20110104102316数控车床的位置检测装置.pptVIP

数控机床的位置检测装置 一、对位置检测装置的要求(1) 在机床工作台移动范围内，能满足精度和速度的要求。不同类型的数控机床对检测装置的精度和速度要求不一样。通常要求检测元件的分辨度(即检测的最小位移量)在0.00l～0.01mm之内；从速度上讲，进给运动速度为0～30m/min。主轴转速也达到10000r/min，有些甚至更高，因此要求检测装置必须满足数控机床高精度和高速度的要求。 在机床的工作环境中，能可靠地工作，亦即受温度影响小，抗干扰能力强，并能长期保持精度。 一、对位置检测装置的要求(2) 易于实现高速的动态测量和处理，易于实现测量自动化。 易于与数控系统连接，使用、维护简单、方便。 成本低、寿命长。 二、位置检测装置的分类(1) 绝对值测量和增量测量 绝对值测量 是任一被测量点位置都由一个固定的零点(即坐标原点)作为基准，每一测量点都有一个相应的对零点的测量值。 增量测量检测 是相对位移量，有多个测量基准，任何一个点都可作为测量基准，因而检测装置比较简单，在轮廓控制数控机床上大都采用这种测量方式。典型的检测元件有感应同步器、光栅、磁栅等。 二、位置检测装置的分类(2) 数字式测量和模拟式测量 数字式测量 将被测量以数字形式表示。数字测量输出信号一般是电脉冲，可以把它直接送到数控装置(计算机)进行比较、处理。其典型的检测装置如光栅位移测量装置。 模拟式测量 将被测量用连续的变量(如相位变化、电压幅值变化)来表示的。在数控机床上模拟式测量主要用于小量程的测量，例如感应同步器的一个线距内信号相位变化等。 二、位置检测装置的分类(3) 直接测量和间接测量 直接测量 将检测装置直接安装在执行部件上。测量直线位移量，常用光栅，感应同步器等检测装置。其优点是直接反映工作台的直线位移量，测量精度高。缺点是检测装置要和行程等长，这对大型数控机床是一个很大的限制。 间接测量 通过测量与工作台直线运动相关联的回转运动间接地测量工作台的直线位移，检测装置常用旋转变压器等。间接测量使用可靠方便，无长度限制，其缺点是测量信号加入了直线运动转变为回转运动的传动链误差，从而影响测量精度。 三、常见位置检测装置结构及工作原理(1) 光电脉冲编码器(1) 光电脉冲编码器是一种常用角位移传感器，属间接测量元件。它通常与驱动电动机同轴连接。光电编码器随着电动机轴旋转，可以连续发出脉冲信号。数控系统通过对该信号的接收、处理和计数，即可得到电动机的旋转角度，从而算出当前工作台的位移。 三、常见位置检测装置结构及工作原理(2) 光电脉冲编码器(2) 光电编码器的原理如图所示。在玻璃圆盘上用真空镀膜的方法镀上一层不透光的金属薄膜，再涂上一层均匀的感光材料，然后用精密照相腐蚀的方法，制成沿圆周等距的透光与不透光相间的条纹，从而构成了圆光栅３，在指示光栅5上具有宽度相同的透光条纹。当电动机带动圆光栅旋转时，光线透过这两个光栅照在光电元件4上，使光电元件接收到的光通量时明时暗地变化，光电元件将光信号转换成电信号，再经放大、整形等处理，便形成了输出的方波信号。 光电脉冲编码器原理图图例 三、常见位置检测装置结构及工作原理(3) 光电脉冲编码器(3) 光电编码器的指示光栅（固定不动）上有两段条纹组Ａ和Ｂ，每组条纹的间距（称为节距）与圆光栅相同，而Ａ组与Ｂ组的条纹彼此错开1/4节距，两组条纹相对应的光电元件所感应的信号的相位彼此相差90o。当电动机正转时，Ａ信号超前Ｂ信号90o，当电动机反转时Ｂ信号超前Ａ信号90o。数控装置正是利用这一相位关系判断电动机的转动方向，同时利用Ａ信号（或Ｂ信号）的脉冲数计算电动机的转角。因此采用光电编码器所构成的位置闭环控制的分辨率主要取决于圆光栅一圈的条纹数。 三、常见位置检测装置结构及工作原理(4) 光电脉冲编码器(4) 在光电编码器的里圈还有一条透光条纹Ｃ，每转产生一个零位脉冲信号。在进给电动机所用的光电编码器上，零位脉冲用于精确确定机床的参考点，而在主轴电动机上，则可用于主轴准停以及螺纹加工等。 三、常见位置检测装置结构及工作原理(5) 感应同步器结构与工作原理 如图所示。感应同步器由定尺和滑尺两部分组成，定尺和滑尺平行安装，且保持一定间隙。定尺表面印制有平面绕组，滑尺上印制有两组分段绕组，分别称为正弦绕组和余弦绕组。这两段绕组相对于定尺绕组在空间错开1/4的节距，节距为2τ。当滑尺的任一绕组加上励磁电压时，由于电磁感应，在定尺绕组上将感应出相同频率的感应电压，通过测量感应电压，可以精确地测量出位移量。 直线感应同步器的结构图例 三、常见位置检测装置结构及工作原理(6) 旋转变压器的结构与工作原理（1）　 旋转变压器是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成电信号输出。在结构上与两相式异步电动机相似，由定