數(shù)控珩磨機(jī)中的旋轉(zhuǎn)編碼器
發(fā)布日期：2009-10-28 09:52:19 來源： m.game2727.com 點(diǎn)擊量：
珩磨機(jī)的往復(fù)行程精度控制一直是制約珩磨機(jī)高速化發(fā)展的瓶頸。本文介紹一種利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖做CPU計(jì)數(shù)脈沖方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)珩磨機(jī)往復(fù)行程的精確控制，從而對(duì)珩磨機(jī)床品質(zhì)的提高發(fā)生質(zhì)的飛躍。以往的珩磨機(jī)行程控制是靠機(jī)械鏈輪將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)撞塊的碰撞或滑塊的碰撞來改變珩磨機(jī)往復(fù)的換向，往復(fù)的行程是靠調(diào)整滑塊、撞塊的位置來實(shí)現(xiàn)的，它有諸多不便：
（1）由于人工操作，往復(fù)行程很難調(diào)整到理想的位置，調(diào)整起來也不方便。（2）加之滑塊碰撞有磨損、松動(dòng)之嫌，往復(fù)反向時(shí)容易引起重復(fù)定位精度偏差過大。（3）需要經(jīng)常校正撞塊的位置。（4）往復(fù)要求小行程時(shí)，無法設(shè)置。（5）由于接觸式碰撞容易損壞器件，造成維護(hù)成本過高。為此我們?cè)?SPAN>數(shù)控珩磨機(jī)中采用旋轉(zhuǎn)編碼器來做控制元件，成功地克服了上述缺點(diǎn)。
編碼器的選型
大家知道旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖分A相脈沖和B相脈沖，有了A、B兩相脈沖，PLC的CPU高速計(jì)數(shù)輸入端就可根據(jù)A、B兩相脈沖到來的順序，判斷旋轉(zhuǎn)編碼器是正向旋轉(zhuǎn)還是反向旋轉(zhuǎn)。若設(shè)定旋轉(zhuǎn)編碼器正向旋轉(zhuǎn)為加計(jì)數(shù)，那么反向旋轉(zhuǎn)就為減計(jì)數(shù)，由于本機(jī)床使用的是歐姆龍CJ1M可編程序控制器，它帶有一個(gè)100kHz的高數(shù)計(jì)數(shù)單元，這就對(duì)它的接收脈沖頻率要給予限制，以此為依據(jù)對(duì)編碼器選型。一般珩磨機(jī)的往復(fù)速度在3～30m/min，即最大往復(fù)速度為500mm/s，假設(shè)編碼器由帶輪直聯(lián)帶動(dòng)，編碼器帶輪直徑為60mm，編碼器帶輪周長(zhǎng)L=πD=3.14×60=188.4mm，則編碼器最高轉(zhuǎn)速為500mm/188.4mm/s=2.65r/s，若編碼器每轉(zhuǎn)輸出脈沖為10000P/R，則編碼器最高頻率為2.65110000P/R=26.5kHz，遠(yuǎn)小于100kHz，本機(jī)床選用編碼器為OMRON E6B2-CWZ6C-2000P/R，每轉(zhuǎn)能輸出2000個(gè)A、B脈沖，而CJ1M的CPU對(duì)高速輸入端的脈沖取上升沿和下降沿的跳變信號(hào)做計(jì)數(shù)信號(hào)，這相當(dāng)于對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號(hào)有四倍頻的作用，即旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，CPU的高速計(jì)數(shù)單元按2000P/R×4=8000P/R計(jì)數(shù)，即使這樣也不會(huì)超出CPU的最高計(jì)數(shù)頻率，因此不需要另加其它高速計(jì)數(shù)單元硬件。
將珩磨機(jī)往復(fù)全行程上、下?lián)Q向點(diǎn)，水圈位置的坐標(biāo)數(shù)值分別以十進(jìn)制數(shù)（16進(jìn)制需轉(zhuǎn)化）放置在CJ1M數(shù)據(jù)寄存區(qū)不同的DM地址中，以這些數(shù)值為目標(biāo)值，高速計(jì)數(shù)輸入端傳送來的累加計(jì)數(shù)或累減計(jì)數(shù)值為當(dāng)前值，用當(dāng)前值與幾個(gè)目標(biāo)值進(jìn)行比較，比較的結(jié)果發(fā)出中斷，控制主軸往復(fù)是向下?lián)Q向還是向上換向。
由前所述，編碼器帶輪直徑D=60mm，編碼器帶輪周長(zhǎng)L=188.4mm，編碼器每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出的脈沖數(shù)：2000×4倍頻=8000個(gè)，編碼器的每個(gè)脈沖代表往復(fù)移動(dòng)的距離即脈沖當(dāng)量，脈沖當(dāng)量=188.4/8000=0.02356mm/P，根據(jù)此脈沖當(dāng)量可計(jì)算出水圈零點(diǎn)位置分別到往復(fù)上換向點(diǎn)、下?lián)Q向點(diǎn)以及上極限點(diǎn)的距離（脈沖數(shù)），這些距離的數(shù)值可做為它們目標(biāo)值的坐標(biāo)，上下?lián)Q向點(diǎn)的坐標(biāo)之差即為往復(fù)行程的距離。當(dāng)主軸往復(fù)的行程確定后，改變上、下?lián)Q向點(diǎn)的坐標(biāo)值，可改變主軸往復(fù)的行程區(qū)間。這些值的設(shè)定可通過觸摸屏來直接設(shè)定。根據(jù)觸摸屏和CJ1M的通訊協(xié)議傳送到CJ1M的DM區(qū)寄存器（觸摸屏與CJ1M的通訊不再說明）。
使用旋轉(zhuǎn)編碼器做珩磨機(jī)往復(fù)行程的控制，控制靈活，效率提高。可以克服撞塊碰撞或滑塊碰撞控制珩磨機(jī)往復(fù)換向的諸多缺點(diǎn)，使用起來極其方便，往復(fù)程行區(qū)域、上下?lián)Q向位置在規(guī)定的范圍內(nèi)可以任意設(shè)定，由于采用非接觸式、無撞塊控制，可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。為此，使用旋轉(zhuǎn)編碼器做珩磨機(jī)的控制元件，可以為珩磨機(jī)的高速化發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。