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1、1. 前言床台常因機構摩擦力關係，在不同進給速度停止時，馬達與床台的相對位置會有所差異。有別於齒節誤差為固定值，此誤差與進給速度約成指數型關係(如下圖)。為此新代背隙補償概念是透過簡易參數量測，來預測此曲線走勢，並依此曲線根據不同運動狀況給與適當的補償量，以達到床台定位精度的改善。 Pr126xr124xPr128x2. 背隙補償參數說明參數編號 說 明 範圍 單位 預設值 修改後何時有效 影 響 範 圍12211236 啟動背隙補償功能 01 - 0 按 Reset 鍵 對應伺服軸 此參數決定啟動背隙補償功能與否。0：關閉；1：啟用。參數編號 說 明 範圍 單位 預設值 修改後何時有效 影
2、響 範 圍12411256 G00 背隙補償量 -999999999999 BLU 0 按 Reset 鍵 對應伺服軸 此參數代表床台在高速(F3000)條件下，分別從正負方向往定點 (同一機械座標)移動，停止時床台的位置差異量。參數編號 說 明 範圍 單位 預設值 修改後何時有效 影 響 範 圍12611276 G01 背隙補償量 -999999999999 BLU 0 按 Reset 鍵 對應伺服軸 此參數代表床台在低速(F10)條件下，分別從正負方向往定點 (同一機械座標)移動，停止時床台的位置差異量。參數編號 說 明 範圍 單位 預設值 修改後何時有效 影 響 範 圍12811296
3、背隙臨界速度 03000 mm/min 0 按 Reset 鍵 對應伺服軸 如下圖所示，因應床台背隙實際表現情況，控制器送出的背隙補償量與速度的關係曲線亦為指數型關係，此參數將可用來決定此補償曲線的收斂速度。設定值越大，補償量隨速度提升而減少的收斂速度越慢。0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 20000123456789Feedrate mm/minBacklash Amount BLU Pr128x越 大 ， 收 斂 速 度 越 慢參數編號 說 明 範圍 單位 預設值 修改後何時有效 影 響 範 圍14011416 機構補償時間常數 0600
4、00 ms 0 按 Reset 鍵 對應伺服軸 控制器機構補償量(背隙、齒節與溫升補償)是以指數型曲線送出，此參數可用來決定指數型曲線的時間常數。設定值越小補償所需修正時間短，但易造成機台抖動，參考建議值為10ms。0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91time secMechanicalCompensation Amount BLUPr140x = 10msec完 成 63%補 償 量 的 時 間3. 背隙補償參數量測步驟(X 軸為例) Step1：在完成齒節補償條件下，關
5、閉背隙與尖角補償 (背隙Pr1221、Pr1241、Pr1261、Pr1281；尖角Pr1361 、Pr1441)。 PS：首次執行背隙補償參數量測實驗，在一開機執行”循原點” 時，Pr124x 及 Pr126x 必須為 0，否則會造成之後控制器背隙補償量計算錯誤。 Step2：如下圖完成千分表架設(請參閱備註 5.4 千分表相關事項)。 Step3：載入附件範例程式，由低速至高速進行背隙補償參數量測實驗，並依序將各速度對應的背隙數值填入下表補償前的對應空格中。X 軸背隙 Y 軸背隙 Z 軸背隙補償前 補償後 補償前 補償後 補償前 補償後F10F100F250F800F1500G00 Ste
6、p4：分別將上表補償前 F10 的背隙數值填入 Pr1261(G01 背隙補償量)，G00 的背隙數值填入 Pr1241(G00 背隙補償量)。 Step5：根據 G1 及 G0 背隙差值，概估其下降 63%左右所對應的速度，填入 Pr1281(背隙臨界速度)，並開啟背隙補償(Pr1221=1)。 Step6：再次執行背隙補償參數量測實驗，並依序將各速度對應的背隙數值，填入上表補償後的對應空格中，以驗證補償成效。4. Q & AQ1：如何估測合適的背隙臨界速度？Ans：假設 G1 平均背隙為 23um、G0 平均背隙為 12um，且實驗所得背隙走勢如下圖所示。因此高低速背隙差為 11um(G1
7、 平均背隙-G0 平均背隙 )，估測其下降 63%的背隙量約為16um (G1 平均背隙 - 0.63x 高低速背隙差) ，對照背隙速度走勢可得背隙臨界速度約為400mm/min。(100,22)(10,23)(250,18)(800,13) (1500,12) (3000,12)05101520250 500 1000 1500 2000 2500 3000Feedrate (mm/min)Backlash (um) F40對 應 背 隙 量 16umQ2：於驗證背隙補償成效時，發現中速段補償成效不佳，應當如何進行調整？Ans：假設補償量過大，建議將背隙臨界速度(Pr1281)調小，加速背隙
8、修正量收斂速度；反之則調大背隙臨界速度，減緩背隙修正量收斂速度。Q3：針對線軌機台，背隙表現通常與進給速度無關，此時背隙補償參數應如何決定？Ans：目前實驗數據顯示，線軌背隙物理特性不同於硬軌，因此補償流程修正如下 Step1：參閱上述背隙補償參數量測步驟，僅需取得 G00 背隙即可。 Step2：將 G00 的背隙數值填入 Pr124x(G00 背隙補償量)。 Step3：設定 Pr128x(背隙臨界速度)為 2000mm/min。 Step4：進行循圓測試，將所得循圓背隙填入 Pr126x(G01 背隙補償量)。5. 備註5.1. 背隙補償參數量測實驗程式說明(X 軸為例)Setp1：移動
9、床台至 X 負方向。Setp2：以實驗所需速度移動床台回 X 軸機械點。Setp3：背隙實驗歸零點，觀察千分錶數值並做紀錄 。Setp4：提升主軸。Setp5：移動床台至 X 正方向。Setp6：以實驗所需速度移動床台回 X 軸機械點。Setp7：下降主軸。Setp8：背隙實驗結束點，觀察千分錶數值並做紀錄 。Step9：根據歸零點與結束點所記錄千分表數值，取得此時床台背隙量。5.2. 範例程式/ F10背隙實驗G54G90G1;X-10.F500;G4X0.5;X0.F10;M00; / 背隙實驗歸零點，觀察千分錶數值並做紀錄Z-30.F500;G4X0.5; / 快速提升主軸X10.F50
10、0;G4X0.5;X0.F10;G4X0.5;Z0.F500; / 快速降低主軸M00; / 背隙實驗結束點，觀察千分錶數值並做紀錄/ F100背隙實驗X-10.F500;G4X0.5;X0.F100;M00; / 背隙實驗歸零點，觀察千分錶數值並做紀錄Z-30.F500;G4X0.5; / 快速提升主軸X10.F500;G4X0.5;X0.F100;G4X0.5;Z0.F500; / 快速降低主軸M00; / 背隙實驗結束點，觀察千分錶數值並做紀錄/ F250背隙實驗X-10.F500;G4X0.5;X0.F250;M00; / 背隙實驗歸零點，觀察千分錶數值並做紀錄Z-30.F500;G4
11、X0.5; / 快速提升主軸X10.F500;G4X0.5;X0.F250;G4X0.5;Z0.F500; / 快速降低主軸M00; / 背隙實驗結束點，觀察千分錶數值並做紀錄/ F800背隙實驗X-20.F500;G4X0.5;X0.F800;M00; / 背隙實驗歸零點，觀察千分錶數值並做紀錄Z-30.F500;G4X0.5; / 快速提升主軸X20.F500;G4X0.5;X0.F800;G4X0.5;Z0.F500; / 快速降低主軸M00; / 背隙實驗結束點，觀察千分錶數值並做紀錄/ F1500背隙實驗X-20.F500;G4X0.5;X0.F1500;M00; / 背隙實驗歸零點
12、，觀察千分錶數值並做紀錄Z-30.F500;G4X0.5; / 快速提升主軸X20.F500;G4X0.5;X0.F1500;G4X0.5;Z0.F500; / 快速降低主軸M00; / 背隙實驗結束點，觀察千分錶數值並做紀錄/ G00背隙實驗G01X-20.F500;G4X0.5;G00X0.;M00; / 背隙實驗歸零點，觀察千分錶數值並做紀錄G01Z-30.F500;G4X0.5; / 快速提升主軸G01X20.F500;G4X0.5;G01X0.F3000;G4X0.5;G00Z0.; / 快速降低主軸M30; / 背隙實驗結束點，觀察千分錶數值並做紀錄5.3. 有效版本Version
13、 10.111.34。5.4. 千分表相關事項5.4.1. 注意事項 千分表探針頭請勿以板金及非光滑面作為接觸點。 直線背隙測試中，當機台停止於歸零點時，僅需單純紀錄千分表數值即可，而不要再去旋轉千分表刻度轉盤，以強迫指針回至零點。 倘若機構組裝不佳，出現幽蚓現像，此時千分表架設位置不同，將會得到不同數實驗結果，因此建議將千分表放置於各軸螺桿正上方位置。5.4.2. 千分表架設方式說明：將千分表置於床台，再將平台往X正方向移動，當探針微極為靠近主軸時，變更為手 模式，並設定手解析為1um。當主軸確實與千分表接觸後，再往 X正方向移動30um ，最後設定此點為機械座標點(G54)。5.4.3. 千分表探針頭與量測方向的相對幾何關係
