CNC 加工の直線運動を測定する場合、一般に直線検出素子が使用され、直接測定として知られています。これにより形成される位置閉ループ制御はフルクローズドループ制御と呼ばれ、その測定精度は主に測定素子の精度に依存し、工作機械の伝達精度には影響されません。工作機械のワークテーブルの直線変位と駆動モータの回転角は厳密に比例関係にあるため、検出モータやスクリュー回転角を駆動することでワークテーブルの移動距離を間接的に測定する方法が使用できます。この方法は間接測定と呼ばれ、それによって形成される位置閉ループ制御はセミクローズドループ制御と呼ばれます。
測定精度は工作機械の検出部品と送り伝達チェーンの精度に依存します。クローズドループ CNC 工作機械の CNC 加工精度は、主に位置検出デバイスの精度によって決まります。 CNC 工作機械の位置検出コンポーネントには非常に厳しい要件があり、その分解能は通常 0.001 ～ 0.01 mm 以下です。
1. 送りサーボシステムにおける位置測定装置の要件
送りサーボ システムには、位置測定デバイスに対する高い要件があります。
1) 温度や湿度の影響が少なく、信頼性の高い動作、良好な精度保持、強力な耐干渉性。
2) 精度、速度、測定範囲の要件を満たすことができます。
3) 操作性、メンテナンス性が良く、工作機械の作業環境に適しています。
4) 低コスト。
5) 動的計測・処理の高速化が容易であり、自動化も容易です。
位置検出装置は、分類方法によっていくつかの種類に分類できます。 CNC加工は出力信号の形式に基づいてデジタルタイプとアナログタイプに分類できます。測定基点の種類により、インクリメンタル型とアブソリュート型に分類できます。位置測定子の運動形式により、回転型と直線型に分類できます。
2. 検出装置の診断と故障の解消
コンポーネントの故障を検出する確率は CNC デバイスに比べて比較的高く、多くの場合、ケーブルの損傷、コンポーネントの汚れ、衝突による変形が発生します。検出コンポーネントの故障が疑われる場合、最初のステップは、無線ケーブルの断線、汚れ、変形などを確認することです。検出コンポーネントの品質は、その出力を測定することによっても判断できます。これには、CNC 加工による検出コンポーネントの動作原理と出力信号に関する習熟が必要です。 SIEMENS システムを例に説明します。
(1) 出力信号。 SIEMENS CNCシステムの位置制御モジュールと位置検出装置の接続関係。
インクリメンタル回転測定デバイスまたはリニアデバイスの出力信号には 2 つの形式があります。1 つは電圧または電流の正弦信号で、EXE はパルス整形補間器です。 2 つ目は TTL レベル信号です。 HEIDENHA1N 社の正弦電流出力グレーティング定規を例にとると、グレーティングはグレーティング定規、パルス整形補間器 (EXE)、ケーブル、コネクタで構成されています。
CNC 加工プロセス中、工作機械はスキャン ユニットから 3 セットの信号を出力します。2 セットの増分信号は 4 つの太陽電池によって生成されます。位相差 180°の 2 つの太陽電池セルを接続すると、そのプッシュプル動作により、位相差 90°、振幅約 11 μA の 2 組の略正弦波 Ie1 と Ie2 が形成されます。また、位相差 180°の 2 つの太陽電池セルにより、一組の基準信号もプッシュプル形式で接続され、出力は実効値を持つピーク信号 Ie0 となります。この信号は基準マークを通過するときにのみ発生します。いわゆるリファレンスマークとは、格子定規の外殻に取り付けられた磁石と、走査ユニットに取り付けられたリードスイッチを指します。磁石に近づくとリードスイッチがオンになり、基準信号を出力できます。
