FANUC αi 系列伺服重力轴控制
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FANUC a i系列伺服
重力轴控制
机床重力轴控制可以分为几种应用情况：机床不断电系统急停时的重力轴控制，机床断电有后备电源时的重力轴控制，机床断电无后备电源时重力轴控制。
关于机床不断电系统急停时的重力轴控制，机床断电有后备电源时的重力轴控制可分别参考相关的文档资料。
以下所述的重力轴控制仅指机床断电无后备电源时ai系列伺服重力轴防掉落的控制方法，不再特别声明。
要防止重力轴在机床断电时掉落，必须在关断电机的激磁前使用制动器抱住电机轴。
为此需采取以下措施：
（1） 在检测到断电后制动器尽快动作。
（2） 在关断电机的激磁前使用制动器抱住电机轴。
调整步骤：
（1） 配置可以在断电时迅速动作的制动器控制电路。
按下图所示连接断电检测回路动作继电器到制动器控制回路的DC24V侧。
这样可以在检测到断电时迅速动作制动器。
连接断电检测回路动作继电器的线圈到输入电源，在断电时切断制动器控制回路。
断电检测回路动作继电器输出端子必须连接在制动器控制回路的DC24V侧，如果接在制动器控制回路的AC侧，制动器的动作时间会延迟。
下图为从检测到断电到制动器抱住重力轴的时序图。
制动器动作时间是继电器复位时间和制动器响应时间的总和。
继电器复位时间
选择复位时间尽可能短的继电器。
例如：OMRON生产的G2R型继电器
线圈额定电压：AC200V
复位时间：10ms max
制动器响应时间
内装制动器的响应时间如下表所示
（2） 在用制动器抱紧电机轴前保持电机的激磁。
（1） 保持NC和放大器的控制电源
（2） 设定制动器控制功能相关参数
确认控制电源断电时的维持时间。
为了防止重力轴掉落，需要断电时NC和放大器的控制电源的维持时间长于制动器
的动作时间。
NC的控制电源维持时间
与提供NC24V控制电源的外部电源设备的负载率（实际负载电流和额定电流
的比值）有关。
负载率越小，维持时间越长。
因此在负载电流相同时，选择
额定电流更大一些的外部电源设备有助于延长维持时间。
放大器的控制电源维持时间
与连接到PSM模块的SPM模块和SVM模块的数量有关。
按表2可粗略计
算出该时间。
表中的常数“N”是连接到PSM模块的SPM模块和SVM模块
的常数“n”的总和。
举例：假定连接到PSM模块的SPM模块和SVM模块如下
SPM-22i：1 / SVM1-360i：1 / SVM1-160i：1 / SVM2-80/80i：1 （据表1）n=1 n=1.5 n=1 n=1.5
N=1×1+1.5×1+1×1+1.5×1=5——40msec（据表2）
按上述方法所得时间只是一个理论近似值。
因此需要在机床上实际确认NC和放大器的控制电源维持时间。
如果放大器的控制电源维持时间小于制动器的动作时间，可以采取以下措施：
可以对部分放大器的控制电源采取外部设备供电的方式，这样可以减小PSM控制电源的负载率。
如果添加新的外部控制电源供电设备或者替换更大额定电流的外部控制电源供电设备十分困难，可以使用UPS延长NC和放大器的控制电源维持时间。
相关参数设定。
设定制动器控制相关参数（具体可参考B-65270EN/CM说明书）。
参数号
CNC
BRKC 制动器控制定时器ESPTM1 ESPTM0 FS15i No.1883#6No.1976 No.1750#6
No.1750#5
FS16i/18i/21i/0i FS30i/31i/32i No.2005#6No.2083 No.2210#6
No.2210#5
设定值（举例） 1 100 0 1
效果评估
可采用以下方式确认防止重力轴掉落措施的效果。
保持重力轴停止，记录其绝对位置。
关断机床的主开关。
重新启动机床，检查重力轴的绝对坐标以确认防止重力轴掉落措施的效果。
下图是正常执行重力轴防掉落功能的相关波形图。
如何由外部供电设备提供放大器控制电源
放大器控制电源容量
SVM3，SVM1-360i，180HV i，SPM-45i，55i，75HV i，100HV i——1.5A SVM1-360HV i——2A
其它——1A
控制电源上电时序
注意事项：
在重切削时断电可能会无法防止重力轴掉落，因为在制动器生效前可能会出现DC环低电压报警。
如果要在重切削时防止重力轴掉落，需要后备电源模块和子模块C。
即使有效地采取了重力轴防掉落措施，由于制动器存在机械间隙，重力轴仍会掉落一定距离（10mm/rev时为20μm）。
这时可以采取“急停时重力轴抬升功能”（具体可参考B-65270EN/CM说明书），在断电时将重力轴抬升一定距离后再抱紧轴以抵消制动器间隙的影响。
设定“急停时重力轴抬升功能”的相关参数，并保证在断电时断开急停继电器。
在断电时如果输入电压是逐步下降的，制动器控制回路的继电器关断动作可能会延迟，从而无法有效地防止重力轴掉落。
采取触点动作电压尽可能高的继电器或购买第三方断电检测器有助于改善这种情况。
如果电源缺相，而断电检测继电器又未连接该相，此时也无法有效地防止重力轴掉落。
为了避免出现这种情况，可以在“线”与“线”之间共计连接三个断电检测继电器并串联各继电器的输出触点以检测电源缺相。
升级版a i PS电源模块断电检测功能
升级版a i PS电源模块内置断电检测功能。
使用升级版a i PS电源模块的内置断电检测功能输出信号，结合使用上述措施，可以快速制动重力轴以防止断电时的掉落。
对下述部分进行断电检测。
（1） 主电路L1，L2，L3的三相输入
（2） DC LINK部分
（3） a i PS电源模块的的控制电源
有两路断电检测信号，它们的动作是相同的。
断电检测信号通常闭合，断电时打开。
从断电发生到断电检测信号打开有10ms的延迟。
从电源正常到断电检测信号闭合有15ms的延迟。
当出现某些报警时，断电检测信号同断电时一样打开。
在升级版a i PS电源模块控制电源上电后1.5秒后断电检测信号输出状态为闭合。
在a i PS电源模块处于准备就绪状态（LED状态为“0”）后断电检测功能有效。
在电源模块处于未准备就绪状态（LED状态为“—”）时断电检测信号保持闭合。
制动器控制电路。
