Element za detekciju položaja sastoji se od elementa za detekciju (senzora) i uređaja za obradu signala, te je važan dio servo sustava zatvorene petlje horizontalnog cnc tokaričkog stroja. Njegova je funkcija detektirati stvarnu vrijednost položaja i brzine radnog stola, te poslati povratne signale do numeričkog upravljačkog uređaja ili servo uređaja, čime se formira kontrola zatvorene petlje. Element za detekciju općenito koristi princip svjetla ili magnetizma da dovrši detekciju položaja ili brzine.
Element za detekciju položaja podijeljen je na element izravnog mjerenja i element neizravnog mjerenja prema metodi detekcije. Linearni detektorski elementi se općenito koriste pri mjerenju linearnog kretanja alatnog stroja, što se naziva izravno mjerenje, a formirana kontrola položaja u zatvorenoj petlji naziva se upravljanje u punoj zatvorenoj petlji. Točnost mjerenja uglavnom ovisi o točnosti mjernog elementa i na nju ne utječe točnost prijenosa alatnog stroja. Budući da linearni pomak stola alatnog stroja ima točan proporcionalni odnos s kutom rotacije pogonskog motora, metoda vožnje i detekcije kuta rotacije motora ili vijka može se koristiti za neizravno mjerenje udaljenosti pomicanja stola. Ova metoda se naziva neizravno mjerenje. Upravljanje položajem u zatvorenoj petlji naziva se upravljanje s polu-zatvorenom petljom. Točnost mjerenja ovisi o točnosti elementa za detekciju i pogonskog lanca za dovod alatnih strojeva. Točnost obrade CNC alatnih strojeva zatvorene petlje uvelike je određena točnošću uređaja za detekciju položaja. CNC alatni strojevi imaju vrlo stroge zahtjeve za elemente za detekciju položaja, a njihova rezolucija je obično između 0,001 i 0,01 mm ili manje.
1. Zahtjevi servo sustava napajanja za uređaj za mjerenje položaja
Servo sustav za dovod ima visoke zahtjeve za uređaj za mjerenje položaja:
1) Mali utjecaj temperature i vlage, pouzdan rad, dobro zadržavanje točnosti i jaka sposobnost protiv smetnji.
2) Može zadovoljiti zahtjeve za točnost, brzinu i raspon mjerenja.
3) Jednostavan za korištenje i održavanje, prilagođavanje radnom okruženju alatnih strojeva.
4) Niska cijena.
5) Lako je realizirati dinamičko mjerenje i obradu velike brzine i lako je realizirati automatizaciju.
Uređaji za detekciju položaja mogu se podijeliti u različite kategorije prema različitim metodama klasifikacije. Prema obliku izlaznog signala može se podijeliti na digitalni i analogni; prema vrsti bazne točke mjerenja može se klasificirati kao inkrementalna; prema obliku kretanja elementa za mjerenje položaja može se podijeliti na rotacijski i linearni.
2. Dijagnoza i otklanjanje kvarova na uređaju za detekciju
U usporedbi s uređajem za numeričko upravljanje, vjerojatnost kvara detektorskog elementa je relativno visoka, a često se javlja i fenomen oštećenja kabela, kontaminacije elementa i deformacije sudara. Ako se sumnja da je kriv detektor, prvo provjerite ima li puknuća kabela, zaprljanja, deformacija itd., a kvalitetu detektorskog elementa možete utvrditi i mjerenjem njegove snage, što zahtijeva stručnost u radu. princip i izlazni signal elementa za detekciju . Sljedeći je sustav SIEMENS kao primjer za opis.
(1) Unesite signal. Odnos veze između modula za kontrolu položaja SIEMENS CNC sustava i uređaja za detekciju položaja.
Izlazni signal inkrementalnog rotacijskog mjernog uređaja ili linearnog uređaja ima dva oblika: di je naponski ili strujni sinusoidni signal, a EXE je interpolator za oblikovanje impulsa; di je signal TTL razine. Uzmimo HEIDENHA1N's sinusoidno strujno izlazno rešetkasto ravnalo kao primjer. Rešetka se sastoji od rešetkastog ravnala, interpolatora za oblikovanje impulsa (EXE), kabela i konektora.
Tijekom kretanja alatnog stroja, iz jedinice za skeniranje izlaze tri seta signala: dva seta inkrementalnih signala generiraju četiri fotoćelije, a dvije fotoćelije s faznom razlikom od 180° su povezane zajedno, a njihov push-pull tvori fazna razlika od 90° i amplituda. Dva skupa Ie1 i Ie2 s vrijednošću od oko 11μA slični su sinusnim valovima. Skup referentnih signala također je povezan u push-pull obliku pomoću dvije fotoćelije s razlikom od 180°. Izlaz je spike signal Ie0 s efektivnom komponentom od oko 5,5 μA. Signal se generira samo kada prođe referentnu oznaku. Takozvana referentna oznaka je da je na kućištu rešetkastog ravnala ugrađen magnet, a na jedinici za skeniranje ugrađen je reed prekidač. Kada je reed prekidač blizu magneta, može se ispustiti referentni signal.
Dva skupa inkrementalnih signala Ie1 i Ie2 ulaze u EXE preko prijenosnog kabela i konektora, a nakon pojačanja i oblikovanja izlaze dva kvadratna signala Ua1 i Ua2 s faznom razlikom od 90° i referentni signal Ua0. Ti se signali pravilno kombiniraju i obrađuju. Odnosno, pet impulsa se može generirati u jednom signalnom ciklusu, to jest, obrađuje se 5 puta veća frekvencija i šalje se CNC modulu za upravljanje položajem preko konektora.
(2) EXE obrada signala. Funkcija interpolatora za oblikovanje impulsa (EXE) je pojačavanje, preoblikovanje, množenje frekvencije i alarmiranje inkrementalnog izlaznog signala pomoću ravnala rešetke ili enkodera, te ga odašiljati CNC-u za kontrolu položaja. EXE se sastoji od osnovnog sklopa i sklopa podjele.
Tiskana ploča osnovnog kruga sadrži pojačalo kanala, krug za oblikovanje, pogonski i alarmni krug, itd. Podjelni krug je napravljen u sklopnu ploču kao izbornu funkciju, a dvije ploče su spojene preko J3 konektora.
1) Kanalno pojačalo. Kada rešetka detektira i generira signale struje sinusnog vala Ie1, Ie2 i Ie0, kroz kanalsko pojačalo, izlazi određena amplituda napona sinusne struje.
2) Oblikovanje kruga. Na temelju pojačanja Ie1, Ie2 i Ie0, krug oblikovanja ih pretvara u tri odgovarajuća kvadratna signala Ua1, Ua2 i Ua0. TTL visoka razina je veća ili jednaka 2,5 V, a niska razina manja ili jednaka 0,5 V. .
3) Alarmni krug. Kada rešetka uzrokuje da izlazni signal kanalnog pojačala bude nula zbog prekida ulaznog kabela, onečišćenja rešetke ili oštećenja žarulje, signal alarma pokreće pogonski krug, a zatim izlazi na CNC sustava preko konektora J2.
4) Krug podjele. U kontroli položaja nekih visoko preciznih CNC alatnih strojeva (kao što su CNC brusilice), potrebna je visoka rezolucija za mjerenje položaja. Na primjer, ne može se zadovoljiti samo točnost ravnala za rešetke. Zbog toga se za poboljšanje razlučivosti mora koristiti sklop za podjelu. Stopa za zadovoljavanje potreba za alatnim strojevima velike brzine. Izlazni signal pojačala kanala osnovnog kruga spojen je na sklop za razdjelni krug preko konektora J3. Nakon što ga obradi sklop za podjelu, izlazni signal dvaju kanala s faznom razlikom od 90° i radnim omjerom od 1:1 u jednom ciklusu izlazi kroz konektor J3. Podijelite signal pravokutnog vala. Nakon što pogonski krug u osnovnom krugu pokreće dva kvadratna broja položaja vala, oni su odgovarajući signali kanala Ua1 i Ua2, koji se izlaze u CMC sustav preko konektora J2.
Osim toga, svrha sinkronizacijskog kruga je dobiti referentne impulse pravokutnog vala koji odgovaraju prednjem i zadnjem bridu signala pravokutnog vala Ua1 i Ua2.
3. Uobičajeni oblici kvarova u uređajima za detekciju
(1) Mehaničke oscilacije (tijekom ubrzanja/usporavanja)
1) Impulsni koder je neispravan. U ovom trenutku provjerite pada li napon terminala povratne veze na jedinici brzine u određenoj točki. Ako dođe do pada, to znači da je pulsni enkoder neispravan i davač treba zamijeniti.
2) Poprečna spojka kodera impulsa može biti oštećena, što može uzrokovati neskladu brzine osovine s detektiranom brzinom. Spojnicu treba zamijeniti.
3) Ako generator obrtomjera pokvari, okretomjer treba popraviti ili zamijeniti.
(2) Mehanički bijeg (brzina). U slučaju provjere jedinice za kontrolu položaja i jedinice za kontrolu brzine, potrebno je provjeriti sljedeće točke:
1) Provjerite je li ožičenje pulsnog enkodera pogrešno, provjerite je li ožičenje enkodera pozitivno povratno i jesu li faza A i faza B spojene obrnuto.
2) Provjerite je li spojnica davača impulsa oštećena. Ako je oštećena, zamijenite spojnicu.
3) Provjerite je li stezaljka tahogeneratora spojena obrnuto i je li žica signala uzbude neispravno spojena.
(3) Vreteno se ne može orijentirati ili orijentacija nije na mjestu. Provjerite postavku i podešavanje kruga za upravljanje orijentacijom, provjerite orijentacijsku ploču i podešavanje tiskane ploče za upravljanje vretenom. Istodobno provjerite je li detektor položaja (enkoder) neispravan.
(4) Dovod vibracija po koordinatnoj osi. Nakon provjere je li zavojnica motora u kratkom spoju, je li mehanički dovodni vijak dobro spojen s motorom i je li cijeli servo sustav stabilan, provjerite je li pulsni kod dobar, je li spojni spoj stabilan i pouzdan i je li tahometar pouzdan.
(5) Alarm uzrokovan programskom greškom i greškom u radu u NC alarmu. Na primjer, NC javlja 090# i 091# sustava FAUNUC-6ME. Pojavljuje se NC alarm, što može biti uzrokovano kvarom glavnog kruga i preniskom brzinom pomaka. Istodobno, također je moguće da je pulsni koder loš; napon napajanja pulsnog kodera je prenizak. U ovom trenutku podesite 15V napona napajanja tako da vrijednost napona na terminalu +5V glavne ploče bude unutar 4,95～5,10V; nema ulaznog impulsa Jednookretni signal enkodera ne može normalno izvesti povrat referentne točke.
(6) Alarm servo sustava. Kao što je FAUNUC-6ME sustav's servo alarm 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 sustav's servo alarm I364#, SINUMERIK8 sustav's servo alarm 114#, 104#, itd. Kada se pojavi gornji broj alarma, to može biti: povratni signal enkodera impulsa osi je prekinut, kratki spoj i gubitak signala, koristite osciloskop za mjerenje A-faze i B- fazni signal jednog okretaja; koder je kontaminiran, previše prljav i signal se ne može ispravno primiti.
Ukratko, u kvaru CNC opreme, stopa kvara komponenti za detekciju je relativno visoka. Sve dok ispravna upotreba i jačanje održavanja, te dubinska analiza problema koji se javljaju, stopa kvarova će se smanjiti, a kvar se može brzo riješiti kako bi se osigurao normalan rad opreme.
