Измерительная система шпинделя — Часть 1: Энкодеры - датчики обратной связи
Энкодеры — это датчики, которые позволяют определять угловое положение вала. В шпинделе энкодеры необходимы для решения двух задач:
1. Автоматическая смена инструмента. Те самые кулачки, про которые мы уже говорили, должны быть параллельны оси Х при смене инструментальной оправки.
2. Управление мотором. Частотный привод управляет мотором с обратной связью, что позволяет более эффективно использовать его мощность.
Измерительная система шпиндельных узлов всегда включает в себя колесо энкодера, которое крепится к валу, и сам датчик-энкодер, который крепится к корпусу и реагирует на колесо.
Колеса бывают зубчатые, магнитные и с интегрированной перфорированной лентой.
Датчики-энкодеры отличаются по типу и уровню выходного сигнала: sin/cos, TTL.
Как правило, колесо энкодера и сам энкодер устанавливаются в задней части шпинделя. При установке важно точно выставлять осевой и угловой зазор между колесом и самим энкодером.
В следующих разделах мы подробно поговорим о колесах и измерительных головках.
А пока посмотрим на список основных брендов, которые мы встречаем в шпинделях:
- Lenord Bauer - www.lenord.de
- Siemens - www.siemens.com/
- Heidenhain - www.heidenhain.com
- VS Sensorik - www.vs-sensorik.com
- AMO - www.amo-gmbh.com
- Woelke - www.woelke-gmbh.eu
- Fanuc - www.fanuc.com
- Mitsubishi - www.mitsubishielectric.com
- Tamagawa - www.tamagawa-seiki.com
- Fagor - www.fagorautomation.com
- СКБ ИС - ЛИР - www.skbis.ru
#состав_шпинделя
Энкодеры — это датчики, которые позволяют определять угловое положение вала. В шпинделе энкодеры необходимы для решения двух задач:
1. Автоматическая смена инструмента. Те самые кулачки, про которые мы уже говорили, должны быть параллельны оси Х при смене инструментальной оправки.
2. Управление мотором. Частотный привод управляет мотором с обратной связью, что позволяет более эффективно использовать его мощность.
Измерительная система шпиндельных узлов всегда включает в себя колесо энкодера, которое крепится к валу, и сам датчик-энкодер, который крепится к корпусу и реагирует на колесо.
Колеса бывают зубчатые, магнитные и с интегрированной перфорированной лентой.
Датчики-энкодеры отличаются по типу и уровню выходного сигнала: sin/cos, TTL.
Как правило, колесо энкодера и сам энкодер устанавливаются в задней части шпинделя. При установке важно точно выставлять осевой и угловой зазор между колесом и самим энкодером.
В следующих разделах мы подробно поговорим о колесах и измерительных головках.
А пока посмотрим на список основных брендов, которые мы встречаем в шпинделях:
- Lenord Bauer - www.lenord.de
- Siemens - www.siemens.com/
- Heidenhain - www.heidenhain.com
- VS Sensorik - www.vs-sensorik.com
- AMO - www.amo-gmbh.com
- Woelke - www.woelke-gmbh.eu
- Fanuc - www.fanuc.com
- Mitsubishi - www.mitsubishielectric.com
- Tamagawa - www.tamagawa-seiki.com
- Fagor - www.fagorautomation.com
- СКБ ИС - ЛИР - www.skbis.ru
#состав_шпинделя
👍10❤2🔥1
А вот здесь есть наглядное видео, как меняют энкодер без съема шпинделя.
Потом проверяют работу энкодера специальным прибором - Heidenhain PWM20
https://youtu.be/Jt_wNLLXeKU?si=unpxCue3vFgu5RXy
Все хорошо сделали, но крутить шпиндель без оправки нельзя )))
Потом проверяют работу энкодера специальным прибором - Heidenhain PWM20
https://youtu.be/Jt_wNLLXeKU?si=unpxCue3vFgu5RXy
Все хорошо сделали, но крутить шпиндель без оправки нельзя )))
YouTube
DECKEL MAHO, spindle encoder mounting, GEL2444Y05 Lenord+Bauer
Enjoy the videos and music you love, upload original content, and share it all with friends, family, and the world on YouTube.
👍8😁1🤝1
Измерительная система шпинделя — Часть 2: Колеса энкодеров
Датчикам необходим источник информации, и они получают её от колеса энкодера.
Простейший пример — тахометр: метка на валу и приёмник (датчик), который улавливает эту метку. Сколько раз за минуту датчик улавливает метку, такая и скорость вращения (rpm, об/мин, 1/мин).
У колеса энкодера также есть референтная метка, которая может быть выполнена в виде отдельной впадины или большого зуба — флага.
Однако задача ставится шире — необходимо знать точное положение. Для этого на колесе размещено множество меток по всей его окружности, обычно 128, 256 или 512. Количество меток определяет точность определения угла поворота.
Методы исполнения меток:
- Магнитный: чередование северного и южного полюсов.
- Оптический: чередование тёмных и светлых полос.
- Механический: чередование возвышений и впадин.
Соответственно, существуют различные типы колес:
- Механические: зубчатые, с перфорированной лентой.
- Магнитные.
- Оптические.
Механическое колесо — самое простое и надёжное, но создание колеса с большим количеством зубьев особенно на малых диаметрах сложно.
Магнитное колесо решает проблему большого количества зубьев. Плюсы:
- Хорошая работоспособность в загрязнённых условиях.
- Стабильный сигнал с энкодера на высоких скоростях вращения вала за счёт отсутствия акустических шумов.
Минусы магнитных колёс включают возможность случайного размагничивания, о чём я напишу отдельно.
Оптика представляет собой высший класс исполнения, но, как и всё высококлассное, стоит дорого.
Также существуют перфорированные ленты — интересное решение, которое интегрируется на большие диаметры и встраивается в подшипники поворотных осей.
Если тема вас заинтересовала, обязательно посмотрите подборку материала:
Ссылка на материал
#состав_шпинделя
Датчикам необходим источник информации, и они получают её от колеса энкодера.
Простейший пример — тахометр: метка на валу и приёмник (датчик), который улавливает эту метку. Сколько раз за минуту датчик улавливает метку, такая и скорость вращения (rpm, об/мин, 1/мин).
У колеса энкодера также есть референтная метка, которая может быть выполнена в виде отдельной впадины или большого зуба — флага.
Однако задача ставится шире — необходимо знать точное положение. Для этого на колесе размещено множество меток по всей его окружности, обычно 128, 256 или 512. Количество меток определяет точность определения угла поворота.
Методы исполнения меток:
- Магнитный: чередование северного и южного полюсов.
- Оптический: чередование тёмных и светлых полос.
- Механический: чередование возвышений и впадин.
Соответственно, существуют различные типы колес:
- Механические: зубчатые, с перфорированной лентой.
- Магнитные.
- Оптические.
Механическое колесо — самое простое и надёжное, но создание колеса с большим количеством зубьев особенно на малых диаметрах сложно.
Магнитное колесо решает проблему большого количества зубьев. Плюсы:
- Хорошая работоспособность в загрязнённых условиях.
- Стабильный сигнал с энкодера на высоких скоростях вращения вала за счёт отсутствия акустических шумов.
Минусы магнитных колёс включают возможность случайного размагничивания, о чём я напишу отдельно.
Оптика представляет собой высший класс исполнения, но, как и всё высококлассное, стоит дорого.
Также существуют перфорированные ленты — интересное решение, которое интегрируется на большие диаметры и встраивается в подшипники поворотных осей.
Если тема вас заинтересовала, обязательно посмотрите подборку материала:
Ссылка на материал
#состав_шпинделя
👍13❤2🔥1
Измерительная система шпинделя — Часть 3: Что внутри
Есть две большие группы энкодеров:
Абсолютные - каждая метка колеса уникальная, и энкодер всегда знает, в каком положении находится вал, даже после перезапуска станка или отключения электричества. Это особенно важно для энкодеров, которые установлены на перемещениях осей станка.
Инкрементальные - метки не уникальные, и чтобы энкодер сориентировался, валу нужно сделать полный оборот и найти референтную метку. Референт на метке — начало отсчета, дальше энкодер уже не «слепой». Поэтому при запуске шпиндель делает один оборот — ориентируется.
Далее энкодеры нужно классифицировать по сигналам и протоколам:
Сразу нужно сказать, что протоколов много, они разные.
Для тех, кто эксплуатирует, разницы практически нет.
Для тех, кто ремонтирует и диагностирует, разница очень большая, для разных протоколов нужны свои приборы и адаптеры.
Аналоговые сигналы:
- 1Vpp, 1Vss — это sin/cos сигнал со смещением.
- Минимум 8 проводов: 2 на синус, 2 на косинус, 2 на референтный сигнал, 2 на питание.
- Аналоговый сигнал поступает в сервоусилитель и обрабатывается им.
Цифровые сигналы:
- TTL сигнал или сигнал в битах по какому-то цифровому интерфейсу: EnDat, DriveCliq, IOLink, ProfiBus, RS485 и другие.
- Здесь мы уже получаем обработанный сигнал от энкодера, который поступает в сервоусилитель, и сервоусилитель берет его «как есть».
- В случае с TTL — это обработанный sin/cos: сигнал есть/сигнала нет = 1/0 = черное/белое = зуб/впадина = мальчик/девочка))))
Цифровые интерфейсы — это очень хорошо для тех, кто их эксплуатирует, так как это расширяет возможности. Энкодер умеет общаться с сервоусилителем, ему можно присвоить новую ноль-метку в любом месте, спрашивать дополнительную информацию, проводить дополнительные проверки и диагностику.
Интерфейсы и протоколы — обширная тема. Давайте обсудим?
В нашем сервисном центре мы умеем хорошо диагностировать энкодеры с аналоговыми сигналами и энкодеры EnDat и DriveCliq.
#состав_шпинделя
Есть две большие группы энкодеров:
Абсолютные - каждая метка колеса уникальная, и энкодер всегда знает, в каком положении находится вал, даже после перезапуска станка или отключения электричества. Это особенно важно для энкодеров, которые установлены на перемещениях осей станка.
Инкрементальные - метки не уникальные, и чтобы энкодер сориентировался, валу нужно сделать полный оборот и найти референтную метку. Референт на метке — начало отсчета, дальше энкодер уже не «слепой». Поэтому при запуске шпиндель делает один оборот — ориентируется.
Далее энкодеры нужно классифицировать по сигналам и протоколам:
Сразу нужно сказать, что протоколов много, они разные.
Для тех, кто эксплуатирует, разницы практически нет.
Для тех, кто ремонтирует и диагностирует, разница очень большая, для разных протоколов нужны свои приборы и адаптеры.
Аналоговые сигналы:
- 1Vpp, 1Vss — это sin/cos сигнал со смещением.
- Минимум 8 проводов: 2 на синус, 2 на косинус, 2 на референтный сигнал, 2 на питание.
- Аналоговый сигнал поступает в сервоусилитель и обрабатывается им.
Цифровые сигналы:
- TTL сигнал или сигнал в битах по какому-то цифровому интерфейсу: EnDat, DriveCliq, IOLink, ProfiBus, RS485 и другие.
- Здесь мы уже получаем обработанный сигнал от энкодера, который поступает в сервоусилитель, и сервоусилитель берет его «как есть».
- В случае с TTL — это обработанный sin/cos: сигнал есть/сигнала нет = 1/0 = черное/белое = зуб/впадина = мальчик/девочка))))
Цифровые интерфейсы — это очень хорошо для тех, кто их эксплуатирует, так как это расширяет возможности. Энкодер умеет общаться с сервоусилителем, ему можно присвоить новую ноль-метку в любом месте, спрашивать дополнительную информацию, проводить дополнительные проверки и диагностику.
Интерфейсы и протоколы — обширная тема. Давайте обсудим?
В нашем сервисном центре мы умеем хорошо диагностировать энкодеры с аналоговыми сигналами и энкодеры EnDat и DriveCliq.
#состав_шпинделя
👍11🔥1👏1🤝1
Измерительная система шпинделя — Часть 4: Настройка и диагностика
После замены энкодера или колеса энкодера требуется настройка, или юстировка измерительной системы.
Установка колеса:
Если в шпинделе используется синхронный мотор, управление им сложнее, и нулевая точка колеса должна совпадать с нулевым магнитным полем мотора. Вероятно, после переустановки измерительной системы потребуется адаптация мотора с энкодером.
Также существует общее требование к радиальному биению колеса энкодера — не более 0,02 мм. Повышенное биение влияет на стабильность уровня сигнала, так как изменяется зазор между считывающей головкой (энкодером) и штрихами колеса энкодера.
Со всеми видами колес нужно обращаться аккуратно при демонтаже и монтаже, избегать ударных нагрузок и поддерживать чистоту.
Особенности обращения с колесами:
- Магнитные колеса: Необходимо размагничивать инструмент, избегать попадания колеса в зону действия других магнитных полей, не ставить колесо на его радиальную поверхность и не подвергать его резкому и высокому нагреву (выше 140 градусов Цельсия).
- Оптические колеса: Особенно аккуратно обращаться, так как они хрупкие.
Установка считывающей головки:
Плоскость датчика должна быть перпендикулярна нормали колеса энкодера. Зазор между считывающей головкой и колесом выставляется по щупу, который идет в комплекте. Рекомендуется использовать пластиковые щупы вместо металлических.
Общая проверка и диагностика:
После установки системы её необходимо протестировать. Для этого нужно подать питание на энкодер и считывать сигналы с него. Для этой задачи подойдет источник питания и двухканальный осциллограф. Если есть специализированные приборы для диагностики, это ещё лучше.
PWM 20, 21, 10 от Хайденхайн
GEL 210 от Ленорд Бауер.
Ключевая задача — убедиться в уровне и характере сигнала.
При правильной подготовке и аккуратности у вас все получится!
Подобранный материал с рекомендациями по настройке и монтажу.
#состав_шпинделя
После замены энкодера или колеса энкодера требуется настройка, или юстировка измерительной системы.
Установка колеса:
Если в шпинделе используется синхронный мотор, управление им сложнее, и нулевая точка колеса должна совпадать с нулевым магнитным полем мотора. Вероятно, после переустановки измерительной системы потребуется адаптация мотора с энкодером.
Также существует общее требование к радиальному биению колеса энкодера — не более 0,02 мм. Повышенное биение влияет на стабильность уровня сигнала, так как изменяется зазор между считывающей головкой (энкодером) и штрихами колеса энкодера.
Со всеми видами колес нужно обращаться аккуратно при демонтаже и монтаже, избегать ударных нагрузок и поддерживать чистоту.
Особенности обращения с колесами:
- Магнитные колеса: Необходимо размагничивать инструмент, избегать попадания колеса в зону действия других магнитных полей, не ставить колесо на его радиальную поверхность и не подвергать его резкому и высокому нагреву (выше 140 градусов Цельсия).
- Оптические колеса: Особенно аккуратно обращаться, так как они хрупкие.
Установка считывающей головки:
Плоскость датчика должна быть перпендикулярна нормали колеса энкодера. Зазор между считывающей головкой и колесом выставляется по щупу, который идет в комплекте. Рекомендуется использовать пластиковые щупы вместо металлических.
Общая проверка и диагностика:
После установки системы её необходимо протестировать. Для этого нужно подать питание на энкодер и считывать сигналы с него. Для этой задачи подойдет источник питания и двухканальный осциллограф. Если есть специализированные приборы для диагностики, это ещё лучше.
PWM 20, 21, 10 от Хайденхайн
GEL 210 от Ленорд Бауер.
Ключевая задача — убедиться в уровне и характере сигнала.
При правильной подготовке и аккуратности у вас все получится!
Подобранный материал с рекомендациями по настройке и монтажу.
#состав_шпинделя
👍9👏2🔥1