Het positiedetectie-element bestaat uit een detectie-element (sensor) en een signaalverwerkingsapparaat en is een belangrijk onderdeel van het horizontale cnc-draaibankmachine-servosysteem met gesloten lus. Zijn functie is om de werkelijke waarde van de positie en snelheid van de werktafel te detecteren en feedbacksignalen naar het numerieke besturingsapparaat of servoapparaat te sturen, waardoor een gesloten-lusbesturing wordt gevormd. Het detectie-element gebruikt in het algemeen het principe van licht of magnetisme om de detectie van positie of snelheid te voltooien.
Het positiedetectie-element is verdeeld in direct meetelement en indirect meetelement volgens de detectiemethode. Lineaire detectie-elementen worden over het algemeen gebruikt bij het meten van de lineaire beweging van de werktuigmachine, die directe meting wordt genoemd, en de gevormde positie-gesloten-lusregeling wordt volledige-gesloten-lusregeling genoemd. De meetnauwkeurigheid hangt voornamelijk af van de nauwkeurigheid van het meetelement en wordt niet beïnvloed door de nauwkeurigheid van de werktuigmachinetransmissie. Omdat de lineaire verplaatsing van de werktuigmachinetafel een nauwkeurige proportionele relatie heeft met de rotatiehoek van de aandrijfmotor, kan de methode voor het aandrijven en detecteren van de rotatiehoek van de motor of schroef worden gebruikt om indirect de bewegingsafstand van de tafel te meten. Deze methode wordt indirecte meting genoemd. De positie-gesloten-lusregeling wordt semi-gesloten-lusregeling genoemd. De meetnauwkeurigheid hangt af van de nauwkeurigheid van het detectie-element en de aandrijfketting van de werktuigaanvoer. De bewerkingsnauwkeurigheid van CNC-bewerkingsmachines met gesloten lus wordt grotendeels bepaald door de nauwkeurigheid van het positiedetectieapparaat. CNC-bewerkingsmachines stellen zeer strenge eisen aan positiedetectie-elementen en hun resolutie ligt meestal tussen 0,001 en 0,01 mm of minder.
1. De vereisten van het voedingsservosysteem voor het positiemeetapparaat:
Het voerservosysteem stelt hoge eisen aan de positiemeetinrichting:
1) Weinig invloed van temperatuur en vochtigheid, betrouwbare werking, goed behoud van nauwkeurigheid en sterk anti-interferentievermogen.
2) Het kan voldoen aan de vereisten van nauwkeurigheid, snelheid en meetbereik.
3) Gemakkelijk te gebruiken en te onderhouden, aan te passen aan de werkomgeving van werktuigmachines.
4) Lage kosten.
5) Het is gemakkelijk om dynamische meting en verwerking met hoge snelheid te realiseren, en gemakkelijk om automatisering te realiseren.
Positiedetectieapparaten kunnen worden onderverdeeld in verschillende categorieën volgens verschillende classificatiemethoden. Volgens de vorm van het uitgangssignaal kan het worden ingedeeld in digitaal en analoog; volgens het type meetbasispunt kan het worden geclassificeerd als incrementeel; volgens de bewegingsvorm van het positiemeetelement kan het worden ingedeeld in roterend en lineair.
2. Diagnose en eliminatie van fouten in het detectieapparaat
Vergeleken met het numerieke besturingsapparaat is de faalkans van het detectie-element relatief hoog en treedt vaak het fenomeen van kabelbeschadiging, elementverontreiniging en botsingsvervorming op. Als wordt vermoed dat het de fout van het detectie-element is, controleer dan eerst of er kabelbreuk, vervuiling, vervorming, enz. principe en uitgangssignaal van het detectie-element. Het volgende neemt het SIEMENS-systeem als voorbeeld voor de beschrijving.
(1) Voer het signaal in. De verbindingsrelatie tussen de positiecontrolemodule van het SIEMENS CNC-systeem en het positiedetectieapparaat.
Het uitgangssignaal van een incrementeel roterend meetapparaat of lineair apparaat heeft twee vormen: di is een sinusvormig spannings- of stroomsignaal en EXE is een pulsvormende interpolator; di is een TTL-signaal. Neem HEIDENHA1N's sinusvormige stroomuitgangsroosterliniaal als voorbeeld. Het rooster is samengesteld uit roosterliniaal, pulsvormende interpolator (EXE), kabels en connectoren.
Tijdens de beweging van de werktuigmachine worden drie sets signalen uitgevoerd door de scaneenheid: twee sets incrementele signalen worden gegenereerd door vier fotocellen en twee fotocellen met een faseverschil van 180° worden met elkaar verbonden, en hun push-pull vormt een faseverschil van 90° en amplitude. De twee sets van Ie1 en Ie2 met een waarde van ongeveer 11μA zijn vergelijkbaar met sinusgolven. Een set referentiesignalen is ook in push-pull-vorm verbonden door twee fotocellen met een verschil van 180°. De uitgang is een pieksignaal Ie0 met een effectieve component van ongeveer 5,5 A. Het signaal wordt alleen gegenereerd wanneer het het referentiemerkteken passeert. Het zogenaamde referentieteken is dat er een magneet op de behuizing van de roosterliniaal is geïnstalleerd en dat er een reed-schakelaar op de scaneenheid is geïnstalleerd. Wanneer de reed-schakelaar zich dicht bij de magneet bevindt, kan het referentiesignaal worden uitgevoerd.
De twee sets incrementele signalen Ie1 en Ie2 komen de EXE binnen via de transmissiekabel en connectoren, en na versterking en vormgeving worden twee blokgolfsignalen Ua1 en Ua2 met een faseverschil van 90° en het referentiesignaal Ua0 uitgevoerd. Deze signalen worden goed gecombineerd en verwerkt. Dat wil zeggen, vijf pulsen kunnen in één signaalcyclus worden gegenereerd, dat wil zeggen dat 5 keer de frequentie wordt verwerkt en via de connector naar de CNC-positiecontrolemodule wordt gestuurd.
(2) EXE-signaalverwerking. De functie van de pulsvormende interpolator (EXE) is het versterken, hervormen, frequentievermenigvuldigen en alarmeren van het incrementele signaal dat wordt uitgevoerd door de roosterliniaal of encoder, en dit naar de CNC te sturen voor positiecontrole. EXE bestaat uit een basiscircuit en een onderverdelingscircuit.
De printplaat van het basiscircuit bevat een kanaalversterker, een vormcircuit, een aandrijf- en alarmcircuit, enz. Het onderverdelingscircuit wordt als een optionele functie tot een printplaat gemaakt en de twee kaarten zijn verbonden via de J3-connector.
1) Kanaalversterker. Wanneer het rooster de sinusgolfstroomsignalen Ie1, Ie2 en Ie0 detecteert en genereert, via de kanaalversterker, wordt een bepaalde amplitude van de sinusstroomspanning afgegeven.
2) Het circuit vormgeven. Gebaseerd op de versterking van Ie1, Ie2 en Ie0, zet het vormcircuit ze om in drie overeenkomstige blokgolfsignalen Ua1, Ua2 en Ua0. Het hoge TTL-niveau is groter dan of gelijk aan 2,5 V en het lage niveau is kleiner dan of gelijk aan 0,5 V. .
3) Alarmcircuit. Wanneer het rooster ervoor zorgt dat het uitgangssignaal van de kanaalversterker nul is vanwege de breuk van de ingangskabel, de vervuiling van het rooster of de beschadiging van de lamp, wordt het alarmsignaal aangestuurd door het aandrijfcircuit en vervolgens uitgevoerd naar de CNC systeem door de connector J2.
4) Onderverdelingscircuit. Bij de positiecontrole van sommige zeer nauwkeurige CNC-bewerkingsmachines (zoals CNC-slijpmachines) is een hoge resolutie vereist voor positiemeting. Aan de nauwkeurigheid van de roosterliniaal alleen kan bijvoorbeeld niet worden voldaan. Om deze reden moet een onderverdelingsschakeling worden gebruikt om de resolutie te verbeteren. Tarief om te voldoen aan de behoeften van werktuigmachines met hoge snelheid. Het uitgangssignaal van de basiscircuitkanaalversterker is via connector J3 verbonden met het onderverdelingscircuit. Na te zijn verwerkt door het onderverdelingscircuit, wordt het uitgangssignaal van de twee kanalen met een faseverschil van 90° en een werkverhouding van 1:1 in één cyclus uitgevoerd via de connector J3. Verdeel het blokgolfsignaal. Nadat de twee blokgolfpositienummers zijn aangestuurd door het aandrijfcircuit in het basiscircuit, zijn dit de corresponderende Ua1- en Ua2-kanaalsignalen, die door de connector J2 naar het CMC-systeem worden uitgevoerd.
Bovendien is het doel van de synchronisatieschakeling het verkrijgen van blokgolfreferentiepulsen die overeenkomen met de voor- en achterflanken van de blokgolfsignalen Ua1 en Ua2.
3. Veelvoorkomende vormen van fouten in detectieapparatuur
(1) Mechanische oscillatie (tijdens acceleratie/deceleratie)
1) De pulsgever werkt niet goed. Controleer op dit moment of de spanning van de terugkoppelingslijnklem op de snelheidseenheid op een bepaald punt daalt. Als er een daling is, geeft dit aan dat de pulsgever defect is en dat de encoder moet worden vervangen.
2) De kruiskoppeling van de pulsgever kan beschadigd zijn, waardoor de assnelheid niet synchroon loopt met de gedetecteerde snelheid. De koppeling moet worden vervangen.
3) Als de toerentellergenerator defect raakt, moet de toerenteller worden gerepareerd of vervangen.
(2) Mechanische op hol geslagen (te hard rijden). Bij het controleren van de positieregeleenheid en snelheidsregeleenheid moeten de volgende punten worden gecontroleerd:
1) Controleer of de bedrading van de pulsgever verkeerd is, controleer of de bedrading van de encoder positieve feedback is en of de fase A en fase B omgekeerd zijn aangesloten.
2) Controleer of de pulsgeverkoppeling beschadigd is. Vervang de koppeling als deze beschadigd is.
3) Controleer of de klem van de tachogenerator omgekeerd is aangesloten en of de bekrachtigingssignaaldraad verkeerd is aangesloten.
(3) De spil kan niet worden georiënteerd of de oriëntatie is niet op zijn plaats. Controleer de instelling en afstelling van het oriëntatiebesturingscircuit, controleer het oriëntatiebord en de afstelling van de spilbesturingsprintplaat. Controleer tegelijkertijd of de positiedetector (encoder) defect is.
(4) Gecoördineerde as trillingstoevoer. Nadat u hebt gecontroleerd of de motorspoel is kortgesloten, of de mechanische voedingsschroef goed op de motor is aangesloten en of het hele servosysteem stabiel is, controleert u of de pulscode goed is, of de koppelingsverbinding stabiel en betrouwbaar is, en of de toerenteller betrouwbaar is.
(5) Het alarm veroorzaakt door een programmafout en een bedieningsfout in het NC-alarm. NC meldt bijvoorbeeld 090# en 091# van het FAUNUC-6ME-systeem. Er treedt een NC-alarm op, dat kan worden veroorzaakt door een storing in het hoofdcircuit en een te lage invoersnelheid. Tegelijkertijd is het ook mogelijk dat de pulsgever defect is; de voedingsspanning van de pulsgever is te laag. Pas op dit moment de 15V van de voedingsspanning aan zodat de spanningswaarde op de +5V-aansluiting van de hoofdprintplaat binnen 4,95-5,10V ligt; er is geen ingangsimpuls Het eenslagsignaal van de encoder kan de referentiepuntretour niet normaal uitvoeren.
(6) Alarm van het servosysteem. Zoals FAUNUC-6ME systeem's servo alarm 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 systeem's servo alarm I364#, SINUMERIK8 systeem's servo alarm 114#, 104#, etc. Wanneer het bovenstaande alarmnummer verschijnt, kan het zijn: aspulsencoder feedback signaal is gebroken, kortsluiting en signaalverlies, gebruik een oscilloscoop om de A-fase en B- te meten fase een-revolutie signaal; de encoder is vervuild, te vuil en het signaal kan niet correct worden ontvangen.
Kortom, bij het falen van CNC-apparatuur is het uitvalpercentage van de detectiecomponenten relatief hoog. Zolang het juiste gebruik en de versterking van het onderhoud en een grondige analyse van de problemen die optreden, wordt het uitvalpercentage verlaagd en kan de storing snel worden opgelost om de normale werking van de apparatuur te garanderen.
