A20B-9001-0780 เครื่องตรวจจับ Fanuc A20B90010780 A20B-9001-0780

Fanuc A20B-9001-0780 | เซ็นเซอร์ออปติคัลมอเตอร์สปินเดิล AC — อุปกรณ์ป้อนกลับแบบ 12 พิน, ความเร็วและตำแหน่งสำหรับการควบคุมสปินเดิล CNC, เซ็นเซอร์ครบวงจรพร้อม PCB

ภาพรวม

The Fanuc A20B-9001-0780 เป็นเซ็นเซอร์ออปติคัลปิคอัพมอเตอร์สปินเดิล AC — อุปกรณ์ป้อนกลับที่ติดตั้งบนมอเตอร์สปินเดิล AC Fanuc รุ่นก่อนหน้า เพื่อให้ CNC และแอมพลิฟายเออร์สปินเดิลมีสัญญาณความเร็วและตำแหน่งเชิงมุมที่จำเป็นสำหรับการควบคุมสปินเดิลแบบวงปิด รวมถึงการต๊าปแบบแข็ง การวางแนวสปินเดิล และการควบคุมรูปทรง Cs

การทำความเข้าใจบทบาทของเซ็นเซอร์นี้ จำเป็นต้องดูสั้นๆ ว่าการควบคุมมอเตอร์สปินเดิล AC ของ Fanuc พัฒนาขึ้นอย่างไร

ในช่วงต้นของไดรฟ์สปินเดิล AC CNC — ครอบคลุมตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1970 ถึงทศวรรษ 1990 — Fanuc ได้พัฒนาระบบมอเตอร์สปินเดิลและไดรฟ์ AC ของตนเองให้เป็นแพ็คเกจแบบบูรณาการ

มอเตอร์สปินเดิลไม่ใช่มอเตอร์เหนี่ยวนำอเนกประสงค์ที่ทำงานแบบวงเปิดที่ความถี่แปรผัน มันเป็นมอเตอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะพร้อมเซ็นเซอร์ป้อนกลับที่ติดตั้งบนเพลาหรือตัวมอเตอร์ ซึ่งช่วยให้ CNC ทราบความเร็วและตำแหน่งสปินเดิลที่แน่นอนตลอดเวลา

การป้อนกลับนี้มีความสำคัญต่อฟังก์ชันที่การควบคุมความเร็วแบบวงเปิดธรรมดาไม่สามารถรองรับได้: การวางแนวสปินเดิล (การหยุดสปินเดิลที่ตำแหน่งเชิงมุมที่แม่นยำสำหรับการเปลี่ยนเครื่องมือ), การต๊าปแบบแข็ง (การซิงโครไนซ์การป้อนแกน Z กับการหมุนสปินเดิลสำหรับการตัดเกลียวโดยไม่ต้องใช้ตัวจับดอกต๊าปแบบลอย) และการควบคุมรูปทรง Cs (การใช้สปินเดิลเป็นแกนหมุนที่ควบคุมโดย CNC สำหรับการกลึงชิ้นงานบนศูนย์กลางเครื่องจักร)

การออกแบบออปติคัลปิคอัพใช้ดิสก์แบบมีช่องหรือรูปแบบสะท้อนแสงที่หมุนไปพร้อมกับเพลาของมอเตอร์สปินเดิล ซึ่งอ่านโดยแหล่งกำเนิดแสงและชุดตรวจจับแสงที่ติดตั้งในตัวเรือนเซ็นเซอร์ เมื่อดิสก์หมุน ชุดตรวจจับแสงจะมองเห็นบริเวณทึบแสงและโปร่งแสงสลับกัน สร้างสัญญาณพัลส์ที่มีความถี่เป็นสัดส่วนกับความเร็วรอบ

เครื่องหมายอ้างอิงบนดิสก์จะสร้างพัลส์เดียวต่อการหมุนหนึ่งรอบสำหรับตำแหน่งสัมบูรณ์ภายในหนึ่งรอบ — สัญญาณที่ CNC ใช้สำหรับการวางแนวสปินเดิลและการตรวจจับการข้ามศูนย์ของการต๊าปแบบแข็ง

ขั้วต่อ 12 พินและการกำหนดสัญญาณ

ขั้วต่อ 12 พินบนเซ็นเซอร์จะส่งชุดสัญญาณที่สมบูรณ์ที่จำเป็นสำหรับแอมพลิฟายเออร์สปินเดิล Fanuc: สัญญาณเอาต์พุตพัลส์ (โดยทั่วไปคือช่องสัญญาณควอดราเจอร์ A, B บวกกับช่องอ้างอิงศูนย์ Z), สายไฟ (เซ็นเซอร์ต้องการแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำจากแอมพลิฟายเออร์หรือแหล่งจ่ายไฟเฉพาะ) และการเชื่อมต่อชีลด์

จำนวน 12 พินของขั้วต่อรองรับสายสัญญาณเหล่านี้ บวกกับคู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล — การจัดเรียง A/Ā, B/B̄, Z/Z̄ แบบเสริมที่ใช้ในเอาต์พุตเอ็นโค้ดเดอร์ดิฟเฟอเรนเชียล เพื่อให้มีการปฏิเสธสัญญาณรบกวนแบบโหมดร่วมบนสายเคเบิลในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงทางไฟฟ้าบริเวณมอเตอร์สปินเดิล

สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเซ็นเซอร์สปินเดิล เนื่องจากมอเตอร์สปินเดิลสร้างสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมาก — สายไฟของมอเตอร์เอง รูปแบบกระแสที่ขับเคลื่อนด้วย PWM และความใกล้ชิดทางกายภาพของอิเล็กทรอนิกส์ไดรฟ์ ล้วนมีส่วนทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในสายเคเบิลเซ็นเซอร์

การออกแบบออปติคัลของเซ็นเซอร์ยังจำกัดการบิดเบือนของสัญญาณจากความร้อนและการสั่นสะเทือนโดยธรรมชาติ เมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์แบบปิคอัพแม่เหล็ก (ความต้านทานแปรผัน) ซึ่งอาจได้รับผลกระทบจากอนุภาคเฟอร์โรแมกเนติกในน้ำมันหล่อเย็นและรูปร่างช่องว่างอากาศที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อแบริ่งสึกหรอ

ฟังก์ชันความเร็วและตำแหน่งในการควบคุมสปินเดิล CNC

ฟังก์ชันคู่ของเซ็นเซอร์ — การป้อนกลับความเร็วและการป้อนกลับตำแหน่ง — เปิดใช้งานโหมดการทำงานที่แตกต่างกันสามโหมดในการควบคุมสปินเดิล CNC ของ Fanuc:

โหมดควบคุมความเร็ว ใช้สัญญาณพัลส์จากเซ็นเซอร์เพื่อปิดวงจรป้อนกลับความเร็วในแอมพลิฟายเออร์สปินเดิล

แอมพลิฟายเออร์จะนับพัลส์เซ็นเซอร์ต่อหน่วยเวลา คำนวณความเร็วสปินเดิลจริง เปรียบเทียบกับความเร็วที่สั่งจาก CNC และปรับกระแสไดรฟ์มอเตอร์ตามนั้น

การควบคุมความเร็วแบบวงปิดนี้จะรักษาความเร็วสปินเดิลให้คงที่ภายใต้ภาระการตัดที่แตกต่างกัน — เมื่อการตัดหนักเพิ่มแรงบิดโหลด แอมพลิฟายเออร์จะตรวจจับการลดลงของความเร็วทันทีผ่านการป้อนกลับของเซ็นเซอร์ และชดเชยโดยการเพิ่มเอาต์พุตแรงบิดมอเตอร์

การวางแนวสปินเดิล ใช้พัลส์อ้างอิงศูนย์ (เครื่องหมาย) เพื่อตรวจจับเมื่อสปินเดิลถึงตำแหน่งเชิงมุมที่เฉพาะเจาะจง

CNC สั่งให้สปินเดิลลดความเร็วและหยุดที่ตำแหน่งที่ตรวจพบเครื่องหมายวางแนว ทำให้สปินเดิลหยุดนิ่งที่ตำแหน่งที่สามารถทำซ้ำได้ทางกลสำหรับการเปลี่ยนเครื่องมือ การจัดการชิ้นงาน หรือการวัดชิ้นงาน

บนศูนย์กลางเครื่องจักร การวางแนวสปินเดิลเป็นการทำงานอัตโนมัติที่เรียกใช้ในแต่ละรอบการเปลี่ยนเครื่องมือ

การต๊าปแบบแข็ง ซิงโครไนซ์การเคลื่อนที่ของสกรูนำแกน Z กับการหมุนสปินเดิล เพื่อให้ทุกการหมุนของสปินเดิลสอดคล้องกับระยะพิทช์เกลียวของการเคลื่อนที่แกน Z อย่างแม่นยำ CNC อ่านการป้อนกลับตำแหน่งเซ็นเซอร์สปินเดิลแบบเรียลไทม์และป้อนไปยังการประมาณค่าเซอร์โวแกน Z สร้างการเคลื่อนที่ตัดเกลียวแบบซิงโครไนซ์โดยไม่ต้องใช้ตัวจับดอกต๊าปแบบลอย

ความละเอียดตำแหน่งของเซ็นเซอร์สปินเดิลเป็นตัวกำหนดความแม่นยำของระยะพิทช์เกลียวที่สามารถทำได้ในการต๊าปแบบแข็ง

เซ็นเซอร์ครบวงจรพร้อม PCB — "ครบวงจร" หมายถึงอะไร

A20B-9001-0780 ถูกอธิบายและขายเป็นชุดเซ็นเซอร์ครบวงจร ซึ่งรวมถึงทั้งตัวเรือนออปติคัลปิคอัพ (พร้อมแหล่งกำเนิดแสง LED และชุดตรวจจับแสง) และ PCB (แผงวงจรพิมพ์) ที่ปรับสภาพและขยายสัญญาณดิบของชุดตรวจจับแสงให้เป็นเอาต์พุตพัลส์ดิฟเฟอเรนเชียลที่ขั้วต่อ 12 พินส่งออก

ในบางการออกแบบเซ็นเซอร์ ส่วนประกอบออปติคัลปิคอัพและอิเล็กทรอนิกส์ปรับสภาพสัญญาณเป็นส่วนประกอบที่แยกจากกัน — ส่วนประกอบปิคอัพสร้างกระแสโฟโตไดโอดแบบอะนาล็อกที่อ่อน และ PCB จะขยายและแปลงเป็นเอาต์พุตดิจิทัลที่สะอาด เหมาะสำหรับการส่งผ่านสายเคเบิลไปยังไดรฟ์

PCB มักจะมีวงจรควบคุมแหล่งจ่ายไฟสำหรับอิเล็กทรอนิกส์ภายในเซ็นเซอร์ เมื่อชุดเซ็นเซอร์ถูกอธิบายว่า "ครบวงจรพร้อม PCB" หมายความว่าผู้ซื้อจะได้รับเซ็นเซอร์ที่ใช้งานได้พร้อมติดตั้ง ซึ่งต้องการเพียงการเชื่อมต่อกับส่วนยึดมอเตอร์และสายเคเบิล 12 พินไปยังแอมพลิฟายเออร์ — ไม่จำเป็นต้องมี PCB แยกต่างหาก

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญในตลาดการซ่อมแซมและอะไหล่ เนื่องจากส่วนประกอบเซ็นเซอร์บางอย่างถูกขายเป็นชิ้นส่วนแต่ละชิ้น — เฉพาะตัวเรือนปิคอัพ หรือเฉพาะ PCB — สำหรับช่างเทคนิคที่ทำการซ่อมแซมระดับส่วนประกอบ

A20B-9001-0780 ที่ขายเป็นเซ็นเซอร์ครบวงจรพร้อม PCB คือชุดประกอบทั้งหมดสำหรับการเปลี่ยนเซ็นเซอร์ทั้งชุด แทนที่จะเป็นการบริการระดับส่วนประกอบ

A20B-9001-0780 และ A20B-9001-0800 — หมายเลขอ้างอิงทั่วไป

A20B-9001-0780 และ A20B-9001-0800 เป็นหมายเลขอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด ซึ่งปรากฏร่วมกันในหมวดหมู่เซ็นเซอร์สปินเดิล AC สำหรับมอเตอร์สปินเดิล Fanuc รุ่นก่อนหน้า

ทั้งสองเป็นเซ็นเซอร์ป้อนกลับแบบ 12 พินแบบออปติคัลปิคอัพที่ใช้สำหรับฟังก์ชันการควบคุมมอเตอร์สปินเดิล Fanuc เดียวกัน และหมายเลขทั้งสองมักจะถูกอ้างอิงข้ามกันในตลาดอะไหล่และซ่อมแซมของ Fanuc

ความสัมพันธ์ระหว่างหมายเลขชิ้นส่วนเหล่านี้มักจะสะท้อนถึงเวอร์ชันการผลิตที่แตกต่างกันหรือรูปแบบการประกอบของตระกูลเซ็นเซอร์เดียวกัน — การแก้ไขบอร์ด PCB ที่แตกต่างกันหรือการกำหนดค่าส่วนประกอบออปติคัล — ซึ่งเข้ากันได้ทางฟังก์ชันและใช้แทนกันได้ในการใช้งานบริการบนมอเตอร์ประเภทเดียวกัน

ในทางปฏิบัติ เมื่อเซ็นเซอร์สปินเดิลจากตระกูลนี้เสียหายและเครื่องจักรหยุดทำงาน หมายเลขอ้างอิงทั้ง -0780 และ -0800 จะถูกประเมินสำหรับซีรีส์มอเตอร์และการกำหนดค่าขั้วต่อเฉพาะก่อนที่จะเลือกอะไหล่ทดแทน

เอกสาร Fanuc เดิมของมอเตอร์ ป้ายชื่อ หรือข้อมูลพารามิเตอร์มอเตอร์ของ CNC จะให้ประเภทเซ็นเซอร์ที่แน่นอนสำหรับเครื่องจักรเฉพาะ

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: อาการใดบ่งชี้ว่าเซ็นเซอร์สปินเดิล A20B-9001-0780 เสียหาย?

อาการที่พบบ่อย ได้แก่: ความไม่เสถียรของความเร็วสปินเดิลที่รอบต่อนาทีต่ำ (CNC สูญเสียการนับพัลส์ที่เชื่อถือได้ที่ความเร็วต่ำ ทำให้เกิดการแกว่งหรือความเร็วผิดปกติ), ความล้มเหลวในการวางแนวสปินเดิล (CNC ไม่สามารถหาตำแหน่งเครื่องหมายวางแนวได้ ทำให้รอบการเปลี่ยนเครื่องมือยกเลิกด้วยสัญญาณเตือนตำแหน่ง), ข้อผิดพลาดในการต๊าปแบบแข็ง (การซิงโครไนซ์ระหว่างสปินเดิลและแกน Z ขาดหาย ทำให้เกิดความเสียหายของเกลียวหรือสัญญาณเตือนการต๊าป) และการสูญเสียการป้อนกลับสปินเดิลโดยสมบูรณ์ (สัญญาณเตือนไดรฟ์สปินเดิล โดยทั่วไปคือข้อผิดพลาดการป้อนกลับความเร็วหรือสัญญาณเตือนการตัดการเชื่อมต่อเอ็นโค้ดเดอร์บนจอแสดงผลแอมพลิฟายเออร์สปินเดิล Fanuc) การปนเปื้อนทางกายภาพของดิสก์ออปติคัลหรือส่วนประกอบปิคอัพ — จากการรั่วไหลของน้ำมันหล่อเย็นผ่านซีลเพลาที่สึกหรอ — เป็นหนึ่งในกลไกความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุด

คำถามที่ 2: สามารถทำความสะอาดและปรับปรุงเซ็นเซอร์ A20B-9001-0780 ได้หรือไม่ หรือความล้มเหลวต้องเปลี่ยนใหม่ทั้งหมด?

ในหลายกรณี เซ็นเซอร์สปินเดิลจะเสียหายเนื่องจากการปนเปื้อน แทนที่จะเป็นความล้มเหลวของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์

หากน้ำมันหล่อเย็น น้ำมัน หรืออนุภาคโลหะเข้าสู่ตัวเรือนเซ็นเซอร์และปนเปื้อนดิสก์ออปติคัลหรือส่วนประกอบปิคอัพ การทำความสะอาดอย่างระมัดระวังอาจคืนการทำงานได้ — โดยที่ส่วนประกอบออปติคัลเองไม่เป็นรอยหรือเสียหายถาวร

ผู้เชี่ยวชาญด้านบริการที่ทำงานกับมอเตอร์สปินเดิล Fanuc จะทำความสะอาดและทดสอบเซ็นเซอร์เป็นประจำก่อนที่จะตัดสินว่าเสียหาย

หาก PCB เสียหายเนื่องจากการรั่วไหลของความชื้นหรืออายุการใช้งานของส่วนประกอบ การซ่อมแซมในระดับส่วนประกอบก็เป็นไปได้สำหรับช่างเทคนิคที่มีทักษะด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่เหมาะสม

การเปลี่ยนเซ็นเซอร์ทั้งชุด (ด้วยยูนิตใหม่หรือยูนิตที่ทดสอบแล้วว่าดี เช่น A20B-9001-0780) เป็นวิธีที่เร็วที่สุดในการนำเครื่องจักรกลับมาผลิตได้เมื่อไม่มีความสามารถในการซ่อมแซม ณ สถานที่

คำถามที่ 3: เซ็นเซอร์ถูกอธิบายว่าสำหรับมอเตอร์สปินเดิล AC "รุ่นก่อนหน้า" CNC Fanuc รุ่นใดที่ใช้เซ็นเซอร์นี้?

เซ็นเซอร์ประเภทนี้เกี่ยวข้องกับมอเตอร์สปินเดิล AC ซีรีส์ก่อนหน้าของ Fanuc — มอเตอร์ที่จับคู่กับ CNC Fanuc ซีรีส์ 0, ซีรีส์ 10, ซีรีส์ 15 และซีรีส์ 16 ซึ่งครอบคลุมการผลิตเครื่องมือเครื่องจักรตั้งแต่ประมาณกลางทศวรรษ 1980 ถึงปลายทศวรรษ 1990

มอเตอร์สปินเดิลรุ่นหลังของ Fanuc — ซีรีส์ Alpha และจากนั้นซีรีส์ Alpha i / Beta i — ใช้การออกแบบเซ็นเซอร์ที่แตกต่างกัน (เอ็นโค้ดเดอร์ตระกูล Mi sensor / A860-series) พร้อมขั้วต่อและโปรโตคอลสัญญาณที่แตกต่างกัน

A20B-9001-0780 มีไว้สำหรับมอเตอร์รุ่นเก่าโดยเฉพาะ และไม่สามารถใช้แทนที่เซ็นเซอร์ที่ใช้กับมอเตอร์ Alpha หรือ Alpha i รุ่นใหม่ของ Fanuc ได้

คำถามที่ 4: เซ็นเซอร์ติดตั้งอยู่บนเพลาของมอเตอร์สปินเดิลหรือไม่ และต้องมีการปรับเทียบหรือปรับแต่งหลังจากการเปลี่ยนหรือไม่?

เซ็นเซอร์ออปติคัลปิคอัพมักจะติดตั้งที่ด้านหลังของตัวเรือนมอเตอร์สปินเดิล โดยจะตรวจจับดิสก์แบบมีช่องหรือล้อเป้าหมายที่หมุนไปพร้อมกับเพลาของมอเตอร์

ตำแหน่งการติดตั้งจะถูกกำหนดโดยตัวยึดเซ็นเซอร์ของมอเตอร์ — เซ็นเซอร์จะจัดแนวกับดิสก์ภายในค่าความคลาดเคลื่อนทางกลของการติดตั้ง

ในกรณีส่วนใหญ่ การเปลี่ยนเซ็นเซอร์ไม่จำเป็นต้องมีการปรับเทียบตำแหน่งสัมบูรณ์ เนื่องจากตำแหน่งอ้างอิงการวางแนวถูกกำหนดโดยเครื่องหมายศูนย์ของดิสก์เทียบกับศูนย์ทางกลของมอเตอร์ ซึ่งตั้งค่าระหว่างการประกอบมอเตอร์

อย่างไรก็ตาม หลังจากการเปลี่ยนเซ็นเซอร์ ควรตรวจสอบตำแหน่งการวางแนวสปินเดิลบนเครื่องจักรจริง และปรับผ่านพารามิเตอร์ออฟเซ็ตการวางแนวของ CNC หากตำแหน่งหยุดไม่ตรงกับตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือ

คำถามที่ 5: เซ็นเซอร์มีจำหน่ายพร้อมสายเคเบิลหรือไม่ และสายเคเบิลใดที่จำเป็นหากสั่งซื้อโดยไม่มีสายเคเบิล และคุณภาพของสายเคเบิลมีความสำคัญเพียงใด?

สายเคเบิลเซ็นเซอร์ 12 พินจะส่งสัญญาณพัลส์ดิฟเฟอเรนเชียลที่แรงดันค่อนข้างต่ำระหว่างเซ็นเซอร์และแอมพลิฟายเออร์สปินเดิล

สายเคเบิลต้องมีชีลด์เพื่อป้องกันสัญญาณจากสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในบริเวณใกล้เคียงกับมอเตอร์สปินเดิลและไดรฟ์

Fanuc กำหนดให้ใช้สายเคเบิลแบบบิดเกลียวมีชีลด์สำหรับการเชื่อมต่อเอ็นโค้ดเดอร์และเซ็นเซอร์ โดยชีลด์จะต่อลงดินที่ปลายแอมพลิฟายเออร์ การใช้สายเคเบิลที่ไม่เหมาะสม — ไม่มีชีลด์ อิมพีแดนซ์ผิด หรือความยาวมากเกินไป — อาจทำให้สัญญาณเสื่อมสภาพ ซึ่งแสดงออกมาเป็นสัญญาณเตือนสปินเดิลเป็นครั้งคราว การวางแนวผิดปกติ หรือข้อผิดพลาดในการต๊าปแบบแข็ง โดยไม่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดเอ็นโค้ดเดอร์ที่รุนแรง

เมื่อสั่งซื้อโดยไม่มีสายเคเบิล การใช้สายเคเบิลที่ Fanuc กำหนด หรือสายเคเบิลแบบบิดเกลียวมีชีลด์อุตสาหกรรมคุณภาพดีที่มีจำนวนตัวนำและข้อกำหนดชีลด์ที่ถูกต้อง เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเซ็นเซอร์ที่เชื่อถือได้