A20B-9001-0780 سنسور Fanuc A20B90010780 A20B-9001-0780

فانوک A20B-9001-0780 | سنسور اپتیکال موتور اسپیندل AC — دستگاه بازخورد ۱۲ پین، سرعت و موقعیت برای کنترل اسپیندل CNC، سنسور کامل با PCB

مرور کلی

سنسور اپتیکال موتور اسپیندل AC فانوک A20B-9001-0780 دستگاه بازخوردی است که بر روی موتورهای اسپیندل AC نسل اولیه فانوک نصب شده است تا سیگنال‌های سرعت و موقعیت زاویه‌ای لازم برای کنترل اسپیندل حلقه بسته، از جمله ضربه زنی سفت، جهت‌گیری اسپیندل و کنترل کانتور Cs را به CNC و تقویت‌کننده اسپیندل ارائه دهد.درک نقش این سنسور نیازمند نگاهی اجمالی به چگونگی تکامل کنترل موتور اسپیندل AC فانوک است.در دوره اولیه درایوهای اسپیندل AC CNC — که تقریباً از اواخر دهه ۱۹۷۰ تا دهه ۱۹۹۰ را شامل می‌شود — فانوک موتورهای اسپیندل AC و سیستم‌های درایو خود را به عنوان بسته‌های یکپارچه توسعه داد.

موتور اسپیندل یک موتور القایی عمومی نبود که با فرکانس متغیر در حلقه باز کار کند؛ بلکه موتوری با طراحی خاص بود که سنسور بازخورد بر روی شفت یا بدنه آن نصب شده بود و به CNC اجازه می‌داد تا در هر زمان سرعت و موقعیت دقیق اسپیندل را بداند.

این بازخورد برای عملکردهایی که کنترل سرعت حلقه باز ساده نمی‌تواند پشتیبانی کند ضروری بود: جهت‌گیری اسپیندل (توقف اسپیندل در موقعیت زاویه‌ای دقیق برای تعویض ابزار)، ضربه زنی سفت (همگام‌سازی تغذیه محور Z با چرخش اسپیندل برای برش نخ بدون نگهدارنده ضربه گیر شناور) و کنترل کانتور Cs (استفاده از اسپیندل به عنوان محور چرخشی کنترل شده توسط CNC برای چرخش قطعه کار در مرکز ماشین‌کاری).

طراحی پیکاپ اپتیکال از یک دیسک شیاردار یا الگوی بازتابنده استفاده می‌کند که با شفت موتور اسپیندل می‌چرخد و توسط یک منبع نور و مجموعه آشکارساز نوری که در محفظه سنسور نصب شده است خوانده می‌شود. با چرخش دیسک، آشکارساز نوری به طور متناوب مناطق مات و شفاف را می‌بیند و یک دنباله پالس تولید می‌کند که فرکانس آن متناسب با سرعت چرخش است.

یک علامت مرجع بر روی دیسک یک پالس در هر دور برای موقعیت مطلق در یک دور تولید می‌کند — سیگنالی که توسط CNC برای جهت‌گیری اسپیندل و تشخیص عبور از صفر ضربه زنی سفت استفاده می‌شود.

کانکتور ۱۲ پین و تخصیص سیگنال

کانکتور ۱۲ پین روی سنسور مجموعه کامل سیگنال مورد نیاز تقویت‌کننده اسپیندل فانوک را حمل می‌کند: سیگنال‌های خروجی پالس (معمولاً کانال‌های کوادراتور A، B به علاوه یک کانال مرجع صفر Z)، خطوط منبع تغذیه (سنسور به منبع تغذیه ولتاژ پایین از تقویت‌کننده یا منبع تغذیه اختصاصی نیاز دارد) و اتصالات محافظ.

تعداد ۱۲ پین کانکتور این خطوط سیگنال را به علاوه جفت سیگنال‌های دیفرانسیلی — آرایش مکمل A/Ā، B/B̄، Z/Z̄ که در خروجی‌های انکودر دیفرانسیلی برای حذف نویز حالت مشترک در مسیرهای کابل در محیط الکتریکی خشن اطراف موتور اسپیندل استفاده می‌شود — را در خود جای می‌دهد.

سیگنال‌دهی دیفرانسیلی به دلیل اینکه موتور اسپیندل تداخل الکترومغناطیسی قابل توجهی تولید می‌کند، برای سنسورهای اسپیندل بسیار مهم است — خطوط برق خود موتور، شکل موج‌های جریان با درایو PWM و نزدیکی فیزیکی الکترونیک درایو همگی به نویز در کابل سنسور کمک می‌کنند.

طراحی اپتیکال سنسور همچنین ذاتاً اعوجاج سیگنال ناشی از گرما و لرزش را در مقایسه با سنسورهای پیکاپ مغناطیسی (متغیر رلوکتانس) که می‌توانند تحت تأثیر ذرات فرومغناطیس در مایع برش و تغییرات هندسه شکاف هوا با سایش بلبرینگ‌ها قرار گیرند، محدود می‌کند.

عملکردهای سرعت و موقعیت در کنترل اسپیندل CNC

عملکرد دوگانه سنسور — بازخورد سرعت و بازخورد موقعیت — سه حالت عملیاتی متمایز را در کنترل اسپیندل CNC فانوک امکان‌پذیر می‌سازد:

حالت کنترل سرعت

از دنباله پالس سنسور برای بستن حلقه بازخورد سرعت در تقویت‌کننده اسپیندل استفاده می‌کند.

تقویت‌کننده پالس‌های سنسور را در واحد زمان می‌شمارد، سرعت واقعی اسپیندل را محاسبه می‌کند، آن را با سرعت فرمان داده شده از CNC مقایسه می‌کند و جریان درایو موتور را بر این اساس تنظیم می‌کند.این کنترل سرعت حلقه بسته، سرعت ثابت اسپیندل را تحت بار برش متغیر حفظ می‌کند — هنگامی که یک برش سنگین گشتاور بار را افزایش می‌دهد، تقویت‌کننده افت سرعت را بلافاصله از طریق بازخورد سنسور تشخیص داده و با افزایش گشتاور خروجی موتور جبران می‌کند.

جهت‌گیری اسپیندل

از پالس مرجع صفر (نشانگر) برای تشخیص زمان رسیدن اسپیندل به یک موقعیت زاویه‌ای خاص استفاده می‌کند.

CNC فرمان می‌دهد که اسپیندل کاهش سرعت یافته و در موقعیتی که نشانگر جهت‌گیری تشخیص داده می‌شود متوقف شود و اسپیندل را در موقعیتی قابل تکرار مکانیکی برای تعویض ابزار، جابجایی قطعه کار یا اندازه‌گیری قطعه کار متوقف کند.در مراکز ماشین‌کاری، جهت‌گیری اسپیندل یک عملیات خودکار است که در هر چرخه تعویض ابزار فعال می‌شود.

ضربه زنی سفت

حرکت پیچ سربی محور Z را با چرخش اسپیندل همگام می‌کند به طوری که هر دور اسپیندل با دقیقاً یک گام نخ از حرکت محور Z مطابقت دارد. CNC بازخورد موقعیت سنسور اسپیندل را در زمان واقعی می‌خواند و آن را به درون‌یابی سروو محور Z تغذیه می‌کند و یک حرکت برش نخ همگام شده را بدون نگهدارنده‌های ضربه گیر شناور مکانیکی ایجاد می‌کند.

رزولوشن موقعیت سنسور اسپیندل، دقت گام نخ قابل دستیابی در ضربه زنی سفت را تعیین می‌کند.سنسور کامل با PCB — معنی "کامل"

A20B-9001-0780 به عنوان مجموعه سنسور کامل توصیف و فروخته می‌شود که شامل هر دو محفظه پیکاپ اپتیکال (با منبع نور LED و آشکارساز نوری) و PCB (برد مدار چاپی) است که سیگنال خام آشکارساز نوری را به خروجی‌های پالس دیفرانسیلی که کانکتور ۱۲ پین ارائه می‌دهد، شرطی و تقویت می‌کند.

در برخی طرح‌های سنسور، عنصر پیکاپ اپتیکال و الکترونیک شرطی‌سازی سیگنال اجزای جداگانه هستند — عنصر پیکاپ یک جریان ضعیف آنالوگ دیود نوری تولید می‌کند و PCB آن را تقویت کرده و به یک خروجی دیجیتال تمیز مناسب برای انتقال از طریق کابل به درایو تبدیل می‌کند.

PCB همچنین معمولاً حاوی تنظیم منبع تغذیه برای الکترونیک داخلی سنسور است. هنگامی که مجموعه سنسور به عنوان "کامل با PCB" توصیف می‌شود، به این معنی است که خریدار یک سنسور کاربردی و آماده نصب دریافت می‌کند که فقط نیاز به اتصال به محل نصب موتور و کابل ۱۲ پین به تقویت‌کننده دارد — نیازی به PCB جداگانه نیست.

این تمایز در بازار تعمیر و قطعات یدکی اهمیت دارد زیرا برخی از اجزای سنسور به عنوان عناصر جداگانه فروخته می‌شوند — فقط بدنه پیکاپ، یا فقط PCB — برای تکنسین‌هایی که تعمیرات در سطح قطعه را انجام می‌دهند.

A20B-9001-0780 که به عنوان سنسور کامل با PCB فروخته می‌شود، مجموعه کامل برای جایگزینی کل سنسور است تا سرویس در سطح قطعه.

A20B-9001-0780 و A20B-9001-0800 — شماره‌های مرجع رایج

A20B-9001-0780 و A20B-9001-0800 مراجع مرتبط نزدیکی هستند که در دسته سنسور اسپیندل AC برای موتورهای اسپیندل اولیه فانوک با هم ظاهر می‌شوند.

هر دو سنسورهای بازخورد ۱۲ پین پیکاپ اپتیکال هستند که برای همان عملکردهای کنترل موتور اسپیندل استفاده می‌شوند و این دو شماره اغلب در بازار قطعات یدکی و تعمیرات فانوک به هم ارجاع داده می‌شوند.

رابطه بین این شماره قطعات معمولاً منعکس کننده نسخه‌های تولیدی مختلف یا انواع مونتاژ خانواده سنسورهای یکسان — برد PCB متفاوت یا پیکربندی عناصر اپتیکال — است که از نظر عملکردی سازگار هستند و در کاربردهای سرویس بر روی همان انواع موتور به طور قابل تعویض استفاده می‌شوند.

در عمل، هنگامی که یک سنسور اسپیندل از این خانواده خراب می‌شود و دستگاه از کار می‌افتد، هر دو مرجع -0780 و -0800 برای سری موتور و پیکربندی کانکتور خاص قبل از انتخاب جایگزین ارزیابی می‌شوند.

مستندات اصلی فانوک موتور، پلاک نام یا داده‌های پارامتر موتور CNC نوع سنسور قطعی را برای یک دستگاه خاص ارائه می‌دهد.

سوالات متداول

س۱: چه علائمی نشان می‌دهد که سنسور اسپیندل A20B-9001-0780 خراب شده است؟

ارائه‌های رایج خرابی شامل: ناپایداری سرعت اسپیندل در دور پایین (CNC شمارش پالس قابل اعتماد را در سرعت‌های پایین از دست می‌دهد و باعث نوسان یا سرعت نامنظم می‌شود)، خرابی جهت‌گیری اسپیندل (CNC نمی‌تواند موقعیت نشانگر جهت‌گیری را پیدا کند و باعث لغو چرخه تعویض ابزار با هشدار موقعیت می‌شود)، خطاهای ضربه زنی سفت (همگام‌سازی بین اسپیندل و محور Z از بین می‌رود و منجر به نخ‌های آسیب دیده یا هشدار ضربه زنی می‌شود) و از دست دادن کامل بازخورد اسپیندل (هشدار درایو اسپیندل، معمولاً خطای بازخورد سرعت یا هشدار قطع انکودر بر روی نمایشگر تقویت‌کننده اسپیندل فانوک). آلودگی فیزیکی دیسک اپتیکال یا عنصر پیکاپ — از نفوذ مایع برش از طریق درزگیر شفت فرسوده — یکی از رایج‌ترین مکانیزم‌های خرابی است.

س۲: آیا سنسور A20B-9001-0780 قابل تمیز کردن و بازسازی است، یا خرابی آن نیاز به تعویض کامل دارد؟

در بسیاری از موارد، سنسورهای اسپیندل به دلیل آلودگی خراب می‌شوند تا خرابی قطعات الکترونیکی.

اگر مایع برش، روغن یا ذرات فلزی وارد محفظه سنسور شده و دیسک اپتیکال یا عنصر پیکاپ را آلوده کرده باشند، تمیز کردن دقیق ممکن است عملکرد را بازیابی کند — به شرطی که خود اجزای اپتیکال خراشیده یا به طور دائم آسیب ندیده باشند.

متخصصان سرویس که بر روی موتورهای اسپیندل فانوک کار می‌کنند، به طور معمول سنسورها را قبل از رد کردن آنها تمیز و آزمایش می‌کنند.

اگر PCB به دلیل نفوذ رطوبت یا پیری قطعات خراب شده باشد، تعمیر در سطح قطعه نیز برای تکنسین‌های دارای مهارت‌های الکترونیکی مناسب امکان‌پذیر است.

جایگزینی کامل سنسور (با یک واحد جدید یا تست شده خوب مانند A20B-9001-0780) سریع‌ترین راه برای بازگرداندن دستگاه به تولید است زمانی که قابلیت تعمیر در محل در دسترس نیست.

س۳: سنسور به عنوان "نسل اولیه" موتورهای اسپیندل AC توصیف شده است. کدام نسل‌های CNC فانوک از این سنسور استفاده می‌کنند؟

این نوع سنسور با سری موتورهای اسپیندل AC اولیه فانوک — موتورهای جفت شده با CNCهای سری ۰، سری ۱۰، سری ۱۵ و سری ۱۶ فانوک — مرتبط است که ساخت ماشین ابزار را از حدود اواسط دهه ۱۹۸۰ تا اواخر دهه ۱۹۹۰ پوشش می‌دهد.

نسل‌های بعدی موتور اسپیندل فانوک — سری آلفا و سپس سری آلفا i / بتا i — از طرح‌های سنسور متفاوتی (خانواده انکودر سنسور Mi / سری A860) با کانکتورها و پروتکل‌های سیگنال متفاوت استفاده می‌کنند.

A20B-9001-0780 به طور خاص برای نسل موتور قدیمی‌تر است و با سنسورهای مورد استفاده در موتورهای اسپیندل آلفا یا آلفا i فانوک قابل تعویض نیست.

س۴: آیا سنسور بر روی شفت موتور اسپیندل نصب می‌شود و آیا پس از تعویض نیاز به کالیبراسیون یا تنظیم دارد؟

سنسور پیکاپ اپتیکال معمولاً در انتهای محفظه موتور اسپیندل نصب می‌شود و یک دیسک شیاردار یا چرخ هدف را که با شفت موتور می‌چرخد، حس می‌کند.

موقعیت نصب توسط براکت سنسور موتور ثابت می‌شود — سنسور با دیسک در محدوده تلرانس‌های مکانیکی نصب هم‌تراز می‌شود.

در بیشتر موارد، تعویض سنسور نیازی به کالیبراسیون موقعیت مطلق ندارد زیرا موقعیت مرجع جهت‌گیری توسط علامت صفر دیسک نسبت به صفر مکانیکی موتور که در طول مونتاژ موتور تنظیم می‌شود، تعریف می‌شود.

با این حال، پس از تعویض سنسور، موقعیت جهت‌گیری اسپیندل باید بر روی دستگاه واقعی تأیید شود و در صورت عدم تطابق موقعیت توقف با موقعیت تعویض ابزار، از طریق پارامتر آفست جهت‌گیری CNC تنظیم شود.

س۵: سنسور با کابل یا بدون کابل موجود است. در صورت سفارش بدون کابل، چه کابلی مورد نیاز است و کیفیت کابل چقدر حیاتی است؟

کابل سنسور ۱۲ پین سیگنال‌های پالس دیفرانسیلی را در ولتاژهای نسبتاً پایین بین سنسور و تقویت‌کننده اسپیندل حمل می‌کند.

کابل باید محافظت شده باشد تا سیگنال‌ها را از تداخل الکترومغناطیسی در نزدیکی موتور اسپیندل و درایو محافظت کند.

فانوک کابل جفت تابیده محافظت شده را برای اتصالات انکودر و سنسور مشخص می‌کند، با شیلد در انتهای تقویت‌کننده زمین شده است. استفاده از کابل نامناسب — بدون محافظ، امپدانس اشتباه، یا طول بیش از حد — می‌تواند باعث افت سیگنال شود که به صورت هشدارهای اسپیندل متناوب، جهت‌گیری نامنظم، یا خطاهای ضربه زنی سفت بدون ایجاد خطای انکودر سخت ظاهر می‌شود.

هنگام سفارش بدون کابل، استفاده از کابل مشخص شده توسط فانوک یا یک جایگزین جفت تابیده محافظت شده صنعتی با کیفیت با تعداد هادی و مشخصات محافظت صحیح برای عملکرد قابل اعتماد سنسور ضروری است.