CNC チューブ ベンダーのホーミング問題のトラブルシューティング

Oct 29, 2023

ホーム スイッチは、軸を希望の位置に配置するための情報を制御システムに提供します。 このタイプのスイッチは非常に正確ですが、機械用途で使用した場合、極端な温度や湿度にさらされたり、過度の摩耗が生じたりすると、性能が低下します。 RbSA インダストリアル

編集者注: これは、Robinson Bender Services and Automation Inc. の Jay Robinson によるチューブ ベンディング マシンのトラブルシューティング記事シリーズの最初の記事です。

「オートでは走れない！」

これは、排気ガスメーカーから私にかかってきた、少し絶望的な電話でした。 彼の CNC チューブ ベンダーの電気サーボ軸の 1 つがホーミング中に故障しました。 原点復帰プロセスが完了しないと、制御システムはオペレーターに自動運転を選択させません。 管曲げ加工の生産は事実上停止された。

この種の問題のトラブルシューティングを行うには、機械の各軸がどのように原点に戻るかを理解する必要があります。

CNC チューブ ベンダーを安全に操作するには、制御システムが、クランプ ダイ、圧力ダイ、ベンド アーム、キャリッジ、コレットなど、機械上で移動するあらゆるものの位置を把握している必要があります。 各移動デバイスの正しい位置を決定するプロセスは、ホーミングと呼ばれます。

ホーミング中、指向性 (バンバンとも呼ばれる) デバイスは、他のすべてのデバイスから遠ざかる可能性が最も高い位置に移動します。 たとえば、コレット、クランプ ダイ、および加圧ダイは完全に開いた位置に移動します。

コントロールはさまざまな方法を使用してデバイスの位置を決定できます。 最も単純な形式では、制御システムは指向性デバイスを一定時間動かし、その時間が経過するとデバイスが目的の位置に完全に移動したとみなします (通常はその移動の全長)。

制御システムは、一連のスイッチを使用して指向性デバイスの位置を決定することもありますが、これは不正確になる可能性があります。 たとえば、圧力ダイには開いたスイッチと閉じたスイッチがありますが、合計移動距離は数インチになる場合があります。 その移動の途中にある場合、開スイッチも閉スイッチもオンになり、制御装置はダイがどこにあるのかを認識できなくなります。 コントロールは、ダイの位置を正確に決定するために、ダイをいずれかの位置に移動する必要があります。

サーボ軸では、制御システムは正確な位置フィードバックを使用して、位置、移動方向、および速度を決定します。 その情報は軸の制御に使用されます。 CNC チューブ ベンダー上で動くものはほとんどすべてサーボ制御できるように設計できますが、最も一般的なものはベンド アーム、チューブを供給するキャリッジ、およびチューブの回転です。

サーボ軸のフィードバックはエンコーダによって提供され、エンコーダは動き情報をカウントの形で制御システムに中継します。 機械を最初にセットアップするとき、技術者は動作単位ごとのカウント数を決定します。 直線軸では、これはインチあたりのカウントまたはミリメートルあたりのカウントになる可能性があります。 回転軸では、回転角度ごとのカウントです。

エンコーダはアブソリュートまたはインクリメンタルにすることができます。 アブソリュートエンコーダは、機械の電源のオン/オフに関係なく、また電源がオフのときに軸が移動した場合でもカウントデータを保存します。 機械の電源が入っているとき、制御システムはこの保存されたデータを使用して軸の実際の位置を決定します。必ずしも新たな原点復帰プロセスを実行する必要はありません。 インクリメンタル エンコーダは移動中にカウントを提供しますが、データ ストレージはありません。 制御システムは実際の位置を決定し、移動方向のいずれかのカウントの変化に継続的に対応することで位置データを維持する必要があります。 ホーミング中、軸は既知の位置までゆっくりと移動し、その後、制御はカウントの変化に基づいてすべての位置データを維持します。

インクリメンタル エンコーダを使用すると、サーボ軸の既知の位置をいくつかの異なる方法で決定できます。

CNC チューブ ベンダーには、インクリメンタル エンコーダまたはアブソリュート エンコーダを備えたサーボ軸を混在させることができ、各サーボ軸は位置を決定するために異なる方法を使用する場合があります。 たとえば、ベンド アームはスイッチによって確認された失速によってホームに戻る可能性があり、キャリッジは全移動量の終わり近くでスイッチに移動した後、マーカー パルスを使用する場合があります。 ホーミングのプロセス中、ある軸の動きが他の軸に損傷を与えないように、各軸は特定のシーケンスで移動します。 機械の物理的設計によって、最も安全な順序と動作の方向が決まります。 通常、指向性デバイスは完全に開いた位置に移動し、絶対軸は安全な位置に移動し、インクリメンタル軸はスイッチ、ストール、またはマーカー パルスを使用してそれぞれのホーミング プロセスを経て移動します。 シーケンス全体が完了すると、マシンはホームに戻ります。

原点復帰シーケンスが完了せず、自動化操作で実行できない機械では、電動サーボモーターを使用して垂直に移動し、インクリメンタル エンコーダーを介して制御にフィードバックを提供する軸に問題がありました。 ホーミング中のその位置は、可能性のある下向きの移動の終わり近くのスイッチに移動した後、マーカーパルスを見つけることによって決定されました。 ホーミング中、垂直軸はホームポジションを見つけるために移動されるシーケンスの最後でしたが、そのドライブは最終的にモーターに過負荷がかかっていることを表示し、モーターに障害が発生しました。 これはホーミング シーケンスの最後の軸であったため、これがホーミングが完了しない唯一の原因であると確信していました。

機械オペレータと遠隔で作業しながら、垂直軸の原点復帰中に機械が行うべき動作を説明しました。つまり、近接スイッチの前を通過するまで下降し、短時間停止し、その後、検出中に短い距離上に移動します。マーカーパルス。 マーカーが見つかると、コントロールは正しい位置を割り当て、ホーミングが完了します。 排気メーカーは、移動軸の経路をたどることでスイッチを簡単に見つけることができました。

ドライブの過負荷障害を解決した後 (マシン全体の電源を切ってから再度オンにする必要がありました)、軸を手動で上向きにジョグできると判断しました。 再度ホーミングを試みると、予想通り、軸は移動限界に向かって下方に移動しましたが、スイッチを通過しても停止するのではなく、移動の終わりに達するまで下降を続け、最終的にハードストップに達しました。 軸が近接スイッチの前を通過したときに軸が停止して方向が変わることが予想されていたため、頭の回転の速いオペレーターは非常停止ボタンを押して機械を停止し、さらなるモーターの過負荷を防ぎました。

結局のところ、スイッチは軸が移動の終わりに近づいているという信号を制御装置に送っていなかったため、制御装置が方向を反転してマーカー パルスの検索を開始することはありませんでした。 スイッチを固定しているナットの 1 つが振動で緩み、スイッチが動いた。 スイッチの位置を簡単に調整し、機械を再ホームした後、メーカーは生産に戻りました。