FANUC位置开关在机床超程检测与保护中的应用

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．８，２０１４　ＦＡＮ　ＵＣ位置开关在机床超程检测与保护中的应用　宋丽军　（青海一机数控机床有限责任公司，青海西宁８１００１８）　

摘要：通过对使用和不使用限位开关两种超程检测与保护的　匕较来说明，在不适宜安装限位开关的条件下，通过使用　ＦＡＮＵＣ系统提供的位置开关、异常负载检测和外部减速等功能，较好地完成数控机床进给轴的超程检测与超程保护，　从而最大限度地保证机床的安全性和可靠性。　关键词：超程检测与保护；位置开关；异常；负载检测；外部减速　

中图分类号：ＴＧ６５９　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１４）０８—０１９４—０２　

在数控机床的设计过程中，进给轴的超程检测　与超程保护是最基础最重要的问题，是机床安全性　和可靠性的保证。通常数控机床的超程检测是通过　限位开关信号来完成的，通过系统参数、限位开关信　号与ＰＭＣ（Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ可编程机床逻　辑控制器）程序控制相结合来完成机床的超程保护。　由于部分数控机床的超程检测限位开关位于机床的　加工区域，那里油、水、铁屑容易进入限位开关内，而　另一部分限位开关安装在机床运动部件上，电气布　线难，电缆易损伤，这就造成了限位开关容易损坏，　容易误操作，从而影响了机床的安全运行。为此，本　文分析了不使用限位开关来完成超程检测与保护的　方法。该方法通过多层使用ＦＡＮＵＣ系统提供的位置　开关结合异常负载检测功能、外部减速功能，较好地　完成了进给轴的超程检测与超程保护，保证机床的　安全性和可靠性。　１　有限位开关的超程检测与超程保护　通常的数控机床的超程检测是通过限位开关信　号来完成的。以下以我公司生产的ＸＨ７６８Ｇ机床ｘ　轴为例说明有限位开关的超程检测与超程保护方　法。该机床进给轴行程范围为一１　１５０　ｍｍ至０　ｍｍ，　其超程检测与保护分四个层次。　（１）第一层次为存储行程检查。主要通过设定系　统参数来完成，具体如下：　１３２０：１．０（存储行程限位的正向坐标值）　１３２１：一１１５１．Ｏ（存储行程限位的负向坐标值）　当轴移动范围超出行程范围１　ｍｍ时，系统会给　出５００或５０１号报警，轴移动停止。　（２）第二层保护是超程信号检测。当进给轴超过　第一层保护２　３　ｍｍ还未停下，撞块压上超程限位　开关，超程限位开关信号由“１”变为“０”，系统给出　５０６或５０７号报警，轴移动停止。ＰＭＣ控制程序如图　１所示。　

（３）第三层保护是急停限位保护。当进给轴超过　第二层保护４～５　ｍｍ仍未停下时，这时撞块就会压　上另一组限位开关——急停限位开关，这组限位开　关是直接串连到紧急停止电路中的，压上这组限位　开关就等同于按下紧急停止按钮，伺服断电，进给轴　停止运行。　（４）第四层保护是机械死挡铁保护。经过了以上　层层保护，避免了进给轴撞上机械死挡铁的可能性。　用数字坐标轴表示以上的超程检测与保护，如图２　所示。　

２无限位开关的超程检测与超程保护　同样以ＸＨ７６８Ｇ机床ｘ轴为例。无限位开关的　超程检测与超程保护同样分为４个层次。　

收稿日期：２０１４—０５—１１　作者简介：宋丽军（１９７５一），女，黑龙江双城人，工程师，主要从事机床电气设计工作。　

１９４　《装备制造技术１２０１４年第８期　（ｉ）第一层，在进给轴临近超程点时，通过设置　位置开关结合外部减速功能将轴速度降低以减小进　给轴向前冲的惯性。系统参数设置如下：　６９１０：１（设置位置开关轴为ｘ轴，与此位置开关　相关联的ＰＭＣ信号为Ｆ７０．０）　６９３０：一５０．０（位置开关作用范围的最大值）　６９５０：一１１００．０（位置开关作用范围的最小值）　以上参数表示设置了一个ｘ轴的位置开关，ｘ　轴在坐标一５０　ｍｍ至一１　１００　ｍｍ范围内，ＰＭＣ信号　Ｆ７０．０输出为“１　９９。　１４２６：３０００（切削进给时的外部减速速度）　１４２７：３０ｏ０（快速移动时的外部减速速度）　８１３１＃２：１（使用外部减速）　ＰＭＣ控制程序如图３所示：　广————＿［＝　图３外部减速ＰＭＣ控制程序　以上第一层保护达到的效果是，当进给轴移动　到临近超程点５０　ｍｍ时，速度降至３　０００　ｍｒｒｄｍｉｎ。外　部减速速度可根据机床实际情况调整。　（２）第二层检测与保护是存储行程检查。通过设　定系统参数１３２０和１３２１来完成，同有限位开关超　程保护的第一层检测是一致的，这里不再赘述。　（３）第三层保护是超程信号检测。这里再为ｘ　轴设置一个位置开关来代替超程限位开关信号，进　给轴移动超出了此位置开关设置的范围，系统给出　５０６或５０７号报警，进给轴移动停止。系统参数如下　设置：　６９１１：１（设置位置开关轴为ｘ轴，与此位置开关　相关联的ＰＭＣ信号为Ｆ７０．１）　６９３１：３．０（位置开关作用范围的最大值）　６９５　１：一１　１５３．Ｏ（位置开关作用范围的最小值）　ＰＭＣ控制程序如图４所示：　Ｇ１１４．０　图４无限位开关的超程信号检测ＰＭＣ控制程序　（４）第四层保护使用位置开关与异常负载检测　功能相结合的方式，来完成超程检测与保护。当机床　进给轴一旦超出了行程范围后，人为地设置它遇到　异常负载，这样不但可以让进给轴停下来，而且还可　以让进给轴伺服电机朝相反方向返回一定的量，进　给轴就会向反方向弹回，确保进给轴的安全，与此同　时会给出４０９号报警。系统参数设置如下：　６９１２：１（设置位置开关轴为ｘ轴，与这个位置开　关相关联的ＰＭＣ信号为Ｆ７０．２）　６９３２：５．０（位置开关作用范围的最大值）　６９５２：一１１５５．０（位置开关作用范围的最小值）　２０１６＃０：】（异常负载检测功能有效）　２２１５＃５：ｌ（使用ＰＭＣ信号Ｇ１２５控制异常负载　检测功能是否有效）　１８８０：８（检测出异常负载到发生报警的时间）　２０１５＃５：１（向检测板输出推定负载扭矩值）　２０５０：９５６（速度控制观测器）　２０５１：５１０（速度控制观测器）　２１０３：１０００（检测出异常负载后，电机向相反方　向的返回量）　２１０４：１００（异常负载检测报警水平）　ＰＭＣ控制程序如图５所示。　

图５异常负载检测ＰＭＣ控制程　总结上述无限位开关的超程检测与保护，可以　绘出一个数字坐标轴来表示。如图６所示。　

有效行程　ｌ　单位　存储行程检测　ｌ　超程信号检测　异常负载保护　

图６无限位开关的超程检测与保护的数字坐标轴示意图　

３结束语　

通过以上两个数字坐标轴的比较，作者发现在　无限位开关的条件下，只要合理运用ＦＡＮＵＣ系统给　出的功能结合ＰＭＣ控制程序，也完全可以做好数控　机床进给轴的超程检测与保护。另外，位置开关都是　在参数中设置，参数的保护就显得尤为重要了，我们　可以设定参数“ＰＷＥ”来保护参数，也可以通过ＰＭＣ　处理“ＫＥＹ”信号来禁止参数被修改【２］，在这里就不详　细叙述了。总之，机床的安全性和可靠性是我们在设　计机床过程中要考虑的首要问题，根据实际情况我们　要灵活运用硬件设计，逻辑电路保护，数控系统功能，　其主要目的就是要保证机床的安全性和可靠性。　

参考文献：　［１］孙砀，魏巍，王伟平，徐兆成．ＦＡＮＵＣ系统特色功能在　纵切机床上的应用［Ｊ］．制造技术与机床，２０１２（０５）：４７＿４９．　［２］李晓海，易平波．ＦＡＮＵＣ０ｉ（ｍａｔｅ）Ｃ／Ｄ系统参数的简明设定　叨科技信息，２０１０（１５）：２１—２３．　（下转第２０９页）　

】９５　《装备制造技术｝２０１４年第８期　３．６管道直径的确定　各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决　定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计　算。由于液压泵具体选定之后，液压缸的进、出流量　已与原定数值不同，取额定流量：为１．５　Ｌ／ｍｉｎ，流速选　取为ｌ　ｍ／ｓ。根据《新编液压工程手册》式（３０．１一１）计　算油管内径，结果如下：　ｄ≥４．６１　－．６４　１俘￣５．６５　ｍｍ　最后根据以上计算出管径选取公称通径。液压　系统不同位置的液压油压力不同，管壁所承受载荷　不同，所选择的材料也不同。　４升降台的控制设计　控制系统设计的目的之一是要结合升降台液压　系统的设计方案，制订与之匹配的控制方式来满足　升降台在正常工作时的需要，同时是满足设备工作　时的安全需要，即当发生意外情况时应有合适的保　护电路。本设计提出电气控制与ＰＬＣ控制两种方案，　由于ＰＬＣ控制技术在控制系统中应用广泛且极具优　势，故拟采用其作为本控制系统的控制方式。控制系　统的具体设计要满足如下条件：　（１）设备能达到设计目的，完成上升和下降的动　作，可靠性高；　（２）运行方式灵活，操作方便；　（３）各功能模块能独立运行、互不干扰；　（４）具备急停和过载保护功能。　

５结束语　本文通过调研文献资料，并参照公司原有辙叉　组装台，完成了新式可动心轨辙叉组装台的设计方　案和机构设计，提出了基于液压升降系统的垫板铺　设方案和液压控制方案。该工作台长２１　ｍ，宽２　ｍ。　垫板升降行程为２００　ｍｍ，具有高可靠性，多功能性　和高安全性，而且工艺技术简单，方案可行。　

参考文献：　【１］刘春林．道岔钳工【Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９４　【２］中铁轨道系统集团道岔事业总部．道岔设计手册［ｚ］．北京：　中铁轨道系统集团道岔分公司，２００７．　

Ｄｅｓｉｇｎ　ＰｌａｔｆＯｒｍｓ　ｆｏｒ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｏｆ　Ｍｏｖａｂｌｅ　Ｐｏｉｎｔ　Ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｔｕｒｎｏｕｔ　ＨＵ　Ｋｕａｎ　（Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｓａｕｄｉ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　００８５５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒａｉｌｗａｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ａｒｔｅｒｙ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｉｔ　ｐｌａｙｓ　ａ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｅｃｏｎｏｍｙ．Ｉｔ　ｉｓ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｆａｓｔ，ｓａｆｅ，ｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｃｏｒｒｉｄｏｒｓ．Ｔｕｒｎｏｕｔ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒａｉｌｗａｙ　ｔｒａｃｋ　ｃｏｍｐｏ－　ｎｅｎｔｓ．Ｍｏｖａｂｌｅ　ｐｏｉｎｔ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｔｕｒｎｏｕｔｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｓｐｅｃｉａｌ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｖａｂｌｅ　ｐｏｉｎｔ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｌｉｆｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄｅｓｉｇｎ；ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｔａｂｌｅ