Sự định nghĩa
Hệ thống điều khiển vòng kín đầy đủ có nghĩa là Hệ thống điều khiển CNC (CNC) của máy công cụ CNC trước tiên sẽ gửi lệnh vị trí đích đến hệ thống ổ đĩa (như ổ đĩa servo). Động cơ ổ đĩa điều khiển cơ chế truyền dẫn (vít chì, đường ray dẫn đường) để điều khiển máy làm việc. Đồng thời, hệ thống trực tiếp thu thập dữ liệu dịch chuyển thực tế của máy bàn thông qua thiết bị phát hiện chính xác - cao và cung cấp dữ liệu này trở lại CNC trong thời gian thực. CNC so sánh độ lệch giữa "vị trí mục tiêu" và "vị trí thực tế" và tự động điều chỉnh lệnh ổ đĩa cho đến khi độ lệch được giảm xuống phạm vi cho phép (thường là micromet hoặc thậm chí nanomet).
Sáng tác
|
Một phần danh mục |
Vai trò cốt lõi |
Các phần cụ thể phổ biến |
|
CNC |
"Bộ não" của vòng lặp đóng hoàn toàn: Gửi hướng dẫn vị trí mục tiêu, nhận dữ liệu phản hồi, tính toán độ lệch vị trí và hướng dẫn hiệu chỉnh đầu ra |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828D/840D, Mitsubishi M80, v.v. |
|
Hệ thống ổ đĩa servo |
"Người thực thi" hướng dẫn: Nhận hướng dẫn sửa từ CNC, điều chỉnh mô -men xoắn và tốc độ đầu ra động cơ và điều khiển công việc để di chuyển |
Drive servo (như sê -ri Fanuc I, sê -ri Siemens S120) + Động cơ servo (thường là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu) |
|
Thiết bị phát hiện vị trí (thành phần phản hồi cốt lõi) |
Phát hiện trực tiếp vị trí thực tế của bàn làm việc là chìa khóa cho vòng kín đầy đủ: sự dịch chuyển được chuyển đổi thành tín hiệu điện và được đưa trở lại CNC |
- Thang đo tuyến tính (được sử dụng phổ biến nhất, với độ phân giải lên tới 0,1. - Thang đo từ tính (phù hợp với môi trường dầu và bụi, độ phân giải khoảng 1 μm) {{0} A |
|
Cơ chế truyền cơ học |
Kết nối động cơ và bàn làm việc để truyền chuyển động: Nó cần có độ cứng cao và đặc điểm giải phóng mặt bằng thấp để giảm tác động của lỗi của chính nó đối với vòng lặp kín |
- vít bóng (cấp độ chính xác cao, chẳng hạn như C3/C2, với -} thắt chặt đai ốc để loại bỏ giải phóng mặt bằng) - Hướng dẫn tuyến tính (hướng dẫn lăn hoặc hướng dẫn thủy tĩnh để giảm lỗi ma sát) - Khớp nối (khớp nối đàn hồi, bù cho lỗi đồng trục giữa động cơ và vít) |
|
Thực hiện các thành phần (Workbench) |
Thành phần cuối cùng mang phôi và hoàn thành chuyển động: độ chính xác chuyển động của nó trực tiếp xác định độ chính xác của xử lý và cần phải có độ ổn định cao |
Cao - Bàn làm việc chính xác (chủ yếu làm bằng gang hoặc đá granit, với điều trị lão hóa để loại bỏ căng thẳng bên trong) |
Nguyên tắc làm việc
Thiết bị CNC phát hành một lệnh chuyển động và trình điều khiển servo điều khiển động cơ servo để điều khiển các bộ phận chuyển động của máy công cụ di chuyển. Đồng thời, thiết bị phát hiện vị trí đo vị trí thực tế của phần di chuyển trong thời gian thực và cung cấp lại thông tin vị trí cho thiết bị CNC. Thiết bị CNC so sánh vị trí thực tế được cung cấp lại với vị trí lệnh và tính toán độ lệch vị trí. Theo độ lệch này, thiết bị CNC liên tục điều chỉnh đầu ra của trình điều khiển servo, sau đó điều chỉnh tốc độ và hướng của động cơ servo để làm cho phần di chuyển di chuyển theo hướng giảm độ lệch cho đến khi độ lệch giữa vị trí thực tế và vị trí lệnh đạt đến phạm vi chính xác cho phép.
Đặc trưng
Thuận lợi:Hệ thống vòng - đóng hoàn toàn đo trực tiếp vị trí thực tế của phần chuyển động và có thể bù cho các lỗi khác nhau trong thời gian thực, chẳng hạn như lỗi truyền cơ học, sai số biến dạng nhiệt, v.v.
Nhược điểm:Do sự bao gồm của nhiều liên kết như các bộ phận truyền cơ học của máy công cụ, tính ổn định của hệ thống tương đối kém, gỡ lỗi và bảo trì là khó khăn, và chi phí cũng cao.
Sự khác biệt giữa hệ thống vòng kín đầy đủ và semi - Hệ thống vòng lặp đóng
Hệ thống vòng kín đầy đủ và semi - Hệ thống vòng kín là hai hệ thống điều khiển vị trí thường được sử dụng trong các công cụ máy CNC. Sự khác biệt chính của họ như sau:
Vị trí phát hiện và phương pháp phản hồi
Hệ thống vòng kín đầy đủ: Thiết bị phát hiện vị trí được cài đặt trên phần di chuyển cuối cùng của công cụ máy, chẳng hạn như công cụ hoặc người giữ công cụ, trực tiếp đo vị trí thực tế của phần di chuyển và cung cấp lại thông tin vị trí cho thiết bị CNC để tạo điều khiển vòng kín.
Semi - Hệ thống vòng kín: Thiết bị phát hiện vị trí được cài đặt trên trục của động cơ servo hoặc đầu của vít chì. Bằng cách đo góc quay của động cơ hoặc góc quay của vít chì, vị trí của phần chuyển động của công cụ máy được tính toán gián tiếp và thông tin này được đưa trở lại thiết bị CNC.
Sự chính xác
Hệ thống vòng kín đầy đủ: Vì vị trí thực tế của phần chuyển động được đo trực tiếp, các lỗi được tạo bởi tất cả các liên kết bao gồm chuỗi truyền cơ học, chẳng hạn như lỗi cao độ vít, lỗi truyền bánh răng, hao mòn đường ray hướng dẫn, v.v., có thể được phát hiện và bù trong thời gian thực. Do đó, độ chính xác định vị và độ chính xác chuyển động rất cao, thường đạt ± 0,01mm hoặc thậm chí cao hơn.
Semi - Hệ thống vòng lặp đóng: Chỉ có thể bù cho lỗi từ động cơ đến vít dẫn. Nó không thể trực tiếp bù cho lỗi truyền cơ học sau vít chì, chẳng hạn như lỗi kết nối giữa vít chì và bàn làm việc, lỗi đường ray hướng dẫn của bàn làm việc, v.v., do đó độ chính xác thấp hơn hệ thống vòng kín hoàn toàn và độ chính xác định vị thường là khoảng 0,05mm.
Sự ổn định
Hệ thống vòng kín đầy đủ: Vì nó bao gồm toàn bộ chuỗi truyền cơ học của công cụ máy móc, hệ thống có một quán tính lớn và có nhiều yếu tố phi tuyến như ma sát và thay đổi độ cứng trong liên kết truyền cơ học, có thể dễ dàng gây ra rung động và mất ổn định của hệ thống. Do đó, sự ổn định của hệ thống tương đối kém và việc gỡ lỗi là khó khăn.
Semi - Hệ thống vòng lặp đóng: Vòng phản hồi không bao gồm hoặc chỉ bao gồm một phần của liên kết truyền cơ học. Hệ thống có quán tính nhỏ, phản ứng động nhanh, ổn định tương đối tốt, gỡ lỗi tương đối dễ dàng và có thể dễ dàng đạt được tốc độ thức ăn và tăng tốc cao hơn.
Trị giá
Toàn bộ - đã đóng - Hệ thống vòng lặp: Nó yêu cầu sử dụng các thiết bị phát hiện vị trí chính xác cao-, chẳng hạn như các bộ điều chỉnh cách tử dài, bộ mã hóa quay chính xác cao-, v.v. Cần sử dụng các đường ray hướng dẫn chính xác cao -, ốc vít và các thành phần khác để đảm bảo độ chính xác và độ ổn định của hệ thống, do đó chi phí tương đối cao.
Semi - đã đóng - Hệ thống vòng lặp: Thiết bị phát hiện vị trí thường là bộ mã hóa quay có độ chính xác thông thường, được cài đặt ở cuối động cơ hoặc vít chì và chi phí tương đối thấp. Đồng thời, các yêu cầu chính xác cho cấu trúc cơ học tương đối thấp, do đó chi phí tổng thể thấp hơn so với toàn bộ - đã đóng - hệ thống vòng lặp.
Kịch bản ứng dụng
Full - đã đóng - Hệ thống vòng lặp: Nó phù hợp với các dịp với các yêu cầu chính xác xử lý cực cao, như hàng không vũ trụ, sản xuất khuôn chính xác, sản xuất điện tử và các trường quay đầu tiên
Semi - đã đóng - Hệ thống vòng lặp: Nó được sử dụng rộng rãi trong các công cụ máy CNC với các yêu cầu chính xác chung, chẳng hạn như máy tiện CNC thông thường, máy xay, máy khoan, v.v.
