第8章 自动检测技术的应用.ppt

当前，工业生产中，广泛应用各种自动检测装置和传感器来监视生产的各环节，与控制装置配合，构成各种自动检测系统、自动控制系统。 一、数控铣床加工 下面以某种型号数控铣床用于加工大型汽轮机转子叶槽为例，简单介绍各传感器在系统中起的作用。 右图所示为数控铣床结构示意图。 该数控铣床长12 M、宽9.6 M、宽4.8 M，左、右工作台可同时加工工件，从图7-1可以知，右边的刀具 有四个自由度u、v、w、d。左边的刀具也有四个自由度，即水平方向X、垂直方向Y、.进退刀C及刀具自旋C。大拖板还能带着刀架沿水平方向（rl、11）移动。 整个系统共配备数十个传感器：两个光电编码器装在床鞍内，用以测量床鞍在rl、11方向的位移量；六个磁栅传感器分别装在刀具的走刀系统内，用以测量刀具在 x、y、z及u、v、w六个方向的位移量；圆形感应同步器安装在与被加工轴联动的分度花盘内，用来测量工件的旋转角度；还有为数众多的温度传感器和压力传感器被安装在系统的各个重要部位，用以测量该部位的温度和压力。 1．工件夹紧与托起的检测 　　　夹紧力由“压力传感器”检测，当压力等于设定值时，计算机发出指令停止增压，并让x、y、z轴解锁，允许刀具加工工件。当发生故障，压力传感器测量的油压小于设定值导致夹紧力不足时，工件可能松动，影响铣削精度，这时计算机将发出报警信号，X、y、Z方向停止走刀。 当加工好一条槽后，计算机发出指令，夹具减压、松开工件。接着，液压油转而从图8－1中的下托架压力油孔3压入，使工件与托架间形成约0．01mm厚的油膜，工件被托起，处于悬浮状态，所以只需要转动力矩较小的交流伺服电动机（力矩电动机）就能转动沉重的工件。压力传感器检测压力油的压力，只有确认工件处于悬浮状态后才能启动交流伺服电机。 　　　转子转角的检测用的园形感应同步器，从图8－1可以看到汽轮机转子毛坯正被工件托架支撑着，工件重几十吨，沿轴向按一定规律分布着近二十个平行的叶轮，每个叶轮上要一铣出几十甚至一百多个叶根槽，用于镶嵌叶片。下图为叶根槽的剖面图。 由于加工一个完整的槽需要经过毛刀、半精刀、精刀等多道工序，因此不但要求每个槽的分度精度高，而且要求在每道工序中，每个槽的重复精度也要高。 为了保证分度的正确性．本系统在分度头花盘内安装了一个高精度的圆形感应同步器，用于测量工件旋转的角度。系统采用的圆形感应同步器直径为304.8mm （12in，1in＝25.4mm）、720极，精度为土l″。 当铣头在工件表面铣好一条槽后，工件要转动一个设定的角度（上例中为3°），然后再行固定，铣头接下去铣下一条槽。 工件转动的角度的控制：圆形感应同步器与工件一同转动，它将测得的角位移数值传送给计算机，计算机将该值与设定的位移值比较，若误差的绝对值小于等于2″时，交流伺服电动机停转，从而完成角度的控制。当系统某个环节出现故障，使位移误差大于2″时，计算机立即命令x轴及y轴停止走刀，保证铣削不产生废品。 　3.位置的检测与控制刀具　　刀具位置的检测与控制刀具除了自旋外，还具有x、y、z三个方向的自由度，因此，在走刀系统中装有三个对应的直线型磁栅传感器，它们的精度优于lμm。刀具的运动是在磁栅传感器监视下进行的，磁栅传感器把代表刀具位置的信号传送给计算机，该数值一方面在CRT上显示出来，另一方面不断地与设定值作比较，当刀具到达设定值时停止走刀。床鞍用于完成水平方向大行程的移动，它的位置由光电角编码器通过蜗轮蜗杆来测定。 　4.温度检测 整个系统有几十个测温点，主要是监视一些重要的轴温、压力油温、润滑油温、冷却空气的温度、各个电动机绕组温度等。多数测温点采用热敏电阻，少数采用热电偶，这是因为热敏电阻不需要冷端补偿、成本较低的缘故。各测温点采集的温度信号进微机处理做监视、报警用。 　　　该铣床有很强的报警、自诊功能。当被测量超过设定值的上下限时，微机向操作者提示声、光信号，以便操作者及时排除故障。由于显示终端配有CRT，所以不但可作一般的屏幕报警，还可作故障诊断用。以温度故障为例，由于测温点太多，所以多数测温点只向微机提供超限信号，而不是具体的温度值。微机收到这些超限信号后，在CRT的特定位置上显示出超温标志及设备编号，操作者要想进一步了解故障原因，就要进行人机对话。 　　　电液伺服系统常用于机床工作台的位置检测控制、机械手的定位控制、稳定平台水平位置等。 图8-5是阀控液压马达电液位置检测控制系统原理图，该系统采用一对旋转变压器作为角差测量装置，图中通过圆心点虚线表示转轴。 　　　负载输出轴与旋转变压器接收轴相连，输入轴与旋转变压器发送轴相连。旋转变压