技術報告：利用微型電感式傳感器實現高效智能換刀

在現代數控加工中心，電感式傳感器是用于監控電機主軸夾緊過程的首選組件。由于集成在主軸中，傳感器必須非常小巧，并具有極高的重復精度，以確保換刀操作順利進行。為此，堡盟提供一系列高性能微型電感式傳感器產品，以便巧妙地設計出更加高效的主軸換刀解決方案，該方案可以使用三個開關型傳感器的經典設計，也可以采用更優化的只使用一個測量型傳感器的設計。

在全自動數控加工中心，主軸換刀操作——從卸刀到換入新刀——在短短一秒鐘之內即可完成。為了最大程度提高系統效率，換刀過程必須高度可靠。憑借精確可靠的功能，堪稱世界上最小的堡盟電感式傳感器在其中扮演著重要的角色。為確保數控加工中心無故障運行，必須向機床控制系統提供如下與夾頭狀態相關的重要信息：夾頭打開，刀具未夾緊；夾頭閉合，刀具未夾緊；夾頭閉合，刀具夾緊。電感式傳感器正是應對這一挑戰的不二選擇——無論是采用一個測量型傳感器還是三個開關型傳感器，都能輕松勝任。

最豐富的產品組合，最小的傳感器

為解決驅動和夾緊問題，電感式傳感器需集成到電機主軸中。由于安裝空間極為狹窄，傳感器必須盡可能小，而且功能要足夠強大——這正是堡盟微型電感式傳感器的用武之地。瑞士傳感器制造商堡盟集團提供市面上最豐富的微型和超小型電感式傳感器產品組合，測量精度達微米級。例如，IFRM 03電感式接近傳感器直徑僅為3mm，可提供各種長度，最短12mm。IFRM 03傳感器的外殼雖然小巧，但其內部包含完整的集成分析電子器件，可確保重復精度極高的開關點，以及精確的模擬量測量值。此外，這些工業級傳感器非常堅固，具備出色的抗電磁干擾能力，防護等級達IP67，同時還不受高溫、振動和油性環境（機床中的常態）的影響。這些都是堡盟在微型傳感器技術領域數十年豐富經驗的結晶。

測量型而非開關型的解決方案

如果使用開關型傳感器，則需要三個傳感器來分別檢測牽引桿的三個位置，而如果使用測量型傳感器，則只需一個模擬量電感式測距傳感器即可。這種方案需要在牽引桿上設置一個錐形體代替傳統的定位體，這樣測量型傳感器就可以通過錐形體來測量牽引桿的位置，從而確定夾頭的狀態。實際使用中，通過由控制系統計算相應的距離值或對應的夾緊值就可以用來確認牽引桿的三個位置。使用測量型傳感器具有以下優勢：一方面，與三個單獨的開關型傳感器相比，一個測量型傳感器所需的安裝空間更小，安裝工作量也更少；另一方面，測量型傳感器還能持續監控刀具夾頭的狀態。這樣，當刀具松動或者雖然夾緊但位置偏移時，傳感器就能檢測出來。如果切屑掉落到主軸和刀具之間，就可能會出現這種情況，從而導致刀具受損，或影響機加工件的質量。堡盟的高精度電感式傳感器可有效提高刀具夾緊過程的重復精度，從而最大程度降低所用刀具出現同心度偏差的可能性，或者及早發現這一情況。測量型傳感器可提高夾緊系統的可靠性，同時確保出色的加工質量和系統可用性，從而提升系統的整體效率。這就要求傳感器必須具備微米級測量精度、盡可能大的測量范圍以及較小的溫漂。在這方面，尺寸最小的堡盟電感式測距傳感器AlphaProx擁有最出色的性能，令市面上其他同類產品望塵莫及。憑借可靠的測量值和極高的測量精度，AlphaProx確保最大程度提高刀具夾緊過程的重復精度。

堡盟推出了市場上最小的電感式測距傳感器——IF08模擬量電感式傳感器。該系列傳感器采用尺寸為16×8×4.7mm的方形外殼，內部包含完整的集成分析電子器件，并且帶有一個安裝通孔，因此可以靈活地安裝在狹窄空間內。IF08的測量距離為2mm，輸出信號為0–10VDC。

通過IO-Link接口提高靈活性

帶IO-Link數字量接口的IR06系列微型電感式測距傳感器（厚度僅6.5mm，長46mm）具有更高的靈活性。通過IO-Link標準化接口，夾緊操作工序可以輕松集成到控制系統中。采集到的數據可記錄下來，并通過數據直方圖進行分析，例如，通過振動監控，加工過程中即便出現極微小的變化也能被及時檢測出來并加以解決，從而避免機加工件受損。傳感器還能提供各類重要的診斷數據，例如傳感器溫度。機床設計人員可以使用這些數據來間接判斷主軸溫度是否在上升。此外，傳感器具有IO-Link接口的所有優勢，例如：在更換傳感器時，借助參數服務器功能，可直接從IO-Link主站下載參數，確保輕松完成參數設置，快速完成調試。

不受任何限制

堡盟擁有完善的微型電感式傳感器產品組合，確保為用戶帶來極大的靈活性，從而為刀具夾緊過程提供可靠的解決方案。用戶可選擇是采用開關型傳感器或測量型傳感器來監控夾緊過程，不受任何限制。

體形小巧，功能強大——瑞士傳感器制造商堡盟集團提供極為豐富的微型和超小型電感式傳感器產品組合，測量精度達微米級。其中接近開關和模擬量傳感器能夠為用戶帶來極大的靈活性，從而為刀具夾緊過程提供可靠的解決方案。

堡盟微型模擬量傳感器通過由控制系統計算出的錐形定位體距離值或夾緊值來記錄牽引桿的位置。這樣，就可以將夾頭的三種狀態信息傳輸到控制系統。

位置1的電感式接近開關上的綠色LED點亮，代表接近開關正在檢測牽引桿上的定位體。在位置1，控制系統會接收到“夾頭打開，刀具未夾緊”的信息。隨著牽引桿發生軸向位移，定位體也會隨之移動，位置2和位置3處各有一個電感式接近開關，一旦定位體移動到這兩個接近開關的檢測范圍內，接近開關就會被觸發，進而發送指定的狀態信息：“夾頭閉合，刀具未夾緊”或“夾頭閉合，刀具夾緊”。

更多信息，請訪問：

超小型和微型傳感器（開關型）：www.baumer.com/inductive

超小型和微型傳感器（測量型）：www.baumer.com/alphaprox

堡盟集團

堡盟集團是國際領先的工廠自動化和過程自動化生產廠家之一。目前堡盟集團的足跡已遍布全球20個國家并擁有39家分公司。堡盟集團的產品業務主要涉及傳感器、運動控制、視覺技術、過程儀表和粘膠系統，其豐富的產品線覆蓋在各個行業并使客戶受益于堡盟所提供的完整咨詢和可靠服務的國際平臺。更多信息，請登陸  www.baumer.com。