机床光栅尺的工作原理如何定位(机床光栅尺作用)
导语：光栅尺和PLC在圆锥滚子无心磨床上的应用
为了提高圆锥滚子无心磨床工作台的进给精度，在工作台上装了一个光栅尺，光栅尺和工作台的伺服驱动系统构成一个完整的全闭环控制系统，确保了工作台的进给精度和重复精度1μ要求，也大大提高了圆锥滚子的加工精度和加工效率。
圆锥滚子无心磨床由砂轮体、导轮体、工作台、修整器等四部分组成，圆锥滚子是在砂轮和导轮之间穿过磨削加工而成的，导轮体安装在工作台上，导轮体随工作台的移动而移动，滚子的磨削量由工作台移动，调节砂轮和导轮之间的间隙决定，工作台的进给精度直接影响了滚子的加工精度，工作台的进给是由伺服电机和一对丝杆螺母副带动进给的，属于半闭环控制系统。
由于丝杆存在间隙以及联轴器、机械零件、导轨存在刚性不足甚至摩擦力影响等问题，这种半闭环控制系统得不到工作台进给精度1μ要求，只有在工作台上加装光栅尺，使控制系统构成一个完整的全闭环控制系统，才能满足用户要求。
系统方案1 系统框图
图1 系统框图
2 系统配置
（1）Q02CPU
（2）通讯模块QJ61BT11N
（3）定位模块QD75P1
（4） 输入模块QX41
（5）输出模块QY10
（6）高速计数器模块Q62D
（7）伺服驱动器MR-J2S-350A
（8）伺服电机HC-SFS352
（9）线性驱动光栅尺
3 控制原理
在操作屏上设定工作台需要进给的距离，PLC根据设定的距离发相应的脉冲到驱动器，伺服电机带动工作台移动，光栅尺静触头固定在工作台上，动触头固定在床身上，当工作台移动时，光栅尺反馈的脉冲反馈到高速计数器，高速计数器把光栅尺反馈的脉冲和设定的重合脉冲进行比较，若相等高速计数器向CPU发中断指令，CPU执行中断处理程序，给伺服电机发停止指令，工作台停止移动。
参数设置1 PLC有关参数设置
打开三菱编程软件GT Developer，在“参数”设置项设置PLC参数,包括模块类型和I/O地址，高速计数器模块Q62D安装在第4槽位，起始地址为0060，具体设置如图2；智能功能模块高速计数器的开关设置如图3。
图2 PLC参数
图3 高速计数器开关设置
这里开关1设为0025，数据含义表示计数器计数的格式为线形计数器，计数速度为200kpps,脉冲输入模式为2相4的倍数。
2 利用实用程序包Gx Configurator-CT设置高速计数器，要进行初始化设置和自动刷新设置。在编程软件Gx Developer 工具栏中点击，工具\智能功能模块\start,进行如图4初始化设置和图5自动刷新设置。
图4 初始化设置
图5 自动刷新设置
2 中断设置
在编程软件的“参数/PLC参数/PLC系统/中断点设置”项目中设置中断设置，具体如图6。
图6 中断点设置
程序设计根据高速计数器模块安装的位置和缓冲器地址分配可知：
（1）高速计数器模块预设值存储地址为D60
（2）高速计数器模块当前值存储地址为D62
（3）高速计数器模块重合值存储地址为D64
程序设计框图如图7。
图7 程序框图
应用效果在未装光栅尺的半闭环控制系统中，由于机械传动方面的摩擦力或机械零件弹性变形等影响，在触摸屏上输入1μ或2μ等微距离的进给命令时，工作台并不一定能进给设定好的距离，经试验，只有在设定距离大于3μ时，工作台才能克服机械外在阻力或机械变形影响，进给到设定距离。
由于这种半闭环控制系统进给精度的影响，滚子每次磨去的尺寸小于设定尺寸，需要人工补偿进给工作台，才能使滚子磨到规定尺寸，但由于操作工水平限制，有可能使滚子尺寸磨小以致报废或降低了滚子精度等级，并且这种半闭环系统，由于需要人工多次测量滚子精度，以便确定工作台手动补偿进给量，这样就影响了加工滚子的效率。
在工作台上装了光栅尺后，进给系统构成了完整的闭环控制系统，撇开了工作台机械方面原因对进给精度的影响，采用全闭环控制后，工作台进给精度由原来3μ提高到1μ，加工效率由原来的80粒/每分钟提高到100粒/每分钟，Ⅱ级精度的滚子成品率由原来的80%提高到95%以上。
结束语在这种无心磨床控制系统上加装光栅尺后，工作台进给精度和重复精度得到了大大提高，确保了该机床可以加工Ⅱ级精度的滚子，并且也大大提高了产品质量和加工效率，创造了显著的经济效益，受到了用户好评。
（编自《电气技术》，标题为“光栅尺和PLC在圆锥滚子无心磨床上的应用”，作者为孟红军。）
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