GE Fanuc Sensor A20B-2001-0600 PLC A20B20010600 A2OB-2OO1-O6OO

FANUC A20B-2001-0600 | Enkoder silnika wrzeciona — informacja zwrotna o pozycji i prędkości, automatyka CNC i przemysłowa, pochodzenie Japonia

Numer części: A20B-2001-0600

Producent: FANUC Corporation (Japonia)

Typ produktu: Enkoder silnika wrzeciona (koder impulsowy / czujnik pozycji)

Seria płytek: A20B-2001

Zastosowanie: Informacja zwrotna o pozycji i prędkości silnika wrzeciona FANUC CNC

Przegląd

A20B-2001-0600 to enkoder silnika wrzeciona dla systemów CNC i automatyki przemysłowej FANUC. Jest to urządzenie sprzężenia zwrotnego zamontowane na silniku wrzeciona, które stale monitoruje pozycję obrotową i prędkość silnika, konwertując fizyczny obrót wału na sygnały elektroniczne, które sterownik CNC i wzmacniacz wrzeciona mogą wykorzystać do dokładnego sterowania wrzecionem.

Silnik wrzeciona bez działającego enkodera jest zasadniczo niekontrolowany.

Wzmacniacz wrzeciona nie może regulować prędkości, nie wiedząc, jak szybko silnik faktycznie się obraca. Sterownik CNC nie może sterować orientacją wrzeciona — precyzyjnym pozycjonowaniem kątowym wymaganym do automatycznej wymiany narzędzi — nie wiedząc dokładnie, jaka jest kątowa pozycja wrzeciona w każdym momencie.

Enkoder zapewnia oba te elementy: ciągłą informację zwrotną o prędkości dla regulatora prędkości i informację o pozycji dla orientacji.

A20B-2001-0600 należy do serii enkoderów A20B-2001 firmy FANUC, grupy urządzeń sprzężenia zwrotnego pozycji i prędkości wrzeciona obsługujących gamę silników wrzecion AC firmy FANUC.

Enkodery te są montowane bezpośrednio na obudowie silnika wrzeciona lub w jej wnętrzu, a ich elementy czujnikowe są umieszczone naprzeciwko tarczy celowniczej lub pierścienia magnetycznego, które obracają się wraz z wałem silnika. 

Elektroniczna płytka drukowana enkodera generuje sygnały wyjściowe reprezentujące kątową pozycję i prędkość obrotową wału.

Kluczowe specyfikacje

Sprzężenie zwrotne prędkości — zamykanie pętli regulacji prędkości

Wzmacniacz wrzeciona steruje prędkością silnika, porównując zadaną prędkość z rzeczywistą prędkością. Zadana prędkość pochodzi ze sterownika CNC — wartość cyfrowa reprezentująca docelowe obroty na minutę. Rzeczywista prędkość jest mierzona przez enkoder.

To porównanie — zadana minus rzeczywista — generuje sygnał błędu.

Wzmacniacz dostarcza prąd korygujący, aby zredukować błąd do zera. Gdy silnik pracuje z dokładnie zadaną prędkością, błąd wynosi zero, a wzmacniacz utrzymuje tę prędkość, dostarczając prąd wymagany przez obciążenie.

Jakość tej regulacji prędkości zależy bezpośrednio od jakości sygnału prędkości z enkodera.

Czysty, spójny sygnał prędkości pozwala wzmacniaczowi na precyzyjną regulację.

Zdegradowany sygnał — przerywany, zaszumiony lub niedokładny — wprowadza błędy do pętli regulacji prędkości.

Rezultat jest widoczny w maszynie: prędkość wrzeciona dryfująca pod obciążeniem skrawania, fluktuacje prędkości objawiające się nierównościami wykończenia powierzchni obrabianego elementu lub alarmy prędkości przy prędkościach roboczych, których napęd nie jest w stanie utrzymać.

Sprzężenie zwrotne pozycji — orientacja wrzeciona

Centra obróbcze CNC wymagają orientacji wrzeciona do automatycznej wymiany narzędzi. Zanim zmieniarka narzędzi będzie mogła zaangażować wrzeciono w celu usunięcia lub zainstalowania narzędzia, wrzeciono musi zostać zatrzymane w precyzyjnej pozycji kątowej — pozycji orientacji.

Chwytak zmieniarki narzędzi chwyta uchwyt narzędzia pod określonym kątem orientacji.

Enkoder zapewnia sprzężenie zwrotne pozycji dla orientacji.

Konkretnie, sygnał Z — jeden impuls na obrót — zapewnia odniesienie kątowe. Gdy sterownik CNC nakazuje orientację wrzeciona (M19 w większości konfiguracji maszyn), kontroler zwalnia wrzeciono i wykorzystuje impuls Z do zatrzymania go pod zaprogramowanym kątem orientacji względem pozycji impulsu Z.

Jeśli sygnał Z enkodera jest zdegradowany lub nieobecny, orientacja nie może zostać zakończona.

Wrzeciono zwalnia i szuka impulsu Z, ale albo nie może go znaleźć, albo znajduje go niekonsekwentnie. Wymiana narzędzi kończy się niepowodzeniem. Maszyna generuje alarmy.

Produkcja zostaje zatrzymana. Ten wzorzec usterki — normalne działanie prędkości wrzeciona, ale nieudana orientacja — jest wskaźnikiem diagnostycznym wskazującym konkretnie na ścieżkę sygnału Z enkodera.

Tryby awarii enkodera

Enkodery wrzeciona ulegają awarii z kilku powodów. Element czujnikowy — niezależnie od tego, czy wykorzystuje technologię optyczną, magnetyczną czy resolverową — może ulec degradacji z powodu zanieczyszczenia (dostanie się chłodziwa do obudowy silnika), naprężeń termicznych spowodowanych długotrwałym działaniem z dużą prędkością lub wstrząsów mechanicznych spowodowanych kolizjami wrzeciona.

Sama płytka drukowana enkodera — A20B-2001-0600 — może ulec awarii z powodu starzenia się komponentów, zanieczyszczenia powierzchni płytki drukowanej lub uszkodzenia złącza płytki.

Awarie zasilania na płytce enkodera powodują całkowitą utratę sygnałów wyjściowych. 

Awarie poszczególnych komponentów na płytce mogą powodować degradację jednej ścieżki sygnału, pozostawiając inne nienaruszone.

Częstym wzorcem awarii jest utrata sygnału Z, podczas gdy sygnał prędkości (sygnał C) pozostaje funkcjonalny.

Powoduje to awarię orientacji przy normalnym działaniu prędkości, opisaną powyżej. 

Odwrotnie — zdegradowany sygnał prędkości z nienaruszonym sygnałem Z — powoduje problemy z regulacją prędkości, nie wpływając na orientację wymiany narzędzi. Identyfikacja, która ścieżka sygnału uległa awarii, zawęża diagnozę do konkretnego trybu awarii enkodera.

Instalacja i zespół enkoder-silnik

Płytka drukowana enkodera A20B-2001-0600 jest częścią kompletnego zespołu enkodera.

Płytka drukowana czujnika współpracuje z elementem celowniczym — tarczą, pierścieniem lub wirnikiem — który jest mechanicznie połączony z wałem silnika. Płytka drukowana enkodera odczytuje cel podczas obracania się wału i generuje elektryczne sygnały wyjściowe.

Podczas wymiany płytki drukowanej enkodera, element celowniczy zazwyczaj pozostaje na miejscu, jeśli nie jest uszkodzony.

Szczelina powietrzna między elementami czujnikowymi na płytce drukowanej a celem jest krytyczna — zbyt duża, a sygnał jest słaby; zbyt mała, a enkoder styka się z obracającym się celem. Instalacja musi potwierdzić prawidłową szczelinę powietrzną zgodnie ze specyfikacjami konserwacji silnika.

FAQ

P1: Wrzeciono działa z zadanymi prędkościami bez problemów, ale każda próba wymiany narzędzia kończy się niepowodzeniem z alarmem orientacji wrzeciona. Co to oznacza w odniesieniu do enkodera?

Czyste działanie prędkości z nieudaną orientacją jest diagnostyczne: ścieżka sygnału Z jest naruszona, podczas gdy ścieżka sygnału C (prędkość) jest nienaruszona.

Sygnał C zapewnia sprzężenie zwrotne prędkości; sygnał Z zapewnia odniesienie raz na obrót dla orientacji. 

Sprawdź sygnał Z na złączu enkodera za pomocą oscyloskopu — powinien generować jeden czysty impuls na obrót silnika.

Jeśli jest nieobecny lub zniekształcony, płytka enkodera lub jej obwód sygnału Z uległ awarii.

P2: Prędkość wrzeciona jest niestabilna pod obciążeniem skrawania. Wrzeciono oscyluje wokół zadanej prędkości. Stopień mocy napędu wydaje się sprawny. Czy to może być enkoder?

Niestabilność prędkości przy sprawnym stopniu mocy wskazuje na pętlę sprzężenia zwrotnego prędkości. Zdegradowany sygnał C z enkodera wprowadza szum do regulatora prędkości.

Regulator nie jest w stanie odróżnić rzeczywistego błędu prędkości od szumu pomiarowego, dlatego stale koryguje i powoduje oscylację. Zmierz jakość sygnału C na złączu enkodera pod obciążeniem. 

Czysty, spójny sygnał sugeruje, że problem leży w ustawieniach regulatora prędkości napędu. 

Zaszumiony lub nieregularny sygnał potwierdza enkoder jako przyczynę usterki.

P3: Po kolizji wrzeciona prędkość wrzeciona jest normalna, ale orientacja daje niekonsekwentne wyniki — czasami się udaje, czasami nie. Co się dzieje?

Kolizja może przesunąć zespół enkodera lub uszkodzić element celowniczy, nie zatrzymując całkowicie obrotu wrzeciona.

Przesunięta obudowa enkodera zmienia szczelinę powietrzną między elementami czujnikowymi a celem, generując słaby lub przerywany sygnał Z. 

Niekonsekwentny sygnał Z daje niekonsekwentne wyniki orientacji — czasami kontroler wykrywa impuls i prawidłowo orientuje, innym razem nie wykrywa go czysto. 

Sprawdź obudowę enkodera pod kątem przesunięcia i element celowniczy pod kątem uszkodzeń mechanicznych.

P4: Czy płytkę drukowaną enkodera można wymienić bez wyjmowania silnika wrzeciona z maszyny?

Zależy to od montażu silnika i dostępu mechanicznego maszyny. W wielu konfiguracjach maszyn silnik wrzeciona jest dostępny z tyłu głowicy wrzeciona lub z wnętrza panelu serwisowego, co umożliwia dostęp do zespołu enkodera bez pełnego demontażu silnika.

Jeśli silnik musi zostać zdemontowany w celu uzyskania dostępu do enkodera, przed rozpoczęciem należy dokładnie udokumentować wszystkie połączenia elektryczne i instalację mechaniczną.

Po ponownym zainstalowaniu należy potwierdzić wyrównanie silnika wrzeciona.

P5: Jak należy przechowywać zamienny enkoder A20B-2001-0600, aby zachować jego stan?

Przechowywać w oryginalnym opakowaniu lub w czystym, antystatycznym środowisku. Chronić złącze przed zanieczyszczeniem — założyć osłonę na złącze, jeśli płytka będzie przechowywana przez jakiś czas.

Trzymać z dala od wilgoci, ekstremalnych temperatur i wstrząsów mechanicznych. 

Elementy czujnikowe enkodera są delikatne; unikać umieszczania innych elementów na powierzchni czujnikowej płytki lub przy niej. 

Przed instalacją sprawdzić powierzchnię czujnikową pod kątem zanieczyszczeń i w razie potrzeby oczyścić odpowiednimi materiałami bezpiecznymi dla elektroniki.