編碼器原理（lǐ）在數控係統維修中的應（yīng）用
2020-6-24 來源（yuán）：- 作者：-
摘要：本文分析了編碼器工作原理及其在數控係統中的應用， 結合維修工作中常見的機床零點丟失故障案例（lì），找出有效的解決方法。
關鍵詞：編碼器 FANUC 數控係統 參考點
目前（qián）數控機床采用（yòng）日本 FANUC 係統居多（duō），且 FANUC 係統帶有自（zì）診斷、參數診斷、 PMC 信（xìn）號追蹤功能，為維修（xiū）方麵提供了一（yī）種手段。在 FANUC 係統維（wéi）修實踐（jiàn）中，經常遇到參考點丟失故障（zhàng），本文針對此問題分析編碼器工作原理及數控係統參考點建立的過程，並在此基礎上給出解決（jué）方法。
1、參（cān）考點的設置
參考點是機床廠在伺服軸上建立（lì）的固定物理位置。機床回（huí）零點，即數控係統返回參（cān）考（kǎo）點。工件（jiàn）坐標零點是加工零件時（shí）根據加工（gōng）工藝要求，在參考點的基礎上進行一定量的偏置生成的，不同的零件其工件坐標零點與參考點的（de）偏置量是不同（tóng）的。所以當參考點丟失時，工（gōng）件坐標零點就無法建立，數控加工程序就不能正常運行。參考點一致性出現問題時，數控加工程序雖可（kě）運行（háng），但工件零（líng）點的一致性發（fā）生變化，加工精度就無法保證。數控係統建立參考點的方式主要有兩種：增量（liàng）式、絕（jué）對坐標式。
1.1 增量式回參（cān）考點的（de）原理
數控係統采用增量方（fāng）式回參考點，執（zhí）行過程如下：
（1）根據控製麵板的設（shè）定（軸選擇、正向或負向、進給倍率設為 ×10）點按操作麵板home 按鈕，機床工作台沿參考點方向快速移（yí）動；
（2）當工作台擋塊壓上導軌減速行程開關觸頭（tóu），觸頭常閉觸點斷開，此開關量信號送 進 FANUC 係 統 PMC 單（dān） 元， 由 FANUC 的CPU，結合回零信號，輸出減速指令給伺服放大器，伺服放大器（qì）控製伺服電機減速，工作台以一（yī）定的低速繼續移動；
（3）在工作台擋塊滑過行程開（kāi）關的觸頭後，觸頭由斷開再次閉（bì）合時，CNC 檢測伺服電機編碼器的零標誌脈衝信號，當檢測到此信號後，工作（zuò）台立刻停止進給，停止的位置就是參考點。此時 CNC
向 PMC 發出回參考點完成信號 ZPX、、ZPZ。
從上述回參考點過程可以看出，減速信號由（yóu）行程開關和工作台擋（dǎng）塊共同作用產生，電氣柵格位置信號則由伺服電機上安裝的編碼器零位脈衝精確給（gěi）出。當（dāng）零（líng）位建立以後，機床工作台（tái）進給距離（lí）由此參考（kǎo）點加上偏移量得到。機床數控係統不能長期保存參考點的坐（zuò）標信息，機床斷電後，此信息立刻丟失，下次（cì）開機仍需再執行（háng）回（huí）參考點步驟，故工作（zuò）效率低。且數控係統靠行程開關（guān）觸頭（tóu）通斷來反饋減速信號存（cún）在響應誤差，所以每（měi）次回零操作後（hòu）得到的零點坐標是不同的，這給加工精度帶來一定影響。行（háng）程開關是易損件，此種回零方式故障率相對較高（gāo）。
因存在上述弊端，目前數控機（jī）床常采用絕對坐標式回參考點方式。本文著重介紹此種方式原理和（hé）故障解決方法。
1.2 絕對坐標式回參考點
與增量式回參考點方式相比，絕對坐標式回參考點不需機床（chuáng）每（měi）次（cì）開（kāi）機進行回參考點操作。由於參考計數器已設置，且柵格點已建立，可直接返回原點。係統斷電後，機床位置偏移量保存在電機編碼器 SRAM 中，通過（guò）伺服放大器上的電池支持電機編碼器 SRAM。數控係統讀取編碼器 SRAM 中的參考點數據和偏移量（liàng）建立當（dāng）前位置，計算當前位置到機床原點（diǎn）的距離，計算結果賦給計數（shù）器，柵（shān）格點被（bèi）確（què）立。
2、 參考點信息丟失故障解決方法
當更換伺服電機（jī）、伺服放大器、插拔伺服放大（dà）器信號電纜插頭或絕對（duì）位置編碼器信息電（diàn）池電壓長期（一周以上）低於 3V 時，絕對位置編碼器SRAM中保存的參考點信息將丟失，下次開機會出現
300 號報（bào）警，報警信息為“機床需要（yào）回零點（diǎn）”。解決方法如下：
（1）開機後在伺服放大器（qì）上電狀態下更換電池（chí），注意（yì）極性不要裝反。然後按（àn）數（shù）控操作麵板上的“RESET”複位按鈕，消除360號報（bào）警；
（2）撥動數控操作麵板上軸選擇開關，選（xuǎn）擇要進行回參考點的軸；
（3） 數控操作（zuò）麵板上“MDI”按鈕， 點亮該按鈕指示燈；再按“OFFSET SETTING”鍵，進入參（cān）數畫麵，將第一行參數“PARAMETER WRITE” 值改為 1； 再按“INPUT”鍵，關閉（bì）參數寫保護功能，此時數控係統屏（píng）幕上出現 100 號報警，信息為“係統參數已經打開”；
（4）按下（xià）“SYSTEM”鍵，點擊“PARA”按鈕，進入機床（chuáng）參數畫麵，輸（shū）入 1320，點擊“search”按鈕，可以看到各（gè）軸軟限（xiàn）位設（shè）定值。1320、1321 參數分別保存了機床各軸正向、負向軟限位坐（zuò）標值。記下上述數值，再把1320 或 1321 中（zhōng）的對應需要回零位軸參數分別改為（wéi） +99999999、-99999999，將軟（ruǎn）件（jiàn）限位功能關閉。半閉環控製（zhì）係統中，參考點設置（zhì）在靠近伺（sì）服電機編碼（mǎ）器一端，這樣做的目的是考慮到滾珠絲杠熱（rè）變形造成的基準誤差最小，因此需要根據電（diàn）機（jī）安裝情況確（què）定改動（dòng）正（zhèng）、負（fù）方向軟限位坐標值；
（5）撥動操作（zuò）麵板軸選擇旋（xuán）鈕，選擇對應軸，將進給（gěi）倍率設（shè）為（wéi）“×1”, 然（rán）後按“回參考（kǎo）點”按鈕，執行（háng）回參考點操作，當機床工作台移動到參考點位置附近時，再繼續往前走將收到絕對（duì）位置編碼器零位（wèi）脈（mò）衝信號，也叫一轉信號，此時計數器清零，重新開始計數，當移動到 1850 參（cān）數設定的偏移距離後，工作台停止進給（gěi），停止點的坐標就（jiù）是這個軸的參考點坐標。此時屏幕上的（de）報警信息自動消除；
（6）將 1320 或 1321 中的參（cān）數（shù）改回原來的值；
（7）將第（3）步中的“PARAMETER WRITE”值重新改為 0，按下操作麵板上的“RESET”按鈕，屏幕上顯示 100 號報警消除；
（8）關閉機床（chuáng）電源，重新（xīn）開機（jī），故障徹底排除（chú）。
需要注意的是，在執（zhí）行回參考點操作前，通過 MPG 手動將工作（zuò）台（tái）移動到該（gāi）軸絲杠參考點 2 個螺（luó）距距離（lí），以保證數控係統（tǒng）正確檢測到編碼器的一（yī）轉信（xìn）號。
我校一台 CK6125D 型數控車床曾出現車螺紋亂扣故障，故（gù）障隨機（jī）出現。為排除伺服放大器引起（qǐ）上述故障的可能性，將 X 軸和 Y 軸伺（sì）服放（fàng）大器互換，看故障（zhàng）是否轉移。更換伺（sì）服放大器是在（zài）斷電狀態下，需要插拔伺服放大器信號電纜插頭，由此（cǐ）造成X軸和Y軸零位丟（diū）失。
開機（jī）後又增加 300、301 號報警，機床需要重新回零位，這兩個報警就是按照上述方法排除的。
3 、結束語
機床參考點是數控機床各軸上重要坐標點，是零件坐標的參照點，對零件加工精度影（yǐng）響巨大。機床參考點坐標丟失故障產生（shēng）的原（yuán）因也有多種，一般來說，隻要編碼器（qì）和伺服（fú）功能正常，通過上述方（fāng）法是可以解（jiě）決的。而編碼器和伺服放大器（qì）硬件功能正常與否可以通過與其它軸互換的（de）方法來判斷。
投稿箱（xiāng）：
如果您有機（jī）床（chuáng）行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機（jī）床（chuáng）行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關信息（xī）
業界視點
| 更多
行業數（shù）據
| 更多
- 2024年11月 金屬切削機床產量數據
- 2024年11月 分地區金屬切削機床產量（liàng）數據
- 2024年11月 軸承出口情況（kuàng）
- 2024年11月 基本型乘用（yòng）車（轎車）產量數據（jù）
- 2024年11月 新能源（yuán）汽車產量數據（jù）
- 2024年11月 新能源汽（qì）車銷量（liàng）情況
- 2024年10月 新能源汽車產量數據
- 2024年10月 軸承出口情（qíng）況（kuàng）
- 2024年10月 分地區金屬切削機床產（chǎn）量數據
- 2024年10月 金屬切削機床（chuáng）產量數據
- 2024年9月 新能源汽車銷量情況
- 2024年（nián）8月 新能源汽車產量數據
- 2028年8月 基本型乘用車（轎車）產量數據