电动刀架发信盘的工作原理

电动刀架发信盘是固定在刀架内部中心固定轴上由尼龙材料作为封装的圆盘部件。发信盘的内部根据刀架工位数设有四个或六个霍尔元件,并与固定在刀架上的磁钢共同作用来检测刀具的位置,如图1所示。

1　发信盘内部结构和工作原理

四工位发信盘共有六个接线端子,两个端子为直流电源端,其余四个端子按顺序分别接四个刀位所对应的霍尔元件的控制端,根据霍尔传感器的输出信号来识别和感知刀具的位置状态。当程序指令刀架更换2号刀具时,刀架电机驱动刀架旋转;当在刀架上的磁钢到达发信盘的2号位置时,霍尔元件就会发出开关信号给CNC系统刀架位置控制接口,确定刀具已到达确定位置并锁住刀架。电路原理如图2所示。从原理图可知,发信盘的主要器件构成是霍尔器件。

2　霍尔器件结构和检测

刀架发信盘内部核心元件是霍尔器件(Hall -effect devices) ,它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器和集电极开路的输出级集成的磁敏传感电路,其输入为磁感应强度,输出是一个数字电压信号。它是一种单磁极工作的磁敏电路,适合于在矩形或者柱形磁体下工作。数控车床电动刀架的发信盘通常采用3020型霍尔开关器件,采用TO -92T封装,标识面为磁极工作面。图3所示为霍尔器件内部功能框图。

霍尔开关器件具有电源电压范围宽(4. 5 V～24 VDC) 、开关速度快,没有瞬间抖动、工作频率宽(DC～100 kHz) 、能直接和晶体管及TTL、MOS等逻辑电路接口、对环境要求不苛刻等优点。检测霍尔开关器件时,将器件的1、2引脚分别接到直流稳压电源(可选20 V)的正负极,指针式万用表在电阻档( ×10)上,黑表笔接3引脚,红表笔接2引

脚,此时万用表的指针没有明显偏转。当用一磁铁贴近霍尔器件标志面时,指针有明显的偏转(若无偏转可将磁铁调换一面再试) ,磁铁离开指针又恢复原来位置,表明该器件完好,否则该器件已坏。