Chapter5 数控机床的驱动与位置控制.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 转轴 码盘及狭缝 光敏元件 指示光栅及辨向用的A、B狭缝 光源 AB C 零位标志 * 节距 Ａ Ｂ A1 B1 900 信号A和B是具有90°相位差的两个正弦波，这组信号经放大器放大与整形，输出脉冲波形如图。 * A、B两相的作用 根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移； 根据脉冲的频率可得被测轴的转速； 根据A、B两相的相位超前、滞后关系可判断被测轴旋转方向。 后续电路可利用A、B两相的90°相位差进行细分处理。 A B CP 90O * Z相的作用 在脉冲编码器还有一条透光条纹C，用以产生基准脉冲，又称零点脉冲，它是轴旋转一周在固定位置上产生一个脉冲。如数控车床切削螺纹时，可将这种脉冲当作车刀进刀点和退刀点的信号使用，以保证切削螺纹不会乱牙。也可用于高速旋转的转数计数或加工中心等数控机床上的主轴准停信号。 Z …… 码盘转一圈 * 规格 增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数； 现在市场上提供的规格从36线/转到10万线/转； 选择：①伺服系统要求的分辨率； ②考虑机械传动系统的参数。 分辨率（分辨角）a 设增量式码盘的规格为n线/转： * 提高增量式光电编码器分辨率的方法 提高圆周的等分狭缝的密度； 增加光电盘的发讯通道：使盘上有若干大小不等的同心圆环狭缝（码道），光电盘转一周，发出的脉冲个数增多，分辨率提高。 增量式编码器的缺点 有可能产生计数错误（由于噪声或其它外界干扰）； 若因停电、刀具破损而停机，事故排除后不能找到事故前执行部件的正确位置。 * 1）结构和工作原理 码盘基片上有多圈码道，且每码道的刻线数相等； 对应每圈都有光电传感器； 输出信号的路数与码盘圈数成正比； 检测信号按某种规律编码输出，故可测得被测轴的周向绝对位置。 23 22 21 20 3、绝对值式编码器 * 码盘的每一转角位置刻有表示该位置的唯一代码。 二进制码：24=16个。 0000 0001 0010 0011 …… 1111 23 22 21 20 * 23 22 21 20 * 二进制编码器主要缺点 码盘上的图案变化较大，易产生较多的误读。 例如：当电刷由位置0111向1000过渡时，可能会出现从8（1000）到15（1111）之间的读数误差，一般称这种误差为非单值性误差。为消除这种误差，可采用格雷码盘。 23 22 21 20 * 2）格雷码（循环码、葛莱码） 特点：任何两个编码之间只有一位是变化的，因而可把误差控制在最小单位上。但编码与位置循序无直接规律。 23 22 21 20 * 二进制码转换成格雷码的法则 将二进制码右移一位并舍去末位的数码，再与二进制数码作不进位加法，结果即为格雷码。 例如，二进制码1101对应的葛莱码为1011，其演算过程如下： 1101（二进制码） 110（右移一位，不进位相加，舍去末位） 1011（格雷码） * 规格 绝对式码盘的规格与码盘码道数n有关； 现在市场上提供从4道到18道都有； 选择：①伺服系统要求的分辨率； ②考虑机械传动系统的参数。 分辨率（分辨角）a 设绝对式码盘的规格n道： * 本章课程小结 6.1 概述 6.2 开环进给伺服系统 6.3 闭环进给伺服系统 6.4 检测元件 * 5.1.1 伺服系统的基本要求 6.1.2 伺服系统的分类 5.1 概述 5.1.3 常用伺服电动机 * 6.2.1 开环进给伺服系统 6.2.2 步进电动机 5.2 开环进给伺服系统 6.2.4 步进电动机驱动电路 5.2.3 步进电动机的开环系统设计 * 5.3 闭环进给伺服系统 5.3.1 闭环进给伺服系统的组成及工作原理 5.3.2 直流伺服电机及速度控制单元 5.3.3 交流伺服电机及速度控制单元 5.3.4 直线电机在数控机床进给驱动中的应用 5.3.5 主轴驱动简介 * 5.4.1 概述 5.4.2 感应同步器位置检测装置 5.4 检测元件 5.4.3 旋转变压器位置检测装置 5.4.4 磁尺位置检测装置 5.4.5 光栅位置检测装置 5.4.6 激光干涉位置检测装置 5.4.7 脉冲编码器 * * * * * * * * * * * * * * * 实际使用时通常采用多极形式，如正余弦旋转变压器，其定子和转子绕组匝数相等，轴线相互垂直。一个转子绕组作为输出信号，另一个转子绕组接高阻抗作为补偿。 * 3、旋转变压器的工作方式 旋转变压器作为位置检测装置，有两种典