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FANUC 主轴定位 主轴编码器 相关知识剖析

主轴定位

通常主轴只是进行速度控制,但在一些特殊的情况下也需要对主轴进行位置控制。例如:在加工中心上进行自动换刀时、镗孔加工中因工艺要求而需要让刀时,以及车床在装卡工件等时都需要主轴准确的停在一个特定的位置上。这就是我们通常所说的主轴定向功能。

        主轴定向功能就是NC发出定向命令,通过主轴上的位置传感器上的一转信号使主轴停止在一个确定的位置上,并向伺服电机位置环一样提供一定的保持力矩。

 

主轴位置传感器的种类

通常我们可以进行位置控制的传感器有以下几类。
 

1:MZi 传感器

轮齿结构输出为正旋波(系统内部整形为方波)与主轴电机构成一体结构。

2:BZi 传感器

 

轮齿结构输出为正旋波(系统内部整形为方波),其反馈信号经专用前置放大器输出,一般应用在FANUC内装主轴上,也可装配在主轴头上。外形图如下:

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感应头:感应速度信号和一转信号,注意与齿环的感应距离。

一转信号环:一圈之内有一条齿牙,产生一转信号。

A,B相齿牙环:产生A,B相脉冲,一圈有128、256、384、512齿/转等。

 

3:CZi 传感器

轮齿结构与BZi基本相同,齿数512齿/转到1024齿/转。

 

4:a位置编码器

数字信号输出(插动式方波 A、B、Z相)1024脉冲/转。

 

5:as位置编码器

模拟信号输出(正旋波 A,B,Z相)1024齿/转。

 

6:接近开关

通过主轴上的接近开关和主轴电机上Mi传感器进行主轴的定位。

7:磁传感器定位

在没有接近开关实现定位控制之前,使用磁传感器实现主轴的定位功能,它由发磁体和探头及前置放大器组成。成本较高。

8:机械定位

不使用主轴单元参与控制定向,而是使主轴电机旋转在一个特定的速度下,使用外部定位销使主轴停止在一个特定的位置上。

 

位置传感器的连接图例

1:MZi 传感器的连接

 

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2:BZi和CZi的连接

 

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3:a 位置编码器的连接

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4:as位置编码器的连接

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5:接近开关的连接

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主轴定向 时序图

 

1:停止时的定向

 

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注释1:定向时的旋转方向可通过参数(NO.4003#2#3)来设定,通常设定跟随前次主轴的旋转方向

2:高速旋转时的定向
 

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主轴高速定向时序:

        主轴高速定向是充分利用主轴电机的加减速特性和位置环的高增益化来实现的一种高速特性。但如果使用接近开关时此功能无效。

1:当主轴从大于定向速度上限进入定向操作时,如下:

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① 当NC发出定向指令后,主轴从当前速度减速至定向时最大速度(no.4038)。

② 当定向速度到达后,系统对一转信号进行检测,同时在内部建立零位基准。(注1)

③ 当检测到一转信号后,主轴以no.4320~4323所设定的定向加减速参数再次进行减速

④ 当主轴减速到定向速度下限值后(系统内部计算),进入位置环控制。由no.4060~4063位置环增益来进行控制。同时根据先前一转信号所建立的基准和定位的位置参数no.4031、偏移参数no.4077进行定位。

⑤ 当定向位置小于参数no.4075范围后,主轴定向结束信号发出。

 

2:当主轴从定向速度的上下限之间进入定向操作,如下:

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① 当主轴从定向上下限速度之间进入定向操作时,系统直接检测一转信号并建立零点基准(注1)

② 当检测到一转信号后,主轴以参数no.4320~4323 所设定的加减速进行减速。

③ 当减速到定向的下限值后(系统内部计算),进入位置环控制,以参数no.4060~4063位置环增益来进行控制。同时根据先前一转信号所建立的基准和定位的位置参数no.4031、偏移参数no.4077进行定位。

④当定向位置小于参数no.4075范围后,主轴定向结束信号发出。

3:当主轴从低于定向的下限速度进入定向操作时,如下:

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① 当主轴在低于定向速度下限(系统内部计算)接受定向指令后,检测一转信号并建立零位基准(注1)

② 当检测到一转信号后,主轴以参数no4320~4323进行加速。

③ 当加速超过定向速度下限后,在进行减速。

④ 当减速定向速度下限后,进入位置环控制。由参数no.4060~4063位置环增益来进行控制,

同时根据先前所建立的零位基准和定位位置参数no4031、偏移参数no.4077来进行定位。

⑤ 当定向位置小于参数no.4075范围后,主轴定向结束信号发出。

 

注1:零位基准的建立只是在第一次通电时才进行。当以后的进行定向操作时应是直接进入位置环,进行定位控制。

 

主轴定向 相关参数

1:主轴定向 功能参数

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2:关于速度环的参数
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3:关于位置环的参数
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