Definice
Úplný systém řízení uzavřené smyčky znamená, že řídicí systém CNC (CNC) přístroje CNC stroje nejprve odešle do systému pohonu cílovou polohu (například servo Drive). Hnací motor řídí přenosový mechanismus (olověný šroub, vodicí kolejnice) k řízení pracovního stolu. Současně systém přímo shromažďuje skutečná data posunu pracovního stolu prostřednictvím vysokého detekčního zařízení - a v reálném čase krmí tato data zpět do CNC. CNC porovnává odchylku mezi „cílovou polohou“ a „skutečnou polohou“ a automaticky upraví příkaz pohonu, dokud se odchylka sníží na přípustný rozsah (obvykle mikrometry nebo dokonce nanometry).
Složení
|
Kategorie součástí |
Základní role |
Běžné konkrétní části |
|
CNC |
„Mozek“ plně uzavřené smyčky: posílá pokyny k cílové poloze, přijímá data zpětné vazby, vypočítává pokyny pro pozici a výstupy pokyny |
FANUC 0I/31I, SIEMENS 828D/840D, MITSUBISHI M80, ETC. |
|
Systém pohonu servo |
„Exekutor“ pokynů: přijímá pokyny k opravnému korekci od CNC, upravuje točivý moment a rychlost motoru a řídí pracovní stůl k přesunu |
Servo Drive (jako je řada Fanuc I, řada Siemens S120) + servomotor (obvykle permanentní magnetický synchronní motor) |
|
Detekční zařízení polohy (komponenta zpětné vazby jádra) |
Přímá detekce skutečné polohy pracovního stolu je klíčem k plné uzavřené smyčce: posun je přeměněn na elektrický signál a přivádí se zpět do CNC |
- lineární stupnice (nejčastěji se používá, s rozlišením až 0,1 um a silnou anti - interferenční schopnost) - Magnetická stupnice (vhodné pro mastné a zaprášené prostředí, rozlišení asi 1 μm) - Laser Interferometer (pro vysokou - Precision Calibration, non - real - Časová zpětná vazba, používaná k detekci chyb umístění stroje) |
|
Mechanický přenosový mechanismus |
Připojte motor a pracovní stůl k přenosu pohybu: Musí mít vysokou rigiditu a charakteristiky nízké vůle, aby se snížil dopad své vlastní chyby na uzavřenou smyčku |
- Ball Screw (vysoce přesný stupeň, jako je C3/C2, s pre - utahování matice pro eliminaci clearance) - lineární průvodce (válcovací průvodce nebo hydrostatické průvodce pro snížení chyb tření) - spojka (elastická vazba, kompenzace chyby koaxiality mezi motorem a šroubem) |
|
Provádění komponent (Workbench) |
Komponenta, která nakonec nese obrobku a dokončuje pohyb: jeho přesnost pohybu přímo určuje přesnost zpracování a musí mít vysokou stabilitu |
High - Precision Workbench (většinou vyrobeno z litiny nebo žuly, se stárnoucí léčbou pro eliminaci vnitřního stresu) |
Pracovní princip
Zařízení CNC vydává příkaz pohybu a ovladač servo řídí motor servo, aby řídil pohyblivé části stroje, aby se pohyboval. Současně zařízení pro detekci polohy měří skutečnou polohu pohyblivé části v reálném čase a vrátí informace o poloze zpět do zařízení CNC. Zařízení CNC porovnává skutečnou polohu přiváděnou zpět s polohou příkazu a vypočítává odchylku polohy. Podle této odchylky zařízení CNC nepřetržitě upravuje výstup ovladače servo a poté upravuje rychlost a směr motoru servo, aby se pohybující část pohybovala ve směru snižování odchylky, dokud odchylka mezi skutečnou polohou a příkazovou polohou nedosáhne přípustného rozsahu přesnosti.
Funkce
Výhody:Plně uzavřený systém smyčky - přímo měří skutečnou polohu pohyblivé části a může kompenzovat různé chyby v reálném čase, jako je chyba mechanického přenosu, chyba tepelné deformace atd., Takže má vysokou přesnost polohování a přesnost pohybu, která může dosáhnout mikronu nebo dokonce nanometrové úrovně.
Nevýhody:Vzhledem k zahrnutí mnoha odkazů, jako jsou mechanické přenosové části stroje, je stabilita systému relativně špatná, ladění a údržba jsou obtížné a náklady jsou také vysoké.
Rozdíly mezi systémem s úplným uzavřeným smyčkovým systémem a semifinále -
Úplný systém uzavřené smyčky a semise - Systém uzavřené smyčky jsou dva běžně používané systémy řízení pozic v nástrojích CNC Machine. Jejich hlavní rozdíly jsou následující:
Detekční poloha a metoda zpětné vazby
Úplný systém uzavřené smyčky: Detekční zařízení polohy je nainstalováno na konečné pohyblivé části stroje, jako je pracovní stůl nebo držák nástrojů, přímo měří skutečnou polohu pohyblivé části a vrátí informace o poloze zpět do zařízení CNC a vytvoří ovládání uzavřené smyčky.
Semi - Systém uzavřené smyčky: Detekční zařízení polohy je nainstalováno na hřídeli servomotoru nebo na konci olověného šroubu. Měřením úhlu rotace motoru nebo úhlu rotace olověného šroubu je nepřímo vypočtena poloha pohyblivé části stroje a tato informace se přivádí zpět do zařízení CNC.
Přesnost
Systém s úplným uzavřeným smyčkou: Protože je přímo měřena skutečná poloha pohyblivé části, lze chyby generované všemi odkazy včetně mechanického přenosového řetězce, jako je chyba výšky šroubu, chyba přenosu převodovky, opotřebení vodicí kolejnice atd., V reálném čase. Přesnost polohování a přesnost pohybu je proto velmi vysoká a obecně dosahuje ± 0,01 mm nebo dokonce vyšší.
Semi - Systém uzavřené smyčky: může kompenzovat chybu pouze z motoru do olověného šroubu. Nelze přímo kompenzovat chybu mechanického přenosu po šroubu olova, jako je chyba připojení mezi olověným šroubem a pracovním stolem, chyba vodicí kolejnice v pracovním stole atd., Takže přesnost je nižší než chyba plného uzavřeného smyčkového systému a přesnost polohování je obvykle kolem ± 0,05 mm.
Stabilita
Systém s uzavřenou smyčkou: Protože zahrnuje celý mechanický přenosový řetězec stroje, má systém velkou setrvačnost a existuje mnoho nelineárních faktorů, jako jsou změny tření a tuhosti v mechanickém přenosovém spojení, což může snadno způsobit vibrace a nestabilitu systému. Stabilita systému je proto relativně špatná a ladění je obtížné.
Semi - Systém uzavřené smyčky: Smyčka zpětné vazby nezahrnuje ani nezahrnuje pouze část mechanického přenosového spojení. Systém má malou setrvačnost, rychlou dynamickou odezvu, relativně dobrou stabilitu, relativně snadné ladění a může snadno dosáhnout vyšších rychlostí a zrychlení.
Náklady
Full - Uzavřeno - Systém smyčky: Vyžaduje to použití vysokých - Precision Position Detection Detektional zařízení, jako jsou pravítka s dlouhými mřížkami, vysoká {- Precizní rotační kodéry atd., A mechanické struktury nástroje jsou také velmi vysoké. K zajištění přesnosti a stability systému je nutné používat vysokou - Precision Guide Rails, olověné šrouby a další komponenty, takže náklady jsou relativně vysoké.
Semi - Uzavřeno - Systém smyčky: Detekční zařízení polohy je obecně rotačním kodérem běžné přesnosti, který je nainstalován na konci motoru nebo šroubu olova, a náklady jsou relativně nízké. Současně jsou požadavky na přesnost pro mechanickou strukturu relativně nízké, takže celkové náklady jsou nižší než u plného - uzavřeného - smyčky.
Scénář aplikace
Full - Uzavřeno - Systém smyčky: Je vhodný pro příležitosti s extrémně vysokými požadavky na přesnost zpracování, jako jsou letecký průmysl, přesné výroby plísní, elektronické výroby a další pole a jiná pole, a používá se ke zpracování a precizním listům s montářemi, a další pole, atd.
Semi - Uzavřeno - Systém Loop System: Je široce používán v strojích CNC s obecnými požadavky na přesnost, jako jsou běžné soustruhy CNC, frézovací stroje, vrtací stroje atd., A může splňovat potřeby nejvíce mechanických zpracování, jako je zpracování automobilových dílů, výroba mechanických dílů atd.
