主轴Tandem配距离码圆光栅调试案例_v1.0
数控机床旋转编码器(圆光栅)_HD90
H-D90144600430509手册代码：手册版本：编码器型号：安装方法基准压缩空气入口（可选项）入口CIRCULAR-12 MALESUB-D 15 MSUB-D 15 FSUB-D 15 HD (M)SUB-D 15 xx说明： - 电缆型号中的字母“Ｎ”表示这种电缆不带金属保护壳EC-P-0-N or EC-P-FT-N.例如：- 如果需要的电缆很长，推荐使用电缆和扩展电缆EC-A-C1* 分辨率取决于信号倍频系数T-20B螺母：****保修条款保修期：自本公司发货之日起１２个月保修范围包括维修备件和在发格公司内的维修工时费产品的邮寄费用和发格工程师的差旅费用由客户支付由于外部原因（例如：未按说明书要求安装、操作不当、撞击、电压过高、受污染等）造成的损坏，不属于保修范围。
禁止如下处理方式Barrio de San Andrés s/n, C.P. 20500, Mondragón -Guipúzcoa- (ESPAÑA)Manufacturer: Fagor Automation, S. Coop.Barrio de San Andrés s/n, C.P. 20500, Mondragón -Guipúzcoa- (SPAIN)We hereby declare, under our responsibility that the following product:Encoder H-D90meets the following directives:ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITYEN 50082-2ImmunityEN 61000-4-2Electrostatic Discharges.EN 61000-4-4Burst and fast Transients.ENV 50140Radiated radio frequency electromagnetic fields ENV 50141Conducted disturbance induced by radio frequence fields.According to the EC Directive: 89/336/CEE on Electromagnetic Compatibility.En Mondragón a 5 de Febrero de 2003In Mondragón, February 5th, 2003生产商： Fagor Automation, S. Coop.EN 50082-2EN 61000-4-2EN 61000-4-4ENV 50140ENV 50141声明：我们的产品符合以下标准电磁适用性：抗扰性静电释放瞬间冲击无线辐射与电磁场无线通信干扰依照ＥＣ标准：８９／３３６／ＣＥＥ电磁兼容性。
传感器与检测技术项目式教程项目15数控机床光栅位移传感器的安装与调试
图15-28 BG1型线位移传感器
• 3.光栅位移传感器安装方式 • （1）安装基面 • 安装光栅线位移传感器时，不能直接将传感器安装在粗糙 不平的机床身上，更不能安装在打底涂漆的机床身上。光 栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。 • 千分表固定在床身上，移动工作台，要求达到平行度为 0.1mm/1000mm以内。如果不能达到这个要求，则需设计 加工一件光栅尺基座。
• （2）主尺安装 • 将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的工作台安装面上， 但不要上紧，把千分表固定在床身上，移动工作台(主尺 与工作台同时移动)。用千分表测量主尺平面与机床导轨 运动方向的平行度，调整主尺M4螺钉位置，使主尺平行 度满足0.1mm/1000mm以内时，把M2螺钉彻底上紧。
• （3）读数头的安装 • 在安装读数头时，首先应保证读数头的基面达到安装要求， 然后再安装读数头，其安装方法与主尺相似。最后调整读 数头，使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内，其 读数头与主尺的间隙控制在1~1.5mm以内。
• （三）感应同步器位移测量系统
四、频率式数字传感器
• 频率式传感器基本上有三种类型： • (1) 利用力学系统固有频率的变化反映被测参数的值。 • (2) 利用电子振荡器的原理,使被测量的变化转化为振荡器 的振荡频率的改变。 • (3) 将被测非电量先转换为电压量,然后再用此电压去控制 振荡器的振荡频率,称压控振荡器。 • （一）改变力学系统固有频率的频率传感器
圆光栅配合自准直仪测量主轴径向运动误差
圆光栅配合自准直仪测量主轴径向运动误差娄志峰; 郝秀朋; 刘力; 王晓东【期刊名称】《《光学精密工程》》【年(卷),期】2019(027)009【总页数】9页(P2053-2061)【关键词】圆光栅; 双读数头; 自准直仪; 径向运动误差; 误差分离【作者】娄志峰; 郝秀朋; 刘力; 王晓东【作者单位】大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TG86; TH711 引言随着智能制造的发展，对数控机床的性能提出了更高的要求。
主轴回转误差是影响数控机床性能的重要指标，也是衡量机床加工精度的重要因素[1-2]，对加工零件的几何形状误差、表面质量和粗糙度有着重要影响[3-4]。
主轴回转误差的精密测量与补偿技术是提高机床性能的重要手段[5]。
主轴径向回转误差测量主要有打表法、单点法(单向法)、多点法等[6-7]。
目前，国内外较普遍的是使用电容或电感涡流传感器对安装在主轴上的标准球进行单点或多点测量[8]。
上述方法不可避免地会引入标准球的形状以及安装偏心等误差。
在进行高精度主轴回转误差测量中，引入的这些误差不可忽略[9]。
因此必须采用误差分离技术将主轴回转误差分离出来。
为此，毛剑锋等人在自带偏心调整机构的测量装置上，结合玻璃半球与钢盘设计了新的标准器，采用轴向布置传感器的方法对其进行测量，建立数学模型实现主轴回转误差与标准器形状误差的分离[1]。
该方法达到了0.1 μm的测量精度，但在实际使用中钢盘受环境影响较大，需要定期对钢盘进行标定。
黄春霞在晶元对心转台径向误差测量中，采用集合平均法求出参考心轴固定误差并建立数据库，通过引用数据库，实现了参考心轴安装误差与转台径向回转误差分离的目的，达到了微米级测量精度[10]。
Ping Ma在对机床回转误差分析中，将在线精加工工件作为径向运动误差参考轴，消除了参考轴的安装偏心引入的误差[2]。
叶建华等人基于标准球和机床在机测量系统提出一种旋转轴综合误差测量方法；引入模糊减法聚类和模糊C均值聚类方法建立旋转轴综合误差的RBF神经网络模型；同时对RBF神经网络进行解析，获得误差模型的解析表达式，测量精度在10 μm左右[11]。
光栅尺与数控系统的联接
连接光栅尺与数控装置一、任务引入数控装置与光栅尺的联接原理图如图1所示，根据图1进行连接，并用数字示波器观察光栅尺的波形。
图1 数控装置与光栅尺的联接二、任务分析从图1中可看到光栅尺与数控装置的XS32接口相连，将检测的信号反馈给数控系统，对机床的移动（转动）进行控制。
什么是光栅？光栅是怎样工作的？有哪些位置检测装置？怎样检测数控系统中的位置测量装置的误差？下面我们就对这些问题进行讲解。
三、相关知识1．光栅尺测量系统光栅尺测量系统如图2所示，它由光源1、透镜2、标尺光栅3、指示光栅4、光敏元件5和信号处理电路组成。
信号处理电路又具有放大、整形和鉴向倍频功能。
通常情况下，除标尺光栅与工作台装在一起随工作台移动外，光源、透镜、指示光栅、光敏元件和信号处理电路均装在一个壳体内，做成一个单独部件固定在机床上。
这个部件称为光栅读头，其作用是将莫尔条纹的信号转换成所需的电脉冲信号。
当标尺光栅随工作台一起移动时，光源通过聚光镜后，透过标尺光栅和指示光栅形成忽明忽暗的莫尔条纹(光信号)；光敏元件把光信号转换成电信号，然后通过信号处理电路的放大、整形、鉴相倍频后输出或显示。
为了测量转向，至少要放置两个光敏元件，两者相距1／4莫尔条纹节距，这样当莫尔条纹移动时，会得到两路信号相位相差π／2的波形；将输出信号送入鉴向电路，即可判断移动方向。
图2 光栅尺测量系统l一光源；2一透镜；3一标尺光栅；4一指示光栅；5一光敏元件为了提高光栅的分辨率，通常还用4倍频的方法细分。
所谓4倍频细分，就是将莫尔条纹原来的每个脉冲信号，变为在O、π／2、π、3π／2时都有脉冲输出，从而使精度提高了4倍。
若光栅栅距0.Olmm，则工作台每移动0.0025mm，系统就会送出一个脉冲，即分辨率为0.0025mm。
由此可见，光栅尺测量系统的分辨率不仅取决于光栅尺的栅距，而且取决于鉴相倍频的倍数n，即:分辨率=栅距/n2．光栅计量光栅是用于数控机床的精密检测元件，是闭环系统中一种用得较多的测量装置，用作位移或转角的测量，测量精度可达几微米。
附录10：主轴刚性攻螺纹调试与位置精度补偿
附录10：主轴/刚性攻螺纹调试与位置精度补偿实训项目4.4 目录相关知识与技能1．主轴定向1．1使用外部接近开关（1转信号）1．1．1接近开关与主轴放大器间的连接1．1．2 相关参数设置1．1．3对应的PMC处理程序1．2 使用位置编码器时1．2．1 整体连接1．2．2相关参数1．2．3 PMC处理程序1．3 使用主轴电动机的内置传感器1．3．1 连接1．3．2 相关参数1．3．3 主轴和电动机间传动比不是1:1时1．3．4 PMC处理程序2．主轴定位2．1 系统配置与连接2．2 相关参数设置2．3 PMC控制信号2．4 PMC处理程序3．刚性攻螺纹调试3．1 系统配置3．1．1 使用α编码器时3．1．2 使用αs编码器时3．1．3 使用Mzi、Bzi或Czi传感器时3．1．4 使用分离型Mzi、Bzi、Czi传感器时3．1．5 使用外部一转信号时3．1．6 主轴电动机与主轴间有中间轴时3．2 刚性攻螺纹配置的主轴电动机和传感器3．2．1 电动机内置传感器3．2．2主轴传感器3．3 刚性攻螺纹相关控制信号3．4 刚性攻螺纹PMC控制程序3．5 与刚性攻螺纹相关的其他参数设置3．6 刚性攻螺纹的诊断号3．7 利用伺服优化软件调试刚性攻螺纹3．8 刚性攻螺纹报警信息思考题实训项目4.5 目录相关知识与技能1．数控机床位置精度标准与级别1.1 国家标准GB 10931—891.2反向偏差/间隙2. 用百分表或千分表测量反向偏差2.1百分表或千分表结构2.2测量方法2.3具体操作2.4 反向偏差的补偿3. 螺距误差补偿3.1.1螺距误差补偿原理3.2.2 螺距误差补偿方法4. 用激光干涉仪补偿位置精度4.1 ML10激光干涉仪4.2 位置误差补偿操作4.3 激光干涉仪的其他功能5. QC10球杆仪5.1 QC10的组成及工作原理5.2主要功能5.3 QC10的操作思考题实训项目4.4 主轴/刚性攻螺纹调试实训学时：4学时。
0326840Dsl数控系统配直线光栅尺的设定与调整
第一作者联系方式：姓名：杜山性别：男民族：汉学历：本科出生年月：1984年1月28日职称：助理工程师研究方向：数控机床的设计与制造手机：139********工作单位：汉川数控机床股份公司油箱地址：dushan200888@联系地址：陕西省汉中市汉台区益州路中段和谐春天小区116#405室邮政编码：723000840Dsl数控系统配直线光栅尺的设定与调整杜山①陈国强②徐宝华③（汉川数控机床股份公司，陕西，汉中，723000）摘要：本文介绍了SIEMNENS 840Dsl数控系统配直线光栅尺时的参数设定与参考点的调整方法，及PLC程序中的控制。
关键词：全闭环控制；增量式光栅尺；距离编码；绝对式光栅尺；参考点调整Setting and Adjustment of 840Dsl CNC System with Linear GratingDu Shan ①Chen Guoqiang②Xu Baohua③（Hanland CNC Machine Tool Co LTD,HanZhong, 723000）Abstract: This paper introduces the parameter setting of SIEMENS 840Dsl CNC system with linear grating scale ,the adjustment method of the reference point and the control of PLC program.Key words:Full closed-looped control;Incremental grating scale;Range code;Absolute grating scale;Reference point adjustment.0 引言随着国内数控机床的发展，原来精密滚珠丝杠加编码器式的半闭环控制系统已无法满足用户的需求。
圆光栅编码器安装与对准
1 圆光栅编码器误差分析
圆光栅编码器具有高分辨率、高精度、结构简 单和响应速度快等特点，使其在高精度分度盘、精 密转台等精密测量领域得到了广泛的应用。圆光栅 编码器主要有两部分组成：光栅码盘和读数头，读
收稿日期院2018-02-27
46（总第 271 期）A ug援 2018
数头和安装在旋转轴上的光栅码盘相对移动，读数 头将光学信号转为电信号输出，传输到控制系统采 集使用。偏心误差对于测量精度影响非常大，过大 的偏心可能导致编码器在整圈内信号输出不连续。
兹 = tan-1 (着÷R ) = tan-1 [0.003÷（104.3÷2）] = 0.003296°
3 圆光栅光学对准
对于圆光栅，不管是单读头还是双读头，码盘 中心的对准都非常有必要，对于玻璃码盘，栅带一
图 3 偏心误差
般刻画在盘片上，金属光栅钢圈在轴的侧面，这两 种的安装对准稍有不同，钢圈安装可以借用千分 表系统调整安装，对于玻璃码盘我们需要使用光 学仪器做圆心对中，借助工业 CCD 可以很好地进 行安装对准工作，如图 4 所示。
中图分类号院 TH741
文献标识码院 B
文章编号院1004-4507(2018)04-0046-03
Installation and Alignment of Circular Grating Encoder
LIU Shuai (Beijing Smartmotion System Technology Inc.，Beijing 100083，China)
Abstract: Eccentric error is the biggest of the circular grating encoder system can control the error source，through the analysis of the eccentric error research，understand the impact of segregation errors on circular grating measurement precision，find operational scheme for increasing accuracy of circular grating. First，adjusting the center of rotation of circular grating to reduce the mechanical eccentric，and improve the rotary accuracy. Second，using double reading head system can effectively reduce the impact the accuracy of the eccentric error，for about 110 mm in diameter of grating encoder，the level of error can be controlled below 60%. Key words: Circular grating encoder；Circular grating precision；Eccentric error；Double reading head system
带距离码增量光栅尺回参考点原理及参数设置
算机 床 的参考 点 ， ＪＧ Ｏ 方式
并刷新 屏 幕显 示 ， ｚＮ Ｒ 方式
此时屏 幕上显 示
＋１ Ｊ方向
厂—————————一
Ｎ． ２ ｏ１ ５机床返 回参考点速度 ； ４ Ｎ ． １．（ ）１ ｏ１ ５１０ ＝ 机床使用光栅尺 ； ８
１ 零 脉 冲 ＭＡ Ｋ 个 Ｒ ２后 ， 标 轴 会 暂 停 运 动 一 段 时 间 ， 后 继 续 坐 然 搜 寻 下 一 个 零 脉 冲 ＭＡ Ｋ ，直 到 收 到 第 ３个 零 脉 冲 Ｍ Ｒ ２ Ｒ ２ Ａ Ｋ
二、 建立 初 始 机 械 零 点
在生产实际中 ， 全闭环控制 的 Ｃ Ｃ机床 ， Ｎ 由于各种原 因（ 机 床撞机和硬件损坏 、伺服 电机及传 动机构损坏及信 号反馈元件 损坏等 ） 导致机械零点丢失 ， 需要重新建立机床轴的机械零点 以
修 复 设 备 ，所 以 如何 快 速 建 立 机床 机 械 零 点 也 是 较 重要 的一 环 节 。 Ｆ Ｎ Ｃ １ｉ 控 全 闭环 系统 和 德 国 Ｅ — Ｅ Ｌ ０生 产 的 以 Ａ Ｕ 一８数 Ｘ Ｃ Ｌ一
后 ， 统会 自动 计 数
Ｘ ２ Ｓ１ １卧式加工 中心举例 （ 采用 Ｈ Ｉ Ｅ Ｈ Ｉ Ｅ Ｄ Ｎ Ａ Ｎ公 司 Ｉ ８ Ｃ光 Ｓ１６ 栅尺）重新建立机床机械零点和参数设置步骤 ： ，
挞 卷 谚 遗
设 管 与 修 ２ １Ｄ 团 备 理 维 ０ ４ １Ｎ
号代表参考点对光栅原点的方 向。 ②步骤 ： 将机床置 于手动 回参考 点方式 （ 信号 Ｚ Ｎ １ ， Ｒ ＝ ）选 择坐标轴 回参考点方 向 （ 应信号＋ １＋ ２ 一 １一２被 选中 ） 相 Ｊ 、Ｊ 、Ｊ 、Ｊ ， 启动后坐标轴按指定 速度 沿指定方 向移 动。当数控系统收到第
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Title
主轴配距离码圆光栅及主轴速度 Tandem 调试
1.0 Ver .
2013-06-13 Date
李玉章 Design
新发布 Description
No. Pag e
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1.1 案例配置 ........................................................................................................ 3 1.2 配置要求 ........................................................................................................ 4
编码器（圆光栅）反馈线接入 Master 轴主轴放大器 JYA4 接口，Slave 轴 放大器 JYA4 接口置空。 JYA2 αi SP1 JYA4 主 轴
距离码圆光栅
Master
JYA2 αi SP2 JYA4
Slave
2.2 参数设置
NO.4002#3,2,1,0 位置编码器种类 设置为 1,1,1,0（第三方编码器） NO.4010#2,1,0 电机编码器种类 设置为 0,0,1 NO.4361 主轴传感器任意轮齿 设置为-18000 （假如编码器线数超过 32768，需按照（线数/2）*（-1）进行设置） NO.4623 距离码传感器标记 1 设置为 1000 （设定数=线数*2/参考标记数） NO.4624 距离码传感器标记 2 设置为 1001 （设定数=线数*2/参考标记数+1） Title 主轴配距离码圆光栅及主轴速度 Tandem 调试 1.0 Ver . 2013-06-13 Date 李玉章 Design 新发布 Description No. Pag e
1.1 案例配置
31iA 系统，主轴软件版本 9D90 19.0 主轴 tandem（M：aiIp75/5000HV S:aiIp60/5000HV）用于 4 米转台； 编码器（海德汉 RON786C 36000 线 72 参考标记数）作 CS 轴位置反馈。
Title
主轴配距离码圆光栅及主轴速度 Tandem 调试
诊断 722 是通过核查两个相邻 Z 信号的反馈脉冲， 来显示出该 Z 相间隔是否 有效，以此来判断距离码圆光栅在作位置反馈时 Z 相信号是否有效。 诊断 720 用于判断 NO.4625 所设偏移数值是否合适，如果诊断 720 数值大 于 256，需在 NO.4625 依次设置 128,384,640,896，直到 720 数值小于 256 即可。 参数 NO.4625 从实际角度考虑，Z 相信号实际位置可能会有最大±（线数） /2 的误差，无法确保 Z 相信号与 A/B 信号同步，因此需要对实际 Z 相信号位 置进行修正，该参数的设置能够估计 Z 相信号输出的实际位置，并且获得准 确的角度位置信息。
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2013-06-13 Date
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1.2 配置要求
该配置对主轴放大器、主轴软件的要求较高，本案例放大器为 A06B-6154-HxxxH590,软件版本为 9D90 19.0。其他如下所示
关键步骤
2.1 硬件接线
关键步骤.................................................................................. 4
2.1 硬件接线 ........................................................................................................ 4 2.2 参数设置 ........................................................................................................ 4 2.3 Z 相信号的确认与修正 ................................................................................... 5
参考文献.................................................................................. 6
主轴 Tandem 配距离码圆光栅调试
案例背景
沈阳机床 A2 事业部主要以装配大型车床为主， 其中 VTC(立车)系列仿德国 schiess 设 计，出于对加工精度的考虑，对方采用海德汉距离码圆光栅作为 CS 轴的位置反馈，该配 置具有典型性，现整理成案例。
步骤 1：使主轴以 S10-S30 的速度进行正/反向旋转，并且在每个方向都转满 2 圈以上，然后确认诊断 722 为“1”（反向时为“0”）。 步骤 2：由于实际的安装条件有限，a)条件不可能每次都满足，这时可以通 过判断诊断 720，调节参数 NO.4625 来进行修正。最终该机床 NO.4625 设 置为 512，诊断 720 为 128，满足条件，回零正常。
审核 签字
批准 签字
日期
日期
目录 主轴 Tandem 配距离码圆光栅调试 ............................................. 3
案例背景.................................................................................. 3
技术报告
No. TSUB-S002/v1.0
文件信息
文件名称 主轴 Tandem 配距离码圆光栅调试
类别 经验类文档
发布日期
发布范围
北京发那科机电有限公司全体 销售技术线 北京发那科机电有限公司技术部 维修线 市场课 机床厂 最终用户
关键词： 距离码圆光栅、主轴 tandem
编写人 签字 李玉章 日期
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2.3 Z 相信号的确认与修正
理想的 Z 相信号是 A/B 相信号 180°的位置处，但是实际 Z 相检测位置 却有一些误差，为正确检测 Z 相信号，需要满足以下两个条件： a)所有的 Z 相信号，距离理想 Z 相信号的脉冲误差，须小于±180° b)相邻两个 Z 相信号脉冲误差，必须小于 90°
注：如果主轴软件不满足条件的话，诊断 722、720 将无数值，无 法识别 Z 相信号。
Title 主轴配距离码圆光栅及主轴速度 Tandem 调试 1.0 Ver . 2013-06-13 Date 李玉章 Design 新发布 Description No. Pag e
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参考文献
[1] TMS12-076E Directions to use Distance coded sensors in spindle axes [2] TMS09-054E Spindle Tandem Control(Velocity tandem Control) [3] 20130603_沈阳机床 A2 事业部-距离码圆光栅配主轴 tandem 调试出差报告 [4] 专题_FANUC 主轴相关传感器的的规格与应用 V2.0