FS-0iD倾斜轴控制的保护功能详解

图3.2-8 倾斜轴控制

FS-0iD的安全保护功能包括机床保护、加工保护、刀具过载保护、误操作保护等，其作用分别如下。

1.机床保护

机床保护用于紧急情况下的停机和条件不满足时的运动禁止，包括急停、互锁和硬件限位、软件限位等，作用如下。

1）急停。急停用于机床出现紧急情况时的停机。FS-0iD有固定地址的PMC高速输入点X008.4，用来连接外部急停信号∗ESP，一旦信号有效，所有竟给轴将立即停止运动。数控机床的急停输入至少应包括操作面板上的急停按钮和进给轴的超极限保护开关。

2）互锁。FS-0iD的进给轴可通过PMC信号∗IT互锁，互锁既可以对全部轴进行，也可以对指定轴或指定轴的指定方向进行。为了防止参考点未建立、主轴实际转速未到达等情况下的自动运行、切削加工，FS-0iD还可以使用自动运行互锁功能。

3）硬件限位。硬件限位是用来限制进给轴的移动范围，它可以通过行程开关的触点信号，禁止某一方向运动的功能，硬件限位有效时，进给轴将减速停止。硬件限位信号可通过PMC信号∗+Ln、∗-Ln输入到CNC。硬件限位信号一旦生效，在自动运行时，所有坐标轴的运动和程序执行均将停止，机床需要以手动操作退出后重新启动程序运行；在手动运行时，硬件限位只禁止指定坐标轴的指定方向，它可通过反方向移动，退出限位位置。

4）软件限位。软件限位又称存储行程检查1，其作用与硬件限位类似，但它可通过CNC的位置计算自动生效，无需外部输入信号。软件限位一旦生效，运动轴将自动减速并停止。对于自动运行，CNC还能够根据编程轨迹事先计算运功终点，提前报警；手动运行时，则可通过CNC参数的设定，生效或忽略软件限位功能。

软件限位的位置可通过CNC参数进行设定，如果需要，还可设定2组不同的限位位置（行程极限Ⅰ和Ⅱ），两者可通过PMC信号切换。

超极限急停、硬件限位、软件限位的相对位置关系一般应按照图3.2-9设置。

图3.2-9 行程限位的设置

2.加工保护

加工保护用来防止加工时的刀具碰撞与干涉，包括加工禁区、卡盘保护、尾架保护等，作用如下。

1）加工禁区。加工禁区保护又称存储行程检查2、3，通过设定加工禁区，可阻止刀具进入保护区，以防刀具的碰撞与干涉。FS-0iD可设定禁区1（存储行程检查2）、禁区2（存储行程检查3）2个加工禁区，禁区1、禁区2和软件限位的区别如图3.2-10所示，图中的阴影为禁区。

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图3.2-10 加工禁区的设定

a）禁区1为内侧 b）禁区1为外侧

软件限位（存储行程检查1）用于进给轴移动范围的限制，因此，它规定以设定区的外侧为禁区。禁区1（存储行程检查2）的禁止区域可变，它可通过CNC参数的设定，选择图3.2-10a所示的内侧或3.2-10b所示的外侧为加工禁区，此外，其禁止范围不但可通过CNC参数进行设定，且可利用程序指令G22/G23改变和撤销。禁区2（存储行程检查3）规定为内侧保护，其禁止范围只在CNC参数上设定。

2）卡盘、尾架保护。卡盘、尾架保护是车床用FS-0iTD、FS-0iMateTD的基本功能，其作用与加工禁区类似，FS-0iTD已对卡盘、尾架的基本形状进行了规定，使用时只需要在CNC参数中生效保护功能，并且在指定参数中输入相应的数据即可。卡盘保护可选择图3.2-11所示的内爪或外爪，尾架保护的设定参数如图3.2-12所示。图中的阴影部分为刀具进入禁区。

3.刀具过载保护

如果驱动系统的负载超过了驱动器、伺服电动机的最大输出范围，其过载保护可以通过驱动器直接实现。但是，对于加工过程中所出现的切削量选择不当、加工干涉、刀具磨损等情形，虽然伺服电动机、主轴电动机的负载将比正常加工时明显增大，它却不一定超过驱动器、电机的最大输出。为了对此类情况保护，需要使用刀具过载保护功能，该功能又称异常负载检测功能。

图3.2-11 卡盘保护

a）内爪 b）外爪

图3.2-12 尾架保护

FS-0iD的异常负载检测功能包括负载转矩推定、异常负载检测、异常负载分组检测三类。负载转矩推定是通过PMC实时监控负载转矩的功能，当转矩超过时，可由PMC程序的设计执行相关动作，PMC实时监控可排除加/减速因素的影响。异常负载检测功能由CNC实现，其监控转矩通过CNC参数设定，一旦转矩超过监控值，可自动停止指定轴的运动或反向回退指定的值，同时CNC输出报警。异常负载分组检测功能可将进给轴分为若干组，当组内的任意一个进给轴超过规定转矩时，同组中的所有轴都将停止，过载的轴也可以反向回退指定的值。

4.误操作保护

误操作保护是FS-0iD新增的安全保护功能，它可以预防因操作者误操作所引起的故障发生。误操作保护包括设定数据保护和程序运行保护两类。

设定数据保护功能包括刀具补偿等参数的输入范围检查、增量输入再确认、绝对输入或增量输入软功能键禁止、全部程序或数据删除的再确认、设定数据更新再确认等。

程序运行保护功能包括被更新的模态信息突出显示、执行前的程序段状态显示、镜像或互锁轴的状态显示、偏置数据设定范围检查、最大增量值检查等。有关FS-0iD操作保护功能的详细内容及使用方法，可参见本书作者编写的《FANUC-0iD编程与操作》一书。