Definició
El sistema de control de bucle tancat complet significa que el sistema de control CNC (CNC) d’una màquina -eina CNC envia primer una ordre de posició de destinació al sistema d’accionament (com ara una unitat de servo). El motor d’accionament condueix el mecanisme de transmissió (cargol de plom, carrils de guia) per conduir la taula de treball. Al mateix temps, el sistema recopila directament les dades reals de desplaçament de la taula de treball mitjançant un dispositiu de detecció de precisió alta - i alimenta aquestes dades al CNC en temps real. El CNC compara la desviació entre la "posició objectiu" i la "posició real" i ajusta automàticament l'ordre de la unitat fins que la desviació es redueix a un rang admissible (normalment micròmetres o fins i tot nanòmetres).
Composició
|
Categoria de part |
Paper bàsic |
Parts específiques comunes |
|
CNC |
El "cervell" del bucle completament tancat: envia instruccions de posició objectiu, rep dades de comentaris, calcula les desviacions de la posició i les instruccions de correcció de les sortides |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828D/840D, Mitsubishi M80, etc. |
|
Sistema de Servo Drive |
"Executor" de les instruccions: rep instruccions de correcció de CNC, ajusta el parell de la sortida del motor i la velocitat i condueix el banc de treball per moure's |
Servo Drive (com la sèrie Fanuc i, Sèrie SIEMENS S120) + Motor de servo (normalment motor síncron per a imants permanents) |
|
Dispositiu de detecció de posició (component de retroalimentació del nucli) |
La detecció directa de la posició real del banc de treball és la clau del bucle tancat complet: el desplaçament es converteix en un senyal elèctric i es remet al CNC |
- Escala lineal (més utilitzada, amb una resolució de fins a 0,1 µm i una forta capacitat d'interferència anti -) - Escala magnètica (adequada per a ambients oliosos i polsosos, resolució d'aproximadament 1 μm) - Interferòmetre làser (per a la calibració de precisió High -, no - real - Feedback de temps, utilitzat per detectar errors de posicionament de la màquina -eina) |
|
Mecanisme de transmissió mecànica |
Connecteu el motor i el Workbench per transmetre el moviment: ha de tenir una elevada rigidesa i característiques de baixada baixa per reduir l'impacte del seu propi error al bucle tancat |
- cargol de bola (grau de precisió alta, com C3/C2, amb pre - estrenyiment de la femella per eliminar la liquidació) - guies lineals (guies de rodatge o guies hidrostàtiques per reduir els errors de fricció) - acoblament (acoblament elàstic, compensant l'error de coaxialitat entre el motor i el cargol) |
|
Execució de components (Workbench) |
El component que en última instància porta la peça i completa el moviment: la seva precisió del moviment determina directament la precisió del processament i necessita tenir una estabilitat alta |
High - Precision Workbench (majoritàriament fet de fosa o granit, amb un tractament envellit per eliminar l'estrès intern) |
Principi de treball
El dispositiu CNC emet una ordre de moviment i el controlador del servo condueix el servo motor per conduir les parts mòbils de la màquina -eina per moure's. Al mateix temps, el dispositiu de detecció de posició mesura la posició real de la part que es mou en temps real i retrocedeix la informació de posició al dispositiu CNC. El dispositiu CNC compara la posició real alimentada amb la posició de comandament i calcula la desviació de la posició. Segons aquesta desviació, el dispositiu CNC ajusta contínuament la sortida del controlador del servo i, a continuació, ajusta la velocitat i la direcció del servo -motor per fer que la part en moviment es mogui en la direcció de reduir la desviació fins a la desviació entre la posició real i la posició de comandament arriba al rang de precisió admissible.
Funcions
Avantatges:El sistema de bucle completament tancat - mesura directament la posició real de la part mòbil i pot compensar diversos errors en temps real, com ara un error de transmissió mecànica, un error de deformació tèrmica, etc., de manera que té una alta precisió de posicionament i precisió del moviment, que pot arribar a Micron o fins i tot a nivell de nanòmetre.
Desavantatges:A causa de la inclusió de molts enllaços com les parts de transmissió mecànica de la màquina -eina, l'estabilitat del sistema és relativament pobra, la depuració i el manteniment són difícils i el cost també és elevat.
Diferències entre el sistema de bucle tancat complet i semi - Sistema de bucle tancat
Sistema de bucle tancat complet i semi - El sistema de bucle tancat són dos sistemes de control de posició utilitzats habitualment en màquines -eines CNC. Les seves principals diferències són les següents:
Mètode de posició de detecció i de retroalimentació
Sistema de bucle tancat complet: el dispositiu de detecció de posició s’instal·la a la part mòbil final de la màquina -eina, com ara el banc de treball o el suport de l’eina, mesura directament la posició real de la part en moviment i retrocedeix la informació de posició al dispositiu CNC per formar un control de bucle tancat.
Sistema de bucle tancat semi -: el dispositiu de detecció de posició està instal·lat a l’eix del servo motor o a l’extrem del cargol de plom. Mesurant l’angle de rotació del motor o l’angle de rotació del cargol de plom, es calcula indirectament la posició de la part mòbil de la màquina -eina i aquesta informació s’alimenta al dispositiu CNC.
Precisió
Sistema de bucle tancat complet: Com que es mesura directament la posició real de la part en moviment, es poden detectar i compensar els errors generats per tots els enllaços, inclosa la cadena de transmissió mecànica, com ara l’error de pas de cargol de plom, l’error de transmissió de l’engranatge, el desgast del ferrocarril de guia, etc., en temps real. Per tant, la precisió de posicionament i la precisió del moviment són molt elevades, generalment arribant a ± 0,01 mm o fins i tot més elevades.
Semi - Sistema de bucle tancat: només pot compensar l'error del motor al cargol de plom. No pot compensar directament l’error de transmissió mecànica després del cargol de plom, com ara l’error de connexió entre el cargol de plom i el Workbench, l’error ferroviari guia del banc de treball, etc., de manera que la precisió és inferior a la del sistema de bucle tancat complet i la precisió de posicionament sol ser al voltant de ± 0,05mm.
Estabilitat
Sistema de bucle tancat complet: ja que inclou tota la cadena de transmissió mecànica de la màquina -eina, el sistema té una gran inèrcia i hi ha molts factors no lineals com la fricció i els canvis de rigidesa en l’enllaç de transmissió mecànica, que poden causar vibracions i inestabilitat del sistema. Per tant, l’estabilitat del sistema és relativament pobra i la depuració és difícil.
Sistema de bucle tancat semi -: el bucle de retroalimentació no inclou ni només inclou part de l'enllaç de transmissió mecànica. El sistema té una petita inèrcia, una resposta dinàmica ràpida, una estabilitat relativament bona, una depuració relativament fàcil i pot aconseguir fàcilment velocitats i acceleracions més altes.
Costar
Full - tancat - Sistema de bucle: requereix l’ús de dispositius de detecció de posició de precisió d’alta -, com ara els regidors de reixes llargues, els codificadors rotatius de precisió alts, també són molt alts. Cal utilitzar els carrils de guia de precisió alta -, cargols de plom i altres components per assegurar la precisió i l'estabilitat del sistema, de manera que el cost és relativament elevat.
Semi - tancat - Sistema de bucle: el dispositiu de detecció de posició és generalment un codificador rotatiu de precisió ordinària, que s'instal·la al final del motor o cargol de plom, i el cost és relativament baix. Al mateix temps, els requisits de precisió de l'estructura mecànica són relativament baixos, de manera que el cost global és inferior al del sistema de bucle complet - tancat -.
Escenari de l'aplicació
Full - tancat - Sistema de bucle: és adequat per a ocasions amb requisits de precisió de processament extremadament alts, com ara aeroespacial, fabricació de motlles de precisió, fabricació electrònica i altres camps, i s'utilitza per processar - peces de precisió com ara les bades del motor d'avions, les cavitats del motlle precisa, les taules de circuit integrat, etc.
Semi - tancat - Sistema de bucle: s'utilitza àmpliament en màquines -eines CNC amb requisits generals de precisió, com ara torns de CNC ordinaris, màquines de fresat, màquines de perforació, etc., i pot satisfer les necessitats de la majoria de processament mecànic, com ara el processament de peces d'automòtica, la fabricació de parts mecàniques, etc.
