Element za detekciju položaja sastoji se od elementa za detekciju (senzora) i uređaja za obradu signala, i važan je dio servo sistema zatvorene petlje horizontalne cnc strugove mašine. Njegova funkcija je da detektuje stvarnu vrijednost položaja i brzine radnog stola, te šalje povratne signale do numeričkog upravljačkog uređaja ili servo uređaja, čime se formira kontrola zatvorene petlje. Element za detekciju općenito koristi princip svjetlosti ili magnetizma da dovrši detekciju položaja ili brzine.
Element za detekciju položaja se prema metodi detekcije deli na element direktnog merenja i element indirektnog merenja. Elementi za linearnu detekciju se općenito koriste pri mjerenju linearnog kretanja alatne mašine, što se naziva direktno mjerenje, a formirana kontrola u zatvorenom krugu naziva se kontrola u punoj zatvorenoj petlji. Preciznost merenja uglavnom zavisi od tačnosti mernog elementa i na nju ne utiče tačnost prenosa mašine alatke. Budući da linearni pomak stola alatne mašine ima tačan proporcionalni odnos sa uglom rotacije pogonskog motora, metoda vožnje i detekcije ugla rotacije motora ili vijka može se koristiti za indirektno merenje udaljenosti pomeranja stola. Ova metoda se naziva indirektno mjerenje. Kontrola položaja u zatvorenom krugu naziva se kontrola u polu-zatvorenoj petlji. Preciznost mjerenja ovisi o točnosti elementa za detekciju i pogonskog lanca za uvlačenje alatne mašine. Točnost obrade CNC alatnih strojeva zatvorene petlje u velikoj je mjeri određena preciznošću 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 sistema napajanja za uređaj za mjerenje položaja
Servo sistem za dovod ima visoke zahtjeve za uređaj za mjerenje položaja:
1) Mali uticaj temperature i vlažnosti, pouzdan rad, dobro zadržavanje tačnosti i jaka sposobnost protiv smetnji.
2) Može ispuniti zahtjeve za tačnost, brzinu i opseg mjerenja.
3) Jednostavan za upotrebu i održavanje, prilagođavanje radnom okruženju alatnih mašina.
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 tačke merenja, može se klasifikovati 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 poređenju sa uređajem za numeričko upravljanje, verovatnoća kvara detektorskog elementa je relativno velika, a često se javlja i fenomen oštećenja kabla, kontaminacije elementa i deformacije sudara. Ako se sumnja da je kvar na elementu za detekciju, prvo provjerite ima li lomljenja kabla, zaprljanja, deformacija itd., a kvalitet detektorskog elementa možete utvrditi i mjerenjem njegove snage, što zahtijeva stručnost u radu. princip i izlazni signal elementa za detekciju. U nastavku se uzima SIEMENS sistem kao primjer za opis.
(1) Unesite signal. Odnos veze između modula za kontrolu položaja SIEMENS CNC sistema i uređaja za detekciju položaja.
Izlazni signal inkrementalnog rotacionog 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 nivoa. Uzmite HEIDENHA1N's sinusoidno strujno izlazno rešetkasto ravnalo kao primjer. Rešetka se sastoji od rešetkastog ravnala, interpolatora za oblikovanje impulsa (EXE), kablova i konektora.
Tokom kretanja alatne mašine, tri seta signala izlaze iz jedinice za skeniranje: dva seta inkrementalnih signala generišu četiri fotoćelije, a dve fotoćelije sa faznom razlikom od 180° su povezane zajedno, a njihov push-pull formira fazna razlika od 90° i amplituda. Dva skupa Ie1 i Ie2 sa vrijednošću od oko 11μA su slični sinusnim valovima. Skup referentnih signala je također povezan u push-pull obliku pomoću dvije fotoćelije sa razlikom od 180°. Izlaz je spike signal Ie0 sa efektivnom komponentom od oko 5.5μA. Signal se generira samo kada prođe referentnu oznaku. Takozvana referentna oznaka je da je magnet ugrađen na kućište rešetkastog ravnala, a na jedinici za skeniranje ugrađen je reed prekidač. Kada je reed prekidač blizu magneta, može se emitovati referentni signal.
Dva seta 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 sa faznom razlikom od 90° i referentni signal Ua0. Ovi signali se pravilno kombinuju i obrađuju. Odnosno, pet impulsa se može generirati u jednom ciklusu signala, to jest, obrađuje se 5 puta veća frekvencija i šalje se na CNC modul za kontrolu položaja preko konektora.
(2) Obrada EXE signala. Funkcija interpolatora za oblikovanje impulsa (EXE) je da pojača, preoblikuje, umnožava frekvenciju i alarmira inkrementalni izlazni signal pomoću ravnala rešetke ili enkodera, te ga odašilje CNC-u za kontrolu položaja. EXE se sastoji od osnovnog kola i kola za podjele.
Osnovna štampana ploča sadrži pojačivač kanala, kolo za oblikovanje, pogonsko i alarmno kolo, itd. Podijeljeno kolo je napravljeno u pločicu kao opcionu funkciju, a dvije ploče su povezane preko J3 konektora.
1) Kanalno pojačalo. Kada rešetka detektuje i generiše strujne signale sinusnog talasa Ie1, Ie2 i Ie0, kroz kanalski pojačavač, izlazi određena amplituda napona sinusne struje.
2) Oblikovanje kola. Na osnovu pojačanja Ie1, Ie2 i Ie0, kolo za oblikovanje ih pretvara u tri odgovarajuća kvadratna signala Ua1, Ua2 i Ua0. Visoki TTL nivo je veći ili jednak 2,5V, a niski nivo manji ili jednak 0,5V. .
3) Alarmni krug. Kada rešetka uzrokuje da izlazni signal kanalnog pojačala bude nula zbog loma ulaznog kabla, zagađenja rešetke ili oštećenja žarulje, signal alarma pokreće pogonsko kolo, a zatim izlazi na CNC sistema preko konektora J2.
4) Krug podjele. U kontroli pozicije 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 tačnost ravnala za rešetke. Iz tog razloga, za poboljšanje rezolucije mora se koristiti kolo za podjelu. Stopa za zadovoljavanje potreba za alatnim mašinama velike brzine. Izlazni signal pojačivača kanala osnovnog kola je spojen na podjelno kolo preko konektora J3. Nakon obrade od strane sklopa za podjelu, izlazni signal dva kanala sa faznom razlikom od 90° i radnim odnosom od 1:1 u jednom ciklusu izlazi preko konektora J3. Podijelite signal pravokutnog talasa. Nakon što su dva broja kvadratnog talasa pokretana od strane pogonskog kola u osnovnom kolu, oni su odgovarajući signali kanala Ua1 i Ua2, koji se izlaze u CMC sistem preko konektora J2.
Pored toga, svrha kola za sinhronizaciju je da dobije referentne impulse pravougaonog talasa koji odgovaraju prednjoj i zadnjoj ivici signala pravokutnog talasa Ua1 i Ua2.
3. Uobičajeni oblici kvarova u uređajima za detekciju
(1) Mehaničke oscilacije (tokom ubrzanja/usporavanja)
1) Impulsni enkoder 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 enkoder treba zamijeniti.
2) Unakrsna spojnica pulsnog enkodera može biti oštećena, uzrokujući da brzina osovine bude nesinhronizirana s detektovanom brzinom. Spojnicu treba zamijeniti.
3) Ako generator tahometra pokvari, tahometar 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 da li je ožičenje pulsnog enkodera pogrešno, provjerite da li je ožičenje enkodera pozitivno povratno i da li su faza A i faza B spojene obrnuto.
2) Provjerite je li spojnica pulsnog enkodera oštećena. Ako je oštećena, zamijenite spojnicu.
3) Provjerite da li je terminal tahogeneratora povezan obrnuto i da li je žica signala pobude pogrešno spojena.
(3) Vreteno se ne može orijentirati ili orijentacija nije na svom mjestu. Provjerite podešavanje i podešavanje upravljačkog kruga za orijentaciju, provjerite ploču za orijentaciju i podešavanje štampane ploče za kontrolu vretena. Istovremeno provjerite da li je detektor položaja (enkoder) neispravan.
(4) Dovod vibracija po koordinatnoj osi. Nakon što provjerite da li je zavojnica motora u kratkom spoju, da li je mehanički vijak dobro spojen na motor i da li je cijeli servo sistem stabilan, provjerite da li je pulsni kod dobar, da li je spoj spojnice stabilan i pouzdan i da li je tahometar pouzdan.
(5) Alarm uzrokovan programskom greškom i greškom u radu u NC alarmu. Na primjer, NC javlja 090# i 091# sistema FAUNUC-6ME. Pojavljuje se NC alarm, što može biti uzrokovano kvarom glavnog kola i preniskom brzinom pomaka. Istovremeno, moguće je i da je pulsni enkoder loš; napon napajanja impulsnog enkodera 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 sistema. Kao što je FAUNUC-6ME sistem's servo alarm 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 sistem's servo alarm I364#, SINUMERIK8 sistem's servo alarm 114#, 104#, itd. Kada se pojavi gornji broj alarma, to može biti: povratni signal enkodera impulsa osovine je prekinut, kratki spoj i gubitak signala, koristite osciloskop za mjerenje A-faze i B- fazni signal od jednog obrtaja; enkoder je kontaminiran, previše prljav i signal se ne može pravilno primiti.
Ukratko, u slučaju kvara CNC opreme, stopa kvarova komponenti za detekciju je relativno visoka. Sve dok se pravilnom upotrebom i jačanjem održavanja, kao i dubinskom analizom problema koji se javljaju, stopa kvarova će biti smanjena, a kvar se može brzo riješiti kako bi se osigurao normalan rad opreme.
