Elemen deteksi posisi terdiri dari elemen deteksi (sensor) dan perangkat pemrosesan sinyal, dan merupakan bagian penting dari sistem servo loop tertutup mesin bubut cnc horizontal. Fungsinya adalah untuk mendeteksi nilai sebenarnya dari posisi dan kecepatan meja kerja, dan mengirim sinyal umpan balik ke perangkat kontrol numerik atau perangkat servo, sehingga membentuk kontrol loop tertutup. Elemen pendeteksi umumnya menggunakan prinsip cahaya atau magnet untuk melengkapi pendeteksian posisi atau kecepatan.
Elemen deteksi posisi dibagi menjadi elemen pengukuran langsung dan elemen pengukuran tidak langsung sesuai dengan metode deteksi. Elemen deteksi linier umumnya digunakan saat mengukur gerakan linier alat mesin, yang disebut pengukuran langsung, dan kontrol loop tertutup posisi yang terbentuk disebut kontrol loop tertutup penuh. Keakuratan pengukuran terutama tergantung pada keakuratan elemen pengukur dan tidak terpengaruh oleh keakuratan transmisi alat mesin. Karena perpindahan linier meja perkakas mesin memiliki hubungan proporsional yang akurat dengan sudut putaran motor penggerak, metode mengemudi dan mendeteksi sudut putaran motor atau sekrup dapat digunakan untuk mengukur jarak gerak meja secara tidak langsung. Metode ini disebut pengukuran tidak langsung. Kontrol loop tertutup posisi disebut kontrol loop semi-tertutup. Akurasi pengukuran tergantung pada akurasi elemen deteksi dan rantai penggerak umpan alat mesin. Keakuratan pemesinan perkakas mesin CNC loop tertutup sangat ditentukan oleh keakuratan alat pendeteksi posisi. Peralatan mesin CNC memiliki persyaratan yang sangat ketat untuk elemen pendeteksi posisi, dan resolusinya biasanya antara 0,001 dan 0,01 mm atau kurang.
1. Persyaratan sistem servo umpan untuk alat pengukur posisi
Sistem servo umpan memiliki persyaratan tinggi untuk alat pengukur posisi:
1) Sedikit pengaruh suhu dan kelembaban, operasi yang andal, retensi akurasi yang baik, dan kemampuan anti-interferensi yang kuat.
2) Dapat memenuhi persyaratan akurasi, kecepatan dan rentang pengukuran.
3) Mudah digunakan dan dirawat, beradaptasi dengan lingkungan kerja peralatan mesin.
4) Biaya rendah.
5) Mudah untuk mewujudkan pengukuran dan pemrosesan dinamis berkecepatan tinggi, dan mudah untuk mewujudkan otomatisasi.
Perangkat deteksi posisi dapat dibagi ke dalam kategori yang berbeda sesuai dengan metode klasifikasi yang berbeda. Menurut bentuk sinyal keluaran, dapat diklasifikasikan menjadi digital dan analog; menurut jenis titik dasar pengukuran, dapat diklasifikasikan sebagai tambahan; menurut bentuk gerakan elemen pengukur posisi, dapat diklasifikasikan menjadi putar dan linier.
2. Diagnosis dan penghapusan kesalahan pada perangkat deteksi
Dibandingkan dengan perangkat kontrol numerik, kemungkinan kegagalan elemen deteksi relatif tinggi, dan fenomena kerusakan kabel, kontaminasi elemen, dan deformasi tabrakan sering terjadi. Jika diduga kesalahan elemen pendeteksi, periksa terlebih dahulu apakah ada kabel putus, pengotoran, deformasi, dll, dan Anda juga dapat menentukan kualitas elemen pendeteksi dengan mengukur outputnya, yang membutuhkan kemahiran dalam bekerja. prinsip dan sinyal output dari elemen deteksi. Berikut ini mengambil sistem SIEMENS sebagai contoh untuk deskripsi.
(1) Masukkan sinyal. Hubungan koneksi antara modul kontrol posisi sistem SIEMENS CNC dan perangkat pendeteksi posisi.
Sinyal keluaran dari alat pengukur putar inkremental atau alat linier memiliki dua bentuk: di adalah sinyal sinusoidal tegangan atau arus, dan EXE adalah interpolator pembentuk pulsa; di adalah sinyal level TTL. Ambil HEIDENHA1N's penggaris kisi keluaran arus sinusoidal sebagai contoh. Kisi terdiri dari penggaris kisi, interpolator pembentuk pulsa (EXE), kabel dan konektor.
Selama pergerakan mesin perkakas, tiga set sinyal dikeluarkan dari unit pemindaian: dua set sinyal inkremental dihasilkan oleh empat fotosel, dan dua fotosel dengan perbedaan fase 180° dihubungkan bersama, dan tarikan dorongnya membentuk a beda fasa 90° dan amplitudo. Dua set Ie1 dan Ie2 dengan nilai sekitar 11μA mirip dengan gelombang sinus. Seperangkat sinyal referensi juga dihubungkan dalam bentuk dorong-tarik oleh dua fotosel dengan perbedaan 180°. Outputnya adalah sinyal lonjakan Ie0 dengan komponen efektif sekitar 5,5μA. Sinyal hanya dihasilkan ketika melewati tanda referensi. Tanda referensi yang disebut adalah bahwa magnet dipasang pada rumah penggaris kisi, dan sakelar buluh dipasang pada unit pemindai. Ketika saklar buluh dekat dengan magnet, sinyal referensi dapat dikeluarkan.
Dua set sinyal tambahan Ie1 dan Ie2 memasuki EXE melalui kabel transmisi dan konektor, dan setelah amplifikasi dan pembentukan, dua sinyal gelombang persegi Ua1 dan Ua2 dengan perbedaan fase 90° dan sinyal referensi Ua0 dikeluarkan. Sinyal-sinyal ini digabungkan dan diproses dengan benar. Artinya, lima pulsa dapat dihasilkan dalam satu siklus sinyal, yaitu, 5 kali frekuensi diproses, dan dikirim ke modul kontrol posisi CNC melalui konektor.
(2) pemrosesan sinyal EXE. Fungsi interpolator pembentuk pulsa (EXE) adalah untuk memperkuat, membentuk kembali, mengalikan frekuensi dan memperingatkan output sinyal tambahan oleh penggaris kisi atau encoder, dan mengeluarkannya ke CNC untuk kontrol posisi. EXE terdiri dari rangkaian dasar dan rangkaian subdivisi.
Papan sirkuit tercetak sirkuit dasar berisi penguat saluran, sirkuit pembentuk, drive dan sirkuit alarm, dll. Sirkuit subdivisi dibuat menjadi papan sirkuit sebagai fungsi opsional, dan kedua papan dihubungkan melalui konektor J3.
1) Penguat saluran. Ketika kisi mendeteksi dan menghasilkan sinyal arus gelombang sinus Ie1, Ie2 dan Ie0, melalui penguat saluran, amplitudo tertentu dari tegangan arus sinus dikeluarkan.
2) Membentuk sirkuit. Berdasarkan amplifikasi Ie1, Ie2 dan Ie0, rangkaian pembentuk mengubahnya menjadi tiga sinyal gelombang persegi yang sesuai Ua1, Ua2 dan Ua0. TTL tingkat tinggi lebih besar dari atau sama dengan 2.5V, dan tingkat rendah kurang dari atau sama dengan 0.5V. .
3) Sirkuit alarm. Ketika kisi menyebabkan sinyal keluaran penguat saluran menjadi nol karena putusnya kabel input, polusi kisi atau kerusakan bohlam, sinyal alarm digerakkan oleh rangkaian penggerak dan kemudian dikeluarkan ke CNC sistem dengan konektor J2.
4) Sirkuit subdivisi. Dalam kontrol posisi beberapa peralatan mesin CNC presisi tinggi (seperti penggiling CNC), resolusi tinggi diperlukan untuk pengukuran posisi. Misalnya, keakuratan penggaris kisi saja tidak dapat dipenuhi. Untuk alasan ini, sirkuit subdivisi harus digunakan untuk meningkatkan resolusi. Tingkat untuk memenuhi kebutuhan peralatan mesin berkecepatan tinggi. Sinyal keluaran dari penguat saluran rangkaian dasar dihubungkan ke rangkaian subdivisi melalui konektor J3. Setelah diproses oleh rangkaian subdivisi, sinyal keluaran dari dua saluran dengan beda fasa 90° dan rasio tugas 1:1 dalam satu siklus dikeluarkan melalui konektor J3. Bagilah sinyal gelombang persegi. Setelah dua nomor posisi gelombang persegi digerakkan oleh rangkaian penggerak di rangkaian dasar, mereka adalah sinyal saluran Ua1 dan Ua2 yang sesuai, yang dikeluarkan ke sistem CMC oleh konektor J2.
Selain itu, tujuan dari rangkaian sinkronisasi adalah untuk mendapatkan pulsa referensi gelombang persegi yang sesuai dengan tepi depan dan belakang dari sinyal gelombang persegi Ua1 dan Ua2.
3. Bentuk kesalahan umum pada alat pendeteksi
(1) Osilasi mekanis (selama akselerasi/deselerasi)
1) Encoder pulsa tidak berfungsi. Pada saat ini, periksa apakah tegangan terminal saluran umpan balik pada unit kecepatan turun pada titik tertentu. Jika ada drop berarti pulse encoder rusak, dan encoder harus diganti.
2) Kopling silang pembuat enkode pulsa mungkin rusak, menyebabkan kecepatan poros tidak sinkron dengan kecepatan yang terdeteksi. Kopling harus diganti.
3) Jika generator tachometer gagal, tachometer harus diperbaiki atau diganti.
(2) Pelarian mekanis (mengebut). Dalam hal memeriksa unit kontrol posisi dan unit kontrol kecepatan, hal-hal berikut harus diperiksa:
1) Periksa apakah kabel encoder pulsa salah, periksa apakah kabel encoder umpan balik positif, dan apakah fase A dan fase B terhubung terbalik.
2) Periksa apakah kopling encoder pulsa rusak. Jika rusak, ganti kopling.
3) Periksa apakah terminal tachogenerator terhubung secara terbalik dan apakah kabel sinyal eksitasi tidak terhubung dengan benar.
(3) Spindel tidak dapat diorientasikan atau orientasinya tidak pada tempatnya. Periksa pengaturan dan penyetelan sirkuit kontrol orientasi, periksa papan orientasi, dan pengaturan papan sirkuit cetak kontrol spindel. Pada saat yang sama, periksa apakah detektor posisi (encoder) rusak.
(4) Mengkoordinasikan umpan getaran sumbu. Setelah memeriksa apakah koil motor dihubung pendek, apakah sekrup umpan mekanis terhubung dengan baik ke motor, dan apakah seluruh sistem servo stabil, periksa apakah kode pulsa baik, apakah koneksi kopling stabil dan andal, dan apakah tachometer dapat diandalkan.
(5) Alarm yang disebabkan oleh kesalahan program dan kesalahan operasi pada alarm NC. Misalnya, NC melaporkan 090# dan 091# dari sistem FAUNUC-6ME. Alarm NC terjadi, yang mungkin disebabkan oleh kegagalan sirkuit utama dan kecepatan umpan terlalu rendah. Pada saat yang sama, mungkin juga pembuat enkode pulsa buruk; tegangan catu daya pulse encoder terlalu rendah. Pada saat ini, sesuaikan tegangan catu daya 15V sehingga nilai tegangan pada terminal 5V dari papan sirkuit utama berada dalam jarak 4.95～5.10V; tidak ada pulsa input Sinyal satu putaran dari encoder tidak dapat melakukan pengembalian titik referensi secara normal.
(6) Alarm sistem servo. Seperti sistem FAUNUC-6ME's servo alarm 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, sistem SINUMERIK880's servo alarm I364#, sistem SINUMERIK8's servo alarm 114#, 104#, dll. Ketika nomor alarm di atas muncul, mungkin: sinyal umpan balik encoder pulsa sumbu rusak, korsleting dan kehilangan sinyal, gunakan osiloskop untuk mengukur fase-A dan B- sinyal fase satu-revolusi; encoder terkontaminasi, terlalu kotor, dan sinyal tidak dapat diterima dengan benar .
Singkatnya, dalam kegagalan peralatan CNC, tingkat kegagalan komponen deteksi relatif tinggi. Selama penggunaan yang benar dan penguatan pemeliharaan, dan analisis mendalam dari masalah yang terjadi, tingkat kegagalan akan berkurang, dan kegagalan dapat diselesaikan dengan cepat untuk memastikan operasi normal peralatan.
