8 Фазовые системы чпу

Рис. 8.1 Блок схема фазовой системы ЧПУ.

Одни из первых, и в дальнейшем получившие широкое применение, появились фазовые системы.

В качестве датчиков обратной связи применялись сельсины, затем появились поворотные вращающиеся трансформаторы. В станках с ЧПУ в основном нашли применение фазовые датчики, которые получили название – синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы. И в последнее время широко используются в станках с ЧПУ Индуктосины. Принцип действия их такой же, но они отличаются тем, что их обмотки изготавливаются по печатной технологии, известны как «Резольвер». Иногда применяют датчики типа «Редуктосин». Эти датчики отличаются по конструкции. За счет электрической редукции на выходе мы имеем за один оборот ротора несколько оборотов фазы, что увеличивает частоту опроса обратной связи и уточняет состояние информации о положении исполнительного механизма (см. ниже).

Принцип работы фазовой системы.

С интерполятора информация по задаваемым перемещениям исполнительного блока поступает на фазовращатель ФВр, где серия импульсов преобразуется в сдвиг управляющего сигнала ΔТ по фазе относительно опорного.

Рис. 8.2 Фазочастотная характеристика фазовой системы

При включении системы ЧПУ появляется опорный сигнал, который во времени имеет строго определенную форму, период, амплитуду и неизменную фазу. Система устанавливается автоматически в положение, при котором управляющий сигнал, сигнал, поступающий с датчика обратной связи, устанавливаются в фазе, т.е. они не имеют сдвига фазы, и система находится в состоянии покоя. Как только с блока программы появляется информация о перемещении исполнительного механизма, интерполятор подает импульсы (унитарный код) на фазовращатель, который обеспечивает сдвиг управляющего сигнала на величину, установленную разработчиком (так, чтобы обеспечить заданную цену импульса привода подачи).

,

где N – цена импульса (элементарный сдвиг фазы),

Т – период сигнала,

К – число, выбираемое разработчиком.

Блок ФД (фазовый дискриминатор) сравнивает фазу управляющего сигнала с фазой сигнала, поступающего с датчика обратной связи. Так как в системе привода в силу инерционности всегда есть запаздывание по отработке управляющего сигнала, то практически всегда есть рассогласование (разница по фазе управляющего сигнала и сигнала обратной связи). На выходе блока управления приводом (БУпрПр) всегда будет управляющий сигнал управления двигателем, если будет рассогласование по фазе управляющего сигнала и сигнала с датчика обратной связи. Обрати внимание на то, что опорный сигнал обеспечивает однозначное показание датчиков обратной связи в том, что для питания датчиков обратной связи сигнал пропорциональный синусу идет синхронно опорному сигналу и специальный электронный блок смещает косинусоидальный сигнал относительно опорного на 90 электрических градусов. Разница в фазах управляющего сигнала и сигнала с датчика обратной связи составит ошибку управления. От ошибки управления зависит точность обработки контура детали. Эта величина строго ограничена, при упрощенных условиях даже может произойти потеря информации, поэтому, если ошибка управления резко увеличивается по каким-то причинам, то происходит блокировка системы управления. Здесь рассмотрена чисто классическая фазовая система с синусоидальными сигналами.

Работа системы значительно зависит от точности формы сигналов. Выдержать в процессе эксплуатации точность формы сигналов достаточно сложно.

В настоящее время, в основном используются фазоимпульсные системы ЧПУ, где вместо синусоидальных сигналов используются прямоугольные.

Рис. 8.3 Фазочастотная характеристика фазоимпульсной системы

Для выработки прямоугольных сигналов используются электронные элементы, работающие в режиме насыщения. Такие системы надежны, сигнал не изменяется в процессе эксплуатации (старение элементов, температура и т.д.) ученые так изменили конструкции фазовых датчиков, что для их питания используют прямоугольные сигналы и на выходе с датчика сформированные прямоугольные сигналы.

Хочется немного отметить причину раннего появления и большого распространения фазовых систем. Фазовые датчики появились раньше импульсных, и их разработка интенсивно велась для использования на военных механизмах, затем они получили распространение на металлорежущих станках с ЧПУ.

В настоящее время появились надежные, с высокой разрешающей способностью импульсные датчики. И как показывает анализ, импульсные системы постепенно вытесняют фазовые. Но надо думать, что будут использовать как те, так и другие.