FANUC同步内装DIS电动机的安装及调试

青海第二机床制造有限责任公司（西宁 810021）车永贵

我公司新研制的一台专用六轴数控机床，采用FANUC 0i MD系统，回转轴采用FANUC同步内装DIS电动机DIS1000/200，该电动机采用稀土结构能够提供强扭矩，优化的磁路设计保证扭矩平稳、均匀，最大角加速度可达100000deg/s [空载]，高转速、无背隙，电动机与驱动对象直接连接，体积小，安装方便，最适合回转工作台、五轴回转轴、磨床的工件轴。

FANUC同步内装DIS电动机的系统结构如图1所示。

图1

从图1可以看到，FANUC内装同步伺服电动机主要以散件形式卖给机床生产厂家的，主要部件有转子和定子，另外需要编码器（可以是非FANUC生产的第三方编码器），那么厂家购买后第一步需要安装定子、转子、编码器，这是在调试前机械人员的工作，但是这些工作对于后面的调试工作非常重要，如果安装不当，有可能造成无法调试正常运转，我们在安装时，有几个没注意到的安装要求，结果调试时走了弯路，不得以机械上又全部拆了，重新安装了一遍，耽误很长时间。

一、内装同步伺服电动机的安装

1.定子和转子的安装

（1）安装中定子和转子的同轴度问题：定子和转子之间通过安装轴承固定，一定要保证转子和定子的同轴度，要求控制在10μm以内，如果定子和转子同轴度偏差比较大，则在定子和转子之间将会产生电磁力，同轴度偏差越大，则电磁力也越大，电动机转动过程中负载不稳定，出现SV430 伺服电动机过热、SV410 停止时误差太大、SV411 运动时误差太大等报警，影响电动机的正常运行。定子、转子以及固定的轴承安装好后，拔出电动机动力线，手动盘转子，确认盘动时用力比较均匀、轻松。

（2）安装定子和转子时，首先确定DIS电动机的零点：如图2所示电动机的零点，就是保证定子上的动力线头和转子上的两个小孔在一条直线上。

图2

2.编码器的安装

内装同步伺服电动机的位置和速度使用旋转编码器，FANUC推荐使用的主要有以下几种类型（见表1）：

表1 可以使用的旋转编码器例子

根据实际机械结构，我们选用的是αi CZ768S，该编码器是绝对式编码器。由于编码器是精密检测元器件否则，安装同样需要注意编码器座与转轴中心的同轴度，要求控制在10μm以内，一定要保证读数头与检测环的相对尺寸，确定编码器的零点，就是保证一转信号的点和读数头对上，否则无法进行磁极检测，即使进行了磁极位置检测，在电动机运转时，会出现脉冲丢失，可能出现飞车。图3是编码器安装的示意图。

图3

电动机和编码器各自保证如上的要求就可以安装，编码器相对电动机的位置没有要求，任何一个角度就行，电动机的零点和编码器的零点安装用目测就可以，说白了就是保证电动机转到零位时，编码器也转到零位。

二、内装同步伺服电动机的调试

1.内装同步伺服电动机控制有效选定

设定NO2300#2＝1：内装同步伺服电动机控制有效。

2.电动机初始化

和αi，βi系列伺服电动机一样，第一步伺服电动机的初始化，根据使用编码器的不同，需要设定的参数如表2所示。

表2中，以下参数按所选电动机DIS1000/200进行设定：

其他参数：

表2 αiCZ768S的情形

电动机的初始化就结束了。

图4

3.电动机磁极位置检测

由于编码器和电动机分开安装，电动机的磁极位置和检测器的相位之间的关系在转动前是不确定的，此时需要检测电动机的磁极位置。磁极位置检测功能按照如下步骤进行：

（1）磁极位置检测顺序： ①将伺服置于接通状态。②磁极位置检测方式有微小动作方式、自动选择方式、停止方式三种。通常情况下选择微小动作方式，在此方式下，电动机一边执行微小动作一边检测磁极位置，设定NO.2229#4＝1，NO.2182＝0。③本机床选用的编码器αi CZ768A是绝对式编码器，需要将NO.2229#0设置为“1”，这种情况下，当磁极位置检测结束时，检测结果将被存储在参数NO.2139中，因此不需要在每次通电时进行磁极位置检测。④将对象轴的NO.2213#7：设定为1，进行磁极位置检测，磁极位置检测仅对有效轴进行检测，磁极位置检测请求信号G135将忽略无效的轴，本机床安装内装同步伺服电动机的伺服轴是第六轴，在PMC梯形图中处理.G135.5磁极位置检测请求信号：选择空余的按键激活G135.5（在MDI方式下即可，见图5）。磁极位置检测请求信号G135.5，成为“1”时，系统开始磁极位置检测，磁极位置检测中信号F158.5成为“1”，数秒后磁极位置检测结束信号F159.5成为“1”。⑤磁极位置检测结束后，查看参数NO.2139，此参数保存检测结果。当然，因为机械因素或电动机特性而磁极位置检测异常结束时，系统发出伺服报警“POLE DETECTION ERROR”（磁极检测异常）。

图5

（2）磁极位置检测的几点说明：①在使用增量编码器的情况下，只要将参数NO.2229#0设定为“1”，磁极检测就会结束，而且获取电动机的一转信号时，检测结果也将依MDI方式被存储在参数NO.2139中。②磁极位置检测结束后，只要不断开电源，就不能再次进行磁极位置检测。如果要再次进行磁极位置检测，可以将参数NO.2139清零，断开放大器电源，重新上电，进行磁极位置检测，同样相同的检测结果被保存到参数NO.2139中。③在使用绝对编码器的情况下，磁极位置检测后，检测结果存储在参数NO.2139中，不需要在每次通电时进行磁极位置检测，但是如果编码器连接放大器之间的反馈线因某种原因断开过，连接后通电就必须再次进行磁极位置检测。④DIS内装伺服电动机的定子、转子只要重新安装，就必须执行磁极位置检测，否则电动机无法运行。⑤编码器和转子之间旋转方向问题：磁极位置检测结束后，在确认机械安装松紧合适的情况下，在电动机正常吸合后，以手脉X1挡确认，在负载监控画面下，确认电动机的负载是否正常，如果手摇速度一快，负载急剧上升，可能是电动机的旋转方向和编码器反馈相反，此时更换电动机动力相序，再次进行上述试验（见图6）。⑥在磁极位置检测过程中，转子的动作范围被限制在允许移动量5°的范围内，所以进行磁极位置检测时，要保证编码器的读数头1的中间位置与编码器磁环外圈上的凹槽的相对位置角度在±5°范围内。

图6

4.有关DIS内装伺服电动机温度检测的说明

（1）DIS内装伺服电动机内部装有温度检测，控制内部电动机在90°范围内正常工作。一般有电热调节器（t her mi st or）和温度调节装置（t her most at），接线如图7所示。

图7

（2）对于温度调节装置（t her most at），一般选择经由电动机反馈线，反馈到系统由伺服软件检测，需要将参数NO.2300#7设定为“1”，另外需要将参数NO.2300#3设定为“1”，（既采用αi CZ传感器传输电热调节器和温度传感器），否则开机会出现SV430 伺服电动机过热报警，接线如图8所示。

图8

（3）DIS内装伺服电动机的外圈装有冷却套，一般采用液体冷却，采用液体冷却需要设定以下表格中液体冷却的参数，选用电动机不同，参数值不同（如果不设定这些参数，电动机初始化后表3参数中的值为默认的没有冷却的值）。

表3 DIS 1000/200（A06B－0496－B300）（参数表位：200V）

DIS内装伺服电动机进行正确安装，参数按以上所述设定，磁极位置检测完成之后，电动机就能正常运转。