A helyzetérzékelő elem egy érzékelő elemből (érzékelőből) és egy jelfeldolgozó eszközből áll, és fontos része a vízszintes cnc esztergagép zárt hurkú szervorendszerének. Feladata, hogy érzékelje a munkaasztal helyzetének és sebességének aktuális értékét, és visszacsatoló jeleket küldjön a numerikus vezérlőkészüléknek vagy szervo eszköznek, ezáltal zárt hurkú vezérlést képezzen. Az érzékelő elem általában a fény vagy a mágnesesség elvét használja a helyzet vagy sebesség észlelésének befejezéséhez.
A helyzetérzékelő elem az észlelési módszer szerint direkt mérőelemre és közvetett mérőelemre van felosztva. A lineáris érzékelő elemeket általában a szerszámgép lineáris mozgásának mérésekor alkalmazzák, amit direkt mérésnek, a kialakított pozíciózárt hurkú szabályozást pedig teljes zárt hurkú szabályozásnak nevezik. A mérési pontosság elsősorban a mérőelem pontosságától függ, és nem befolyásolja a szerszámgép erőátvitelének pontossága. Mivel a szerszámgép asztalának lineáris elmozdulása pontosan arányos összefüggésben van a hajtómotor forgásszögével, a motor vagy csavar elfordulási szögének meghajtásának és kimutatásának módszere az asztal mozgási távolságának közvetett mérésére használható. Ezt a módszert indirekt mérésnek nevezzük. A zárt hurkú pozícióvezérlést félig zárt hurkú vezérlésnek nevezik. A mérési pontosság az érzékelőelem és a szerszámgép előtoló láncának pontosságától függ. A zárt hurkú CNC szerszámgépek megmunkálási pontosságát nagymértékben meghatározza a helyzetérzékelő készülék pontossága. A CNC szerszámgépek nagyon szigorú követelményeket támasztanak a helyzetérzékelő elemekkel szemben, felbontásuk általában 0,001 és 0,01 mm között van, vagy az alatt.
1. A betápláló szervo rendszer követelményei a helyzetmérő készülékhez
Az adagoló szervo rendszer magas követelményeket támaszt a helyzetmérő készülékkel szemben:
1) A hőmérséklet és a páratartalom csekély hatása, megbízható működés, jó pontosság megtartása és erős interferencia-ellenes képesség.
2) Megfelelheti a pontosság, a sebesség és a mérési tartomány követelményeit.
3) Könnyen használható és karbantartható, alkalmazkodik a szerszámgépek munkakörnyezetéhez.
4) Alacsony költség.
5) Könnyen megvalósítható a nagy sebességű dinamikus mérés és feldolgozás, valamint könnyen megvalósítható az automatizálás.
A helyzetérzékelő eszközök különböző osztályozási módszerek szerint különböző kategóriákba sorolhatók. A kimeneti jel formája szerint digitálisra és analógra osztható; a mérési alappont típusa szerint inkrementálisnak minősíthető; a helyzetmérő elem mozgásformája szerint forgó és lineáris csoportba sorolható.
2. Az érzékelő készülék hibáinak diagnosztizálása és elhárítása
A numerikus vezérlőkészülékkel összehasonlítva az érzékelőelem meghibásodásának valószínűsége viszonylag magas, és gyakran előfordul a kábel sérülése, az elem szennyeződése és az ütközési deformáció. Ha gyaníthatóan az érzékelőelem hibája, először ellenőrizze, hogy nincs-e kábelszakadás, szennyeződés, deformáció stb., és az érzékelőelem minőségét a teljesítmény mérésével is meghatározhatja, amihez jártasság szükséges a működésben. az érzékelő elem elve és kimeneti jele . A következőkben a SIEMENS rendszert vesszük példaként a leíráshoz.
(1) Vigye be a jelet. A SIEMENS CNC rendszer helyzetszabályozó modulja és a helyzetérzékelő eszköz közötti kapcsolat.
Az inkrementális forgó mérőeszköz vagy lineáris eszköz kimenőjelének két formája van: di egy feszültség vagy áram szinuszos jel, az EXE pedig egy impulzusalakító interpolátor; di egy TTL szintű jel. Vegyük példaként a HEIDEHA1N' szinuszos áramkimeneti rácsvonalzóját. A rács rácsvonalzóból, impulzusformáló interpolátorból (EXE), kábelekből és csatlakozókból áll.
A szerszámgép mozgása során három jelkészlet érkezik a letapogató egységből: két növekményes jelsorozatot négy fotocella állít elő, és két 180°-os fáziskülönbségű fotocellát kapcsolunk össze, és ezek nyomóhúzása egy 90°-os fáziskülönbség és amplitúdó. Az Ie1 és Ie2 két halmaza körülbelül 11 μA értékkel hasonló a szinuszos hullámokhoz. A referenciajelek egy sorát push-pull formában is két fotocella köti össze 180°-os különbséggel. A kimenet egy Ie0 tüskejel, amelynek effektív komponense körülbelül 5,5 μA. A jel csak akkor jön létre, ha áthalad a referenciajelen. Az úgynevezett referenciajel az, hogy a rácsvonalzó házára egy mágnes, a leolvasó egységre pedig egy reed kapcsoló van felszerelve. Amikor a reed kapcsoló közel van a mágneshez, a referenciajel kiadható.
A két inkrementális Ie1 és Ie2 jelkészlet az átviteli kábelen és a csatlakozókon keresztül jut be az EXE-be, majd erősítés és alakítás után két 90°-os fáziskülönbségű Ua1 és Ua2 négyszögjel, valamint az Ua0 referenciajel kerül kiadásra. Ezeket a jeleket megfelelően kombinálják és feldolgozzák. Vagyis egy jelciklusban öt impulzus generálható, azaz a frekvencia 5-szöröse kerül feldolgozásra, és a csatlakozón keresztül a CNC pozícióvezérlő modulhoz kerül.
(2) EXE jelfeldolgozás. Az impulzusalakító interpolátor (EXE) funkciója a rácsvonalzó vagy a kódoló által kiadott inkrementális jel felerősítése, átformálása, frekvencia szorzása és riasztása, valamint a CNC-re történő kimenete helyzetszabályozás céljából. Az EXE alapáramkörből és felosztási áramkörből áll.
Az alapáramköri nyomtatott áramköri lap csatornaerősítőt, alakító áramkört, meghajtó és riasztó áramkört stb. tartalmaz. Az osztóáramkör opcionális funkcióként áramköri lappá készül, és a két kártya a J3 csatlakozón keresztül csatlakozik.
1) Csatorna erősítő. Amikor a rács észleli és előállítja az Ie1, Ie2 és Ie0 szinuszos áramjeleket a csatornaerősítőn keresztül, bizonyos amplitúdójú szinuszáram feszültséget ad ki.
2) Az áramkör alakítása. Az Ie1, Ie2 és Ie0 erősítése alapján az alakító áramkör ezeket három megfelelő négyszögjellé alakítja át: Ua1, Ua2 és Ua0. A TTL felső szintje nagyobb vagy egyenlő, mint 2,5 V, az alacsony szint pedig kisebb vagy egyenlő, mint 0,5 V. .
3) Riasztó áramkör. Ha a rács miatt a csatornaerősítő kimeneti jele nulla lesz a bemeneti kábel szakadása, a rács szennyeződése vagy az izzó sérülése miatt, a riasztási jelet a meghajtó áramkör hajtja meg, majd a CNC-nek továbbítja. rendszer a J2 csatlakozóval.
4) Felosztási áramkör. Egyes nagy pontosságú CNC szerszámgépek (például CNC csiszológépek) helyzetszabályozásánál nagy felbontás szükséges a pozícióméréshez. Például a rácsvonalzó pontossága önmagában nem kielégíthető. Emiatt felosztási áramkört kell használni a felbontás javítására. A nagy sebességű szerszámgépek igényeinek megfelelő arány. Az alapáramköri csatornaerősítő kimenőjele a J3 csatlakozón keresztül csatlakozik az osztóáramkörhöz. Az osztóáramkör általi feldolgozás után a két csatorna kimeneti jele 90°-os fáziskülönbséggel és 1:1-es munkaaránnyal egy ciklusban a J3 csatlakozón keresztül kerül kiadásra. Ossza fel a négyszögjelet. Miután a két négyszöghullám-pozíciószámot a meghajtó áramkör meghajtotta az alapáramkörben, ezek a megfelelő Ua1 és Ua2 csatornajelek, amelyeket a J2 csatlakozó ad ki a CMC rendszerbe.
Ezen túlmenően a szinkronizáló áramkör célja az Ua1 és Ua2 négyszöghullám jelek bevezető és hátsó éleinek megfelelő négyszöghullám referenciaimpulzusok beszerzése.
3. Az észlelőeszközök hibáinak gyakori formái
(1) Mechanikus rezgés (gyorsítás/lassítás közben)
1) Az impulzuskódoló hibásan működik. Ekkor ellenőrizze, hogy a fordulatszám-egység visszacsatoló vezeték kapcsa feszültsége leesik-e egy bizonyos ponton. Ha leesik, az azt jelzi, hogy az impulzuskódoló hibás, és a jeladót ki kell cserélni.
2) Az impulzuskódoló keresztirányú csatolása megsérülhet, ami miatt a tengely fordulatszáma nem lesz szinkronban az észlelt fordulatszámmal. A tengelykapcsolót ki kell cserélni.
3) Ha a fordulatszámmérő generátor meghibásodik, a fordulatszámmérőt meg kell javítani vagy ki kell cserélni.
(2) Mechanikus kifutás (gyorshajtás). A helyzetszabályozó és a sebességszabályozó egység ellenőrzése esetén a következő pontokat kell ellenőrizni:
1) Ellenőrizze, hogy az impulzusjeladó bekötése hibás-e, ellenőrizze, hogy az enkóder bekötése pozitív visszacsatolású-e, és hogy az A és B fázis fordítottan csatlakozik-e.
2) Ellenőrizze, hogy az impulzusjeladó csatolása nem sérült-e. Ha sérült, cserélje ki a tengelykapcsolót.
3) Ellenőrizze, hogy a tachogenerátor kivezetése fordítva van-e csatlakoztatva, és hogy a gerjesztő jelvezeték nem megfelelően van-e csatlakoztatva.
(3) Az orsót nem lehet beállítani, vagy a tájolás nem a helyén van. Ellenőrizze a tájolásvezérlő áramkör beállítását és beállítását, ellenőrizze az orientációs kártyát és az orsóvezérlő nyomtatott áramköri lap beállítását. Ezzel egyidejűleg ellenőrizze, hogy a helyzetérzékelő (kódoló) nem hibás-e.
(4) Koordinátatengely vibrációs előtolás. Miután ellenőrizte, hogy a motortekercs nincs-e rövidre zárva, hogy a mechanikus adagolócsavar jól csatlakozik-e a motorhoz, és hogy a teljes szervorendszer stabil-e, ellenőrizze, hogy az impulzuskód jó-e, a tengelykapcsoló csatlakozás stabil és megbízható-e, és hogy a fordulatszámmérő megbízható-e.
(5) Programhiba és működési hiba okozta riasztás az NC riasztásban. Például az NC a FAUNUC-6ME rendszer 090# és 091# számát jelenti. NC riasztás lép fel, amit a fő áramkör meghibásodása és a túl alacsony előtolási sebesség okozhat. Ugyanakkor az is lehetséges, hogy az impulzuskódoló rossz; az impulzuskódoló tápfeszültsége túl alacsony. Ekkor állítsa be a tápfeszültség 15 V-át úgy, hogy a fő áramköri lap +5 V-os kivezetésének feszültségértéke 4,95–5,10 V között legyen; nincs bemeneti impulzus Az enkóder egyfordulatú jele nem tudja normálisan végrehajtani a referenciapont-visszatérést.
(6) A szervorendszer riasztása. Ilyen például a FAUNUC-6ME rendszer' szervo riasztója 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 rendszer' szervo riasztó I364#, SINUMERIK8 rendszer's szervo riasztás 114#, 104#, stb. Ha a fenti riasztási szám megjelenik, ez lehet: a tengely impulzuskódoló visszacsatoló jele megszakadt, rövidzárlat és jelvesztés, oszcilloszkóp segítségével mérje meg az A-fázis és a B- fázis egyfordulatú jel; a kódoló szennyezett, túl szennyezett, és a jel nem fogadható megfelelően.
Röviden, a CNC-berendezések meghibásodása esetén az érzékelő komponensek meghibásodási aránya viszonylag magas. Mindaddig, amíg a helyes használat és karbantartás megerősítése, valamint a felmerülő problémák mélyreható elemzése, a meghibásodási arány csökken, és a hiba gyorsan megoldható a berendezés normál működésének biztosítása érdekében.
