- •Управление станками и станочными комплексами
- •Оглавление
- •Библиографический список 56 Введение
- •Классификация и структура систем управления станками
- •Ручное управление станками
- •Автоматическое управление станками
- •1.2.1. Системы управления с распределительными валами (рв)
- •1.2.2. Копировальные системы управления
- •1.2.3. Системы циклового программного управления
- •1.2.4. Системы числового программного управления
- •1.2.5. Адаптивные системы управления
- •Контрольные вопросы
- •Индексация станков с чпу
- •3. Модели учпу
- •Контрольные вопросы
- •Задачи чпу
- •4.1. Геометрическая задача
- •4.1.1. Структура кадра управляющей программы
- •Работа учпу в автоматическом режиме
- •Интерполяция
- •4.2. Логическая задача
- •4.3. Технологическая задача
- •4.4. Терминальная задача
- •Контрольные вопросы
- •5. Классификация систем чпу
- •5.1. Системы класса nc
- •5.2. Системы класса snc
- •5.3. Системы класса cnc
- •5.4. Системы класса dnc
- •5.5. Система класса hnc
- •5.6. Системы класса pcnc
- •Контрольные вопросы
- •6. Структура систем чпу
- •6.1. Комплекс «станок с чпу»
- •Контрольные вопросы
- •7. Принцип работы станков с чпу
- •7.1. Состав системы чпу
- •Контрольные вопросы
- •1. Электродвигатели постоянного тока:
- •2. Асинхронные электродвигатели:
- •3. Шаговые электродвигатели:
- •8.2. Датчики обратной связи
- •8.3. Следящий привод станков с чпу
- •Контрольные вопросы
- •Приводы главного движения станков с чпу
- •9.1. Особенности приводов главного движения станков с чпу
- •9.2. Шпиндельные группы станков с чпу
- •Контрольные вопросы
- •Выбор и проектирование систем чпу
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
8.2. Датчики обратной связи
Для обеспечения необходимей точности обработки деталей на станках с ЧПУ необходимо задать программой траектории движения инструмента и контролировать ее в течение всей обработки. Для этого в конструкциях станков предусмотрены устройства обратной связи, контролирующие выполнение рабочими органами заданной траектории движения.
Для получения сигнала о величине фактического перемещения или положения объекта при управлении применяются системы путевого контроля, состоящие из одного или нескольких датчиков обратной связи (ДОС), измерительной схемы и схемы формирования выходного сигнала. Датчики в такой системе контроля преобразуют механическое перемещение объекта в изменение различных физических параметров, которые в свою очередь, с помощью измерительной схемы, преобразуются в выходной электрический сигнал. По виду физических параметров датчики подразделяются на омические, емкостные, фотоэлектрические, индуктивные и т.д.
Индуктивный датчик обратной ввязи (индуктосин) – представляет собой статор (рис. 8.6), на котором с помощью фотолитографии нанесена обмотка в виде змеевика 1 с шагом 2 мм.
Рис. 8.6. Индуктивный датчик обратной связи
На ползуне 2 нанесены две точно такие же обмотки, на которые подаются переменные напряжения, одинаковые по амплитуде и сдвинутые по фазе на 90 градусов. В зависимости от положения ползуна 2 относительно статора электромагнитное поле одной из обмоток воздействует сильнее на поле статора и оно смещается по фазе в сторону этой обмотки. Смещение по фазе сигнала, выходящего со статора, пропорционально перемещению ползуна. Специально преобразующие устройства выдают сигнал в УЧПУ станка.
Фотоэлектрический датчик обратной связи является аналого-цифровым преобразователем, имеющим весьма высокую точность контроля перемещения и легко согласуется с системами ЧПУ. Датчики выпускаются для контроля линейных и угловых перемещений.
При вращении вала 9 (рис. 8.7) датчика генерируются электрические сигналы в форме серии прямоугольных импульсов, количество которых представляет собой величину замера угла вращения. На валу датчика установлен стеклянный диск с радиальным делением решетки 8. Это деление сканируется (отслеживается) фотоэлектрически. С одной стороны диск подсвечивается источником света 5 через оптическое устройство (линзы) 4, с другой стороны находится постоянная сканирующая решетка 3 и фотоэлементы 2. При вращении диска происходит периодическое совпадение щелей диска со щелями решетки, в результате чего в образовавшиеся просветы свет от источника попадает на фотоэлементы и в цепи появляется импульс тока.
Рис. 8.7. Фотоэлектрический датчик обратной связи:
1 – электроника датчика; 2 – фотоэлементы; 3 – сканирующая решетка;
4 – оптика; 5 – источник света; 6 – муфта; 7 – деление нулевого импульса;
8 – вращающийся стеклянный диск с радиальный делением решетки;
9 – вал датчика; 10 – приводной вал
Расстояние между дисками решетки (просветы) является разрешающей способностью датчика.
Требования по точности, предъявляемые к ДОС, в среднем на порядок выше точности приводов, на которых они установлены.
Разрешающая способность датчиков для станков классов точности:
Н и П – 1 мкм; А – 0,2 мкм;
В – 0,5 мкм; С – 0,1 мкм.
К ДОС относится датчик скорости (тахогенератор), представляющий собой небольшой генератор постоянного тока, величина которого зависит от частоты вращения вала тахогенератора.
Датчик обратной связи, наличие которого характеризует замкнутость системы, можно устанавливать в различных местах кинематической цепи привода. На рис. 8.8 рассмотрены три варианта установки ДОС.
Наиболее простое конструктивное решение, когда ДОС и тахогенератор установлены на роторе двигателя привода подач и их сигналы прямопропорциональны углу поворота ротора (рис. 8.8а).
Все три варианта установки ДОС не равноценны с точки зрения достижения точности. В варианте, приведенном на рис.8а, ошибки перемещения рабочего органа включают в себя погрешности кинематической цепи от двигателя до рабочего органа.
В варианте, приведенном на рис. 8.8б, при определении точности перемещения рабочего органа исключено влияние тахогенератора, погрешности редуктора, а также погрешности от скручивания винта. Наиболее точным является вариант, приведенный на рис. 8.8в, когда ДОС установлен непосредственно на рабочем органе.
Рис. 8.8. Блок схемы приводов подач станков с ЧПУ:
а) с одним потоком информации; б) с двумя потоками информации;
в) с тремя потоками информации
В – устройство ввода; УЧПУ – устройство ЧПУ;
СУ – сравнивающее устройство; У – усилитель; РО – рабочий исполнительный орган; ДОС – датчик обратной связи; Т – тахогенератор; М – электродвигатель;
Р – редуктор; В – ходовой винт