第三章 数控机床的.pptVIP

第三章数控机床的检测装置§3—1概述 二、检测装置的分类 一、测速发电机 二、旋转变压器 旋转变压器的工作原理1 旋转变压器的工作原理2 旋转变压器的工作原理3 旋转变压器的工作原理4 三、感应同步器 感应同步器的工作原理 感应同步器的鉴相方式 感应同步器的鉴相方式2 感应同步器的鉴幅方式 感应同步器的鉴幅方式2 感应同步器的鉴幅方式3 四、脉冲编码器 一、增量式脉冲编码器 二、绝对式脉冲编码器1 二、绝对式脉冲编码器2 五、光栅 图 五、光栅2 六、磁尺 磁头 * 一、对检测装置的要求 数控机床的检测装置也叫司服系统的检测、反馈元件，是数控机床的感知器官，来感知司服系统的速度和位移，并向控制系统发送反馈信号，形成闭环或半闭环司服系统。 对司服系统检测元件的要求是： 1.工作可靠 2.满足精度要求, 分辨率应达 0.1~10μm, 3.使用维护方便; 4.成本低。 目前，数控机床上使用的检测元件种类很多。 （一）数字式测量和模拟式测量 1.数字式测量 2.模拟式测量 （二）增量式测量和绝对式测量 1.增量式测量 2.绝对式测量 （三）直接测量和间接测量 1.直接测量 2.间接测量 一般将测速发电机装在司服电动机的轴上，测量电动机的转速。 测速发电机有交流和直流两种，基本原理是: 发电机发出的电压与电动机的转速成正比，将这一电压反馈给数控系统，与指令输入的值进行比较，从而控制电动机的转速。 测速发电机输出的是模拟量——模拟式测量。 旋转变压器是一种常用的转角检测元件，它即可以测角位移，又可以测角速度。由于它结构简单，工作可靠，精度又能满足一般要求，所以应用较广。旋转变压器在原理上与变压器相同，在结构上与发电机相似。它输出的是模拟量 有定子和转子的变压器的初级绕组3放在定子上，次级绕组8固联在转子上，与转子一起转动。旋转变压器由此得名。 3 8 7 5 初级绕组（定子）3上加励磁交流电，V1=Vmsinωt，则在次级绕组（转子）8上产生感应电动势V2=k1V1sinθ（k1为线圈的匝数比）， V2的幅值随θ角的正弦而变化。只要能把V2取出来，通过计算机，很容易把θ算出来。利用这个原理，可以检测司服电动机的角位移。 现在的问题是，如何把V2这个信号取出来？ 首先想到了，用转子绕组的端点通过滑环和电刷把V2这个信号取出来。这就是有刷旋转变压器， 它结构简单，体积小，但是电刷与滑环容易磨损。寿命短，可靠性差。 所以要寻求一种新方法。 转子绕组上的信号V2是交流信号,交流信号可以用电磁感应以非接触方式获得感应信号，所以，又想到了变压器。 在转子上饶上同轴线圈5，与转子绕组8相连，定子上也绕上同轴线圈7，与转子线圈5同轴构成变压器，转子同轴线圈上的信号是V2，经电磁感应，在定子同轴线圈上产生感应信号V3=k3V2。这就构成了无刷变压器。它可靠，长寿，但笨重、成本高。 3 8 7 5 感应同步器分定尺和滑尺两部分,定尺安装在机床的固定部件上,滑尺安装在机床的运动部件上。工作时，滑尺绕组上通交流电，将在定尺的回路上产生感应电势，电势的幅值和相位随工作台的运动而变化，据此来测量工作台的位移，它和旋转变压器的工作原理基本相同，可以理解为移动变压器。 也是模拟式测量。 按滑尺两个（正弦、余弦）绕组上所加的励磁信号不同，感应同步器的测量方式分为鉴相式和鉴幅式测量。 无论是鉴相式还是鉴幅式测量，滑尺上的正弦绕组和余弦绕组都相差1/4节距。 给滑尺的正弦绕组S和余弦绕组C分别施加幅值UM相同，频率ω相同，相位差900的交流电压。 它们将在定尺绕组上产生感应电动势,es和ec, ——滑尺相对定尺的相位. 根据叠加原理，可求出定尺上的感应电动势， ，p—定（滑）尺绕组节距 可见在一个节距内，通过测量定尺感应电动势的相位角 ，即可测出滑尺相对定尺的位移 x 给滑尺的正弦绕组S和余弦绕组C分别施加频率ω相同，相位相同，但幅值不同的交流电压。 其中 其中α电--电角度，由它给出励磁电压的幅值US和UC， US和UC相当于直角坐标分量， α电相当于极角， UM相当于极径。）由此可写出USi和UCi 以上是励磁电压，与之相对应的感应电动势为 其中α机--滑尺正弦绕组相对于定尺的角位置，实际上就是前面鉴相方式中的 角。 则叠加后的感应电动势为， 从上式可以看出，感应同步器在鉴幅方式下，定尺绕组上的感应电动势e取决于α电 与α机的差值。 用于测量时，如果初始位置为（α电 =α机）的输出电压e=0，当滑尺相对于定尺移动之后，有α电 ≠α机， e≠0。只要逐步改变电角度α电 ，使