Điều khiển trục nghiêng FANUC: vì sao chương trình chỉ chạy X nhưng cả X và Z thực đều chuyển động?

Trên máy có bàn trượt nghiêng, X và Z trong chương trình có thể vẫn dùng hệ tọa độ vuông góc, trong khi hai trục chuyển động thực không vuông góc với nhau. Khi đó, chỉ thay đổi X trong chương trình vẫn có thể làm trục Z thực chuyển động. Đây là một phần của bù tọa độ, không nhất thiết có nghĩa máy đã thực hiện thêm một lệnh.

Trước hết xác định “nghiêng” ở đây có nghĩa gì

Sổ tay kết nối FANUC 16i/18i/20i/21i-A B-63003EN-1/02, §1.11, trang 182–185 (bản sao công khai của sổ tay nhà sản xuất) mô tả điều khiển trục nghiêng và điều khiển trục nghiêng tùy ý: dạng thông thường dùng trục X nghiêng và trục Z, còn chương trình vẫn được lập theo tọa độ trực giao. Phân tích sau dùng chiều dương X/Z của mục đó và giả định phép biến đổi hai trục tương ứng đang có hiệu lực; đây không phải phép quay toàn bộ chương trình của một máy thông thường qua một góc.

Hành trình trục thực phải triệt tiêu thành phần chéo

Gọi θ là góc lệch của trục X nghiêng so với hướng X chương trình; Xp, Zp là dịch chuyển chương trình và Xa, Za là hành trình trục thực. Với hình học này:

Xa=Xp/cosθ；Za=Zp−Xp·tanθ.

Ví dụ do bài viết xây dựng lấy θ=30°. Mọi đại lượng đều đã đổi thành chiều dài tuyến tính thực, đã xử lý khác biệt giữa lập trình theo đường kính và bán kính. 30° chỉ dùng để minh họa toán học, không phải khuyến nghị thông số góc.

Dịch chuyển chương trình Xp, Zp	Xa thực	Za thực
20、0 mm	Khoảng 23.094 mm	Khoảng −11.547 mm
20、10 mm	Khoảng 23.094 mm	Khoảng −1.547 mm

Ở hàng đầu tiên, hình chiếu của Xa theo hướng Z là 23.094×sin30°≈11.547 mm, được Za triệt tiêu đúng bằng nó, nên độ thay đổi Z của dao trong không gian chương trình vẫn bằng không. Hàng thứ hai chỉ cần bù đến mức còn lại 10 mm; các phép tính trong bảng dùng giá trị lượng giác chưa làm tròn.

Giới hạn tốc độ cũng phải đi qua cùng phép biến đổi

Khi chuyển động đều thuần theo hướng X chương trình, nếu tốc độ chương trình vp=1200 mm/min thì tốc độ X thực khoảng 1385.641 mm/min và tốc độ Z thực khoảng −692.820 mm/min. Không thể chỉ vì F chương trình nhỏ hơn giá trị định mức của cả hai trục mà kết luận rằng sau biến đổi cũng không vượt giới hạn.

Chỉ xét phép tính lý tưởng theo ràng buộc tốc độ trục: nếu X thực cho phép 1300 và Z thực cho phép 500 mm/min, tốc độ X chương trình lần lượt bị giới hạn bởi 1300cos30°≈1125.833 và 500/tan30°≈866.025; phải chọn giá trị nhỏ hơn là 866.025 mm/min. Đây là giới hạn hình học theo các ràng buộc đã cho, không phải thuật toán tăng giảm tốc hoặc giới hạn tốc độ thực tế của máy.

Không được trừ trực tiếp tọa độ thuộc các hệ khác nhau để kết luận có lỗi

Mục này của sổ tay phân biệt vị trí tuyệt đối/tương đối trong hệ trực giao chương trình với hiển thị vị trí máy của cơ cấu nghiêng thực. Khi so sánh bản ghi, trước hết phải ghi rõ không gian tọa độ rồi mới biến đổi. Trừ thẳng hai giá trị X ở hai không gian sẽ biến chênh lệch hình học bình thường thành sai lệch bám tưởng tượng.

Nếu trạng thái điều khiển chuyên dụng của máy vô hiệu hóa bù trục vuông góc, mô hình hai trục trên không còn áp dụng đầy đủ. Bài viết không cung cấp các bước thay đổi góc, thông số cho phép chức năng hoặc tín hiệu; đối tượng phân tích là cơ cấu và chế độ đã được nhà chế tạo xác định. Xem tài liệu liên quan tại chuyên mục OPTION.