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Student Guide SIPLACE HF/HF3
Ausgabe 09/2005 3 Kommunikation und Steuerung
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3.4 Achsansteuerung
3.4.1 Positionsmesssystem
3.4.1.1 Spursignale und Nullimpulssignal der Achse
Die Achssysteme bestehen aus folgenden Teilen.
– Achscontroller Hauptplatine mit VC 3 Controllern
–Servoverstärker
– Motor
– Positionsmesssystem bestehend aus Inkrementalmassstab und -encoder
Fig. 3.4 - 1 Prinzipschaltkreis für Positionsmesssysteme
Legende
Das Achssteuerungssystem ’mit geschlossenem Positionsregelkreis’ ermitteln die Achsposition
direkt an der bewegten Achsmechanik. Das Positionsmesssystem erzeugt analoge Spur- und
Nullimpulssignale bei einer Bewegung über den Massstab. Ein Verstärker, eine (Frequenz)Ver-
vielfacherschaltung und ein Signalformer ist im Verstärkergehäuse integriert. Ein Teststecker für
digitale Signale ist normalerweise auf dem nächsten ’Interface board’ angebracht - oder aber die
digitalen Signale können am Spur A / B und Nullimpulsausgang des ’SIPLACE Axis Tester’ ge-
messen werden.
An der HF-Maschine sind die Spursignale die einzige Rückkoppelschleife in allen Achsansteuer-
systemen.
(1) Inkrementalmassstab mit Nullimpulsen (2) Inkrementalgeber (encoder) für Spur A- /
B- und Nullimpulssignale (O-puls.)
(3) Analog Signalausgang und Verstärker (4) Elektronische Signalmultiplikation und
Signaldigitalisierung
(5) Teststecker digital Signale (6) Achscontroller
A
B
A /A
B /B
0 -impuls .
/0-impuls .
0 -impuls
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Dies bedeutet jeder Fehler der Spursignalerkennung beeinflußt die Achssteuerung; die Portalach-
sen werden bei erkennen eines Spursignalfehler sofort gestoppt; die Kopfachsen beenden die ak-
tuelle Positionierung bei erkennen eines Spursignalfehlers.
Die Achsposition wird mit einem Positionszähler auf dem Achscontroller mitgezählt. Die Bewe-
gungsrichtung der Mechanik wird durch die Phasenlage der beiden Spursignale erkannt. (ein vor-
eilendes Spur A-signal heißt Bewegung nach rechts; ein voreilendes Spur B-signal - heißt
Bewegung nach links).
Um das Inkrementalsystem auch für unsere hohe Auflösung robust zu gestalten werden die ana-
logen Signale elektronisch vervielfacht.
Fig. 3.4 - 2 Prinzipielle Signalvervielfachung der analogen Spursignale einer Portalachse
Legend
Die Signalvervielfachung läßt sich als ’Schmitt Trigger’schaltung vorstellen. Beim Signalvergleich
des analogen und digitalen Signale der Achsen erkennt man eine Signalvervielfachung von 25
(see Fig. 3.4 - 2), 10 oder nur 1.
Die Spursignale der C&P-Kopfachsen können nur als digitale Signale gemessen werden. Die ana-
logen Signale werden direkt im Gebergehäuse gewandelt ohne daß ein Testanschluß für die ana-
logen Signale bereit gestellt ist.
(1) Analoges Spur A-signal Inkrementalgeber (2) Analoges Spur B-signal Inkrementalgeber
(3) Digitales Spur A-signal am Teststecker (4) Digitales Spur B-signal am Teststecker
(5) Periodendauer des analogen Spursignals (6) Periodendauer des digitalen Spursignals
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3.4.1.2 Nullimpuls des Spursignalgebers
Jedes Inkrementalmesssystem benötigt zu Beginn eine Initialisierung. Das heißt jede Achse führt
einen Achsreferenzlauf aus.
Beim Referenzlauf sucht jede Achse eine bestimmte Position - die durch das Nullimpulssignal er-
kannt wird. Das Nullimpulssignal ist ein analog Signal das durch eine ’Schmitt Trigger’schaltung
digitalisiert wird.
(Messen des Analogsignals durch einstellen der ’Nullinie’ auf die Bildschirmmitte)
Fig. 3.4 - 3 Analoges und digitales Nullimpulssignal (analoge ’Nulllinie’auf Monitormitte gestellt)
Bei etwa 2.5 V erzeugt die ’Schmitt Trigger’schaltung einen kurzen hohen Impuls- den ’Nullimpuls’
des Positionsmesssystems. Ist der Encoder zu nah an den Massstab montiert könnte einer der
Nebenimpulse die ’Schmitt Trigger’schwelle überschreiten und somit fehlerhaft als ’der’ Nullim-
puls erkannt werden. Das heißt dieser ’Nullimpuls’ ist an einer falschen Position des Portals er-
kannt worden. An der HF-Maschine führt dies zu einen LP-Offset. (An S oder HS Maschinen führt
dies zu einem Bestückoffset.) Der digitale Nullimpuls ist am Kopf- Portal-Interface mit einem Tast-
kopf an Pin 8 des Teststeckers zu messen.
Am Nullimpulsausgang der Achstestbox (oder des S
IPLACE AchsTesters SAT) ist der invertierte
Nullimpuls zumessen.
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Der analoge Nullimpuls
muß 0.3 V größer als die
Triggerschwelle für den
digitalen Nullimpuls sein.
Schmitt Trigger Schwelle
Nebenimpulse (Störsignale)
sollen den Grenzwert 0.3 V
kleiner als Triggerschwelle
nicht überschreiten