CN102707662B

CN102707662B - 基于工业以太网总线技术的回零控制方法

Info

Publication number: CN102707662B
Application number: CN201210152174.0A
Authority: CN
Inventors: 曾钰; 何敏佳; 戴朝永; 张军; 何理
Original assignee: Guangzhou Numerical Control Equipment Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Numerical Control Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: CN102707662A

Abstract

本发明公开了基于工业以太网总线技术的回零控制方法，包括步骤：（1）对数控装置上电；（2）启动回零模式；（3）判断轴当前位置是否在回零减速区内；（4）判断轴当前位置是否在回零减速区前；（5）机床滑块以第一速度返回零点；（6）回零档块接触回零开关后，机床从第一速度转至第二速度运动；（7）脱离回零档块后，伺服电机等待编码器的一转信号；（8）在获取一转信号后，机床减速到零；（9）机床在当前位置返回之前记录的Z脉冲信号零点位置。本控制方法提高了机床零点电机位置的正确性，利用总线数据传输优势，实时读取机床位置，可实现机床1000mm/min进给的快速回零功能，回零精度为±0.1μm。

Description

基于工业以太网总线技术的回零控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制的技术领域，具体涉及具备工业以太网GSK-Link总线技术的数控机床回零控制方法。

背景技术

机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床零点（又名参考点或机械零点），是机床制造者规定的机械原点，通常安装在各进给轴正方向的最大行程处。在某些情况下，如进行自动刀具交换或自动拖盘交换过程中，机床某一进给轴或全部进给轴都要先执行机床回零（即机床回零点，简称回零）的操作。

一般数控机床回零控制方法有以下几种：

第一种，无一转信号低速回零控制方法。当碰到零点开关时，马上减速停止，以此停止点为机床零点。该回零方法容易受到接近开关响应精度、电源波动、回零进给速度等外部因素影响，机床回零误差可达丝级以上。

第二种，有一转信号低速回零控制方法。此方法又分为档块前回零和档块后回零。以档块后回零为例：电机先以第一速度高速进给寻找零点，接触到档块后以第二速度减速进给，当脱离档块并寻找到电机一转脉冲信号时，机床零点确认，电机停止。该方法低速进给速度较低，回零耗时较长且在减速到停止时加减速难以控制，容易形成微小误差。

随着数控机床自动化程度的提高，以及用户对加工速度和加工精度要求的提高，上述回零控制方法的精确性和执行速度已不能满足需求。

发明内容

本发明针对现有技术存在回零精度低、速度慢的缺陷，提供基于工业以太网GSK-Link总线技术的机床回零控制方法，提高了回零的定位速度和精度，缩短了回零执行时间。

本发明基于工业以太网总线技术的回零控制方法，具体步骤如下：

（1）对数控装置上电；

（2）启动回零模式；

（3）判断进给轴当前位置是否在回零减速区内，如果是，执行步骤（6），如果否，则执行步骤（4）；

（4）判断进给轴当前位置是否在回零减速区前，如果是，执行步骤（5），如果否，触发数控装置超程报警；

（5）机床以第一速度高速撞向档块，返回零点；

（6）获得回零减速信号后，机床从第一速度转至第二速度运动，所述第一速度大于第二速度；

（7）脱离回零档块后，机床以第二速度继续移动并寻找脱离档块后的第一个Z脉冲信号；

（8）伺服驱动器通过电机编码器获取第一个Z脉冲信号，数控装置则获取伺服驱动器发送的第一个Z脉冲信号所对应的当前位置，越过该位置机床继续前进并减速到零，并把当前位置和第一个Z脉冲信号位置通过GSK-Link总线技术传输给数控装置；

（9）机床减速到零后，在当前位置以第二速度反向返回步骤（8）中记录的Z脉冲信号位置，并将此点位置设为机床零点。

优选的，所述第一速度的范围是1mm/min~9999mm/min，所述第二速度的范围是1mm/min~1000mm/min。

优选的，所述步骤（2）中，回零方式包括普通回零、高速回零以及多圈绝对回零，在进行参数设置的时候，选择总线驱动器传输方式，启动高速回零有效，且回零方式选择一转信号。

优选的，所述步骤（3）中，回零档块接触到回零开关后，到回零档块脱离回零开关之前，机床从第一速度转向第二速度运动，此段距离大于或等于2mm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明根据数控装置发出的脉冲数与基于GSK-Link总线技术的伺服电机记录反馈的脉冲数对比，误差控制在一个脉冲以内，提高了机床零点的电机位置正确性。

2、本发明利用总线传输数据，传输速度加快，抗干扰能力加强。

3、本发明提高了回零速度，可实现机床1000mm/min进给的回零功能，大幅提高回零效率。

4、本发明利用越过零点再反向返回零点，提高数控系统回零稳定性，提高回零精度到±0.1μm。

附图说明

图1是本发明的数控机床回零控制方法流程图；

图2是本发明回零运动的数控装置及增量式编码器信号逻辑时序图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所述，本发明的基于工业以太网总线技术的回零控制方法，包括以下步骤：

（1）对数控装置上电。

（2）选择回零方向，启动回零模式，用户可根据编程习惯或机床的惯性，选择回零方向。

（3）判断进给轴是否在回零减速区内，若否，则执行步骤（4）；若是，则执行步骤（6）。

（4）判断进给轴当前位置是否在回零减速区前，若是，则执行步骤（5）；若否，机床以第一速度向零点方向运动并碰到该方向限位开关，立即减速且最后停止，触发数控装置该方向硬限位超程报警。数控装置对此报警信号作特殊判断处理，解决由于速度过高，限位信号周期较短而导致过冲限位开关的问题，此时需进行超程释放，把进给轴移开回零减速区与限位之间的区域后，方可进行回零操作。

（5）机床开始以数控装置预设的回零第一速度和回零第一速度加减速时间常数往设定的回零方向运动，回零第一速度可根据用户习惯设置，加减速时间则控制机床抖动情况。

（6）数控装置判断回零档块是否接触感应到回零开关，若是，数控装置回零减速信号有效，机床运动速度从预设的第一速度转为预设的第二速度；若否，继续执行回零操作。

（7）脱离回零档块后机床以第二速度继续移动并寻找脱离档块后的第一个Z脉冲信号。

（8）伺服驱动器通过电机编码器获取第一个Z脉冲信号，数控装置则获取伺服驱动器发送的第一个Z脉冲信号所对应的当前位置，机床开始减速至零，并把当前位置和第一个Z脉冲信号位置通过GSK-Link总线技术传输给数控装置。

GSK-Link总线技术是一种基于工业以太网的高速现场总线实现方法，其实施步骤包括：

（1.1）现场总线系统上电并进行初始化设置；若初始化设置成功，则进行步骤（1.3），否则进行步骤（1.2）的故障处理；

（1.2）故障处理；

（1.3）数据通信，若出现故障，则返回步骤（1.2）进行故障处理；在各站点的数据传送完成后，本周期还有剩余时间则进入空闲状态，等待下一个数据的发送接收请求，在等待过程中，若出现故障，则返回步骤（1.2）进行故障处理，否则进行步骤（1.4）；

（1.4）结束通信。

（9）机床减速到零后，机床在当前位置以第二速度反向返回步骤（8）中记录的Z脉冲信号位置，并将此点位置设为机床零点。

所述步骤（2）中，当数控装置配总线式驱动器时，回零方式包括普通回零、高速回零以及多圈绝对回零，在进行参数设置的时候，选择总线驱动器传输方式，启动高速回零有效，且回零方式选择一转信号。电机分为无一转信号的步进式电机，和有一转信号的伺服电机，因高速回零控制方法需要获取记录Z脉冲位置，所以回零方式只能选择一转信号。

所述步骤（3）中，回零档块接触到回零开关后，到回零档块脱离回零开关之前，机床从第一速度转向第二速度运动，为了保证回零精度，此段距离大于或等于2mm，所述第一速度的范围是1mm/min~9999mm/min，所述第二速度的范围是1mm/min~1000mm/min。

所述步骤（8）中，Z脉冲信号即电机每转一圈通过编码器向数控装置反馈的一转信号。

如图2所示，本发明控制方法的数控装置及增量式编码器信号逻辑时序图，包括：

A点：回零开始；

B点：档块接触到回零开关，数控装置回零减速信号有效，机床运动速度从第一速度转为第二速度；

C点：脱离回零档块，机床继续以第二速度前进并寻找脱离档块后的第一个Z脉冲信号；

D点：机床零点；

E点：机床运动速度减速到零；

L1段：回零减速区前。机床以第一速度运行，数控装置此时无需记录增量式编码器的一转信号；

L2段：回零减速区。机床以第二速度运行，数控装置此时无需记录增量式编码器的一转信号；

L3~L4段：回零减速区后。机床继续以L2段速度做减速运动，伺服驱动器通过电机编码器获取第一个Z脉冲信号，数控装置则获取伺服驱动器发送的第一个Z脉冲信号所对应的当前位置，机床开始减速至零，

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于工业以太网总线技术的回零控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）对数控装置上电；

（2）启动回零模式；

（5）机床滑块以第一速度高速撞向回零档块，返回零点；

（6）回零档块接触回零开关后，机床从第一速度转至第二速度运动，所述第一速度大于第二速度；

（7）脱离回零档块后，机床继续以第二速度运动并寻找脱离档块后的第一个Z脉冲信号时的位置；

2.根据权利要求1所述基于工业以太网总线技术的回零控制方法，其特征在于，所述第一速度的范围是1mm/min～9999mm/min，所述第二速度的范围是1mm/min～1000mm/min。

3.根据权利要求1所述的基于工业以太网总线技术的回零控制方法，其特征在于，所述步骤（2）中，回零方式包括普通回零、高速回零以及多圈绝对回零，在进行参数设置的时候，选择总线驱动器传输方式，启动有一转信号的高速回零方式。

4.根据权利要求1所述的基于工业以太网总线技术的回零控制方法，其特征在于，所述步骤（3）中，回零档块接触到回零开关后，到回零档块脱离回零开关之前，机床从第一速度转向第二速度运动，此段距离大于或等于2mm。