Lineaariset kooderit lisäävät tarkkuutta korjaamalla virheet alavirtaan mekaanisista sidoksista.

Lineaariset kooderit rada -akselin sijainti ilman väliaikaisia ​​mekaanisia elementtejä. Kooderit mittaavat jopa siirtovirheitä mekaanisista sidoksista (kuten kiertolineaariset mekaaniset laitteet), jotka auttavat hallitsemaan koneesta peräisin olevia virheitä. Siten tämän palautteen avulla hallintalaitteet voivat ottaa huomioon kaikki mekaniikat asennon hallintasilmukoilla.

Kuinka fotoelektrinen skannaus toimii koodereissa

Monet tarkkuuslineaariset kooderit toimivat optisen tai valosähköisen skannauksen avulla. Lyhyesti sanottuna luettu pää seuraa jaksollisia valmistumisia vain muutama mikrometriä leveä ja lähtee signaaleilla, joilla on pieni signaalijakso. Mittaustandardi on yleensä lasi tai (suurille mittauspituuksille) teräslaakerin määräajoin valmistumisia - kantaja -substraatin merkit. Se on kontaktittomia paikkojen seurantaa.

Käytetään inkrementaalisilla ritiläjaksoilla välillä 4-40 μm, PRC (absoluuttinen) koodin kuva-skannaavat lineaariset kooderit toimivat kevyen signaalin sukupolven kanssa. Kaksi ritilää (asteikolla ja skannaavassa hiuskierrossa) liikkuu suhteessa toisiinsa. Skannausjuhla -materiaali on läpinäkyvä, mutta asteikon materiaali voi olla läpinäkyvä tai heijastava. Kun nämä kaksi kulkevat toisiaan, tapahtuva valo moduloi. Jos ritilät aukot kohdistuvat, valo kulkee läpi. Jos yhden ritiläviivat ovat samat toisen aukot, se estää valon. Stourankennot muuntavat valon voimakkuuden variaatiot sähköisiksi signaaleiksi sinimuodolla.

Toinen vaihtoehto valmistumisille, joiden ritiläjaksot ovat 8 μm ja pienempi, on häiritsevä skannaus. Tämä lineaarikooderin toimintatila hyödyntää diffraktiota ja valonhäiriöitä. Vaihe ritilä toimii mittastandardina, ja ne ovat 0,2 μm korkeita heijastavassa pinnalla. Tämän edessä on skannaava hiuskappale - läpinäkyvä ritilä, jonka mittakaava vastaa ajanjaksoa. Kun valon aalto kulkee hiuskierroksen läpi, se hajottuu kolmeen osittaiseen aaltoon, joissa on -1, 0 ja 1, jotka ovat suunnilleen yhtä suuria voimakkaita. Asteikko diffraktoi aallot, joten valaiseva intensiteetti konsentraaoituu diffraktiojärjestyksissä 1 ja -1. Nämä aallot kohtaavat uudelleen hiuskappaleen vaiheiden ritilällä, missä ne leviävät jälleen kerran ja häiritsevät. Tämä tekee kolme aaltoa, jotka jättävät skannaavan hiuskauden eri kulmiin. Sitten aurinkosähkökennot muuntavat vuorotteleva valon voimakkuus sähkösignaaliksi.

Interferenssiskannauksessa version ja asteikon välinen suhteellinen liike aiheuttaa diffragoidun aaltoalueen läpikäymisen vaihesiirron. Kun ritilä liikkuu yhdellä ajanjaksolla, ensimmäisen asteen aallon etuosa siirtää yhden aallonpituuden positiiviseen suuntaan ja diffraktiojärjestyksen -1 aallonpituus siirtää yhden aallonpituuden negatiiviseen. Kaksi aaltoa häiritsevät toisiaan poistuessaan ritilältä, joten siirry suhteessa toisiinsa kahdella aallonpituudella (kahdelle signaalijaksolle vain yhden ritiläjakson liikkeestä).

Kaksi kooderin skannausvariaatiota

Jotkut lineaariset kooderit tekevät absoluuttisia mittauksia, joten sijaintiarvo on aina saatavana koneen ollessa päällä, ja elektroniikka voi viitata siihen milloin tahansa. Akseleita ei tarvitse siirtää viitteeseen. Asteikon valmistumisessa on sarja absoluuttinen koodirakenne ja erillinen inkrementaalinen rata interpoloidaan sijaintiarvolle samalla kun se tuottaa samanaikaisesti valinnaisen inkrementaalisen signaalin.

Sitä vastoin lineaariset kooderit, jotka työskentelevät inkrementaalisten mittausten käytön tutkinnon suorittaneen jaksollisen ritilällä, ja kooderit laskevat yksittäiset lisäykset (mittausvaiheet) jostakin alkuperästä sijainnin saamiseksi. Koska tämä asennus käyttää absoluuttista viittausta varmenneisiin sijaintiin, näiden asetusten skaala -nauhat ovat toinen kappale, jolla on referenssimerkki.

Referenssimerkinnällä määritetty absoluuttinen asteikko on aidattu tarkalleen yhdellä signaalijaksolla. Joten lukemisen pään on löydettävä ja skannattava referenssimerkki absoluuttisen viitteen määrittämiseksi tai viimeisen valittuun perusteen (joka joskus vaatii pitkävahti-referenssiajojen) löytämiseksi).

Lineaariset enkooderin iteraatiot

Yksi haaste lineaarisessa kooderien integroinnissa on, että laitteet toimivat aivan liikeakselilla, joten ne altistetaan koneympäristölle. Tästä syystä jotkut lineaariset kooderit suljetaan. Alumiinikotelo suojaa asteikkoa, skannaava kuljetus ja sen opas siruilta, pölyltä ja nesteiltä sekä alaspäin suuntautuneet elastiset huulet tiivistävät kotelon. Täällä skannausvaunu kulkee asteikolla matala-kitkan oppaan kohdalla. Kytkentä yhdistää skannausvaunun kiinnityslohkoon ja kompensoi väärinkäytön asteikon ja koneen oppaan välillä. Useimmissa tapauksissa sivusuuntaiset ja aksiaaliset siirtymät ovat ± 0,2 - ± 0,3 mm asteikon ja kiinnityslohkon välillä.

Tapaus esimerkissä: konetyökalusovellus

Tuottavuus ja tarkkuus ovat ensiarvoisen tärkeitä lukemattomille sovelluksille, mutta muuttuvat käyttöolosuhteet tekevät näistä suunnittelutavoitteista usein haastavia. Harkitse työstötyökaluja. Osien valmistus on siirtynyt yhä pienempiin eräkokoihin, joten asetusten on säilytettävä tarkkuus erilaisissa kuormituksissa ja aivohalvauksissa. Ehkä vaativimpana on ilmailu- ja avaruusalueiden työstö, joka tarvitsee maksimaalisen leikkauskapasiteetin prosessien karkeuttamiseen ja sitten maksimaalisen tarkkuuden seuraaville viimeistelyprosesseille.

Tarkemmin sanottuna jauhamuodot tarvitsevat nopean materiaalin poistamisen ja korkean pinnan laadun viimeistelyn jälkeen. Samaan aikaan vain nopea muotoilun syöttönopeudet antavat koneiden lähtöosat vähimmäismatkojen kanssa polkujen välillä hyväksyttävän koneistusaikojen aikana. Mutta etenkin pienten tuotantoerojen kanssa on melkein mahdotonta ylläpitää lämpöä vakaita olosuhteita. Tämä johtuu siitä, että muutokset porauksen, karkeuden ja viimeistelyoperaatioiden välillä edistävät konetyökalujen lämpötilojen vaihteluita.

Lisäksi työkappaleen tarkkuus on avain tuotantotilausten kannattamiseen. Karkean operaation aikana jauhamisuhteet nousevat 80 prosenttiin tai parempaan; Alle 10% ovat yleisiä viimeistelyyn.

Ongelmana on, että yhä korkeammat kiihtyvyydet ja syöttönopeudet aiheuttavat lämmityksen koneiden lineaaristen syöttöasemien alakomponenteissa, etenkin niissä, jotka käyttävät pyörivää moottoriavetoisia palloruuvia. Joten tässä asennon mittaus on välttämätöntä konetyökalukorjausten vakauttamiseksi lämpökäyttäytymistä varten.

Tapoja käsitellä lämmön epävakauden ongelmia

Aktiivinen jäähdytys, symmetriset konerakenteet ja lämpötilan mittaukset ja korjaukset ovat jo yleisiä tapoja käsitellä termisesti aiheuttamia tarkkuusmuutoksia. Vielä yksi lähestymistapa on korjata erityisen yleinen lämmönpoistomuoto-kiertomoottorivetoisten syöttöakselien kanssa, jotka sisältävät kierrättäviä palloruuvia. Täällä lämpötilat palloruuvin varrella voivat muuttua nopeasti rehun ja liikkuvien voimien kanssa. Tuloksena olevat pituuden muutokset (tyypillisesti 100 μm/m 20 minuutissa) voivat aiheuttaa merkittäviä työkappaleiden virheitä. Kaksi vaihtoehtoa on mitata numeerisesti ohjattu syöttöakseli palloruuvin läpi pyörivällä kooderilla tai lineaarisen kooderin läpi.

Entinen asennus käyttää pyörivää kooderia dio-asennon määrittämiseen syöttörakeista. Joten aseman on siirrettävä suuria voimia ja toimitettava kytkentä mittausjärjestelmässä - tarjoamalla erittäin tarkkoja arvoja ja toistamaan luotettavasti ruuvikorkeuden. Mutta sijainnin hallintasilmukka vastaa vain kiertokooderin käyttäytymistä. Koska se ei voi kompensoida ajamekaniikan muutoksia kulumisen tai lämpötilan takia, tämä on oikeastaan ​​puoliksi suljettua silmukan toimintaa. Ajoneuvojen paikannusvirheistä tulee väistämättömiä ja heikentävät työkappaleen laatua.

Sitä vastoin lineaarinen kooderi mittaa liukukannan ja sisältää täydellisen syöttömekaniikan asennon ohjaussilmukassa (todella suljetun silmukan toimintaan). Peli- ja epätarkkuuksilla koneen siirtoelementeissä ei ole vaikutusta sijainnin mittaustarkkuuteen. Joten tarkkuus riippuu melkein yksinomaan lineaarisen kooderin tarkkuudesta ja asennuksesta. Yksi sivuhuomautus Tässä: Suora kooderien mittaus voi myös parantaa kierto-akselin liikkeen mittauksia. Perinteiset asetukset käyttävät nopeuden vähentämismekanismeja, jotka yhdistyvät moottorin kiertävään kooderiin, mutta korkean tarkkuuskulmakooderit tarjoavat paremman tarkkuuden ja toistettavuuden.

Tapoja, joilla palloruuvien suunnittelu osoittaa lämpöä

Kolmella muulla lähestymistavalla palloruuvien lämmön osoittamiseksi on omat rajoituksensa.

1. Jotkut palloruuvit estävät sisäisen lämmityksen (ja ympäröivien koneen osien lämmityksen) ontoilla ytimillä jäähdytysnesteen kiertoa varten. Mutta jopa näillä on lämmön laajennus, ja vain 1 K lämpötilan nousu aiheuttaa paikannusvirheet 10 μm/m. Se on merkittävää, koska yleiset jäähdytysjärjestelmät eivät pysty pitämään lämpötilan vaihtelua alle 1 K.

2. Joskus insinöörit mallivat palloruuvin lämpölaajennuksen säätimissä. Mutta koska lämpötilaprofiilia on vaikea mitata toiminnan aikana ja siihen vaikuttaa kierrättävän kuulumutterin kuluminen, syöttönopeus, leikkuuvoimat, käytettyjen poikkileikkaus ja muut tekijät, tämä menetelmä voi aiheuttaa huomattavia jäännösvirheitä (50 μm/m) .

3. Jotkut palloruuvit saavat kiinteät laakerit molemmissa päissä lisätäksesi käyttömekaniikan jäykkyyttä. Mutta jopa ylimääräiset jäykät laakerit eivät voi estää laajentumista paikallisesta lämmöntuotannosta. Tuloksena olevat voimat ovat huomattavia, ja muodonmuutos jopa tiukimmat laakerikokoukset - joskus jopa aiheuttavat rakenteellisia vääristymiä koneen geometriassa. Mekaaninen jännitys muuttaa myös aseman kitkakäyttäytymistä, heikentäen koneen muotoilutarkkuutta. Lisäksi puoliksi suljettujen silmukan toiminta ei voi kompensoida laakeripreload-muutosten vaikutuksia kulumisen tai elastisen ajamekaanisen muodonmuutoksen vuoksi.