基于 FANUC IO LINK 軸的伺服刀庫分度控制
2024-5-10 來源： 通用技術(shù)集團大連機床有限責任公司 作者：童文利
摘要：刀庫一般采用減速開關(guān)和定位開關(guān)組合的方法進行刀套定位，這種控制方法有故障點較多、定位速度不高的缺陷。而伺服電機具有較高的轉(zhuǎn)速和精確定位的特點，采用 FANUC I/O LINK 軸的 ATC/ 轉(zhuǎn)臺控制功能，不需外部開關(guān)，僅用電機內(nèi)部編碼器就可以精確定位指令刀套，并且不占用 NC 控制軸數(shù)，所以基于 FANUC IO LINK 軸的伺服刀庫分度控制是一種高速、高精度、高可靠性、高性價比的刀庫分度控制方法。
關(guān)鍵詞：FANUC I/O LINK 軸；刀庫分度；ATC/ 轉(zhuǎn)臺控制功能；特殊的柔性齒輪比設(shè)定；
FANUC I/O LINK 軸功能具有不占用 NC 控制軸數(shù)、控簡便、定位快捷準確的特點，常用于伺服刀庫分度控制，它不需外部設(shè)置計數(shù)、定位、原點開關(guān)，減少了發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。本文以 MDH 系列臥式加工中心的鏈式刀庫為例，敘述了I/O LINK 軸刀庫的分度原理以及實際工程應(yīng)用。
1、刀庫結(jié)構(gòu)與基本配置
MDH 系列臥式加工中心的鏈式刀庫（見圖 1）采用 I/O LINK i 型 βi SV20 伺服放大器驅(qū)動伺服電機 βis8，通過減速器帶動刀庫撥盤撥動刀套旋轉(zhuǎn)，撥盤每旋轉(zhuǎn)一周撥動 10 個刀位，減速器減速比為 1：120。伺服放大器接受到 T 指令，指令刀套以最近路徑旋轉(zhuǎn)定位到刀庫當前位置，電機編碼器反饋刀庫當前位置。
圖 1 刀庫結(jié)構(gòu)簡圖
2、基本參數(shù)設(shè)置
MDH 系列臥式加工中心的鏈式刀庫采用不同于以往常規(guī)方法的柔性齒輪比（N/M）的設(shè)置。
為了便于觀察和處理，需要每旋轉(zhuǎn)一個刀位顯示坐標為 10°，對于 60 把刀庫，刀庫旋轉(zhuǎn)一周則為 600°，那么，設(shè)定 PMM 刀位數(shù)量 No.68=60，旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)移動量參數(shù)No.141=60×10° / 檢測單位 =600000。
基本參數(shù)設(shè)定數(shù)據(jù)見表 1。
表 1 基本參數(shù)表
這 種 柔 性 齒 輪 比 設(shè) 置 方 法， 使 刀 具 號 顯 示 比 較 直觀，在更換同型號 40 把刀庫時只需修改參數(shù) No.68=40 和No.141=400000 即可，不需重新伺服初始化，對于調(diào)試非常方便。
3、PLC 程序
對于刀庫分度動作，采用 ATC\ 轉(zhuǎn)臺功能和快捷方式來實現(xiàn)。設(shè)置 I/O LINK 軸的首地址為 X29/Y29，Y31 的高四位為功能代碼，低四位為指令數(shù)據(jù) 1，Y32 雙字（指令數(shù)據(jù) 2）賦值目標刀套號，Y29.0-Y29.2 為模式選擇信號，Y29.7 為起動信號。
如圖 2 所示，當起動信號置 1 時，設(shè)置自動模式、功能代碼、指令數(shù)據(jù) 1、指令數(shù)據(jù) 2。Y31 字節(jié)的高四位 =（2）HEX=（0010）BIN，Y31 字節(jié)的低四位 =（1）HEX=（0001）BIN，所以直接賦值 Y31=(00100001)BIN=(33)HEX。Y32 為指令數(shù)據(jù) 2等于指令刀套號 D1770。當執(zhí)行 T7 指令時，旋轉(zhuǎn) 7 號刀套以最近路徑快速定位到刀庫當前位，刀庫絕對坐標顯示 70000（圖 3），刀庫分度結(jié)束。
圖 2 PLC 程序
圖 3 刀庫絕對坐標
4、結(jié)語
采用 I/O LINK 軸外部設(shè)備控制信號的分度功能控制可以實現(xiàn)高速、高精度的刀庫分度，不需要額外增加計數(shù)、定位和原點開關(guān)，減少了故障環(huán)節(jié)，增加了刀庫控制的穩(wěn)定性，被廣泛采用伺服刀庫分度控制上。此外，I/O LINK 軸還可以應(yīng)用在托板庫、轉(zhuǎn)臺的圓周分度和上下料等簡易定位設(shè)備的直線位移，是一種性價比較高的運動控制方式。
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