Главная задача подсистемы обратных связей – снабжение системы управления информацией о скорости электродвигателей и реальном положении рабочих инструментов. Подсистемы обратных связей могут быть замкнутого или открытого типа.
Системы замкнутого типа используют внешние датчики обратных связей для проверки нужных параметров.
Системы открытого типа могут фиксировать только наличие или отсутствие сигнала из подсистемы управления. Такие системы не могут дать информации о реальном положении инструмента и в современных станках с ЧПУ не используются.
Датчики положения
В станках с ЧПУ для определения положения инструмента используют два типа датчиков – вращающиеся и линейные.
Вращающиеся датчики положения или энкодеры
Используют для определения круговой скорости электродвигателя. Крепится на вал машины. Состоит этот датчик из диска с растрами (малыми радиальными прорезями), источника света и оптического приемника. Диск крепится на валу, а приемник и источник света устанавливаются по разные стороны диска.
Вал электродвигателя вращается и вращает вал энкодера, а лучи от источника света проходят отверстия в диске и улавливаются оптическим приемником. Работу энкодера можно сравнить с переключателем, который будет переключатся при попадании лучей света на него. Это позволяет определить положение механизма и направление вращения двигателя, а полученную информацию отправить в подсистему управления.
У вращающихся датчиков имеется один, но ощутимый недостаток – они не могут напрямую измерять линейное перемещение. С их помощью можно получить только расчетное значение, которое будет основываться на данных ходового винта. Из-за этого недостатка энкодеры в высокоточных станках с ЧПУ не применяются. Вращающиеся датчики положения используют в конструкциях шпинделя для получения данных об угловом положении и скорости вращения.
Линейные датчики положения
Линейные датчики положения используют практически все современные станки с ЧПУ. Они позволяют довольно точно определить абсолютную или относительную позицию рабочего механизма. У датчиков имеется два взаимосвязанных узла – считывающую головку и растровую шкалу.
Вдоль направляющих располагается растровая шкала (1), которая представляет из себя линейку с малыми прорезями (растрами). Считывающая головка перемещается вместе с рабочим органом и состоит из осветителей (2), фотоприемников (3), индикаторной пластины (4). На пластине индикаторной присутствуют два растровых участка для формирования двух сигналов. При перемещении считывающей головки вдоль шкалы световые сигналы осветителей проходят через индикаторную пластину, затем через шкалу, после чего фотоприемник их регистрирует. Полученные сигналы позволяют определить направление и величину перемещения. На растровую шкалу могут наносить дополнительные метки для создания собственного начала отсчета.
Для нормального функционирования системе ЧПУ также необходима информация о скорости, ускорении и замедлении рабочего органа. Это необходимо для точного позиционирования. При перемещении рабочего органа в нужную позицию он заранее начинает замедление, чтоб не «промахнутся» и остановится точно в требуемой координате.
Датчики состояния исполнительных органов
Датчики перемещения не единственные, которые используют в станках с ЧПУ. Например, инфракрасные датчики используют для автоматического измерения, а термопары (температурные датчики) применяют для контроля температуры масла, воздуха, исполнительных органов, а также для расчета температурного расширения компонентов станка.
