Prvek detekce polohy se skládá z detekčního prvku (senzoru) a zařízení pro zpracování signálu a je důležitou součástí uzavřeného servosystému horizontálního CNC soustruhu. Jeho funkcí je detekovat skutečnou hodnotu polohy a rychlosti pracovního stolu a posílat zpětnovazební signály do numerického řídicího zařízení nebo servozařízení, čímž tvoří řízení s uzavřenou smyčkou. Detekční prvek obecně využívá principu světla nebo magnetismu k dokončení detekce polohy nebo rychlosti.
Prvek detekce polohy se podle způsobu detekce dělí na prvek přímého měření a prvek nepřímého měření. Lineární detekční prvky se obecně používají při měření lineárního pohybu obráběcího stroje, které se nazývá přímé měření, a vytvořené polohové řízení s uzavřenou smyčkou se nazývá řízení s plně uzavřenou smyčkou. Přesnost měření závisí především na přesnosti měřicího prvku a není ovlivněna přesností převodu obráběcího stroje. Vzhledem k tomu, že lineární posuv stolu obráběcího stroje má přesný proporcionální vztah k úhlu natočení hnacího motoru, lze způsob řízení a zjišťování úhlu natočení motoru nebo šroubu použít k nepřímému měření vzdálenosti pohybu stolu. Tato metoda se nazývá nepřímé měření. Polohové řízení se zpětnou vazbou se nazývá řízení s polouzavřenou smyčkou. Přesnost měření závisí na přesnosti detekčního prvku a hnacího řetězu posuvu obráběcího stroje. Přesnost obrábění CNC obráběcích strojů s uzavřenou smyčkou je do značné míry určena přesností zařízení pro detekci polohy. CNC obráběcí stroje mají velmi přísné požadavky na prvky detekce polohy a jejich rozlišení je obvykle mezi 0,001 a 0,01 mm nebo méně.
1. Požadavky na podávací servosystém pro zařízení pro měření polohy
Posuvový servosystém má vysoké požadavky na zařízení pro měření polohy:
1) Malý vliv teploty a vlhkosti, spolehlivý provoz, dobré zachování přesnosti a silná odolnost proti rušení.
2) Může splňovat požadavky na přesnost, rychlost a rozsah měření.
3) Snadné použití a údržba, přizpůsobení pracovnímu prostředí obráběcích strojů.
4) Nízká cena.
5) Je snadné realizovat vysokorychlostní dynamické měření a zpracování a snadno realizovat automatizaci.
Zařízení pro detekci polohy lze rozdělit do různých kategorií podle různých metod klasifikace. Podle formy výstupního signálu jej lze rozdělit na digitální a analogový; podle typu základního bodu měření jej lze klasifikovat jako přírůstkový; podle formy pohybu prvku pro měření polohy jej lze rozdělit na rotační a lineární.
2. Diagnostika a odstraňování poruch v detekčním zařízení
Ve srovnání s numerickým řídicím zařízením je pravděpodobnost selhání detekčního prvku poměrně vysoká a často dochází k jevu poškození kabelu, kontaminaci prvku a kolizní deformaci. Pokud existuje podezření na chybu detekčního prvku, nejprve zkontrolujte, zda nedošlo k přetržení kabelu, zanesení, deformaci atd., a také můžete určit kvalitu detekčního prvku měřením jeho výkonu, což vyžaduje odbornost v práci. princip a výstupní signál detekčního prvku . Jako příklad pro popis je dále uveden systém SIEMENS.
(1) Zadejte signál. Vztah spojení mezi modulem řízení polohy CNC systému SIEMENS a zařízením pro detekci polohy.
Výstupní signál inkrementálního rotačního měřicího zařízení nebo lineárního zařízení má dvě formy: di je napěťový nebo proudový sinusový signál a EXE je interpolátor pro tvarování pulzů; di je signál úrovně TTL. Vezměte si jako příklad pravítko se sinusovým proudovým výstupním proudem HEIDENHA1N' Mřížka se skládá z pravítka mřížky, interpolátoru pro tvarování pulzů (EXE), kabelů a konektorů.
Během pohybu obráběcího stroje vycházejí ze snímací jednotky tři sady signálů: dvě sady inkrementálních signálů jsou generovány čtyřmi fotobuňkami a dvě fotobuňky s fázovým rozdílem 180° jsou spojeny dohromady a jejich push-pull tvoří fázový rozdíl 90° a amplituda. Dvě sady Ie1 a Ie2 s hodnotou asi 11μA jsou podobné sinusovým vlnám. Sada referenčních signálů je rovněž propojena formou push-pull dvěma fotobuňkami s rozdílem 180°. Výstupem je špičatý signál Ie0 s efektivní složkou cca 5,5μA. Signál je generován pouze tehdy, když prochází referenční značkou. Takzvaná referenční značka spočívá v tom, že na pouzdru pravítka mřížky je instalován magnet a na snímací jednotce je instalován jazýčkový spínač. Když je jazýčkový spínač blízko magnetu, může být na výstupu referenční signál.
Dvě sady inkrementálních signálů Ie1 a Ie2 vstupují do EXE přenosovým kabelem a konektory a po zesílení a tvarování jsou na výstupu dva obdélníkové signály Ua1 a Ua2 s fázovým rozdílem 90° a referenční signál Ua0. Tyto signály jsou správně zkombinovány a zpracovány. To znamená, že v jednom cyklu signálu může být generováno pět impulzů, to znamená, že se zpracuje 5násobek frekvence, a odeslány do modulu CNC řízení polohy přes konektor.
(2) Zpracování signálu EXE. Funkcí interpolátoru pro tvarování pulsů (EXE) je zesílit, přetvářet, násobit frekvenci a alarmovat inkrementální signál na výstupu mřížkového pravítka nebo kodéru a odeslat jej do CNC pro řízení polohy. EXE se skládá ze základního obvodu a dílčího obvodu.
Základní deska s plošnými spoji obsahuje kanálový zesilovač, tvarovací obvod, budicí a alarmový obvod atd. Rozdělovací obvod je volitelně proveden do plošného spoje a obě desky jsou propojeny konektorem J3.
1) Kanálový zesilovač. Když mřížka detekuje a generuje sinusové proudové signály Ie1, Ie2 a Ie0, přes kanálový zesilovač je na výstupu určitá amplituda sinusového proudu.
2) Tvarování obvodu. Na základě zesílení Ie1, Ie2 a Ie0 je tvarovací obvod převede na tři odpovídající obdélníkové signály Ua1, Ua2 a Ua0. Vysoká úroveň TTL je větší nebo rovna 2,5 V a nízká úroveň je menší nebo rovna 0,5 V. .
3) Alarmový obvod. Když mřížka způsobí, že výstupní signál kanálového zesilovače je nulový kvůli prasknutí vstupního kabelu, znečištění mřížky nebo poškození žárovky, je alarmový signál řízen řídicím obvodem a poté odeslán do CNC systému pomocí konektoru J2.
4) Dílčí obvod. Při řízení polohy některých vysoce přesných CNC obráběcích strojů (jako jsou CNC brusky) je pro měření polohy vyžadováno vysoké rozlišení. Například přesnost samotného pravítka mřížky nemůže být uspokojena. Z tohoto důvodu musí být pro zlepšení rozlišení použit obvod dělení. Sazba tak, aby vyhovovala potřebám vysokorychlostních obráběcích strojů. Výstupní signál kanálového zesilovače základního obvodu je připojen k dílčímu obvodu přes konektor J3. Po zpracování rozdělovacím obvodem je výstupní signál dvou kanálů s fázovým rozdílem 90° a poměrem střídy 1:1 v jednom cyklu vyveden přes konektor J3. Rozdělte obdélníkový signál. Poté, co jsou dvě obdélníková čísla pozic řízena budicím obvodem v základním obvodu, jsou to odpovídající signály kanálů Ua1 a Ua2, které jsou výstupem do systému CMC konektorem J2.
Kromě toho je účelem synchronizačního obvodu získat obdélníkové referenční impulsy odpovídající náběžné a sestupné hraně obdélníkových signálů Ual a Ua2.
3. Běžné formy poruch detekčních zařízení
(1) Mechanické kmitání (během zrychlování/zpomalování)
1) Pulzní kodér nefunguje správně. V tomto okamžiku zkontrolujte, zda napětí na svorce zpětnovazebního vedení na jednotce otáček v určitém bodě neklesne. Pokud dojde k poklesu, znamená to, že je vadný snímač impulzů a snímač by měl být vyměněn.
2) Křížová spojka pulzního snímače může být poškozena, což způsobí, že otáčky hřídele nebudou synchronizovány se zjištěnými otáčkami. Spojka by měla být vyměněna.
3) Pokud dojde k poruše generátoru otáčkoměru, měl by být otáčkoměr opraven nebo vyměněn.
(2) Mechanický útěk (překročení rychlosti). V případě kontroly jednotky řízení polohy a jednotky řízení rychlosti je třeba zkontrolovat následující body:
1) Zkontrolujte, zda není správné zapojení pulsního enkodéru, zda má enkodér kladnou zpětnou vazbu a zda jsou fáze A a fáze B zapojeny opačně.
2) Zkontrolujte, zda není poškozená spojka pulzního snímače. Pokud je poškozená, vyměňte spojku.
3) Zkontrolujte, zda je svorka tachogenerátoru připojena opačně a zda není správně připojen vodič buzení.
(3) Vřeteno nelze orientovat nebo orientace není na místě. Zkontrolujte nastavení a seřízení obvodu ovládání orientace, zkontrolujte desku orientace a seřízení desky plošných spojů ovládání vřetena. Současně zkontrolujte, zda není vadný snímač polohy (kodér).
(4) Vibrační posuv souřadnicové osy. Po kontrole, zda je cívka motoru zkratovaná, zda je šroub mechanického posuvu dobře připojen k motoru a zda je celý servosystém stabilní, zkontrolujte, zda je pulzní kód dobrý, zda je spojení spojky stabilní a spolehlivé a zda je tachometr spolehlivý.
(5) Alarm způsobený chybou programu a provozní chybou v NC alarmu. Například NC hlásí 090# a 091# systému FAUNUC-6ME. Objeví se alarm NC, který může být způsoben poruchou hlavního okruhu a příliš nízkou rychlostí posuvu. Současně je také možné, že pulzní kodér je špatný; napájecí napětí pulzního kodéru je příliš nízké. Nyní upravte 15V napájecího napětí tak, aby hodnota napětí na svorce +5V hlavní obvodové desky byla v rozmezí 4,95–5,10 V; není žádný vstupní impuls Jednootáčkový signál kodéru nemůže normálně provést návrat referenčního bodu.
(6) Alarm servosystému. Jako například servoalarm systému FAUNUC-6ME's 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, systém SINUMERIK880's servo alarm I364#, systém SINUMERIK8's alarm serva 114#, 104# atd. Když se objeví výše uvedené číslo alarmu, může to být: signál zpětné vazby pulzního kodéru osy je přerušený, zkrat a ztráta signálu, použijte osciloskop k měření fáze A a B- fázový jednootáčkový signál; kodér je znečištěný, příliš znečištěný a signál nelze správně přijímat.
Stručně řečeno, při selhání CNC zařízení je poruchovost detekčních komponent poměrně vysoká. Dokud je správné používání a posilování údržby a hloubková analýza problémů, které se vyskytnou, bude snížena míra poruch a porucha může být rychle vyřešena, aby byl zajištěn normální provoz zařízení.
