10.5. Первые поколения контурных счпу

В первоначальных системах ЧПУ широко использовались шаговые двигатели, на систему управления которых поступает сразу унитарный код с интерполятора.^* Данные разомкнутые системы в настоящее время вытесняются следящими электроприводами, рассмотренными ниже.

10.6. Фазовый индикаторный и разностный режимы работы устройства связи с электроприводом

В СЧПУ типа CNC индикаторный режим реализуется по структуре, показанной на рис. 10.7, где ПКФ, ЦАП, ФД (ПФН) – преобразователи информации, принципы работы которых описаны в предыдущих главах. В этом случае ^*, ω^* – двоичный код, поступающий с интерполятора и блока задания скорости.

Делители частоты ДЧ имеют коэффициент деления N.

Режим работы датчика положения в фазовом индикаторном режиме называют режимом фазовращателя. Это основной режим работы в большинстве аппаратных стоек ЧПУ.

Данная же структура используется и при унитарном коде (перемещение – количество импульсов и задание скорости – частота по данной координате), но вместо ПКФ и ЦАП используются ПЧФ и ПЧН.

Рис. 10.7. Структура следящего электропривода с фазовым индикаторным регулятором положения

Фазовый разностный режим работы устройства связи с электроприводом представлен на рис. 10.8. В данной структуре за счет уменьшения зоны работы ФД и того, что ФД работает на постоянной частоте , итоговая точность СЧПУ возрастает.

Недостаток данной структуры – датчик положения не дает информации об истинном положении привода (для индикации, например), а сразу рассогласование по положению.

Есть системы связи, работающие при амплитудно-индика­торном или амплитудно-разностном режиме работы измерителей рассогласования и датчиков положения^*. Такие СЧПУ не нашли распространения, хотя обеспечивают повышенную точность в фазо­импульсных СЧПУ.

Рис. 10.8. Структура следящего электропривода с фазовым разностным регулятором положения

В амплитудно-индикаторном режиме на датчик подают

U_c1 = U₁ sinωt, U_c2 = 0.

C датчика получаем U_p1 = U₂ sin sinωt, U_p2 = U₂ cos sinωt.

В амплитудно-разностном режиме

U_c1 = U₁ sin sinωt, U_c2 = U₁ cos sinωt,

U_p1 = U₂ sin(–)sinωt, U_p2 = U₂ cos(–)sinωt.

10.7. Расчетные соотношения для фазовых систем

В фазовых системах опорный сигнал после делителей частоты (см. рис. 10.7)

U_оп = U sinωt,

где ω = , N – коэффициент деления.

После ПЧФ и делителя частоты

U_вых = U sin(ωt+),

где  – задание на перемещение, зависит от числа импульсов интер­полятора f_инт, которые придут за период опорной частоты.

Одному периоду фазовой системы соответствует перемещение, определяемое датчиком. Например, у линейных индуктосинов шаг датчика 2 мм. Если задана разрешающая способность СЧПУ (чаще 0,01 или 0,001 мм), то становится известно, сколько импульсов с интерполятора должно прийти, чтобы соответствовать периоду датчика.

Это число импульсов равно N = ,

где L – шаг датчика (мм),

h – разрешающая способность системы (мм).

Для L = 2 мм, h = 0,001 N = 2000.

Именно это число N должно быть задано для делителей частоты (см. рис. 10.7), чтобы привязать период датчика к периоду опорной частоты конкретной СЧПУ.

Реально максимальная частота в СЧПУ не превышает 10 кГц (f_{оп max} £ 20 MГц). Частота интерполятора не может превышать f_{оп max}. Поэтому при h = 0,001 максимальная рабочая скорость не превышает V_max = , что явно недостаточно.

Иногда можно хотя бы временно изменить N, снижая разрешающую способность. Если N = 200, то при h = 0,01, L = 2 мм V_max = = .