Definisi
Sistem kontrol loop tertutup penuh berarti bahwa Sistem Kontrol CNC (CNC) dari alat mesin CNC pertama kali mengirimkan perintah posisi target ke sistem drive (seperti drive servo). Motor penggerak menggerakkan mekanisme transmisi (sekrup timbal, rel pemandu) untuk menggerakkan meja kerja. Pada saat yang sama, sistem secara langsung mengumpulkan data perpindahan aktual dari tempat kerja melalui perangkat deteksi presisi - yang tinggi dan memberi makan data ini kembali ke CNC secara real time. CNC membandingkan penyimpangan antara "posisi target" dan "posisi aktual" dan secara otomatis menyesuaikan perintah drive sampai penyimpangan dikurangi menjadi kisaran yang diijinkan (biasanya mikrometer atau bahkan nanometer).
Komposisi
|
Kategori Bagian |
Peran inti |
Bagian spesifik yang umum |
|
CNC |
"Otak" dari loop yang sepenuhnya tertutup: mengirimkan instruksi posisi target, menerima data umpan balik, menghitung penyimpangan posisi dan output instruksi koreksi |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828D/840D, Mitsubishi M80, dll. |
|
Sistem Drive Servo |
"Pelaksana" instruksi: Menerima instruksi koreksi dari CNC, menyesuaikan torsi dan kecepatan output motor, dan mendorong meja kerja untuk bergerak |
Servo Drive (seperti Seri Fanuc I, Siemens S120 Series) + Servo Motor (biasanya motor sinkron magnet permanen) |
|
Perangkat Deteksi Posisi (Komponen Umpan Balik Inti) |
Deteksi langsung dari posisi sebenarnya dari meja kerja adalah kunci untuk loop tertutup penuh: perpindahan dikonversi menjadi sinyal listrik dan diumpankan kembali ke CNC |
- skala linier (paling umum digunakan, dengan resolusi hingga 0,1 μm dan kemampuan interferensi anti - yang kuat) - Skala magnetik (cocok untuk lingkungan yang berminyak dan berdebu, resolusi sekitar 1 μm) - interferometer laser (untuk - presisi tinggi, non - real - umpan balik waktu, digunakan untuk mendeteksi kesalahan penentuan posisi alat mesin) |
|
Mekanisme transmisi mekanis |
Hubungkan motor dan meja kerja untuk mentransmisikan gerakan: ia perlu memiliki kekakuan yang tinggi dan karakteristik clearance yang rendah untuk mengurangi dampak kesalahannya sendiri pada loop tertutup |
- sekrup bola (tingkat presisi tinggi, seperti C3/C2, dengan pre - kencangkan mur untuk menghilangkan clearance) - panduan linier (panduan bergulir atau panduan hidrostatik untuk mengurangi kesalahan gesekan) - coupling (kopling elastis, kompensasi untuk kesalahan koaksialitas antara motor dan sekrup) |
|
Komponen Eksekusi (Workbench) |
Komponen yang pada akhirnya membawa benda kerja dan melengkapi gerakan: akurasi pergerakannya secara langsung menentukan akurasi pemrosesan dan perlu memiliki stabilitas tinggi |
High - Workbench Presisi (kebanyakan terbuat dari besi cor atau granit, dengan pengobatan penuaan untuk menghilangkan stres internal) |
Prinsip kerja
Perangkat CNC mengeluarkan perintah gerak, dan driver servo menggerakkan motor servo untuk menggerakkan bagian yang bergerak dari alat mesin untuk bergerak. Pada saat yang sama, perangkat deteksi posisi mengukur posisi aktual dari bagian yang bergerak secara real time dan mengembalikan informasi posisi ke perangkat CNC. Perangkat CNC membandingkan posisi aktual yang diumpankan kembali dengan posisi perintah dan menghitung deviasi posisi. Menurut penyimpangan ini, perangkat CNC terus -menerus menyesuaikan output driver servo, dan kemudian menyesuaikan kecepatan dan arah motor servo untuk membuat bagian bergerak bergerak ke arah mengurangi penyimpangan sampai penyimpangan antara posisi aktual dan posisi perintah mencapai kisaran akurasi yang diijinkan.
Fitur
Keuntungan:Sistem loop - sepenuhnya tertutup secara langsung mengukur posisi aktual dari bagian yang bergerak dan dapat mengkompensasi berbagai kesalahan dalam waktu nyata, seperti kesalahan transmisi mekanis, kesalahan deformasi termal, dll., Sehingga memiliki akurasi posisi tinggi dan akurasi gerak, yang dapat mencapai level mikron atau bahkan nanometer.
Kerugian:Karena dimasukkannya banyak tautan seperti bagian transmisi mekanis dari alat mesin, stabilitas sistem relatif buruk, debugging dan pemeliharaan sulit, dan biayanya juga tinggi.
Perbedaan antara sistem loop tertutup penuh dan semi - sistem loop tertutup
Sistem loop tertutup penuh dan semi - sistem loop tertutup adalah dua sistem kontrol posisi yang umum digunakan dalam alat mesin CNC. Perbedaan utama mereka adalah sebagai berikut:
Posisi Deteksi dan Metode Umpan Balik
Sistem Loop Tertutup Penuh: Perangkat Deteksi Posisi dipasang pada bagian bergerak akhir dari alat mesin, seperti workbench atau pemegang alat, secara langsung mengukur posisi aktual dari bagian yang bergerak, dan mengembalikan informasi posisi ke perangkat CNC untuk membentuk kontrol loop tertutup.
Semi - Sistem loop tertutup: Perangkat deteksi posisi dipasang pada poros motor servo atau ujung sekrup timbal. Dengan mengukur sudut rotasi motor atau sudut rotasi sekrup timbal, posisi bagian yang bergerak dari alat mesin secara tidak langsung dihitung, dan informasi ini diumpankan kembali ke perangkat CNC.
Ketepatan
Sistem Loop Tertutup Penuh: Karena posisi aktual dari bagian bergerak secara langsung diukur, kesalahan yang dihasilkan oleh semua tautan termasuk rantai transmisi mekanis, seperti kesalahan pitch sekrup timbal, kesalahan transmisi gigi, keausan rel panduan, dll., Dapat dideteksi dan dikompensasi secara real time. Oleh karena itu, akurasi penentuan posisi dan akurasi gerak sangat tinggi, umumnya mencapai ± 0,01mm atau bahkan lebih tinggi.
Semi - sistem loop tertutup: hanya dapat mengkompensasi kesalahan dari motor ke sekrup timbal. Ini tidak dapat secara langsung mengkompensasi kesalahan transmisi mekanis setelah sekrup timbal, seperti kesalahan koneksi antara sekrup timbal dan meja kerja, kesalahan panduan kereta api dari meja kerja, dll., Jadi akurasinya lebih rendah daripada sistem loop tertutup penuh, dan akurasi penentuan posisi biasanya sekitar ± 0,05mm.
Stabilitas
Sistem Loop Tertutup Penuh: Karena mencakup seluruh rantai transmisi mekanis alat mesin, sistem ini memiliki inersia yang besar, dan ada banyak faktor nonlinier seperti perubahan gesekan dan kekakuan dalam tautan transmisi mekanis, yang dapat dengan mudah menyebabkan getaran dan ketidakstabilan sistem. Oleh karena itu, stabilitas sistem relatif buruk dan debugging sulit.
Semi - Sistem loop tertutup: Loop umpan balik tidak termasuk atau hanya termasuk bagian dari tautan transmisi mekanis. Sistem ini memiliki inersia kecil, respons dinamis cepat, stabilitas yang relatif baik, debugging yang relatif mudah, dan dapat dengan mudah mencapai kecepatan dan percepatan umpan yang lebih tinggi.
Biaya
Full - tertutup - Loop System: Ini membutuhkan penggunaan perangkat deteksi posisi presisi tinggi -, seperti penguasa kisi -kisi yang tinggi, encoder putar presisi {3} {3} tinggi, dll., Dan persyaratan struktur mekanis dari alat mesin juga sangat tinggi. Penting untuk menggunakan rel pemandu presisi - yang tinggi, sekrup timbal dan komponen lainnya untuk memastikan keakuratan dan stabilitas sistem, sehingga biayanya relatif tinggi.
Semi - tertutup - sistem loop: Perangkat deteksi posisi umumnya merupakan encoder putar akurasi biasa, yang dipasang di ujung motor atau sekrup timbal, dan biayanya relatif rendah. Pada saat yang sama, persyaratan akurasi untuk struktur mekanis relatif rendah, sehingga biaya keseluruhan lebih rendah dari pada sistem loop - - penuh.
Skenario Aplikasi
Full - tertutup - Loop System: Ini cocok untuk kesempatan dengan persyaratan akurasi pemrosesan yang sangat tinggi, seperti kedirgantaraan, pembuatan cetakan presisi, manufaktur elektronik dan bidang lainnya, dan digunakan untuk memproses komponen presisi {{2} {2} yang tinggi,.
Semi - tertutup - sistem loop: Ini banyak digunakan dalam alat mesin CNC dengan persyaratan presisi umum, seperti mesin bubut CNC biasa, mesin penggilingan, mesin pengeboran, dll.
