一种利用扭力侦测寻原点的装置及方法与流程

本发明属于数控机床技术领域，涉及一种寻原点的装置及方法，具体涉及一种利用扭力侦测寻原点的装置及方法。

背景技术：

数控机床在使用时会进行轴向寻原点的动作。现有的轴向寻原点方法一般为两种：一、采用增量式编码器，但是编码器没有独立电源，机床关机重启后原点丢失，需要重新寻原点；而且多是采用行程开关，由于机床加工会有冷却液及产生铁屑，导致行程开关容易老化或卡屑，使得寻的原点不准；二、采用绝对式编码器，编码器有独立电源，设定一次原点之后，机床关机也会保存原点数据，但操作不当原点数据依然会丢失，再寻回原点带来不便，增加操作复杂性。

专利号为201620416970.4的中国实用新型专利公开了一种具有寻找原点机制的数值控制系统，包含控制器、驱动器和加工机台，控制器包括使用者接口与寻找原点控制模块，加工机台包括马达、床台、马达编码器及增量式光学尺。床台移动至马达原点后，增量式光学尺输出侦测讯号与相对应于侦测讯号的脉冲讯号至控制器，控制器接收到最先侦测到的侦测讯号与脉冲讯号后，将脉冲讯号转换为位置讯号，并根据寻找原点速度与位置讯号规划床台的运动位移量，将运动位移量转换为新运动指令，驱动器根据新运动指令驱动床台定位至床台的原点位置。因无需加装原点开关，故不会造成加工距离缩减，且不因碰触原点开关而导致寻找原点动作异常，影响加工质量与速度。该具有寻找原点机制的数值控制系统结构复杂，成本较高。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种利用扭力侦测寻原点的装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用扭力侦测寻原点的装置，它包括：

动作机构；

马达，所述马达与所述动作机构相连接，用于带动所述动作机构进行转动；所述马达具有侦测其扭力的编码器；

驱动器，所述驱动器分别与所述马达和所述编码器相连接，用于接收所述编码器输送的扭力信号以将其转化成马达反馈值，并根据控制指令驱动所述马达工作；

控制器，所述控制器与所述驱动器相连接，用于根据所述马达反馈值向所述驱动器发出对应的控制指令；所述控制器具有用于设置扭力上限值的寄存器。

优化地，所述驱动器具有m3通讯接口、动力输出接口和编码器接口，所述驱动器通过所述m3通讯接口与所述控制器相通讯，所述动力输出接口通过线缆与所述马达相连，所述编码器接口通过编码器线与所述编码器相连。

进一步地，所述驱动器的型号为smh-50/50/50-150-xl。

优化地，所述控制器通过g31可跳脱指令对所述驱动器进行控制。

优化地，所述控制器型号为f01-22ma-10-std-dg。

本发明的又一目的在于提供一种利用扭力侦测寻原点的方法，它包括以下步骤：

（a）对马达进行扭力侦测；当所述马达扭力上升至设定的扭力上限值时，使马达反转设定的距离；

（b）侦测所述马达的索引信号；当侦测到所述索引信号时，设定当前位置为原点。

优化地，步骤（a）包括以下步骤：

（a1）对驱动器进行参数设置，开启扭力限制；

（a2）利用寄存器设置马达的扭力上限值；

（a3）启动马达进行寻原点动作，并对马达进行扭力侦测；

（a4）当侦测的扭力达所述扭力上限值时，运行内置宏程式算法的控制器（4），向所述驱动器发送g31可跳脱指令，使马达反转设定的距离到达参考点。

进一步地，步骤（b）中，在所述参考点侦测所述马达的索引信号。

进一步地，所述参考点距硬体限位距离超过一个螺距大小。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明利用扭力侦测寻原点的装置，通过编码器对马达扭力进行侦测来进行动作，可靠度高；并通过总线与驱动器、控制器的配合来传送扭力数据等，抗干扰能力强；并可以避免换电池操作不当而导致的丢原点，能快捷找回原点，降低操作复杂度。

附图说明

图1为本发明利用扭力侦测寻原点的装置的结构示意图；

图2为本发明利用扭力侦测寻原点的方法流程图；

图3为本发明利用扭力侦测寻原点的方法原理图。

具体实施方式

下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。

以下各实施例的说明是参考附图，用以例示本发明可据以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”或“包含”应被理解为意指包括该元件，但是不排除任何其它元件。

如图1所示的利用扭力侦测寻原点的装置，主要包括动作机构1、马达2、驱动器3和控制器4等。

其中，动作机构1为寻原点的机构，即机床床台的轴向运动机构。马达2（即电机）与动作机构1相连接，用于带动动作机构1进行转动（即当马达2工作时，可以带动动作机构1同步运动）；该马达2具有编码器21，用于侦测马达2的扭力并将其转化成扭力信号。

驱动器3分别与马达2和编码器21相连接，用于接收编码器21输送的扭力信号以将其转化成马达反馈值，并根据控制指令驱动马达2工作。在本实施例中，驱动器3优选使用新代公司的smh-50/50/50-150-xl型号，它具有前级板cpu、后级板dcbus以及各种输入输出接口和具体功能接口，如电源输入接口、m3通讯接口、动力输出接口、编码器接口；驱动器3通过m3通讯接口与控制器4相通讯，动力输出接口通过线缆与马达2相连，编码器接口通过编码器线与编码器21相连。

控制器4与驱动器3相连接，用于根据前述的马达反馈值向驱动器3发出对应的控制指令（通常是位置命令）；该控制器4具有用于设置扭力上限值的寄存器41，这样可以通过寄存器41手动设置扭力上限值。在本实施例中，寄存器41内嵌在控制器4内（即内嵌在控制器4控制逻辑内），它具有r5171~r5188的操作编号，用于设定轴向额定扭力限制千分比；当轴向额定扭力限制千分比的数值设定为0时，代表用轴向最大扭力限制，作位置/定位控制；r5171为第一轴额定扭力限制千分比，r5172为第二轴额定扭力限制千分比，依次类推……。控制器4优选使用新代公司的f01-22ma-10-std-dg，它具有显示器、cpu、i/o输入输出模块、操作按键和具体功能接口等，如m3通讯接口、optioni/o口、rio口、usb口等；m3通讯接口通过m3通讯线缆与驱动器3的m3通讯接口相连，从而可以通过现有的宏程式算法（如g31可跳脱指令）对驱动器3进行控制；当扭力达到设定的上限值时，控制器4向驱动器3发出对应的控制指令，使得马达2跳脱而反向运动一设定距离（即反转，该距离超过一个螺距大小），到达参考点。

基于上述装置进行利用扭力侦测寻原点的方法，如图2和图3所示，它包括以下步骤：

（a）对马达2进行扭力侦测；当马达2扭力上升至设定的扭力上限值时，使马达2反转设定的距离；具体为，

（a1）对驱动器3进行参数设置（新代驱动器，参数设置为pn002=1），开启扭力限制；

（a2）利用寄存器41设置马达2的扭力上限值（参数r5171设定为50）；

（a3）启动马达2进行寻原点动作，利用编码器21并对马达2进行扭力侦测；

（a4）运行内置宏程式算法（采用如新代或发那科的g31可跳脱指令）的控制器4，以向驱动器3发送g31可跳脱指令；当侦测的扭力达扭力上限值时，使马达2反转设定的距离到达参考点（该距离为超过一个螺距大小，即参考点距硬体限位距离超过一个螺距大小）；

（b）在参考点侦测马达2的索引信号（即index信号）；当侦测到索引信号时，设定当前位置为原点。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。