徐世卿　夏永紅　張建國　裴春　樊彥良

摘 要：對于大型機械加工企業(yè)設備維修部門來說，F(xiàn)ANUC io-MD數(shù)控機床控制系統(tǒng)伺服驅(qū)動器的電池更換是日常維修維護設備處理較多的一項。此裝置的作用是記憶伺服電機編碼器絕對位置，以保證設備閑置時不丟失編碼器的絕對位置。然而由于此專用電池采購費用高、周期長，如果操作者不及時發(fā)現(xiàn)電池電量低的報警提示，會導致丟失伺服電機編碼器位置，從而影響設備正常使用延誤生產(chǎn)。針對以上問題，結(jié)合FANUC伺服驅(qū)動器原理來改造記憶裝置。

關鍵詞：FANUC io-MD;系統(tǒng)方案;記憶裝置改造

在每個FANUC伺服電機后面都有裝載位置編碼器，一般分為兩大種類：增量型及絕對型，因機床廠商設計不同，部分機床伺服電機使用絕對型編碼器，此時必需連接電池供應編碼器，在機床關機或停電時，儲存當前座標位置。

目前大多數(shù)機床皆采用不可以充電鋰電池安裝方式，雖然原裝鋰電池體積小及優(yōu)點多，但購買取得不易，且單價高，國內(nèi)仿制的電池壽命短，F(xiàn)ANUC全部系列使用的鋰電池是不可以充電的。后續(xù)原廠FANUC也推出可以使用一般堿性電池的電池盒，供客戶追加選擇使用，它的優(yōu)點是在世界各地都可以買到一般電池來使用，讓機床維護更加便利及人性化。但是堿性電池需要設備維護人員經(jīng)常更換，由于需要維護的設備多，人員少，給設備維護帶來不便。

數(shù)控設備的零件程序，偏置數(shù)據(jù)及系統(tǒng)參數(shù)都保存在控制單元中的CMOS 存儲器中，CMOS 存儲器的電源是由裝在控制單元前板上的鋰電池提供的，主電源即使切斷了，以上的數(shù)據(jù)也不會丟失，因為備份電池是裝在控制單元上出廠的。備份電池可將存儲器中的內(nèi)容保存大約1 年。當電池電壓變低時，LCD 畫面上將顯示「BAT」報警信息。同時電池報警信號被輸出給PMC。當顯示這個報警時，就應該盡快更換電池，通?？稍?-2 周內(nèi)更換電池。電池究竟能使用多久，因系統(tǒng)配置而異。如果電池電壓很低，存儲器不能再備份數(shù)據(jù)，在這種情況下，如果接通控制單元的電源，因存儲器中的內(nèi)容丟失，會引起910（SRAM奇偶校驗），935 系統(tǒng)報警（ECC 錯誤），更換電池后，需全清存儲器內(nèi)容，重新送數(shù)據(jù)，給設備維修維護人員增加很多工作量。

1 系統(tǒng)方案

此系統(tǒng)選擇兩節(jié)18650電池串聯(lián)供電，充滿后電壓為8.4V。FANUC的伺服驅(qū)動器接口電壓為24V，為了保證能在數(shù)控設備開機時給電池組充電，關機時電池組起到記憶的作用，需要在電路中設計充電模塊、降壓模塊、18650電池組、功能切換繼電器。原理圖見圖1。

2 電池選擇

電池組選擇兩節(jié)18650電池串聯(lián)而成，單節(jié)容量為3500mAH，最高輸出電壓為8.4V。18650電池有容量大、價格適中、充放電性能好、易采購等優(yōu)點。

3 充電模塊的設計

充電模塊采用非隔離降壓模塊設計（如圖2），主要由XL4015、7085、TL431、LM358等器件組成，輸入電壓5V-32V，輸出電壓為8.4V，輸出電流為1A，工作溫度-40℃～85℃。在數(shù)控設備開機時，充電模塊接通，給18650電池組提供穩(wěn)定的恒壓恒流電源，充滿電后自動保護，防止過沖。

4 降壓模塊的設計

降壓模塊的作用是將18650電池組的電壓由8.4V降為6.3V，在數(shù)控設備閑置或者停止時保證伺服驅(qū)動器電池接口電壓不低于6.3V（如圖3）。該電路主要由LM2596S及外圍電路組成。

5 結(jié)論

將伺服驅(qū)動器24V作為此系統(tǒng)的輸入電源，數(shù)控設備開機后，繼電器線圈得電，系統(tǒng)進入充電狀態(tài)，充電模塊能夠恒流恒壓為電池組充電;當數(shù)控設備關機時，繼電器失電，系統(tǒng)進入供電狀態(tài)，電池組經(jīng)過降壓模塊為伺服驅(qū)動器接口提供6.3V電壓，保證了不丟失編碼器的絕對位置。

電量使用時間計算：T=8.4×3500mAH/6.3×10mA=467小時。

經(jīng)測試，在數(shù)控系統(tǒng)一直閑置時，此裝置能使系統(tǒng)保持記憶20天。系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，使FANUC數(shù)控設備的換電池周期有效延長，減輕了設備維護人員的工作量（如圖4）。解決了機床長時間閑置時電池更換周期短，機床正常運行時無法有效利用設備電源給記憶裝置充電的問題。

參考文獻：

[1]FANUC Oi-F 簡明調(diào)試手冊.2005-2.

[2]FANUC Oi-F維修說明書.2013-3.

[3]賈敬岐.FANUC數(shù)控車床更換電池的探討.山東工業(yè)技術，2017-12.