Измерительные приборы для станка ЧПУ: счётчики моточасов, вольтметры, частотомеры

Какие измерительные приборы ставят на станок ЧПУ

В электрошкафу станка ЧПУ работают блоки питания, драйверы, частотный преобразователь шпинделя, насос охлаждения и вытяжка. Все они зависят от качества сети, а ресурс шпинделя, подшипников и вспомогательного оборудования зависит от времени работы. Поэтому на дверь шкафа ставят панельные приборы, которые постоянно показывают эти величины без переносного тестера.

• Счётчик моточасов считает время, пока на него подано напряжение.
• Вольтметр показывает действующее значение напряжения сети.
• Частотомер показывает частоту переменного тока.

Часто все три функции собраны в одном корпусе: четырёхразрядный индикатор по очереди показывает напряжение, частоту, общую наработку и время текущего включения, а режим выбирают кнопкой на лицевой панели.

Счётчик моточасов: зачем считать время работы

Регламент обслуживания оборудования удобно вести не по календарю, а по наработке. Станок, который работает в две смены, изнашивается быстрее станка, который включают раз в неделю, и календарный график для них не совпадает. Счётчик моточасов даёт объективную цифру: сколько часов станок или его шпиндель реально был под напряжением.

По показаниям счётчика планируют смазку направляющих и винтов, замену фильтров, проверку шпинделя на биение, обслуживание компрессора и вытяжки. Интервалы берут из руководств на конкретные узлы, а счётчик показывает, когда интервал подошёл. Цифра наработки полезна и при продаже станка: она подтверждает реальный износ лучше, чем возраст.

Предел счёта задаёт индикатор. На четырёхразрядном индикаторе помещается 9999 ч. Это 416 суток непрерывной работы или больше трёх лет работы в одну восьмичасовую смену каждый день.

Вольтметр: контроль напряжения сети

Стандарт EN 50160, принятый в Украине как ДСТУ EN 50160, задаёт номинал низковольтной сети 230 В между фазой и нулём. Отклонения напряжения в нормальных условиях не должны выходить за ±10% от номинала. Для трёхфазной сети тот же допуск относится к 400 В между фазами.

Вольтметр на двери шкафа показывает, в каких пределах реально работает сеть. Если в часы пиковой нагрузки напряжение падает ниже 207 В, блоки питания и частотный преобразователь работают на границе своего диапазона, а преобразователь может отключиться по ошибке пониженного напряжения. Если напряжение поднимается выше 253 В, страдают входные цепи электроники. Видя цифру на индикаторе, оператор понимает, связана ли авария станка с сетью, и может вовремя поставить стабилизатор.

Для трёхфазного станка полезно сравнить напряжение между разными парами фаз. Заметная разница между ними говорит о перекосе фаз, который вредит асинхронным двигателям насосов и вытяжки.

Частотомер: когда частота важна

В сети объединённой энергосистемы частота стабильна: по EN 50160 она держится в пределах 49.5-50.5 Гц 99.5% времени за год. Совсем иначе ведёт себя автономная сеть. Для неё стандарт допускает ±2% в течение 95% времени за неделю и ±15% в крайних случаях, то есть от 42.5 до 57.5 Гц.

Частота важна прежде всего при работе станка от генератора. Синхронная частота вращения асинхронного двигателя равна n = 60 · f / p, где f это частота сети, а p число пар полюсов. Двигатель насоса или вытяжки с одной парой полюсов при 50 Гц имеет синхронную скорость 3000 об/мин, а при 45 Гц только 2700 об/мин. Частотомер на панели сразу показывает, что генератор нагружен сильнее, чем может держать, или неправильно настроен его регулятор оборотов.

Как работает комбинированный панельный прибор

Комбинированный прибор, который показывает напряжение, частоту и время работы, обходится без отдельного источника питания: он питается от той же сети, которую измеряет. У таких приборов две винтовые клеммы на задней стенке, а потребление не превышает 1 Вт. Отсюда следует важное свойство: прибор считает время только пока на клеммах есть напряжение, и при отключении сети индикатор гаснет.

• V. Действующее значение напряжения в вольтах, показание обновляется раз в 5 с.
• Hz. Частота сети в герцах, обновляется раз в 5 с.
• H. Общая наработка от 0 до 9999 ч, показание обновляется раз в 2 с.
• T. Время текущего включения.

Обновление раз в несколько секунд означает, что прибор показывает установившееся значение. Короткий провал напряжения при пуске мощного двигателя он может не заметить. Для поиска кратковременных провалов нужен регистратор или мультиметр с функцией записи минимума.

Как выбрать прибор

Главное при выборе это исполнение по напряжению. Прибор, рассчитанный на сеть 220 В, подключают между фазой и нулём, а исполнение на 380 В рассчитано на напряжение между двумя фазами. Диапазон прибора должен перекрывать весь допуск сети: исполнение 185-265 В закрывает 207-253 В однофазной сети, исполнение 280-450 В закрывает 360-440 В между фазами.

Погрешность и разрешение это разные характеристики. Разрешение показывает самый маленький шаг, который виден на индикаторе, а погрешность показывает, насколько показание может отличаться от истинного значения. Для контроля сети погрешности ±0.5% достаточно: она в несколько раз меньше допуска ±10%, который задаёт стандарт.

Где подключить прибор в электрошкафу

Место подключения определяет, что именно будет считать счётчик моточасов.

• После вводного автомата станка. Счётчик считает всё время, пока станок включён, а вольтметр показывает напряжение на вводе даже во время простоя.
• После контактора шпинделя или на питании частотного преобразователя, которое включает контактор. Счётчик считает только время работы шпинделя, но напряжение и частота видны только в это время.

Прибор подключают параллельно нагрузке, то есть на те же два провода, что питают оборудование. Провода к нему защищают отдельным предохранителем или автоматом с маленьким номинальным током, потому что тонкий провод к двери шкафа не рассчитан на ток вводного автомата. Подключение выполняют только при снятом напряжении, после проверки отсутствия напряжения на клеммах.

На выход частотного преобразователя такой прибор не ставят. Преобразователь выдаёт на двигатель широтно-импульсное напряжение с меняющейся частотой и амплитудой, а панельный прибор рассчитан на синусоидальную сеть. Показания там будут неверными, а частота при работе шпинделя выходит далеко за диапазон прибора.

Как пользоваться показаниями при обслуживании станка

Чтобы показания приносили пользу, их нужно записывать. Удобно завести журнал обслуживания и при каждой операции записывать текущую наработку H: смазка, замена фильтра, проверка шпинделя. Тогда следующую операцию планируют по разнице часов, а не по памяти.

Напряжение и частоту полезно проверять перед длительной работой и при любой непонятной ошибке частотного преобразователя или драйверов. Запись вида «утром 228 В, вечером 211 В» помогает найти причину сбоев, которые повторяются в одно и то же время суток.

Частые ошибки

• Неверное исполнение. Прибор на 220 В, подключённый между двумя фазами, получает 400 В, что далеко за пределом 265 В, и может выйти из строя.
• Подключение к выходу частотного преобразователя. Прибор не рассчитан на такое напряжение и показывает неверные значения.
• Счётчик стоит не на той цепи. Подключённый после вводного автомата прибор считает и простой станка, поэтому наработка шпинделя по нему получается завышенной.
• Нет защиты проводов. Провод к двери шкафа без предохранителя при повреждении изоляции создаёт короткое замыкание, защищённое только вводным автоматом.
• Вырез не по размеру. Слишком большое окно не держит фиксаторы корпуса, слишком маленькое приходится расширять уже на собранном шкафу.
• Работа на включённом шкафу. Клеммы прибора находятся под сетевым напряжением.

Уход и проверка точности

Панельный прибор не требует сложного ухода, но несколько правил продлевают срок службы. Винты клемм раз в год подтягивают при снятом напряжении: от вибрации станка соединение ослабевает и начинает греться. Лицевую панель протирают сухой или слегка влажной тканью без растворителей. Шкаф держат закрытым, чтобы токопроводящая пыль от обработки алюминия и графита не попадала на клеммы с обратной стороны двери.

Показания вольтметра время от времени сравнивают с мультиметром на тех же клеммах. Для сети с синусоидальным напряжением подойдёт любой исправный мультиметр, а в цепях с искажённой формой напряжения, по данным Fluke, точные показания дают приборы с измерением истинного среднеквадратичного значения (True RMS). Если расхождение больше суммы погрешностей обоих приборов, прибор на двери меняют.