手轮修理

  收到

收到一个这样手轮,无法使用,要求帮忙看看。手轮是手动脉冲发生器的简称,又称电子手轮、电子手脉,英文是manual pulse generator (MPG)。是一种能把手动动作转换成脉冲输出的装置,不能自动产生脉冲信号,主要使用于数控机床、显微镜等需要手动精确定位的设备。典型的MPG组成就如上图的旋钮开关加编码轮。旋转开关用于控制轴以及速度档位切换,编码轮用于采样手摇动作。

卸下后盖螺丝后,可以看到里面所用的元件和做工。继续拆解出编码轮,可以看到其型号,查资料可以得知是个5V的编码轮,给它加入5V电源,用示波器测其正反AB相的波形均不正常,判断其内部芯片烧坏。

继续拆解编码轮,发现光栅接收传感器在电路板下方,需要使用吸焊工具拆除。拆除光棚接收传感器后,电路板和光栅盘就可以分离。

可以看到电路比较简单,主要就是芯片AM26LS31,是一个4路的差分驱动芯片。简单检查阻容、二极管等没发现问题。准备更新新的AM26LS31芯片。

更换前需要使用高温胶带保护好发射二极管,使用热风枪把芯片吹下,并把焊锡清理干净。

新的芯片焊接好后,PCB可以直接上电,用万用表测正负AB相输出电压应该是正好是相反的电平。

最后把接收传感器焊接好,就可以用示波器检查一下输出波形是否正常。用手转动编码轮时,可以在示波器上看到AB相的波形。波形正常就可以把外壳组装好。

最后可以连接到SMC5 五轴控制器上进行测试功能是否完好。

SMC4四轴控制器入门教程(3)-外接开关及传感器

       SMC4 四轴脱机控制器支持16个输入端口,标号为IN1-IN16,每个输入端口功能不固定,具体功能需要在系统中配置或在程序中通过程序指令使用。

        输入端口定义:

         下图为主机后面板上两个DB25端口分别为OUT和IN端口,其中图上右边的DB25端口为IN端口,有8个GND引脚、16个IN引脚,1个5V电源输出(500mA)。

 

      下图为主机后面板接入IO转接板的引脚定义。IN输入转接板并没有增加功能电路,脚号功能上仍然于DB25一样,只是更方便于接线。

        输入端口可以用做如下功能:

            1-限位输入

            2-机械原点输入

            3-对刀器输入

            4-快捷功能输入

            5-程序等待输入

      不论是机械开关还是传感器都可以用于上面所列的功能。

      连接方法:

      SMC4四轴控制器的输入端口可以支持机械式开关和NPN型的电子传感器。电子传感器的类型必须是NPN型, 可以是常见的光电传感器、接近传感器等等。使用传感器连接时,传感器所用电源不得超出24V,推荐使用12V,也可以和SMC4共用一个电源。每个输入端口只能设置一个功能,比如IN1设置成限位功能后,不可再把这个端口设置成快捷按钮。(相关资料:《了解一下接近传感器 》/ 《了解一下光电传感器》)

       连接机械式开关时,方法最简单,只需要把开关的公共端(C)接入到SCM4脱机控制器的任一个GND端口,以及把常开触点(NO)或常闭触点(NC)接入到SM4脱机控制器的IN1-16中的任一个端口上。建议使用时连接到常闭触点上,可以增加抗干扰性。另处普通的对刀器原理类似于机械式开关,接线方式按照机械式开关接法。

       连接NPN型传感器时,需要把传感器电源正端连接到电源正端,可以是独立电源也可以和SMC4四轴控制器共用电源,电压不得高于24V,传感器电源负端连接到电源负端,传感器输出端连接到SM4脱机控制器的IN1-16中的任一个端口上。NPN型传感器输出类型可以是常开也可以是常闭的。

        测试方法

        SMC4四轴控制器内置输入端口测试界面。可从菜单“机台配置”-“测试”中打开。进入测试界面后,可以利用界面中的显示图形来测试开关、线路以及端口的好坏。图形为红色时表示输出端口INx与GND呈开路状态,图形为黑色时表示输出端口INx与GND呈闭合状态。测试方法可以看下面的视频。

        测试界面的使用方法视频

      下面以假设接入一个急停(常闭)IN1、 一个X轴+限位(常闭)IN2、一个Y原点(常闭)IN3以及一个对刀器(常开)IN4 ,来看看应如何设置。
急停(常闭)IN1


这个例子中急停开关为常闭,接于IN1。

使能:该项设置为1时,此项目生效,设置为0时,此项目失效。
脚位:功能开关所连接的端口号。
电平:接成常开,设电平为0。

          接成常闭,设电平为1。


X轴+限位(常闭)IN2

这个例子中X轴限位+开关为常闭,接于IN2。

使能:该项设置为1时,此项目生效,设置为0时,此项目失效。
脚位:限位开关所连接的端口号。
电平:接成常开,设电平为1。

          接成常闭,设电平为0。


Y原点(常闭)IN3

这个例子中Y轴机械原点开关为常闭,接于IN3。

使能:该项设置为1时,此项目生效,设置为0时,此项目失效。
脚位:机械原点开关所连接的端口号。
电平:接成常开,设电平为1。

          接成常闭,设电平为0。
方向:可设置为0或1,分别表示为运动轴的正反向,按实际情况设定。


对刀器(常开)IN4

这个例子中对刀器开关为常开,接于IN4。

使能:该项设置为1时,此项目生效,设置为0时,此项目失效。
脚位:对刀器开关所连接的端口号。
电平:接成常开,设电平为1。

          接成常闭,设电平为0。
方向:可设置为0或1,分别表示为运动轴的正反向,按实际情况设定。
对刀器的其它设置项可以在“G参数”中设置。
 

       安全高度:暂停/回原点/加参考点时Z轴会按这个设定值抬高。
对刀模式:默认值0,为浮动对刀。值为1时是固定对刀,有第一次对刀和换刀后对刀两种操作。
对刀偏移:对刀后,Z轴坐标会偏置到这个值上。这个值通常会设置成对刀块厚度。
对刀弹回:对刀后,Z轴会按照这个设置值离开对刀器,方便拿走对刀器。

       在程序中也是可以用M指令对输入端口应该侦测的。使用M3xx可以判断端口是否为低电平(常开开关触发时相当于低电平),如果是则向下执行下一行,否侧一直等待。使用M4xx可以判断端口是否为高电平(常闭开关触发时相当于高电平),如果是则向下执行下一行,否侧一直等待。xx则代表01-16号IN端口,比如要判断IN1是否为低电平,就可以在程序中使用M301来判断。实例应用可以参考《SMC4脱机控制器单步运行

​SMC4四轴控制器入门教程(2)- 电机参数设置

在前一章中介绍了控制器与步进电机驱动的基本连接方法。具体回看文章《SMC4四轴控制器入门教程(1)-电机连接及测试》。

从主界面菜单“机台配置”进入到“电机参数”设置界面,可以使用多功能旋钮、上下键、OK键以及数字符号键来进行四个运动轴电机参数的设置或修改。修改完成后记得要按“保存”进入保存。

电机参数设置项目中主要有以下几项:

 脉冲当量:

脉冲当量是指一个单位所需要输出的脉冲数量,允许浮点小数的输入。这里的单位可以是毫米、圈、度等等。单位根据实际需要来定,一般用于雕刻机时使用毫米和度。比如X轴安装一个导程为5mm的丝杆,所连接的步进电机步进角为1.8度,驱动细分值为8,就可以按计算公式(360/1.8)x8/5得出1mm的脉冲当量为320。简单来说就是电机每旋转一圈的所需脉冲数除以所运动的距离就得到脉冲当量。大部分市面的步进驱动会直接标1.8步进角的步进电机一圈的脉冲数,如1600(8细分),这样使用导程为5mm可以直接用这个计算1600/5=320。同理伺服电机也是一样道理。旋转轴也如此,比如A轴上步进驱动设置为1600,算每度的脉冲当量,1600/360=4.44444。如果有安装减速装置的还需要加入减速比进行计算。

最高速度:

最高速度是设定系统所能允许的每分钟所走的单位数。比如脉冲当量是以mm为单位,最高速度设定为1200。这个1200就是指系统可以允许最高速度为每分钟1200mm,按G代码F值就是F1200。同理,如果脉冲当量以度数为单位时,就是指每分钟1200度。因为系统最高脉冲输出速率为50KHz,所以最高速度所能允许输入的数值是有限制的,具体的计算公式这里不做展开讨论。最高速度可以根据步进电机最高转速的70-80%来计算,如果不知道电机参数的,可以实际运行时慢慢把最高速度的值往上加,以带负载不丢步为准。

加速度:

加速度是指电机从静止到匀速,或匀速到静止的速度数值。如果脉冲当量以mm为单位,那么加速度的单位就是mm/平方秒。这个值越大电机从启动到匀速运动或从匀速到停止这个过程会越短,所要求电机反应速度越快。如果加速度值设置过大时,会造成丢步。加速度可以根据步进电机加速度值的70-80%来计算,如果不知道电机参数的,可以实际运行时慢慢把加速度值往上加,以带负载不丢步为准。

脉冲电平:

脉冲电平设置主要是确定脉冲是以下降沿或上升沿为有效。默认设置为1,有些步进驱动则需要设置为0才可正常工作。

方向电平:

方向电平主要确定系统坐标正负值和电机的转向的关系,可以设置为1或0,如果发现电机方向不对可以在此做出修正。

  脉冲时间:

脉冲时间是设置脉冲输出的宽度,默认值为1时,大约脉宽为2us。有些版本的雷X牌步进驱动需要设置脉冲电平为0,脉冲时间为5。