Елементът за откриване на позиция се състои от елемент за откриване (сензор) и устройство за обработка на сигнали и е важна част от сервосистемата със затворен цикъл на хоризонталната машина с ЦПУ. Неговата функция е да открие действителната стойност на позицията и скоростта на работната маса и да изпраща сигнали за обратна връзка към устройството за цифрово управление или серво устройството, като по този начин образува управление със затворен контур. Елементът за откриване обикновено използва принципа на светлината или магнетизма, за да завърши откриването на позиция или скорост.
Елементът за откриване на позиция е разделен на елемент за директно измерване и елемент за непряко измерване според метода на откриване. Елементите за линейно откриване обикновено се използват при измерване на линейното движение на машинния инструмент, което се нарича директно измерване, а образуваното управление на позицията в затворен контур се нарича управление с пълен затворен контур. Точността на измерване зависи главно от точността на измервателния елемент и не се влияе от точността на предаването на машината. Тъй като линейното изместване на масата на металорежещи машини има точна пропорционална връзка с ъгъла на въртене на задвижващия двигател, методът на задвижване и откриване на ъгъла на въртене на двигателя или винта може да се използва за непряко измерване на разстоянието на движение на масата. Този метод се нарича непряко измерване. Позиционното управление със затворен контур се нарича управление с полузатворен контур. Точността на измерване зависи от точността на детекторния елемент и задвижващата верига на подаващата машина. Точността на обработка на CNC машини със затворен цикъл се определя до голяма степен от точността на устройството за откриване на позиция. Инструментите с ЦПУ имат много строги изисквания към елементите за откриване на позиция и тяхната разделителна способност обикновено е между 0,001 и 0,01 mm или по-малко.
1. Изискванията на захранващата сервосистема за устройството за измерване на положението
Захранващата серво система има високи изисквания към устройството за измерване на положение:
1) Малко влияние на температурата и влажността, надеждна работа, добро запазване на точността и силна способност срещу смущения.
2) Може да отговори на изискванията за точност, скорост и обхват на измерване.
3) Лесен за използване и поддръжка, адаптиране към работната среда на машинните инструменти.
4) Ниска цена.
5) Лесно е да се реализира високоскоростно динамично измерване и обработка и лесно да се реализира автоматизация.
Устройствата за откриване на позиция могат да бъдат разделени на различни категории според различни методи за класификация. Според формата на изходния сигнал той може да бъде класифициран на цифров и аналогов; според типа базова точка на измерване може да се класифицира като инкрементална; според формата на движение на елемента за измерване на позицията, той може да бъде класифициран на ротационен и линеен.
2. Диагностика и отстраняване на неизправности в устройството за откриване
В сравнение с устройството за цифрово управление, вероятността от повреда на елемента за откриване е сравнително висока и често се появява явлението на повреда на кабела, замърсяване на елемента и деформация при сблъсък. Ако се подозира, че е неизправност на детекторния елемент, първо проверете дали има скъсване на кабела, замърсяване, деформация и т.н., а също така можете да определите качеството на детекторния елемент, като измерите неговата мощност, което изисква умения в работата принцип и изходен сигнал на детекторния елемент. По-долу се използва системата SIEMENS като пример за описание.
(1) Въведете сигнала. Връзката на връзката между модула за контрол на позицията на системата SIEMENS CNC и устройството за откриване на позиция.
Изходният сигнал на инкрементално ротационно измервателно устройство или линейно устройство има две форми: di е синусоидален сигнал за напрежение или ток, а EXE е интерполатор за оформяне на импулси; di е сигнал за ниво TTL. Вземете като пример решетъчни линийки с синусоидален изходен ток на HEIDENHA1N'. Решетката се състои от решетъчни линийки, импулсен интерполатор (EXE), кабели и конектори.
По време на движението на машинния инструмент от сканиращия блок се извеждат три комплекта сигнали: два комплекта инкрементални сигнали се генерират от четири фотоклетки и две фотоклетки с 180° фазова разлика са свързани заедно и тяхното push-pull образува фазова разлика от 90° и амплитуда. Двата набора от Ie1 и Ie2 със стойност около 11μA са подобни на синусоидите. Набор от референтни сигнали също са свързани в push-pull форма от две фотоклетки с разлика от 180°. Изходът е пиков сигнал Ie0 с ефективен компонент от около 5,5 μA. Сигналът се генерира само когато премине референтния знак. Така наречената референтна маркировка е, че върху корпуса на решетъчния владетел е монтиран магнит, а на сканиращото устройство е монтиран тръстиков превключвател. Когато тръстиковият превключвател е близо до магнита, референтният сигнал може да бъде изведен.
Двата набора инкрементални сигнали Ie1 и Ie2 влизат в EXE през предавателния кабел и конектори и след усилване и оформяне се извеждат два сигнала с квадратна вълна Ua1 и Ua2 с фазова разлика от 90° и еталонният сигнал Ua0. Тези сигнали са правилно комбинирани и обработени. Това означава, че пет импулса могат да бъдат генерирани в един цикъл на сигнала, тоест 5 пъти честотата се обработва и се изпраща към модула за управление на позицията на CNC през конектора.
(2) Обработка на EXE сигнал. Функцията на интерполатора за оформяне на импулси (EXE) е да усилва, преоформя, умножава честотата и алармира инкременталния сигнал, изходен от линийката или енкодера, и да го извежда към CNC за контрол на позицията. EXE се състои от основна верига и схема на подразделение.
Основната печатна платка съдържа канален усилвател, оформяща верига, задвижваща и алармена верига и т.н. Схемата за подразделение е направена в платка като опция, като двете платки са свързани чрез J3 конектор.
1) Канален усилвател. Когато решетката открива и генерира токови сигнали на синусоида Ie1, Ie2 и Ie0, през каналния усилвател, се извежда определена амплитуда на напрежението на синусоидалния ток.
2) Оформяне на веригата. Въз основа на усилването на Ie1, Ie2 и Ie0, оформящата верига ги преобразува в три съответни квадратни вълнови сигнала Ua1, Ua2 и Ua0. Високото ниво на TTL е по-голямо или равно на 2.5V, а ниското ниво е по-малко или равно на 0.5V. .
3) Алармена верига. Когато решетката причини нула на изходния сигнал на каналния усилвател поради счупване на входния кабел, замърсяване на решетката или повреда на крушката, аларменият сигнал се задвижва от задвижващата верига и след това се извежда към CNC система чрез конектора J2.
4) Схема на подразделение. При контрола на позицията на някои високопрецизни CNC машини (като CNC шлифовъчни машини) се изисква висока разделителна способност за измерване на позицията. Например, точността на решетката сама по себе си не може да бъде удовлетворена. Поради тази причина трябва да се използва схема за подразделяне, за да се подобри разделителната способност. Оценяване за задоволяване на нуждите от високоскоростни машини. Изходният сигнал на каналния усилвател на основната верига е свързан към веригата на подразделение през конектора J3. След като бъде обработен от схемата за подразделяне, изходният сигнал на двата канала с фазова разлика от 90° и коефициент на натоварване 1:1 в един цикъл се извежда през конектора J3. Разделете сигнала с квадратна вълна. След като двата номера на позициите на квадратната вълна се задвижват от задвижващата верига в основната верига, те са съответните сигнали на канала Ua1 и Ua2, които се извеждат към CMC системата от конектора J2.
В допълнение, целта на схемата за синхронизация е да получи референтни импулси с квадратна вълна, съответстващи на предния и задния фронт на сигналите с квадратна вълна Ua1 и Ua2.
3. Често срещани форми на неизправности в устройствата за откриване
(1) Механични трептения (по време на ускорение/забавяне)
1) Импулсният енкодер не работи. В този момент проверете дали напрежението на клемата на линията за обратна връзка на модула за скорост пада в определен момент. Ако има спад, това показва, че импулсният енкодер е дефектен и енкодерът трябва да бъде сменен.
2) Напречната връзка на импулсния енкодер може да се повреди, което да причини несинхронизирана скорост на вала с откритата скорост. Съединителят трябва да се смени.
3) Ако генераторът на тахометъра се повреди, оборотомерът трябва да бъде ремонтиран или заменен.
(2) Механичен разгон (превишаване на скоростта). В случай на проверка на блока за управление на положението и блока за управление на скоростта, трябва да се проверят следните точки:
1) Проверете дали окабеляването на импулсния енкодер е неправилно, проверете дали окабеляването на енкодера е с положителна обратна връзка и дали фазата A и фазата B са свързани обратно.
2) Проверете дали съединителят на импулсния енкодер е повреден. Ако е повреден, сменете съединителя.
3) Проверете дали клемата на тахогенератора е свързана обратно и дали проводникът на сигнала за възбуждане е свързан неправилно.
(3) Шпинделът не може да бъде ориентиран или ориентацията не е на място. Проверете настройката и настройката на веригата за управление на ориентацията, проверете платката за ориентация и настройката на печатната платка за управление на шпиндела. В същото време проверете дали позиционният детектор (енкодерът) е дефектен.
(4) Подаване на вибрации по координационна ос. След като проверите дали бобината на двигателя е късо съединение, дали винтът за механично захранване е добре свързан към двигателя и дали цялата серво система е стабилна, проверете дали импулсният код е добър, дали връзката на съединителя е стабилна и надеждна и дали тахометърът е надежден.
(5) Алармата, причинена от програмна грешка и грешка в работата в NC аларма. Например, NC съобщава 090# и 091# на системата FAUNUC-6ME. Възниква NC аларма, която може да бъде причинена от повреда на основната верига и скоростта на подаване е твърде ниска. В същото време е възможно и импулсният енкодер да е лош; захранващото напрежение на импулсния енкодер е твърде ниско. В този момент регулирайте 15V на захранващото напрежение, така че стойността на напрежението на клемата +5V на основната платка да е в рамките на 4,95～5,10V; няма входен импулс. Еднооборотният сигнал на енкодера не може да извърши нормално връщане на референтната точка.
(6) Аларма на сервосистемата. Като FAUNUC-6ME система's серво аларма 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 система's серво аларма I364#, SINUMERIK8 система's серво аларма 114#, 104# и т.н. Когато се появи горният номер на алармата, това може да е: сигналът за обратна връзка от импулсния енкодер на ос е счупен, късо съединение и загуба на сигнал, използвайте осцилоскоп за измерване на A-фаза и B- фазов еднооборотен сигнал; енкодерът е замърсен, твърде мръсен и сигналът не може да бъде получен правилно.
Накратко, при отказ на оборудване с ЦПУ процентът на отказ на компонентите за откриване е сравнително висок. Докато правилното използване и укрепване на поддръжката и задълбочен анализ на възникналите проблеми, процентът на откази ще бъде намален и повредата може да бъде разрешена бързо, за да се гарантира нормалната работа на оборудването.
