數控珩磨機中的旋轉編碼器
發布日期：2009-10-28 09:52:19 來源： www.victor-ng.com 點擊量：
珩磨機的往復行程精度控制一直是制約珩磨機高速化發展的瓶頸。本文介紹一種利用旋轉編碼器發出的脈沖做CPU計數脈沖方法來實現對珩磨機往復行程的精確控制，從而對珩磨機床品質的提高發生質的飛躍。以往的珩磨機行程控制是靠機械鏈輪將直線運動轉化為旋轉撞塊的碰撞或滑塊的碰撞來改變珩磨機往復的換向，往復的行程是靠調整滑塊、撞塊的位置來實現的，它有諸多不便：
（1）由于人工操作，往復行程很難調整到理想的位置，調整起來也不方便。（2）加之滑塊碰撞有磨損、松動之嫌，往復反向時容易引起重復定位精度偏差過大。（3）需要經常校正撞塊的位置。（4）往復要求小行程時，無法設置。（5）由于接觸式碰撞容易損壞器件，造成維護成本過高。為此我們在數控珩磨機中采用旋轉編碼器來做控制元件，成功地克服了上述缺點。
編碼器的選型
大家知道旋轉編碼器發出的脈沖分A相脈沖和B相脈沖，有了A、B兩相脈沖，PLC的CPU高速計數輸入端就可根據A、B兩相脈沖到來的順序，判斷旋轉編碼器是正向旋轉還是反向旋轉。若設定旋轉編碼器正向旋轉為加計數，那么反向旋轉就為減計數，由于本機床使用的是歐姆龍CJ1M可編程序控制器，它帶有一個100kHz的高數計數單元，這就對它的接收脈沖頻率要給予限制，以此為依據對編碼器選型。一般珩磨機的往復速度在3～30m/min，即最大往復速度為500mm/s，假設編碼器由帶輪直聯帶動，編碼器帶輪直徑為60mm，編碼器帶輪周長L=πD=3.14×60=188.4mm，則編碼器最高轉速為500mm/188.4mm/s=2.65r/s，若編碼器每轉輸出脈沖為10000P/R，則編碼器最高頻率為2.65110000P/R=26.5kHz，遠小于100kHz，本機床選用編碼器為OMRON E6B2-CWZ6C-2000P/R，每轉能輸出2000個A、B脈沖，而CJ1M的CPU對高速輸入端的脈沖取上升沿和下降沿的跳變信號做計數信號，這相當于對旋轉編碼器發出的脈沖信號有四倍頻的作用，即旋轉編碼器旋轉一轉，CPU的高速計數單元按2000P/R×4=8000P/R計數，即使這樣也不會超出CPU的最高計數頻率，因此不需要另加其它高速計數單元硬件。
將珩磨機往復全行程上、下換向點，水圈位置的坐標數值分別以十進制數（16進制需轉化）放置在CJ1M數據寄存區不同的DM地址中，以這些數值為目標值，高速計數輸入端傳送來的累加計數或累減計數值為當前值，用當前值與幾個目標值進行比較，比較的結果發出中斷，控制主軸往復是向下換向還是向上換向。
由前所述，編碼器帶輪直徑D=60mm，編碼器帶輪周長L=188.4mm，編碼器每轉一圈發出的脈沖數：2000×4倍頻=8000個，編碼器的每個脈沖代表往復移動的距離即脈沖當量，脈沖當量=188.4/8000=0.02356mm/P，根據此脈沖當量可計算出水圈零點位置分別到往復上換向點、下換向點以及上極限點的距離（脈沖數），這些距離的數值可做為它們目標值的坐標，上下換向點的坐標之差即為往復行程的距離。當主軸往復的行程確定后，改變上、下換向點的坐標值，可改變主軸往復的行程區間。這些值的設定可通過觸摸屏來直接設定。根據觸摸屏和CJ1M的通訊協議傳送到CJ1M的DM區寄存器（觸摸屏與CJ1M的通訊不再說明）。
使用旋轉編碼器做珩磨機往復行程的控制，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往復換向的諸多缺點，使用起來極其方便，往復程行區域、上下換向位置在規定的范圍內可以任意設定，由于采用非接觸式、無撞塊控制，可實現免維護。為此，使用旋轉編碼器做珩磨機的控制元件，可以為珩磨機的高速化發展奠定一定的基礎。