El elemento de detección de posición está compuesto por un elemento de detección (sensor) y un dispositivo de procesamiento de señales, y es una parte importante del servo sistema de circuito cerrado de la máquina de torno cnc horizontal. Su función es detectar el valor real de la posición y la velocidad de la mesa de trabajo, y enviar señales de retroalimentación al dispositivo de control numérico o servodispositivo, formando así un control de circuito cerrado. El elemento de detección generalmente utiliza el principio de luz o magnetismo para completar la detección de posición o velocidad.
El elemento de detección de posición se divide en elemento de medición directa y elemento de medición indirecto según el método de detección. Los elementos de detección lineal se utilizan generalmente cuando se mide el movimiento lineal de la máquina herramienta, lo que se denomina medición directa, y el control de bucle cerrado de posición formado se denomina control de bucle cerrado completo. La precisión de la medición depende principalmente de la precisión del elemento de medición y no se ve afectada por la precisión de la transmisión de la máquina herramienta. Dado que el desplazamiento lineal de la mesa de la máquina herramienta tiene una relación proporcional precisa con el ángulo de rotación del motor de accionamiento, el método de accionamiento y detección del ángulo de rotación del motor o tornillo se puede utilizar para medir indirectamente la distancia de movimiento de la mesa. Este método se llama medición indirecta. El control de bucle cerrado de posición se denomina control de bucle semicerrado. La precisión de la medición depende de la precisión del elemento de detección y de la cadena de transmisión de alimentación de la máquina herramienta. La precisión del mecanizado de las máquinas herramienta CNC de circuito cerrado está determinada en gran medida por la precisión del dispositivo de detección de posición. Las máquinas herramienta CNC tienen requisitos muy estrictos para los elementos de detección de posición, y su resolución suele estar entre 0,001 y 0,01 mm o menos.
1. Los requisitos del servo sistema de alimentación para el dispositivo de medición de posición.
El sistema de servo de alimentación tiene altos requisitos para el dispositivo de medición de posición:
1) Poca influencia de la temperatura y la humedad, operación confiable, buena retención de precisión y fuerte capacidad antiinterferente.
2) Puede cumplir con los requisitos de precisión, velocidad y rango de medición.
3) Fácil de usar y mantener, adaptarse al entorno de trabajo de las máquinas herramienta.
4) Bajo costo.
5) Es fácil realizar la medición y el procesamiento dinámicos de alta velocidad, y es fácil realizar la automatización.
Los dispositivos de detección de posición se pueden dividir en diferentes categorías de acuerdo con diferentes métodos de clasificación. Según la forma de la señal de salida, se puede clasificar en digital y analógica; según el tipo de punto base de medición, se puede clasificar como incremental; De acuerdo con la forma de movimiento del elemento de medición de posición, se puede clasificar en rotativo y lineal.
2. Diagnóstico y eliminación de fallas en el dispositivo de detección
En comparación con el dispositivo de control numérico, la probabilidad de falla del elemento de detección es relativamente alta y a menudo se produce el fenómeno de daño del cable, contaminación del elemento y deformación por colisión. Si se sospecha que es culpa del elemento de detección, primero verifique si hay rotura de cable, ensuciamiento, deformación, etc., y también puede determinar la calidad del elemento de detección midiendo su salida, lo que requiere competencia en el trabajo. principio y señal de salida del elemento de detección. A continuación se toma el sistema SIEMENS como ejemplo para la descripción.
(1) Introduzca la señal. La relación de conexión entre el módulo de control de posición del sistema CNC SIEMENS y el dispositivo de detección de posición.
La señal de salida del dispositivo de medición rotatorio incremental o del dispositivo lineal tiene dos formas: di es una señal sinusoidal de voltaje o corriente, y EXE es un interpolador de forma de pulso; di es una señal de nivel TTL. Tomemos como ejemplo la regla de rejilla de salida de corriente sinusoidal de HEIDENHA1N &. La rejilla se compone de regla de rejilla, interpolador de modelado de pulsos (EXE), cables y conectores.
Durante el movimiento de la máquina herramienta, se emiten tres conjuntos de señales desde la unidad de escaneo: dos conjuntos de señales incrementales son generados por cuatro fotocélulas, y dos fotocélulas con una diferencia de fase de 180 ° se conectan entre sí, y su push-pull forma una diferencia de fase de 90 ° y amplitud. Los dos conjuntos de Ie1 e Ie2 con un valor de aproximadamente 11μA son similares a las ondas sinusoidales. Un conjunto de señales de referencia también se conectan en forma push-pull mediante dos fotocélulas con una diferencia de 180 °. La salida es una señal de pico Ie0 con un componente efectivo de aproximadamente 5,5 μA. La señal solo se genera cuando pasa la marca de referencia. La denominada marca de referencia es que se instala un imán en la carcasa de la regla de rejilla y un interruptor de lengüeta en la unidad de escaneo. Cuando el interruptor de lengüeta está cerca del imán, se puede emitir la señal de referencia.
Los dos conjuntos de señales incrementales Ie1 e Ie2 ingresan al EXE a través del cable de transmisión y conectores, y después de la amplificación y conformación, se emiten dos señales de onda cuadrada Ua1 y Ua2 con una diferencia de fase de 90 ° y la señal de referencia Ua0. Estas señales se combinan y procesan correctamente. Es decir, se pueden generar cinco pulsos en un ciclo de señal, es decir, se procesa 5 veces la frecuencia y se envía al módulo de control de posición del CNC a través del conector.
(2) Procesamiento de señales EXE. La función del interpolador de modelado de pulsos (EXE) es amplificar, remodelar, multiplicar la frecuencia y alarmar la salida de la señal incremental por la regla de rejilla o el codificador, y enviarla al CNC para el control de posición. EXE se compone de circuito básico y circuito de subdivisión.
La placa de circuito impreso del circuito básico contiene amplificador de canal, circuito de conformación, circuito de excitación y alarma, etc. El circuito de subdivisión se convierte en una placa de circuito como función opcional, y las dos placas se conectan a través del conector J3.
1) Amplificador de canal. Cuando la rejilla detecta y genera señales de corriente de onda sinusoidal Ie1, Ie2 e Ie0, a través del amplificador de canal, se emite una cierta amplitud de voltaje de corriente sinusoidal.
2) Dar forma al circuito. Basado en la amplificación de Ie1, Ie2 e Ie0, el circuito de conformación los convierte en tres señales de onda cuadrada correspondientes Ua1, Ua2 y Ua0. El nivel alto de TTL es mayor o igual a 2.5V y el nivel bajo es menor o igual a 0.5V. .
3) Circuito de alarma. Cuando la rejilla hace que la señal de salida del amplificador de canal sea cero debido a la rotura del cable de entrada, la contaminación de la rejilla o el daño de la bombilla, la señal de alarma es impulsada por el circuito de control y luego se envía al CNC. sistema por el conector J2.
4) Circuito de subdivisión. En el control de posición de algunas máquinas herramienta CNC de alta precisión (como las amoladoras CNC), se requiere una alta resolución para la medición de la posición. Por ejemplo, la precisión de la regla de rejilla por sí sola no puede satisfacerse. Por esta razón, se debe utilizar un circuito de subdivisión para mejorar la resolución. Califique para satisfacer las necesidades de las máquinas herramienta de alta velocidad. La señal de salida del amplificador de canal del circuito básico se conecta al circuito de subdivisión a través del conector J3. Después de ser procesada por el circuito de subdivisión, la señal de salida de los dos canales con una diferencia de fase de 90 ° y una relación de trabajo de 1: 1 en un ciclo se emite a través del conector J3. Subdividir la señal de onda cuadrada. Una vez que los dos números de posición de onda cuadrada son controlados por el circuito de excitación en el circuito básico, son las señales de canal Ua1 y Ua2 correspondientes, que se envían al sistema CMC mediante el conector J2.
Además, el propósito del circuito de sincronización es obtener pulsos de referencia de onda cuadrada correspondientes a los bordes delantero y trasero de las señales de onda cuadrada Ua1 y Ua2.
3. Formas comunes de fallas en los dispositivos de detección
(1) Oscilación mecánica (durante la aceleración / desaceleración)
1) El codificador de impulsos no funciona correctamente. En este momento, verifique si el voltaje del terminal de la línea de retroalimentación en la unidad de velocidad cae en un punto determinado. Si hay una caída, indica que el codificador de impulsos está defectuoso y que se debe reemplazar el codificador.
2) El acoplamiento cruzado del codificador de impulsos puede estar dañado, provocando que la velocidad del eje no esté sincronizada con la velocidad detectada. El acoplamiento debe reemplazarse.
3) Si el generador del tacómetro falla, el tacómetro debe repararse o reemplazarse.
(2) Fugitivo mecánico (exceso de velocidad). En el caso de verificar la unidad de control de posición y la unidad de control de velocidad, se deben verificar los siguientes puntos:
1) Verifique si el cableado del codificador de impulsos es incorrecto, verifique si el cableado del codificador es de retroalimentación positiva y si la fase A y la fase B están conectadas a la inversa.
2) Compruebe si el acoplamiento del codificador de impulsos está dañado. Si está dañado, reemplace el acoplamiento.
3) Compruebe si el terminal del tacogenerador está conectado a la inversa y si el cable de la señal de excitación está conectado incorrectamente.
(3) El eje no se puede orientar o la orientación no está en su lugar. Verifique la configuración y el ajuste del circuito de control de orientación, verifique la placa de orientación y el ajuste de la placa de circuito impreso de control del eje. Al mismo tiempo, compruebe si el detector de posición (codificador) está defectuoso.
(4) Alimentación por vibración del eje de coordenadas. Después de verificar si la bobina del motor está en cortocircuito, si el tornillo de alimentación mecánica está bien conectado al motor y si todo el sistema servo es estable, verifique si el código de pulso es bueno, si la conexión de acoplamiento es estable y confiable, y si el tacómetro es confiable.
(5) La alarma causada por error de programa y error de operación en alarma NC. Por ejemplo, NC informa 090 # y 091 # del sistema FAUNUC-6ME. Ocurre una alarma NC, que puede ser causada por la falla del circuito principal y la velocidad de alimentación es demasiado baja. Al mismo tiempo, también es posible que el codificador de impulsos sea defectuoso; el voltaje de la fuente de alimentación del codificador de impulsos es demasiado bajo. En este momento, ajuste los 15 V del voltaje de la fuente de alimentación de modo que el valor de voltaje en el terminal +5V de la placa de circuito principal esté dentro de 4,95 ～ 5,10 V; no hay pulso de entrada La señal de una vuelta del codificador no puede realizar el retorno del punto de referencia normalmente.
(6) Alarma del servo sistema. Como la alarma de servo del sistema FAUNUC-6ME&# 416 #, 426 #, 436 #, 446 #, 456 #, sistema SINUMERIK880' s alarma de servo I364 #, sistema SINUMERIK8' s servo alarma 114 #, 104 #, etc. Cuando aparece el número de alarma anterior, puede ser: la señal de retroalimentación del codificador de pulso del eje está rota, cortocircuito y pérdida de señal, use un osciloscopio para medir la fase A y B- señal de fase de una revolución; el codificador está contaminado, demasiado sucio y la señal no se puede recibir correctamente.
En resumen, en caso de falla del equipo CNC, la tasa de falla de los componentes de detección es relativamente alta. Siempre y cuando el uso correcto y el fortalecimiento del mantenimiento, y el análisis en profundidad de los problemas que ocurran, se reducirá la tasa de fallas, y la falla se podrá resolver rápidamente para asegurar el funcionamiento normal del equipo.
