数控机床的抱闸控制方法

　　在数控铣床、斜床身数控车床中，为了锁住与伺服电机相连的垂直或倾斜工作台，防止机床工作台下滑，须对伺服电机进行抱闸控制。一般来说，伺服电机采用带制动器的伺服电机。但在实际应用中，在机床上电、下电、伺服报警时，偶尔会出现工作台下滑的现象，笔者曾经多次处理过类似问题。从笔者接触了解到的抱闸控制的故障来说，主要有接线方法不正确、参数设置不合理、电机选型不当（制动器额定力矩偏小）等原因引起。参数设置不合理、电机选型不当等原因引起的问题比较好处理。本文将从原理分析入手，介绍一种比较有效的接线方法。下文以da98b交流伺服驱动单元、sjt伺服电机（带失电制动器）为例予以说明，其它产品的抱闸控制方法可参考其进行。

抱闸控制要求

　　总体要求：机床上电后正常工作时，伺服电机抱闸释放；机床断电或伺服报警后，伺服电机制动并保持工作台。而且，在机床上电、下电、伺服报警时，不允许工作台出现瞬时下滑的现象。因此，在机床上电、下电、伺服报警等情况时，还必须满足：

　　机床上电：伺服电机先激励，延时后再松开抱闸。

　　运行时报警或突然掉电：高速运转下的电机先减速（由于在高速下制动会严重影响制动器的寿命，甚至会损坏电机，此点在下文“失电控制器”原理介绍时会给予说明）后再抱紧电机，延时后再关闭电机激励。

　　机床下电：先抱紧电机，由于制动器动作需要时间，因此，必须延时后才能再关闭电机激励。

原理分析

　　失电制动器

　　带制动器的sjt伺服电机采用intorq bfk457系列制动器，intorq bfk457系列制动器为常闭型设计，即失电时制动，通电时释放。其工作电源为dc24v，制动器动作时间小于500ms。

　　intorq bfk457系列制动器的控制原理为：当制动器线圈通电时，线圈产生磁场使衔铁盘吸向磁轭，衔铁盘与制动盘脱离；当线圈断电时，磁通消失，衔铁盘被释放，弹簧施压于衔铁盘，将制动盘压紧，由摩擦产生制动力矩达到制动的目的。由于制动力矩是由摩擦而产生的，因此，该失电制动器只能用于保持工作台，不能用于强制停止机器运动，处于运动状态的机器必须先减速或运动停止后再行抱闸。

da98b信号时序分析

　　一般来说，数控铣床、斜床身数控车床在上电正常、下电后，工作台不会出现下滑现象。下文将主要针对上电、运动中报警、运行中断使能、下电等瞬时可能下滑的情况予以分析说明。

　　l上电过程

　　a. da98b得电后，先输出一报警信号，待检测到主回路直流母线电压正常后（大约在500ms之内），关闭报警输出；

　　b. 待外部son信号（伺服使能）有效后，延时电机激励，并输出srdy信号；

　　c. 电机激励后，输出hold信号。

　　da98b上电时序见图1。

　　l运动中报警、运行中使能断开

　　da98b在运动中报警、运行中使能断开的处理上基本一致，过程如下：

　　a.在运行中检测到报警或使能断开后，在参数pa51设定的时间内，高速运转中的电机先减速到参数pa53设定的值（如果电机当前的运行速度低于参数pa53设定的值，没有减速过程）；

　　b. 减速到参数pa53设定的值或延时参数pa51设定的时间后，关闭hold信号；

　　c. 延时参数pa52设定的时间后，电机断开激励，关闭srdy信号输出。

　　da98b在运动中报警的时序见图2，在运行中断使能的时序见图3。

　　参数说明：

　　pa51：允许失电制动器动作之前的最大减速时间，参数范围为0～5000，单位ms。

　　pa52：伺服锁定延时时间，参数范围为0～5000，单位ms。

　　pa53：允许失电制动器动作时电机速度，参数范围为0～3000，单位r/min。

　　l下电过程

　　a. da98b断电后，主回路交流侧电压掉电检测信号持续10ms（防止由于电源电压波动引起的误认为断电）后，输出掉电警信号；

　　b. 关闭hold信号；

　　c. 延时参数pa52设定的时间后，电机断开激励，并关闭srdy信号输出。

　　da98b下电时序见图4。得出使用hold信号进行失电制动器控制完全可以满足上电、下电、伺服报警等不同情况的抱闸控制的要求。da98b的hold信号采用集电极开路输出，接口原理如图5所示。

接线方法

　　基于以上分析，以gsk980tdb+da98b+带失电制动器的sjt电机配置为例，图6示出了控制抱闸的接线方法（限于篇幅，图中仅示出了与抱闸控制相关的hold、alm、son等信号的接线，其它信号的连接方法请参阅相关的使用手册），为防止gsk980tdb自带电源盒功率不足导致失电制动器抱闸力矩不够而引起工作台下滑，图中dc24v电源不应取自gsk980tdb的电源盒，须由用户另外提供。

结束语

　　实际应用表明，该方法切切实实的解决了数控机床抱闸控制上、下电等情况工作台下滑的难题，且接线简单。