数控车床重力轴下落问题的解决方案

滕人涛

【摘要】：

机床重力轴或者倾斜轴，在设备突然断电或者发生报警的时候，总会出现不同程度下落。为了减少下落程度，在这里对这个情况的发生做了一个分析，并且提出了若干解决方法。

【关键字】：

机床 重力轴 倾斜轴 下落 安全

数控车床重力轴，在发生伺服报警或者急停时，会出现突然下落的情况，这种情况发生时，会造成刀具损坏甚至威胁操作人员的人身安全，本论文从系统参数、硬件连接和PLC三个方面对这个问题提出解决方法，目的是为了避免重力轴下落情况的发生。

一.系统参数

FANUC 0i-TD系统，在伺服参数方面，为了解决重力轴下坠，提供了下列参数。

2204#7=1

0：急停时急停距离缩短功能类型2有效

1：急停时急停距离缩短功能类型2无效

2373 提升量

设定范围：-32769～32767

设定单位：um

2374 提升时间

设定范围：8～32769

设定单位：ms

2005#6=1

0：制动控制功能无效；1：制动控制功能有效

2083 制动控制计时器

设定范围：0～16000

设定单位：msec

2210#6、#5

#6 ESPTM1 #5 ESPTM0 延迟时间（单位：ms）

0 0 50

0 1 100

1 0 200

1 1 400

参数2373和2374共同作用，实现重力轴在伺服报警或者急停的情况下，重力轴提升并使其停止。参数2373是提升量，这个参数的数值大小，取决于重力轴下坠的程度，下坠的距离越大，参数2373设置的数值就越大。参数2374是提升时间，FANUC系统要求，提升时间的大小为8ms的整数倍。此参数用来决定从急停时起计测的提升时间，它是在开始制动的情况下，减轻放大器的励磁切断时重力轴落下的冲击。机床实际动作时，因为是在提升过程中进行制动，所以，提升量和提升时间在数值上与实际情况有所不同。

当机床遇到伺服报警的时候，不管其余伺服轴是否正常，所有轴放大器的MCC均被断开；当按下机床的急停按键时，所有轴放大器的MCC均被断开。

发生上述情况的时候，为了防止重力轴下落，重力轴都配有机械制动装置。可是却会发生如下情况，伺服放大器MCC在机械制动装置动作之前就处于OFF状态，这就会导致重力轴下落，造成刀具损坏。

这个时候，我们可以通过设置参数2083，使放大器MCC在机械装置动作以后才处于OFF状态；通过设置参数2210#5和#6，使SVM中的*ESP信号在最大400ms以后才动作。使得机床整体动作达到图B所示的效果，从而避免机床重力轴下落情况的发生。

二.硬件连接

制动器控制线路部分，直接通过继电器控制，通过观察PLC信号时序，可以发现急停信号X8.4输入至PLC以后，经过8ms的时间，急停信号G8.4才会发生变化，在此同时，F0.6也发生变化，制动器控制信号Y3.4输出。从急停开关被按下到制动器控制信号Y3.4变化，会有16ms的延迟，这个期间已经下落一段距离。

这个情况下，如果我们在制动器控制回路直接增加一个急停开关信号，这样，在急停按键按下的同时，制动器马上动作，制动装置锁死，这样就可以避免重力轴下坠。

三.PLC处理

如果我们直接通过F0.6这个信号控制机床制动装置的话，这个过程其实存在延时，当我们按下机床急停按键，急停信号通过PLC传递给G8.4以后，经过一个时间，反应在F0.6状态的变化上，然后制动装置才会锁紧。

从动作分析中我们可以发现，急停开关按下到机械制动装置实际动作也有一个时间差，这个时间内，机床重力轴会下落或者提升一个距离。这个距离大概在-0.010～+0.010之间，并且，因为执行元件完成动作的时间，不能确保次次相同，所有下落的距离波动会比较大。如果不使用重力轴提升功能，重力轴只会下落，下落距离范围在-0.010～0.

如果我们在制动装置控制信号回路中增加急停信号G8.4或者是X8.4，这个时候，如果人为按下急停按键，制动控制装置立即动作，就可以最大限度的缩小下落距离。

四.总结

采用上述方法中的任意一种都可以降低重力轴的下落距离，如果采用两种或者两种以上，可以把下落距离降低到一个很低的程度，大约在正负0.002左右。并且，从成本方面考虑，对原有设备的调整，只需要将原有的急停继电器更换为4个开点4个闭点的规格就可以满足需要。