Doğrusal kodlayıcılar, mekanik bağlantıların aşağı akışındaki hataları düzelterek doğruluğu arttırır.

Doğrusal kodlayıcılar ara mekanik elemanlar olmadan eksen konumunu izler. Kodlayıcılar, makineden kaynaklanan hataların doğru olmasına yardımcı olan mekanik bağlantılardan (döner-doğrusal mekanik cihazlar gibi) transfer hatalarını bile ölçer. Böylece, bu geri bildirim kontroller konum kontrol döngülerindeki tüm mekaniği hesaba katar.

Fotoelektrik tarama kodlayıcılarda nasıl çalışır?

Birçok hassas doğrusal kodlayıcı optik veya fotoelektrik tarama ile çalışır. Kısacası, bir okuma kafası sadece birkaç mikrometre genişliğinde periyodik mezuniyetleri izler ve küçük sinyal periyotlarına sahip sinyalleri çıkarır. Ölçüm standardı genellikle cam veya (büyük ölçüm uzunlukları için) çelik yatak periyodik mezuniyetlerdir - taşıyıcı substrat üzerindeki işaretler. Kontaksız bir konum izleme modudur.

4 ila 40 μm arasında artımlı ızgara periyotları ile kullanılır, PRC (mutlak) kod görüntü tarama doğrusal kodlayıcıları hafif sinyal üretimi ile çalışır. İki ızgara (ölçekte ve tarama retikülünde) birbirine göre hareket eder. Tarama retikülünün malzemesi şeffaftır, ancak ölçeğin malzemesi şeffaf veya yansıtıcı olabilir. İkisi birbirini geçtiğinde, olay ışığı modüle edilir. Bileşiklerdeki boşluklar hizalanırsa, ışık geçer. Bir ızgaranın çizgileri diğerinin boşluklarıyla çakışırsa, ışığı engeller. Fotovoltaik hücreler, ışık yoğunluğundaki varyasyonları sinüzoidal bir formla elektrik sinyallerine dönüştürür.

Izgara dönemleri 8 μm ve daha küçük olan mezuniyetler için başka bir seçenek, girişimsel taramadır. Bu doğrusal kodlayıcı çalışma modu kırınım ve ışık parazitinden yararlanır. Bir adım ızgarası, yansıtıcı bir yüzeyde 0.2 μm yüksekliğinde çizgilerle tamamlanan ölçüm standardı olarak hizmet eder. Bunun önünde bir tarama retikülü var - ölçeğinkine uygun bir dönemle saygın bir ızgara. Bir ışık dalgası retikülden geçtiğinde, -1, 0 ve 1 sıralı kabaca eşit yoğunluk ile üç kısmi dalgaya kırılır. Ölçek, dalgaları kırır, bu nedenle aydınlık yoğunluk kırınım sıraları 1 ve -1'de yoğunlaşır. Bu dalgalar, bir kez daha kırıldıkları ve müdahale ettikleri retikülün faz ızgarasında tekrar toplanır. Bu, tarama retikülünü farklı açılarda bırakan üç dalgayı yapar. Fotovoltaik hücreler daha sonra alternatif ışık yoğunluğunu elektrik sinyali çıkışına dönüştürür.

Hızlı taramada, retikül ve ölçek arasındaki bağıl hareket, kırılmış dalga cephelerinin bir faz kaymasına uğramasına neden olur. Izgara bir periyot hareket ettiğinde, birinci derecenin dalga cephesi bir dalga boyunu pozitif yönde hareket ettirir ve kırınım sırasının dalga boyu -1 negatif bir dalga boyunda hareket eder. İki dalga, ızgaradan çıkarken birbirine müdahale eder, bu nedenle iki dalga boyu ile birbirine göre kaydırın (sadece bir ızgara döneminin hareketinden iki sinyal periyodu için).

İki kodlayıcı tarama varyasyonu

Bazı doğrusal kodlayıcılar mutlak ölçümler yapar, bu nedenle makine açıkken konum değeri her zaman kullanılabilir ve elektronikler istediğiniz zaman referans verebilir. Eksenleri bir referansa taşımaya gerek yoktur. Ölçek mezuniyetinin seri mutlak bir kod yapısına sahiptir ve aynı anda isteğe bağlı bir artımlı sinyal oluştururken konum değeri için ayrı bir artımlı parça enterpolasyona sahiptir.

Buna karşılık, artımlı ölçüm kullanım mezuniyetlerini periyodik ızgaralı olarak çalışan doğrusal kodlayıcılar ve kodlayıcılar, bireysel artışları (ölçüm adımları) bazı menşelerden pozisyon almak için sayar. Bu kurulum pozisyonları belirlemek için mutlak bir referans kullandığından, bu kurulumlar için ölçek bantları referans işaretine sahip ikinci bir parça ile birlikte gelir.

Referans işareti tarafından kurulan mutlak ölçek pozisyonu tam olarak bir sinyal periyodu ile geçer. Bu nedenle, okuma kafası mutlak bir referans oluşturmak veya son seçilen datum'u (bazen uzun zamanlı referans çalışmaları gerektiren) bulmak için bir referans işaretini bulmalı ve taramalıdır.

Doğrusal kodlayıcı yinelemeleri

Doğrusal kodlayıcı entegrasyonundaki bir zorluk, cihazların hareket ekseninde çalışmasıdır, böylece makine ortamına maruz kalır. Bu nedenle bazı doğrusal kodlayıcılar mühürlenir. Bir alüminyum muhafaza ölçeği korur, taşıma ve kılavuzunu yongalar, toz ve sıvılardan ve aşağı yönlü elastik dudaklardan muhafazayı kapatır. Burada, tarama arabası düşük sürtünme kılavuzunda ölçek boyunca seyahat eder. Bir bağlantı, tarama arabasını montaj bloğuna bağlar ve ölçek ve makine kılavuzları arasındaki yanlış hizalamayı telafi eder. Çoğu durumda, ölçek ve montaj bloğu arasında ± 0.2 ila ± 0.3 mm lateral ve eksenel ofsetler izin verilir.

Durumda: Makine-Tool uygulaması

Verimlilik ve doğruluk sayısız uygulamalar için çok önemlidir, ancak çalışma koşullarını değiştirmek genellikle bu tasarım hedeflerini zorlaştırır. Takım takımlarını düşünün. Parça üretimi giderek daha küçük parti boyutlarına geçti, bu nedenle kurulumlar çeşitli yükler ve vuruşlar altında doğruluğu korumalıdır. Belki de en zorlu olan, kaba işlemler için maksimum kesme kapasitesine ve daha sonra sonraki son işlemler için maksimum hassasiyete ihtiyaç duyan havacılık parçalarının işlenmesidir.

Daha spesifik olarak, öğütme kalitesinde kalıplar, bitirdikten sonra hızlı malzeme çıkarma ve yüksek yüzey kalitesine ihtiyaç duyar. Aynı zamanda, sadece hızlı şekillendirme besleme hızları, makinelerin kabul edilebilir işleme süreleri içindeki yollar arasında minimum mesafeler olan parçaları üretmesine izin verir. Ancak özellikle küçük üretim partileriyle, termal olarak kararlı koşulları korumak neredeyse imkansızdır. Bunun nedeni, delme, pürüzlendirme ve bitirme işlemleri arasındaki değişikliklerin makine alet sıcaklıklarındaki dalgalanmalara katkıda bulunmasıdır.

Dahası, iş parçası doğruluğu, üretim siparişlerini karlı hale getirmenin anahtarıdır. Kaba işlemler sırasında öğütme oranları% 80 veya daha iyi artar; % 10'un altındaki değerler bitirmek için yaygındır.

Sorun şu ki, giderek daha yüksek hızlanmalar ve yem hızları, makinelerin doğrusal yem sürücülerinin alt bileşenlerinde, özellikle döner motorlu top vidaları kullananlarda ısıtmaya neden olmasıdır. Yani burada, termal davranış için makine-tool düzeltmelerini stabilize etmek için pozisyon ölçümü gereklidir.

Termal kararsızlık sorunlarını ele almanın yolları

Aktif soğutma, simetrik makine yapıları ve sıcaklık ölçümleri ve düzeltmeleri, termal olarak indüklenen doğruluk değişikliklerini ele almanın zaten yaygın yollarıdır. Yine başka bir yaklaşım, özellikle yaygın bir termal sürüklenme modu-devridaim top vidalarını içeren döner motorlu besleme eksenleri olanı düzeltmektir. Burada, top vidası boyunca sıcaklıklar yem hızları ve hareketli kuvvetlerle hızla değişebilir. Sonuç olarak uzunluk değişiklikleri (tipik olarak 20 dakika içinde 100 μm/m) önemli iş parçası kusurlarına neden olabilir. Burada iki seçenek, bir döner kodlayıcı ile veya doğrusal bir kodlayıcı aracılığıyla top vidası aracılığıyla sayısal olarak kontrol edilen besleme eksenini ölçmektir.

Eski kurulum, besleme vidalı perdeden slayt konumunu belirlemek için bir döner kodlayıcı kullanır. Bu nedenle, sürücü büyük kuvvetleri aktarmalı ve ölçüm sisteminde bir bağlantı görevi görmelidir - son derece doğru değerler ve güvenilir bir şekilde vidalı perdeyi yeniden üretmelidir. Ancak konum kontrol döngüsü yalnızca döner kodlayıcı davranışını açıklar. Aşınma veya sıcaklık nedeniyle sürüş mekaniğindeki değişiklikleri telafi edemediğinden, bu aslında yarı kaplanmış döngü işlemidir. Sürücü konumlandırma hataları kaçınılmaz hale gelir ve iş parçası kalitesini bozar.

Aksine, doğrusal bir kodlayıcı slayt konumunu ölçer ve konum kontrol döngüsünde (gerçekten kapalı döngü işlemi için) tam besleme mekaniği içerir. Makinenin transfer elemanlarındaki oyun ve yanlışlıkların konum ölçüm doğruluğu üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Bu nedenle, doğruluk neredeyse sadece doğrusal kodlayıcının hassasiyetine ve kurulumuna bağlıdır. Burada bir yan not: Doğrudan kodlayıcı ölçümü, döner eksen hareketinin ölçümlerini de iyileştirebilir. Geleneksel kurulumlar, motordaki bir döner kodlayıcıya bağlanan hız azaltma mekanizmaları kullanır, ancak yüksek doğruluk açısı kodlayıcıları daha iyi doğruluk ve tekrarlanabilirlik sağlar.

Ballswrew Tasarımının Isı Hitap Etme Yolları

Top vidalı ısıyı ele almak için diğer üç yaklaşımın kendi sınırlamaları vardır.

1. Bazı top vidaları, soğutucu sirkülasyonu için içten ısıtmayı (ve çevre makine parçalarının ısıtılmasını) içi boş çekirdeklerle önler. Ancak bunlar bile termal genleşme sergiler ve sadece 1 K'lık bir sıcaklık artışı, konumlandırma hatalarına 10 μm/m'ye neden olur. Bu önemlidir, çünkü yaygın soğutma sistemleri sıcaklık değişimlerini 1 K'dan daha az tutamaz.

2. Bazen mühendisler, top vidasının termal genişlemesini kontrollerde modeller. Ancak, sıcaklık profilinin çalışma sırasında ölçülmesi zor olduğundan ve devridaim bilyalı somunun, besleme hızı, kesme kuvvetleri, kullanılan travers aralığı ve diğer faktörlerin aşınmasından etkilendiğinden, bu yöntem önemli ölçüde artık hatalara (50 μm/m'ye) neden olabilir.

3. Bazı top vidaları, tahrik mekaniğinin sertliğini artırmak için her iki ucunda sabit yataklar alır. Ancak ekstra sert yataklar bile yerel ısı üretiminden genişlemeyi engelleyemez. Ortaya çıkan kuvvetler dikkate değerdir ve en sert yatak konfigürasyonlarını bile deforme eder - bazen makine geometrisinde yapısal bozulmalara neden olur. Mekanik gerilim ayrıca sürücünün sürtünme davranışını değiştirerek makinenin şekillendirme doğruluğunu bozar. Dahası, yarı kapalı döngü işlemi, aşınma veya elastik tahrik-mekanik deformasyondan kaynaklanan rulman-ön yükleme değişikliklerinin etkilerini telafi edemez.