用行程开关来做回零开关(原点开关)是比较业余的做法,我不知道数控机床发展之初是否采取这种方式,但是目前来说,可以称得上数控机床的床就不会用这种方式。
通常,一根直线轴的两端会安装行程开关,或称限位开关,其常闭触点可以串联在急停电路中或直接接入数控系统相应输入点。这是硬件限位,硬限位种类很多,但也无非是机械式(滚轮式、摇臂式等等)光电式(使用不多)、电感式等等,机械式最简单,最可靠,使用也最广泛。硬限位通常是不起作用的,因为硬件开关是轴运动最后一道防线,轴运动停在硬限位位置,说明机床进给轴已经出了问题。在此之前还有一道软限位屏障,顾名思义,就是数控软件里设置的限位点,可以在机床轴行程范围内随意设定,机床运动范围也是以软限位为准的。不过对于没有软限位的数控系统,以行程开关做硬限位虽然比较山寨,不过也是可以的,因为限位是保护不是定位,本身没有精度要求。、
至于原点开关,用机械开关理论上是不规范的,不过对于DIY的步进开环小床子,这点精度就见仁见智了。业余的就不说了。标准的、常规的机床回原点方式是这样的:回参考点开始后,机床轴以较高速运动,先碰到原点开关(这里也可以称为碰减速挡块),碰到原点开关后,轴进给立即减速,然后慢慢靠近最近的一个编码器零点,直至回到编码器零点,然后停止。开环机床不讨论,对于半闭环机床,就是编码器在伺服电机后面,这个编码器有ABZ三路信号,其中AB是脉冲信号,譬如通常说2000P的编码器,就是一圈发出2000个AB电脉冲,1/2000圈发一个脉冲。Z相型号是零位信号,一圈一个信号,如果你拆过编码器,就会在玻璃码盘上发现一圈密密麻麻的刻线,另外还有一个窗口,每转一圈光透过窗口一次,窗口另一边的接收头就接受一次光信号,转化成脉冲输出。这个精度就可以做的很高了。机床轴上通常有一个原点开关,这个原点开关有时候可以用轴两端的硬件限位开关代替。设置减速挡块的目的是高速寻找参考点,接近参考点时以低速回零。有的机床轴行程很小,低速也可较快回到参考点,所以可以取消回零开关,直接寻找编码器零点。、
实际我没接触过纯半闭环机床,遇到的都是全闭环数控(也可以改成半闭环运行),也就是直线进给轴都带有直线光栅(或球栅尺),回转轴带有旋转编码器或圆光栅的,光栅尺的零位信号大致分两种,一种是全长上只有一个信号,还有就是每隔几厘米就有一个零位。全长只有一个的一般就要设置减速挡块了,譬如TK6913镗铣床的W轴(方滑枕)和Z轴(镗杆)回零时,按回参考点键后两个轴碰限位后,速度突然降低,寻找最近的编码零点,找到后停在该位置。这种尺有个缺点,就是万一那个零点脏了或因为其他什么原因无法找到零点窗口,那就麻烦了。有些机床必须要用多参考点光栅尺,在任何位置移动几厘米就可以回零,又方便又不用减速开关。而且例如济南二机床的龙门铣,有的工作台长达12米,承重100吨,如果全程只有一个参考点就很不方便了。回转轴也一样,带旋转编码器的轴与半闭环机床回零类似,譬如霍夫勒2米滚齿机,主轴,也就是滚刀轴,直连了一个旋转编码器,主轴后端还装了施耐德涡流式接近开关,主轴高速旋转中,接近开关现检测大致位置,然后主轴立即减速停在最近的编码器零点,可以达到主轴精确瞬停。圆光栅更先进,直接回零就行,但是价格却是10万级别。
实际随系统不同,机床不同,回零方式有差别,但是都是一个道理,就是必须有一个或多个精确的参考点,一般情况是在编码器上。也不一定是光电编码设备上,例如德国NILES展成磨齿机回原点是以光栅侧面多个磁性元件实现的。、
业余DIY要选择的话,机械开关是常用的,要用的话尽量选好的微动开关,欧姆龙不错,如果抵制日货,那就选用欧系的。机械开关不满意的话,就用电感式(涡流式)的,因为是接近开关,动作更精确一点,首推施耐德和倍加福的,动作范围2MM的。另外就是有些动手能力的可以直接用编码器做原点开关,将其Z相信号引出,这样就精确多了,另外就是安装精度了。值得一提的是一般倍加福或施耐德的原件足够买一个国产编码器了。 |