机床进给伺服系统所用的检测部件主要有旋转变压器和脉冲编码器两种.docVIP

机床进给伺服系统所用的检测部件主要有旋转变压器和脉冲编码器两种，在全闭环时用作位置检测的还有光栅等。它们的性能直接影响到伺服系统的性能。?? 旋转变压器是一种输出电压与角位移量成连续函数关系的感应式微电机。从物理本质上看，旋转变压器是一种可以转动的变压器。它由定子和转子组成，其原、副绕组分别放置在定、转子上，原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关。因此，当它的原绕组施加单相交流电压励磁时，副绕组输出电压的幅值将与转子转角有关。旋转变压器有多种分类方法：若按有无电刷来分，可分为接触式和无接触式两种；若按极对数来分，可分为单对极和多对极；若按用途来分，可分为计算用旋转变压器和数据传输用变压器；若按输出电压与转子转角间的函数关系来分，可分为正余弦旋转变压器、线性旋转变压器、比例式旋转变压器以及特殊函数旋转变压器等四类。? ? 脉冲编码器也叫光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前在机床上应用最多的传感器，根据它产生脉冲方式的不同，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。其中增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90o，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。而绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。它的特点是：可以直接读出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。而混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。??? 用于机床的位置测量并已得到广泛应用的有光栅、感应同步器、容栅、磁栅、球栅和激光。它们的检测精度及其代表厂商如表19－1所示。??表19－1? 数控机床常用检测系统精度 测量系统名称 信号周期（节距） 分? 辨? 率 精??? 度 代 表 厂 商 光栅 20μm 0.1μm ±2μm 德国HEIDENHAIN 感应同步器 2000μm 5μm ±20μm 美国FARRAND 磁栅 200μm 1μm ±10μm 日本SONY 容栅 50μm 10μm ±10μm 瑞士TRIMOS 球栅 12.7μm 5μm ±30μm 英国NEWALL 激光He-Ne ?λ＝0.6328μm λ/16 从表19－1可见，除激光外，光栅尺的分辨率和精度均高于其他四种测量系统，而在系统的稳定性、可靠性、使用方便及价格方面均比激光测量系统有着明显的优势。因此，在90年代，国际市场上的数控机床（指闭环控制结构），包括三坐标测量机所采用的测量系统80％以上都使用光栅。高精度的光栅测量系统，其分辨率可做到纳米级，精度可达±0.2μm。??? 光栅的种类很多，在玻璃的表面上制成透明与不透明间隔相等的线纹，称作透射光栅；在金属的镜面上制成全反射与漫反射间隔相等的线纹，称作反射光栅；也可把线纹做成具有一定衍射角度的定向光栅；根据用途，可分为测量直线位移的长光栅和测量角位移的圆光栅。其中以玻璃衍光栅的精度为最高。目前世界上能生产光栅测量系统的国家很多，以德国的HEIDENHAIN公司为著名，它无论在技术、品种、产量和市场占有率上都处于绝对领先地位。??? 以上提到的三类检测部件我国均有生产，但精度较低，影响了我国数控机床的性能，这是今后发展的方向。国外的有关必威体育精装版动态参见19.3.3节。