【摘要】本文以臺達20PM系統(tǒng)為例，簡單介紹數(shù)控系統(tǒng)20PM間隙誤差補償?shù)姆椒ā?/p>

【Abstract】Take Delta 20PM system as an example, this paper mainly introduces the clearance error compensation methods of CNC system 20PM.

【關(guān)鍵字】間隙補償功能；定位精度；運動控制 

【Keywords】clearance compensation function; positioning accuracy; motor control

由于機械電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機床作為一種高精度、高效率、穩(wěn)定性強的自動化加工裝備，已經(jīng)成為機械行業(yè)必不可少的現(xiàn)代化技術(shù)裝置。數(shù)控機床的定位精度是影響其高精度性能的一個重要方面，因而也是數(shù)控機床驗收時的一個重要項目。利用數(shù)控系統(tǒng)的間隙補償功能進行調(diào)整，可以大大提高數(shù)控機床的定位精度，而電氣控制系統(tǒng)不同，其定位精度的補償方法也不盡相同。

臺達DVP-20PM是一款專用運動控制型PLC，采用高速雙CPU結(jié)構(gòu)形式，利用獨立CPU處理運動控制算法，可以很好地實現(xiàn)各種運動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補控制等。

圖1 運動控制器DVP-20PM00D

1  間隙檢測

一般機床在出廠前都有各項性能指標的測定過程，如利用激光干涉儀測定出相關(guān)參數(shù)。當然也可以通過百分表、千分表或者扭簧表等簡易設(shè)備進行現(xiàn)場測試，定出反向間隙的參考值。簡單地測試是否存在反向間隙的方法：從起點 A 開始，沿虛線空程運動到B 點，然后以B 點為起點切割一個整圓，如果B 點處存在封口不重合，可判斷X 軸機械傳動存在反向間隙。用20PM編寫一個測試程序如圖2和圖3。

啟動運動程序OX1，OX1里編寫兩個指令，一個正向行走，然后畫個整圓。

圖2 測試程序

圖3 測試程序

下面是用軟件監(jiān)控，反映實際走的圖形，反映的是坐標位置。從A點出發(fā)，到B點，然后從B點走個整圓到C點，在X軸沒有間隙的情況下，實際機械加工B點與C點完全重合，有間隙的情況下，會出現(xiàn)不能封口的現(xiàn)象。

圖4 軟件監(jiān)控界面

在上面的測試中,初始狀態(tài)X軸間隙為0。中間X軸僅僅反向一次，所以能夠反映實際間隙。同樣的運動對于Y軸，則反映不出間隙。

反向間隙是從正向到反向或者由反向到正向的換向過程產(chǎn)生的，無論正向反向還是反向正向，對間隙的影響是相當?shù)?。對于剛才這個測試初始狀態(tài)Y軸間隙為0，中間運動過程Y軸反向二次，在兩次過程中其正向到反向間隙和反向到正向間隙抵消，所以即使曲線閉合，也不能說明沒有誤差，只不過誤差反映在整個形狀。

如果需要測試Y軸誤差，同樣可設(shè)置一個程序，讓在初始狀態(tài)歸完原點的情況下，Y軸正向直走一距離，然后劃一整圓。程序如圖5。

圖5 測試Y軸誤差程序

圖6 坐標值顯示界面

2   20PM間隙補償實現(xiàn)方法

2.1通過特定寄存器設(shè)置間隙補償值

X軸D1817，Y軸D1897，Z軸D2077。

需要注意的是這里的補償值是以脈沖為單位，且為單字。最大補償為+/-30000個脈沖。補償原理是：各軸在歸完原點后處于初始狀態(tài)。20PM內(nèi)部會檢測任意一次換向，20PM內(nèi)部會在換向之后，先行走補償脈沖，然后按目標值執(zhí)行。但是需要注意的是這個補償值，在觀察當前坐標位置D1848，D1928，D2008里體現(xiàn)不了?？梢酝ㄟ^觀察伺服，或步進驅(qū)動實際接受脈沖來觀察換向補償?shù)奈恢?，或者把輸出接到高速計?shù)觀察。

2.2通過特殊指令實現(xiàn)補償功能

表1 特殊指令

通過MOVC指令補償間隙的好處是應(yīng)用比較靈活，可在程序里任意位置插入直線補償。缺點是換向時需要自己判斷寫入。CNTC圓弧的圓心補償，可針對實際測出誤差，直接修改相應(yīng)參數(shù)，還可以在有些刀具磨損應(yīng)用中起作用，下面通過程序介紹應(yīng)用指令實現(xiàn)直線補償及圓弧圓心補償?shù)姆椒?。圖7中程序?qū)崿F(xiàn)了正向補償，反向不補償?shù)墓δ堋?/p>

圖7 正向補償，反向不補償程序

圖8圓心補償程序

圖8中程序?qū)崿F(xiàn)了對圓心的補償功能。其運行軌跡示意圖如圖9，圓（1）為未補償前所畫的圓弧圓（2）為補償X軸所畫出來的圓弧，圓（3）為補償Y軸所畫出來的圓弧，圓（4）為補償X，Y軸所畫出的圓弧。

圖9 運行軌跡示意圖

3  結(jié)束語

20PM的間隙補償、圓弧圓心補償功能滿足了客戶對于磨床等精密系統(tǒng)應(yīng)用的要求。

作者簡介：

余強，男，出生于1969 年 12 月，畢業(yè)于安徽機電學院電氣工程系工業(yè)自動化專業(yè)，曾就職于信息產(chǎn)業(yè)部第八研究所和科大創(chuàng)新股份有限公司自動化分公司工程部，現(xiàn)就職于中達電通股份有限股份有限公司PLC產(chǎn)品開發(fā)處，主要專注于PLC在自動化的高端運用，包括各類機械設(shè)備的精密運動控制及工程項目的過程控制的研究與市場開發(fā)。