浅谈数控机床的抱闸控制-.pdf

浅谈数控机床 的抱 闸控制 广州数控信息科技有限公司 广东5 1 0 6 6 3 吴义荣 在数控铣床、斜床身数控车床中，为了锁住与伺服 电动机相连的垂直或倾斜工作 台，防止机床工作台下 滑，须对伺服电动机进行抱闸控制。一般来说，伺服电 动机采用带制动器的伺服电动机。但在实际应用中，在 机床上电、下电、伺服报警时，偶尔会出现工作台下滑 的现象，笔者曾经多次处理过类似问题。从笔者接触了 解到的抱闸控制的故障来说，主要有接线方法不正确、 参数设置不合理 、电动机选型不当 制动器额定力矩偏 小等原因引起。参数设置不合理、电动机选型不当等 原因引起的问题比较好处理。本文将从原理分析人手， 介绍一种比较有效的接线方法，主要以广州数控设备有 限公司生产的 D A 9 8 B交流伺服驱动单元 、S J T伺服电动 机 带失电制动器为例予以说明，其他产品的抱闸控 制方法可参考其进行。 一 、抱闸控制要求 1 总体要求机床上电后正常工作时， 伺服电动 机抱闸释放；机床断电或伺服报警后，伺服电动机制动 并保持工作 台。而且，在机床上电、下电、伺服报警 时， 不允许工作台出现瞬时下滑的现象。 2 机床上电伺服电动机先激励，延时后再松开 抱闸。 3 运行时报警或突然断电高速运转下的电动机 先减速 由于在高速下制动会严重影响制动器的寿命 ， 甚至会损坏电动机 ，此点在下文 “ 失电控制器”原理介 绍时会给予说明后再抱紧电动机，延时后再关闭电动 机激励。 4 机床下电先抱紧电动机，由于制动器动作需 要时间，因此，必须延时后才能再关闭电动机激励。 二、原理分析 1 ．失电制动器 带制动器的 s ．I T伺服 电动机采用 I N T O R Q B F K 4 5 7 系列制动器。I N T O R Q B F K 4 5 7系列制动器为常闭型设 计，即失电时制动 ，通电时释放。其工作 电源 为 D C 2 4 V ，制动器动作时间小于5 0 0 m s 。 I N T O R Q B F K 4 5 7系列制动器的控制原理当制动器 线圈通电时，线圈产生磁场使衔铁盘吸向磁轭，衔铁盘 与制动盘脱离；当线圈断电时，磁通消失，衔铁盘被释 放，弹簧施压于衔铁盘，将制动盘压紧，由摩擦产生制 动力矩达到制动的目的。由于制动力矩是由摩擦而产生 的，因此，该失电制动器只能用于保持工作台，不能用 于强制停止机器运动，处于运动状态的机器必须先减速 或运动停止后再行抱闸。 2 ． D A 9 8 B信号时序分析 一 般来说，数控铣床、斜床 身数控车床在上电正 常、下电后 ， 工作台不会出现下滑现象。下文将主要针 对上电、 运动中报警 、 运行中断使能、下电等瞬时可能 下滑的情况予以分析说明。 1 上电过程①D A 9 8 B得 电后，先输出一报警 信号，待检测到主 回路直流母线电压正常后 大约在 5 0 0 m s 之内 ，关闭报警输出。②待外部 S O N信号 伺 服使能有效后，延时电动机激励，并输出 S R D Y信 号。③电动机激励后， 输出 H O L D信号。 D A 9 8 B上电时序如图1所示。 2运 动 中 报 警、 P O WE R 磊 工冷 加 工 呈 堡 笪 塑幽 WWW． m et al wor k i n g 7 9 50 ． c orn 豳 盥点 脚 的值 ， 没有减速过程 。②减速到参数 P A 5 3 设定的值或 延时参数 P A 5 1 设定的时间后，关闭 H O L D信号。③延 时参数 P A 5 2设定 的时间后，电动机断开激励，关 闭 S R D Y信号输出。 参数说明 P A 5 1 允许失电制动器动作之前的最大减速时间， 参数范围为 0～ 5 0 0 0 ，单位 I l l s 。 P A 5 2 伺服锁定延时时间，参数范 围为 0～5 0 0 0 ， 单位 m s 。 P A 5 3 允许失电制动器动作时电动机速度，参数范 围为 0 3 0 0 0 ，单位 r ／ m i n 。 D A 9 8 B在运动中报警的时序如图 2所示，在运行中 断使能的时序如图3所示。 HoLD S RDY l l l l l l I I 一 L _ _ 一 ⋯ i 一 延 时时 间 ≤ P t 时间 图2 D A 9 8 B运行中 1 2 __ T广 一 一 一 卜 - _ -一一 卜 一 件⋯ t 时间 图3 D A 9 8 B运行中 报警时序图 断使能时序图 3 下电过程①D A 9 8 B断电后 ，主回路交流侧 电压断电检测信号持续 1 0 ms 防止由于电源电压波动 引起的误认为断电后，输 出断电报警信号。②关闭 H O L D信号。③延时参数 P A 5 2 设定的时间后 ，电动机 断开激励 ， 并关闭 S R D Y信号输出。 D A 9 8 B下电时序如图4所示。 ALMt , sN -4 二 二 萎 H OLD SR DY 害广 1 _ 1 1 1 f 广 一 r 一 一 I 1 ● 1 ．1 一 一 划广1 _ ]一 广一 图4 D A 9 8 B下电时序图 从以上时序及过程分析可以得出，使用 H O L D信号 进行失电制动器控制完全可以满足上电、下电、伺服报 警等不同情况的抱闸控制的要求。D A 9 8 B的 H O L D信号 采用集电极开路输出，接口原理如图5所示。 H0LD HOLD一 图5 H O L D信号接口原理 三、接线方法 基于以上分析，以G S K 9 8 0 T D bD A 9 8 B带失电制 动器的 S J T电动机配置为例，控制抱闸的接线方法如图 6 所示 限于篇幅，图6中仅示出了与抱闸控制相关的 H O L D、A L M、S O N等信号的接线，其他信号的连接方 法请参阅相关的使用手册 ，为防止 G S K 9 8 0 T D b自带电 源盒功率不足导致失电制动器抱闸力矩不够而引起工作 台下滑，图6中 D C 2 4 V电源不应取 自G S K 9 8 0 T D b的电 源盒，需由用户另外提供。 D A 9 8 B G S K D C 2 4 V源 9 8 c r r 【 b K A I 蚴桃黼 座 CNl C N1 1 r l 接 口 接 口 1 { l2 3 S oN HE N 7 l l 1H 0 L D 6 l 13 8 C 0 M }__ 2 4 V 4 I L二 J H H O L D 一 7 l ～ A L M } _ H A L M 5 l I3 2 D G 0 V 1 1 l 图6 抱闸控制接线简图 四、结语 按图6 所示的抱闸控制接线方法已被用户试用，至 今未有下滑现象的反馈，而且该接线方法多次在用户故 障现场扮演 “ } 肖防员”角色。 l 龃 堡 笪 塑 WWW． m et a l wor k i n g 7 9 50 ． co rn 参磊 工冷 加 工 实际应用表明，该方法切切实实地解决了数控机床 抱闸控制上、下电等情况工作台下滑的难题，且接线简 单。MW 收稿 E t 期 2 0 1 0 0 6 1 1