基于 FANUC IO LINK 轴的伺服刀库分度控制
2022-2-15 来源： 通用技术集团大连机床有限责任公司 作者：童文利
摘要：刀库一般采用减速开关和定位开关组合的方法进行刀套定位，这种控制方法有故障点较多、定位速度不高的缺陷。而伺服电机具有较高的转速和精确定位的特点，采用 FANUC I/O LINK 轴的 ATC/ 转台控制功能，不需外部开关，仅用电机内部编码器就可以精确定位指令刀套，并且不占用 NC 控制轴数，所以基于 FANUC IO LINK 轴的伺服刀库分度控制是一种高速、高精度、高可靠性、高性价比的刀库分度控制方法。
关键词：FANUC I/O LINK 轴；刀库分度；ATC/ 转台控制功能；特殊的柔性齿轮比设定；
FANUC I/O LINK 轴功能具有不占用 NC 控制轴数、控制简便、定位快捷准确的特点，常用于伺服刀库分度控制，它不需外部设置计数、定位、原点开关，减少了发生故障的环节。本文以 MDH 系列卧式加工中心的链式刀库为例，叙述了I/O LINK 轴刀库的分度原理以及实际工程应用。
1、刀库结构与基本配置
MDH 系列卧式加工中心的链式刀库（见图 1）采用 I/O LINK i 型 βiSV20 伺服放大器驱动伺服电机 βis8，通过减速器带动刀库拨盘拨动刀套旋转，拨盘每旋转一周拨动 10 个刀位，减速器减速比为 1：120。伺服放大器接受到 T 指令，指令刀套以最近路径旋转定位到刀库当前位置，电机编码器反馈刀库当前位置。
图 1 刀库结构简图
2、基本参数设置
MDH 系列卧式加工中心的链式刀库采用不同于以往常规方法的柔性齿轮比（N/M）的设置。
为了便于观察和处理，需要每旋转一个刀位显示坐标为 10°，对于 60 把刀库，刀库旋转一周则为 600°，那么，设定 PMM 刀位数量 No.68=60，旋转轴每转移动量参数No.141=60×10° / 检测单位 =600000。
基本参数设定数据见表 1。
这种柔性齿轮比设置方法，使刀具号显示比较直观，在更换同型号 40 把刀库时只需修改参数 No.68=40 和No.141=400000 即可，不需重新伺服初始化，对于调试非常方便。
表 1 基本参数表
3、PLC 程序
对于刀库分度动作，采用 ATC\ 转台功能和快捷方式来实现。设置 I/O LINK 轴的首地址为 X29/Y29，Y31 的高四位为功能代码，低四位为指令数据 1，Y32 双字（指令数据 2）赋值目标刀套号，Y29.0-Y29.2 为模式选择信号，Y29.7 为起动信号。
图 2 PLC 程序
如图 2 所示，当起动信号置 1 时，设置自动模式、功能代码、指令数据 1、指令数据 2。Y31 字节的高四位 =（2）HEX=（0010）BIN，Y31 字节的低四位 =（1）HEX=（0001）BIN，所以直接赋值 Y31=(00100001)BIN=(33)HEX。Y32 为指令数据 2等于指令刀套号 D1770。当执行 T7 指令时，旋转 7 号刀套以最近路径快速定位到刀库当前位，刀库绝对坐标显示 70000（图 3），刀库分度结束。
图 3 刀库绝对坐标
4、结语
采用 I/O LINK 轴外部设备控制信号的分度功能控制可以实现高速、高精度的刀库分度，不需要额外增加计数、定位和原点开关，减少了故障环节，增加了刀库控制的稳定性，被广泛采用伺服刀库分度控制上。此外，I/O LINK 轴还可以应用在托板库、转台的圆周分度和上下料等简易定位设备的直线位移，是一种性价比较高的运动控制方式。
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