O elemento de detecção de posição é composto por um elemento de detecção (sensor) e um dispositivo de processamento de sinal, e é uma parte importante do sistema servo de malha fechada da máquina de torno cnc horizontal. Sua função é detectar o valor real da posição e velocidade da mesa de trabalho e enviar sinais de feedback para o dispositivo de controle numérico ou dispositivo servo, formando assim um controle de malha fechada. O elemento de detecção geralmente usa o princípio de luz ou magnetismo para completar a detecção de posição ou velocidade.
O elemento de detecção de posição é dividido em elemento de medição direta e elemento de medição indireta de acordo com o método de detecção. Elementos de detecção linear são geralmente usados ao medir o movimento linear da máquina-ferramenta, que é chamado de medição direta, e o controle de malha fechada de posição formado é chamado de controle de malha fechada completa. A precisão da medição depende principalmente da precisão do elemento de medição e não é afetada pela precisão da transmissão da máquina-ferramenta. Uma vez que o deslocamento linear da mesa da máquina-ferramenta tem uma relação proporcional precisa com o ângulo de rotação do motor de acionamento, o método de acionamento e detecção do ângulo de rotação do motor ou parafuso pode ser usado para medir indiretamente a distância de movimento da mesa. Este método é chamado de medição indireta. O controle de malha fechada de posição é chamado de controle de malha semifechada. A precisão da medição depende da precisão do elemento de detecção e da corrente de transmissão de alimentação da máquina-ferramenta. A precisão da usinagem de máquinas-ferramentas CNC de circuito fechado é amplamente determinada pela precisão do dispositivo de detecção de posição. As máquinas-ferramentas CNC têm requisitos muito restritos para elementos de detecção de posição e sua resolução é geralmente entre 0,001 e 0,01 mm ou menos.
1. Os requisitos do sistema servo de alimentação para o dispositivo de medição de posição
O sistema servo de alimentação tem altos requisitos para o dispositivo de medição de posição:
1) Pouca influência de temperatura e umidade, operação confiável, boa retenção de precisão e forte capacidade anti-interferência.
2) Pode atender aos requisitos de precisão, velocidade e faixa de medição.
3) Fácil de usar e manter, adapta-se ao ambiente de trabalho das máquinas-ferramentas.
4) Baixo custo.
5) É fácil realizar medição e processamento dinâmico de alta velocidade e automação fácil de realizar.
Os dispositivos de detecção de posição podem ser divididos em diferentes categorias de acordo com diferentes métodos de classificação. De acordo com a forma do sinal de saída, ele pode ser classificado em digital e analógico; de acordo com o tipo de ponto base de medição, pode ser classificado como incremental; de acordo com a forma de movimento do elemento de medição de posição, ele pode ser classificado em rotativo e linear.
2. Diagnóstico e eliminação de falhas no dispositivo de detecção
Comparado com o dispositivo de controle numérico, a probabilidade de falha do elemento de detecção é relativamente alta, e o fenômeno de danos ao cabo, contaminação do elemento e deformação por colisão freqüentemente ocorre. Se houver suspeita de falha do elemento de detecção, primeiro verifique se há quebra do cabo, entupimento, deformação, etc., e você também pode determinar a qualidade do elemento de detecção medindo sua saída, o que requer proficiência no trabalho princípio e sinal de saída do elemento de detecção. A seguir, o sistema SIEMENS é um exemplo de descrição.
(1) Insira o sinal. A relação de conexão entre o módulo de controle de posição do sistema SIEMENS CNC e o dispositivo de detecção de posição.
O sinal de saída do dispositivo de medição rotativo incremental ou dispositivo linear tem duas formas: di é um sinal sinusoidal de tensão ou corrente e EXE é um interpolador de modelagem de pulso; di é um sinal de nível TTL. Tome como exemplo a régua de grade de saída de corrente senoidal de HEIDENHA1N'. A grade é composta por régua de grade, interpolador de modelagem de pulso (EXE), cabos e conectores.
Durante o movimento da máquina-ferramenta, três conjuntos de sinais são emitidos da unidade de digitalização: dois conjuntos de sinais incrementais são gerados por quatro fotocélulas e duas fotocélulas com uma diferença de fase de 180 ° são conectadas entre si, e suas formas push-pull diferença de fase de 90 ° e amplitude. Os dois conjuntos de Ie1 e Ie2 com um valor de cerca de 11μA são semelhantes às ondas senoidais. Um conjunto de sinais de referência também são conectados na forma push-pull por duas fotocélulas com uma diferença de 180 °. A saída é um sinal de pico Ie0 com um componente efetivo de cerca de 5,5 μA. O sinal só é gerado quando passa pela marca de referência. A chamada marca de referência é que um ímã é instalado no alojamento da régua de grade e um interruptor reed é instalado na unidade de digitalização. Quando a chave reed está perto do ímã, o sinal de referência pode ser enviado.
Os dois conjuntos de sinais incrementais Ie1 e Ie2 entram no EXE através do cabo de transmissão e conectores e, após a amplificação e modelagem, dois sinais de onda quadrada Ua1 e Ua2 com uma diferença de fase de 90 ° e o sinal de referência Ua0 são emitidos. Esses sinais são combinados e processados adequadamente. Ou seja, cinco pulsos podem ser gerados em um ciclo de sinal, ou seja, 5 vezes a frequência é processada, e enviados para o módulo de controle de posição CNC através do conector.
(2) Processamento de sinal EXE. A função do interpolador de modelagem de pulso (EXE) é amplificar, remodelar, multiplicar a frequência e alarmar a saída do sinal incremental pela régua de grade ou codificador e enviá-lo ao CNC para controle de posição. EXE é composto de circuito básico e circuito de subdivisão.
A placa de circuito impresso do circuito básico contém amplificador de canal, circuito de modelagem, circuito de acionamento e alarme, etc. O circuito de subdivisão é feito em uma placa de circuito como uma função opcional e as duas placas são conectadas através do conector J3.
1) Amplificador de canal. Quando a grade detecta e gera sinais de corrente senoidal Ie1, Ie2 e Ie0, através do amplificador de canal, uma certa amplitude de tensão de corrente senoidal é emitida.
2) Moldar o circuito. Com base na amplificação de Ie1, Ie2 e Ie0, o circuito de modelagem os converte em três sinais de onda quadrada correspondentes Ua1, Ua2 e Ua0. O nível alto TTL é maior ou igual a 2,5 V e o nível baixo é menor ou igual a 0,5 V. .
3) Circuito de alarme. Quando a grade faz com que o sinal de saída do amplificador de canal seja zero devido à quebra do cabo de entrada, poluição da grade ou dano da lâmpada, o sinal de alarme é acionado pelo circuito de acionamento e, em seguida, enviado ao CNC sistema pelo conector J2.
4) Circuito de subdivisão. No controle de posição de algumas máquinas-ferramentas CNC de alta precisão (como retificadoras CNC), a alta resolução é necessária para a medição de posição. Por exemplo, a precisão da régua de grade por si só não pode ser satisfeita. Por este motivo, um circuito de subdivisão deve ser usado para melhorar a resolução. Avalie para atender às necessidades de máquinas-ferramentas de alta velocidade. O sinal de saída do amplificador de canal do circuito básico é conectado ao circuito de subdivisão por meio do conector J3. Depois de ser processado pelo circuito de subdivisão, o sinal de saída dos dois canais com uma diferença de fase de 90 ° e uma razão de serviço de 1: 1 em um ciclo é enviado através do conector J3. Subdivida o sinal de onda quadrada. Depois que os dois números de posição de onda quadrada são acionados pelo circuito de acionamento no circuito básico, eles são os sinais de canal Ua1 e Ua2 correspondentes, que são enviados para o sistema CMC pelo conector J2.
Além disso, o objetivo do circuito de sincronização é obter pulsos de referência de onda quadrada correspondentes às bordas inicial e final dos sinais de onda quadrada Ua1 e Ua2.
3. Formas comuns de falhas em dispositivos de detecção
(1) Oscilação mecânica (durante a aceleração / desaceleração)
1) O codificador de pulso não está funcionando corretamente. Neste momento, verifique se a tensão do terminal da linha de feedback na unidade de velocidade cai em um determinado ponto. Se houver uma queda, isso indica que o codificador de pulso está com defeito e o codificador deve ser substituído.
2) O acoplamento cruzado do codificador de pulso pode ser danificado, fazendo com que a velocidade do eixo fique fora de sincronia com a velocidade detectada. O acoplamento deve ser substituído.
3) Se o gerador do tacômetro falhar, o tacômetro deve ser consertado ou substituído.
(2) Fuga mecânica (excesso de velocidade). No caso de verificação da unidade de controle de posição e unidade de controle de velocidade, os seguintes pontos devem ser verificados:
1) Verifique se a fiação do encoder de pulso está errada, verifique se a fiação do encoder é de realimentação positiva e se a fase A e a fase B estão conectadas inversamente.
2) Verifique se o acoplamento do codificador de pulso está danificado. Se estiver danificado, substitua o acoplamento.
3) Verifique se o terminal do tacogerador está conectado reversamente e se o fio do sinal de excitação está conectado incorretamente.
(3) O fuso não pode ser orientado ou a orientação não está no lugar. Verifique a configuração e o ajuste do circuito de controle de orientação, verifique a placa de orientação e o ajuste da placa de circuito impresso de controle do eixo. Ao mesmo tempo, verifique se o detector de posição (codificador) está com defeito.
(4) Alimentação de vibração do eixo coordenado. Depois de verificar se a bobina do motor está em curto-circuito, se o parafuso de alimentação mecânica está bem conectado ao motor e se todo o servo sistema está estável, verifique se o código de pulso está bom, se a conexão de acoplamento é estável e confiável e se o tacômetro é confiável.
(5) O alarme causado por erro de programa e erro de operação no alarme NC. Por exemplo, NC relata 090 # e 091 # do sistema FAUNUC-6ME. O alarme NC ocorre, o que pode ser causado pela falha do circuito principal e a velocidade de alimentação é muito baixa. Ao mesmo tempo, também é possível que o codificador de pulso esteja ruim; a tensão da fonte de alimentação do codificador de pulso está muito baixa. Neste momento, ajuste os 15 V da tensão da fonte de alimentação para que o valor da tensão no terminal +5 V da placa de circuito principal esteja dentro de 4,95 ～ 5,10 V; não há pulso de entrada O sinal de uma volta do codificador não pode realizar o retorno ao ponto de referência normalmente.
(6) Alarme do servo sistema. Tal como sistema FAUNUC-6ME' s servo alarme 416 #, 426 #, 436 #, 446 #, 456 #, sistema SINUMERIK880' s servo alarme I364 #, sistema SINUMERIK8' s servo alarme 114 #, 104 #, etc. Quando o número de alarme acima aparece, pode ser: sinal de feedback do codificador de pulso do eixo está quebrado, curto-circuito e perda de sinal, use um osciloscópio para medir a fase A e B- sinal de uma revolução de fase; o codificador está contaminado, muito sujo e o sinal não pode ser recebido corretamente.
Em suma, na falha do equipamento CNC, a taxa de falha dos componentes de detecção é relativamente alta. Contanto que seja feito o uso correto e fortalecimento da manutenção, e análise aprofundada dos problemas que ocorrerem, o índice de falhas será reduzido, e a falha poderá ser resolvida rapidamente para garantir o funcionamento normal do equipamento.
