主动轴还是从动轴。每组同步轴组都是由一个主动轴,和最多2个从动轴组成。1 d( e6 V* V/ a7 W, ?4 j8 p
4.3同步轴组的条件7 G0 L4 N3 l A7 a) j2 p
同步轴组不能包含主轴
8 R z% X' E' _ |7 O- p7 G; }" f从动轴不能是定位轴
1 h; G4 _# Q u4 a8 d$ l从动轴不能是另外一个同步轴组的轴名" C! {2 F, {4 G3 D9 X c! e
同步轴组的坐标,每个坐标诸如匹配速度,加速度和动态响应时间等必须一致* F: A4 @( W: s7 y, t) _
4.3同步组实际坐标值误差监控8 y9 Q; x* s9 J# Z4 s
同步轴警示限制
) ]/ p6 \6 R; H" X9 {主动轴与从动轴超出警示范围,NC系统输出报警信息:超出极限范围。同时PLC输出信号,使机床停止自动运行。
7 K" k' S/ L8 @同步轴行程限制! h' \- {- O+ [( ~) w
同步轴组超出行程范围。
; q% x0 ]! V$ b# e1 d五、同步轴的参考点和同步设定, o7 X4 z& ]/ s& Y2 I0 \+ r4 s
5.1主动轴的参考点设置方法
* G8 w- B% y8 R坐标的参考点设定由PLC的DB块进行,要根据坐标驱动类型,进行PLC的指定回参考点编程。启动该功能。启动方法为将PLC“Activate referencing” = 1 和“Active machine function REF” = 1) “Traversing key +/–” (DB31, ... ; DBX4.7/4.6)设置为1。
& p, m7 c D; j5.2从动轴的参考点设置方法, ?( C. n, W) \
当主动轴回参考点完成后,从动轴将自动回参考点。从动轴的参考点是由主动轴决定的。不能单独进行从动轴的回参考电动作。
3 s1 X# @' ]1 S0 j1 F5.3回参考点后同步轴组将根据NC编程要求自动运行。" A$ k7 _# z) q0 ~
六、与同步相关的机床资料
2 ], U/ o! V4 A& y' Q+ ^% q( c } W& g6.1
5 x: x2 I" _8 H0 J+ w2 }9 v( hMD NO. 37100 GANTRY_AXIS_TYPE
5 n& X k4 \ P该机床数据是用来定义2组同步基本特性:该坐标是否属于同步组内坐标,是哪一个坐标(主动轴或从动轴)。具体位设置如下图: o ]1 I0 {) k# w
/ A7 Z! N: d5 q( X6 h对于840D系统,可以配置最多3个同步组。一个同步组必须要由一个主动轴和最少一个从动轴组成。同组的轴不能再重复使用,如果定义错误,控制系统将输出“INCORRECT GANTRY MACHINE DATA”信息,提示机床同步组配置错误。0 m6 W2 c1 X5 w3 A
该配置举例如下:& m3 g7 I8 S6 Z, ?3 i$ K" |
0 没有同步轴
5 b B5 ~' M1 @: U! v1 同步轴组1中的主动轴
3 r" A4 x5 C; M/ U0 R11 同步轴组1中的从动轴
4 T% `5 P2 \; u2 同步轴组2中的主动轴4 Z5 v0 F( _) t% C3 F% u5 I
12 同步轴组2中的从动轴
+ [, g# G$ r( h: U* m/ w% S/ X& s3 同步轴组3中的主动轴+ r9 v% }: Y+ r5 k& h
13 同步轴组3中的从动轴
" m+ e5 o, _: b m5 G6.2+ ?" m: g- R- D2 a
MD NO. 37110 GANTRY_POS_TOL_WARNING和37120 GANTRY_POS_TOL_ERROR9 w- \1 v1 w8 P% Y# M% a& l7 V5 n
这两个数据是为机床同步服务,保证机床坐标的正常同步精度,以完成机床的同步运动,并相关的输出信息以提示是否超出机床同步的范围。/ F8 I7 r# b- I
定义这些数据后,机床同步就可以试运行。
& F4 N3 L8 Z1 b* s6 b4 h/ I七、同步轴信号描述6 a! t# B. z2 X6 ~& x9 D( L
7.1NC控制坐标轴的信号描述
% S8 u P0 n2 i: C+ R- S1.开始同步组信号DB 31, ... DBX29.4 ; Start gantry synchronization
1 n5 c8 t- l4 S& t m! ^# z使机床同步开始运行,并保证同步误差在允许范围之内,否则此信号置0。0 W( |; t) q) w' K0 @" w: P k
2.开始自动同步组信号DB 31, ... DBX29.5 ; Start automatic synchronization
+ x9 U7 `# m! d R: I' m ^6 b: }4 p开始自动运行同步组,与上个信号同类。
, G. h$ R& B/ m7.2来自坐标轴的信号描述
5 k' Y$ i: M; j9 T1 n1.同步移动误差极限DB 31, ... DBX101.2 ; Gantry trip limit exceeded
- Z \; Z" x& Q( S t4 \系统发出的是否同步信号。由PLC接受并处理。( L0 k0 V" A1 N% S1 t2 _
2.同步警示极限DB 31, ... DBX101.3; Gantry warning limit exceeded
- w1 ^' C: {5 _- `& t5 O& \, b/ d同上。
8 M! R" D/ H- e5 F0 P, P) J3.同步轴同步开始DB 31, ... DBX101.4; Gantry synchronization ready to start
) ? H7 y8 S' f$ W4 D M# E4.同步轴组正在同步DB 31, ... DBX101.5; Gantry grouping is synchronized4 m4 z# T& p+ O& R4 G0 w
具体坐标同步信号如下表:
1 h% \- x* M7 J9 H, cDB号: p2 E3 P/ Q* h. ?! Y
位! n7 t3 _. q( R
内容6 b* k7 P, I* S5 g# F
通用信号
2 G; K/ y$ y( H8 Q. V" q- z11-14! |/ q/ c9 K# Y1 S8 G
5.2" h! d" T$ Z) F; c2 l) M
启动机床REF功能% E2 x6 M5 u3 p5 e0 i5 H' t
信道信号) G* n; n0 w6 h( K+ G- G
21-28! p# g d, n7 l* K- \% A4 }# ]
33.0
, [. {1 S0 I- u- H8 C/ j, L参考点启动
6 y6 t% W5 X C3 r& E0 }' D( _坐标信号% a+ X- d# ]! g5 `
31, ... ;& d: J- f5 [ t9 z% U
60.4,60.5- k6 _: W/ ^1 }+ d5 [1 q' y( R# b
同步参考点& E' z9 r; d/ K) z) v6 a. m
31, ... ;5 {* w1 ~, ~! J; n
29.4
: q. d$ D3 ~6 \1 x$ _- ?开始同步信号
) g" p" t5 l6 g. v: a) I$ B31, ... ;
( q9 B3 P9 c, @8 o: ]29.5
, X# b& X3 }5 x0 @没有自动同步
; q5 @# P" A/ x4 y31, ... ;$ D t0 ~; z% [1 J# z
101.2
6 m% R8 k+ }" _- e% M同步行程极限3 W( L; K8 t8 H1 t
31, ... ;6 e, [: c- R% `) H
101.3
) O" i' h$ O- U/ Y同步警示极限
) S. Q0 l) m% x( x4 f31, ... ;3 _, E8 t; I- _# M3 y7 U0 k2 v
101.4 I% k6 w: `$ B0 G: k* w. Y
同步准备好: y3 P. F8 U$ H: q d% Y
31, ... ;5 Z( X' \0 O4 `
101.5
) P5 _" j) p, t7 f同步组已同步5 m0 V) x' g) c+ M: n5 I
31, ... ;
% n3 d8 i' E8 G* |101.6+ \. k7 [( R' T. e7 M4 n, _
同步组轴准备好+ Y, r" o4 G! ~3 O3 h
八、建立一个同步轴组0 K( |- Z H2 {7 ] q
群组定义:坐标1=主动轴 采用增量测量回馈循环5 L4 z/ G! u% f6 ]: }
坐标3=从动轴 采用增量测量回馈循环1 }7 s$ A3 w: M- ^
第一步:修改以下机床数据
+ P3 {3 N7 y$ \) i* N7 s3 i
8 r4 d) o0 S: E+ y: w+ b第二步:设置NCK PLC接口信号4 ^: p' K$ _$ l9 P
PLC程序的设置:) J/ h; r6 W% e. F
axis1 设置:
9 H; ^3 u6 E# ]# f- z' ^DB31, ... ; DBX 29.4 = 0
+ l. U: _# p- E# hDB31, ... ; DBX 29.5 = 19 K2 J& q* Z& H" R
Axis3置:$ n" p" x: I2 t* `; f
DB31, ... ; DBX 29.4 = 0" B$ n: M2 W& |& F, o1 s
机床准备好信号设置:* C3 o8 T$ c* I2 [* |" I, S
DB31, ... ; DBB101
$ D; r& Y, ]. U4 e第三步:设定MD 37110: GANTRY_POS_TOL_WARNING和
: T7 b7 y0 I }3 j0 g37120: GANTRY_POS_TOL_ERROR 为坐标的最大值
, F. V g* Z0 h! U+ L8 {; m/ }4 @# p, h参考点设置MD 37130: GANTRY_POS_TOL_REF0 }7 o3 e5 L0 W
此坐标数据的大小及关联如下:- Z$ i0 p8 M3 Z" ~: R! ?: M
第四步:设置完成,调整机床参数匹配。
' `7 D* E& D3 a$ L) e- H. B Q九、结束语/ i/ K" @/ E1 P/ T4 }/ A
机床坐标同步是实际应用中实用的基础技术,要根据所采用的机床刚性和结构,采用不同的配置,才能达到所要达到的机床精度要求。
6 ?# A/ a1 v5 f: D文章关键词: 数控机床 |
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