Element za zaznavanje položaja je sestavljen iz detektorskega elementa (senzorja) in naprave za obdelavo signalov ter je pomemben del servo sistema zaprte zanke horizontalnega cnc stružnega stroja. Njegova funkcija je zaznati dejansko vrednost položaja in hitrosti delovne mize ter poslati povratne signale numerični krmilni napravi ali servo napravi, s čimer tvori krmiljenje z zaprto zanko. Zaznavni element na splošno uporablja princip svetlobe ali magnetizma za dokončanje zaznavanja položaja ali hitrosti.
Element za zaznavanje položaja je glede na metodo zaznavanja razdeljen na element za neposredno merjenje in element za posredno merjenje. Linearni detekcijski elementi se običajno uporabljajo pri merjenju linearnega gibanja obdelovalnega stroja, ki se imenuje neposredno merjenje, oblikovano krmiljenje z zaprto zanko pa se imenuje krmiljenje s polno zaprto zanko. Natančnost meritve je v glavnem odvisna od natančnosti merilnega elementa in nanjo ne vpliva natančnost prenosa obdelovalnega stroja. Ker ima linearni premik mize obdelovalnega stroja natančno sorazmerno razmerje s kotom vrtenja pogonskega motorja, lahko metodo vožnje in zaznavanja kota vrtenja motorja ali vijaka uporabimo za posredno merjenje razdalje premikanja mize. Ta metoda se imenuje posredno merjenje. Krmiljenje z zaprto zanko položaja se imenuje krmiljenje s polzaprto zanko. Natančnost meritve je odvisna od natančnosti detekcijskega elementa in pogonske verige podajalnega stroja. Natančnost obdelave CNC obdelovalnih strojev z zaprto zanko je v veliki meri odvisna od natančnosti naprave za zaznavanje položaja. CNC strojna orodja imajo zelo stroge zahteve za elemente za zaznavanje položaja, njihova ločljivost pa je običajno med 0,001 in 0,01 mm ali manj.
1. Zahteve dovodnega servo sistema za napravo za merjenje položaja
Servo sistem podajanja ima visoke zahteve za napravo za merjenje položaja:
1) Majhen vpliv temperature in vlage, zanesljivo delovanje, dobro ohranjanje natančnosti in močna sposobnost preprečevanja motenj.
2) Lahko izpolni zahteve glede natančnosti, hitrosti in merilnega območja.
3) Enostaven za uporabo in vzdrževanje, prilagajanje delovnemu okolju obdelovalnih strojev.
4) Nizki stroški.
5) Enostavno je realizirati hitro dinamično merjenje in obdelavo ter enostavno realizirati avtomatizacijo.
Naprave za zaznavanje položaja lahko razdelimo v različne kategorije glede na različne metode razvrščanja. Glede na obliko izhodnega signala ga lahko razvrstimo na digitalno in analogno; glede na vrsto merilne osnovne točke ga lahko razvrstimo kot inkrementalno; Glede na obliko gibanja elementa za merjenje položaja ga lahko razvrstimo na rotacijske in linearne.
2. Diagnoza in odprava napak v detekcijski napravi
V primerjavi z napravo za numerično krmiljenje je verjetnost okvare detektorskega elementa razmeroma visoka, pogosto se pojavlja pojav poškodb kabla, kontaminacije elementov in deformacije zaradi trka. Če sumite, da gre za napako zaznavalnega elementa, najprej preverite, ali je kabel pretrgan, zamašen, deformiran itd., kakovost detektorskega elementa pa lahko določite tudi z merjenjem njegove moči, kar zahteva znanje pri delu. princip in izhodni signal detekcijskega elementa. Sledi sistem SIEMENS kot primer za opis.
(1) Vnesite signal. Povezava med modulom za nadzor položaja SIEMENS CNC sistema in napravo za zaznavanje položaja.
Izhodni signal inkrementalne rotacijske merilne naprave ali linearne naprave ima dve obliki: di je napetostni ali tokovni sinusni signal in EXE je interpolator za oblikovanje impulza; di je signal nivoja TTL. Za primer vzemite HEIDENHA1N's sinusno tokovno izhodno mrežno ravnilo. Rešetka je sestavljena iz rešetkastega ravnila, interpolatorja za oblikovanje impulzov (EXE), kablov in konektorjev.
Med premikanjem obdelovalnega stroja se iz skenirne enote oddajajo trije nizi signalov: štiri fotocelice generirajo dva niza inkrementalnih signalov, dve fotocelici s fazno razliko 180° pa sta povezani skupaj, njuni potisni in potisni signali pa tvorita fazna razlika 90° in amplituda. Dva niza Ie1 in Ie2 z vrednostjo približno 11 μA sta podobna sinusnim valovom. Nabor referenčnih signalov je v potisno-pull obliki povezan tudi z dvema fotocelicama z razliko 180°. Izhod je konični signal Ie0 z efektivno komponento približno 5,5 μA. Signal se ustvari šele, ko preide referenčno oznako. Tako imenovana referenčna oznaka je, da je na ohišju rešetkastega ravnila nameščen magnet, na enoti za skeniranje pa je nameščeno trstično stikalo. Ko je reed stikalo blizu magneta, se lahko odda referenčni signal.
Dva niza inkrementalnih signalov Ie1 in Ie2 vstopata v EXE preko prenosnega kabla in konektorjev, po ojačanju in oblikovanju pa se oddata dva kvadratna signala Ua1 in Ua2 s fazno razliko 90° in referenčni signal Ua0. Ti signali so pravilno združeni in obdelani. To pomeni, da je v enem signalnem ciklu mogoče ustvariti pet impulzov, to je 5-kratna frekvenca, ki se obdela in pošlje v CNC modul za nadzor položaja prek priključka.
(2) obdelava signala EXE. Funkcija interpolatorja za oblikovanje impulzov (EXE) je ojačati, preoblikovati, pomnožiti frekvenco in alarmirati inkrementalni signal, ki ga izhodi rešetkasto ravnilo ali kodirnik, in ga oddati v CNC za nadzor položaja. EXE je sestavljen iz osnovnega vezja in podrazdelitvenega vezja.
Osnovno vezje s tiskanim vezjem vsebuje kanalski ojačevalnik, oblikovalno vezje, pogonsko in alarmno vezje, itd. Razdelitveno vezje je kot izbirna funkcija izdelano v vezje, obe plošči pa sta povezani prek konektorja J3.
1) Kanalski ojačevalnik. Ko rešetka zazna in ustvari sinusne tokovne signale Ie1, Ie2 in Ie0, se prek kanalskega ojačevalnika odda določena amplituda sinusne tokovne napetosti.
2) Oblikovanje vezja. Na podlagi ojačanja Ie1, Ie2 in Ie0 jih oblikovalno vezje pretvori v tri ustrezne kvadratne signale Ua1, Ua2 in Ua0. Visoka raven TTL je večja ali enaka 2,5 V, nizka raven pa je manjša ali enaka 0,5 V. .
3) Alarmno vezje. Ko rešetka povzroči, da je izhodni signal kanalskega ojačevalnika nič zaradi pretrganja vhodnega kabla, onesnaženja rešetke ali poškodbe žarnice, alarmni signal poganja pogonsko vezje in nato odda v CNC sistema prek konektorja J2.
4) Razdelitveno vezje. Pri nadzoru položaja nekaterih visoko natančnih CNC obdelovalnih strojev (kot so CNC brusilniki) je za merjenje položaja potrebna visoka ločljivost. Na primer, samo natančnosti ravnila za rešetke ni mogoče zadovoljiti. Zaradi tega je treba za izboljšanje ločljivosti uporabiti vezje za razdelitev. Stopnja za zadovoljevanje potreb visokohitrostnih obdelovalnih strojev. Izhodni signal kanalskega ojačevalnika osnovnega vezja je preko konektorja J3 priključen na razdelilno vezje. Po obdelavi v razdelilnem vezju se izhodni signal dveh kanalov s fazno razliko 90° in delovnim razmerjem 1:1 v enem ciklu odda prek konektorja J3. Razdelite kvadratni signal. Potem ko številki položaja kvadratnega valovanja poganja pogonsko vezje v osnovnem vezju, sta to ustrezna kanalska signala Ua1 in Ua2, ki se prek konektorja J2 oddata v sistem CMC.
Poleg tega je namen sinhronizacijskega vezja pridobiti pravokotne referenčne impulze, ki ustrezajo sprednjemu in zadnjemu robu pravokotnih signalov Ua1 in Ua2.
3. Pogoste oblike napak v napravah za odkrivanje
(1) Mehansko nihanje (med pospeševanjem/pojemkom)
1) Impulzni kodirnik ne deluje pravilno. V tem trenutku preverite, ali napetost priključka povratnega voda na enoti hitrosti na določeni točki pade. Če pride do padca, to pomeni, da je impulzni dajalnik pokvarjen in da je treba kodirnik zamenjati.
2) Navzkrižna sklopka impulznega dajalnika se lahko poškoduje, kar povzroči, da hitrost gredi ni sinhronizirana z zaznano hitrostjo. Spojko je treba zamenjati.
3) Če generator tahometra odpove, je treba tahometer popraviti ali zamenjati.
(2) Mehanski pobeg (hitrost). V primeru preverjanja enote za nadzor položaja in enote za regulacijo hitrosti je treba preveriti naslednje točke:
1) Preverite, ali je ožičenje impulznega dajalnika napačno, preverite, ali je ožičenje dajalnika pozitivne povratne informacije in ali sta faza A in faza B povezani obratno.
2) Preverite, ali je sklopka impulznega dajalnika poškodovana. Če je poškodovana, zamenjajte sklopko.
3) Preverite, ali je priključek tahogeneratorja priključen obratno in ali je žica vzbujevalnega signala priključena napačno.
(3) Vretena ni mogoče usmeriti ali pa orientacija ni na svojem mestu. Preverite nastavitev in nastavitev krmilnega vezja za orientacijo, preverite orientacijsko ploščo in nastavitev tiskanega vezja za krmiljenje vretena. Hkrati preverite, ali je detektor položaja (dajalnik) pokvarjen.
(4) Vibracijski dovod po koordinatni osi. Ko preverite, ali je tuljava motorja v kratkem stiku, ali je mehanski napajalni vijak dobro povezan z motorjem in ali je celoten servo sistem stabilen, preverite, ali je impulzna koda dobra, ali je spojna povezava stabilna in zanesljiva in ali je tahometer zanesljiv.
(5) Alarm zaradi programske napake in napake delovanja v NC alarmu. Na primer, NC poroča 090# in 091# sistema FAUNUC-6ME. Pojavi se NC alarm, ki ga lahko povzroči okvara glavnega vezja in prenizka hitrost podajanja. Hkrati je možno tudi, da je kodirnik impulzov slab; napajalna napetost impulznega dajalnika je prenizka. V tem trenutku prilagodite 15V napajalne napetosti tako, da je vrednost napetosti na priključku +5V glavnega vezja znotraj 4,95～5,10V; ni vhodnega impulza. Enoobratni signal dajalnika ne more normalno izvesti povratka referenčne točke.
(6) Alarm servo sistema. Kot na primer 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. Ko se prikaže zgornja številka alarma, je to lahko: povratni signal dajalnika impulzov osi je pokvarjen, kratek stik in izguba signala, uporabite osciloskop za merjenje A-faze in B- fazni signal z enim obratom; dajalnik je kontaminiran, preveč umazan in signala ni mogoče pravilno sprejeti.
Skratka, pri okvari CNC opreme je stopnja okvare komponent za odkrivanje razmeroma visoka. Dokler je pravilna uporaba in krepitev vzdrževanja ter poglobljena analiza težav, ki se pojavljajo, se bo stopnja napak zmanjšala in napako je mogoče hitro odpraviti, da se zagotovi normalno delovanje opreme.
