عنصر تشخیص موقعیت از یک عنصر تشخیص (سنسور) و یک دستگاه پردازش سیگنال تشکیل شده است و بخش مهمی از سیستم سروو حلقه بسته دستگاه تراش افقی cnc است. عملکرد آن تشخیص مقدار واقعی موقعیت و سرعت میز کار و ارسال سیگنال های بازخورد به دستگاه کنترل عددی یا دستگاه سروو است که در نتیجه یک کنترل حلقه بسته تشکیل می شود. عنصر تشخیص به طور کلی از اصل نور یا مغناطیس برای تکمیل تشخیص موقعیت یا سرعت استفاده می کند.
عنصر تشخیص موقعیت با توجه به روش تشخیص به عنصر اندازه گیری مستقیم و عنصر اندازه گیری غیر مستقیم تقسیم می شود. عناصر تشخیص خطی به طور کلی هنگام اندازه گیری حرکت خطی ماشین ابزار استفاده می شود که به آن اندازه گیری مستقیم می گویند و موقعیت کنترل حلقه بسته تشکیل شده را کنترل حلقه بسته کامل می نامند. دقت اندازه گیری عمدتاً به دقت عنصر اندازه گیری بستگی دارد و تحت تأثیر دقت انتقال ماشین ابزار قرار نمی گیرد. از آنجایی که جابجایی خطی میز ماشین ابزار رابطه متناسب دقیقی با زاویه چرخش موتور محرک دارد، می توان از روش حرکت و تشخیص زاویه چرخش موتور یا پیچ برای اندازه گیری غیر مستقیم فاصله حرکت میز استفاده کرد. به این روش اندازه گیری غیر مستقیم می گویند. کنترل حلقه بسته موقعیت را کنترل حلقه نیمه بسته می نامند. دقت اندازه گیری به دقت عنصر تشخیص و زنجیره محرک تغذیه ابزار ماشین بستگی دارد. دقت ماشینکاری ابزارهای CNC حلقه بسته تا حد زیادی با دقت دستگاه تشخیص موقعیت تعیین می شود. ماشین ابزارهای CNC الزامات بسیار سختی برای عناصر تشخیص موقعیت دارند و وضوح آنها معمولاً بین 0.001 تا 0.01 میلی متر یا کمتر است.
1. الزامات سیستم سروو تغذیه برای دستگاه اندازه گیری موقعیت
سیستم سروو تغذیه دارای الزامات بالایی برای دستگاه اندازه گیری موقعیت است:
1) تأثیر کمی دما و رطوبت، عملکرد قابل اعتماد، حفظ دقت خوب و توانایی ضد تداخل قوی.
2) می تواند الزامات دقت، سرعت و محدوده اندازه گیری را برآورده کند.
3) استفاده و نگهداری آسان، سازگاری با محیط کار ماشین ابزار.
4) هزینه کم
5) درک اندازه گیری و پردازش پویا با سرعت بالا و تحقق اتوماسیون آسان است.
دستگاه های تشخیص موقعیت را می توان با توجه به روش های طبقه بندی مختلف به دسته های مختلفی تقسیم کرد. با توجه به شکل سیگنال خروجی، می توان آن را به دیجیتال و آنالوگ طبقه بندی کرد. با توجه به نوع نقطه پایه اندازه گیری، می توان آن را به عنوان افزایشی طبقه بندی کرد. با توجه به شکل حرکت عنصر اندازه گیری موقعیت، می توان آن را به دوار و خطی طبقه بندی کرد.
2. تشخیص و رفع عیوب در دستگاه تشخیص
در مقایسه با دستگاه کنترل عددی، احتمال خرابی عنصر تشخیص نسبتاً زیاد است و پدیده آسیب کابل، آلودگی عنصر و تغییر شکل برخورد اغلب رخ می دهد. اگر مشکوک به ایراد از عنصر تشخیص است، ابتدا بررسی کنید که آیا کابل شکستگی، رسوب، تغییر شکل و ... وجود دارد و همچنین می توانید کیفیت عنصر تشخیص را با اندازه گیری خروجی آن مشخص کنید که نیاز به مهارت در کار دارد. اصل و سیگنال خروجی عنصر تشخیص در زیر سیستم SIEMENS را به عنوان مثال برای توضیح در نظر گرفته است.
(1) سیگنال را وارد کنید. ارتباط بین ماژول کنترل موقعیت سیستم CNC SIEMENS و دستگاه تشخیص موقعیت.
سیگنال خروجی دستگاه اندازه گیری چرخشی افزایشی یا دستگاه خطی دارای دو شکل است: di یک سیگنال سینوسی ولتاژ یا جریان است و EXE یک درون یاب شکل دهنده پالس است. di یک سیگنال سطح TTL است. خط کش توری خروجی سینوسی HEIDENHA1N's را به عنوان مثال در نظر بگیرید. گریتینگ از خط کش گریتینگ، درون یابی پالس شکل دهنده (EXE)، کابل ها و کانکتورها تشکیل شده است.
در حین حرکت ماشین ابزار، سه مجموعه سیگنال از واحد اسکن خروجی می شود: دو مجموعه سیگنال افزایشی توسط چهار فتوسل تولید می شود و دو فتوسل با اختلاف فاز 180 درجه به یکدیگر متصل می شوند و فشار کش آنها یک اختلاف فاز 90 درجه و دامنه. دو مجموعه Ie1 و Ie2 با مقدار حدود 11μA شبیه امواج سینوسی هستند. مجموعه ای از سیگنال های مرجع نیز به صورت فشار کش توسط دو فتوسل با اختلاف 180 درجه به هم متصل می شوند. خروجی یک سیگنال اسپایک Ie0 با مولفه موثر در حدود 5.5μA است. سیگنال تنها زمانی تولید می شود که از علامت مرجع عبور کند. به اصطلاح علامت مرجع این است که یک آهنربا روی محفظه خط کش توری نصب شده است و یک سوئیچ نی روی واحد اسکن نصب شده است. هنگامی که سوئیچ نی به آهنربا نزدیک است، سیگنال مرجع می تواند خروجی شود.
دو مجموعه سیگنال افزایشی Ie1 و Ie2 از طریق کابل انتقال و کانکتورها وارد EXE می شوند و پس از تقویت و شکل دهی، دو سیگنال موج مربعی Ua1 و Ua2 با اختلاف فاز 90 درجه و سیگنال مرجع Ua0 خروجی می شود. این سیگنال ها به درستی ترکیب و پردازش می شوند. یعنی در یک سیکل سیگنال می توان پنج پالس تولید کرد، یعنی 5 برابر فرکانس پردازش می شود و از طریق کانکتور به ماژول کنترل موقعیت CNC ارسال می شود.
(2) پردازش سیگنال EXE. عملکرد درونیابی شکلدهنده پالس (EXE) تقویت، تغییر شکل، ضرب فرکانس و هشدار سیگنال افزایشی خروجی توسط خطکش گریتینگ یا رمزگذار و خروجی آن به CNC برای کنترل موقعیت است. EXE از مدار پایه و مدار فرعی تشکیل شده است.
مدار چاپی مدار پایه شامل تقویت کننده کانال، مدار شکل دهی، درایو و مدار هشدار و غیره است. مدار تقسیم بندی به عنوان یک عملکرد اختیاری به یک برد مدار تبدیل می شود و دو برد از طریق کانکتور J3 به هم متصل می شوند.
1) تقویت کننده کانال. هنگامی که گریتینگ سیگنال های جریان موج سینوسی Ie1، Ie2 و Ie0 را شناسایی و تولید می کند، از طریق تقویت کننده کانال، دامنه مشخصی از ولتاژ جریان سینوسی خروجی می شود.
2) شکل دادن به مدار. بر اساس تقویت Ie1، Ie2 و Ie0، مدار شکل دهی آنها را به سه سیگنال موج مربعی متناظر Ua1، Ua2 و Ua0 تبدیل می کند. سطح بالای TTL بزرگتر یا مساوی 2.5 ولت و سطح پایین کمتر یا مساوی 0.5 ولت است. .
3) مدار هشدار. هنگامی که گریتینگ به دلیل شکستن کابل ورودی، آلودگی توری یا آسیب دیدن لامپ باعث صفر شدن سیگنال خروجی تقویت کننده کانال می شود، سیگنال هشدار توسط مدار درایو هدایت می شود و سپس به CNC خروجی می شود. سیستم توسط کانکتور J2.
4) مدار فرعی. در کنترل موقعیت برخی از ماشین آلات CNC با دقت بالا (مانند آسیاب های CNC)، وضوح بالا برای اندازه گیری موقعیت مورد نیاز است. به عنوان مثال، دقت خط کش گریتینگ به تنهایی قابل ارضا نیست. به همین دلیل، برای بهبود وضوح باید از یک مدار فرعی استفاده شود. برای پاسخگویی به نیازهای ماشین ابزارهای پرسرعت امتیاز دهید. سیگنال خروجی تقویت کننده کانال مدار پایه از طریق کانکتور J3 به مدار زیربخش متصل می شود. پس از پردازش مدار فرعی، سیگنال خروجی دو کانال با اختلاف فاز 90 درجه و نسبت وظیفه 1:1 در یک سیکل از طریق کانکتور J3 خروجی می شود. سیگنال موج مربعی را تقسیم کنید. پس از اینکه دو عدد موقعیت موج مربعی توسط مدار درایو در مدار اصلی هدایت می شوند، سیگنال های کانال Ua1 و Ua2 مربوطه هستند که توسط کانکتور J2 به سیستم CMC خروجی می شوند.
علاوه بر این، هدف مدار همگام سازی، به دست آوردن پالس های مرجع موج مربعی مربوط به لبه های پیشرو و انتهایی سیگنال های موج مربعی Ua1 و Ua2 است.
3. اشکال رایج عیوب در دستگاه های تشخیص
(1) نوسان مکانیکی (در حین شتاب / کاهش سرعت)
1) رمزگذار پالس خراب است. در این زمان، بررسی کنید که آیا ولتاژ ترمینال خط بازخورد در واحد سرعت در یک نقطه خاص کاهش می یابد یا خیر. اگر افت داشته باشد نشان دهنده معیوب بودن انکودر پالس است و انکودر باید تعویض شود.
2) کوپلینگ متقاطع رمزگذار پالس ممکن است آسیب دیده باشد که باعث می شود سرعت شفت با سرعت شناسایی شده هماهنگ نباشد. کوپلینگ باید تعویض شود.
3) در صورت خرابی ژنراتور سرعت سنج، سرعت سنج باید تعمیر یا تعویض شود.
(2) فرار مکانیکی (سرعت). در مورد بررسی واحد کنترل موقعیت و واحد کنترل سرعت باید نکات زیر بررسی شود:
1) بررسی کنید که آیا سیمکشی انکودر پالس اشتباه است یا خیر، بررسی کنید که آیا سیمکشی انکودر بازخورد مثبت است و آیا فاز A و فاز B برعکس وصل شدهاند.
2) بررسی کنید که آیا کوپلینگ رمزگذار پالس آسیب دیده است یا خیر. اگر آسیب دیده است، کوپلینگ را تعویض کنید.
3) بررسی کنید که آیا ترمینال تاکوژنراتور به صورت معکوس وصل شده است و آیا سیم سیگنال تحریک اشتباه وصل شده است یا خیر.
(3) اسپیندل را نمی توان جهت گیری کرد یا جهت گیری در جای خود قرار ندارد. تنظیم و تنظیم مدار کنترل جهت، برد جهت گیری و تنظیم برد مدار چاپی کنترل دوک را بررسی کنید. در عین حال بررسی کنید که آیا آشکارساز موقعیت (رمزگذار) معیوب است یا خیر.
(4) تغذیه ارتعاش محور مختصات. پس از بررسی اینکه آیا سیم پیچ موتور اتصال کوتاه دارد، آیا پیچ تغذیه مکانیکی به خوبی به موتور متصل است یا خیر، و اینکه آیا کل سیستم سروو پایدار است یا خیر، بررسی کنید که آیا کد پالس خوب است، آیا اتصال کوپلینگ پایدار و قابل اعتماد است یا خیر، و آیا سرعت سنج قابل اعتماد است.
(5) زنگ هشدار ناشی از خطای برنامه و خطای عملیات در زنگ هشدار NC. به عنوان مثال، NC 090# و 091# سیستم FAUNUC-6ME را گزارش می کند. هشدار NC رخ می دهد، که ممکن است ناشی از خرابی مدار اصلی باشد و سرعت تغذیه خیلی کم باشد. در عین حال، ممکن است رمزگذار پالس نیز بد باشد. ولتاژ منبع تغذیه رمزگذار پالس خیلی کم است. در این زمان، 15 ولت ولتاژ منبع تغذیه را طوری تنظیم کنید که مقدار ولتاژ روی ترمینال +5 ولت برد مدار اصلی در محدوده 4.95-5.10 ولت باشد. هیچ پالس ورودی وجود ندارد سیگنال یک چرخشی رمزگذار نمی تواند بازگشت نقطه مرجع را به طور معمول انجام دهد.
(6) هشدار سیستم سروو. مانند سیستم FAUNUC-6ME's سروو آلارم 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, SINUMERIK880 system's سروو زنگ I364#, سیستم SINUMERIK8's سروو آلارم 114#، 104#، و غیره. هنگامی که شماره زنگ بالا ظاهر می شود، ممکن است این باشد: سیگنال بازخورد رمزگذار پالس محور خراب شده است، اتصال کوتاه و از دست دادن سیگنال، استفاده از اسیلوسکوپ برای اندازه گیری فاز A و B- سیگنال فاز یک انقلاب؛ رمزگذار آلوده، بیش از حد کثیف است و سیگنال را نمی توان به درستی دریافت کرد.
به طور خلاصه، در خرابی تجهیزات CNC، میزان خرابی اجزای تشخیص نسبتاً بالا است. تا زمانی که استفاده صحیح و تقویت تعمیر و نگهداری و تجزیه و تحلیل عمیق مشکلات پیش آمده، میزان خرابی کاهش می یابد و برای اطمینان از عملکرد عادی تجهیزات، می توان به سرعت خرابی را برطرف کرد.
