進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制

1、第三節(jié)閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及特性分析一、閉環(huán)位置控制系統(tǒng)（一）閉環(huán)位置控制的概念數(shù)控系統(tǒng)位置控制的任務(wù)是準(zhǔn)確控制數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的位置，半閉環(huán)與全閉環(huán)位置控 制的基本原理相同，其控制是由數(shù)控系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)來(lái)完成的。安裝在工作臺(tái)上的位置傳感器（在半閉環(huán)中為安裝在電動(dòng)機(jī)軸上的角度傳感器）將機(jī)械 位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，該脈沖送至數(shù)控裝置的位置測(cè)量接口，由計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)算機(jī)以 固定的時(shí)間周期對(duì)該反饋值進(jìn)行采樣，該采樣值與插補(bǔ)程序所輸出的結(jié)果進(jìn)行比較，得到位 置誤差。該誤差經(jīng)軟件增益放大，輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A），從而為伺服裝置提供控制電壓， 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向減少誤差的方向移動(dòng)。如果插補(bǔ)程序不斷的有

2、進(jìn)給量產(chǎn)生，工作臺(tái)就不斷地跟 隨該進(jìn)給量運(yùn)動(dòng)，只有在位置誤差為零時(shí)，工作臺(tái)才停止在要求的位置上。（二）閉環(huán)位置控制的實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝置上位置控制（以X軸為例）的接口如圖4-14所示。可安裝與電動(dòng)機(jī)同軸連接的 光電脈沖編碼器作為反饋元件。光電脈沖編碼器每轉(zhuǎn)一圈能輸出數(shù)千個(gè)均勻的脈沖信號(hào)，脈 沖信號(hào)通過(guò)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)即可反映出工作臺(tái)的位置。位置閉環(huán)控制程序和插補(bǔ)程序一樣，都 是在計(jì)算機(jī)的中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)的，其軟件框圖如圖4-15所示。圖4-14數(shù)控裝置位置控制接口圖4-15閉環(huán)位置控制軟件框圖中當(dāng)運(yùn)行停止時(shí)，插補(bǔ)程序被禁止執(zhí)行，因此每次中斷時(shí)對(duì)應(yīng)插補(bǔ)程序輸出的值為零。但 每次中斷過(guò)程中，位置閉環(huán)控制照常

3、執(zhí)行一遍，此時(shí)X=XF，因此所輸出的模擬電壓為零。 當(dāng)進(jìn)給軸需運(yùn)動(dòng)時(shí)，插補(bǔ)程序輸出的結(jié)果為X，X+AX就是新的指令位置，此時(shí)計(jì)算機(jī) 將X+AX指令位置與計(jì)數(shù)器中反映的實(shí)際位置進(jìn)行比較，當(dāng)不相等時(shí)，其差值E經(jīng)Kc增 益放大（軟件完成），由數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出一定的模擬電壓，使得電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)向減小誤差 的方向移動(dòng)，也就是使工作臺(tái)向指令位置處移動(dòng)，直至指令值與實(shí)際值相等為止。值得指出的是，這種閉環(huán)控制當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)質(zhì)上是一種動(dòng)態(tài)定位，即位置閉 環(huán)控制仍處于工作狀態(tài)。無(wú)論何種干擾（如電網(wǎng)電壓波動(dòng)、伺服裝置漂移、負(fù)載力矩?cái)_動(dòng)等） 使電動(dòng)機(jī)偏移了指令位置，位置閉環(huán)控制立即輸出一定的電壓給伺服裝置，驅(qū)

4、動(dòng)電動(dòng)機(jī)力圖 維持原來(lái)的指令位置。實(shí)際上，由于各種擾動(dòng)的存在，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，在定位位置上始 終存在著閉環(huán)修正。因此，動(dòng)態(tài)定位本質(zhì)上是由電磁力矩維持的定位。二、位置控制回路的數(shù)學(xué)模型根據(jù)前述位置控制的基本原理，不難畫出位置控制回路的數(shù)學(xué)模型。如圖4-16所示為 半閉環(huán)位置控制結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，如圖4-17所示為全閉環(huán)位置控制結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。圖4-17全閉環(huán)位置控制數(shù)學(xué)模型以下對(duì)上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：1）如圖4-16和圖4-17所示跟隨誤差E實(shí)際上就是指令位置X與實(shí)際位置XF的差。X 為整個(gè)系統(tǒng)的開環(huán)增益，K由四部分構(gòu)成：KC軟件增益。實(shí)質(zhì)是由計(jì)算機(jī)內(nèi)部的參數(shù)設(shè)置的，可通過(guò)設(shè)置Kc值來(lái)調(diào)整整

5、個(gè)回 路的開環(huán)增益，單位為（數(shù)字/數(shù)字）。Kda數(shù)模轉(zhuǎn)換系數(shù)。數(shù)控裝置通過(guò)DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出-10V+10V的電壓來(lái)控制伺 服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)。單位為（伏/數(shù)字），它描述了計(jì)算機(jī)內(nèi)每一個(gè)數(shù)值“ 1”對(duì)應(yīng)的電壓值。KJ伺服裝置的放大倍數(shù)。單位為（轉(zhuǎn)/秒/伏）。它描述了在伺服裝置的控制端加1伏 電壓信號(hào)時(shí)電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)速。Ka位置傳感器的轉(zhuǎn)換系數(shù)。單位為（數(shù)字/r）,它描述了電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，數(shù)控裝置 通過(guò)位置傳感器所檢測(cè)到的數(shù)值。K = KKa K K（1/s）（4-9）開環(huán)增益K是決定整個(gè)回路品質(zhì)的重要參數(shù)，在機(jī)床調(diào)試時(shí)需進(jìn)行調(diào)整。由以上分析可 以看出，當(dāng)設(shè)備選定后，調(diào)整開環(huán)增益的唯一方法就是

6、調(diào)整軟件增益Kc。2）如圖4-16和圖4-17所示，將伺服驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)化為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，以便突出主要參 數(shù)開環(huán)增益K和時(shí)間常數(shù)兀當(dāng)需要考慮伺服裝置超調(diào)振蕩特性時(shí)，可將其簡(jiǎn)化為2F（s） =L（4-10）s 2 + 2g s + 2當(dāng)需要考慮計(jì)算機(jī)內(nèi)部DAC轉(zhuǎn)換以及驅(qū)動(dòng)死區(qū)特性時(shí)，則可使用e-sF（s） = （4-11）Ts +1 2 e -aF（s） =-p（4-12）s 2 + 2g s + 2在上面數(shù)學(xué)模型中，T作為一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，而、3P則作為二階系統(tǒng)阻尼比和 自然振蕩角頻率（或稱標(biāo)稱角頻率），T為延時(shí)時(shí)間常數(shù)。伺服系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的雙閉環(huán)系統(tǒng)， 當(dāng)進(jìn)行位置閉環(huán)特性分析時(shí)對(duì)其進(jìn)行必要的簡(jiǎn)

7、化是必不可少的，這樣才能突出關(guān)鍵參數(shù)。這 種工程中的簡(jiǎn)化是十分常見的。3）積分環(huán)節(jié)描述了伺服驅(qū)動(dòng)輸出的速度量經(jīng)位置反饋計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換成為位置量的過(guò)程。4）間隙非線性環(huán)節(jié)描述了典型的機(jī)械傳動(dòng)反轉(zhuǎn)間隙對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。5）如圖4-16和圖4-17所示最后一個(gè)環(huán)節(jié)描述了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。如圖 4-18所示，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承受的外力有電動(dòng)機(jī)的輸出力矩Mm以及等效至電動(dòng)機(jī)軸端的負(fù)載力矩 M（它包括切削力矩、摩擦力矩等）。設(shè)為等效軸的傳輸扭轉(zhuǎn)剛度，J1為等效至電動(dòng)機(jī)軸 端的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，B1為粘性阻尼系數(shù)，0m和0為輸入與輸出角度。根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程可得d 20d。M - M 1 = J1d + B1di根據(jù)彈性變

8、形方程M 根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程可得d 20d。M - M 1 = J1d + B1di根據(jù)彈性變形方程M = k1( 0 -01 )對(duì)式(4-13)、式(4-14)進(jìn)行拉氏變換可得(4-13)(4-14)整理后可得M (s) = J 1 s2 + B1 s0 1 (s) + M 1 (s)Mm(s) = k1 0m (s)-01 (s)01 (s)=kg： ,(s) M 1J 1 s 2 + B1 s + k1當(dāng)外部擾動(dòng)M 1 = 0時(shí)，傳遞函數(shù)為G(s)=01(s)0 m(s)k1J 1 s 2 + B1 s + k1令辰=端、B1/( 2 J) = 5 pAG(s) =P4s 2 + 2pAp

9、As + 2A這里3即為機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的振蕩角頻率，&為阻尼比。位置控制回路是典型的采樣控制系統(tǒng)，但考慮到現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)位置采樣控制的周期 很短(一般為110ms)，故可將其簡(jiǎn)化為連續(xù)系統(tǒng)分析。考慮到驅(qū)動(dòng)死區(qū)以及數(shù)字化死區(qū)很小，同時(shí)，機(jī)械傳遞剛度引起的誤差一般也很小， 所以以下的分析主要以圖4-19簡(jiǎn)化模型進(jìn)行。圖4-19簡(jiǎn)化位置閉環(huán)控制數(shù)學(xué)模型三、簡(jiǎn)化位置閉環(huán)控制數(shù)學(xué)模型的開環(huán)傳遞函數(shù)為G)=Ks(Ts + 1)由此明顯可知該系統(tǒng)為典型的I型系統(tǒng)，因此不存在位置定位穩(wěn)態(tài)誤差。其閉環(huán)傳遞函 數(shù)為GBGBs)二Ts 2 + 1 s + 1根據(jù)典型二階振蕩環(huán)節(jié)的特性，其阻尼比與振蕩角頻率如下如圖4-2

10、0如圖4-20所示當(dāng)伺服系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)一定時(shí)，增加K會(huì)引起位置響應(yīng)曲線什么樣的變 化。如圖4-21所示當(dāng)K 一定時(shí)，伺服系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)的變化會(huì)引起位置響應(yīng)曲線什么樣的變 化。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算，曲線是很容易得到的，并且這兩個(gè)圖中3&1/T。會(huì)產(chǎn)生超調(diào)。這與理論上二階系統(tǒng)當(dāng)&N1時(shí)無(wú)超調(diào)是相符的。同理當(dāng)K=20(1/s)時(shí)， 如果伺服驅(qū)動(dòng)的時(shí)間常數(shù)過(guò)大則位置響應(yīng)曲線就會(huì)產(chǎn)生超調(diào)。由此可以得到以下結(jié)論：要想取得較高的位置增益(較高的位置增益會(huì)明顯減小跟隨誤差，減小過(guò)渡過(guò)程時(shí) 間，在后面的內(nèi)容中可以看出較高的位置增益對(duì)減小輪廓誤差也是重要的)，所使用驅(qū)動(dòng)裝 置的時(shí)間常數(shù)必須較小，也就是說(shuō)伺服驅(qū)動(dòng)裝置的

11、快速性要好。否則提高位置增益會(huì)產(chǎn)生超 調(diào)，而在數(shù)控機(jī)床上超調(diào)就意味著過(guò)切，是不允許的。如果選擇了快速性很好的伺服驅(qū)動(dòng)，但沒(méi)有相應(yīng)提高位置增益，那么整個(gè)位置控制 回路的瞬態(tài)響應(yīng)并不能得到明顯改善，因此K與T的配合是很重要的。一般來(lái)說(shuō)取KT= (0.20.3)是比較合適的，這樣即可以保證很小的超調(diào)又可以保證良好的快速性。由于位置控制為I型系統(tǒng)，因此在定位過(guò)程中(即恒速運(yùn)動(dòng)時(shí))存在一個(gè)恒定的跟隨 誤差。E(s) = X_(s) - X 0 (s)跟隨誤差對(duì)輸入的傳遞函數(shù)為Ge(S)= X(s)iE(s) 1 Ge(S)= X(s)iX(s)而閉環(huán)傳遞函數(shù)為=Gks) X,(s) 1 + G普)因此G

12、(s)=因此對(duì)應(yīng)恒速運(yùn)動(dòng)（定位過(guò)程中），其相當(dāng)于斜坡輸入，假定為單位斜坡輸入，則X,(s)=e( 8) = lim 保 i)= lim= lims項(xiàng) 1 + G (s)s項(xiàng) s 1 + G (s) s項(xiàng) sG (s)kkkV因此，當(dāng)以進(jìn)給速度為V恒速運(yùn)動(dòng)時(shí)，跟隨誤差E = V。例如，當(dāng)某軸開環(huán)放大倍數(shù)K為30（1/s），以其200mm/min的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任一時(shí)刻命令位置與實(shí)際位置的差為VE = = 0.11mm。K四、直線插補(bǔ)輪廓誤差分析由于不存在無(wú)限大功率的電動(dòng)機(jī)，而且驅(qū)動(dòng)對(duì)象總存在負(fù)載，因此跟隨誤差是無(wú)法避免 的。但單個(gè)軸的跟隨誤差會(huì)對(duì)輪廓運(yùn)動(dòng)的誤差產(chǎn)生什么影響呢？當(dāng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行XY軸

13、直線聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)時(shí)，其X、Y軸分別對(duì)應(yīng)進(jìn)行恒速運(yùn)動(dòng)，即如4-22 所示。圖4-22直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)示意圖此時(shí)輪廓誤差E與各軸跟隨誤差E、E關(guān)系如圖4-23所示。E =匕、E =匕，A x yx k y Kxy為指令位置，B為由于兩軸存在跟隨誤差導(dǎo)致的實(shí)際位置。由圖4-23可得E = E cos。- E sin 0 =- yyx K V K VV sin 2011()2KKV cos 0V sin 0 V sinV sin 2011()2KKK VK V圖4-23直線插補(bǔ)輪廓誤差與跟隨誤差的關(guān)系由此可見：1）當(dāng)K=Ky時(shí)，即兩軸位置增益相同時(shí)，由于兩軸跟隨誤差相抵消，輪廓誤差E=0。2）當(dāng)sin2 =0

14、，即0=0或90。時(shí)，E=0。其物理意義很明顯，即當(dāng)沿著X或Y軸 運(yùn)動(dòng)時(shí)，不存在輪廓誤差。3）實(shí)用中很難保證Kx與Ky完全相等，由下式可以看出(4-15)E = Vsin20 匕-Ky 2K K(4-15)只要Kx和Ky足夠大，所產(chǎn)生的輪廓誤差很小。因此使兩軸位置增益匹配并盡可能提高 它們是很有必要的。需注意的是，由于暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程在數(shù)百毫秒內(nèi)迅速完成，這里僅討論的是穩(wěn)態(tài)誤差，與定位過(guò)程中分析道理相同，過(guò)高的位置增益會(huì)對(duì)暫態(tài)過(guò)程產(chǎn)生不利影響。4）輪廓誤差與編程進(jìn)給速度成正比。五、圓弧插補(bǔ)輪廓誤差分析圓弧插補(bǔ)輪廓誤差分析如圖4-24所示，圖中各參數(shù)含義如下：圖4-24圓弧插補(bǔ)輪廓誤差示意圖R工件半

15、徑;r刀具半徑；8 圓弧加工誤差；V切削進(jìn)給速度；Kx、KyX、Y軸位置增益； 七、七-一X、Y軸跟隨誤差；&OB與X軸的夾角。根據(jù)圖4-24可知：v = vcos 中，v = v sin 中因此8 = L =冬， s = M = V0 x K Ky K K由三角形AOB可得(R + r + )2 = (R + r)2 +8v2 -2(R + r)8vcos(90 -9+a )因?yàn)?因?yàn)? 7 +82 = V 2“誓膈普戶，xy故 (R + r )2 + 2e (R + r ) + e 2 = (R + r )2 +8v2 + 2( R + r )8v sin(以一中) 由于8很小，8 2為高

16、級(jí)小量，故v 2 (v 2 (sin 中+ cos 中K K)2 xy2( R + r )+ 8v sin 以 cos 中 一 8v cos 以 sin 中-sin 中、, cos 9、7v2k)2 +(K)2=xy8 cos9-8 sin92( R + r)xy因?yàn)関 sin9vcos9 .v sin( 29 ) 11 、8 cos 9 -8 sin 9 =cos 9ksin 9 =2(- )xyxy故sin甲、/ cos甲.7v2 ()2+()2 (4-16)Kx氣 + vsin( 2甲)(J1)(4-16)2( R + r)2 K K根據(jù)式（4-16）可得如下結(jié)論:1）當(dāng)K1）當(dāng)Kx=K

17、y時(shí)，式（4-16）可簡(jiǎn)化為8v 22( R + r )K 2式中 K=K =Kx由此可見，當(dāng)兩軸增益匹配時(shí)，所加工出的實(shí)際輪廓仍為圓弧，8為一恒定值，與中無(wú) 關(guān)，誤差在于園弧半徑的大小不同。當(dāng)要求加工精度高時(shí)，可通過(guò)編程時(shí)修正圓弧半徑的方 法來(lái)解決。同時(shí)可看出8與進(jìn)給速度成正比，與位置增益成反比，因此提高位置增益對(duì)減小 圓弧加工誤差也是很重要的。2）當(dāng)KKy時(shí)，8隨著甲發(fā)生變化，所加工的圓弧將產(chǎn)生形狀誤差。由式（4-16）可知， 當(dāng)Kx與Ky差別不很大時(shí)，可忽略第一項(xiàng)中甲對(duì)8的影響。而第二項(xiàng)的大小與sin2巾成正比。 因此當(dāng)Kf 時(shí)，所加工的圓弧將變成長(zhǎng)軸位于45?；?35。處的橢圓，如圖4

18、-25所示。 同時(shí)可明顯看出，當(dāng)K產(chǎn)Ky時(shí)，提高Kx和Ky對(duì)減小誤差8有很大益處。圖4-25增益不匹配時(shí)圓弧輪廓誤差示意圖六、數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行加工時(shí)，在兩個(gè)輪廓（直線或圓?。┑慕唤犹帟?huì)產(chǎn)生誤差，此誤差稱為拐 角輪廓誤差。最簡(jiǎn)單和最容易理解的例子是沿著兩個(gè)正交坐標(biāo)軸加工拐角為直角的零件，如 圖4-26所示。當(dāng)X軸的位置指令到達(dá)后，另一軸Y立即開始從零加速至指定速度運(yùn)動(dòng)。但 是由于X軸指令位置與實(shí)際位置之間有V/Kx的滯后量。，所以當(dāng)Y軸開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，X尚在B 點(diǎn)，從而形成了圖4-26所示拐角誤差。圖4-26直角加工拐角輪廓誤差當(dāng)位置增益較低時(shí)，若加工外拐角則會(huì)切去一個(gè)小圓弧；若為內(nèi)拐角則會(huì)出現(xiàn)欠切削

19、。 當(dāng)位置增益過(guò)高時(shí)，若為外拐角則會(huì)在拐角處留下鼓包；若為內(nèi)拐角則會(huì)出現(xiàn)過(guò)切削。拐角輪廓交接的情況是很復(fù)雜的，但只要注意以下幾點(diǎn)，就可以有效地控制拐角誤差的 大小。1）選取動(dòng)態(tài)性能盡可能好的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，這樣就可以選取較高的位置增益，而不會(huì) 產(chǎn)生超調(diào)。2）如果對(duì)拐角誤差要求較高，要盡可能降低切削速度，因?yàn)楦S誤差與切削進(jìn)給速度 是成正比的。3）可在要求較高的輪廓交接處，加入一條G04延時(shí)指令，延時(shí)數(shù)十至數(shù)百毫秒，在這 段時(shí)間里前段廓加工時(shí)的跟隨誤差會(huì)迅速得以修正。4）采用尖角過(guò)渡指令（有些數(shù)控系統(tǒng)的指令為G07）。此指令通常為一模態(tài)量，執(zhí)行此 指令后，數(shù)控系統(tǒng)在每一輪廓進(jìn)給完成時(shí)，均要檢查跟隨

20、誤差是否小于一定的值（該值可由 用戶在參數(shù)區(qū)中設(shè)置）。只有當(dāng)跟隨誤差足夠小后，數(shù)控系統(tǒng)才會(huì)認(rèn)為該段輪廓進(jìn)給結(jié)束（即 到位），下段輪廓的進(jìn)給才能進(jìn)行。5）使用數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)升降速功能有利于在較高的增益時(shí)，減小超調(diào)量，從而使用動(dòng) 態(tài)性能較差的驅(qū)動(dòng)裝置可達(dá)到使用動(dòng)態(tài)性能較好的驅(qū)動(dòng)裝置的精度。除改善輪廓交接處精度 外，自動(dòng)升降速還降低了加速度的值，從而減小了對(duì)精密機(jī)械傳動(dòng)部件的沖擊，有利于機(jī)床 精度的保持。第四節(jié)閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)連接閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置與數(shù)控裝置之間的信號(hào)連接方式種類很多，較常見的是模 擬電壓控制方式、指令脈沖控制方式和現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字量控制方式等。一、模擬電壓控制方式

21、如圖4-27所示為數(shù)控裝置與伺服驅(qū)動(dòng)裝置之間采取模擬電壓控制方式的典型連接圖。 其特點(diǎn)是數(shù)控裝置通常輸出010V的模擬電壓控制伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，位置反饋信 號(hào)則需接入數(shù)控裝置，由其內(nèi)部數(shù)控軟件完成位置環(huán)控制.SIEMENS 802C和FANUC早期的 數(shù)控系統(tǒng)都采用了這種控制方式。圖4-27模擬電壓控制方式典型連接圖（一）FANUC SCR-D直流驅(qū)動(dòng)裝置如圖4-28所示為FANUC SCR-D晶閘管調(diào)速系統(tǒng)的外部連接圖。圖4-28 FANUC SCR-D晶閘管調(diào)速系統(tǒng)外部連接圖圖中2oOU、200V、200W為三相交流200V電源，是觸發(fā)晶閘管的同步電源。18a、0T、 18B為帶中心抽

22、頭的18V交流電源，經(jīng)變換作為伺服單元中運(yùn)算放大器控制電路的15V直 流電源。R、S、T為120V交流電源，是提供給主回路的動(dòng)力電源。TOH1、TOH2為裝在變壓 器內(nèi)部的熱控開關(guān)，當(dāng)變壓器過(guò)熱時(shí)，熱控開關(guān)斷開。&、禹為伺服裝置控制伺服電動(dòng)機(jī)電 樞電壓的動(dòng)力信號(hào)TSA、TSB為裝在電動(dòng)機(jī)軸上測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的信號(hào)，它是與轉(zhuǎn)速成正 比的電壓信號(hào)。數(shù)控裝置與伺服單元的連接信號(hào)有五組。1）VCMD、GND為數(shù)控裝置輸出控制伺服單元轉(zhuǎn)速的電壓控制信號(hào)，通常為010V， 電壓的大小與轉(zhuǎn)速成約1000 r/min/6V的正比關(guān)系。2）PRDY1、PRDY2為準(zhǔn)備好控制信號(hào)，PRDY1與PRDY2短接時(shí)，伺服

23、單元主回路通電。3）ENBL1、ENBL2為使能控制信號(hào)，當(dāng)ENBL1與ENBL2短接時(shí)，伺服單元開始正常工作， 并接收模擬電壓的控制。4）VRDY1、VRDY2為伺服單元通知數(shù)控裝置其正常工作的觸點(diǎn)信號(hào)，當(dāng)伺服單元出現(xiàn)報(bào) 警時(shí)，VRDY1與VRDY2立即斷開。5）OVL1與OVL2為常閉觸點(diǎn)信號(hào)，當(dāng)伺服單元中熱繼電器動(dòng)作或變壓器內(nèi)熱控開關(guān)動(dòng) 作時(shí)，該觸點(diǎn)立即斷開，通知CNC裝置產(chǎn)生過(guò)熱報(bào)警。（二）安川YASKAWA交流驅(qū)動(dòng)裝置安川YASKAWA交流驅(qū)動(dòng)裝置為全數(shù)字交流伺服裝置，其數(shù)十個(gè)控制參數(shù)可通過(guò)鍵盤和數(shù)碼顯示器設(shè)定，功能與參數(shù)的改變十分方便，完全不使用模擬式電位器。如圖4-29所示為 其

24、外部連線圖。圖4-29安川驅(qū)動(dòng)裝置外部連接線總圖R、S、T為三相200V230V交流電源。R、t為單相200V230V控制線路的交流電 源。PA、*PA、PB、*PB、PC、*PC、+5P、O5P為與電動(dòng)機(jī)同軸安裝編碼器的反饋信號(hào)。PAO、*PAO、PBO、*PBO、PCO、*PCO為送至數(shù)控裝置的位置反饋信號(hào)，其為差動(dòng)信 號(hào)輸出PHASE A、PHBSE B、PHCSE C為OC門輸出型的位置反饋信號(hào)，用戶可根據(jù)需要 選擇輸出類型。這里光電編碼器同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)裝置速度檢測(cè)與CNC位置檢測(cè)元件，并且送至 CNC光電編碼器信號(hào)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)可由伺服驅(qū)動(dòng)中的參數(shù)在一定范圍內(nèi)隨意設(shè)定。其標(biāo)準(zhǔn)型電 動(dòng)機(jī)編碼

25、器每轉(zhuǎn)8192個(gè)脈沖，內(nèi)部參數(shù)可設(shè)比率為(1/81928192/8192)，即對(duì)CNC來(lái)說(shuō)電 動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為(18192)之間任意值。SV - ON為伺服準(zhǔn)備好信號(hào)。7TCON用于切換速度調(diào)節(jié)器為比例控制，從而在主回路上電的情況下防止電動(dòng)機(jī) 漂移。N-OT、P-OT為負(fù)向與正向常閉限位開關(guān)。IN-A、IN-B為模擬量控制輸入電壓，IN-A無(wú)法調(diào)節(jié)，當(dāng)輸入電壓為6V時(shí)，電動(dòng) 機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。而IN-B可調(diào)節(jié)，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的電壓可由參數(shù)在土2V10V之間調(diào)節(jié)。N-CL、P-CL為設(shè)定正向負(fù)向運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大力矩值。N-CL、P-CL輸入端輸入+3V時(shí)對(duì) 應(yīng)100%的額定轉(zhuǎn)速，輸入最大值為+9V，即所

26、能達(dá)到的瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍。ALM為伺服裝置向CNC發(fā)送的報(bào)警信號(hào)，當(dāng)無(wú)報(bào)警信號(hào)時(shí)，ALM對(duì)應(yīng)的5X繼電器吸 合，當(dāng)伺服裝置出現(xiàn)故障時(shí)，其自身立即封鎖主回路，并通過(guò)ALM向CNC報(bào)警。TGoN為電動(dòng)機(jī)高于設(shè)定值的檢測(cè)信號(hào)，用戶可在參數(shù)中設(shè)定某一轉(zhuǎn)速，當(dāng)電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速高于該值時(shí)相應(yīng)外部繼電器吸合。CLT為電流極限值檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作電流到達(dá)由N-CL、P-CL設(shè)定最大電 流極限值時(shí)，CLT對(duì)應(yīng)的繼電器吸合。STRDY為伺服工作狀態(tài)輸出信號(hào)。當(dāng)主回路上電且無(wú)伺服報(bào)警信號(hào)時(shí)，相應(yīng)外部 繼電器吸合。TRQ-M、VTG-M為外接力矩與轉(zhuǎn)速監(jiān)視表。當(dāng)電動(dòng)機(jī)力矩到達(dá)額定力矩時(shí)，TRQ-M 輸出模擬電壓土3V。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)，VTG-M輸出2V，其輸出電壓與力矩或 轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系