CNC 공작 기계의 전체 폐쇄 루프 - 지식은 무엇입니까?

full closed loop control system

정의

전체 폐쇄 루프 제어 시스템은 CNC 공작 기계의 CNC (CNC Control System)가 먼저 드라이브 시스템 (예 : 서보 드라이브)으로 대상 위치 명령을 보낸다는 것을 의미합니다. 드라이브 모터는 변속기 메커니즘 (리드 나사, 가이드 레일)을 구동하여 작업 테이블을 구동합니다. 동시에, 시스템은 높은 - 정밀 감지 장치를 통해 워크 테이블의 실제 변위 데이터를 직접 수집 하고이 데이터를 실시간으로 CNC에 다시 공급합니다. CNC는 "대상 위치"와 "실제 위치"사이의 편차를 비교하고 편차가 허용 범위 (일반적으로 마이크로 미터 또는 나노 미터)로 축소 될 때까지 드라이브 명령을 자동으로 조정합니다.

구성

부품 카테고리	핵심 역할	일반적인 특정 부분
CNC	완전히 닫힌 루프의 "뇌": 대상 위치 지침을 보내고, 피드백 데이터를 수신하고, 위치 편차를 계산하고 출력 수정 지침	Fanuc 0i/31i, Siemens 828d/840d, Mitsubishi M80 등
서보 드라이브 시스템	지침의 "집행자": CNC로부터 보정 지침을 수신하고 모터 출력 토크와 속도를 조정하며 워크 벤치를 움직여 움직입니다.	서보 드라이브 (예 : Fanuc I 시리즈, Siemens S120 시리즈) + 서보 모터 (일반적으로 영구 자석 동기 모터)
위치 감지 장치 (핵심 피드백 구성 요소)	워크 벤치의 실제 위치를 직접 감지하는 것은 전체 폐쇄 루프의 핵심입니다. 변위는 전기 신호로 변환되어 CNC로 Fed Back입니다.	- 선형 스케일 (최대 0.1 µm의 해상도 및 강한 안티 - 간섭 능력이있는 가장 일반적으로 사용) - 자기 스케일 (지성 및 먼지가 많은 환경, 해상도 약 1 μm) - 레이저 간섭계 (높은 - 정밀 교정, 비 {- real - 시간 피드백, 공작 기계 포지셔닝 오류를 감지하는 데 사용됨)
기계적 전송 메커니즘	모터와 워크 벤치를 연결하여 움직임을 전송하기 위해 : 닫힌 루프에 대한 자체 오류의 영향을 줄이려면 강성이 높고 허가 특성이 낮아야합니다.	- 볼 스크류 (C3/C2와 같은 고정밀 등급, PRE - 견과류를 조이하여 간격을 제거합니다) - 선형 가이드 (마찰 오류를 줄이기위한 롤링 가이드 또는 정수압 가이드) - 커플 링 (탄성 커플 링, 모터와 나사 사이의 동축 오류 보상)
구성 요소 실행 (워크 벤치)	궁극적으로 공작물을 전달하고 움직임을 완료하는 구성 요소 : 이동 정확도는 처리 정확도를 직접 결정하고 안정성이 높아야합니다.	높은 - 정밀 워크 벤치 (주로 주철 또는 화강암으로 만들어졌으며, 내부 스트레스를 제거하기위한 노화 처리)

작업 원칙

Principle

CNC 장치는 모션 명령을 발행하고 서보 드라이버는 서보 모터를 구동하여 공작 기계의 움직이는 부분을 이동하도록합니다. 동시에, 위치 감지 장치는 이동 부분의 실제 위치를 실시간으로 측정하고 위치 정보를 CNC 장치에 공급합니다. CNC 장치는 실제 위치 Fed Back을 명령 위치와 비교하고 위치 편차를 계산합니다. 이 편차에 따르면, CNC 장치는 서보 드라이버의 출력을 지속적으로 조정 한 다음 서보 모터의 속도와 방향을 조정하여 실제 위치와 명령 위치 사이의 편차가 허용 가능한 정확도 범위에 도달 할 때까지 편차를 줄이는 방향으로 움직이는 부분을 움직입니다.

특징

장점 :완전히 닫힌 - 루프 시스템은 움직이는 부분의 실제 위치를 직접 측정하고 기계적 전송 오류, 열 변형 오차 등과 같은 실시간으로 다양한 오류를 보상 할 수 있으므로 포지셔닝 정확도 및 모션 정확도가 높으므로 미세한 또는 나노 미터 레벨에 도달 할 수 있습니다.

단점 :공작 기계의 기계적 전송 부분과 같은 많은 링크가 포함되어 시스템의 안정성이 상대적으로 열악하고 디버깅 및 유지 보수가 어렵고 비용도 높습니다.

전체 폐쇄 루프 시스템과 반 - 폐쇄 루프 시스템의 차이

전체 폐쇄 루프 시스템 및 Semi - 폐쇄 루프 시스템은 CNC 공작 기계에서 일반적으로 사용되는 두 가지 위치 제어 시스템입니다. 그들의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

탐지 위치 및 피드백 방법

완전 폐쇄 루프 시스템 : 위치 감지 장치는 워크 벤치 또는 도구 홀더와 같은 공작 기계의 최종 이동 부분에 설치되며 이동 부분의 실제 위치를 직접 측정하고 위치 정보를 CNC 장치에 공급하여 폐쇄 루프 제어를 형성합니다.

Semi - 폐쇄 루프 시스템 : 위치 감지 장치는 서보 모터의 샤프트 또는 리드 스크류의 끝에 설치됩니다. 모터의 회전 각도 또는 리드 스크류의 회전 각도를 측정함으로써, 공작 기계의 움직이는 부분의 위치는 간접적으로 계산되며,이 정보는 CNC 장치로 공급됩니다.

정확성

전체 폐쇄 루프 시스템 : 이동 부품의 실제 위치가 직접 측정되므로 리드 스크류 피치 오류, 기어 변속기 오류, 가이드 레일 마모 등과 같은 기계적 변속기 체인을 포함한 모든 링크에 의해 생성 된 오류는 실시간으로 감지 및 보상 할 수 있습니다. 따라서 위치 정확도와 모션 정확도는 매우 높으며 일반적으로 ± 0.01mm 이상에 도달합니다.

Semi - 닫힌 루프 시스템 : 모터에서 리드 나사로의 오류 만 보상 할 수 있습니다. 리드 나사와 워크 벤치 사이의 연결 오류, 워크 벤치의 가이드 레일 오류 등과 같은 리드 나사 후 기계적 변속기 오류를 직접 보상 할 수 없으므로 정확도는 전체 폐쇄 루프 시스템의 정확도보다 낮으며 위치 정확도는 일반적으로 약 ± 0.05mm입니다.

안정

전체 폐쇄 루프 시스템 : 공작 기계의 전체 기계적 변속기 체인이 포함되어 있기 때문에 시스템에는 많은 관성이 있으며 기계적 전송 링크의 마찰 및 강성 변화와 같은 많은 비선형 요소가있어 시스템의 진동과 불안정성을 쉽게 유발할 수 있습니다. 따라서 시스템의 안정성은 상대적으로 열악하고 디버깅이 어렵습니다.

Semi - 폐쇄 루프 시스템 : 피드백 루프에는 기계적 전송 링크의 일부만 포함되거나 포함되지 않습니다. 이 시스템은 작은 관성, 빠른 동적 응답, 비교적 우수한 안정성, 비교적 쉬운 디버깅을 갖추고 있으며 더 높은 공급 속도와 가속도를 쉽게 달성 할 수 있습니다.

비용

Full - 닫힌 - 루프 시스템 : 긴 격자 룰러, 높은 - 정밀 회전사 encoders 등과 같은 높은 - 정밀 위치 감지 장치를 사용해야하며, 공작 기계의 기계적 구조 요구 사항도 매우 높습니다. 시스템의 정확성과 안정성을 보장하기 위해 높은 - 정밀 가이드 레일, 리드 스크류 및 기타 구성 요소를 사용해야하므로 비용이 비교적 높습니다.

Semi - Closed - 루프 시스템 : 위치 감지 장치는 일반적으로 모터 또는 리드 스크류의 끝에 설치되는 일반 정확도의 로터리 인코더이며 비용은 상대적으로 낮습니다. 동시에, 기계 구조의 정확도 요구 사항은 상대적으로 낮으므로 전체 비용은 전체 비용보다 낮습니다. - 닫는 - 루프 시스템.