Phần tử phát hiện vị trí bao gồm phần tử phát hiện (cảm biến) và thiết bị xử lý tín hiệu, và là một phần quan trọng của hệ thống servo vòng kín máy tiện cnc ngang. Chức năng của nó là phát hiện giá trị thực tế của vị trí và tốc độ của bàn làm việc, đồng thời gửi tín hiệu phản hồi đến thiết bị điều khiển số hoặc thiết bị servo, từ đó hình thành điều khiển vòng kín. Phần tử phát hiện thường sử dụng nguyên tắc ánh sáng hoặc từ tính để hoàn thành việc phát hiện vị trí hoặc tốc độ.
Phần tử phát hiện vị trí được chia thành phần tử đo trực tiếp và phần tử đo gián tiếp theo phương pháp phát hiện. Các phần tử phát hiện tuyến tính thường được sử dụng khi đo chuyển động tuyến tính của máy công cụ, được gọi là phép đo trực tiếp và điều khiển vòng kín vị trí được hình thành được gọi là điều khiển vòng kín đầy đủ. Độ chính xác của phép đo chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác của phần tử đo và không bị ảnh hưởng bởi độ chính xác của bộ truyền máy công cụ. Vì độ dịch chuyển tuyến tính của bàn máy công cụ có quan hệ tỷ lệ chính xác với góc quay của động cơ truyền động, nên phương pháp truyền động và dò góc quay của động cơ hoặc trục vít có thể được sử dụng để đo gián tiếp quãng đường di chuyển của bàn máy. Phương pháp này được gọi là phép đo gián tiếp. Điều khiển vòng kín vị trí được gọi là điều khiển vòng bán kín. Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào độ chính xác của phần tử phát hiện và chuỗi truyền động của máy công cụ. Độ chính xác gia công của máy công cụ CNC vòng kín phần lớn được xác định bởi độ chính xác của thiết bị phát hiện vị trí. Máy công cụ CNC có yêu cầu rất nghiêm ngặt đối với các phần tử phát hiện vị trí và độ phân giải của chúng thường từ 0,001 đến 0,01 mm hoặc nhỏ hơn.
1. Các yêu cầu của hệ thống servo nguồn cấp dữ liệu cho thiết bị đo vị trí
Hệ thống servo nguồn cấp dữ liệu có yêu cầu cao đối với thiết bị đo vị trí:
1) Ít ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm, hoạt động đáng tin cậy, duy trì độ chính xác tốt và khả năng chống nhiễu mạnh.
2) Nó có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác, tốc độ và phạm vi đo lường.
3) Dễ dàng sử dụng và bảo trì, thích ứng với môi trường làm việc của máy công cụ.
4) Chi phí thấp.
5) Dễ dàng thực hiện phép đo và xử lý động tốc độ cao và dễ dàng thực hiện tự động hóa.
Các thiết bị phát hiện vị trí có thể được chia thành nhiều loại khác nhau theo các phương pháp phân loại khác nhau. Theo hình thức của tín hiệu đầu ra, nó có thể được phân loại thành kỹ thuật số và tương tự; theo loại điểm cơ sở đo lường, nó có thể được phân loại là tăng dần; Theo dạng chuyển động của phần tử đo vị trí, nó có thể được phân loại thành quay và tuyến tính.
2. Chẩn đoán và loại bỏ lỗi trong thiết bị phát hiện
So với thiết bị điều khiển số, xác suất hư hỏng của phần tử phát hiện là tương đối cao, và thường xảy ra hiện tượng hư hỏng cáp, nhiễm bẩn phần tử và biến dạng do va chạm. Nếu nghi ngờ đó là lỗi của phần tử phát hiện, trước tiên hãy kiểm tra xem có đứt cáp, bám bẩn, biến dạng, v.v. hay không và bạn cũng có thể xác định chất lượng của phần tử phát hiện bằng cách đo đầu ra của nó, điều này đòi hỏi sự thành thạo trong công việc nguyên lý và tín hiệu đầu ra của phần tử phát hiện. Sau đây lấy hệ thống SIEMENS làm ví dụ mô tả.
(1) Đầu vào tín hiệu. Mối quan hệ kết nối giữa mô-đun điều khiển vị trí của hệ thống CNC SIEMENS và thiết bị phát hiện vị trí.
Tín hiệu đầu ra của thiết bị đo vòng quay gia tăng hoặc thiết bị tuyến tính có hai dạng: di là tín hiệu hình sin điện áp hoặc dòng điện, và EXE là bộ nội suy định hình xung; di là tín hiệu mức TTL. Lấy thước cách tử đầu ra hình sin của HEIDENHA1N' s làm ví dụ. Cách tử bao gồm thước cách tử, bộ nội suy định hình xung (EXE), cáp và đầu nối.
Trong quá trình chuyển động của máy công cụ, ba bộ tín hiệu được xuất ra từ bộ phận quét: hai bộ tín hiệu tăng dần được tạo ra bởi bốn tế bào quang và hai tế bào quang có độ lệch pha 180 ° được kết nối với nhau và lực đẩy của chúng tạo thành lệch pha nhau 90 ° và biên độ. Hai tập hợp Ie1 và Ie2 có giá trị khoảng 11μA tương tự như sóng sin. Một tập hợp các tín hiệu tham chiếu cũng được kết nối dưới dạng push-pull bởi hai tế bào quang điện với độ chênh lệch 180 °. Đầu ra là tín hiệu tăng đột biến Ie0 với thành phần hiệu dụng khoảng 5.5μA. Tín hiệu chỉ được tạo ra khi nó vượt qua mốc tham chiếu. Cái gọi là dấu tham chiếu là một nam châm được lắp trên vỏ của thước cách tử và một công tắc sậy được lắp trên bộ phận quét. Khi công tắc cây lau gần nam châm, tín hiệu tham chiếu có thể được xuất ra.
Hai bộ tín hiệu tăng dần Ie1 và Ie2 đi vào EXE thông qua cáp truyền và các đầu nối, sau khi khuếch đại và định hình, hai tín hiệu sóng vuông Ua1 và Ua2 với độ lệch pha 90 ° và tín hiệu tham chiếu Ua0 được xuất ra. Các tín hiệu này được kết hợp và xử lý đúng cách. Tức là, 5 xung có thể được tạo ra trong một chu kỳ tín hiệu, tức là 5 lần tần số được xử lý và được gửi đến mô-đun điều khiển vị trí CNC thông qua đầu nối.
(2) Xử lý tín hiệu EXE. Chức năng của bộ nội suy định hình xung (EXE) là khuếch đại, định hình lại, nhân tần số và cảnh báo đầu ra tín hiệu gia tăng bằng thước cách tử hoặc bộ mã hóa, và xuất nó tới CNC để điều khiển vị trí. EXE được cấu tạo bởi mạch cơ bản và mạch chia nhỏ.
Bảng mạch in mạch cơ bản chứa bộ khuếch đại kênh, mạch định hình, ổ đĩa và mạch cảnh báo, v.v. Mạch chia nhỏ được tạo thành bảng mạch như một chức năng tùy chọn và hai bảng được kết nối thông qua đầu nối J3.
1) Bộ khuếch đại kênh. Khi cách tử phát hiện và tạo ra tín hiệu dòng điện sóng sin Ie1, Ie2 và Ie0, thông qua bộ khuếch đại kênh, một biên độ nhất định của điện áp dòng sin được xuất ra.
2) Định hình mạch. Dựa trên độ khuếch đại của Ie1, Ie2 và Ie0, mạch định hình sẽ biến đổi chúng thành ba tín hiệu sóng vuông tương ứng là Ua1, Ua2 và Ua0. Mức cao TTL lớn hơn hoặc bằng 2,5V và mức thấp nhỏ hơn hoặc bằng 0,5V. .
3) Mạch báo động. Khi cách tử làm cho tín hiệu đầu ra của bộ khuếch đại kênh bằng 0 do đứt cáp đầu vào, ô nhiễm cách tử hoặc bóng đèn bị hỏng, tín hiệu cảnh báo sẽ được điều khiển bởi mạch truyền động và sau đó xuất ra CNC hệ thống bằng đầu nối J2.
4) Phân đoạn mạch. Trong điều khiển vị trí của một số máy công cụ CNC có độ chính xác cao (chẳng hạn như máy mài CNC), cần có độ phân giải cao để đo vị trí. Ví dụ, chỉ riêng độ chính xác của thước cách tử là không thể thỏa mãn được. Vì lý do này, một mạch chia nhỏ phải được sử dụng để cải thiện độ phân giải. Tỷ lệ đáp ứng nhu cầu của máy công cụ tốc độ cao. Tín hiệu đầu ra của bộ khuếch đại kênh mạch cơ bản được kết nối với mạch chia nhỏ thông qua đầu nối J3. Sau khi được xử lý bởi mạch chia nhỏ, tín hiệu đầu ra của hai kênh có độ lệch pha 90 ° và tỷ lệ nhiệm vụ 1: 1 trong một chu kỳ được đưa ra thông qua đầu nối J3. Chia nhỏ tín hiệu sóng vuông. Sau khi hai số vị trí sóng vuông được điều khiển bởi mạch truyền động trong mạch cơ bản, chúng là tín hiệu kênh Ua1 và Ua2 tương ứng, được xuất ra hệ thống CMC bằng đầu nối J2.
Ngoài ra, mục đích của mạch đồng bộ là thu được các xung tham chiếu sóng vuông tương ứng với các cạnh đầu và cuối của tín hiệu sóng vuông Ua1 và Ua2.
3. Các dạng lỗi thường gặp trong thiết bị phát hiện
(1) Dao động cơ học (trong quá trình tăng / giảm tốc)
1) Bộ mã hóa xung bị trục trặc. Lúc này, hãy kiểm tra xem điện áp của cực dây phản hồi trên bộ tốc độ có giảm xuống một điểm nào đó hay không. Nếu có sự sụt giảm, điều đó cho thấy rằng bộ mã hóa xung bị lỗi và bộ mã hóa nên được thay thế.
2) Khớp nối chéo của bộ mã hóa xung có thể bị hỏng, khiến tốc độ trục không đồng bộ với tốc độ được phát hiện. Các khớp nối nên được thay thế.
3) Nếu bộ tạo máy đo tốc độ bị hỏng, máy đo tốc độ phải được sửa chữa hoặc thay thế.
(2) Chạy trốn cơ học (tăng tốc). Trong trường hợp kiểm tra bộ điều khiển vị trí và bộ điều khiển tốc độ, cần kiểm tra các điểm sau:
1) Kiểm tra xem đấu dây của bộ mã hóa xung có bị sai hay không, kiểm tra xem dây của bộ mã hóa có phải là phản hồi tích cực hay không và pha A và pha B có được kết nối ngược lại hay không.
2) Kiểm tra xem khớp nối bộ mã hóa xung có bị hỏng hay không. Nếu nó bị hỏng, hãy thay thế khớp nối.
3) Kiểm tra xem đầu cuối của máy phát điện tốc có được kết nối ngược lại hay không và dây tín hiệu kích thích có được kết nối không chính xác hay không.
(3) Không thể định hướng trục chính hoặc định hướng không đúng vị trí. Kiểm tra việc cài đặt và điều chỉnh mạch điều khiển định hướng, kiểm tra bảng định hướng và điều chỉnh bảng mạch in điều khiển trục chính. Đồng thời, kiểm tra xem bộ dò vị trí (bộ mã hóa) có bị lỗi hay không.
(4) Nguồn cấp dữ liệu rung trục tọa độ. Sau khi kiểm tra xem cuộn dây động cơ có bị đoản mạch hay không, vít cấp liệu cơ khí có được kết nối tốt với động cơ không và toàn bộ hệ thống servo có ổn định hay không, hãy kiểm tra xem mã xung có tốt không, kết nối khớp nối có ổn định và đáng tin cậy không, và máy đo tốc độ có đáng tin cậy không.
(5) Cảnh báo do lỗi chương trình và lỗi hoạt động trong cảnh báo NC. Ví dụ, NC báo cáo số 090 # và 091 # của hệ thống FAUNUC-6ME. Báo động NC xảy ra, có thể do lỗi mạch chính và tốc độ nguồn cấp quá thấp. Đồng thời, cũng có thể do bộ mã hóa xung kém; điện áp cung cấp bộ mã hóa xung quá thấp. Lúc này, điều chỉnh 15V của điện áp nguồn sao cho giá trị điện áp trên cực +5V của bảng mạch chính có giá trị trong khoảng 4,95 ～ 5,10V; không có xung đầu vào Tín hiệu một lượt của bộ mã hóa không thể thực hiện trở lại điểm tham chiếu một cách bình thường.
(6) Báo động của hệ thống servo. Chẳng hạn như hệ thống FAUNUC-6ME' cảnh báo servo 416 #, 426 #, 436 #, 446 #, 456 #, hệ thống SINUMERIK880' cảnh báo servo I364 #, hệ thống SINUMERIK8&# Báo động servo 39; s 114 #, 104 #, v.v. Khi số báo trên xuất hiện, có thể là: tín hiệu phản hồi bộ mã hóa xung trục bị hỏng, ngắn mạch và mất tín hiệu, hãy sử dụng máy hiện sóng để đo pha A và B- tín hiệu pha một-cách mạng; bộ mã hóa bị nhiễm bẩn, quá bẩn và không thể nhận tín hiệu chính xác.
Tóm lại, trong hỏng hóc của thiết bị CNC, tỷ lệ hỏng hóc của các thành phần phát hiện là tương đối cao. Chỉ cần việc sử dụng đúng cách và tăng cường bảo dưỡng, đồng thời phân tích sâu các vấn đề xảy ra thì tỷ lệ hỏng hóc sẽ giảm xuống, đồng thời có thể khắc phục sự cố hư hỏng một cách nhanh chóng để đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường.
