L'élément de détection de position est composé d'un élément de détection (capteur) et d'un dispositif de traitement du signal, et constitue une partie importante du système d'asservissement en boucle fermée du tour cnc horizontal. Sa fonction est de détecter la valeur réelle de la position et de la vitesse de la table de travail et d'envoyer des signaux de retour au dispositif de commande numérique ou au dispositif d'asservissement, formant ainsi une commande en boucle fermée. L'élément de détection utilise généralement le principe de la lumière ou du magnétisme pour compléter la détection de position ou de vitesse.
L'élément de détection de position est divisé en élément de mesure directe et élément de mesure indirecte selon la méthode de détection. Les éléments de détection linéaire sont généralement utilisés lors de la mesure du mouvement linéaire de la machine-outil, ce qui est appelé mesure directe, et le contrôle en boucle fermée de position formé est appelé contrôle en boucle fermée complète. La précision de mesure dépend principalement de la précision de l'élément de mesure et n'est pas affectée par la précision de la transmission de la machine-outil. Étant donné que le déplacement linéaire de la table de la machine-outil a une relation proportionnelle précise avec l'angle de rotation du moteur d'entraînement, la méthode d'entraînement et de détection de l'angle de rotation du moteur ou de la vis peut être utilisée pour mesurer indirectement la distance de déplacement de la table. Cette méthode est appelée mesure indirecte. Le contrôle en boucle fermée de position est appelé contrôle en boucle semi-fermée. La précision de la mesure dépend de la précision de l'élément de détection et de la chaîne d'entraînement de l'avance de la machine-outil. La précision d'usinage des machines-outils CNC en boucle fermée est largement déterminée par la précision du dispositif de détection de position. Les machines-outils CNC ont des exigences très strictes pour les éléments de détection de position, et leur résolution est généralement comprise entre 0,001 et 0,01 mm ou moins.
1. Les exigences du système d'asservissement d'alimentation pour le dispositif de mesure de position
Le système d'asservissement d'avance a des exigences élevées pour le dispositif de mesure de position :
1) Peu d'influence de la température et de l'humidité, fonctionnement fiable, bonne rétention de la précision et forte capacité anti-interférence.
2) Il peut répondre aux exigences de précision, de vitesse et de plage de mesure.
3) Facile à utiliser et à entretenir, s'adapter à l'environnement de travail des machines-outils.
4) Faible coût.
5) Il est facile de réaliser une mesure et un traitement dynamiques à grande vitesse, et facile de réaliser une automatisation.
Les dispositifs de détection de position peuvent être divisés en différentes catégories selon différentes méthodes de classification. Selon la forme du signal de sortie, il peut être classé en numérique et analogique; selon le type de point de base de mesure, il peut être classé comme incrémental ; selon la forme de mouvement de l'élément de mesure de position, il peut être classé en rotatif et linéaire.
2. Diagnostic et élimination des défauts dans le dispositif de détection
Par rapport au dispositif de commande numérique, la probabilité de défaillance de l'élément de détection est relativement élevée et le phénomène d'endommagement du câble, de contamination de l'élément et de déformation par collision se produit souvent. Si l'on soupçonne que l'élément de détection est en cause, vérifiez d'abord s'il y a rupture de câble, encrassement, déformation, etc., et vous pouvez également déterminer la qualité de l'élément de détection en mesurant sa sortie, ce qui nécessite une maîtrise principe et signal de sortie de l'élément de détection . Ce qui suit prend le système SIEMENS comme exemple de description.
(1) Entrez le signal. La relation de connexion entre le module de contrôle de position du système CNC SIEMENS et le dispositif de détection de position.
Le signal de sortie du dispositif de mesure rotatif incrémental ou du dispositif linéaire a deux formes : di est un signal sinusoïdal de tension ou de courant, et EXE est un interpolateur de mise en forme d'impulsions ; di est un signal de niveau TTL. Prenons l'exemple de la règle de réseau de sortie de courant sinusoïdal de HEIDENHA1N'. Le réseau est composé d'une règle de réseau, d'un interpolateur de mise en forme d'impulsions (EXE), de câbles et de connecteurs.
Pendant le mouvement de la machine-outil, trois ensembles de signaux sont émis par l'unité de balayage : deux ensembles de signaux incrémentaux sont générés par quatre photocellules, et deux photocellules avec une différence de phase de 180° sont connectées ensemble, et leur push-pull forme un déphasage de 90° et amplitude. Les deux ensembles de Ie1 et Ie2 avec une valeur d'environ 11μA sont similaires à des ondes sinusoïdales. Un ensemble de signaux de référence est également relié en push-pull par deux photocellules avec une différence de 180°. La sortie est un signal de pointe Ie0 avec une composante efficace d'environ 5,5 µA. Le signal n'est généré que lorsqu'il passe la marque de référence. La soi-disant marque de référence est qu'un aimant est installé sur le boîtier de la règle de réseau et qu'un interrupteur à lames est installé sur l'unité de balayage. Lorsque le commutateur Reed est proche de l'aimant, le signal de référence peut être émis.
Les deux ensembles de signaux incrémentaux Ie1 et Ie2 entrent dans l'EXE par le câble de transmission et les connecteurs, et après amplification et mise en forme, deux signaux carrés Ua1 et Ua2 avec une différence de phase de 90° et le signal de référence Ua0 sont sortis. Ces signaux sont correctement combinés et traités. C'est-à-dire que cinq impulsions peuvent être générées dans un cycle de signal, c'est-à-dire que 5 fois la fréquence est traitée et envoyée au module de contrôle de position CNC via le connecteur.
(2) Traitement du signal EXE. La fonction de l'interpolateur de mise en forme d'impulsions (EXE) est d'amplifier, de remodeler, de multiplier la fréquence et d'alarmer le signal incrémental émis par la règle de réseau ou l'encodeur, et de le transmettre à la CNC pour le contrôle de position. EXE est composé d'un circuit de base et d'un circuit de subdivision.
La carte de circuit imprimé de base contient un amplificateur de canal, un circuit de mise en forme, un circuit d'entraînement et d'alarme, etc. Le circuit de subdivision est transformé en une carte de circuit imprimé en tant que fonction facultative, et les deux cartes sont connectées via le connecteur J3.
1) Amplificateur de canal. Lorsque le réseau détecte et génère des signaux de courant sinusoïdal Ie1, Ie2 et Ie0, via l'amplificateur de canal, une certaine amplitude de tension de courant sinusoïdal est émise.
2) Façonner le circuit. Sur la base de l'amplification de Ie1, Ie2 et Ie0, le circuit de mise en forme les convertit en trois signaux carrés correspondants Ua1, Ua2 et Ua0. Le niveau haut TTL est supérieur ou égal à 2,5 V et le niveau bas est inférieur ou égal à 0,5 V. .
3) Circuit d'alarme. Lorsque le réseau met à zéro le signal de sortie de l'amplificateur de canal en raison de la rupture du câble d'entrée, de la pollution du réseau ou de l'endommagement de l'ampoule, le signal d'alarme est piloté par le circuit d'entraînement puis délivré à la CNC système par le connecteur J2.
4) Circuit de subdivision. Dans le contrôle de position de certaines machines-outils CNC de haute précision (telles que les rectifieuses CNC), une haute résolution est requise pour la mesure de position. Par exemple, la précision de la règle de réseau seule ne peut pas être satisfaite. Pour cette raison, un circuit de subdivision doit être utilisé pour améliorer la résolution. Taux pour répondre aux besoins des machines-outils à grande vitesse. Le signal de sortie de l'amplificateur de canal du circuit de base est connecté au circuit de subdivision via le connecteur J3. Après avoir été traité par le circuit de subdivision, le signal de sortie des deux canaux avec une différence de phase de 90° et un rapport cyclique de 1:1 en un cycle est émis via le connecteur J3. Subdiviser le signal d'onde carrée. Une fois que les deux numéros de position d'onde carrée ont été commandés par le circuit de commande dans le circuit de base, ce sont les signaux de canal Ua1 et Ua2 correspondants, qui sont transmis au système CMC par le connecteur J2.
De plus, le circuit de synchronisation a pour but d'obtenir des impulsions carrées de référence correspondant aux fronts avant et arrière des signaux carré Ua1 et Ua2.
3. Formes courantes de défauts dans les dispositifs de détection
(1) Oscillation mécanique (en accélération/décélération)
1) Le générateur d'impulsions ne fonctionne pas correctement. À ce stade, vérifiez si la tension de la borne de la ligne de retour sur l'unité de vitesse chute à un certain point. S'il y a une chute, cela indique que le codeur d'impulsions est défectueux et que le codeur doit être remplacé.
2) L'accouplement croisé du codeur d'impulsions peut être endommagé, entraînant une désynchronisation de la vitesse de l'arbre avec la vitesse détectée. L'accouplement doit être remplacé.
3) Si la génératrice tachymétrique tombe en panne, le tachymètre doit être réparé ou remplacé.
(2) Emballement mécanique (excès de vitesse). En cas de contrôle de l'unité de contrôle de position et de l'unité de contrôle de vitesse, les points suivants doivent être vérifiés :
1) Vérifiez si le câblage de l'encodeur d'impulsions est incorrect, vérifiez si le câblage de l'encodeur est un retour positif et si la phase A et la phase B sont connectées en sens inverse.
2) Vérifiez si le couplage du codeur d'impulsions est endommagé. S'il est endommagé, remplacez l'accouplement.
3) Vérifiez si la borne de la génératrice tachymétrique est connectée à l'envers et si le fil du signal d'excitation est mal connecté.
(3) La broche ne peut pas être orientée ou l'orientation n'est pas en place. Vérifiez le réglage et le réglage du circuit de commande d'orientation, vérifiez la carte d'orientation et le réglage de la carte de circuit imprimé de commande de broche. Vérifiez en même temps si le détecteur de position (codeur) est défectueux.
(4) Alimentation en vibration de l'axe de coordonnées. Après avoir vérifié si la bobine du moteur est court-circuitée, si la vis d'alimentation mécanique est bien connectée au moteur et si l'ensemble du système d'asservissement est stable, vérifiez si le code d'impulsion est bon, si la connexion de couplage est stable et fiable, et si le tachymètre est fiable.
(5) L'alarme causée par une erreur de programme et une erreur de fonctionnement dans l'alarme NC. Par exemple, NC rapporte 090# et 091# du système FAUNUC-6ME. Une alarme NC se produit, ce qui peut être causé par la défaillance du circuit principal et la vitesse d'avance est trop faible. Dans le même temps, il est également possible que le codeur d'impulsions soit défectueux ; la tension d'alimentation du générateur d'impulsions est trop faible. À ce stade, ajustez les 15 V de la tension d'alimentation de sorte que la valeur de tension sur la borne +5V de la carte de circuit imprimé principale soit comprise entre 4,95 et 5,10 V ; il n'y a pas d'impulsion d'entrée Le signal un tour du codeur ne peut pas effectuer normalement le retour au point de référence.
(6) Alarme du système d'asservissement. Tels que le système FAUNUC-6ME's alarme servo 416#, 426#, 436#, 446#, 456#, système SINUMERIK880's servo alarme I364#, système SINUMERIK8&# 39 ; s servo alarme 114 #, 104 #, etc. Lorsque le numéro d'alarme ci-dessus apparaît, cela peut être : le signal de retour du codeur d'impulsions d'axe est interrompu, un court-circuit et une perte de signal, utilisez un oscilloscope pour mesurer la phase A et B- signal à un tour de phase; l'encodeur est contaminé, trop sale et le signal ne peut pas être reçu correctement .
En bref, en cas de défaillance d'un équipement CNC, le taux de défaillance des composants de détection est relativement élevé. Tant que l'utilisation correcte et le renforcement de la maintenance, et une analyse approfondie des problèmes qui surviennent, le taux de défaillance sera réduit et la défaillance pourra être résolue rapidement pour assurer le fonctionnement normal de l'équipement.
