數(shù)控縱梁平板沖板料自動定位技術(shù)

張 濤，路 坤，趙新天

（濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

0 前言

機(jī)床性能的穩(wěn)定及其工作效率是衡量一臺機(jī)床是否高質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，機(jī)床生產(chǎn)廠家在追求機(jī)床高性能的同時，也在不斷追求機(jī)床的穩(wěn)定性和工作效率，數(shù)控縱梁平板沖同樣如此。客戶在選購符合加工工藝要求的機(jī)床設(shè)備時，多數(shù)情況下并不僅僅考慮價格的高低，而是全面衡量一臺機(jī)床的性價比。一臺價格相對高的機(jī)床，如果工作效率更高，總成本反而會降低。在當(dāng)今汽車縱梁種類多樣的情況下，能夠快速適應(yīng)各種板材類型并準(zhǔn)確定位就顯得非常重要。

在加工汽車縱梁板材時，經(jīng)常會遇到各種落差的變截面板材，一般情況下采用手動調(diào)整定位裝置，精度得不到保證，工作效率低。本文通過I/O LINK軸的功能在不占用基本軸的情況下控制伺服電機(jī)，實現(xiàn)快速自動定位，很好地解決了這個問題。

1 問題分析

在加工一張板材時，板料已經(jīng)通過自動上料置于工作臺上，此時只要對中裝置根據(jù)板材的種類型號快速定位完成就可以送進(jìn)加工了。普通的定位裝置在定位變截面板材時，需要人工進(jìn)行調(diào)整，精度差，工作效率低，只能通過在板材上沖孔的方式重復(fù)調(diào)整對中裝置以達(dá)到對中精度。通過選用β伺服電機(jī)，利用FANUC的I/O Link軸功能實現(xiàn)快速定位，解決這一加工難題。

2 I/O LINK軸功能

I/O Link軸的控制是通過FANUC系統(tǒng)的I/O Link軸功能對伺服電機(jī)進(jìn)行控制的一種方法。該控制方法的特點是通過PMC對軸的動作進(jìn)行控制，同時該軸不能與系統(tǒng)控制的其他伺服軸進(jìn)行插補(bǔ)，另外該軸只需要占用系統(tǒng)I/O Link的輸入輸出點，不需要占用系統(tǒng)提供的基本軸。該I/O LINK軸通常用來對系統(tǒng)的外圍機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定動作的控制，完成某種特定的動作和運(yùn)動。利用FANUC系統(tǒng)提供的Power Mate CNC管理功能對I/O Link軸進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)特定的運(yùn)動。下面就介紹這一功能的使用。

2.1 硬件連接

在數(shù)控縱梁平板沖中，一般需要多組對中裝置，每組對中裝置上對應(yīng)一臺β伺服電機(jī)，在加工板材時，根據(jù)板材的長度選擇其中兩組對中裝置來定位板材。

2.1.1 接口

I/O Link軸的驅(qū)動是通過βi系列放大器完成的。該放大器通過I/O Link接口與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)通過PMC對該接口的控制，完成對I/O Link軸的控制。由于I/O Link軸的控制是通過FANUC I/O Link功能實現(xiàn)控制的，因此需要占用I/O Link的128個輸入點和128個輸出點。

2.1.2 地址分配

當(dāng)使用I/O Link作為系統(tǒng)與放大器之間的通訊時，需要設(shè)定通訊地址。通過該通道完成通訊。由于通過I/O Link對該軸進(jìn)行控制，因此該軸的地址分配符合系統(tǒng)對I/O地址分配的原則。對于系統(tǒng)側(cè)而言，進(jìn)行I/O模塊的地址分配時，需要分配一個16字節(jié)大小的模塊。例如：

1#放大器分配地址，X地址從X33開始分配：4.0.1.OC02I，Y 地址從 Y22開始分配：4.0.1.OC02O。2#放大器分配地址，X地址從X49開始分配：5.0.1.OC02I，Y地址從Y38開始分配：5.0.1.OC02O。… …

需要說明的是，由于I/O Link軸對于系統(tǒng)而言屬于外部通訊設(shè)備，因此，地址Y的信號對于系統(tǒng)而言是輸出信號，而對于I/O Link軸而言是輸入信號，該信號用于控制其狀態(tài)與動作；而X地址對于I/O Link軸而言是其發(fā)送至系統(tǒng)的狀態(tài)與信息反饋。

2.1.3 硬件連接

圖1是其中兩個放大器的接線，其余放大器參照此圖的接線方式。其中L1、L2、L3為三項電源線，JD1A、JD1B為I/O LINK的連接線，CX30為急停信號接口，U、V、W為三相電機(jī)動力線，JF1為電機(jī)反饋電纜接口。

DCC/DCP為放電電阻接口，如果系統(tǒng)外部不使用放電電阻，則需要將 CZ7（DCP）和 CZ7（DCC）斷開，注意不能短接；但是需要使用短接插頭將CXA20的1、2引腳短接，屏蔽對過熱信號進(jìn)行的檢測。

在βi放大器上，接口JA72取代了原有的JA35接口，其內(nèi)部的線路連接也有一定的變化，主要變化是將急停取消。

2.2 參數(shù)設(shè)定

I/O LINK軸有自己單獨(dú)的參數(shù)設(shè)定畫面，其相關(guān)參數(shù)均在POWER MATE CNC管理功能參數(shù)畫面進(jìn)行設(shè)定。

在參數(shù)設(shè)定之前，首先確保系統(tǒng)參數(shù)中NO.960#3 PMN為0，以確保CNC和AMP之間的通訊正常。其次進(jìn)行I/O LINK軸的初次設(shè)定，設(shè)定內(nèi)容與普通的伺服電機(jī)類似，需要設(shè)定的內(nèi)容如表1所示。

上述完成后，再設(shè)定電機(jī)初始化，參數(shù)設(shè)定位為0來進(jìn)行初始化：NO.12#1=0，關(guān)機(jī)重啟后初始化完成NO.12#1=1。

在I/O LINK軸的使用中，為了方便操作，通常選用絕對脈沖編碼器，這樣可以避免每次開機(jī)的回參考點操作，減少PLC的處理量。設(shè)定方法如下：

設(shè)定參數(shù)NO.11#7（APCX）=1，表示絕對值脈沖編碼器的檢測器為通電狀態(tài)。其次，設(shè)定NO.11#0（ABSX），該參數(shù)的含義為絕對值位置檢測器和機(jī)床的位置是否對應(yīng)，當(dāng)在矩形板材的中心時我們設(shè)定位1，表示其對應(yīng)關(guān)系已經(jīng)建立。

圖1 I/O Link軸放大器的連接示意圖

表1 I/O LINK軸的參數(shù)設(shè)定

再把其他的參數(shù)設(shè)定好，包括：坐標(biāo)系行程極限、進(jìn)給速度、加/減速控制、輸入/輸出信號相關(guān)以及伺服相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。

2.3 梯形圖編制

FANUC I/O Link軸控制接口通常有兩種接口形式：外圍設(shè)備控制接口和直接命令接口。在上述兩種接口形式下，對I/O Link的信號分配是不同的。這兩種接口形式的轉(zhuǎn)換是通過信號Yy＋1#5（DRC）的設(shè)定完成的。由于需要對外圍設(shè)備的一系列動作進(jìn)行控制，因此采用外圍設(shè)備控制接口進(jìn)行控制。詳細(xì)的接口情況如表2、表3所示。

根據(jù)以上兩個表格的接口情況把梯形圖對應(yīng)的地址編輯完成后，就可以手動移動伺服電機(jī)。

如果希望通過程序自動移動伺服電機(jī)，還需要在系統(tǒng)側(cè)設(shè)定表4所示的參數(shù)。

這樣，只需要編輯B XXX就能走對應(yīng)的XXX數(shù)值。把這個指令編輯到子程序里，在執(zhí)行主程序時，就能根據(jù)板材變截面的變化自動定位板材。當(dāng)然要想全部實現(xiàn)，還需要設(shè)定好所有的放大器的參數(shù)、程序等。

表2 CNC與伺服放大器接口設(shè)定

3 結(jié)束語

通過I/O LINK軸的功能，較好地解決了變截面板材生產(chǎn)時精度不準(zhǔn)的問題，不僅解決了加工精度的難題，也大大提高了生產(chǎn)效率，深受用戶好評。為解決落差大的變截面板材加工開辟了一條新的道路。

表3 伺服放大器與CNC接口設(shè)定

表4 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

[1]BEIJING-FANUC 0iD/0i-Mate D簡明聯(lián)機(jī)調(diào)試資料.北京FANUC公司.2010.

[2]FANUC Series 0-MODEL D參數(shù)說明書.北京FANUC公司.2010.

[3]單潤生.數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床液壓沖頭高度自動調(diào)整技術(shù).鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013，48（1）.

[4]王立勤，劉向群.淺談汽車縱梁加工設(shè)備——縱梁平板數(shù)控沖孔線.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2005，40（5）.