L'elemento di rilevamento della posizione è composto da un elemento di rilevamento (sensore) e un dispositivo di elaborazione del segnale ed è una parte importante del servosistema ad anello chiuso della macchina tornio cnc orizzontale. La sua funzione è quella di rilevare il valore effettivo della posizione e della velocità del piano di lavoro e inviare segnali di feedback al dispositivo di controllo numerico o servodispositivo, formando così un controllo ad anello chiuso. L'elemento di rilevamento utilizza generalmente il principio della luce o del magnetismo per completare il rilevamento della posizione o della velocità.
L'elemento di rilevamento della posizione è suddiviso in elemento di misurazione diretta ed elemento di misurazione indiretta secondo il metodo di rilevamento. Gli elementi di rilevamento lineare vengono generalmente utilizzati quando si misura il movimento lineare della macchina utensile, che è chiamato misurazione diretta, e il controllo ad anello chiuso di posizione formato è chiamato controllo ad anello chiuso completo. La precisione della misurazione dipende principalmente dalla precisione dell'elemento di misura e non è influenzata dalla precisione della trasmissione della macchina utensile. Poiché lo spostamento lineare della tavola della macchina utensile ha un'accurata relazione proporzionale con l'angolo di rotazione del motore di azionamento, il metodo di azionamento e rilevamento dell'angolo di rotazione del motore o della vite può essere utilizzato per misurare indirettamente la distanza di movimento della tavola. Questo metodo è chiamato misurazione indiretta. Il controllo ad anello chiuso di posizione è chiamato controllo ad anello semichiuso. La precisione della misurazione dipende dalla precisione dell'elemento di rilevamento e dalla catena di avanzamento della macchina utensile. La precisione di lavorazione delle macchine utensili CNC a circuito chiuso è in gran parte determinata dalla precisione del dispositivo di rilevamento della posizione. Le macchine utensili CNC hanno requisiti molto severi per gli elementi di rilevamento della posizione e la loro risoluzione è solitamente compresa tra 0,001 e 0,01 mm o meno.
1. I requisiti del servosistema di alimentazione per il dispositivo di misurazione della posizione
Il servosistema di alimentazione ha requisiti elevati per il dispositivo di misurazione della posizione:
1) Poca influenza di temperatura e umidità, funzionamento affidabile, buona conservazione della precisione e forte capacità anti-interferenza.
2) Può soddisfare i requisiti di precisione, velocità e campo di misura.
3) Facile da usare e mantenere, adattarsi all'ambiente di lavoro delle macchine utensili.
4) Basso costo.
5) È facile realizzare misurazioni ed elaborazioni dinamiche ad alta velocità e l'automazione è facile da realizzare.
I dispositivi di rilevamento della posizione possono essere suddivisi in diverse categorie in base a diversi metodi di classificazione. In base alla forma del segnale di uscita, può essere classificato in digitale e analogico; in base al tipo di punto base di misura può essere classificato come incrementale; a seconda della forma di movimento dell'elemento di misura della posizione, può essere classificato in rotativo e lineare.
2. Diagnosi ed eliminazione dei guasti nel dispositivo di rilevamento
Rispetto al dispositivo di controllo numerico, la probabilità di guasto dell'elemento di rilevamento è relativamente elevata e spesso si verifica il fenomeno del danneggiamento del cavo, della contaminazione dell'elemento e della deformazione da collisione. Se si sospetta che sia colpa dell'elemento di rilevamento, verificare prima se vi sono rotture del cavo, incrostazioni, deformazioni, ecc. E si può anche determinare la qualità dell'elemento di rilevamento misurandone l'uscita, che richiede competenza nel funzionamento principio e segnale di uscita dell'elemento di rilevamento. Quanto segue prende come esempio per la descrizione il sistema SIEMENS.
(1) Immettere il segnale. La relazione di connessione tra il modulo di controllo della posizione del sistema CNC SIEMENS e il dispositivo di rilevamento della posizione.
Il segnale di uscita del misuratore rotativo incrementale o del dispositivo lineare ha due forme: di è un segnale sinusoidale in tensione o in corrente, ed EXE è un interpolatore a forma di impulso; di è un segnale di livello TTL. Prendiamo come esempio il righello del reticolo di uscita di corrente sinusoidale di HEIDENHA1N's. Il reticolo è composto da righello, interpolatore di impulsi (EXE), cavi e connettori.
Durante il movimento della macchina utensile, dall'unità di scansione vengono emesse tre serie di segnali: due serie di segnali incrementali sono generate da quattro fotocellule e due fotocellule con sfasamento di 180° sono collegate tra loro e il loro push-pull forma un differenza di fase di 90° e ampiezza. I due set di Ie1 e Ie2 con un valore di circa 11μA sono simili alle onde sinusoidali. Una serie di segnali di riferimento sono inoltre collegati in push-pull da due fotocellule con differenza di 180°. L'uscita è un segnale di picco Ie0 con una componente effettiva di circa 5,5μA. Il segnale viene generato solo quando supera la tacca di riferimento. Il cosiddetto segno di riferimento è che un magnete è installato sull'alloggiamento del righello del reticolo e un interruttore reed è installato sull'unità di scansione. Quando l'interruttore reed è vicino al magnete, è possibile emettere il segnale di riferimento.
I due set di segnali incrementali Ie1 e Ie2 entrano nell'EXE attraverso il cavo di trasmissione ei connettori e, dopo l'amplificazione e la sagomatura, vengono emessi due segnali ad onda quadra Ua1 e Ua2 con sfasamento di 90° e il segnale di riferimento Ua0. Questi segnali vengono opportunamente combinati ed elaborati. Cioè, cinque impulsi possono essere generati in un ciclo di segnale, ovvero 5 volte la frequenza viene elaborata e inviata al modulo di controllo della posizione CNC tramite il connettore.
(2) Elaborazione del segnale EXE. La funzione dell'interpolatore di formazione di impulsi (EXE) è di amplificare, rimodellare, moltiplicare la frequenza e allarmare il segnale incrementale emesso dal righello del reticolo o dall'encoder e inviarlo al CNC per il controllo della posizione. EXE è composto da circuito base e circuito di suddivisione.
Il circuito stampato del circuito di base contiene l'amplificatore di canale, il circuito di sagomatura, il circuito di azionamento e di allarme, ecc. Il circuito di suddivisione è realizzato in un circuito stampato come funzione opzionale e le due schede sono collegate tramite il connettore J3.
1) Amplificatore di canale. Quando il reticolo rileva e genera segnali di corrente sinusoidali Ie1, Ie2 e Ie0, attraverso l'amplificatore di canale, viene emessa una certa ampiezza di tensione di corrente sinusoidale.
2) Modellare il circuito. In base all'amplificazione di Ie1, Ie2 e Ie0, il circuito di sagomatura li converte in tre corrispondenti segnali ad onda quadra Ua1, Ua2 e Ua0. Il livello alto TTL è maggiore o uguale a 2,5 V e il livello basso è inferiore o uguale a 0,5 V. .
3) Circuito di allarme. Quando il reticolo provoca lo zero del segnale di uscita dell'amplificatore di canale a causa della rottura del cavo di ingresso, dell'inquinamento del reticolo o del danneggiamento della lampadina, il segnale di allarme viene pilotato dal circuito di azionamento e quindi inviato al CNC sistema dal connettore J2.
4) Circuito di suddivisione. Nel controllo della posizione di alcune macchine utensili CNC ad alta precisione (come le smerigliatrici CNC), è necessaria un'alta risoluzione per la misurazione della posizione. Ad esempio, la sola precisione del righello per reticolo non può essere soddisfatta. Per questo motivo è necessario utilizzare un circuito di suddivisione per migliorare la risoluzione. Tariffa per soddisfare le esigenze delle macchine utensili ad alta velocità. Il segnale di uscita dell'amplificatore di canale del circuito base è collegato al circuito di suddivisione tramite il connettore J3. Dopo essere stato elaborato dal circuito di suddivisione, il segnale di uscita dei due canali con una differenza di fase di 90° e un rapporto di lavoro di 1:1 in un ciclo viene emesso tramite il connettore J3. Suddividere il segnale ad onda quadra. Dopo che i due numeri di posizione dell'onda quadra sono stati pilotati dal circuito di azionamento nel circuito di base, sono i corrispondenti segnali di canale Ua1 e Ua2, che vengono emessi al sistema CMC dal connettore J2.
Inoltre, lo scopo del circuito di sincronizzazione è quello di ottenere impulsi di riferimento ad onda quadra corrispondenti ai fronti di salita e di discesa dei segnali ad onda quadra Ua1 e Ua2.
3. Forme comuni di guasto nei dispositivi di rilevamento
(1) Oscillazione meccanica (durante l'accelerazione/decelerazione)
1) L'encoder a impulsi non funziona correttamente. A questo punto, controllare se la tensione del terminale della linea di retroazione sull'unità di velocità scende ad un certo punto. Se c'è una caduta, indica che l'encoder a impulsi è difettoso e l'encoder deve essere sostituito.
2) L'accoppiamento incrociato dell'encoder a impulsi potrebbe essere danneggiato, causando una sfasatura della velocità dell'albero rispetto alla velocità rilevata. Il giunto dovrebbe essere sostituito.
3) Se il generatore del contagiri si guasta, il contagiri deve essere riparato o sostituito.
(2) Fuga meccanica (eccesso di velocità). In caso di verifica dell'unità di controllo della posizione e dell'unità di controllo della velocità, è necessario verificare i seguenti punti:
1) Controllare se il cablaggio dell'encoder a impulsi è errato, controllare se il cablaggio dell'encoder è di feedback positivo e se la fase A e la fase B sono collegate inversamente.
2) Verificare se l'accoppiamento del generatore di impulsi è danneggiato. Se è danneggiato, sostituire il giunto.
3) Verificare se il terminale della dinamo tachimetrica è collegato in modo inverso e se il cavo del segnale di eccitazione è collegato in modo errato.
(3) Il mandrino non può essere orientato o l'orientamento non è a posto. Controllare l'impostazione e la regolazione del circuito di controllo dell'orientamento, controllare la scheda di orientamento e la regolazione del circuito stampato di controllo del mandrino. Allo stesso tempo, controllare se il rilevatore di posizione (encoder) è difettoso.
(4) Avanzamento delle vibrazioni dell'asse delle coordinate. Dopo aver verificato se la bobina del motore è in cortocircuito, se la vite di alimentazione meccanica è ben collegata al motore e se l'intero servosistema è stabile, controllare se il codice a impulsi è buono, se la connessione di accoppiamento è stabile e affidabile e se il contagiri è affidabile.
(5) L'allarme causato dall'errore di programma e dall'errore di operazione nell'allarme NC. Ad esempio, NC riporta 090# e 091# del sistema FAUNUC-6ME. Si verifica un allarme NC, che può essere causato dal guasto del circuito principale e dalla velocità di avanzamento troppo bassa. Allo stesso tempo, è anche possibile che l'encoder di impulsi sia difettoso; la tensione di alimentazione dell'encoder a impulsi è troppo bassa. A questo punto, regolare i 15V della tensione di alimentazione in modo che il valore della tensione sul terminale +5V della scheda principale sia compreso tra 4,95 e 5,10 V; non c'è impulso in ingresso Il segnale di un giro dell'encoder non può eseguire normalmente il ritorno al punto di riferimento.
(6) Allarme del servosistema. Come il sistema FAUNUC-6ME's servo allarme 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, sistema SINUMERIK880's servo allarme I364#, sistema SINUMERIK8' s servo allarme 114#, 104#, ecc. Quando viene visualizzato il numero di allarme sopra, potrebbe essere: il segnale di retroazione dell'encoder a impulsi dell'asse è interrotto, cortocircuito e perdita di segnale, utilizzare un oscilloscopio per misurare la fase A e B- segnale di fase uno giro; l'encoder è contaminato, troppo sporco e il segnale non può essere ricevuto correttamente.
In breve, in caso di guasto delle apparecchiature CNC, il tasso di guasto dei componenti di rilevamento è relativamente alto. Finché l'uso corretto e il rafforzamento della manutenzione e l'analisi approfondita dei problemi che si verificano, il tasso di guasto sarà ridotto e il guasto potrà essere risolto rapidamente per garantire il normale funzionamento dell'apparecchiatura.
