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摘要：本文介紹了基于三菱E60數(shù)控系統(tǒng)的主軸定位的一種新方法，該方法使用宏程序和多點分度定位指令實現(xiàn)了非直連型主軸的無同期編碼器定位，對有特殊要求的工作機床有實際意義。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；主軸定位；宏程序；多點分度指令
　　1.問題的提出
　　某客戶的立式專用銑床配用三菱E60數(shù)控系統(tǒng)，
　　其主軸驅(qū)動器型號：MDS-B-SPJ2-75；
　　主軸電機型號：SJ-PF-7.5；
　　主軸與主軸電機之間通過同步齒輪皮帶連接，減速比2：1
　　要求主軸能夠定位；
　　三菱數(shù)控系統(tǒng)（E60）對于主軸定位有如下限制：
　?。?）主軸與主軸電機1:1連接，可以使用主軸內(nèi)置編碼器（簡稱PLG）直接定位；
　?。?）當主軸與主軸電機不是1:1連接時，不能使用主軸內(nèi)置編碼器（PLG）直接定位。要求在主軸上安裝一編碼器（簡稱ENC）用以檢測主軸的實際位置，將該編碼器（ENC）的信號輸入到“基本I/O”的“同期編碼器接口”，通過使用同期編碼器實現(xiàn)定位。
　　但是客戶的機械設(shè)計和制造已經(jīng)完成，沒有空間安裝“同期編碼器”，而該機床又必須實現(xiàn)主軸定位功能，用以完成精密鏜孔后的退刀動作。
　　針對客戶的特殊要求，能否在不使用“同期編碼器”的條件下，實現(xiàn)主軸定位呢？
　　2.對主軸定位的簡要分析
　　主軸定位是控制系統(tǒng)檢測到主軸電機編碼器（PLG）的“Z向脈沖”后，在“Z向脈沖”位置停止。主軸電機編碼器每轉(zhuǎn)一圈就發(fā)出一“Z向脈沖”，在主軸與主軸電機1:1連接時，主軸可以定位在“Z向脈沖位置”，而在主軸與主軸電機2:1連接時，主軸就可能停止在2個位置，（簡稱“1位”和“2 位”）兩個位置之間相差180°，控制系統(tǒng)本身不能判斷到底定位在那個位置，那么現(xiàn)在的問題不是系統(tǒng)不能定位，而是轉(zhuǎn)化為對定位位置的判斷，如果系統(tǒng)內(nèi)部不能判斷，則可以通過外部信號進行檢測判斷。
　　假定加工要求的定位位置為“1位”，如果定位位置不在1位，而是定位在“2位”，由于主軸當前位置為“1位”，有了基準，則可以通過控制系統(tǒng)的“多點分度定位功能”重新進行一次定位，使其定位在“1位”。
　　或者通過檢測其定位位置，改變后續(xù)加工程序的流程，也可以滿足其加工要求。
　　3.主軸定位的新方案
　　經(jīng)過與客戶溝通，決定采用以下方案：
　　1.在主軸上部安裝1個檢測開關(guān)，用該檢測信號來檢測主軸定位的實際位置。
　　2.通過PLC程序的處理和宏程序處理來解決“二次定位”的問題。
　　4.自動及手動模式下的程序處理；
　　4.1自動模式下的宏程序處理
　　在自動加工模式下，用M19發(fā)出定位指令，如果定位不在“1位”，必須再進行一次定位，使其到達“1位”。
　對于這樣的工作要求，用宏程序進行處理比較方便：
　　為此編制宏程序如下：
　　9100---宏程序號
　　N10M6-------發(fā)出“一次定位指令”
　　N20IF[#1032EQ10]GOTO100----定位位置判斷。
　　如果定位完成就跳至程序結(jié)束步
　　N30M11--------設(shè)置定位數(shù)值；
　　N40M16---------發(fā)“分度定位指令”；
　　N50M14---------定位數(shù)值清零
　　N100M99-----程序結(jié)束；
　　圖1自動模式下與定位宏程序?qū)腜LC程序
　　與9100號宏程序?qū)τ诘腜LC程序如圖1所示：

　　在圖1所示的PLC程序中：
　?。?）X246是系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)出的“定位完成”信號，每次“主軸電機”定位完成，系統(tǒng)就發(fā)出該信號。但是X246不是“主軸”實際定位完成信號。
　　程序中第24--27步是筆者設(shè)計的“實際定位完成信號----M280”和“定位未完成信號-----M282”;
　?。?）程序中第30--33步是將定位位置判斷信號傳至文件寄存器R72，R72是PLC程序與宏程序的接口，對應宏程序中#1032變量。
　?。?）程序第36步：當定位未完成時，用“定位未完成信號-----M282”切斷Y2D6自保持（Y2D6---主軸定位接口），由M6發(fā)出的“一次定位”指令功能結(jié)束。
　?。?）由宏程序發(fā)出“定位數(shù)據(jù)設(shè)置指令----M11”和“分度定位指令----M16”。
　　“分度定位指令”可以使主軸電機在360°內(nèi)任意位置定位（定位精度360/4096=0.09°），但必須設(shè)定“定位數(shù)據(jù)”，“定位數(shù)據(jù)”要預先設(shè)置在文件寄存器R149內(nèi)，因此在M16指令發(fā)出之前，先發(fā)出M11。
　　程序第42步就是向R149設(shè)置數(shù)據(jù)。
　　程序第45步發(fā)出“分度定位指令------驅(qū)動Y2D4”
　　注意對接口Y2D4的驅(qū)動要使用脈沖型指令，這樣當設(shè)置不同的數(shù)據(jù)時，就可以定位在不同位置。
　4.2手動模式下的PLC程序處理
　　在手動模式下也必須具備主軸定位功能，這是方便操作者調(diào)整刀具位置，手動主軸定位的PLC程序如圖2：
　　在圖2所示的PLC程序中：
　?。?）第0—6步與自動模式相同；
　?。?）程序第9步當定位未完成時，用“定位未完成信號-----M282”發(fā)出一“分度定位指令---M285”。
　　分度定位指令可以使主軸電機在360°內(nèi)任意位置定位，但必須設(shè)定“定位數(shù)據(jù)”，“定位數(shù)據(jù)”要預先設(shè)置在文件寄存器R149內(nèi)。
　　程序第17步就是向R149設(shè)置數(shù)據(jù)并發(fā)出“分度定位指令------驅(qū)動Y2D4”。
　　5.結(jié)語：這種新開發(fā)的主軸定位方法在客戶機床上使用完全滿足了客戶的要求。
　　新開發(fā)的主軸定位方法具有下列特點：
　?。?）硬件配置簡單，節(jié)約成本，一個編碼器價位在千元左右，而一個接近開關(guān)僅為百元之內(nèi)。
　?。?）安裝方便，特別是對于主軸部分空間很小的機床尤為適用。接近開關(guān)只需簡單的機械支架固定，而編碼器需要通過聯(lián)軸器與主軸相連接。
　?。?）可靠性高。接近開關(guān)只有一個輸入信號，而編碼器有多個信號，要制作專用電纜。特別是編碼器還容易受到外部信號（變頻器，焊接電源）的干擾。
　?。?）適應范圍有限：這種方法只適應減速比為整數(shù)，而且對主軸的要求只限于定位的場合。而對于要求剛性攻絲，車削螺紋，同步運行的場合是不適用的。