Dans les machines-outils CNC, les encodeurs et les dirigeants de réseau sont tous deux des composants de rétroaction de position clé. Ils ont des fonctions similaires et forment une relation complémentaire due à différents principes techniques et scénarios d'application. L'analyse suivante est une analyse détaillée de la relation entre les deux à partir des aspects du principe de travail, du scénario d'application, de la synergie, etc.:
Concepts et principes de base des encodeurs et des dirigeants de réseau
Encodeur
Structure et principe:
Installé à l'extrémité de l'arbre du moteur ou de la vis du plomb, il convertit l'angle de rotation en un signal électrique par des méthodes photoélectriques, magnétoélectriques et autres. Il est divisé en encodeurs incrémentiels et encodeurs absolus:
Encodeur incrémentiel: sortit les signaux d'impulsion, détermine l'angle de rotation et la vitesse en comptant les impulsions et nécessite une réinitialisation du point de référence (comme le retour de la machine-outil zéro).
Encodeur absolu: chaque position correspond à un code unique et la position absolue peut être directement obtenue sans point de référence.
Fonction de base
Mesurez l'angle de rotation du moteur ou de la vis du plomb, et calculez indirectement le déplacement de l'établi (par conversion de pas), qui est utilisé pour le contrôle de la vitesse et la rétroaction de position des systèmes de boucle semi-fermés.
Échelle linéaire / réseau optique
Structure et principe
Il se compose d'un réseau d'échelle (fixé sur le rail de guide de machine-outils) et d'une tête de lecture (installée sur la partie mobile). Il convertit le déplacement linéaire en un signal électrique à travers l'effet Moiré des rayures de réseau.
Fonction de base:
Il mesure directement le déplacement linéaire de l'établi avec une précision du niveau supérieur au micron (tel que 0. 5 μm, 1 μm), et est utilisé pour la rétroaction de position du système en boucle fermée pour éviter l'influence de l'erreur de pas de vis de plomb, de déformation thermique, etc.
La relation entre l'encodeur et le souverain de grin
Différence de chemin de rétroaction: la différence clé entre la boucle semi-fermée et la boucle fermée complète
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Taper |
Encodeur (boucle semi-fermée) |
Échelle linéaire (boucle entièrement fermée) |
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Objet de mesure |
L'angle de rotation du moteur / vis (reflète indirectement le déplacement) |
Déplacement linéaire de la table de travail (mesure directe) |
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Source d'erreur |
Affecté par l'erreur de pas à vis, l'allongement thermique, etc. |
Évitez directement les erreurs de la chaîne de transmission, la précision dépend de la règle de réseau elle-même |
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Scénarios d'application |
Machine-outils de précision moyenne et basse (comme les centres d'usinage ordinaires, les tours) |
Machine-outils de haute précision (tels que les broyeurs de précision, les machines ennuyeuses) |
Synergie fonctionnelle: améliorer la précision et la stabilité du système
Système de boucle semi-clos (Encodeur uniquement):
Le coût est faible, mais l'erreur de la chaîne de transmission (comme l'usure et le dégagement des vis) s'accumuleront dans le déplacement de la table de travail, qui convient aux scénarios avec des exigences de faible précision.
Système de boucle fermée complète (codeur + règle de réseau):
L'encodeur est utilisé pour le contrôle de la vitesse du moteur et la rétroaction de position préliminaire, et la règle de réseau fournit une compensation finale de déplacement.
La combinaison des deux peut atteindre "Double rétroaction":
L'encodeur surveille l'état de fonctionnement du moteur en temps réel pour éviter la perte de pas;
La règle de réseau corrige l'erreur de la chaîne de transmission pour faire en sorte que la précision de positionnement de la table de travail atteigne le niveau de micron.
Cas typique: Lorsque le centre d'usinage de haute précision coupe à grande vitesse, le codeur assure la stabilité de la vitesse du moteur et la règle de réseau calibre la position de la table de travail en temps réel pour éviter les erreurs de contour.
Complémentarité technique: équilibre entre la résolution et la plage
Encodeur:
La haute résolution (par exemple, 20- Bit Encodeur absolu a une résolution de 4096 × 1024 impulsions par révolution), mais la précision de déplacement est limitée par la précision de la vis du plomb, qui convient à la mesure de l'angle de rotation et de la vitesse.
Règle de grille:
La résolution dépend de la densité de la ligne (par exemple, la précision d'une règle de réseau de tangage 2 0} après la subdivision est de 0,1 μm), et la plage peut couvrir plusieurs mètres (par exemple, le déplacement linéaire à long terme).
Sélection et correspondance dans les applications pratiques
Sélection en fonction des exigences de précision
Scénarios à faible précision: les tours ordinaires, les machines de forage, etc., peuvent être rencontrés uniquement avec des encodeurs incrémentiels.
Scénarios de précision moyenne: les centres d'usinage à usage général peuvent utiliser des encodeurs de haute précision (par exemple, 24- bit Absolute) avec précharge de vis à billes pour réduire les erreurs de transmission.
Scénarios de haute précision: les machines-outils de traitement optique et l'équipement de liaison à cinq axes doivent utiliser des règles de réseau pour construire un système en boucle entièrement fermée. Certains équipements haut de gamme utilisent même les deux encodeurs (extrémité du moteur + extrémité à vis) et les règles de réseau en même temps pour obtenir un triple rétroaction.
Compromis entre le coût et l'entretien
Encodeur: faible coût, installation et entretien simple (il faut seulement être fixé sur l'arbre du moteur), mais il est nécessaire de vérifier régulièrement si le couplage est lâche (pour éviter la déviation de mesure d'angle).
Règle de réseau: coût élevé (en particulier la règle de réseau de haute précision), les exigences d'installation strictes (besoin de garantir le parallélisme du réseau d'échelle et de la tête de lecture) et de la poussière et de la pollution des liquides de coupe sont nécessaires et le coût de maintenance est élevé.
Résumé
L'encodeur est l'œil "de l'entraînement du moteur, responsable de la mesure précise et du contrôle de la vitesse du mouvement de rotation;
Le souverain de réseau est le "souverain" de l'établi, qui calibre directement la précision finale du déplacement linéaire.
Dans les machines-outils CNC, les deux sont intégrés via l'algorithme du système CNC (CNC) pour former un mode de contrôle composite de "Contrôle rugueux en boucle semi-fermée + contrôle fin de boucle fermée" pour garantir conjointement la précision du traitement. Par exemple, dans le traitement des moisissures, le codeur assure la stabilité de la vitesse de l'outil, et la règle de réseau assure la précision au niveau du micron du contour de surface, et aucun n'est indispensable.
Grâce à la collaboration des deux, les machines-outils CNC peuvent obtenir un "positionnement précis" et une "coupe stable" dans un mouvement à grande vitesse, qui est le fond de base technique de l'usinage de précision moderne.
