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7 Achsdynamik 7.2.1 Spursignale und Nullimpulssi gnal der Achse 7.2 Positionsme sssystem Student Guide SIPLACE D-Serie (FSE) 113 ▪ Achscontroller Hauptplatine ▪ Servoverstärker ▪ Motor ▪ Positionsmesssystem bestehend aus…
7 Achsdynamik
7.2 Positionsmesssystem 7.2.1 Spursignale und Nullimpulssignal der Achse
112 Student Guide SIPLACE D-Serie (FSE)
Obwohl es keine Einstellmöglichkeiten am Servo gibt soll die Achsdynamik überprüft werden. Jede Ach
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se hat eine Reibung zu überwinden, je höher diese Reibung desto höher die Amplituden bei Beschleu
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nigung und konstanter Geschwindigkeit. Die höhere Motorkraft bei Beschleunigung und konstanter
Geschwindigkeit kann am unkommutierten Motorstrom-Sollsignal erkannt werden. Eine höhere Reibung
reduziert die nötige Motorkraft während des Verzögerungsabschnitts, so ist die Amplitude des unkom
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mutierten Motorstrom-Sollsignals kleiner.
Achsblockdiagramm am Beispiel X- oder Y-Achse der SIPLACE X-Maschine
Die unterschiedlichen Achstypen unterscheiden sich in Details, aber alle Steueraufgaben werden durch
den Achscontroller ausgeführt. Zwei Steuersignale für 2- oder 3
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Phasen-Achsantriebe werden als Steu
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ersignale an den Servo übertragen. Für DC-Antriebe nutzen wir die gleiche Hardwareprinzipschaltung
mit nur einem Steuersignal zum Servoverstärker. Die einzige Rückkopplung sind die Spursignale vom
Inkrementalgeber zum Achscontroller – ein verfügbarer Tacho (Z-/DP-Achse) wird nicht an das Achs
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system angeschlossen.
Sehen Sie dazu auch...
7.1 Grundsätzliches zur Achsdynamik [ ➙ 109]
7.2
7.2 Positionsmesssystem
Positionsmesssystem
7.2.1
7.2.1 Spursignale und Nullimpulssignal der Achse
Spursignale und Nullimpulssignal der Achse
Die Achssysteme bestehen aus folgenden Teilen.
HINWEIS
Bei mechanischen oder elektrischen Fehlern wird durch die Qualität des A364-Achscontrollers
ein Fehlerzustand durch längere Positionierzeiten oder Signalveränderungen erst bei massi
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ven Abweichungen sichtbar.
7 Achsdynamik
7.2.1 Spursignale und Nullimpulssignal der Achse 7.2 Positionsmesssystem
Student Guide SIPLACE D-Serie (FSE) 113
▪ Achscontroller Hauptplatine
▪ Servoverstärker
▪ Motor
▪ Positionsmesssystem bestehend aus Inkrementalmaßstab und -encoder
Prinzipschaltkreis für Positionsmesssysteme
Legende
Das Achssteuerungssystem mit geschlossenem Positionsregelkreis ermittelt die Achsposition direkt an
der bewegten Achsmechanik. Das Positionsmesssystem erzeugt analoge Spur- und Nullimpulssignale
bei einer Bewegung über den Maßstab. Ein Verstärker, eine Frequenz-Vervielfacherschaltung und ein
Signalformer sind im Inkrementalgebergehäuse integriert. Ein Teststecker für digitale Signale ist auf
dem nächsten Interfaceboard angebracht - oder aber die digitalen Signale können am Spur A/B und Nul
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limpulsausgang des SIPLACE-AxisTester gemessen werden. An der SIPLACE-Maschine sind die Spur
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signale die einzige Rückkoppelschleife in allen Achsansteuersystemen. Dies bedeutet, jeder Fehler der
Spursignalerkennung beeinflusst die Achssteuerung. Die Portalachsen werden bei Erkennen eines
Spursignalfehlers sofort gestoppt und die Kopfachsen beenden die aktuelle Positionierung.
Die Achsposition wird mit einem Positionszähler auf dem Achscontroller mitgezählt. Die Bewegungsrich
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tung der Mechanik wird durch die Phasenlage der beiden Spursignale erkannt. Ein voreilendes 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 analogen Signale
elektronisch vervielfacht.
1 Inkrementalmaßstab mit Nullimpulsen 4 Elektronische Signalmultiplikation und Sig
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naldigitalisierung
2 Inkrementalgeber (encoder) für Spur A-/B-
und Nullimpulssignale (O-Impulse)
5 Teststecker digital Signale
3 Analog Signalausgang und Verstärker 6 Achscontroller
HINWEIS
Die Inkrementalgeber in 1-Feldoptik-Technik sind prinzipiell gleich aufgebaut. Die Sender und
Empfänger der A/B-Zählsignale sind hinter einem gemeinsamen Linsen-Fenster eingesetzt.
HINWEIS
Dieser neue Inkrementalgeber liefert Spursignal-Ausgangsamplituden zwischen 1,8 und
3,6 Vss, gegenüber dem alten Inkrementalgeber mit max. 2,5 Vss.
7 Achsdynamik
7.2 Positionsmesssystem 7.2.2 Nullimpuls des Spursignalgebers
114 Student Guide SIPLACE D-Serie (FSE)
Prinzipielle Signalvervielfachung der analogen Spursignale einer Portalachse
Legende
Die Signalvervielfachung lässt sich als Schmitt-Triggerschaltung darstellen. Beim Signalvergleich des
analogen und digitalen Signals der Achsen erkennt man eine Signalvervielfachung von 25 (siehe Abbil
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dung oben), 10 oder nur 1.
Die Spursignale der C&P-Kopfachsen können nur als digitale Signale gemessen werden. Die analogen
Signale werden direkt im Inkrementalgebergehäuse gewandelt, ohne dass ein Testanschluss für die
analogen Signale bereitgestellt wird.
7.2.2
7.2.2 Nullimpuls des Spursignalgebers
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 Nul
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limpulssignal erkannt wird. Das Nullimpulssignal ist ein analoges Signal, dass durch eine Schmitt-Trig
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gerschaltung digitalisiert wird.
(Messen des Analogsignals durch einstellen der Nulllinie auf die Bildschirmmitte)
1 Analoges Spur-A-Signal Inkrementalgeber 4 Digitales Spur-B-Signal am Teststecker
2 Analoges Spur-B-Signal Inkrementalgeber 5 Periodendauer des analogen Spursignals
3 Digitales Spur-A-Signal am Teststecker 6 Periodendauer des digitalen Spursignals