Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｌ经验交流 ＦＡＮ Ｕ Ｃ系统的双电机串联控制 孙兰芳 （南京汽车集团有限公司，江苏 南京 ２１００６１） 摘要：介绍了双电机的两种控制方式：同步控制和串联控制，着重分析了ＦＡＮＵＣ系统串联控制的原理、速度补 偿以及相关参数的设定。通过预载转矩值设定和调整，有效地消除齿轮的间隙。 关键词：串联控制；预载功能；速度反馈和补偿 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—０７１ １（２０１４）０９—００３８—０４ 一、概述 本机床是一台凸轮轴凸轮磨床，机床有两个加工位， 一用一上料，提高了机床利用率。 机床使用的是ＦＡＮＵＣ １６ｉ系统，一共有７根伺服轴： 砂轮头进给轴ｘ ，两个工件主轴Ｃ ，Ｃ ，两个内部机 械手ｗ ，ｗ ，砂轮头平移ｚ 方向是由ｚ 和 组成的 串联轴。如图１所示。 图２ ｌ司步控制示例 ②为保持加工时不扭搓工件，作旋转运动时必须同 步。如曲轴Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ、曲轴磨床的双头工件夹持架。 （２）串联控制（Ｔａｎｄｅｍ Ｃｏｎｔｒｏ１）。当一个伺 乙 服电机轴转矩不够用，又不便于更换更大的伺服电机 Ｘ 时，可用同样的转矩指令同时送给主轴（ｍａｉｎ）和副轴 （ｓｕｂ），在下列情况时，选用串联控制：一个驱动电机 转矩不够，可用两个较小的驱动电机代替；两个较小的 驱动电机的惯量或体积，比一个较大的驱动电机小；机 械具有“反施”（ｂａｃｋ ｆｅｅｄ）的能力，也就是说具有“互 图１机床各轴示葸图 为主、副轴”的性能。串联控制示例如图３所示。 二、控制方式 在数控系统中，经常使用两台电机联动虚拟为一个 坐标轴，这两个电机常采用同步控制或串联控制。下面 简单介绍这两种控制方式的工作原理，并分析本机床使 用的控制方式。 １．同步控制和串联控制 （１）同步控制（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｎｔｒｏ１）。同步控 图３串联控制示例 制是以同样的位置指令同时送给主轴（ｍａｉｎ）和从轴 （ＳｌＡｖｅ），保持主从轴同步。如图２所示。 ２．本机床选用的控制方式 本磨床ｚ 轴，需要的大的转矩适合使用两个电机 的串联控制方式。 ①为保持运动的均匀，需要两个电机同步驱动。例 如大跨距龙门机床的龙门直线移动、ＧＲＯＢ加工中心垂 直滑台 ｚ 轴使用是齿轮齿条传动，为了减少传动间隙，可 以加一个固定的预载转矩到主、副电机的转矩指令上。 ３８ 中国设备工程２０１４．０９ Ｃ 妻 Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ工程 其相反方向的转矩可以一直维持主、副电机的张力，去 式下。在停止中不需要转矩时，通过预载，使其相互处 除齿轮、齿条传动间隙。 在保持张力的状态工作在防反向间隙方式下，消除反向 三、串联控制转矩分析 间隙。 由上述分析可知，按照轴的运动状态，两台电机可 以在负载分享模式和防反向间隙两种工作方式下切换。 四、串联控制框图（图５） 通常串联控制中进行位置控制的仅限主轴，副轴仅 ｆ ： 进行转矩控制，副轴的速度不进行控制，但为了保持系 一 ～———— 移动 向 统稳定，常通过速度反馈平均功能和衰减补偿来实现副 驱动转矩： 驱动转矩 周速度控制。 Ｐｒｅ—Ｌｊ Ｉ Ｆ：＋Ｐｒ０ （１）速度反馈平均值功能及速度控制 圆 一 如果副轴速度不控制，当机械具有较大的间隙时， 副轴会在齿轮等齿隙间产生振动而导致运行不稳定，且 机械会发生大的冲击。为了防止这种现象发生，通过对 副轴进行速度控制，即把主、副电机速度的平均值作为 速度反馈值来控制。 （２）衰减补偿 为了提高串联控制的稳定性，若主轴和副轴存在速 图４移动中转矩变化模式图 度差，则在副轴端或主、副轴两端进行转矩补偿，以消 除主副轴的速度差，特别是在控制弹簧刚性较低的机床 由图４可知，在主轴上设定＋Ｐｒｅ的预载转矩，在 系统中产生振动时具有效果。 副轴上设定一Ｐｒｅ预载转矩，使主轴和副轴总处在保持 五、机床配置 张力的状态。 １．系统硬件连接图（图６） 轴由停止、加速、匀速、减速，再到停止的运动过 机床系统配置了ＭＡＩＮ和Ｓｕｂ ＣＰＵ，构成了两个 程中，从转矩变化来看，在加、减速过程中需要转矩时， 两台电机就会产生相同方向的转矩，工作在负载分享模 ＨＥＡＤ，ＨＥＡＤ１中按ＦＳＳＢ连接顺序，分别是ＳＤＵ１， ＩＯＵ１，Ｘ１，Ｚ１， ，Ｃ１，Ｗ１， 。 预载 （主） 图５串联控制框图 中国设备工程２０１４．０９ ３９ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉＣ岛 ｎｇ工程 大型旋转工作台主轴静压轴承的 注胶成型工艺浅析 姚培根孟天字吴一张亮 （中信重工机械股份有限公司洛阳中重设备工程工具有限责任公司，河南 洛阳４７１０３９） 摘要：重型旋转工作台回转静压轴承采用注胶方案成型，利用加工合格的工作台及支承环、工作台底座就可完 成，达到理想的静压效果。 关键词：大型数控滚齿机；静压轴承；注胶成型 中图分类号：ＴＨ１３３．３６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：ｌ６７１一Ｏ７ｌ１（２０１４）０９—００４１—０２ 一、液体静压轴承简介 液体静压轴承旋转工作台主要是针对传统旋转工作 台采用的大型滚动轴承在制造精度及承载能力上都达不 到使用要求时设计的一种采用静压轴承的大型回转工作 台。其形成主要是由：作为主轴的支承环，其外锥面上 设有８个环状径向蓄压槽的静压腔模块；作为轴承的旋 转盘，通过外界恒流量油泵对每个静压腔进行恒流量供 油，保证油压不低于０．８ＭＰａ，并在压力允许范围内，使 其主轴与轴承之间形成负载油膜，所以没有磨损，具有 启动功率小、精度高、油膜刚度大、能抑制油膜振荡等 优点。静压轴承注胶成型结构示意图如图１所示，静压 ｌ磁性贴膜２支撑环 ３旋转盘 ４减摩涂层 轴承液压示意图如图２所示。 图１ 静压轴承注胶成型结构示意图 二、大直径旋转工作台液体静压轴承不宜使用刮研工艺 以大型数控滚齿工作台回转静压轴承为例，工作台 总重３０ｔ，配合处内径尺寸小端直径 ２ １５５ｍｍ、锥度 主副轴旋转方向一致时，ＰＲＥＬＯＡＤ设定方向相反， 间隙。为了保持系统的稳定，常会启用速度反馈平均和 主副轴旋转方向不同时，ＰＲＥＬＯＡＤ设定方向相同。 衰减补偿功能，并且施加合理的预载转矩，消除反向间 作为一个大概标准，ＰＲＥＬＯＡＤ设定一般设定为静 隙，有效的保证机床的精度。 额定转矩１／３的值。 参考文献： 主轴ｚ 与副轴 在机床中设定的旋转方向是 ［１］ＦＡＮＵＣ ＡＣ ＳＥＲＶＯ ＭＯＴＯＲ ０ｔ ｉＳ／ ｉＦ／Ｂ ｉＳ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ 一致的，则预载转矩参数Ｚ ：Ｎｏ．２０８７＝７００，Ｖ ： ＭＡＮｔ．ＴＡｔ ２００９ Ｎｏ．２０８７＝－７００。 ［２］ＦＡＮＵＣ Ｓｅｒｉｅｓ １ ６ｉ／１ ６０ｉ／１ ６０ｉｓ－ＭＯＤＥＬ Ｂ ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ 在尚未连接两台电机的状态下，务须将预载转矩设 ＭＡＮＵＡＬ ２００５． 为０，否则主轴电机有可能在非常高的速度下旋转，十 ［３］梁任，方强基于转矩补偿的双电机驱动消隙控制系统 机 分危险。 电工程２０１０． 八、结语 ［４】孙秀娥，苗松ＦＡＮＵＣ串联转矩控制和简易同步控制在数控 双电机串联控制，在负载分享模式和防反向间隙两 机床上的应用卟科技传播２０１１． 种工作方式下切换，即可提供双倍转矩，又可消除反向 （收稿日期：２０１４—０８—１８） 中国设备工程２０１４．０９ ４１
