數控縱梁平板沖板料自動定位技術

張 濤，路 坤，趙新天

（濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250022）

0 前言

機床性能的穩定及其工作效率是衡量一臺機床是否高質量的重要標準之一，機床生產廠家在追求機床高性能的同時，也在不斷追求機床的穩定性和工作效率，數控縱梁平板沖同樣如此。客戶在選購符合加工工藝要求的機床設備時，多數情況下并不僅僅考慮價格的高低，而是全面衡量一臺機床的性價比。一臺價格相對高的機床，如果工作效率更高，總成本反而會降低。在當今汽車縱梁種類多樣的情況下，能夠快速適應各種板材類型并準確定位就顯得非常重要。

在加工汽車縱梁板材時，經常會遇到各種落差的變截面板材，一般情況下采用手動調整定位裝置，精度得不到保證，工作效率低。本文通過I/O LINK軸的功能在不占用基本軸的情況下控制伺服電機，實現快速自動定位，很好地解決了這個問題。

1 問題分析

在加工一張板材時，板料已經通過自動上料置于工作臺上，此時只要對中裝置根據板材的種類型號快速定位完成就可以送進加工了。普通的定位裝置在定位變截面板材時，需要人工進行調整，精度差，工作效率低，只能通過在板材上沖孔的方式重復調整對中裝置以達到對中精度。通過選用β伺服電機，利用FANUC的I/O Link軸功能實現快速定位，解決這一加工難題。

2 I/O LINK軸功能

I/O Link軸的控制是通過FANUC系統的I/O Link軸功能對伺服電機進行控制的一種方法。該控制方法的特點是通過PMC對軸的動作進行控制，同時該軸不能與系統控制的其他伺服軸進行插補，另外該軸只需要占用系統I/O Link的輸入輸出點，不需要占用系統提供的基本軸。該I/O LINK軸通常用來對系統的外圍機構進行固定動作的控制，完成某種特定的動作和運動。利用FANUC系統提供的Power Mate CNC管理功能對I/O Link軸進行控制，從而實現特定的運動。下面就介紹這一功能的使用。

2.1 硬件連接

在數控縱梁平板沖中，一般需要多組對中裝置，每組對中裝置上對應一臺β伺服電機，在加工板材時，根據板材的長度選擇其中兩組對中裝置來定位板材。

2.1.1 接口

I/O Link軸的驅動是通過βi系列放大器完成的。該放大器通過I/O Link接口與系統相連，系統通過PMC對該接口的控制，完成對I/O Link軸的控制。由于I/O Link軸的控制是通過FANUC I/O Link功能實現控制的，因此需要占用I/O Link的128個輸入點和128個輸出點。

2.1.2 地址分配

當使用I/O Link作為系統與放大器之間的通訊時，需要設定通訊地址。通過該通道完成通訊。由于通過I/O Link對該軸進行控制，因此該軸的地址分配符合系統對I/O地址分配的原則。對于系統側而言，進行I/O模塊的地址分配時，需要分配一個16字節大小的模塊。例如：

1#放大器分配地址，X地址從X33開始分配：4.0.1.OC02I，Y 地址從 Y22開始分配：4.0.1.OC02O。2#放大器分配地址，X地址從X49開始分配：5.0.1.OC02I，Y地址從Y38開始分配：5.0.1.OC02O。… …

需要說明的是，由于I/O Link軸對于系統而言屬于外部通訊設備，因此，地址Y的信號對于系統而言是輸出信號，而對于I/O Link軸而言是輸入信號，該信號用于控制其狀態與動作；而X地址對于I/O Link軸而言是其發送至系統的狀態與信息反饋。

2.1.3 硬件連接

圖1是其中兩個放大器的接線，其余放大器參照此圖的接線方式。其中L1、L2、L3為三項電源線，JD1A、JD1B為I/O LINK的連接線，CX30為急停信號接口，U、V、W為三相電機動力線，JF1為電機反饋電纜接口。

DCC/DCP為放電電阻接口，如果系統外部不使用放電電阻，則需要將 CZ7（DCP）和 CZ7（DCC）斷開，注意不能短接；但是需要使用短接插頭將CXA20的1、2引腳短接，屏蔽對過熱信號進行的檢測。

在βi放大器上，接口JA72取代了原有的JA35接口，其內部的線路連接也有一定的變化，主要變化是將急停取消。

2.2 參數設定

I/O LINK軸有自己單獨的參數設定畫面，其相關參數均在POWER MATE CNC管理功能參數畫面進行設定。

在參數設定之前，首先確保系統參數中NO.960#3 PMN為0，以確保CNC和AMP之間的通訊正常。其次進行I/O LINK軸的初次設定，設定內容與普通的伺服電機類似，需要設定的內容如表1所示。

上述完成后，再設定電機初始化，參數設定位為0來進行初始化：NO.12#1=0，關機重啟后初始化完成NO.12#1=1。

在I/O LINK軸的使用中，為了方便操作，通常選用絕對脈沖編碼器，這樣可以避免每次開機的回參考點操作，減少PLC的處理量。設定方法如下：

設定參數NO.11#7（APCX）=1，表示絕對值脈沖編碼器的檢測器為通電狀態。其次，設定NO.11#0（ABSX），該參數的含義為絕對值位置檢測器和機床的位置是否對應，當在矩形板材的中心時我們設定位1，表示其對應關系已經建立。

圖1 I/O Link軸放大器的連接示意圖

表1 I/O LINK軸的參數設定

再把其他的參數設定好，包括：坐標系行程極限、進給速度、加/減速控制、輸入/輸出信號相關以及伺服相關參數的設定。

2.3 梯形圖編制

FANUC I/O Link軸控制接口通常有兩種接口形式：外圍設備控制接口和直接命令接口。在上述兩種接口形式下，對I/O Link的信號分配是不同的。這兩種接口形式的轉換是通過信號Yy＋1#5（DRC）的設定完成的。由于需要對外圍設備的一系列動作進行控制，因此采用外圍設備控制接口進行控制。詳細的接口情況如表2、表3所示。

根據以上兩個表格的接口情況把梯形圖對應的地址編輯完成后，就可以手動移動伺服電機。

如果希望通過程序自動移動伺服電機，還需要在系統側設定表4所示的參數。

這樣，只需要編輯B XXX就能走對應的XXX數值。把這個指令編輯到子程序里，在執行主程序時，就能根據板材變截面的變化自動定位板材。當然要想全部實現，還需要設定好所有的放大器的參數、程序等。

表2 CNC與伺服放大器接口設定

3 結束語

通過I/O LINK軸的功能，較好地解決了變截面板材生產時精度不準的問題，不僅解決了加工精度的難題，也大大提高了生產效率，深受用戶好評。為解決落差大的變截面板材加工開辟了一條新的道路。

表3 伺服放大器與CNC接口設定

表4 系統參數設定

[1]BEIJING-FANUC 0iD/0i-Mate D簡明聯機調試資料.北京FANUC公司.2010.

[2]FANUC Series 0-MODEL D參數說明書.北京FANUC公司.2010.

[3]單潤生.數控轉塔沖床液壓沖頭高度自動調整技術.鍛壓裝備與制造技術，2013，48（1）.

[4]王立勤，劉向群.淺談汽車縱梁加工設備——縱梁平板數控沖孔線.鍛壓裝備與制造技術，2005，40（5）.