Елемент визначення положення складається з елемента виявлення (датчика) і пристрою обробки сигналів і є важливою частиною сервосистеми горизонтального токарного верстату з ЧПУ. Його функція полягає в тому, щоб виявити фактичне значення положення та швидкості робочого столу та надіслати сигнали зворотного зв’язку на пристрій чисельного керування або сервопристрій, утворюючи таким чином замкнений контур керування. Елемент виявлення зазвичай використовує принцип світла або магнетизму для завершення визначення положення або швидкості.
Елемент визначення положення поділяється на елемент прямого вимірювання та елемент непрямого вимірювання відповідно до методу виявлення. Лінійні елементи детектування зазвичай використовуються під час вимірювання лінійного переміщення верстата, яке називається прямим вимірюванням, а сформоване керування положенням називається повним керуванням із замкненим контуром. Точність вимірювання в основному залежить від точності вимірювального елемента і не залежить від точності передачі верстата. Оскільки лінійне переміщення столу верстата має точну пропорційну залежність від кута повороту приводного двигуна, метод приводу та визначення кута повороту двигуна або гвинта можна використовувати для непрямого вимірювання відстані переміщення столу. Цей метод називається непрямим вимірюванням. Позиційне керування з замкненим контуром називається керуванням із напівзамкненим контуром. Точність вимірювання залежить від точності елемента виявлення та ланцюга приводу подачі верстату. Точність обробки верстатів із ЧПУ із замкнутим циклом багато в чому визначається точністю пристрою визначення положення. Верстати з ЧПУ мають дуже жорсткі вимоги до елементів визначення положення, і їх роздільна здатність зазвичай становить від 0,001 до 0,01 мм або менше.
1. Вимоги до сервосистеми подачі до пристрою вимірювання положення
Сервосистема подачі має високі вимоги до пристрою вимірювання положення:
1) Невеликий вплив температури та вологості, надійна робота, хороша точність і сильна здатність проти перешкод.
2) Він може відповідати вимогам точності, швидкості та діапазону вимірювань.
3) Простий у використанні та обслуговуванні, адаптується до робочого середовища верстатів.
4) Низька вартість.
5) Легко реалізувати високошвидкісні динамічні вимірювання та обробку, а також легко реалізувати автоматизацію.
Пристрої визначення позиції можна розділити на різні категорії відповідно до різних методів класифікації. За формою вихідного сигналу його можна класифікувати на цифровий і аналоговий; за типом базової точки вимірювання її можна класифікувати як інкрементну; За формою переміщення елемента вимірювання положення його можна класифікувати на поворотний і лінійний.
2. Діагностика та усунення несправностей у пристрої виявлення
Порівняно з пристроєм числового керування вірогідність виходу з ладу елемента детектування відносно висока, часто виникають явища пошкодження кабелю, забруднення елемента та деформації зіткнення. Якщо підозрюється, що несправність елемента детектування, спочатку перевірте, чи немає обриву кабелю, забруднення, деформації тощо, а також ви можете визначити якість елемента детектування, вимірявши його продуктивність, що вимагає вправності в роботі. принцип і вихідний сигнал елемента детектування. Нижче наведено систему SIEMENS як приклад для опису.
(1) Введіть сигнал. Зв'язок між модулем керування позицією системи ЧПУ SIEMENS і пристроєм визначення положення.
Вихідний сигнал інкрементного поворотного вимірювального пристрою або лінійного пристрою має дві форми: di – синусоїдальний сигнал напруги або струму, а EXE – інтерполятор формування імпульсів; di є сигналом рівня TTL. Візьмемо для прикладу лінійку синусоїдальної вихідної решітки HEIDENHA1N'. Решітка складається з лінійки решітки, інтерполятора формування імпульсів (EXE), кабелів та роз'ємів.
Під час руху верстата з блоку сканування виводяться три набори сигналів: два набори інкрементальних сигналів генеруються чотирма фотоелементами, а два фотоелементи з різницею фаз 180° з'єднуються разом, і їх двотактний утворює різниця фаз 90° і амплітуда. Два набори Ie1 та Ie2 зі значенням приблизно 11 мкА подібні до синусоїди. Набір опорних сигналів також з'єднаний у двотактній формі двома фотоелементами з різницею в 180°. Виходом є стрибкоподібний сигнал Ie0 з ефективною складовою близько 5,5 мкА. Сигнал генерується лише тоді, коли він проходить контрольну позначку. Так званий референтний знак полягає в тому, що на корпус граткової лінійки встановлений магніт, а на скануючому блоці — геркон. Коли геркон розташований близько до магніту, можна вивести опорний сигнал.
Два набори інкрементальних сигналів Ie1 та Ie2 надходять в EXE через кабель передачі та роз'єми, і після посилення та формування виходять два прямокутних сигнали Ua1 та Ua2 з різницею фаз 90° та опорний сигнал Ua0. Ці сигнали належним чином комбінуються та обробляються. Тобто за один цикл сигналу можна сформувати п’ять імпульсів, тобто обробляти 5-кратну частоту, і надіслати через роз’єм на модуль керування положенням ЧПУ.
(2) Обробка сигналу EXE. Функція інтерполятора формування імпульсів (EXE) полягає в посиленні, зміні форми, примноженні частоти та попередженні інкрементного сигналу, що виводиться лінійкою або кодером решітки, і виведення його на ЧПУ для контролю положення. EXE складається з основної схеми та схеми підрозділів.
Основна друкована плата містить підсилювач каналу, схему формування, схему приводу та сигналізації тощо. Схема розділення перетворюється на друковану плату як додаткову функцію, і дві плати підключаються через роз’єм J3.
1) Канальний підсилювач. Коли решітка виявляє та генерує сигнали синусоїдального струму Ie1, Ie2 та Ie0 через канальний підсилювач, виводиться певна амплітуда напруги синусоїдального струму.
2) Формування схеми. На основі посилення Ie1, Ie2 та Ie0 схема формування перетворює їх у три відповідні прямоугольні сигнали Ua1, Ua2 та Ua0. Високий рівень TTL більше або дорівнює 2,5 В, а низький рівень менше або дорівнює 0,5 В. .
3) Схема сигналізації. Коли решітка призводить до того, що вихідний сигнал канального підсилювача стає нульовим через обрив вхідного кабелю, забруднення решітки або пошкодження лампочки, сигнал тривоги приводиться в дію ланцюгом приводу, а потім виводиться на ЧПУ. системи за допомогою роз'єму J2.
4) Схема поділу. У контролі положення деяких високоточних верстатів з ЧПУ (наприклад, шліфувальних машин з ЧПУ) для вимірювання положення потрібна висока роздільна здатність. Наприклад, не можна задовольнити лише точність лінійки решітки. З цієї причини для покращення роздільної здатності необхідно використовувати схему поділу. Норма для задоволення потреб високошвидкісних верстатів. Вихідний сигнал підсилювача каналу базової схеми підключається до схеми підрозділу через роз'єм J3. Після обробки схемою поділу вихідний сигнал двох каналів з різницею фаз 90° і робочим співвідношенням 1:1 за один цикл виводиться через роз'єм J3. Розділіть сигнал прямоугольної хвилі. Після того, як два прямокутних числа позиції керуються схемою приводу в базовій схемі, вони є відповідними сигналами каналів Ua1 і Ua2, які виводяться в систему CMC через роз'єм J2.
Крім того, метою схеми синхронізації є отримання опорних імпульсів прямоугольної хвилі, що відповідають передньому і задньому фронтам прямоугольних сигналів Ua1 і Ua2.
3. Поширені форми несправностей у приладах виявлення
(1) Механічні коливання (під час прискорення/гальмування)
1) Імпульсний кодер не працює. У цей час перевірте, чи не падає напруга клеми лінії зворотного зв’язку на одиниці швидкості в певний момент. Якщо є падіння, це означає, що датчик імпульсів несправний, і кодер потрібно замінити.
2) Перехресне з'єднання датчика імпульсів може бути пошкоджено, що спричинить несинхронізацію швидкості валу з виявленою швидкістю. Муфту слід замінити.
3) Якщо генератор тахометра вийшов з ладу, необхідно відремонтувати або замінити тахометр.
(2) Механічний розбіг (перевищення швидкості). У разі перевірки блоку керування положенням та блоку регулювання швидкості необхідно перевірити такі моменти:
1) Перевірте, чи є підключення імпульсного кодера неправильним, перевірте, чи є проводка кодера позитивним зворотним зв'язком, і чи фази A та фази B підключені навпаки.
2) Перевірте, чи не пошкоджено з'єднання імпульсного кодера. Якщо він пошкоджений, замініть муфту.
3) Перевірте, чи не підключено клему тахогенератора в зворотному порядку і чи не правильно підключений провід сигналу збудження.
(3) Шпиндель не може бути орієнтований або орієнтація не на місці. Перевірте налаштування та налаштування схеми керування орієнтацією, перевірте плату орієнтації та регулювання друкованої плати керування шпинделем. Одночасно перевірте, чи несправний датчик положення (кодер).
(4) Вібраційна подача по осі координат. Перевіривши, чи не замикається котушка двигуна, чи добре з’єднаний гвинт механічної подачі з двигуном і чи стабільна вся сервосистема, перевірте, чи правильний імпульсний код, чи є з’єднання з’єднання стабільним і надійним, і чи надійний тахометр.
(5) Сигнал, викликаний програмною помилкою та помилкою в роботі в ЧПУ. Наприклад, NC повідомляє 090# і 091# системи FAUNUC-6ME. Виникає аварія NC, яка може бути викликана несправністю основної ланцюга та занадто низькою швидкістю подачі. У той же час також можливо, що несправний імпульсний кодер; напруга живлення імпульсного кодера занадто низька. У цей час відрегулюйте 15 В напруги джерела живлення, щоб значення напруги на клемі +5 В основної плати було в межах 4,95～5,10 В; немає вхідного імпульсу. Однооборотний сигнал кодера не може нормально виконати повернення контрольної точки.
(6) Сигналізація сервосистеми. Наприклад, сервосигнал системи FAUNUC-6ME' сервосигнал 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, система SINUMERIK880' сервосигнал I364#, система SINUMERIK8's сервосигнал 114#, 104# тощо. Коли з'являється наведений вище номер тривоги, це може бути: сигнал зворотного зв'язку датчика імпульсів осі порушений, коротке замикання та втрата сигналу, використовуйте осцилограф для вимірювання фази A та B- фазовий однооборотний сигнал; кодер забруднений, занадто брудний, і сигнал не приймається належним чином.
Коротше кажучи, при виході з ладу обладнання з ЧПУ рівень відмови компонентів виявлення є відносно високим. За умови правильного використання та посилення технічного обслуговування та поглибленого аналізу проблем, які виникають, частота відмов буде знижена, а відмову можна швидко усунути, щоб забезпечити нормальну роботу обладнання.
