Α20Β-9001-0780 Ανεμιστήρας Fanuc A20B90010780 A20B-9001-0780

Fanuc A20B-9001-0780 | Οπτικός Αισθητήρας Κινητήρα Ατράκτου AC — Συσκευή Ανάδρασης 12 ακίδων, Ταχύτητα και Θέση για Έλεγχο Ατράκτου CNC, Πλήρης Αισθητήρας με PCB

Επισκόπηση

Ο Fanuc A20B-9001-0780 είναι ένας οπτικός αισθητήρας κινητήρα ατράκτου AC — η συσκευή ανάδρασης που είναι τοποθετημένη σε κινητήρες ατράκτου AC Fanuc πρώτης γενιάς για την παροχή στο CNC και τον ενισχυτή ατράκτου των σημάτων ταχύτητας και γωνιακής θέσης που απαιτούνται για τον έλεγχο ατράκτου κλειστού βρόχου, συμπεριλαμβανομένης της άκαμπτης κοπής σπειρώματος, του προσανατολισμού ατράκτου και του ελέγχου περιγράμματος Cs.

Η κατανόηση του ρόλου αυτού του αισθητήρα απαιτεί μια σύντομη ανασκόπηση του τρόπου εξέλιξης του ελέγχου κινητήρων ατράκτου AC Fanuc.

Στην πρώιμη περίοδο των συστημάτων κίνησης ατράκτου AC CNC — που εκτείνεται περίπου από τα τέλη της δεκαετίας του 1970 έως τη δεκαετία του 1990 — η Fanuc ανέπτυξε τα δικά της ολοκληρωμένα πακέτα κινητήρων ατράκτου AC και συστημάτων κίνησης.

Ο κινητήρας ατράκτου δεν ήταν ένας κινητήρας επαγωγής γενικής χρήσης που λειτουργούσε σε ανοιχτό βρόχο με μεταβλητή συχνότητα· ήταν ένας ειδικά σχεδιασμένος κινητήρας με αισθητήρα ανάδρασης τοποθετημένο στον άξονά του ή στο σώμα του, ο οποίος επέτρεπε στο CNC να γνωρίζει την ακριβή ταχύτητα και θέση της ατράκτου ανά πάσα στιγμή.

Αυτή η ανάδραση ήταν απαραίτητη για λειτουργίες που ο απλός έλεγχος ταχύτητας ανοιχτού βρόχου δεν μπορεί να υποστηρίξει: προσανατολισμός ατράκτου (διακοπή της ατράκτου σε ακριβή γωνιακή θέση για αλλαγή εργαλείου), άκαμπτη κοπή σπειρώματος (συγχρονισμός της τροφοδοσίας του άξονα Ζ με την περιστροφή της ατράκτου για κοπή σπειρώματος χωρίς υποδοχή ατράκτου με ελεύθερη κίνηση) και έλεγχος περιγράμματος Cs (χρήση της ατράκτου ως περιστροφικού άξονα ελεγχόμενου από CNC για περιστροφή εξαρτημάτων σε κέντρο κατεργασίας).

Ο σχεδιασμός οπτικής λήψης χρησιμοποιεί έναν δίσκο με σχισμές ή ένα ανακλαστικό μοτίβο που περιστρέφεται με τον άξονα του κινητήρα ατράκτου, ο οποίος διαβάζεται από μια διάταξη πηγής φωτός και φωτοανιχνευτή τοποθετημένη στο περίβλημα του αισθητήρα. Καθώς ο δίσκος περιστρέφεται, ο φωτοανιχνευτής βλέπει εναλλάξ τις αδιαφανείς και διαφανείς περιοχές, παράγοντας μια ακολουθία παλμών της οποίας η συχνότητα είναι ανάλογη της ταχύτητας περιστροφής.

Ένα σημάδι αναφοράς στον δίσκο παράγει έναν μόνο παλμό ανά περιστροφή για απόλυτη θέση εντός μίας περιστροφής — το σήμα που χρησιμοποιείται από το CNC για τον προσανατολισμό της ατράκτου και την ανίχνευση διέλευσης από μηδέν στην άκαμπτη κοπή σπειρώματος.

Ο σύνδεσμος 12 ακίδων και η ανάθεση σήματος

Ο σύνδεσμος 12 ακίδων στον αισθητήρα μεταφέρει το πλήρες σύνολο σημάτων που απαιτείται από τον ενισχυτή ατράκτου Fanuc: τα σήματα εξόδου παλμών (συνήθως κανάλια τετραγωνισμού Α, Β συν ένα κανάλι αναφοράς μηδέν Ζ), γραμμές τροφοδοσίας (ο αισθητήρας απαιτεί τροφοδοσία χαμηλής τάσης από τον ενισχυτή ή μια αποκλειστική πηγή τροφοδοσίας) και συνδέσεις θωράκισης.

Ο αριθμός των 12 ακίδων του συνδέσμου φιλοξενεί αυτές τις γραμμές σήματος συν διαφορικά ζεύγη σημάτων — η συμπληρωματική διάταξη Α/Ᾱ, Β/Β̄, Ζ/Ζ̄ που χρησιμοποιείται σε διαφορικές εξόδους κωδικοποιητή για την παροχή απόρριψης θορύβου κοινού τρόπου σε καλώδια σε ηλεκτρικά σκληρά περιβάλλοντα γύρω από έναν κινητήρα ατράκτου.

Η διαφορική σηματοδότηση είναι ιδιαίτερα σημαντική για τους αισθητήρες ατράκτου, επειδή ο κινητήρας ατράκτου παράγει σημαντική ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή — οι δικές του γραμμές τροφοδοσίας του κινητήρα, τα κυματομορφή ρεύματος που οδηγούνται από PWM και η φυσική εγγύτητα των ηλεκτρονικών κίνησης συμβάλλουν στον θόρυβο στο καλώδιο του αισθητήρα.

Ο οπτικός σχεδιασμός του αισθητήρα επίσης περιορίζει εγγενώς την παραμόρφωση του σήματος από τη θερμότητα και τους κραδασμούς σε σύγκριση με τους αισθητήρες μαγνητικής λήψης (μεταβλητής αντίστασης) που μπορούν να επηρεαστούν από σιδηρομαγνητικά σωματίδια στο υγρό κοπής και αλλαγές στη γεωμετρία του αεροπορικού κενού καθώς φθείρονται τα ρουλεμάν.

Λειτουργίες ταχύτητας και θέσης στον έλεγχο ατράκτου CNC

Η διπλή λειτουργία του αισθητήρα — ανάδραση ταχύτητας και ανάδραση θέσης — επιτρέπει τρεις διακριτές λειτουργίες στον έλεγχο ατράκτου CNC Fanuc:

Λειτουργία ελέγχου ταχύτητας χρησιμοποιεί την ακολουθία παλμών από τον αισθητήρα για να κλείσει τον βρόχο ανάδρασης ταχύτητας στον ενισχυτή ατράκτου.

Ο ενισχυτής μετρά τους παλμούς του αισθητήρα ανά μονάδα χρόνου, υπολογίζει την πραγματική ταχύτητα της ατράκτου, τη συγκρίνει με την εντολή ταχύτητας από το CNC και προσαρμόζει ανάλογα το ρεύμα κίνησης του κινητήρα. 

Αυτός ο έλεγχος ταχύτητας κλειστού βρόχου διατηρεί σταθερή ταχύτητα ατράκτου υπό μεταβαλλόμενο φορτίο κοπής — όταν μια βαριά κοπή αυξάνει τη ροπή φορτίου, ο ενισχυτής ανιχνεύει άμεσα την πτώση ταχύτητας μέσω της ανάδρασης του αισθητήρα και αντισταθμίζει αυξάνοντας την έξοδο ροπής του κινητήρα.

Προσανατολισμός ατράκτου χρησιμοποιεί τον παλμό αναφοράς μηδέν (δείκτη) για να ανιχνεύσει πότε η άτρακτος φτάνει σε μια συγκεκριμένη γωνιακή θέση.

Το CNC εντέλλει την άτρακτο να επιβραδύνει και να σταματήσει στη θέση όπου ανιχνεύεται ο δείκτης προσανατολισμού, φέρνοντας την άτρακτο σε ακινησία σε μια μηχανικά αναπαραγώγιμη θέση για αλλαγή εργαλείου, χειρισμό εξαρτήματος ή μέτρηση τεμαχίου.

Στα κέντρα κατεργασίας, ο προσανατολισμός ατράκτου είναι μια αυτόματη λειτουργία που ενεργοποιείται σε κάθε κύκλο αλλαγής εργαλείου.

Άκαμπτη κοπή σπειρώματος συγχρονίζει την κίνηση του κοχλία του άξονα Ζ με την περιστροφή της ατράκτου, έτσι ώστε κάθε περιστροφή της ατράκτου να αντιστοιχεί ακριβώς σε ένα βήμα σπειρώματος της κίνησης του άξονα Ζ. Το CNC διαβάζει την ανάδραση θέσης του αισθητήρα ατράκτου σε πραγματικό χρόνο και την τροφοδοτεί στην παρεμβολή του σερβοκινητήρα του άξονα Ζ, δημιουργώντας μια συγχρονισμένη κίνηση κοπής σπειρώματος χωρίς μηχανικές υποδοχές ατράκτου με ελεύθερη κίνηση.

Η ανάλυση θέσης του αισθητήρα ατράκτου καθορίζει την ακρίβεια του βήματος σπειρώματος που μπορεί να επιτευχθεί στην άκαμπτη κοπή σπειρώματος.

Πλήρης Αισθητήρας με PCB — Τι σημαίνει "Πλήρης"

Το A20B-9001-0780 περιγράφεται και πωλείται ως ο πλήρης αισθητήρας, ο οποίος περιλαμβάνει τόσο το περίβλημα οπτικής λήψης (με πηγή φωτός LED και φωτοανιχνευτή) όσο και την πλακέτα PCB (τυπωμένο κύκλωμα) που διαμορφώνει και ενισχύει το ακατέργαστο σήμα του φωτοανιχνευτή στις διαφορικές εξόδους παλμών που παρέχει ο σύνδεσμος 12 ακίδων.

Σε ορισμένους σχεδιασμούς αισθητήρων, το στοιχείο οπτικής λήψης και τα ηλεκτρονικά διαμόρφωσης σήματος είναι ξεχωριστά εξαρτήματα — το στοιχείο λήψης παράγει ένα ασθενές αναλογικό ρεύμα φωτοδιόδου και η PCB το ενισχύει και το μετατρέπει σε καθαρή ψηφιακή έξοδο κατάλληλη για μετάδοση μέσω του καλωδίου στον οδηγό.

Η PCB συνήθως περιέχει επίσης τη ρύθμιση τροφοδοσίας για τα εσωτερικά ηλεκτρονικά του αισθητήρα. Όταν ο αισθητήρας περιγράφεται ως "πλήρης με PCB", σημαίνει ότι ο αγοραστής λαμβάνει έναν λειτουργικό, έτοιμο προς τοποθέτηση αισθητήρα που απαιτεί μόνο σύνδεση με τη διάταξη τοποθέτησης του κινητήρα και το καλώδιο 12 ακίδων στον ενισχυτή — δεν απαιτείται ξεχωριστή PCB.

Αυτή η διάκριση είναι σημαντική στην αγορά επισκευών και ανταλλακτικών, επειδή ορισμένα εξαρτήματα αισθητήρων πωλούνται ως μεμονωμένα στοιχεία — μόνο το σώμα λήψης ή μόνο η PCB — για τεχνικούς που εκτελούν επισκευές σε επίπεδο εξαρτήματος.

Το A20B-9001-0780 που πωλείται ως πλήρης αισθητήρας με PCB είναι η πλήρης διάταξη για την αντικατάσταση ολόκληρου του αισθητήρα αντί για σέρβις σε επίπεδο εξαρτήματος.

A20B-9001-0780 και A20B-9001-0800 — Κοινοί Αριθμοί Αναφοράς

Τα A20B-9001-0780 και A20B-9001-0800 είναι στενά σχετιζόμενες αναφορές που εμφανίζονται μαζί στην κατηγορία αισθητήρων ατράκτου AC για κινητήρες ατράκτου Fanuc πρώιμης γενιάς.

Και οι δύο είναι οπτικοί αισθητήρες ανάδρασης 12 ακίδων που χρησιμοποιούνται για τις ίδιες λειτουργίες ελέγχου κινητήρα ατράκτου και οι δύο αριθμοί συχνά διασταυρώνονται στην αγορά ανταλλακτικών και επισκευών Fanuc.

Η σχέση μεταξύ αυτών των αριθμών εξαρτημάτων συνήθως αντικατοπτρίζει διαφορετικές εκδόσεις παραγωγής ή παραλλαγές συναρμολόγησης της ίδιας οικογένειας αισθητήρων — διαφορετικές αναθεωρήσεις πλακέτας PCB ή διαμορφώσεις οπτικών στοιχείων — που είναι λειτουργικά συμβατές και χρησιμοποιούνται εναλλάξ σε εφαρμογές σέρβις στους ίδιους τύπους κινητήρων.

Στην πράξη, όταν αποτυγχάνει ένας αισθητήρας ατράκτου από αυτήν την οικογένεια και το μηχάνημα είναι εκτός λειτουργίας, αξιολογούνται τόσο οι αναφορές -0780 όσο και -0800 για τη συγκεκριμένη σειρά κινητήρα και τη διαμόρφωση του συνδέσμου πριν επιλεγεί μια αντικατάσταση.

Η αρχική τεκμηρίωση Fanuc του κινητήρα, η πινακίδα ή τα δεδομένα παραμέτρων κινητήρα του CNC παρέχουν τον οριστικό τύπο αισθητήρα για ένα συγκεκριμένο μηχάνημα.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε1: Ποια συμπτώματα υποδεικνύουν ότι ο αισθητήρας ατράκτου A20B-9001-0780 έχει αποτύχει;

Συνήθεις εκδηλώσεις αποτυχίας περιλαμβάνουν: αστάθεια ταχύτητας ατράκτου σε χαμηλές στροφές (το CNC χάνει αξιόπιστη μέτρηση παλμών σε χαμηλές ταχύτητες, προκαλώντας ταλάντωση ή ασταθή ταχύτητα), αποτυχία προσανατολισμού ατράκτου (το CNC δεν μπορεί να βρει τη θέση του δείκτη προσανατολισμού, προκαλώντας ακύρωση του κύκλου αλλαγής εργαλείου με συναγερμό θέσης), σφάλματα άκαμπτης κοπής σπειρώματος (η συγχρονισμός μεταξύ ατράκτου και άξονα Ζ διασπάται, με αποτέλεσμα κατεστραμμένα σπειρώματα ή συναγερμό κοπής), και πλήρη απώλεια ανάδρασης ατράκτου (συναγερμός οδηγού ατράκτου, συνήθως σφάλμα ανάδρασης ταχύτητας ή συναγερμός αποσύνδεσης κωδικοποιητή στην οθόνη του ενισχυτή ατράκτου Fanuc). Η φυσική μόλυνση του οπτικού δίσκου ή του στοιχείου λήψης — από εισχώρηση υγρού κοπής μέσω φθαρμένης τσιμούχας άξονα — είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους μηχανισμούς αποτυχίας.

Ε2: Μπορεί ο αισθητήρας A20B-9001-0780 να καθαριστεί και να ανακατασκευαστεί, ή η αποτυχία απαιτεί πλήρη αντικατάσταση;

Σε πολλές περιπτώσεις, οι αισθητήρες ατράκτου αποτυγχάνουν λόγω μόλυνσης και όχι λόγω αποτυχίας ηλεκτρονικού εξαρτήματος.

Εάν υγρό κοπής, λάδι ή μεταλλικά σωματίδια έχουν εισέλθει στο περίβλημα του αισθητήρα και έχουν μολύνει τον οπτικό δίσκο ή το στοιχείο λήψης, ο προσεκτικός καθαρισμός μπορεί να αποκαταστήσει τη λειτουργία — υπό την προϋπόθεση ότι τα ίδια τα οπτικά στοιχεία δεν είναι γρατζουνισμένα ή μόνιμα κατεστραμμένα.

Ειδικοί σέρβις που εργάζονται σε κινητήρες ατράκτου Fanuc καθαρίζουν και ελέγχουν τακτικά τους αισθητήρες πριν τους κρίνουν ελαττωματικούς.

Εάν η PCB έχει αποτύχει λόγω εισχώρησης υγρασίας ή γήρανσης εξαρτημάτων, η επισκευή σε επίπεδο εξαρτήματος είναι επίσης δυνατή για τεχνικούς με τις κατάλληλες δεξιότητες ηλεκτρονικών.

Η πλήρης αντικατάσταση του αισθητήρα (με μια νέα ή ελεγμένη μονάδα όπως το A20B-9001-0780) είναι ο ταχύτερος τρόπος για την επαναφορά του μηχανήματος σε παραγωγή όταν δεν υπάρχει δυνατότητα επιτόπιας επισκευής.

Ε3: Ο αισθητήρας περιγράφεται ως για "πρώιμης γενιάς" κινητήρες ατράκτου AC. Ποιες γενιές CNC Fanuc χρησιμοποιούν αυτόν τον αισθητήρα;

Αυτός ο τύπος αισθητήρα συνδέεται με τις πρώιμες σειρές κινητήρων ατράκτου AC της Fanuc — τους κινητήρες που συνδυάζονται με CNC της σειράς 0, 10, 15 και 16 της Fanuc, που καλύπτουν κατασκευές εργαλειομηχανών από περίπου τα μέσα της δεκαετίας του 1980 έως τα τέλη της δεκαετίας του 1990.

Οι μεταγενέστερες γενιές κινητήρων ατράκτου της Fanuc — η σειρά Alpha και στη συνέχεια η σειρά Alpha i / Beta i — χρησιμοποιούν διαφορετικούς σχεδιασμούς αισθητήρων (οικογένεια κωδικοποιητών σειράς Mi / A860) με διαφορετικούς συνδέσμους και πρωτόκολλα σημάτων.

Το A20B-9001-0780 είναι ειδικά για την παλαιότερη γενιά κινητήρων και δεν είναι εναλλάξιμο με τους αισθητήρες που χρησιμοποιούνται σε νεότερους κινητήρες ατράκτου Fanuc Alpha ή Alpha i.

Ε4: Ο αισθητήρας είναι τοποθετημένος στον άξονα του κινητήρα ατράκτου και απαιτεί βαθμονόμηση ή ρύθμιση μετά την αντικατάσταση;

Ο αισθητήρας οπτικής λήψης είναι συνήθως τοποθετημένος στο πίσω μέρος του περιβλήματος του κινητήρα ατράκτου, ανιχνεύοντας έναν δίσκο με σχισμές ή έναν τροχό στόχο που περιστρέφεται με τον άξονα του κινητήρα.

Η θέση τοποθέτησης καθορίζεται από τη βάση του αισθητήρα του κινητήρα — ο αισθητήρας ευθυγραμμίζεται με τον δίσκο εντός των μηχανικών ανοχών της τοποθέτησης. 

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η αντικατάσταση του αισθητήρα δεν απαιτεί βαθμονόμηση της απόλυτης θέσης, επειδή η θέση αναφοράς προσανατολισμού ορίζεται από το σημάδι μηδέν του δίσκου σε σχέση με το μηχανικό μηδέν του κινητήρα, το οποίο ρυθμίζεται κατά τη συναρμολόγηση του κινητήρα.

Ωστόσο, μετά την αντικατάσταση του αισθητήρα, η θέση προσανατολισμού της ατράκτου πρέπει να επαληθευτεί στο πραγματικό μηχάνημα και να ρυθμιστεί μέσω της παραμέτρου offset προσανατολισμού του CNC, εάν η θέση στάσης δεν ταιριάζει με τη θέση αλλαγής εργαλείου.

Ε5: Ο αισθητήρας είναι διαθέσιμος με ή χωρίς καλώδιο. Τι καλώδιο απαιτείται αν παραγγελθεί χωρίς, και πόσο κρίσιμη είναι η ποιότητα του καλωδίου;

Το καλώδιο αισθητήρα 12 ακίδων μεταφέρει διαφορικά σήματα παλμών σε σχετικά χαμηλές τάσεις μεταξύ του αισθητήρα και του ενισχυτή ατράκτου.

Το καλώδιο πρέπει να είναι θωρακισμένο για την προστασία των σημάτων από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές στην περιοχή του κινητήρα ατράκτου και του οδηγού. 

Η Fanuc καθορίζει θωρακισμένο καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους για συνδέσεις κωδικοποιητή και αισθητήρα, με τη θωράκιση γειωμένη στο άκρο του ενισχυτή. Η χρήση ακατάλληλου καλωδίου — μη θωρακισμένο, λανθασμένης αντίστασης ή υπερβολικού μήκους — μπορεί να προκαλέσει υποβάθμιση του σήματος που εκδηλώνεται ως διαλείποντες συναγερμοί ατράκτου, ασταθής προσανατολισμός ή σφάλματα άκαμπτης κοπής σπειρώματος χωρίς να ενεργοποιηθεί σκληρό σφάλμα κωδικοποιητή.

Όταν παραγγέλνετε χωρίς καλώδιο, η χρήση καλωδίου που καθορίζεται από τη Fanuc ή ενός ποιοτικού βιομηχανικού θωρακισμένου καλωδίου συνεστραμμένου ζεύγους με τον σωστό αριθμό αγωγών και προδιαγραφή θωράκισης είναι απαραίτητη για την αξιόπιστη λειτουργία του αισθητήρα.