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(tái)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(shí)，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?？蛻粼谶x購(gòu)符合加工工藝要求的機(jī)床設(shè)備時(shí)，多數(shù)情況下并不僅僅考慮價(jià)格的高低，而是全面衡量一臺(tái)機(jī)床的性價(jià)比。一臺(tái)價(jià)格相對(duì)高的機(jī)床，如果工作效率更高，總成本反而會(huì)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(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到各種落差的變截面板材，一般情況下采用手動(dòng)調(diào)整定位裝置，精度得不到保證，工作效率低。本文通過(guò)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(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)定位，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。

1 問(wèn)題分析

在加工一張板材時(shí)，板料已經(jīng)通過(guò)自動(dòng)上料置于工作臺(tái)上，此時(shí)只要對(duì)中裝置根據(jù)板材的種類型號(hào)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(shí)，需要人工進(jìn)行調(diào)整，精度差，工作效率低，只能通過(guò)在板材上沖孔的方式重復(fù)調(diào)整對(duì)中裝置以達(dá)到對(duì)中精度。通過(guò)選用β伺服電機(jī)，利用FANUC的I/O Link軸功能實(shí)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(guò)FANUC系統(tǒng)的I/O Link軸功能對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制的一種方法。該控制方法的特點(diǎn)是通過(guò)PMC對(duì)軸的動(dòng)作進(jìn)行控制，同時(shí)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(diǎn)，不需要占用系統(tǒng)提供的基本軸。該I/O LINK軸通常用來(lái)對(duì)系統(tǒng)的外圍機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定動(dòng)作的控制，完成某種特定的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)。利用FANUC系統(tǒng)提供的Power Mate CNC管理功能對(duì)I/O Link軸進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)。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(duì)中裝置，每組對(duì)中裝置上對(duì)應(yīng)一臺(tái)β伺服電機(jī)，在加工板材時(shí)，根據(jù)板材的長(zhǎng)度選擇其中兩組對(duì)中裝置來(lái)定位板材。

2.1.1 接口

I/O Link軸的驅(qū)動(dòng)是通過(guò)βi系列放大器完成的。該放大器通過(guò)I/O Link接口與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)通過(guò)PMC對(duì)該接口的控制，完成對(duì)I/O Link軸的控制。由于I/O Link軸的控制是通過(guò)FANUC I/O Link功能實(shí)現(xiàn)控制的，因此需要占用I/O Link的128個(gè)輸入點(diǎn)和128個(gè)輸出點(diǎn)。

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(shí)，需要設(shè)定通訊地址。通過(guò)該通道完成通訊。由于通過(guò)I/O Link對(duì)該軸進(jìn)行控制，因此該軸的地址分配符合系統(tǒng)對(duì)I/O地址分配的原則。對(duì)于系統(tǒng)側(cè)而言，進(jìn)行I/O模塊的地址分配時(shí)，需要分配一個(gè)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(kāi)始分配：4.0.1.OC02I，Y 地址從 Y22開(kāi)始分配：4.0.1.OC02O。2#放大器分配地址，X地址從X49開(kāi)始分配：5.0.1.OC02I，Y地址從Y38開(kāi)始分配：5.0.1.OC02O?！?…

需要說(shuō)明的是，由于I/O Link軸對(duì)于系統(tǒng)而言屬于外部通訊設(shè)備，因此，地址Y的信號(hào)對(duì)于系統(tǒng)而言是輸出信號(hào)，而對(duì)于I/O Link軸而言是輸入信號(hào)，該信號(hào)用于控制其狀態(tài)與動(dòng)作；而X地址對(duì)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(gè)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(xiàng)電源線，JD1A、JD1B為I/O LINK的連接線，CX30為急停信號(hào)接口，U、V、W為三相電機(jī)動(dòng)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(kāi)，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(duì)過(guò)熱信號(hào)進(jìn)行的檢測(cè)。

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?jiǎn)为?dú)的參數(shù)設(shè)定畫(huà)面，其相關(guān)參數(shù)均在POWER MATE CNC管理功能參數(shù)畫(huà)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(lái)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(duì)脈沖編碼器，這樣可以避免每次開(kāi)機(jī)的回參考點(diǎn)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(duì)值脈沖編碼器的檢測(cè)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(duì)值位置檢測(cè)器和機(jī)床的位置是否對(duì)應(yīng)，當(dāng)在矩形板材的中心時(shí)我們?cè)O(shè)定位1，表示其對(duì)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(hào)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(duì)I/O Link的信號(hào)分配是不同的。這兩種接口形式的轉(zhuǎn)換是通過(guò)信號(hào)Yy＋1#5（DRC）的設(shè)定完成的。由于需要對(duì)外圍設(shè)備的一系列動(dòng)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(gè)表格的接口情況把梯形圖對(duì)應(yīng)的地址編輯完成后，就可以手動(dòng)移動(dòng)伺服電機(jī)。

如果希望通過(guò)程序自動(dòng)移動(dòng)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(duì)應(yīng)的XXX數(shù)值。把這個(gè)指令編輯到子程序里，在執(zhí)行主程序時(shí)，就能根據(jù)板材變截面的變化自動(dòng)定位板材。當(dāng)然要想全部實(shí)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(yǔ)

通過(guò)I/O LINK軸的功能，較好地解決了變截面板材生產(chǎn)時(shí)精度不準(zhǔn)的問(wèn)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(píng)。為解決落差大的變截面板材加工開(kāi)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(jiǎn)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(shuō)明書(shū).北京FANUC公司.2010.

[3]單潤(rùn)生.數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床液壓沖頭高度自動(dòng)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）.