4.4 Датчики обратной связи

Датчики обратной связи – устройства, преобразующие механические величины контролируемых параметров в электрические сигналы.

Следящий привод предусматривает обратную связь по положению, которая замыкается через УЧПУ. ДОС являются неотъемлемой частью замкнутых систем ЧПУ и используются для косвенного контроля размеров обрабатываемой детали. Они осуществляют измерение перемещений рабочего органа станка и преобразовывают результаты измерения в электрические импульсы обратной связи.

Обратную связь по положению стремятся получить поближе к конечному звену — рабочему органу, пытаясь охватить как можно больше кинематических элементов станка. На рис. 4.10 показаны возможные места включения датчика обратной связи (ДОС).

Место установки датчика обратной связи по положению определяется требуемой точностью и существенно зависит от соотношения параметров электрических и механических звеньев привода.

ДОС присоединяют либо непосредственно к рабочим органам станка, либо к промежуточному звену механизма передачи движения к рабочему органу (например, к ходовому винту). Точность контроля тем выше, чем ближе к рабочему органу установлен ДОС (чем большее количество звеньев привода подач охвачено обратной связью). Это объясняется тем, что исключается часть погрешностей, вносимых л юфтами и отжимами промежуточных звеньев цепи подач.

Рисунок 4.10 - Места размещения датчиков обратной связи

ДОС в виде обычного вращающегося трансформатора (ВТ) можно включить непосредственно на вал двигателя М (рис. 4.10,а), при этом вся кинематическая цепь окажется разомкнутой и все ее погрешности скажутся на точности обработки. При включении ВТ на ходовой винт (рис. 4.10,6) после редуктора обратная связь учитывает погрешности редуктора. Значительно большие по величине зазоры в передаче винт—гайка остаются неучтенными. Поэтому такая схема тоже малоэффективна.

ВТ можно подключить (рис. 4.10,в) через измерительный мультипликатор 1 (повышающий редуктор) к измерительному колесу 2, сцепленному с измерительной рейкой 3, которая укреплена на столе 4. Все эти элементы могут быть изготовлены с достаточно высокой точностью. При этом для снижения зазоров можно применять специальный высокомоментный двигатель, работающий в тормозном режиме при пониженном напряжении питания. Такая схема учитывает пару винт—гайка и обеспечивает высокую точность.

С точки зрения стабильности все три варианта практически равнозначны. А именно стабильность является главным условием обработки деталей высокой точности.

Структура, показанная на рис а, в последнее время получает все большее распространение, так как использование широкодиапазонных быстродействующих двигателей позволило существенно сократить механическую часть, повысить ее жесткость. Это существенно облегчает наладку привода. Предварительный учет погрешностей ходового винта, люфтов и т.д. и введение коррекции в систему ЧПУ позволяет обеспечить точность позиционирования 10 мкм и стабильность позиционирования 2 мкм. Большая часть станков с ЧПУ имеет полузамкнутую систему.

Следует иметь в виду, что, чем большее количество звеньев охвачено обратной связью, тем в большей степени снижается статическая и динамическая точность следящего привода, его быстродействие, усложняется схема управления. В результате эффект повышения точности при переносе измерительного датчика от привода к рабочему органу снижается и для его реализации должна быть обеспечена высокая жесткость кинематических цепей, должны отсутствовать зазоры.