GANTRY-轴与主从轴

1GANTRY轴与主从轴一、GANTRY轴控制1.功能描述：GANTRY轴功能是指由两个或更多机械传动机构带动同一个机床轴单元无间隙地同步移动。系统最多可以定义3个GANTRY轴组合，每个GANTRY组合包括一个主动轴（LEADING-AXIS）和最多两个同步轴（SYNCHRONIZED-AXIS）。在操作和编程中，定义在同一GANTRY组合内的轴被视为一个机床轴，当GANTRY轴移动时，系统会连续监控这些连接在一起的轴的实际位置的数值，以检测它们的偏差是否在定义的公差范围内，当同步轴（SYNCHRONIZED-AXIS）的位置偏离主动轴（LEADING-AXIS）太多时，系统会自动地关闭GANTRY组合内的所有轴，以防止对机床的损害。2.应用：GANTRY轴功能适用于大型GANTRY（或称龙门）方式的铣床，这种机床需要两个横跨GANTRY结构体两端的进给传动机构驱动这一个GANTRY结构体。（见下图）每一个驱动都有它自己单独的测量系统。对于机械结构的刚性连接，这两个驱动机构必须绝对地同进移动，否则机械元件将倾斜。3.GANTRY组合的条件：a.在GANTRY组合内不能包含主轴；b.同步轴不能是协作位置轴（CENCURRENTPOSAXIS）；c.同步轴不能通过转换功能定义地址；Asynchronizedaxismustnotbeaddressedbyatransformation；.d.同步轴不能其它组合内的从轴；e.同步轴不能在其它GANTRY组合内定认成主动轴。例：带有两个GANTRY组合的GANTRY形式的铣床2二、GANTRY轴的设定GANTRY轴功能是西门子系统的一个功能，只需设定参数就可以建立GANTRY组合。具体设定如下：1.主动轴设定：a.轴参数MD37100GANTRY_AXIS_TYPE＝1、2、3。（如果软件版本在SW7.1以上最大设定值是8）。定义GANTRY轴。0：没有GANTRY轴1：该轴是主动轴并在GANTRY组合1中2：该轴是主动轴并在GANTRY组合2中3：该轴是主动轴并在GANTRY组合3中b.轴参数MD37110GANTRY_POS_TOL_WARNING＝…..mm。GANTRY轴警告限制。如果GANTRY组合内的轴位置偏差超出该参数设定的值，则系统产生报警信息10652“Warninglimitexceeded”，同时接口信号DB3X.DBX101.3=1。当位置偏差降低到参数设定的警告范围内，报警信息和接口信号被自动取消。如果MD37110＝0，解除GANTRY组合内轴位置偏差的监控。c.轴参数MD37120GANTRY_POS_TOL_ERROR＝…..mm。GANTRY轴运动时偏差限制。如果GANTRY组合内的轴移动时的位置偏差超出该参数设定的值，则系统产生报警信息10653“Errorlimitexceeded”，同时接口信号DB3X.DBX101.2=1。d.轴参数MD37130GANTRY_POS_TOL_REF＝…..mm。回参考点时同步运动偏差限制。如果GANTRY组合内的轴在回参考点方式下移动时的位置偏差超出该参数设定的值，则系统产生报警信息10653“Errorlimitexceeded”，同时接口信号DB3X.DBX101.2=1。e.轴参数MD37140GANTRY_BREAK_UP＝0、1。GANTRY组合中的各轴是否同步。0：GANTRY组合中的轴仍然同步，各种偏差监控功能仍有效。1：取消GANTRY组合中的轴同步，在组合中的各轴可以单独移动，各种偏差监控功能被解除，同时接口信号DB3X.DBX101.5=0。警告：如果GANTRY组合中的各轴仍然被机械结构连接着，请不要在此模式下单独移动各轴。否则会造成机床损害！！！2、同步轴的设定：a.轴参数MD37100GANTRY_AXIS_TYPE＝11、12、13。（如果软件版本在SW7.1以上最大设定值是18）。定义GANTRY轴。0：没有GANTRY轴11：该轴是从动轴并在GANTRY组合1中12：该轴是从动轴并在GANTRY组合2中13：该轴是从动轴并在GANTRY组合3中b.其它参数：MD37110GANTRY_POS_TOL_WARNING＝…..mm。MD37120GANTRY_POS_TOL_ERROR＝…..mmMD37130GANTRY_POS_TOL_REF＝…..mm。MD37140GANTRY_BREAK_UP＝0、1。与主动轴设定相同！三、SETPOINT的改变和发生扰动时的响应：上述参数设定完成后，GANTRY功能就已经生效。虽然611D驱动器可以很好地响应SETPOINT的改变和扰动，可以不必对GANTRY轴进行补偿控制。但是如果主动轴和同步轴控制电路参数设定了相同的动态响应值，GANTRY轴控制起来就可以更精确的同步。为确保尽可能的同步，主动轴与同步轴必须具有对SETPOINT的改变相同的动态响应3能力。轴的控制回路（包括位置、速度、电流控制）每一项都应设定恰当的值，这样就可以尽可能快速有效地消除扰动。下列机床数据需设定恰当的值（包括主动轴和同步轴）·伺服位置环增益MD32200POSCTRL_GAIN·前馈控制参数：MD32620FFW_MODE：前馈控制类型；MD32610VELO_FFW_WEIGHT：前馈控制系数MD32650AX_INERTIA：扭矩前馈控制的惯性力矩MD32800EQUIV_CURRCTRL_TIME：电流控制前馈等效时间常数MD32810EQUIV_SPEEDCTRL_TIME：速度控制前馈等效时间常数下列机床数据需设定相同的值（包括主动轴和同步轴）·MD33000FIPO_TYPE：精确插补类型：0：微分FIPO；1：立方FIPO·轴的JERK限制：MD32400AX_JERK_ENABLE：轴JERK限制MD32410AX_JERK_TIME：轴JERK过滤器的时间常数MD32420JOG_AND_POS_JERK_ENABLE：MD32430JOG_AND_POS_MAX_JERK关于GANTRY轴更详细的说明请参阅DOC_ON_CD！四、主从控制（MASTER-SLAVE）：1.功能描述：主从控制也可以称作速度/扭矩耦合功能。它是用于在同一个机械传动机构上由两个独立的电机驱动的同一个机床轴单元（见下图）。进一步应用于消除齿轮传动结构中的齿轮间的间隙和反向间隙，还有增加扭矩。2.具体描述：主从控制中每个从动轴都必须分配到一个主动轴，相反地，一个主轴轴可以属于多个从动轴。这样同一个主动轴可以与多个从动轴建立主从关系，但是已经分配了主动轴的从动轴不可以作为主动轴使用（见下图）。当主从关系建立后，从动轴只根据主动轴的速度以负载方式移动，也就是从动轴只有速度控制而没有位置控制4五、主从功能的设定主从功能的配置只设置在从动轴中（包括机床数据和PLC接口）。主从关系可以由两种方式建立：静态设定和动态设定。·动态设定是指在加工程序中通过NC程序指令MASLDEF和MASLDEL建立轴的主从关系。它可以动态地改变轴的主从关系，同时也可以改变静态设定好的轴的主从关系，而对其相关联的机床数据没有负面的影响。指令格式如下：MASLDEF（SLV1，SLV2，。。。，MASTERAXIS）：分配一个或多个轴给主动轴；MASLDEL（SLV1，SLV2，。。。）取消主轴动的一个或多个从动轴的分配。·静态设定是指在机床数据中设置，并永久的建立轴的主从关系。具体设定如下：MD37252：MS_ASSIGN_MASTER_TORQUE_CTR=(轴号)：主从扭矩控制的主动轴的轴号；MD37250：MS_ASSIGN_SPEED_TORQUE_CMD=(轴号)：主从速度控制的主动轴的轴号；MD37262：MS_COUPLING_ALWAYS_ACTIVE=0，1：是否永久的激活主从控制；0：暂时激活主从控制功能，可以通过PLC接口DB3X.DBX24.7（MASTER/SLAVEON）和NC指令MASLON（SLAVEAXIS1，SALAVEAXIS2，。。。）和MASLOF（SLAVEAXIS1，SALAVEAXIS2，。。。）来激活主从控制功能。1：NC启动后一直激活主从控制功能。MD37274：MS_MOTION_DIR_REVERSE=0，1：转换从动轴在主从控制方式下的移动方向。0：不改变从动轴的移动方向；1：从动轴的移动方向反向。另外，PLC接口信号：DB3X.DBX1.4=1（跟随方式）*扭矩补偿控制器：PI控制器可以根据主动轴和从动轴扭矩的差别计算出负载方面额外的速度SETPOINT，当发出速度指令，主动轴与从动轴表现出不同的特性时这作为一个标准的应用。MD37254：MS_TORQUE_CTRL_MODE=0，1，2，3：扭矩补偿控制模式：0：主动/从动轴1：从动轴2：主动轴3：无轴MD37255：MS_TORQUE_CTRL_ACTIVATION=0，1：扭矩补偿控制激活：50：通过MD37254激活；1：通过PLC接口信号DB3X.DBX24.5激活。MD37256：MS_TORQUE_CTRL_P_GAIN=…%：扭矩补偿控制增益系数：根据从动轴最大速度（MD32000设定）时的扭矩设定一个百分比。MD37258：MS_TORQUE_CTRL_I_TIME=…S：扭矩补偿控制复位时间：只有当MD372560时此时间才有效。MD37260：MS_MAX_CTRL_VELO=…%：扭矩补偿控制极限：根据从动轴最大速度（MD32000设定）时的扭矩设定一个百分比。·如果MD37254：MS_TORQUE_CTRL_MODE=3或者MD37256：MS_TORQUE_CTRL_P_GAIN=0%则取消扭矩补偿控制。*主从控制的扭矩可以通过设定扭矩控制器的变量分配，机床数据：MD37268：MS_TORQUE_WEIGHT_SLAVE=50%：分配从动轴的附加扭矩。此参数设置从动轴所输出的额定扭矩的百分比，当主从控制电机是相同扭矩时，此参数推荐值：50％。主动轴输出的扭矩百分比被自动计算为：100-MD37268。·注意：当主从控制的扭矩补偿功能被激活，机床上的机械主从机构必须已经连接上，否则扭矩补偿的轴（即从动轴）会自动的移动，而无报警产生！*张力扭矩控制：MD37264：MS_TENSION_TORQUE=…%：主从轴的张力扭矩。通过设定该参数可以使主动轴与从动轴间产生一定的张力。仅当主从扭矩补偿控制功能激活时才有效！MD37266：MS_TENSION_TORQ_FILTER_TIME0：PT1过滤器时间常数。张力扭矩是通过PT1过滤器被应用到主从控制中，当MD372660时激活PT1过滤器。注意：张力扭矩的值必须设定足够高才不至于使电机扭矩降到最小需要的水平，甚至在加速过程中。另外，为防止静止时电机温度过高，可以适当降低MD37264的值。*主轴的主从功能：MD37363：MS_SPINDLE_COUPLING_MODE=0，1：主轴在速度模式下的主从控制功能特性。0：只在静止时转换主轴的主从控制的建立与解除；1：主轴的主从控制建立与解除立即转换，i.e:甚至在运动过程中。主轴的主从功能同样是通过MD37252或PLC接口信号DB3X.DBX24.7与NC指令MASLON，MASLOF，MASLOFS，MASLDEL来激活和解除。当MD37262=1时，PLC的接口信号与NC指令将不起作用。反之，当MD37262=0，则由PLC的接口信号与NC指令动态地激活主从功能。MD37270：MS_VELO_TOL_COARSE=10%（默认值）：主从轴速度公差（粗略）。该参数设定的是轴最大速度（由MD32000设定）的百分比，当主从轴速度公差在设定的范围内时PLC接口地址DB3X.DBX96.3=1MD37272：MS_VELO_TOL_FINE=10%（默认值）：主从轴速度公差（精确）。该参数设定的是轴最大速度（由MD32000设定）的百