Positionsdetekteringselementet består av ett detekteringselement (sensor) och en signalbehandlingsanordning och är en viktig del av det horisontella cnc-svarvmaskinens slutna servosystem. Dess funktion är att detektera det faktiska värdet av arbetsbordets position och hastighet, och skicka återkopplingssignaler till den numeriska styrenheten eller servoenheten, och därigenom bilda en sluten-loop-kontroll. Detekteringselementet använder i allmänhet principen om ljus eller magnetism för att slutföra detekteringen av position eller hastighet.
Positionsdetekteringselementet är uppdelat i direkt mätelement och indirekt mätelement enligt detekteringsmetoden. Linjära detekteringselement används vanligtvis vid mätning av den linjära rörelsen hos verktygsmaskinen, vilket kallas direkt mätning, och den bildade positionsstyrningen med sluten slinga kallas full-sluten slinga. Mätnoggrannheten beror huvudsakligen på mätelementets noggrannhet och påverkas inte av noggrannheten hos verktygsmaskinens transmission. Eftersom den linjära förskjutningen av verktygsmaskinsbordet har ett noggrant proportionellt förhållande med drivmotorns rotationsvinkel, kan metoden för att driva och detektera rotationsvinkeln för motorn eller skruven användas för att indirekt mäta bordets rörelsesträcka. Denna metod kallas indirekt mätning. Positionsstyrningen med sluten slinga kallas semi-closed-loop-kontroll. Mätnoggrannheten beror på noggrannheten hos detekteringselementet och verktygsmaskinens drivkedja. Bearbetningsnoggrannheten för CNC-verktygsmaskiner med slutna slinga bestäms till stor del av noggrannheten hos positionsdetekteringsanordningen. CNC-verktygsmaskiner har mycket strikta krav på positionsdetekteringselement, och deras upplösning är vanligtvis mellan 0,001 och 0,01 mm eller mindre.
1. Kraven på matarservosystemet för positionsmätanordningen
Matarservosystemet har höga krav på positionsmätaren:
1) Lite påverkan av temperatur och fuktighet, tillförlitlig drift, god noggrannhet och stark anti-interferensförmåga.
2) Det kan uppfylla kraven på noggrannhet, hastighet och mätområde.
3) Lätt att använda och underhålla, anpassa till arbetsmiljön för verktygsmaskiner.
4) Låg kostnad.
5) Det är lätt att realisera höghastighets dynamisk mätning och bearbetning och lätt att realisera automatisering.
Positionsdetekteringsanordningar kan delas in i olika kategorier enligt olika klassificeringsmetoder. Enligt formen på utsignalen kan den klassificeras i digital och analog; beroende på typen av mätbaspunkt kan den klassificeras som inkrementell; beroende på rörelseformen för positionsmätelementet kan det klassificeras i roterande och linjärt.
2. Diagnos och eliminering av fel i detekteringsanordningen
Jämfört med den numeriska styranordningen är sannolikheten för fel på detekteringselementet relativt hög, och fenomenet med kabelskador, elementförorening och kollisionsdeformation uppstår ofta. Om det misstänks vara felet på detekteringselementet, kontrollera först om det finns kabelbrott, nedsmutsning, deformation etc., och du kan också bestämma kvaliteten på detekteringselementet genom att mäta dess effekt, vilket kräver skicklighet i arbetet princip och utsignal från detektionselementet . Följande tar SIEMENS-systemet som ett exempel för beskrivning.
(1) Mata in signalen. Kopplingsförhållandet mellan positionskontrollmodulen i SIEMENS CNC-systemet och positionsdetekteringsanordningen.
Utsignalen från inkrementell roterande mätanordning eller linjär anordning har två former: di är en sinusformad spännings- eller strömsignal, och EXE är en pulsformande interpolator; di är en TTL-nivåsignal. Ta HEIDENHA1N's sinusformade strömutgångsgitterlinjal som ett exempel. Gallret är sammansatt av gitterlinjal, pulsformningsinterpolator (EXE), kablar och kontakter.
Under verktygsmaskinens rörelse matas tre uppsättningar signaler ut från skanningsenheten: två uppsättningar inkrementella signaler genereras av fyra fotoceller, och två fotoceller med en fasskillnad på 180° är sammankopplade, och deras push-pull bildar en fasskillnad på 90° och amplitud. De två uppsättningarna Ie1 och Ie2 med ett värde på cirka 11μA liknar sinusvågor. En uppsättning referenssignaler är också kopplade i push-pull-form av två fotoceller med en skillnad på 180°. Utgången är en spiksignal Ie0 med en effektiv komponent på cirka 5,5μA. Signalen genereras först när den passerar referensmärket. Det så kallade referensmärket är att en magnet är installerad på gallerlinjalens hölje och en reedomkopplare är installerad på skanningsenheten. När reed-omkopplaren är nära magneten kan referenssignalen matas ut.
De två uppsättningarna av inkrementella signaler Ie1 och Ie2 går in i EXE via överföringskabeln och anslutningarna, och efter förstärkning och formning matas två fyrkantsvågsignaler Ua1 och Ua2 med en fasskillnad på 90° och referenssignalen Ua0 ut. Dessa signaler är korrekt kombinerade och bearbetade. Det vill säga, fem pulser kan genereras i en signalcykel, det vill säga 5 gånger frekvensen bearbetas, och skickas till CNC-positionskontrollmodulen via kontakten.
(2) EXE-signalbehandling. Funktionen hos pulsformningsinterpolatorn (EXE) är att förstärka, omforma, frekvensmultiplicera och larma den inkrementella signalen som matas ut av gitterlinjalen eller kodaren, och mata ut den till CNC:n för positionskontroll. EXE består av baskrets och underavdelningskrets.
Grundkretskortet innehåller kanalförstärkare, formningskrets, driv- och larmkrets etc. Uppdelningskretsen görs till ett kretskort som en valfri funktion, och de två korten ansluts via J3-kontakten.
1) Kanalförstärkare. När gittret detekterar och genererar sinusvågsströmsignalerna Ie1, Ie2 och Ie0, genom kanalförstärkaren, matas en viss amplitud av sinusströmspänningen ut.
2) Forma kretsen. Baserat på förstärkningen av Ie1, Ie2 och Ie0 omvandlar formningskretsen dem till tre motsvarande fyrkantsvågsignaler Ua1, Ua2 och Ua0. Den höga TTL-nivån är större än eller lika med 2,5V, och den låga nivån är mindre än eller lika med 0,5V. .
3) Larmkrets. När gittret gör att utsignalen från kanalförstärkaren blir noll på grund av brott på ingångskabeln, föroreningen av gittret eller skadan på glödlampan, drivs larmsignalen av drivkretsen och matas sedan ut till CNC:n system genom kontakten J2.
4) Indelningskrets. Vid positionskontroll av vissa CNC-verktygsmaskiner med hög precision (som CNC-slipmaskiner) krävs hög upplösning för positionsmätning. Till exempel kan inte bara gallerlinjalens noggrannhet tillfredsställas. Av denna anledning måste en uppdelningskrets användas för att förbättra upplösningen. Betygsätt för att möta behoven hos höghastighetsverktygsmaskiner. Utsignalen från baskretskanalförstärkaren är ansluten till uppdelningskretsen via kontakten J3. Efter att ha bearbetats av uppdelningskretsen matas utsignalen från de två kanalerna med en fasskillnad på 90° och ett arbetsförhållande på 1:1 i en cykel ut genom kontakten J3. Dela upp fyrkantvågssignalen. Efter att de två fyrkantsvågspositionsnumren har drivits av drivkretsen i grundkretsen, är de motsvarande Ual- och Ua2-kanalsignaler, som matas ut till CMC-systemet av kontakten J2.
Dessutom är syftet med synkroniseringskretsen att erhålla fyrkantvågsreferenspulser motsvarande fram- och bakkanten av fyrkantvågsignalerna Ual och Ua2.
3. Vanliga former av fel i detekteringsanordningar
(1) Mekanisk svängning (under acceleration/retardation)
1) Pulsgivaren fungerar inte. Vid denna tidpunkt, kontrollera om spänningen på återkopplingsledningsterminalen på hastighetsenheten sjunker vid en viss punkt. Om det finns ett fall indikerar det att pulsgivaren är defekt, och givaren bör bytas ut.
2) Pulsgivarens korskoppling kan vara skadad, vilket gör att axelhastigheten inte är synkroniserad med den detekterade hastigheten. Kopplingen bör bytas ut.
3) Om varvräknargeneratorn går sönder bör varvräknaren repareras eller bytas ut.
(2) Mekanisk rusning (fortkörning). Vid kontroll av positionskontrollenheten och hastighetskontrollenheten bör följande punkter kontrolleras:
1) Kontrollera om pulsgivarens ledningar är felaktiga, kontrollera om pulsgivarens ledningar är positiv återkoppling och om fas A och fas B är anslutna omvänt.
2) Kontrollera om pulsgivarens koppling är skadad. Om den är skadad, byt ut kopplingen.
3) Kontrollera om tachogeneratorns terminal är ansluten omvänt och om magnetiseringssignalkabeln är felaktigt ansluten.
(3) Spindeln kan inte orienteras eller orienteringen är inte på plats. Kontrollera inställningen och justeringen av orienteringsstyrkretsen, kontrollera orienteringskortet och justeringen av spindelstyrningens tryckta kretskort. Kontrollera samtidigt om positionsdetektorn (givaren) är defekt.
(4) Vibrationsmatning för koordinataxel. Efter att ha kontrollerat om motorspolen är kortsluten, om den mekaniska matarskruven är väl ansluten till motorn och om hela servosystemet är stabilt, kontrollera om pulskoden är bra, om kopplingsanslutningen är stabil och pålitlig, och om varvräknaren är pålitlig.
(5) Larmet orsakat av programfel och driftfel i NC-larm. Till exempel rapporterar NC 090# och 091# för FAUNUC-6ME-systemet. NC-larm uppstår, vilket kan orsakas av huvudkretsfel och matningshastigheten är för låg. Samtidigt är det också möjligt att pulsgivaren är dålig; pulsgivarens strömförsörjningsspänning är för låg. Justera nu 15V för strömförsörjningsspänningen så att spänningsvärdet på +5V terminalen på huvudkretskortet är inom 4,95~5,10V; det finns ingen ingångspuls Envarvssignalen från givaren kan inte utföra referenspunktens retur normalt.
(6) Larm för servosystemet. Såsom FAUNUC-6ME system's servolarm 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 system's servolarm I364#, SINUMERIK8 system's servolarm 114#, 104#, etc. När ovanstående larmnummer visas kan det vara: axelpulsgivarens återkopplingssignal är bruten, kortslutning och signalförlust, använd ett oscilloskop för att mäta A-fasen och B- fas ett varvssignal; kodaren är förorenad, för smutsig och signalen kan inte tas emot korrekt .
Kort sagt, vid fel på CNC-utrustning är felfrekvensen för detekteringskomponenterna relativt hög. Så länge som korrekt användning och förstärkning av underhåll, och djupgående analys av de problem som uppstår, kommer felfrekvensen att minska, och felet kan lösas snabbt för att säkerställa normal drift av utrustningen.
