数控机床的检测装置.pptVIP

数控机床的检测装置 主要内容: 概述 旋转变压器 感应同步器 光栅 磁栅 1 概述 1、作用： 检测位移（线位移或角位移）和速度，发送反馈信号 至数控装置，构成伺服系统的闭环或半闭环控制，使工 作台按指令的路径精确地移动，其精度决定了加工精度。 2、应用范围： 半闭环控制的数控机床：旋转变压器、编码器，安装在电机或丝杠上，测量了电机或丝杠的角位移，也就间接地测量了工作台的直线位移。 闭环控制系统的数控机床：感应同步器、光栅、磁栅等测量装置，安装在工作台和导轨上，直接测量工作台的直线位移。 1 概述 3、位置检测装置的精度包括系统精度和分辨率 系统精度：在一定长度或转角范围内测量累积误差的最大值。 分辨率：位置检测系统能够测量的最小位移量。 3、要求： 受温度、湿度的影响小，工作可靠，抗干扰能力强； 在机床移动的范围内满足精度和速度要求； 使用维护方便，适合机床运行环境； 成本低； 易于实现高速的动态测量。 1 概述 1 概述 1 概述 1 概述 2）绝对式测量方式 绝对式测量方式中，被测量的任一点的位置 都以一个固定的零点作基准，每一被测点都有一 个相应的对零点的测量值。避免了增量式检测方 式的缺陷，但其结构较为复杂。 1 概述 2．数字式与模拟式 1）数字式测量方式 将被测量单位量化后以数字形式表示，测量信号一般 为电脉冲，可直接把它送到数控装置进行比较、处理 特点： （1）被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示和处理； （2）测量精度取决于测量单位，与量程基本无关（存在 累加误差）； （3）检测装置较简单，脉冲信号抗干扰能力强。 1 概述 2）模拟式测量方式 将被测量用连续的变量来表示，如用相位变化、电压 变化来表示，主要用于小量程测量。主要特点： （1）直接对被测量进行检测，无需量化； （2）在小量程内可以实现高精度测量； （3）可用于直接检测和间接检测。 1 概述 3．直接测量与间接测量 1）直接测量 对机床的直线位移采用直线型检测装置测量，称为直接检测。 测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的影响。 但检测装置要与行程等长，对大型数控机床来说，这是一个很大的限制。 1 概述 2）间接测量 对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，称为 间接测量。 优点： 使用可靠方便，无长度限制， 缺点： 在检测信号中加入了直线运动转变为旋转运动的传动链误差，影响检测精度。因此为了提高定位精度，常常需要对机床的传动误差进行补偿。 2 旋转变压器 2.1旋转变压器的结构 组成：定子、转子 分类：有刷和无刷两种 2 旋转变压器 旋转变压器分：单极对、多极对。常用单极对旋转变压 器和双极对旋转变压器。 单极对：定子和转子上各有一对磁极。 转子通常不直接与电机轴相联，经精密齿轮升速后再 与电机轴相联，根据丝杠导程选用齿轮升速比，以保证 机床的脉冲当量与输入设定的单位相同，升速比通常为 1:2、1:3、1:4、2:3、1:5、2:5等。 多极对：增加定子或转子的极对数，使电气转角为机械转角的倍数，用于高精度绝对式检测系统。 双极对：定子和转子上各有两对相互垂直的磁极，其检测精度较高，在数控机床中应用普遍。 2 旋转变压器 2.2 旋转变压器的工作原理 根据互感原理工作，定子与转子之间气隙磁通分布 呈正／余弦规律。当定子加上一定频率的激磁电压时， 通过电磁耦合，转子绕组产生感应电势，其输出电压的 大小取决于定子和转子两个绕组轴线在空间的相对位置。 2 旋转变压器 2 旋转变压器 2 旋转变压器 2 旋转变压器 旋转变压器的工作方式 2 旋转变压器 2 旋转变压器 2 旋转变压器 2 旋转变压器 2 旋转变压器 当测全长时，由于普通旋转变压器属于增量 式测量装置，如果将其转子直接与丝杠相联，转子转动 一周，仅相当于工作台1个丝杠导程的直线位移，不能反 映全行程，因此，要检测工作台的绝对位置，需要加一 台绝对位置计数器，累计所走的导程数，折算成位移总 长度。 另外，在转子每转1周时，转子的输出电压将随旋转 变压器的极数不同而不止一次地通过零点，必须在线路 中加相敏检波器来辨别转换点和区别不同的转向。 2 旋转变压器 此外，还可以用3个旋转变压器按1:1、10:1和100:1的比例相互配合串接，组成精、中、粗3级旋转变压器测量装置。如果转子以半周期直接与丝杠耦合（即“精”同步），结果使丝杠位移10mm，则“中”测旋转变压器工作范围为100mm，“粗”测旋转变压器的工作范围为1000mm。 为了使机床工作台按指令值到达一定位置，需用电气转换电路在实际值不断接近指令值的过程中，使旋转变压器从“粗” 转换到“中”再转换到“精”，最