В машинните инструменти на CNC, енкодерите и решетките са както ключови компоненти за обратна връзка . Те имат подобни функции и формират допълнителна връзка поради различни технически принципи и сценарии на приложение . Следното е подробен анализ на връзката между двамата от аспектите на работещия принцип, сценарий на приложението, Synergy и т.н.
Основни понятия и принципи на енкодерите и решетъчните владетели
Енкодер
Структура и принцип:
Инсталиран в края на вала на двигателя или оловен винт, той преобразува ъгъла на въртене в електрически сигнал чрез фотоелектрически, магнитоелектрически и други методи ., той е разделен на инкрементални енкодери и абсолютни енкодери:
Инкрементален енкодер: Изхожда импулсни сигнали, определя ъгъла и скоростта на въртене, като се броят импулсите и изисква нулиране на референтна точка (като нулева връщане на машинния инструмент) .
Абсолютен енкодер: Всяка позиция съответства на уникален код, а абсолютната позиция може да се получи директно без референтна точка .
Основна функция
Измерете ъгъла на въртене на двигателя или оловен винт и косвено изчислете изместването на работната маса (чрез преобразуване на стъпка), което се използва за контрол на скоростта и обратна връзка на позицията на полузакрити системи на контура .
Линейна скала / оптична решетка
Структура и принцип
Състои се от скала за решетка (фиксирана на водещата релса на машинния инструмент) и главата за четене (инсталирана на движещата се част) ., той преобразува линейното изместване в електрически сигнал през ефекта на Moiré на решетките .
Основна функция:
Той директно измерва линейното изместване на работната маса с точност до нивото на микрона (като 0 . 5 μm, 1 μm) и се използва за обратна връзка на позицията на системата в затворен контур, за да се избегне влиянието на грешката на стъпката на оловен винт, термичната деформация и т.н.
Връзката между енкодера и решетъчния владетел
Разлика в пътя на обратната връзка: Основната разлика между полузатворен цикъл и пълен затворен цикъл
|
Тип |
Енкодер (полузатворен контур) |
Линейна скала (напълно затворен цикъл) |
|
Измервателен обект |
Ъгълът на въртене на двигателя/винта (косвено отразява изместването) |
Линейно изместване на работната таблица (директно измерване) |
|
Източник на грешка |
Засегнати от грешка в стъпката на винта, термично удължение и т.н. . |
Директно избягвайте грешките на веригата за предаване, точността зависи от самия управляващ управляващ |
|
Сценарии на кандидатстване |
Средни и ниски прецизни машинни инструменти (като обикновени центрове за обработка, стругове) |
Високоточни машинни инструменти (като прецизни шлифовъчни машини, скучни машини за джиги) |
Функционална синергия: Подобряване на точността и стабилността на системата
Полузакрита система за контур (само за енкодер):
Цената е ниска, но грешката на веригата за предаване (като износване и просвет на винтовете) ще се натрупа при изместване на работната таблица, което е подходящо за сценарии с ниска точна изисквания .
Пълна система за затворен контур (енкодер + решетка за решетка):
Енкодерът се използва за контрол на скоростта на двигателя и предварителна обратна връзка на позицията, а решетъчната владетел осигурява окончателно компенсация за изместване .
Комбинацията от двете може да постигне „двойна обратна връзка“:
Енкодерът следи състоянието на движение на двигателя в реално време, за да избегне загубата на стъпка;
Владетелят на решетката коригира грешката на веригата за предаване, за да направи точността на позициониране на работната таста да достигне нивото на микрона .
Типичен случай: Когато центърът за обработка с висока точност се реже на висока скорост, енкодерът гарантира стабилността на скоростта на двигателя, а владетелят на решетката калибрира позицията на работната тава в реално време, за да избегне контурните грешки .
Техническа допълнение: Баланс между разделителна способност и обхват
Енкодер:
Висока разделителна способност (E . g ., 20- бит абсолютен енкодер има резолюция 4096 × 1024 импулси на революция), но точността на изместване е ограничена от точността на винта, която е подходяща за ъгъл на въртене и скорост на въртене, което е подходящо за измерване на въртящия се ъгъл и скорост {{5 {5 {5.}}}}}}
Гритираща владетел:
The resolution depends on the line density (e.g., the accuracy of a 20μm pitch grating ruler after subdivision is 0.1μm), and the range can cover several meters (e.g., the travel of a machine tool table), which is suitable for high-precision measurement of Линейно изместване на дълго пътуване.
Подбор и съвпадение в практически приложения
Избор според изискванията за точност
Сценарии с ниска точност: Обикновени стругове, сондажни машини и т.н. ., могат да бъдат изпълнени само с инкрементални енкодери .
Medium-precision scenarios: general-purpose machining centers can use high-precision encoders (e.g., 24-bit absolute) with ball screw preload to reduce transmission errors.
High-precision scenarios: Optical processing machine tools and five-axis linkage equipment must use grating rulers to build a fully closed-loop system. Some high-end equipment even uses dual encoders (motor end + screw end) and grating rulers at the same time to achieve triple feedback.
Компромис между разходите и поддръжката
Енкодер: Ниска цена, проста инсталация и поддръжка (трябва да се фиксира само на вала на двигателя), но е необходимо редовно да проверявате дали съединителят е свободен (за да се избегне отклонението на измерването на ъгъла) .
Ръководител на решетката: Висока цена (особено високоточна решетка на решетката), строги изисквания за инсталиране (трябва да се гарантира паралелизмът на скалата и главата на четене) и замърсяването на праха и рязането на течността, а разходите за поддръжка са високи .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Резюме
Енкодерът е "окото" на двигателя, отговорен за прецизното измерване и контрол на скоростта на ротационното движение;
Владетелят на решетката е "владетелят" на работната маса, който директно калибрира крайната точност на линейното изместване .
В CNC машинните инструменти двете са интегрирани чрез алгоритъма на системата CNC (CNC), за да образуват композитен режим на управление на „полузатворен контур груб контрол + пълен затворен цикъл фин контрол“, за да се гарантира съвместно точността на обработката ., например, в обработката на формата, енкодерът контур и нито един от тях не е незаменим .
Чрез сътрудничеството на двете инструменти на CNC Machine могат да постигнат "прецизно позициониране" и "стабилно рязане" при високоскоростно движение, което е основната техническа основа на съвременната прецизна обработка .
