Устройство и наладка электрооборудования управления

К электрооборудованию управления станками с ЧПУ относят аппаратуру автоматического управления (путевые выключатели, кнопки управления, переключатели управления, магнитные пускатели и др.), аппаратуру защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители, тепловое реле), аппаратуру питания и сигнализации (пакетные переключатели, универсальные переключатели и др.).

Электрические схемы управления электрооборудованием станков с ЧПУ различаются сложностью и типами коммутационных устройств и контрольной аппаратурой. Для обеспечения рациональной эксплуатации осуществляют комплексную наладку электрооборудования, под которой понимают комплекс работ по приведению в действие всех элементов электрооборудования, обеспечивающих обработку деталей на станке с ЧПУ. При наладочных работах проверяют электрические параметры цепей коммутационной аппаратуры и других элементов устройств по паспортным данным.

Контактные устройства управления, несмотря на простоту, не всегда удовлетворяют требованиям эксплуатации станков с ЧПУ. В станках с ЧПУ все чаще применяют бесконтактные и полупроводниковые элементы и микросхемы.

Переключатель (выключатель) - устройство, срабатывающее под действием определенной механической силы, и используемое для коммутации электрических цепей или сигнализации (отключения, ограничения) на номинальное напряжение до 380 В переменного тока и до 220 В постоянного тока или для коммутации слаботочных цепей до 60 В переменного и постоянного тока.

Основные требования к переключателям: 1) высокая надежность (долговечность); 2) стабильность электрических и механических характеристик; 3) малое переходное сопротивление замкнутых контактов; 4) малое усилие переключения.

Применяют переключатели следующих типов: пакетные переключатели, выключатели, преключатели галетные и кнопочные. Пакетные переключатели серий ПП и ПВ применяют в качестве коммутационных аппаратов в схемах управления станками в электрических цепях переменного и постоянного тока напряжением (табл. 8).

Устройство и наладка электрооборудования управления

 

Устройство и наладка электрооборудования управления

Для переключателей серий ПП и ПВ допустима частота переключения до 300 за 1 ч. Режим работы может быть продолжительный, прерывисто-продолжительный, повторно-кратковременный. Механическая износостойкость переключателей допускает до 30000 переключений, а коммутационная износостойкость при переменном и постоянном номинальном токе Iном и напряжении UНОМ допускает до 15000 циклов. Гарантийный срок на переключатели 2 года.

Пакетные переключатели состоят из контактной системы и переключающего механизма. Контактная система собирается из отдельных секций. Секция (рис. 37,а) состоит из корпуса 3, в пазах которого находятся неподвижные контакты 2 с винтами для подключения проводов сети, пружинящих подвижных контактов 1 с фибровыми искрогасителями и шайб 4. Отдельные секции собирают на скобе 1 (рис. 31,6) со стяжными шпильками. Скобы имеют пазы для крепления пакетных переключателей к панели при монтаже. Контакты переключателя скользящие, необходимые усилия нажатия контактов обеспечиваются благодаря пружинящим свойствам подвижных контактов. Переключающий механизм 3 расположен над контактной системой в крышке аппарата. Переключатели снабжены механизмом мгновенного переключения, поэтому скорость перемещения подвижных контактов не зависит от скорости перемещения рукоятки 5. Механизм переключения состоит из пружины, валика 4 с рукояткой, пружинной шайбы (или упора).

Перекидные переключатели типа „Тумблер” используют как выключатели слаботочных электрических цепей или как переключатели на два положения в цепях управления. Рекомендации по эксплуатации и наладке переключателей заключаются в следующем; при их монтаже необходимо принимать меры для предотвращения попадания флюса и припоя внутрь переключателя. Перед его установкой после длительного хранения необходимо произвести многократное (не менее 15 раз) переключение.

Устройство и наладка электрооборудования управления

Переключатели галетные керамические (НГК) предназначены для коммутации электрических цепей при напряжении до 350 В и силе постоянного и переменного тока до 3 А. Переключатели изготовляют с плитами из высококачественной керамики. На каждой плите по окружности расположено 12 контактных лепестков. Переключатели изготовляют следующих разновидностей: по числу положений - 2П. . . 11П, по количеству коммутируемых цепей (направлений) - 2Н. . . 16Н.

Характеристики переключателей типа ПГК (рис. 38): сопротивление изоляции между любыми незамкнутыми контактами, секторами и незамкнутыми с ними контактами, а также между корпусом и любыми контактами при нормальных климатических условиях ≥ 5000 мОм, при максимальной рабочей температуре ≥ 200 мОм; допустимое рабочее напряжение ≤ 350 В; сила тока ≤ 3 А; коммутируемая мощность не более 70 Вт. Износостойкость - не менее 10000 переключений. Под переключением понимается перевод ротора переключателя из одного крайнего положения в другое.

Надо учесть одну особенность коммутационных устройств, это обеспечение работы контактов переключателя, коммутирующего индуктивную нагрузку. Необходимо применять искрогасительные контуры, подключаемые параллельно контактам или нагрузке. Необходимо учитывать, что разные контакты одного и того же переключателя замыкаются и размыкаются неодновременно. Поэтому суммарный ток, коммутируемый параллельно соединенными контактами, не должен превышать максимально допустимого значения для одной пары контактов (рис. 39).

Перед установкой переключателя в аппаратуру станка с ЧПУ после длительного хранения необходимо произвести многократные переключения (не менее 15 раз). В переключателях ПГК на 3; 5 и 11 положений допускается за счет переустановки упора использовать меньшее количество положений.

 Устройство и наладка электрооборудования управления

Автоматические выключатели предназначены для защиты электрических цепей станков с ЧПУ от перегрузок, токов короткого замыкания, включений и отключений в цепях постоянного и переменного тока с частотой до 30 включений за 1 ч (в том числе асинхронных двигателей с частотой до 12 включений за 1 ч).

Автоматические выключатели различают по: 1) величине номинального тока; 2) числу коммутирующих полюсов (одно-, двух-, трех- и четырехполюсные); 3) допустимому току короткого замыкания; 4) виду и устройству расцепителей; 5) наличию вспомогательного контакта; 6) способу установки; 7) способу присоединения проводов (с задним и передним); 8) способу защиты от внешней среды.

Автоматические выключатели серии АК-63 предназначены для защиты электрических цепей с напряжением до 660 В переменного тока с частотой 50 Гц и 220 или 440 В постоянного тока от действия токов короткого замыкания и перегрузки.

Устройство и наладка электрооборудования управления

Автоматические выключатели серии АЕ-2000М (табл. 9), модернизированные с естественным воздушным охлаждением, предназначены для переменного и постоянного тока. Выключатели обеспечивают защиту от короткого замыкания и перегрузок.

Выключатели типа АЕ-2000М состоят из расцепителей максимального тока, корпуса, контактной системы, выводных зажимов, дугогасительного устройства, механизма свободного расцепления, крышки, рукоятки, регулятора тока и теплового расцепителя.

Путевые датчики подают командные сигналы по следующим параметрам: по величине пройденного рабочим органом пути; по размеру обрабатываемой заготовки; по величине давления в гидросистеме; по изменению направления движения рабочих органов и др. В качестве путевых датчиков используют микропереключатели, путевые выключатели прямого действия и бесконтактные выключатели.

Микропереключатели серии МП-100 и МП-2000 (табл. 10) применяют для коммутации цепей переменного тока напряжением от 24 до 660 В частотой 50 Гц, и постоянного тока от 24 до 440 В при определенном положении контролируемого объекта. Микропереключатели устанавливают на подвижных и неподвижных частях станков.

Устройство и наладка электрооборудования управления

У микропереключателей серии МП-1000 мостиковая контактная система работает с двумя разрывами цепи, а микропереключателей серии МП-2000 - с одним. Микропереключатели обеих серий работают с самовозвратом.

Микровыключатель серии МП-1000 (рис. 40) состоит из пластмассового корпуса 1 с закрепленными в нем с помощью развальцовки одним или двумя контактами с общим подвижным контактным мостиком 3. При нажатии на толкатель 2 контактные пружины переходят из нижнего устойчивого положения в верхнее, размыкая нижние контакты и замыкая верхние. Замыкающие неподвижные контакты 4 нахбдятся на нижнем основании. При давлении на толкатель усилие предварительного нажатия на нижний контакт уменьшается, и его величина постепенно (подвижный контакт при этом еще находится на месте) становится равной нулю. При дальнейшем нажатии на толкатель происходит изменение усилия на контактном мостике и он меняет свой знак, происходит переброс контактного мостика в верхнее положение с размыканием нижних контактов и замыканием верхних.

Устройство и наладка электрооборудования управления

Микровыключатель серии МП-2000 состоит из пластмассовой оболочки с пластмассовым толкателем. В отличие от микровыключателя серии МП-1000 у него один контактный переход. Подвижные контакты установлены на плоской бронзовой пружине, которая под действием толкателя перебрасывается из нижнего замкнутого положения размыкающего контакта в верхнее. Подвижная контактная пружина на схеме представляется общей электрической точкой контактов. Воздействие на контактную пружину и переброс контактов происходят так же, как у микровыключателя серии МП-1000.

Микровыключатели выдерживают сквозной ток 150 А в течение 1 с. Время срабатывания микровыключателей при прямом и обратном ходе не превышает 0,04 с.

Наладка микровыключателей заключается в правильной настройке взаимодействующих с ними упоров. Перед наладкой необходимо проверить четкость работы микровыключателей. Проверка работы микровыключателей осуществляется ручным воздействием на их приводные элементы, которые должны двигаться без заеданий.

Настройка упоров управления микровыключателей может быть выполнена при отключенном напряжении питания. С этой целью механизм устанавливается в требуемое положение, после чего упор, предварительно освобожденный от винтового зажима, плавно перемещается навстречу приводному элементу микровыключателя до момента срабатывания последнего. Срабатывание выключателей фик- сируется по характерному щелчку, сопровождающему срабатывание микровыключателей. Срабатывание выключателей прямого действия фиксируется электрическим щупом, подсоединенным к замыкающим контактам микровыключателя. После этого управляющий упор дол жен быть перемещен в прежнем направлении на 1... 2 мм, что обеспечивает надежность срабатывания микровыключателя. В этом положении упор должен быть закреплен.

Необходимо, чтобы при взаимодействии микропереключателя с упором управления ход приводного элемента выключателя был больше рабочего хода выключателя, но вместе с тем не превышал бы величины полного хода, допустимого для данного микровыключателя. При выполнении этого требования исключается возможность воздействия на приводной элемент силой, превышающей силу срабатывания микровыключателя. При отводе упора необходимо, чтобы приводной элемент выключателя возвращался в начальное положение, т. е. освобождался от действия упора. В противном случае микровыключатель может остаться во включенном состоянии.

Для повышения механической износостойкости контактирующие поверхности упоров и кулачков, воздействующих на микровыключатель, должны иметь шероховатость Rz=20 мкм, а для повышения коммутационной износостойкости микровыключателей в цепях постоянного и переменного тока с целью уменьшения электроэрозии контактов можно шунтировать индуктивную нагрузку диодом или RС-цепью.

Диод выбирается из условия, что его обратное напряжение должно быть не менее 10-кратного номинального напряжения питания, а номинальный ток диода не менее 10-кратного тока нагрузки. Варистор выбирается из условия равенства его номинального напряжения напряжению питания, а в цепях переменного тока в 1,4 раза больше номинального напряжения питания. При шунтировании катушки RС-цепью величина емкости конденсатора (в мкФ) должна быть равной удерживающему току катушки (в А), а резистор должен иметь сопротивление, равное сопротивлению катушки.

Износ контактов микровыключателей также зависит от скорости перемещения упоров. В цепях постоянного тока, когда давление на толкатель становится малым, имеет место неустойчивое переходное сопротивление контактов: от сотен мегаом до 0,1 Ом. Поэтому медленное перемещение (0,02. . . 0,06 мм/с) толкателя нежелательно, особенно в цепях постоянного тока. В цепях переменного тока дуга гаснет при минимальном зазоре между контактами при переходе тока через нулевое значение, поэтому допустимое предельное минимальное значение скорости движения толкателя у МП-1000 больше, чем у МП-2000.

Микровыключатели обладают следующими преимуществами: у них высокая механическая износостойкость, фактическое рассеяние положения срабатывания и возврата невелико (0,01. . . 0,02 мм) и не зависит от изменения напряжения коммутируемой цепи и температуры окружающей среды.

К недостаткам микровыключателей относятся ограниченная коммутационная и механическая износостойкость, зависимость работы от скорости движения упоров, качества их поверхности, коммутируемой величины напряжения и тока. Движение упора должно осуществляться в направлении оси толкателя в пределах допустимого хода (рис. 41).

Путевой выключатель ВП61-19 (табл. 11) предназначен для коммутации электрических цепей в станках с ЧПУ и может работать в цепях переменного тока частотой 50 Гц напряжением до 380 В и в цепях постоянного тока напряжением до 220 В.

Устройство и наладка электрооборудования управления

Путевой выключатель ВП61-19 (рис. 42) состоит из пластмассового корпуса 5, закрепленного в корпусе контактных стоек 6 с неподвижными контактами, приводного толкателя 7, подвижного пружинящего контактного мостика 4, который своими средними лепестками упирается в углубление в толкателе, возвратной пружины 3 и крышки 1, соединенной с корпусом заклепками 2. При приложении усилия к толкателю последний перемещается совместно с контактным мостиком, который, перейдя нейтральную точку равновесия, приведет к замыканbю контактов. После снятия усилия пружина возвращает контактный мостик в исходное состояние.

Путевые бесконтактные датчики практически не имеют давления на шток датчика, обладают высокой чувствительностью к положению движущейся части станка и высокой точностью срабатывания. Они надежно работают при любых скоростях движения упора (якоря) и имеют почти неограниченный срок службы.

Устройство и наладка электрооборудования управления

Выключатель конечный бесконтактный КВД-6М (табл. 12) предназначен для коммутации электрических цепей управления и сигнализации посредством электромагнитного реле или логического элемента. Конструктивно выключатель (рис. 43) выполнен в виде коробки из ударопрочного полистирола и герметизирован компаундом. Корпус имеет щель шириной 6 мм и глубиной 18,5 мм.

Устройство и наладка электрооборудования управления

Выключатель состоит из генератора и усилителя на транзисторах. При введении в щель между катушками базовой и коллекторной обмоток металлической пластины происходит изменение коэффициента обратной связи, приводящее к прекращению генерации генератора. Нормально закрытый выходной транзистор открывается, что вызывает срабатывание реле или логического элемента, включенного в цепь коллектора (рис. 44).

Устройство и наладка электрооборудования управления Устройство и наладка электрооборудования управления

Перед монтажом переключателей следует проверить маркировку концов и производить их подключение в соответствии с монтажной схемой. Переключатели можно устанавливать произвольно, место установки якоря переключателя не должно подвергаться вибрации с амплитудой более 1 мм, крепежные винты корпуса переключателя должны быть крепко затянуты. Бесконтактные выключатели должны быть защищены от прямого воздействия на них пыли, масла и эмульсии (на характеристики переключателя не влияют соприкасающиеся с ним металлические массы), соединительные провода необходимо закрыть кожухом.

Кнопки в системах управления станками ЧПУ предназначены для дистанционной коммутации и подачи команд в электрические цепи управления напряжением до 220 В постоянного тока и до 660 В переменного тока частотой 50 Гц.

Распространены в аппаратуре станков с ЧПУ кнопки типа НА3.604. . . ., основные технические параметры которых приведены в табл. 13.

Устройство и наладка электрооборудования управления

Коммутационная износостойкость кнопок (рис. 45) при режимах, приведенных в таблице, составляет ≥ 104 циклов (включений-отключений) [29].

Смотрите также