FANUC 主軸定位 主軸編碼器 相關知識剖析

主軸定位

通常主軸只是進行速度控制，但在一些特殊的情況下也需要對主軸進行位置控制。例如：在加工中心上進行自動換刀時、鏜孔加工中因工藝要求而需要讓刀時，以及車床在裝卡工件等時都需要主軸準確的停在一個特定的位置上。這就是我們通常所說的主軸定向功能。

主軸定向功能就是NC發出定向命令，通過主軸上的位置感測器上的一轉信號使主軸停止在一個確定的位置上，並向伺服電機位置環一樣提供一定的保持力矩。

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主軸位置感測器的種類

通常我們可以進行位置控制的感測器有以下幾類。

1：MZi 感測器

輪齒結構輸出為正旋波（系統內部整形為方波）與主軸電機構成一體結構。

2：BZi 感測器

輪齒結構輸出為正旋波（系統內部整形為方波），其反饋信號經專用前置放大器輸出，一般應用在FANUC內裝主軸上，也可裝配在主軸頭上。外形圖如下：

感應頭：感應速度信號和一轉信號，注意與齒環的感應距離。

一轉信號環：一圈之內有一條齒牙，產生一轉信號。

A,B相齒牙環：產生A,B相脈衝，一圈有128、256、384、512齒/轉等。

3：CZi 感測器

輪齒結構與BZi基本相同，齒數512齒/轉到1024齒/轉。

4：a位置編碼器

數字信號輸出（插動式方波 A、B、Z相）1024脈衝/轉。

5：as位置編碼器

模擬信號輸出（正旋波 A，B，Z相）1024齒/轉。

6：接近開關

通過主軸上的接近開關和主軸電機上Mi感測器進行主軸的定位。

7：磁感測器定位

在沒有接近開關實現定位控制之前，使用磁感測器實現主軸的定位功能，它由發磁體和探頭及前置放大器組成。成本較高。

8：機械定位

不使用主軸單元參與控制定向，而是使主軸電機旋轉在一個特定的速度下，使用外部定位銷使主軸停止在一個特定的位置上。

位置感測器的連接圖例

1：MZi 感測器的連接

2：BZi和CZi的連接

3：a 位置編碼器的連接

4：as位置編碼器的連接

5：接近開關的連接

主軸定向 時序圖

1：停止時的定向

注釋1：定向時的旋轉方向可通過參數(NO.4003#2#3)來設定，通常設定跟隨前次主軸的旋轉方向

2：高速旋轉時的定向

主軸高速定向時序：

主軸高速定向是充分利用主軸電機的加減速特性和位置環的高增益化來實現的一種高速特性。但如果使用接近開關時此功能無效。

1：當主軸從大於定向速度上限進入定向操作時，如下：

當NC發出定向指令後，主軸從當前速度減速至定向時最大速度（no.4038）。

當定向速度到達後，系統對一轉信號進行檢測，同時在內部建立零位基準。（注1）

當檢測到一轉信號後，主軸以no.4320~4323所設定的定向加減速參數再次進行減速

當主軸減速到定向速度下限值後（系統內部計算），進入位置環控制。由no.4060~4063位置環增益來進行控制。同時根據先前一轉信號所建立的基準和定位的位置參數no.4031、偏移參數no.4077進行定位。

當定向位置小於參數no.4075範圍後，主軸定向結束信號發出。

2：當主軸從定向速度的上下限之間進入定向操作，如下：

當主軸從定向上下限速度之間進入定向操作時，系統直接檢測一轉信號並建立零點基準（注1）

當檢測到一轉信號後，主軸以參數no.4320~4323 所設定的加減速進行減速。

當減速到定向的下限值後（系統內部計算），進入位置環控制，以參數no.4060~4063位置環增益來進行控制。同時根據先前一轉信號所建立的基準和定位的位置參數no.4031、偏移參數no.4077進行定位。

當定向位置小於參數no.4075範圍後，主軸定向結束信號發出。

3：當主軸從低於定向的下限速度進入定向操作時，如下：

當主軸在低於定向速度下限（系統內部計算）接受定向指令後，檢測一轉信號並建立零位基準（注1）

當檢測到一轉信號後，主軸以參數no4320~4323進行加速。

當加速超過定向速度下限後，在進行減速。

當減速定向速度下限後，進入位置環控制。由參數no.4060~4063位置環增益來進行控制，

同時根據先前所建立的零位基準和定位位置參數no4031、偏移參數no.4077來進行定位。

當定向位置小於參數no.4075範圍後，主軸定向結束信號發出。

注1：零位基準的建立只是在第一次通電時才進行。當以後的進行定向操作時應是直接進入位置環，進行定位控制。

主軸定向 相關參數

1：主軸定向 功能參數

2：關於速度環的參數

3：關於位置環的參數

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