数控机床装配、调试与故障诊断孙慧平第五单元进给伺服驱动系统课件教学.pptVIP

检测元件选用 位置检测元件的要求及分类 检测元件是数控机床闭环伺服系统的重要组成部分，它的作用是检测位移、角位移和速度的实际值，把反馈信号传送回数控装置或伺服装置，构成闭环控制。 闭环数控系统的加工精度主要由检测环节的精度决定，而检测环节的精度是通过检测传感器的分辨率来体现的。分辨率不仅取决于检测传感器本身，也取决于测量转换电路。 数控机床对检测元件的主要要求有： （1）工作可靠，抗干扰性强； （2）满足测量精度，检测速度和测量范围的要求； （3）易于实现高速的动态测量和处理，易于实现自动化； （4）使用维护方便，适合机床的工作环境，成本低。 常用的检测元件 旋转变压器、 脉冲编码器、绝对式编码器、 直线光栅、圆光栅、 直线感应同步器、 磁尺， 激光干涉仪等。 脉冲编码器 脉冲编码器是一种旋转式测量元件，通常装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换成增量脉冲或绝对式的数字代码。在数控机床上它通常与驱动电动机同轴联接，属间接式测量元件。 脉冲编码器根据内部结构和检测方式分类，可分为接触式、光电式和电磁式三种。 按照编码方式可分为绝对式编码和增量式编码两种。 在数控机床上大多采用光电式增量脉冲编码器。下面分别介绍绝对式编码和增量式编码的编码器结构及工作原理。 1. 绝对式编码器 绝对值编码器是一种直接编码的检测元件，它通过读取码盘上的图案来表示轴的绝对位置，没有累积误差，电源切除后，信息位置不丢失。从编码器使用的计数制分，有二进制码、二进制循环码（格雷码）、二-十进制码等。绝对式编码器按结构原理分，也有接触式、光电式和电磁式三类。在这里以接触式为例进行介绍 码道的圈数就是二进制数的位数，若是n位二进制码盘，就有n圈码道，且周围均分为2n等分，即共有2n个数据分别表示码盘所转动到的不同位置。 二进制码盘的分辨角 = 360°/2n 分辨率=1/2n 显然，位数n越大，所能分辨的角度越小，测量精度就越高。若要求位数更高，则采用组合码盘，一个粗计数码盘，一个精计数码盘，精计数码盘转一圈，粗计数码盘依次转一格。如果一个组合码盘是由两个8位二进制码盘组合而成的，那么便可以得到相当于16位的二进制码盘，这就使测量精度大大提高，但结构相当复杂。 2．增量式编码器 增量式编码器俗称脉冲编码器，它能把被测轴的机械转角变成脉冲信号，是数控机床上使用很广泛的位置检测元件。同时也作为速度检测元件用于转速检测。增量式脉冲编码器同样也分为接触式，光电式、电磁式三种，从精度和可靠性方面来看，光电式优于其他两种，数控机床上主要使用光电式脉冲编码器。 由于增量式光电码盘每转过一个狭缝就发出一个脉冲信号，由此可得出如下结论： 1）根据脉冲的数目可得出工作轴的回转角度，然后由传动速此换算为直线位移距离。 2）根据脉冲的频率，可得工作轴的转速。 3）根据光欄板上两条狭缝中信号的先后顺序，可判断工作轴的正反转。 常用的脉冲编码器的规格有：2000P/r、2500 P/r、3000 P/r、1024 P/r、2048 P/r等，也有高分辨率的达到20000 P/r、25000 P/r、30000 P/r等。 此外，现在数控机床上使用的脉冲编码器，大多带有零位标志，在码盘的里圈还有一条透光狭缝，相应的光欄板的里圈也有一条透光狭缝，并多加一个光敏元件，每转一圈产生一个零位脉冲信号。在进给电动机所用的脉冲编码器上，零位脉冲用于精确确定机床的参考点，而在主轴控制上则用于螺纹加工及准停控制等。 工作台受力示意图 旋转编码器 机械方面： 由于编码器属于高精度机电一体化设备，所以编码器轴与用户端输出轴之间需要采用弹性软连接，以避免因用户轴的串动、跳动而造成编码器轴系和码盘的损坏 机械方面： 安装时注意允许的轴负载 应保证编码器轴与用户输出轴的不同轴度＜0.20mm，与轴线的偏角＜1.5° 安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损坏轴系和码盘 长期使用时，定期检查固定编码器的螺钉是否松动 （每季度一次） 编码器安装方式 电气方面： 接地线应尽量粗，一般应大于1.5平方 编码器的输出线彼此不要搭接，以免损坏输出电路 编码器的信号线不要接到直流电源上或交流电流上，以免损坏输出电路 与编码器相连的电机等设备，应接地良好，不要有静电 电气方面： 配线时应采用屏蔽电缆 开机前，应仔细检查，产品说明书与编码器型号是否相符，接线是否正确 长距离传输时，应考虑信号衰减因素，选用具备输出阻抗低，抗干扰能力强的型号 编码器的安装与连接 编码器的屏蔽电缆连接 环境方面： 编码器是精密仪器，使用时要注意周围有无振源及干扰源 不是防漏结构的编码器不要溅上水、油等，必要时要加上防护罩 注意环境温度、湿度是否在仪器使用要求范围之内 编码器的安装与连接 编码器