主軸上加裝傳感器，能提高夾持效果嗎？

jiajoin

傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，能使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量，無論是安裝在機(jī)械手上的傳感器，還是本文馬上要提到的安裝在主軸上得到傳感器，都能提高機(jī)器生產(chǎn)和工作的效率。

Pepperl+Fuchs（倍加福）公司的PMI無接觸感應(yīng)傳感器，應(yīng)用于機(jī)床主軸上的這種傳感器可以測得與夾具運(yùn)動(dòng)方向一致的極簡易的控制盤的位置。由于這種傳感器不受距離的影響，因此，即使是主軸存在著同心度誤差，也可以連續(xù)提供無跳躍或電子抖動(dòng)的位置信號(hào)。

那它與傳統(tǒng)的技術(shù)方案有什么不同嗎？傳統(tǒng)常規(guī)的方法是采用一種機(jī)械終端開關(guān)來確定軸向夾持位置。

首先，主軸是機(jī)床的核心部件，它決定著加工工件的尺寸精度和表面質(zhì)量。主軸的主要任務(wù)在于切削過程中對(duì)刀具進(jìn)行精確和安全的引導(dǎo)。通過采用自動(dòng)化的刀具更換裝置，可以降低各道工序之間的換刀時(shí)間，提高整臺(tái)加工設(shè)備的效益。無論是直接驅(qū)動(dòng)的主軸，還是間接驅(qū)動(dòng)的主軸，每個(gè)刀具主軸均擁有一套夾持裝置。夾緊和松開單元可以采用氣動(dòng)方式，也可以采用液壓或電動(dòng)方式，并通過軸向移動(dòng)拉桿裝置來控制夾持狀態(tài)。主軸會(huì)把軸向移動(dòng)的準(zhǔn)確行程信息反饋給加工中心的控制系統(tǒng)。

而這些以往所有的感應(yīng)模擬夾持問詢技術(shù)均需借助于錐形的控制盤。這種控制盤必須得到非常精確的加工和定位。若在夾持過程中拉桿發(fā)生受熱延伸，則會(huì)導(dǎo)致主軸的同心度誤差和控制盤的高度沖擊。因此，在這種狀況下，傳統(tǒng)的接近傳感器會(huì)提供錯(cuò)誤的信號(hào)。過濾這些錯(cuò)誤信息需要耗費(fèi)很多時(shí)間，并無謂地延遲了夾持控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)回路。

較新型的技術(shù)方案則已經(jīng)完美地解決這些問題。新技術(shù)采用無接觸的感應(yīng)接近開關(guān)，它既可以進(jìn)行二進(jìn)制開關(guān)動(dòng)作，也可以對(duì)刀具夾持器位置進(jìn)行連續(xù)和模擬的控制。在一個(gè)純二進(jìn)制的位置問詢中，各個(gè)夾持位置只能夠被近似測出，而模擬位置問詢則可以對(duì)整個(gè)工作流程中的夾持狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)控。通過這種連續(xù)模擬信號(hào)反饋功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)夾持狀態(tài)的在線監(jiān)控，并可直接干預(yù)潛在的夾持力損耗的危險(xiǎn)。由此可以改善加工質(zhì)量并提高整個(gè)夾持過程的安全性。

那么現(xiàn)在來較為詳細(xì)地介紹一下PMI傳感器和它在機(jī)床主軸的應(yīng)用。

PMI傳感器可以提供穩(wěn)定的、與行程成正比的初始信號(hào)，其測量范圍至14mm。在位置分辨率為33μm的情況下，這種傳感器的工作精度明顯要高于傳統(tǒng)的接近開關(guān)。傳感器在安裝到主軸上之后，刀具夾持器的行程便會(huì)被一次性地讀入到電子系統(tǒng)里。傳感器的初始信號(hào)也可以被設(shè)定為8mm或10mm的較短的夾持行程刻度。這樣即可省去對(duì)每個(gè)終端開關(guān)的信號(hào)接收和費(fèi)時(shí)費(fèi)力的糾偏。通過PMI技術(shù)，即使主軸已經(jīng)安裝到機(jī)床設(shè)備或加工中心上，制造廠商也可以更有效率地在機(jī)床設(shè)備上調(diào)節(jié)主軸，設(shè)備操作人員也可對(duì)位置數(shù)值進(jìn)行簡單的校準(zhǔn)。由于所需的連接螺栓的數(shù)量較小，因此，不僅監(jiān)控系統(tǒng)安裝起來比較簡便，同時(shí)也可降低因振動(dòng)引起的各位置開關(guān)松動(dòng)的危險(xiǎn)。

通過一個(gè)內(nèi)置的處理器，PMI系統(tǒng)可成為一個(gè)智能型的機(jī)電信號(hào)轉(zhuǎn)換器。在最簡單的情況下，傳感器可模擬斜面或控制錐體的連續(xù)信號(hào)斜坡。此外，還可為初始信號(hào)設(shè)立模型。由此可以對(duì)不同坡度范圍作出定義。通過這種配置，設(shè)備的控制系統(tǒng)可以省去運(yùn)算過程，并可加快夾持調(diào)節(jié)器的速度。

而所提供的PMI-F112型傳感系統(tǒng)還可以設(shè)有IO-Link接口。該接口除了純粹過程數(shù)據(jù)傳送功能之外，也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的參數(shù)改寫或?qū)λ�記錄的事件�?shù)據(jù)進(jìn)行周期性的摘錄。在夾持過程中，通過動(dòng)態(tài)參數(shù)改寫，可以對(duì)因拉桿長度膨脹而發(fā)生的工作點(diǎn)的推移進(jìn)行補(bǔ)償。而所記錄的事件數(shù)據(jù)除了可以是主軸作業(yè)時(shí)間之外，還可以是夾持事件的數(shù)量。在經(jīng)過一定數(shù)量的夾持循環(huán)之后，主軸即會(huì)主動(dòng)申報(bào)維護(hù)。這個(gè)內(nèi)置功能是將來監(jiān)控機(jī)床主軸運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)非常重要的組件功能。

最后，傳感器不僅在機(jī)床主軸應(yīng)用，早已滲透到各行各業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)，甚至于宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等極其之泛的領(lǐng)域�？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。

（來源機(jī)械社區(qū)）

前景錢

應(yīng)該影響不大吧

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能測到掉沒掉刀還是有作用的。