基于 FANUC IO LINK 軸的伺服刀庫分度控制
2022-2-15 來源： 通用技術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和定位開關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速和精確定位的特點，采用 FANUC I/O LINK 軸的 ATC/ 轉臺控制功能，不需外部開關，僅用電機內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，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。
關鍵詞：FANUC I/O LINK 軸；刀庫分度；ATC/ 轉臺控制功能；特殊的柔性齒輪比設定；
FANUC I/O LINK 軸功能具有不占用 NC 控制軸數、控制簡便、定位快捷準確的特點，常用于伺服刀庫分度控制，它不需外部設置計數、定位、原點開關，減少了發生故障的環節。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用。
1、刀庫結構與基本配置
MDH 系列臥式加工中心的鏈式刀庫（見圖 1）采用 I/O LINK i 型 βiSV20 伺服放大器驅動伺服電機 βis8，通過減速器帶動刀庫撥盤撥動刀套旋轉，撥盤每旋轉一周撥動 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 刀庫結構簡圖
2、基本參數設置
MDH 系列臥式加工中心的鏈式刀庫采用不同于以往常規方法的柔性齒輪比（N/M）的設置。
為了便于觀察和處理，需要每旋轉一個刀位顯示坐標為 10°，對于 60 把刀庫，刀庫旋轉一周則為 600°，那么，設定 PMM 刀位數量 No.68=60，旋轉軸每轉移動量參數No.141=60×10° / 檢測單位 =600000。
基本參數設定數據見表 1。
這種柔性齒輪比設置方法，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 No.68=40 和No.141=400000 即可，不需重新伺服初始化，對于調試非常方便。
表 1 基本參數表
3、PLC 程序
對于刀庫分度動作，采用 ATC\ 轉臺功能和快捷方式來實現。設置 I/O LINK 軸的首地址為 X29/Y29，Y31 的高四位為功能代碼，低四位為指令數據 1，Y32 雙字（指令數據 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。
圖 2 PLC 程序
如圖 2 所示，當起動信號置 1 時，設置自動模式、功能代碼、指令數據 1、指令數據 2。Y31 字節的高四位 =（2）HEX=（0010）BIN，Y31 字節的低四位 =（1）HEX=（0001）BIN，所以直接賦值 Y31=(00100001)BIN=(33)HEX。Y32 為指令數據 2等于指令刀套號 D1770。當執行 T7 指令時，旋轉 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），刀庫分度結束。
圖 3 刀庫絕對坐標
4、結語
采用 I/O LINK 軸外部設備控制信號的分度功能控制可以實現高速、高精度的刀庫分度，不需要額外增加計數、定位和原點開關，減少了故障環節，增加了刀庫控制的穩定性，被廣泛采用伺服刀庫分度控制上。此外，I/O LINK 軸還可以應用在托板庫、轉臺的圓周分度和上下料等簡易定位設備的直線位移，是一種性價比較高的運動控制方式。
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