带距离码增量光栅尺回参考点原理及参数设置

带距离码增量光栅尺回参考点原理及参数设置 带距离码增量光栅尺回参考点原理及参数 设置 带距离码增量光栅尺回参考点原理及参数设置 钟辉梁海波 摘要介绍普通带固定间隔脉冲增量式光栅尺回参考点过程;带距离码增量光栅尺 回参考点原理,参数设置及建立初始机械零点 的方法,并列举了实例. 关键词光栅尺参考点参数设置 中图分类号砰.2文献标识码B 德国EX—CEEL—O数控加工中心中,采用了新型的机床回 参考点方式——带距离编码光栅尺的回参考点方式,并基于 FANUC一18i数控系统进行功能设置.使用此方式的数控机床, 必须是数控系统具有使用距离编码的增量式光栅尺的功能及使 用带距离编码的增量式光栅尺. 一 ,两种回参考点方式的比较 1.普通带固定间隔零脉冲增量式脉冲光栅尺的回参考点 手动回原点时,回原点轴先以参数设置的快速进给速度f 向原点方向快速移动,当原点减速撞快压下原点减速开关时,伺 服电机减速至由参数设置的接近原点速度F1继续向前移动,减 速撞块释放减速开关后,数控系统检测到编码器发出的第一个栅 点或零脉冲信号时,归零轴停止,此停止点即为机床参考点(见原 理图1和时序图2). 普通带固定间隔零脉冲光 栅的回参考J点缺点:?坐标轴行 程较长时回参考点耗时长.? 当回参考点减速开关调整不当 时可能出现参考点偏差,因为 减速开关存在一定的重复定位 精度,即当CNC接收到回参考 点减速信号在先,JOG方式 收到零脉冲在后时ZRN方式 坐标轴会迅速找到+Jl方向 F 图1 参考点 塞.接零脉冲—n_—厂L—...,].. 速信号在后时需再同参考点减速』———厂—, 考点就相差了一个零脉冲间距,因而导致了参考点位置偏差. 挞卷谚遗 (1)信号分析(图3为光栅信号结构示意图) 图3 在光栅原点时MARK1与MARK2重合,当MARK1与 MARK2下次出现时其与前一个MARK1与MARK2之间的距 离满足以下关系: M0=MARK10一MARK20=0: M1=MARK11一MARK21=A1: M2=MARK12一MARK22=2A1; Mn=MARK1n—MARK2n=nA1(第n个MARK1与MARK2 之间的距离). 按照如上规律,可以计算出第13个MARK2在坐标中所处 的绝对坐标. (2)回参考点相关参数设置及步骤 ?相关参数. No.1425机床返回参考点速度; No.1815.1(OPT)机床是否使用光栅尺; N0.1815.2(DCL)机床是否使用带距离编码的光栅尺; No.1802.1(DC4)是否当搜索到3个零脉冲后数控系统就计 算出参考点; No.1821各坐标轴参考计数器容量,即相邻零脉冲MARK1 之间的距离; No.1882相邻零脉冲MARK2之间的距离; No.1883坐标轴目前位置与参考点之间的距离.数值的符 设备管理与维修2011ND4团 号代表参考点对光栅原点的方向. ?步骤:将机床置于手动回参考点方式(信号ZRN=1),选 择坐标轴回参考点方向(相应信号+J1,+J2,一J1,一J2被选中), 启动后坐标轴按指定速度沿指定方向移动.当数控系统收到第 1个零脉冲MARK2后,坐标轴会暂停运动一段时间,然后继续 搜寻下一个零脉冲MARK2,直到收到第3个零脉冲MARK2 后,数统会自动计 算机床的参考点,JOG方式 并刷新屏幕显示,zRN方式 此时屏幕上显示+J1方向厂—————————一 的坐标为当前位MARK2_I_Ill 置坐标,回参考点]一一]一 步骤中的信号时同参考点结束It—厂 序见图4.同参考点速度一』]厂—]r—]广一 ?相关数据囫 设定举例(图5,图 中单位mm): No.1821(MARK1之间的间距)=800001xm No.1882(MARK2之间的间距)=800401,zm No.1883(参考点位置)=参考点与光栅原点之间的距离+ 7000(参考点偏置),即 N..sss={3l;ll罢—2;}{器+7o0o =+7000=140030001xm04 0-800008O 由于参考点在光栅原点的负方向,在计算出的数值前加负 号,即一14003000~zm. 当光栅原点和参考点之间的距离难以测定时可用以下办 法设置No.1883:?正确设置参数No.1815,No.1821及No. 1882,设置参数No.1883=0,当执行上述回参考点步骤后,屏幕 上显示的数值即为参考点与光栅原点的距离,也就是显示的 数值是当前位置到光栅理论原点的距离.?手动将回参考点 轴移动到需设定的参考点位置,这时,诊断画面参数No.301 的数值就是参考点到光栅原点的距离,将No.301的数值乘以 CMR(指令单位/检测单位)后将结果输入参数No.1883中,使 该坐标轴重新回参考点后即可将所需设定的位置设定为参考 点. 这种回参考点方式的特点:?可靠性高,省略了回参考点减 速开关和调整的麻烦,参考点位置准确;?效率高,缩短了回参 考点的时问. —— 正方向负方向—— 图5 图设苗管理与维值2011N04 二,建立初始机械零点 在生产实际中,全闭环控制的CNC机床,由于各种原因(机 床撞机和硬件损坏,伺服电机及传动机构损坏及信号反馈元件 损坏等)导致机械零点丢失,需要重新建立机床轴的机械零点以 修复设备,所以如何快速建立机床机械零点也是较重要的一环 节.以FANUC一18i数控全闭环系统和德国EX—CELL一0生产的 XS211卧式加工中心举例(采用HEIDENHAIN公司IS186C光 栅尺),重新建立机床机械零点和参数设置步骤: 1.检查原始设定的参数 No.1425机床返回参考点速度; No.1815.1(0)=1机床使用光栅尺; No.1815.2(DCL)=I机床使用带距离编码的光栅尺; No.1802.1(DC4)=I当搜索到3个零脉冲后数控系统就计 算出参考点; No.1821=20000各坐标轴参考计数器容量,即光栅尺相邻 零脉冲MARKI之间的距离; No.1882=20020光栅尺相邻零脉冲MARK2之间的距离. 2.钡0量机械零点 用200ram的标准量块测量机床z轴的机械零点(主轴端面 到工作台之间的距离为200ram时,z轴的机床坐标为 200.O00mm),用于输人参数No.1240的值 3.设定轴的相关参数 No.1240=200oo0(m)——该轴第一参考位置机床系下的 坐标值=200.000ram; No.1883=o_—一手巴带绝对寻址参照标记的线性标度从零点 到参考位置的距离清零; No.1815.4(APZ)自动为0——此时机床位置与绝对位置编 码器之间的位置不对应; No.1815.5(APC)=O一暂时把绝对位置检测器设成非绝对 位置检测器状态; No.1819.2(DAT)=1——启用在带绝对寻址参照标记的线性 标度中使用参数NO.1883的自动设定功能; No.2011.7=1——启用临时绝对坐标系设定功能; 断开接通系统一运行基准点(即REF模式)一选择轴键,按 PLUS键,3个刻度后就找到了选定轴的基准点,此时,No.1819.2 自动为O一设No.1815.5(APC)=1(起用绝对位置检测器)一断开 接通系统一运行基准点(即REF模式)一选择轴键,按PLUS 键,3个刻度后就找到了选定轴的基准点,此时,No.1815.4 (APZ)为1,No.1883内就存有系统内部的基准值,完成了初始 机床机械零点的设定. 建立初始机床机械零点,就是在FANUC一18i数控系统中, 把机床床身,电机驱动和测量光栅尺这三者通过参数功能设置 建立位置对应计算关系,从而对机床进行全闭环控制,以提高机 床切削加工精度.W11.04—17 作者通联:上汽通用五菱汽车股份有限公司柳州发动机工 厂广西柳州市潭中西路545007 E-mail:haibo.1iang@163.COrn [编辑叶允菁]