Element wykrywający położenie składa się z elementu wykrywającego (czujnika) i urządzenia przetwarzającego sygnał i jest ważną częścią systemu serwo w pętli zamkniętej poziomej tokarki cnc. Jego funkcją jest wykrywanie rzeczywistej wartości położenia i prędkości stołu roboczego oraz wysyłanie sygnałów zwrotnych do urządzenia sterowania numerycznego lub urządzenia serwo, tworząc w ten sposób sterowanie w pętli zamkniętej. Element detekcyjny ogólnie wykorzystuje zasadę światła lub magnetyzmu, aby zakończyć wykrywanie pozycji lub prędkości.
Element detekcji położenia dzieli się na element pomiaru bezpośredniego i element pomiaru pośredniego zgodnie z metodą detekcji. Liniowe elementy detekcyjne są zwykle używane podczas pomiaru ruchu liniowego obrabiarki, co nazywa się pomiarem bezpośrednim, a utworzone sterowanie w zamkniętej pętli położenia nazywa się sterowaniem w pełnej pętli zamkniętej. Dokładność pomiaru zależy głównie od dokładności elementu pomiarowego i nie ma na nią wpływu dokładność przeniesienia obrabiarki. Ponieważ liniowe przemieszczenie stołu obrabiarki ma dokładną proporcjonalną zależność do kąta obrotu silnika napędowego, sposób napędzania i wykrywania kąta obrotu silnika lub śruby może być wykorzystany do pośredniego pomiaru odległości ruchu stołu. Ta metoda nazywa się pomiarem pośrednim. Sterowanie w pętli zamkniętej pozycji nazywa się sterowaniem w pętli półzamkniętej. Dokładność pomiaru zależy od dokładności elementu detekcyjnego i łańcucha napędowego posuwu obrabiarki. Dokładność obróbki obrabiarek CNC w pętli zamkniętej jest w dużej mierze zdeterminowana dokładnością urządzenia do wykrywania położenia. Obrabiarki CNC mają bardzo surowe wymagania dotyczące elementów do wykrywania położenia, a ich rozdzielczość wynosi zwykle od 0,001 do 0,01 mm lub mniej.
1. Wymagania serwomechanizmu podającego dla urządzenia do pomiaru położenia
System serwo posuwu ma wysokie wymagania dla urządzenia do pomiaru położenia:
1) Niewielki wpływ temperatury i wilgotności, niezawodne działanie, dobre zachowanie dokładności i silna zdolność przeciwzakłóceniowa.
2) Może spełniać wymagania dotyczące dokładności, prędkości i zakresu pomiarowego.
3) Łatwy w użyciu i konserwacji, dostosowany do środowiska pracy obrabiarek.
4) Niski koszt.
5) Łatwo jest zrealizować szybki dynamiczny pomiar i przetwarzanie oraz łatwo przeprowadzić automatyzację.
Urządzenia do wykrywania położenia można podzielić na różne kategorie według różnych metod klasyfikacji. Ze względu na formę sygnału wyjściowego można go podzielić na cyfrowy i analogowy; w zależności od rodzaju punktu bazowego pomiaru można go zaklasyfikować jako przyrostowy; zgodnie z formą ruchu elementu do pomiaru położenia można go podzielić na obrotowy i liniowy.
2. Diagnoza i eliminacja usterek w urządzeniu detekcyjnym
W porównaniu z urządzeniem do sterowania numerycznego prawdopodobieństwo uszkodzenia elementu detekcyjnego jest stosunkowo wysokie, a często występuje zjawisko uszkodzenia kabla, zanieczyszczenia elementu i deformacji kolizyjnej. Jeśli podejrzewa się, że jest to wina elementu detekcyjnego, najpierw sprawdź, czy nie ma zerwania kabla, zabrudzenia, deformacji itp., a także możesz określić jakość elementu detekcyjnego mierząc jego wydajność, co wymaga biegłości w obsłudze zasada działania i sygnał wyjściowy elementu detekcyjnego. Poniżej przedstawiono przykładowy opis systemu SIEMENS.
(1) Wprowadź sygnał. Relacja połączenia między modułem sterowania położeniem systemu SIEMENS CNC a urządzeniem do wykrywania położenia.
Sygnał wyjściowy z przyrostowego obrotowego urządzenia pomiarowego lub urządzenia liniowego ma dwie postaci: di jest sygnałem sinusoidalnym napięciowym lub prądowym, a EXE jest interpolatorem kształtującym impulsy; di jest sygnałem o poziomie TTL. Jako przykład weźmy sinusoidalną linijkę z siatką prądu wyjściowego HEIDENHA1N'. Siatka składa się z linijki siatkowej, interpolatora kształtującego impulsy (EXE), kabli i złączy.
Podczas ruchu obrabiarki z jednostki skanującej wyprowadzane są trzy zestawy sygnałów: dwa zestawy sygnałów przyrostowych są generowane przez cztery fotokomórki, a dwie fotokomórki o różnicy faz 180° są połączone ze sobą, a ich push-pull tworzy różnica faz 90° i amplituda. Dwa zestawy Ie1 i Ie2 o wartości około 11 μA są podobne do fal sinusoidalnych. Zestaw sygnałów referencyjnych jest również połączony w formie push-pull przez dwie fotokomórki z różnicą 180°. Wyjściem jest sygnał szczytowy Ie0 o składowej efektywnej około 5,5 μA. Sygnał jest generowany dopiero po przekroczeniu znaku referencyjnego. Tak zwany znak odniesienia polega na tym, że na obudowie listwy kratowej jest zainstalowany magnes, a na jednostce skanującej zainstalowany jest kontaktron. Gdy kontaktron znajduje się blisko magnesu, można wyprowadzić sygnał odniesienia.
Dwa zestawy sygnałów przyrostowych Ie1 i Ie2 wchodzą do EXE przez kabel transmisyjny i złącza, a po wzmocnieniu i ukształtowaniu wyprowadzane są dwa sygnały prostokątne Ua1 i Ua2 z różnicą faz 90° oraz sygnał odniesienia Ua0. Sygnały te są odpowiednio łączone i przetwarzane. Oznacza to, że w jednym cyklu sygnału można wygenerować pięć impulsów, co oznacza, że przetwarzana jest pięciokrotna częstotliwość i jest wysyłana do modułu sterowania położeniem CNC za pośrednictwem złącza.
(2) Przetwarzanie sygnału EXE. Funkcją interpolatora kształtowania impulsów (EXE) jest wzmacnianie, przekształcanie, mnożenie częstotliwości i alarmowanie wyjściowego sygnału przyrostowego przez linijkę siatkową lub enkoder i wysyłanie go do CNC w celu sterowania położeniem. EXE składa się z obwodu podstawowego i obwodu podziału.
Podstawowa płytka drukowana obwodu zawiera wzmacniacz kanałowy, obwód kształtujący, obwód napędowy i alarmowy itp. Obwód podziału jest wykonany w płytce drukowanej jako funkcja opcjonalna, a obie płytki są połączone za pomocą złącza J3.
1) Wzmacniacz kanałowy. Gdy siatka wykrywa i generuje sygnały prądowe o przebiegu sinusoidalnym Ie1, Ie2 i Ie0, poprzez wzmacniacz kanałowy, wyprowadzana jest określona amplituda napięcia prądu sinusoidalnego.
2) Kształtowanie obwodu. W oparciu o wzmocnienie Ie1, Ie2 i Ie0, obwód kształtujący przekształca je na trzy odpowiadające sygnały prostokątne Ua1, Ua2 i Ua0. Wysoki poziom TTL jest większy lub równy 2.5V, a niski poziom jest mniejszy lub równy 0.5V. .
3) Obwód alarmowy. Gdy siatka powoduje, że sygnał wyjściowy wzmacniacza kanałowego jest zerowy z powodu przerwania kabla wejściowego, zanieczyszczenia siatki lub uszkodzenia żarówki, sygnał alarmowy jest kierowany przez obwód napędowy, a następnie wysyłany do CNC system przez złącze J2.
4) Obwód podziału. W kontroli położenia niektórych precyzyjnych obrabiarek CNC (takich jak szlifierki CNC) do pomiaru położenia wymagana jest wysoka rozdzielczość. Na przykład nie można zapewnić dokładności samej linijki kratowej. Z tego powodu do poprawy rozdzielczości należy zastosować obwód podziału. Oceń, aby zaspokoić potrzeby obrabiarek szybkoobrotowych. Sygnał wyjściowy wzmacniacza kanałowego obwodu podstawowego jest podłączony do obwodu podziału poprzez złącze J3. Po przetworzeniu przez obwód podziału sygnał wyjściowy dwóch kanałów o różnicy faz 90° i współczynniku wypełnienia 1:1 w jednym cyklu jest wyprowadzany przez złącze J3. Podziel sygnał fali prostokątnej. Po tym, jak dwa numery pozycji fali prostokątnej są sterowane przez obwód napędowy w obwodzie podstawowym, są to odpowiednie sygnały kanałów Ua1 i Ua2, które są wyprowadzane do systemu CMC przez złącze J2.
Ponadto celem układu synchronizacji jest uzyskanie impulsów odniesienia fali prostokątnej odpowiadających zboczom natarcia i zbocza sygnału fali prostokątnej Ua1 i Ua2.
3. Powszechne formy uszkodzeń urządzeń detekcyjnych
(1) Drgania mechaniczne (podczas przyspieszania/zwalniania)
1) Koder impulsów działa nieprawidłowo. W tym momencie sprawdź, czy napięcie na zacisku linii sprzężenia zwrotnego na jednostce prędkości spada w określonym punkcie. Jeśli jest spadek, oznacza to, że enkoder impulsowy jest uszkodzony i należy go wymienić.
2) Sprzęgło krzyżowe enkodera impulsowego może zostać uszkodzone, powodując niezsynchronizowanie prędkości wału z wykrytą prędkością. Sprzęgło należy wymienić.
3) Jeśli generator obrotomierza ulegnie awarii, obrotomierz należy naprawić lub wymienić.
(2) Ucieczka mechaniczna (nadmierna prędkość). W przypadku sprawdzania sterownika położenia i sterownika prędkości należy sprawdzić następujące punkty:
1) Sprawdź, czy okablowanie enkodera impulsowego jest nieprawidłowe, sprawdź, czy okablowanie enkodera jest dodatnim sprzężeniem zwrotnym i czy faza A i faza B są połączone odwrotnie.
2) Sprawdź, czy sprzęgło enkodera impulsowego nie jest uszkodzone. Jeśli jest uszkodzony, wymień sprzęgło.
3) Sprawdź, czy zacisk tachogeneratora jest podłączony odwrotnie i czy przewód sygnału wzbudzenia jest podłączony nieprawidłowo.
(3) Wrzeciono nie może być zorientowane lub orientacja nie jest na miejscu. Sprawdź ustawienie i regulację obwodu sterowania orientacją, sprawdź płytkę orientacji i regulację płytki drukowanej sterowania wrzecionem. Jednocześnie sprawdź, czy czujnik położenia (enkoder) nie jest uszkodzony.
(4) Posuw wibracji osi współrzędnych. Po sprawdzeniu, czy cewka silnika jest zwarta, czy mechaniczna śruba pociągowa jest dobrze podłączona do silnika i czy cały układ serwo jest stabilny, należy sprawdzić, czy kod impulsu jest dobry, czy połączenie sprzęgające jest stabilne i niezawodne oraz czy obrotomierz jest niezawodny.
(5) Alarm spowodowany błędem programu i błędem działania w alarmie NC. Na przykład NC zgłasza 090# i 091# systemu FAUNUC-6ME. Pojawia się alarm NC, który może być spowodowany awarią obwodu głównego i zbyt niską prędkością posuwu. Jednocześnie możliwe jest również, że enkoder impulsów jest zły; napięcie zasilania enkodera impulsowego jest zbyt niskie. W tym momencie wyreguluj napięcie zasilania 15 V tak, aby wartość napięcia na zacisku +5 V na płycie głównej zawierała się w granicach 4,95–5,10 V; brak impulsu wejściowego Sygnał jednoobrotowy enkodera nie może normalnie wykonać powrotu do punktu odniesienia.
(6) Alarm systemu serwo. Takie jak FAUNUC-6ME system's serwo alarm 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 system's serwo alarm I364#, SINUMERIK8 system&# Alarm serwomechanizmu 39; 114#, 104# itd. Gdy pojawi się powyższy numer alarmu, może to oznaczać: uszkodzony sygnał sprzężenia zwrotnego enkodera impulsów osi, zwarcie i utratę sygnału, użyj oscyloskopu do pomiaru fazy A i B- sygnał fazy jednoobrotowej; enkoder jest zanieczyszczony, zbyt brudny, a sygnał nie może być prawidłowo odebrany.
Krótko mówiąc, w przypadku awarii sprzętu CNC wskaźnik awaryjności elementów wykrywania jest stosunkowo wysoki. Dopóki prawidłowe stosowanie i wzmocnienie konserwacji oraz dogłębna analiza występujących problemów, wskaźnik awaryjności zostanie zmniejszony, a awarię można szybko rozwiązać, aby zapewnić normalne działanie sprzętu.
