數控車床重力軸下落問題的解決方案

滕人濤

【摘要】：

機床重力軸或者傾斜軸，在設備突然斷電或者發生報警的時候，總會出現不同程度下落。為了減少下落程度，在這里對這個情況的發生做了一個分析，并且提出了若干解決方法。

【關鍵字】：

機床 重力軸 傾斜軸 下落 安全

數控車床重力軸，在發生伺服報警或者急停時，會出現突然下落的情況，這種情況發生時，會造成刀具損壞甚至威脅操作人員的人身安全，本論文從系統參數、硬件連接和PLC三個方面對這個問題提出解決方法，目的是為了避免重力軸下落情況的發生。

一.系統參數

FANUC 0i-TD系統，在伺服參數方面，為了解決重力軸下墜，提供了下列參數。

2204#7=1

0：急停時急停距離縮短功能類型2有效

1：急停時急停距離縮短功能類型2無效

2373 提升量

設定范圍：-32769～32767

設定單位：um

2374 提升時間

設定范圍：8～32769

設定單位：ms

2005#6=1

0：制動控制功能無效；1：制動控制功能有效

2083 制動控制計時器

設定范圍：0～16000

設定單位：msec

2210#6、#5

#6 ESPTM1 #5 ESPTM0 延遲時間（單位：ms）

0 0 50

0 1 100

1 0 200

1 1 400

參數2373和2374共同作用，實現重力軸在伺服報警或者急停的情況下，重力軸提升并使其停止。參數2373是提升量，這個參數的數值大小，取決于重力軸下墜的程度，下墜的距離越大，參數2373設置的數值就越大。參數2374是提升時間，FANUC系統要求，提升時間的大小為8ms的整數倍。此參數用來決定從急停時起計測的提升時間，它是在開始制動的情況下，減輕放大器的勵磁切斷時重力軸落下的沖擊。機床實際動作時，因為是在提升過程中進行制動，所以，提升量和提升時間在數值上與實際情況有所不同。

當機床遇到伺服報警的時候，不管其余伺服軸是否正常，所有軸放大器的MCC均被斷開；當按下機床的急停按鍵時，所有軸放大器的MCC均被斷開。

發生上述情況的時候，為了防止重力軸下落，重力軸都配有機械制動裝置。可是卻會發生如下情況，伺服放大器MCC在機械制動裝置動作之前就處于OFF狀態，這就會導致重力軸下落，造成刀具損壞。

這個時候，我們可以通過設置參數2083，使放大器MCC在機械裝置動作以后才處于OFF狀態；通過設置參數2210#5和#6，使SVM中的*ESP信號在最大400ms以后才動作。使得機床整體動作達到圖B所示的效果，從而避免機床重力軸下落情況的發生。

二.硬件連接

制動器控制線路部分，直接通過繼電器控制，通過觀察PLC信號時序，可以發現急停信號X8.4輸入至PLC以后，經過8ms的時間，急停信號G8.4才會發生變化，在此同時，F0.6也發生變化，制動器控制信號Y3.4輸出。從急停開關被按下到制動器控制信號Y3.4變化，會有16ms的延遲，這個期間已經下落一段距離。

這個情況下，如果我們在制動器控制回路直接增加一個急停開關信號，這樣，在急停按鍵按下的同時，制動器馬上動作，制動裝置鎖死，這樣就可以避免重力軸下墜。

三.PLC處理

如果我們直接通過F0.6這個信號控制機床制動裝置的話，這個過程其實存在延時，當我們按下機床急停按鍵，急停信號通過PLC傳遞給G8.4以后，經過一個時間，反應在F0.6狀態的變化上，然后制動裝置才會鎖緊。

從動作分析中我們可以發現，急停開關按下到機械制動裝置實際動作也有一個時間差，這個時間內，機床重力軸會下落或者提升一個距離。這個距離大概在-0.010～+0.010之間，并且，因為執行元件完成動作的時間，不能確保次次相同，所有下落的距離波動會比較大。如果不使用重力軸提升功能，重力軸只會下落，下落距離范圍在-0.010～0.

如果我們在制動裝置控制信號回路中增加急停信號G8.4或者是X8.4，這個時候，如果人為按下急停按鍵，制動控制裝置立即動作，就可以最大限度的縮小下落距離。

四.總結

采用上述方法中的任意一種都可以降低重力軸的下落距離，如果采用兩種或者兩種以上，可以把下落距離降低到一個很低的程度，大約在正負0.002左右。并且，從成本方面考慮，對原有設備的調整，只需要將原有的急停繼電器更換為4個開點4個閉點的規格就可以滿足需要。