Das Positionserfassungselement besteht aus einem Erfassungselement (Sensor) und einer Signalverarbeitungsvorrichtung und ist ein wichtiger Teil des geschlossenen Servosystems der horizontalen CNC-Drehmaschine. Seine Funktion besteht darin, den Istwert der Position und Geschwindigkeit des Arbeitstisches zu erfassen und Rückkopplungssignale an die numerische Steuerung oder die Servovorrichtung zu senden, wodurch eine geschlossene Regelschleife gebildet wird. Das Erfassungselement verwendet im Allgemeinen das Prinzip des Lichts oder des Magnetismus, um die Erfassung von Position oder Geschwindigkeit abzuschließen.
Das Positionserfassungselement wird gemäß dem Erfassungsverfahren in ein direktes Messelement und ein indirektes Messelement unterteilt. Lineare Erfassungselemente werden im Allgemeinen bei der Messung der Linearbewegung der Werkzeugmaschine verwendet, die als Direktmessung bezeichnet wird, und die gebildete Positionsregelung wird als Vollregelung bezeichnet. Die Messgenauigkeit hängt hauptsächlich von der Genauigkeit des Messelementes ab und wird nicht von der Genauigkeit des Werkzeugmaschinengetriebes beeinflusst. Da die lineare Verschiebung des Werkzeugmaschinentisches eine genaue proportionale Beziehung zum Drehwinkel des Antriebsmotors hat, kann das Verfahren zum Antreiben und Erfassen des Drehwinkels des Motors oder der Schraube verwendet werden, um die Bewegungsstrecke des Tisches indirekt zu messen. Diese Methode wird indirekte Messung genannt. Die Positionsregelung wird als halbgeschlossene Regelung bezeichnet. Die Messgenauigkeit hängt von der Genauigkeit des Erfassungselements und der Antriebskette des Werkzeugmaschinenvorschubs ab. Die Bearbeitungsgenauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen mit geschlossenem Regelkreis wird maßgeblich durch die Genauigkeit der Positionserfassungsvorrichtung bestimmt. CNC-Werkzeugmaschinen haben sehr strenge Anforderungen an Positionserkennungselemente und ihre Auflösung liegt normalerweise zwischen 0,001 und 0,01 mm oder weniger.
1. Die Anforderungen des Vorschubservosystems an das Positionsmessgerät
Das Vorschubservosystem stellt hohe Anforderungen an das Positionsmessgerät:
1) Geringer Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit, zuverlässiger Betrieb, gute Genauigkeitserhaltung und starke Entstörungsfähigkeit.
2) Es kann die Anforderungen an Genauigkeit, Geschwindigkeit und Messbereich erfüllen.
3) Einfach zu bedienen und zu warten, an die Arbeitsumgebung von Werkzeugmaschinen anzupassen.
4) Niedrige Kosten.
5) Es ist einfach, eine dynamische Hochgeschwindigkeitsmessung und -verarbeitung zu realisieren und eine Automatisierung einfach zu realisieren.
Positionserfassungsgeräte können nach unterschiedlichen Klassifizierungsverfahren in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Je nach Form des Ausgangssignals kann es in digital und analog eingeteilt werden; je nach Art des Messbasispunktes kann er als inkrementell klassifiziert werden; je nach Bewegungsform des Positionsmesselementes lässt es sich in rotatorisch und linear einteilen.
2. Diagnose und Behebung von Fehlern im Erfassungsgerät
Verglichen mit der numerischen Steuervorrichtung ist die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls des Erfassungselements relativ hoch, und es treten häufig Kabelschäden, Elementverunreinigungen und Kollisionsverformungen auf. Bei Verdacht auf einen Defekt des Detektionselementes prüfen Sie zunächst, ob Kabelbruch, Verschmutzung, Verformung etc. vorliegen, und Sie können die Qualität des Detektionselementes auch durch Messung seiner Leistung feststellen, was fachmännisches Arbeiten erfordert Prinzip und Ausgangssignal des Detektionselements . Im Folgenden wird das SIEMENS-System als Beispiel zur Beschreibung genommen.
(1) Geben Sie das Signal ein. Die Verbindungsbeziehung zwischen dem Positionsregelmodul des SIEMENS CNC-Systems und dem Positionserfassungsgerät.
Das Ausgangssignal eines inkrementalen Drehmessgeräts oder Lineargeräts hat zwei Formen: di ist ein sinusförmiges Spannungs- oder Stromsignal und EXE ist ein Pulsformungsinterpolator; di ist ein Signal mit TTL-Pegel. Nehmen wir als Beispiel das sinusförmige Stromausgangsgitterlineal von HEIDENHA1N &. Das Gitter besteht aus Gitterlineal, Pulsformungsinterpolator (EXE), Kabeln und Steckern.
Während der Bewegung der Werkzeugmaschine werden von der Abtasteinheit drei Signalsätze ausgegeben: zwei Sätze von Inkrementalsignalen werden von vier Lichtschranken erzeugt und zwei Lichtschranken mit einer Phasenverschiebung von 180° werden zusammengeschaltet und ihre Gegentakt-Formen a Phasendifferenz von 90° und Amplitude. Die beiden Sätze von Ie1 und Ie2 mit einem Wert von etwa 11μA sind Sinuswellen ähnlich. Ein Satz von Referenzsignalen wird ebenfalls im Gegentakt durch zwei Fotozellen mit einer Differenz von 180° verbunden. Der Ausgang ist ein Spitzensignal Ie0 mit einem effektiven Anteil von ca. 5,5μA. Das Signal wird erst beim Passieren der Referenzmarke erzeugt. Die sogenannte Referenzmarke besteht darin, dass am Gehäuse des Gitterlineals ein Magnet und an der Abtasteinheit ein Reedschalter angebracht ist. Wenn sich der Reedschalter in der Nähe des Magneten befindet, kann das Referenzsignal ausgegeben werden.
Die beiden Sätze von Inkrementalsignalen Ie1 und Ie2 gelangen über das Übertragungskabel und die Stecker in die EXE, und nach Verstärkung und Formung werden zwei Rechtecksignale Ua1 und Ua2 mit einer Phasendifferenz von 90° und das Referenzsignal Ua0 ausgegeben. Diese Signale werden richtig kombiniert und verarbeitet. Das heißt, in einem Signalzyklus können fünf Impulse erzeugt werden, dh die 5-fache Frequenz wird verarbeitet und über den Stecker an das CNC-Positionssteuermodul gesendet.
(2) EXE-Signalverarbeitung. Die Funktion des Pulsformungsinterpolators (EXE) besteht darin, das vom Gitterlineal oder Encoder ausgegebene Inkrementalsignal zu verstärken, umzuformen, frequenzvervielfacht und zu alarmieren und es zur Positionssteuerung an die CNC auszugeben. EXE besteht aus Grundschaltung und Unterteilungsschaltung.
Die Platine der Grundschaltung enthält Kanalverstärker, Formungsschaltung, Treiber- und Alarmschaltung usw. Die Unterteilungsschaltung wird als optionale Funktion zu einer Platine gemacht, und die beiden Platinen werden über den J3-Stecker verbunden.
1) Kanalverstärker. Wenn das Gitter Sinuswellenstromsignale Ie1, Ie2 und Ie0 durch den Kanalverstärker erfasst und erzeugt, wird eine bestimmte Amplitude der Sinusstromspannung ausgegeben.
2) Gestaltung der Schaltung. Basierend auf der Verstärkung von Ie1, Ie2 und Ie0 wandelt die Formungsschaltung diese in drei entsprechende Rechteckwellensignale Ua1, Ua2 und Ua0 um. Der hohe TTL-Pegel ist größer oder gleich 2,5 V und der niedrige Pegel ist kleiner oder gleich 0,5 V. .
3) Alarmschaltung. Wenn das Gitter verursacht, dass das Ausgangssignal des Kanalverstärkers aufgrund eines Bruchs des Eingangskabels, einer Verschmutzung des Gitters oder einer Beschädigung der Glühbirne Null wird, wird das Alarmsignal von der Ansteuerschaltung gesteuert und dann an die CNC ausgegeben über den Stecker J2.
4) Unterteilungsschaltung. Bei der Positionsregelung einiger hochpräziser CNC-Werkzeugmaschinen (z. B. CNC-Schleifmaschinen) ist eine hohe Auflösung für die Positionsmessung erforderlich. Beispielsweise kann die Genauigkeit des Gitterlineals allein nicht erfüllt werden. Aus diesem Grund muss eine Unterteilungsschaltung verwendet werden, um die Auflösung zu verbessern. Bewerten Sie, um die Anforderungen von Hochgeschwindigkeits-Werkzeugmaschinen zu erfüllen. Das Ausgangssignal des Kanalverstärkers der Grundschaltung wird über den Anschluss J3 mit der Unterteilungsschaltung verbunden. Nach der Verarbeitung durch die Unterteilungsschaltung wird das Ausgangssignal der beiden Kanäle mit einer Phasendifferenz von 90° und einem Tastverhältnis von 1:1 in einem Zyklus über den Anschluss J3 ausgegeben. Unterteilen Sie das Rechtecksignal. Nachdem die beiden Rechteckwellenpositionsnummern von der Treiberschaltung in der Grundschaltung angesteuert wurden, sind sie die entsprechenden Ua1- und Ua2-Kanalsignale, die über den Verbinder J2 an das CMC-System ausgegeben werden.
Außerdem besteht der Zweck der Synchronisationsschaltung darin, Rechteckwellen-Referenzimpulse zu erhalten, die den Vorder- und Hinterflanken der Rechteckwellensignale Ua1 und Ua2 entsprechen.
3. Häufige Fehlerformen in Detektionsgeräten
(1) Mechanische Schwingung (beim Beschleunigen/Verzögern)
1) Der Impulsgeber ist defekt. Prüfen Sie zu diesem Zeitpunkt, ob die Spannung an der Klemme der Rückführleitung an der Drehzahleinheit an einem bestimmten Punkt abfällt. Ein Tropfen weist darauf hin, dass der Impulsgeber defekt ist und der Geber ausgetauscht werden sollte.
2) Die Impulsgeber-Querkupplung kann beschädigt werden, wodurch die Wellendrehzahl nicht mit der erfassten Drehzahl synchron ist. Die Kupplung sollte ersetzt werden.
3) Bei Ausfall des Tachometergenerators sollte der Tachometer repariert oder ersetzt werden.
(2) Mechanisches Durchgehen (Geschwindigkeit). Bei der Überprüfung des Lagereglers und des Drehzahlreglers sind folgende Punkte zu prüfen:
1) Prüfen Sie, ob die Verdrahtung des Impulsgebers falsch ist, prüfen Sie, ob die Verdrahtung des Gebers mit Rückkopplung ist und ob Phase A und Phase B vertauscht sind.
2) Prüfen Sie, ob die Impulsgeberkupplung beschädigt ist. Bei Beschädigung die Kupplung ersetzen.
3) Prüfen Sie, ob die Klemme des Tachogenerators falsch angeschlossen ist und ob das Erregersignalkabel falsch angeschlossen ist.
(3) Die Spindel kann nicht ausgerichtet werden oder die Ausrichtung ist nicht vorhanden. Überprüfen Sie die Einstellung und Justierung des Orientierungskontrollkreises, kontrollieren Sie die Orientierungsplatine und die Justierung der Spindelkontrollplatine. Prüfen Sie gleichzeitig, ob der Positionsdetektor (Encoder) defekt ist.
(4) Koordinatenachsen-Vibrationsvorschub. Nach der Überprüfung, ob die Motorspule kurzgeschlossen ist, ob die mechanische Vorschubspindel gut mit dem Motor verbunden ist und ob das gesamte Servosystem stabil ist, überprüfen Sie, ob der Impulscode gut ist, ob die Kupplungsverbindung stabil und zuverlässig ist und ob der Drehzahlmesser zuverlässig ist.
(5) Der durch Programmfehler und Betriebsfehler verursachte Alarm im NC-Alarm. Zum Beispiel meldet NC 090# und 091# des FAUNUC-6ME-Systems. Es tritt ein NC-Alarm auf, der durch einen Ausfall des Hauptstromkreises und eine zu niedrige Vorschubgeschwindigkeit verursacht werden kann. Gleichzeitig ist es auch möglich, dass der Impulsgeber defekt ist; die Versorgungsspannung des Impulsgebers ist zu niedrig. Stellen Sie zu diesem Zeitpunkt die 15 V der Stromversorgungsspannung so ein, dass der Spannungswert am +5V-Anschluss der Hauptplatine zwischen 4,95 und 5,10 V liegt; es liegt kein Eingangsimpuls vor Das One-Turn-Signal des Encoders kann die Referenzpunktfahrt nicht normal ausführen.
(6) Alarm des Servosystems. wie FAUNUC-6ME System's Servoalarm 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 System's Servoalarm I364#, SINUMERIK8 System's Servoalarm 114#, 104# usw. Wenn die obige Alarmnummer erscheint, kann dies sein: das Feedbacksignal des Achsenimpulsgebers ist unterbrochen, Kurzschluss und Signalverlust, verwenden Sie ein Oszilloskop, um die A-Phase und B- Phase-Ein-Umdrehungs-Signal; der Encoder ist verschmutzt, zu verschmutzt und das Signal kann nicht richtig empfangen werden .
Kurz gesagt, beim Ausfall von CNC-Geräten ist die Ausfallrate der Erkennungskomponenten relativ hoch. Solange die richtige Verwendung und Verstärkung der Wartung und eine eingehende Analyse der auftretenden Probleme erforderlich ist, wird die Fehlerrate reduziert und der Fehler kann schnell behoben werden, um den normalen Betrieb der Ausrüstung zu gewährleisten.
