Быстрее, точнее, продуктивнее - вот основные требования при разработке новых станков. Этим требованиям часто можно удовлетворить, используя сложные датчики, которые функционируют как органы чувств машины. Система управления обрабатывает информацию от датчиков и соответствующим образом управляет исполнительными механизмами машины. Применяется следующее: В целом, машина может работать только настолько точно, насколько измеряют установленные в ней датчики.
Где датчики могут оптимизировать
Пример шпинделя: это один из важнейших компонентов для точности обработки. Высокие скорости и трение между инструментом и заготовкой могут нагревать их, что приводит к изменению длины. Жидкостное охлаждение шпинделя может ограничить этот эффект, но не может полностью его компенсировать. Кроме того, высокие центробежные силы могут вызвать изменение длины шпинделей, которые вращаются очень быстро.
Решение: датчик обнаруживает изменение длины шпинделя, а затем ЧПУ корректирует положение инструмента на основе измеренного значения. Для этого применения Micro-Epsilon предлагает измерительную систему SGS 4701 (Spindle Growth System), которая была специально разработана для использования в высокочастотных шпинделях и может быть полностью интегрирована в шпиндель. Система основана на индуктивных вихретоковых датчиках Eddy-NCDT, которые измеряют бесконтактно и, следовательно, не изнашиваются. Метод измерения может быть согласован с ферромагнитными и неферромагнитными материалами и нечувствителен к теплу, пыли или маслу.
Система состоит из миниатюрного датчика, кабеля датчика и компактного контроллера. Датчик обычно устанавливается таким образом, чтобы он измерял изменение длины на лабиринтном кольце шпинделя. Контроллер может быть установлен на корпусе шпинделя с помощью фланца или может быть встроен непосредственно в шпиндель. В дополнение к линейному расширению, система датчиков также измеряет температуру и передает оба значения на контроль. Разрешение измерения длины составляет 0,5 мкм, что обеспечивает высокую точность производства.
Пример системы зажима инструмента: современные обрабатывающие центры обычно могут менять инструмент полностью автоматически. Различные инструменты установлены в держателе инструмента в магазине. При смене инструмента станок автоматически снимает соответствующий держатель инструмента и помещает его на шпиндель, система зажима которого блокирует держатель инструмента. Система зажима на шпинделе должна работать должным образом: неправильно установленный инструмент может привести к неправильной обработке с соответственно высокими затратами. В худшем случае, если инструмент заклинило, он может ослабнуть из-за высоких скоростей и связанных с ним сил и нанести серьезный ущерб из-за столкновения с деталями машины.
Решение: вместо того, чтобы проверять положение зажима с помощью инициаторов или переключающих колец, которые должны быть отрегулированы с большим усилием, аналоговые датчики из серии Indu-Sensor LVP от Micro-Epsilon могут быть легко интегрированы в блок расцепления зажимной системы. Кольцо, которое служит объектом измерения для датчика, просто приклеивается к тяге. Принцип измерения датчика является бесконтактным и поэтому не подвержен износу. Поскольку датчик выдает аналоговый сигнал, который пропорционален ходу хода дышла, это решение обеспечивает непрерывный контроль. Сложная настройка точки переключения может быть опущена. Благодаря небольшому размеру этот датчик также может быть встроен непосредственно на месте.
Пример определения положения задней бабки: это измерение не оказывает прямого влияния на точность или безопасность машины, но часто представляет собой проблему. Например, положение центрирующего наконечника задней бабки часто приходится определять на очень большом расстоянии, вплоть до нескольких метров. Что еще хуже, пространство для соответствующей измерительной системы ограничено.
Решение: Из-за компактной конструкции датчики вытягивания проволоки от Micro-Epsilon могут быть размещены даже в труднодоступных местах. Кроме того, датчик не нужно устанавливать вблизи задней бабки, поскольку измерительный кабель можно гибко направлять в различные области с помощью шкивов. Датчики предлагают диапазоны измерения от 300 мм до 2100 мм. Доступны большие диапазоны измерения. Датчики очень прочные и долговечные даже в сложных условиях окружающей среды, например, в станках.
Решения для широкого спектра задач измерения
С помощью датчиков от Micro-Epsilon, машиностроитель имеет возможность выполнять все измерительные задачи с решениями из одного источника. В дополнение к задачам, описанным выше, другие задачи измерения также могут быть решены с помощью продуктов от специалиста по датчикам. Например, лазерный датчик Opto-NCDT может точно проверять положение держателей инструмента в магазине. Быстрое и точное определение положения часто требуется во время настройки станка.
Датчики Micro-Epsilon имеют общие интерфейсы, с которыми они могут быть легко подключены к управлению ЧПУ. Благодаря миниатюрной конструкции большинства датчиков их можно оптимально интегрировать в машину без необходимости сложных изменений конструкции. (JV)
Dipl.-Ing. (FH) Кристиан Нидерхофер, менеджер по производству сенсорных технологий в Micro-Epsilon Messtechnik в Ортенбурге.
* Dipl.-Ing. (FH) Кристиан Нидерхофер, менеджер по продукции датчиков в Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG