CN106378662B - 消除数控机床轴向位移偏差的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种消除数控机床轴向位移偏差的方法，包括以下步骤：a)设置增量式光栅尺，增量式光栅尺包括标尺光栅、光栅读数头和指示光栅；b)检测电机开机时的绝对位移，记为X2，则绝对式电机断电前后相对于光栅读数头的位移记为△X；c)将绝对式电机往光栅读数头所在方向移动，使丝杠移动一定值，增量式光栅尺检测其移动的相对位移值，并记为a，同时绝对式电机检测其绝对位移值，并记为X3，则X2‑X3＝△X+a，△X＝X2‑X3‑a；d)纠正工作台的轴向位移偏差△X，返回原点。本发明能够计算出数控机床断电后光栅尺和电机在断电期间发生的位移量，准确判断数控机床轴向的准确位置，便于准确设定机械坐标。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控机床控制方法，尤其涉及一种消除数控机床轴向位移偏差的方法。
背景技术
数控机床的运动链包括带有数控处理系统的数控装置、伺服编码器、伺服驱动器、丝杠、电机和移动工作台，数控机床断电后因为伺服扭力释放、背隙、机构相互间力作用的影响，数控机床轴向会发生一定的位移或者电机本身会发生一定的位移，光栅尺和机构轴向是刚性连接，因此光栅尺位置就等同轴向位置，数控机床断电后光栅尺和电机的位置示意图为图1至图3中的一种。
一般的数控机床采用绝对式电机和光栅尺搭配使用，数控机床断电后只能记忆电机的位置，而无法记忆光栅尺的位置，而要消除背隙的影响，系统必须要能精确的知道光栅尺和电机在断电期间发生的位移量。为了解决这一问题，现有的数控机床采用如下方法：采用不等距光栅尺，由于光栅尺上相邻两个指数之间的距离是不等的独一无二的，且是预先知道的，如图4所示，假设指数0处为原点，那么系统需要记录所有相邻指数间的距离。当关机后，系统只需要让轴向经过两个指数，记录到经过相邻两个指数的距离，就能知道当前所在的位置，系统停在经过的第二个指数位置后，把第二个指数位置所在的坐标设为机械坐标。这种设定机械坐标的方式需要光栅尺的位置始终固定不动。然而在实际操作过程中，当数控机床出现急停状况时，光栅尺可能产生位移，造成一定的误差，因此，有必要提供一种新的方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够计算出光栅尺和电机在断电期间发生的位移量的消除数控机床轴向位移偏差的方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种消除数控机床轴向位移偏差的方法，所述数控机床包括机台底座，所述机台底座上设置丝杠，所述丝杠上设置工作台，所述丝杠与绝对式电机连接，所述方法包括以下步骤：
a)设置增量式光栅尺，所述增量式光栅尺包括标尺光栅、光栅读数头和指示光栅，将所述标尺光栅与所述工作台固定连接，将所述光栅读数头与机台底座固定连接，所述光栅读书头内设有所述指示光栅；
b)绝对式电机断电前的绝对位移为X1，检测绝对式电机断电后即开机时的绝对位移，记为X2，则绝对式电机断电前后相对于光栅读数头的位移为X2-X1，记为△X＝X2-X1，其中X1为未知数，X2为已知数；
c)将所述绝对式电机往所述光栅读数头所在方向移动，使所述增量式光栅尺移动一定值，所述增量式光栅尺检测其移动的相对位移值，并记为a，同时所述绝对式电机检测其绝对位移值，并记为X3，则X2-X3＝△X+a，其中a和X3为已知数，得到△X＝X2-X3-a；
d)纠正所述工作台的轴向位移偏差△X，返回原点。
优选的，所述增量式光栅尺与光电转换器配合使用，所述光电转换器与数控处理系统电性连接，所述光电转换器将光信号转换为电信号，并将所述电信号传输至所述数控处理系统。
优选的，所述绝对式电机与所述数控处理系统之间依次连接有伺服驱动器、速度控制电路和位置比较电路。
优选的，所述数控处理系统采用全闭环控制伺服系统。
优选的，所述机台底座上还安装有用于控制所述工作台位置的外部编码器。
优选的，所述外部编码器与所述数控处理系统电性连接。
与现有技术相比，本发明消除数控机床轴向位移偏差的方法的有益效果在于：本发明能够计算出数控机床断电后光栅尺和电机在断电期间发生的位移量，准确判断数控机床轴向的准确位置，便于准确设定机械坐标。
附图说明
图1为本发明所述数控机床断电后光栅尺和电机的位置示意图；
图2为本发明所述数控机床断电后光栅尺和电机的位置示意图；
图3为本发明所述数控机床断电后光栅尺和电机的位置示意图；
图4为本发明所述不等距光栅尺的结构示意图；
图5为本发明所述数控机床断电前后光栅尺和电机的位置示意图；
图6为本发明所述数控机床的部分结构示意图。
图中各标记如下：1、机台底座；2、丝杠；3、工作台；4、绝对式电机；5、标尺光栅；6、全闭环接口卡；7、串行转换单元。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
请参阅图1至图6所示，本发明提供一种消除数控机床轴向位移偏差的方法，所述数控机床包括机台底座1，所述机台底座1上设置丝杠2，所述丝杠2上设置工作台3，所述丝杠2与绝对式电机4连接，所述方法包括以下步骤：
a)设置增量式光栅尺，所述增量式光栅尺包括标尺光栅5、光栅读数头和指示光栅，将所述标尺光栅5与所述工作台3固定连接，将所述光栅读数头与机台底座1固定连接，所述光栅读书头内设有所述指示光栅；
b)在本实施例中，如图4所示，假设往左为负方向，往右为正方向，绝对式电机4断电前的绝对位移为X1，检测绝对式电机4断电后即开机时的绝对位移，记为X2，则绝对式电机4断电前后相对于光栅读数头的位移为X2-X1，记为△X＝X2-X1，其中X1为未知数，X2为已知数；
c)将所述绝对式电机4往所述光栅读数头所在方向移动，使所述增量式光栅尺移动一定值，所述增量式光栅尺检测其移动的相对位移值，并记为a，同时所述绝对式电机4检测其绝对位移值，并记为X3，则X2-X3＝△X+a，其中a和X3为已知数，得到△X＝X2-X3-a；
d)纠正所述工作台3的轴向位移偏差△X，返回原点。
其中，所述增量式光栅尺与光电转换器配合使用，所述光电转换器与数控处理系统电性连接，所述光电转换器将光信号转换为电信号，并将所述电信号传输至所述数控处理系统。所述绝对式电机4与所述数控处理系统之间依次连接有伺服驱动器、速度控制电路和位置比较电路。所述数控处理系统采用全闭环控制伺服系统。所述机台底座1上还安装有用于控制所述工作台3位置的外部编码器。所述外部编码器与所述数控处理系统电性连接。
在本实施例中，所述a的取值为1um，在具体操作时,a也可以根据具体的精度需要设定为其他数值。所述数控机床设定机械坐标在开机系统就绪后进行。所述外部编码器通过串行转换单元7与全闭环接口卡6连接，所述绝对式电机4与全闭环接口卡6连接，所述全闭环接口卡6通过线路进一步连接至数控处理系统，从而实现数控处理系统与绝对式电机4和外部编码器之间传输数据。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种消除数控机床轴向位移偏差的方法，所述数控机床包括机台底座，所述机台底座上设置丝杠，所述丝杠上设置工作台，所述丝杠与绝对式电机连接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)设置增量式光栅尺，所述增量式光栅尺包括标尺光栅、光栅读数头和指示光栅，将所述标尺光栅与所述工作台固定连接，将所述光栅读数头与机台底座固定连接，所述光栅读数头内设有所述指示光栅；
b)绝对式电机断电前的绝对位移为X1，检测绝对式电机断电后即开机时的绝对位移，记为X2，则绝对式电机断电前后相对于光栅读数头的位移为X2-X1，记为△X＝X2-X1，其中X1为未知数，X2为已知数；
c)将所述绝对式电机往所述光栅读数头所在方向移动，使所述增量式光栅尺移动一定值，所述增量式光栅尺检测其移动的相对位移值，并记为a，同时所述绝对式电机检测其绝对位移值，并记为X3，则X2-X3＝△X+a，其中a和X3为已知数，得到△X＝X2-X3-a；
d)纠正所述工作台的轴向位移偏差△X，返回原点。
2.如权利要求1所述的消除数控机床轴向位移偏差的方法，其特征在于：所述增量式光栅尺与光电转换器配合使用，所述光电转换器与数控处理系统电性连接，所述光电转换器将光信号转换为电信号，并将所述电信号传输至所述数控处理系统。
3.如权利要求2所述的消除数控机床轴向位移偏差的方法，其特征在于：所述绝对式电机与所述数控处理系统之间依次连接有伺服驱动器、速度控制电路和位置比较电路。
4.如权利要求2所述的消除数控机床轴向位移偏差的方法，其特征在于：所述数控处理系统采用全闭环控制伺服系统。
5.如权利要求3所述的消除数控机床轴向位移偏差的方法，其特征在于：所述机台底座上还安装有用于控制所述工作台位置的外部编码器。
6.如权利要求5所述的消除数控机床轴向位移偏差的方法，其特征在于：所述外部编码器与所述数控处理系统电性连接。
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