FANUC同步內(nèi)裝DIS電動機的安裝及調(diào)試

青海第二機床制造有限責任公司（西寧 810021）車永貴

我公司新研制的一臺專用六軸數(shù)控機床，采用FANUC 0i MD系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)軸采用FANUC同步內(nèi)裝DIS電動機DIS1000/200，該電動機采用稀土結(jié)構(gòu)能夠提供強扭矩，優(yōu)化的磁路設計保證扭矩平穩(wěn)、均勻，最大角加速度可達100000deg/s [空載]，高轉(zhuǎn)速、無背隙，電動機與驅(qū)動對象直接連接，體積小，安裝方便，最適合回轉(zhuǎn)工作臺、五軸回轉(zhuǎn)軸、磨床的工件軸。

FANUC同步內(nèi)裝DIS電動機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

從圖1可以看到，F(xiàn)ANUC內(nèi)裝同步伺服電動機主要以散件形式賣給機床生產(chǎn)廠家的，主要部件有轉(zhuǎn)子和定子，另外需要編碼器（可以是非FANUC生產(chǎn)的第三方編碼器），那么廠家購買后第一步需要安裝定子、轉(zhuǎn)子、編碼器，這是在調(diào)試前機械人員的工作，但是這些工作對于后面的調(diào)試工作非常重要，如果安裝不當，有可能造成無法調(diào)試正常運轉(zhuǎn)，我們在安裝時，有幾個沒注意到的安裝要求，結(jié)果調(diào)試時走了彎路，不得以機械上又全部拆了，重新安裝了一遍，耽誤很長時間。

一、內(nèi)裝同步伺服電動機的安裝

1.定子和轉(zhuǎn)子的安裝

（1）安裝中定子和轉(zhuǎn)子的同軸度問題：定子和轉(zhuǎn)子之間通過安裝軸承固定，一定要保證轉(zhuǎn)子和定子的同軸度，要求控制在10μm以內(nèi)，如果定子和轉(zhuǎn)子同軸度偏差比較大，則在定子和轉(zhuǎn)子之間將會產(chǎn)生電磁力，同軸度偏差越大，則電磁力也越大，電動機轉(zhuǎn)動過程中負載不穩(wěn)定，出現(xiàn)SV430 伺服電動機過熱、SV410 停止時誤差太大、SV411 運動時誤差太大等報警，影響電動機的正常運行。定子、轉(zhuǎn)子以及固定的軸承安裝好后，拔出電動機動力線，手動盤轉(zhuǎn)子，確認盤動時用力比較均勻、輕松。

（2）安裝定子和轉(zhuǎn)子時，首先確定DIS電動機的零點：如圖2所示電動機的零點，就是保證定子上的動力線頭和轉(zhuǎn)子上的兩個小孔在一條直線上。

圖2

2.編碼器的安裝

內(nèi)裝同步伺服電動機的位置和速度使用旋轉(zhuǎn)編碼器，F(xiàn)ANUC推薦使用的主要有以下幾種類型（見表1）：

表1 可以使用的旋轉(zhuǎn)編碼器例子

根據(jù)實際機械結(jié)構(gòu)，我們選用的是αi CZ768S，該編碼器是絕對式編碼器。由于編碼器是精密檢測元器件否則，安裝同樣需要注意編碼器座與轉(zhuǎn)軸中心的同軸度，要求控制在10μm以內(nèi)，一定要保證讀數(shù)頭與檢測環(huán)的相對尺寸，確定編碼器的零點，就是保證一轉(zhuǎn)信號的點和讀數(shù)頭對上，否則無法進行磁極檢測，即使進行了磁極位置檢測，在電動機運轉(zhuǎn)時，會出現(xiàn)脈沖丟失，可能出現(xiàn)飛車。圖3是編碼器安裝的示意圖。

圖3

電動機和編碼器各自保證如上的要求就可以安裝，編碼器相對電動機的位置沒有要求，任何一個角度就行，電動機的零點和編碼器的零點安裝用目測就可以，說白了就是保證電動機轉(zhuǎn)到零位時，編碼器也轉(zhuǎn)到零位。

二、內(nèi)裝同步伺服電動機的調(diào)試

1.內(nèi)裝同步伺服電動機控制有效選定

設定NO2300#2＝1：內(nèi)裝同步伺服電動機控制有效。

2.電動機初始化

和αi，βi系列伺服電動機一樣，第一步伺服電動機的初始化，根據(jù)使用編碼器的不同，需要設定的參數(shù)如表2所示。

表2中，以下參數(shù)按所選電動機DIS1000/200進行設定：

其他參數(shù)：

表2 αiCZ768S的情形

電動機的初始化就結(jié)束了。

圖4

3.電動機磁極位置檢測

由于編碼器和電動機分開安裝，電動機的磁極位置和檢測器的相位之間的關系在轉(zhuǎn)動前是不確定的，此時需要檢測電動機的磁極位置。磁極位置檢測功能按照如下步驟進行：

（1）磁極位置檢測順序： ①將伺服置于接通狀態(tài)。②磁極位置檢測方式有微小動作方式、自動選擇方式、停止方式三種。通常情況下選擇微小動作方式，在此方式下，電動機一邊執(zhí)行微小動作一邊檢測磁極位置，設定NO.2229#4＝1，NO.2182＝0。③本機床選用的編碼器αi CZ768A是絕對式編碼器，需要將NO.2229#0設置為“1”，這種情況下，當磁極位置檢測結(jié)束時，檢測結(jié)果將被存儲在參數(shù)NO.2139中，因此不需要在每次通電時進行磁極位置檢測。④將對象軸的NO.2213#7：設定為1，進行磁極位置檢測，磁極位置檢測僅對有效軸進行檢測，磁極位置檢測請求信號G135將忽略無效的軸，本機床安裝內(nèi)裝同步伺服電動機的伺服軸是第六軸，在PMC梯形圖中處理.G135.5磁極位置檢測請求信號：選擇空余的按鍵激活G135.5（在MDI方式下即可，見圖5）。磁極位置檢測請求信號G135.5，成為“1”時，系統(tǒng)開始磁極位置檢測，磁極位置檢測中信號F158.5成為“1”，數(shù)秒后磁極位置檢測結(jié)束信號F159.5成為“1”。⑤磁極位置檢測結(jié)束后，查看參數(shù)NO.2139，此參數(shù)保存檢測結(jié)果。當然，因為機械因素或電動機特性而磁極位置檢測異常結(jié)束時，系統(tǒng)發(fā)出伺服報警“POLE DETECTION ERROR”（磁極檢測異常）。

圖5

（2）磁極位置檢測的幾點說明：①在使用增量編碼器的情況下，只要將參數(shù)NO.2229#0設定為“1”，磁極檢測就會結(jié)束，而且獲取電動機的一轉(zhuǎn)信號時，檢測結(jié)果也將依MDI方式被存儲在參數(shù)NO.2139中。②磁極位置檢測結(jié)束后，只要不斷開電源，就不能再次進行磁極位置檢測。如果要再次進行磁極位置檢測，可以將參數(shù)NO.2139清零，斷開放大器電源，重新上電，進行磁極位置檢測，同樣相同的檢測結(jié)果被保存到參數(shù)NO.2139中。③在使用絕對編碼器的情況下，磁極位置檢測后，檢測結(jié)果存儲在參數(shù)NO.2139中，不需要在每次通電時進行磁極位置檢測，但是如果編碼器連接放大器之間的反饋線因某種原因斷開過，連接后通電就必須再次進行磁極位置檢測。④DIS內(nèi)裝伺服電動機的定子、轉(zhuǎn)子只要重新安裝，就必須執(zhí)行磁極位置檢測，否則電動機無法運行。⑤編碼器和轉(zhuǎn)子之間旋轉(zhuǎn)方向問題：磁極位置檢測結(jié)束后，在確認機械安裝松緊合適的情況下，在電動機正常吸合后，以手脈X1擋確認，在負載監(jiān)控畫面下，確認電動機的負載是否正常，如果手搖速度一快，負載急劇上升，可能是電動機的旋轉(zhuǎn)方向和編碼器反饋相反，此時更換電動機動力相序，再次進行上述試驗（見圖6）。⑥在磁極位置檢測過程中，轉(zhuǎn)子的動作范圍被限制在允許移動量5°的范圍內(nèi)，所以進行磁極位置檢測時，要保證編碼器的讀數(shù)頭1的中間位置與編碼器磁環(huán)外圈上的凹槽的相對位置角度在±5°范圍內(nèi)。

圖6

4.有關DIS內(nèi)裝伺服電動機溫度檢測的說明

（1）DIS內(nèi)裝伺服電動機內(nèi)部裝有溫度檢測，控制內(nèi)部電動機在90°范圍內(nèi)正常工作。一般有電熱調(diào)節(jié)器（t her mi st or）和溫度調(diào)節(jié)裝置（t her most at），接線如圖7所示。

圖7

（2）對于溫度調(diào)節(jié)裝置（t her most at），一般選擇經(jīng)由電動機反饋線，反饋到系統(tǒng)由伺服軟件檢測，需要將參數(shù)NO.2300#7設定為“1”，另外需要將參數(shù)NO.2300#3設定為“1”，（既采用αi CZ傳感器傳輸電熱調(diào)節(jié)器和溫度傳感器），否則開機會出現(xiàn)SV430 伺服電動機過熱報警，接線如圖8所示。

圖8

（3）DIS內(nèi)裝伺服電動機的外圈裝有冷卻套，一般采用液體冷卻，采用液體冷卻需要設定以下表格中液體冷卻的參數(shù)，選用電動機不同，參數(shù)值不同（如果不設定這些參數(shù)，電動機初始化后表3參數(shù)中的值為默認的沒有冷卻的值）。

表3 DIS 1000/200（A06B－0496－B300）（參數(shù)表位：200V）

DIS內(nèi)裝伺服電動機進行正確安裝，參數(shù)按以上所述設定，磁極位置檢測完成之后，電動機就能正常運轉(zhuǎn)。