績(jī)偉GVS2XX系列線性位移傳感器在折彎?rùn)C(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用

文/績(jī)偉測(cè)量技術(shù)（上海）有限公司

隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控折彎?rùn)C(jī)在五金加工企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用中越來越廣泛，不僅提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。數(shù)控折彎?rùn)C(jī)是鈑金行業(yè)工件折彎成形的重要設(shè)備，其作用是將鋼板根據(jù)工藝需要壓制成各種形狀的零件。但對(duì)于所有的數(shù)控折彎?rùn)C(jī)，無法避免的問題就是折彎過程中懸臂結(jié)構(gòu)的側(cè)墻板在滑板（滑塊）下降工作壓力下會(huì)產(chǎn)生反作用力或產(chǎn)生“張口”現(xiàn)象，如果用于測(cè)量行程的線性位移傳感器直接固定在側(cè)墻板上的“C”形架而獨(dú)立于機(jī)架的本體結(jié)構(gòu)，就可以進(jìn)行由于“張口”引起的位移的檢測(cè)和反饋。線性位移傳感器用于數(shù)控折彎?rùn)C(jī)上，可用作位移檢測(cè)，將位移通過信號(hào)輸出的方式反饋出來，其測(cè)量輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖信號(hào)，具有檢測(cè)范圍大、檢測(cè)精度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。因此，鈑金折彎成形要想實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)，位移傳感器的設(shè)計(jì)制作工藝、穩(wěn)定性與精度等級(jí)等都需要達(dá)到非常高的要求。

績(jī)偉GVS2XX系列線性位移傳感器是基于光電或磁電技術(shù)的增量式或絕對(duì)式信號(hào)的位移傳感器，簡(jiǎn)稱光柵尺或者磁柵尺。該系列線性位移傳感器“一尺四型”，即一種機(jī)械尺寸、四種不同型號(hào)（GVS219/GVS215/GVS206S/GVS202S），如圖1所示，其中GVS215和GVS202S增量式信號(hào)的位移傳感器被廣泛應(yīng)用于數(shù)控折彎?rùn)C(jī)領(lǐng)域，如圖2所示。其主要作用是將數(shù)控折彎?rùn)C(jī)滑板（滑塊）運(yùn)行位置反饋給折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)后控制比例伺服閥開口大小，從而控制油缸液壓油的流量，使滑板（滑塊）運(yùn)行到預(yù)定位置，進(jìn)而折彎出預(yù)期形狀的鈑金件。線性位移傳感器與數(shù)控系統(tǒng)、比例伺服閥和油缸組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，折彎?rùn)C(jī)軸同步控制亦需要線性位移傳感器提供位置反饋。

圖1 GVS2XX系列線性位移傳感器一尺四型

圖2 折彎?rùn)C(jī)上線性位移傳感器位置示意圖

線性位移傳感器的組成及工作原理

組成

績(jī)偉GVS2XX系列線性位移傳感器有光柵尺和磁柵尺，主要由構(gòu)件殼體、測(cè)量基體、零參索引限位開關(guān)、讀頭、電氣連接部件、機(jī)械連接部件六大部分組成，如圖3所示。構(gòu)件殼體主要包括鋁型材殼體、鋼制導(dǎo)軌、端蓋、特制密封膠唇、加壓接頭等；測(cè)量基體主要有不銹鋼格柵或磁格柵；讀頭主要包括讀頭支架殼體、哥特式圓弧滾珠軸承、金屬雙托架、電路板、高強(qiáng)度防護(hù)墊片等；零參索引限位開關(guān)主要包括零集磁條和限位磁條；電氣連接部件包括聚氨酯電纜和一體壓鑄M12連接器；機(jī)械連接部件主要有連接桿或鋼絲。

圖3 線性位移傳感器的組成

殼體由鋁型材制成，表面陽極氧化處理，并貼附保護(hù)膜，因而既保證了輕便、耐腐蝕，又保證了美觀。在有油液和粉塵的環(huán)境，尺身和讀頭均可加壓。特制密封膠唇可抵御油污，耐磨損，且具有自阻式特殊表面設(shè)計(jì)。金屬雙托架上的哥特式圓弧滾珠軸承及經(jīng)熱處理和磨削加工的鋼制導(dǎo)軌保證了讀頭運(yùn)動(dòng)的精度和直線度。讀頭帶高強(qiáng)度墊片，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP67。讀頭出線方向可調(diào)，電纜表皮材質(zhì)為PUR，可連續(xù)運(yùn)動(dòng)，一端鍍鋅散線或帶一體壓鑄M12連接器。零集磁條為設(shè)備回零提供零位標(biāo)識(shí)，限位磁條為設(shè)備安全運(yùn)行行程提供保護(hù)。

工作原理

光柵尺：光柵尺采用反射光方式，讀數(shù)系統(tǒng)由LED作為光柵尺的光源，光源穿過移動(dòng)光柵到達(dá)刻線鋼帶表面后再反射到光電接收裝置，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)或者數(shù)字量信號(hào)輸出，如圖4所示。

圖4 光柵尺原理

磁柵尺：磁尺上的錄制磁極生成帶有不同方向的磁場(chǎng)，讀磁頭在沿著磁尺運(yùn)動(dòng)的過程中感應(yīng)到磁場(chǎng)的變化并將這個(gè)磁場(chǎng)變化經(jīng)電路轉(zhuǎn)化為模擬量信號(hào)或者數(shù)字量信號(hào)輸出，如圖5所示。

圖5 磁柵尺原理

線性位移傳感器的特點(diǎn)

績(jī)偉GVS2XX系列線性位移傳感器具有以下特點(diǎn)：

⑴自校正，自帶導(dǎo)軌分辨率選擇多，精度高；

⑵無接觸閱讀器頭，無摩擦，使用壽命長(zhǎng)且耐臟；

⑶帶磁性零點(diǎn)設(shè)定裝置，在整個(gè)測(cè)量長(zhǎng)度上每10mm設(shè)定一個(gè)參考索引，兩端均可；

⑷兩端均可安裝安全限位開關(guān)且位置可調(diào)；

⑸可調(diào)電纜輸出方向和可調(diào)磁性零點(diǎn)設(shè)定裝置安裝位置，機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)計(jì)使線性位移傳感器具有對(duì)稱性，適用于折彎?rùn)C(jī)的兩側(cè)鏡像安裝，只需在系統(tǒng)更改一側(cè)的計(jì)數(shù)方向。

線性位移傳感器安裝注意事項(xiàng)及安裝實(shí)例

績(jī)偉GVS2XX系列線性位移傳感器安裝有連接桿安裝和鋼絲安裝，如圖6所示，在折彎?rùn)C(jī)上安裝時(shí)必須注意四個(gè)方面。

圖6 連接桿安裝和鋼絲安裝

⑴推薦讀頭固定，尺身移動(dòng)。若讀頭移動(dòng)，請(qǐng)注意線纜的最小彎曲半徑應(yīng)大于80mm。線性位移傳感器外殼與導(dǎo)軌面平行度應(yīng)保證在±0.1mm以內(nèi)。

⑵尺身安裝后，各屏蔽線有效連接，線纜屏蔽線和尺身端頭螺釘間電阻小于1Ω。

⑶零參考點(diǎn)位置，折彎?rùn)C(jī)需要保證Y1和Y2兩邊線性位移傳感器的零參考點(diǎn)在同一高度。此系列線性位移傳感器零參考點(diǎn)和限位開關(guān)位置皆可調(diào)。

⑷注意折彎時(shí)喉口變形的影響。

績(jī)偉GVS215磁柵尺在折彎?rùn)C(jī)上的安裝如圖7所示。

圖7 安裝實(shí)例

常見問題及排查

績(jī)偉GVS2XX系列線性位移傳感器使用過程中常見問題及排查方法：

⑴回零過程中，滑板撞到油缸。原因是系統(tǒng)未接收到零點(diǎn)信號(hào)，即回零失敗，應(yīng)檢查尺身零參考點(diǎn)是否在同一高度、零點(diǎn)信號(hào)線是否損壞、線性位移傳感器自身有無零點(diǎn)信號(hào)輸出。

⑵回零停止后，滑板一邊高一邊低。原因是兩邊零點(diǎn)位置不同導(dǎo)致，應(yīng)檢查尺身零參考點(diǎn)是否在同一高度并調(diào)整在同一高度。

⑶回零停止后，系統(tǒng)Y1和Y2位置值不一致。原因是系統(tǒng)零點(diǎn)參數(shù)設(shè)置問題，應(yīng)檢查系統(tǒng)零點(diǎn)參數(shù)值并調(diào)整。

⑷滑板下壓至目標(biāo)位置，一邊高一邊低。原因是零點(diǎn)位置不正確或線性位移傳感器反饋不正確，應(yīng)檢查零點(diǎn)位置是否正確，用百分表或千分表測(cè)量線性位移傳感器反饋值是否準(zhǔn)確。

⑸新線性位移傳感器首次使用，無數(shù)值反饋。應(yīng)檢查線纜和接頭定義是否正確、線性位移傳感器內(nèi)部是否被損壞、供電是否正確等。

結(jié) 束 語

績(jī)偉GVS2XX線性位移傳感器在折彎?rùn)C(jī)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，已積累了豐富的行業(yè)使用經(jīng)驗(yàn)。線性位移傳感器的精度對(duì)折彎?rùn)C(jī)的性能有至關(guān)重要的作用，績(jī)偉GVS2XX線性位移傳感器具有良好的精度，可滿足折彎?rùn)C(jī)的使用要求，即便懸空折彎也能滿足精度和分辨率要求。絕對(duì)式線性位移傳感器的優(yōu)點(diǎn)是開機(jī)后直接得到當(dāng)前位置信息，無需“歸零”操作，提高了生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化數(shù)控折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)；絕對(duì)位置計(jì)算在讀頭中完成，無需后續(xù)細(xì)分電路；采用串行通信技術(shù)，通信可靠；目前歐美國家越來越多的高端折彎?rùn)C(jī)廠家正在使用。建議國內(nèi)的折彎?rùn)C(jī)廠家也勇于嘗試創(chuàng)新，提高折彎?rùn)C(jī)的加工水平。