Элемент определения положения состоит из элемента обнаружения (датчика) и устройства обработки сигналов и является важной частью сервосистемы с обратной связью горизонтального токарного станка с ЧПУ. Его функция состоит в том, чтобы определять фактическое значение положения и скорости рабочего стола и отправлять сигналы обратной связи на устройство числового программного управления или сервопривод, тем самым формируя управление с обратной связью. Элемент обнаружения обычно использует принцип света или магнетизма для завершения определения положения или скорости.
Элемент определения положения делится на элемент прямого измерения и элемент косвенного измерения в соответствии с методом обнаружения. Элементы линейного обнаружения обычно используются при измерении линейного движения станка, что называется прямым измерением, а сформированное управление положением с обратной связью называется управлением с полной обратной связью. Точность измерения в основном зависит от точности измерительного элемента и не зависит от точности передачи станка. Поскольку линейное смещение стола станка имеет точную пропорциональную зависимость с углом поворота приводного двигателя, метод приведения в действие и определения угла поворота двигателя или винта может использоваться для косвенного измерения расстояния перемещения стола. Этот метод называется косвенным измерением. Регулирование положения с обратной связью называется полузамкнутым контуром управления. Точность измерения зависит от точности детектирующего элемента и приводной цепи подачи станка. Точность обработки станков с ЧПУ с обратной связью во многом определяется точностью устройства определения положения. Станки с ЧПУ предъявляют очень строгие требования к элементам определения положения, и их разрешение обычно составляет от 0,001 до 0,01 мм или меньше.
1. Требования к сервосистеме подачи для устройства измерения положения.
Сервосистема подачи предъявляет высокие требования к устройству измерения положения:
1) Незначительное влияние температуры и влажности, надежная работа, хорошее сохранение точности и сильная защита от помех.
2) Он может соответствовать требованиям по точности, скорости и диапазону измерения.
3) Простота использования и обслуживания, адаптация к рабочей среде станков.
4) Низкая стоимость.
5) Легко реализовать высокоскоростные динамические измерения и обработку, а также легко реализовать автоматизацию.
Устройства определения местоположения можно разделить на разные категории в соответствии с различными методами классификации. По форме выходного сигнала его можно разделить на цифровой и аналоговый; по типу базовой точки измерения его можно отнести к инкрементным; По форме движения элемента измерения положения его можно разделить на поворотный и линейный.
2. Диагностика и устранение неисправностей в устройстве обнаружения.
По сравнению с устройством числового программного управления вероятность отказа элемента обнаружения относительно высока, и часто возникает явление повреждения кабеля, загрязнения элемента и деформации столкновения. Если есть подозрение, что это неисправность элемента обнаружения, сначала проверьте, нет ли обрыва кабеля, загрязнения, деформации и т. Д., А также вы можете определить качество элемента обнаружения, измерив его выходную мощность, что требует навыков работы принцип действия и выходной сигнал детектирующего элемента. Ниже в качестве примера для описания используется система SIEMENS.
(1) Введите сигнал. Связь между модулем управления положением системы ЧПУ SIEMENS и устройством определения положения.
Выходной сигнал инкрементального поворотного измерительного устройства или линейного устройства имеет две формы: di - синусоидальный сигнал напряжения или тока, а EXE - интерполятор формирования импульса; di - сигнал уровня TTL. В качестве примера возьмем линейку выходного синусоидального тока HEIDENHA1N' Решетка состоит из линейки решетки, интерполятора формирования импульсов (EXE), кабелей и разъемов.
Во время движения станка из блока сканирования выводятся три набора сигналов: два набора инкрементальных сигналов генерируются четырьмя фотоэлементами, а два фотоэлемента с разностью фаз 180 ° соединены вместе, и их двухтактный образующий разность фаз 90 ° и амплитуда. Два набора Ie1 и Ie2 со значением около 11 мкА похожи на синусоидальные волны. Набор опорных сигналов также подключается по двухтактной схеме двумя фотоэлементами с разницей в 180 °. На выходе получается пиковый сигнал Ie0 с эффективной составляющей около 5,5 мкА. Сигнал генерируется только тогда, когда он проходит референтную метку. Так называемая референтная метка заключается в том, что на корпусе решетчатой линейки установлен магнит, а на сканирующем блоке установлен геркон. Когда геркон находится близко к магниту, может выводиться опорный сигнал.
Два набора инкрементальных сигналов Ie1 и Ie2 входят в EXE через кабель передачи и соединители, и после усиления и формирования выводятся два прямоугольных сигнала Ua1 и Ua2 с разностью фаз 90 ° и опорный сигнал Ua0. Эти сигналы правильно комбинируются и обрабатываются. То есть пять импульсов могут быть сгенерированы за один сигнальный цикл, то есть обрабатывается в 5 раз больше частоты, и они отправляются в модуль управления положением ЧПУ через соединитель.
(2) Обработка EXE-сигнала. Функция интерполятора формирования импульсов (EXE) заключается в усилении, изменении формы, умножении частоты и сигнализации инкрементального сигнала, выводимого линейкой решетки или энкодера, и вывод его в ЧПУ для управления положением. EXE состоит из основной схемы и схемы подразделения.
Базовая печатная плата содержит канальный усилитель, схему формирования, схему возбуждения и сигнализации и т. Д. Схема разделения выполнена в виде печатной платы в качестве дополнительной функции, и две платы подключаются через разъем J3.
1) Канальный усилитель. Когда решетка обнаруживает и генерирует синусоидальные токовые сигналы Ie1, Ie2 и Ie0, через усилитель канала, выводится определенная амплитуда напряжения синусоидального тока.
2) Формирование схемы. На основе усиления Ie1, Ie2 и Ie0 схема формирования преобразует их в три соответствующих прямоугольных сигнала Ua1, Ua2 и Ua0. Высокий уровень TTL больше или равен 2,5 В, а низкий уровень меньше или равен 0,5 В. .
3) Цепь аварийной сигнализации. Когда решетка приводит к тому, что выходной сигнал канального усилителя становится нулевым из-за обрыва входного кабеля, загрязнения решетки или повреждения лампы, сигнал тревоги запускается схемой возбуждения и затем выводится на ЧПУ. система с помощью разъема J2.
4) Схема подразделения. При управлении положением некоторых высокоточных станков с ЧПУ (например, шлифовальных станков с ЧПУ) требуется высокое разрешение для измерения положения. Например, точность одной решетки не может быть удовлетворена. По этой причине для улучшения разрешения необходимо использовать схему разделения. Скорость для удовлетворения потребностей в высокоскоростных станках. Выходной сигнал усилителя канала базовой схемы подключается к схеме деления через разъем J3. После обработки схемой деления выходной сигнал двух каналов с разностью фаз 90 ° и скважностью 1: 1 за один цикл выводится через разъем J3. Разделите прямоугольный сигнал. После того, как два прямоугольных номера положения управляются схемой возбуждения в базовой схеме, они представляют собой соответствующие сигналы каналов Ua1 и Ua2, которые выводятся в систему CMC через разъем J2.
Кроме того, целью схемы синхронизации является получение опорных прямоугольных импульсов, соответствующих переднему и заднему фронтам прямоугольных сигналов Ua1 и Ua2.
3. Распространенные формы неисправностей устройств обнаружения.
(1) Механические колебания (при ускорении / замедлении)
1) Импульсный энкодер неисправен. В это время проверьте, не падает ли напряжение на клемме линии обратной связи на блоке скорости в определенной точке. Если есть падение, это означает, что датчик импульсов неисправен, и датчик необходимо заменить.
2) Поперечная муфта импульсного энкодера может быть повреждена, что приведет к рассинхронизации скорости вала с обнаруженной скоростью. Заменить муфту.
3) При выходе из строя генератора тахометра тахометр следует отремонтировать или заменить.
(2) Механический разгон (превышение скорости). В случае проверки блока управления положением и блока управления скоростью необходимо проверить следующие моменты:
1) Проверьте правильность подключения импульсного энкодера, проверьте, имеет ли проводка энкодера положительную обратную связь, и подключены ли фаза A и фаза B в обратном порядке.
2) Проверьте, не повреждена ли муфта импульсного энкодера. Если она повреждена, замените муфту.
3) Проверить, подключена ли клемма тахогенератора реверсивно и неправильно ли подключен провод сигнала возбуждения.
(3) Шпиндель не может быть сориентирован или ориентация не на месте. Проверьте настройку и регулировку схемы управления ориентацией, проверьте плату ориентации и настройку печатной платы управления шпинделем. Одновременно проверьте, исправен ли датчик положения (энкодер).
(4) Подача вибрации по координатной оси. После проверки того, не закорочена ли катушка двигателя, хорошо ли соединен винт механической подачи с двигателем и стабильна ли вся сервосистема, проверьте правильность кода импульса, стабильность и надежность соединения муфты и надежен ли тахометр.
(5) Аварийный сигнал, вызванный ошибкой программы и ошибкой работы в аварийном сигнале ЧПУ. Например, ЧПУ сообщает 090 # и 091 # системы FAUNUC-6ME. Возникает аварийный сигнал NC, который может быть вызван отказом главной цепи и слишком низкой скоростью подачи. В то же время также возможно, что датчик импульсов неисправен; напряжение питания импульсного энкодера слишком низкое. В это время отрегулируйте 15 В напряжения источника питания так, чтобы значение напряжения на клемме ± 5 В основной платы находилось в пределах 4,95 ± 5,10 В; нет входного импульса Однооборотный сигнал энкодера не может нормально выполнить возврат в референтную точку.
(6) Аварийный сигнал сервосистемы. Например, система FAUNUC-6ME' сигнализация сервопривода 416 #, 426 #, 436 #, 446 #, 456 #, система SINUMERIK880' сигнализация сервопривода I364 #, система SINUMERIK8' s Servo alarm 114 #, 104 #, и т. Д. Когда появляется вышеуказанный номер аварийного сигнала, это может быть: сигнал обратной связи импульсного энкодера оси нарушен, короткое замыкание и потеря сигнала, используйте осциллограф для измерения фазы A и B- фазовый однооборотный сигнал; энкодер загрязнен, слишком грязный, и сигнал не может быть получен правильно.
Короче говоря, при выходе из строя оборудования с ЧПУ частота отказов компонентов обнаружения относительно высока. При правильном использовании и усилении обслуживания, а также при глубоком анализе возникающих проблем частота отказов будет снижена, и отказ может быть решен быстро, чтобы обеспечить нормальную работу оборудования.
