位置检测系统故障分析维修ppt培训课件

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1、3.4.1数控机床的位置检测装置概述3.4.1　对数控机床位置检测装置的要求伺服系统是机床的驱动部分，计算机输出的控制信息通过伺服系统和传动装置变成机床运动。位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分，其作用是检测位移和速度，发送反馈信号，并与数控装置发出的指令信号比较，若有偏差，则经过放大后控制执行部件向着消除偏差的方向运动，直至偏差为零。为了提高数控机床的加工精度，必须提高检测元件和检测系统的精度。不同的数控机床对检测元件和检测系统的精度要求、允许的最高移动速度都不相同。一般要求检测元件的分辨率在0.0001～0.1mm之间，测

2、量精度为±（0.001～0.02）mm／m。系统分辨率的提高，对机床加工精度有一定的影响，但不宜过小，分辨率的选取和脉冲当量的选择方法一样，按机床加工精度的1/10～1/3选取。对数控机床位置检测装置的基本要求是：(1)高可靠性和高抗干扰性。检测装置应能抗各种电磁干扰，基准尺对温、湿度敏感性低，温、湿度变化对测量精度影响小。(2)使用维护方便，适合机床运行环境。测量装置安装时要有一定的安装精度要求，安装精度要合理。由于受使用环境的影响，整个测量装置应该有较好的防尘、防油雾、防切屑等措施。(3)能够满足精度和速度的要求。（4)易于

3、实现高速的动态测量、处理和自动化。(5)成本低、寿命长。3.4.2　位置检测装置的分类1．数字式测量和模拟式测量数字式测量是将被测量单位量化以后用数字形式来表示的。数字测量的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。光栅位移测量装置就是典型的检测装置。数字式测量的特点是：（1）被测量转化成脉冲个数，便于显示和处理；（2)测量精度取决于测量单位，与量程基本无关(当然也有积累误差)；（3)测量装置比较简单，抗干扰能力强。模拟式测量是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

4、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的信号相位变化等。模拟式测量的特点是：（1)直接测量被测量，无须变换；（2)在小量程内可以实现高精度测量，如旋转变压器、感应同步器等。2．增量式测量和绝对式测量增量式测量只测量位移增量，每移动一个测量单位就发出一个测量信号。其优点是检测装置简单，任何一个对中点都可以作为测量起点，在轮廓控制数控机床上大都采用这种测量方式。但在此系统中，移距是通过对测量信号计数后读出的，一旦计数有误，后面的测量结果将全错。发生事故后不能找到事故前的位置，事故排除后，必须将工作台移到起点重

5、新计数才能找到事故前的正确位置。绝对式测量可以避免上述缺点，对于被测量的任意一点位置均由固定的零点作基准，每一被测点都有一个相应的测量值。这种方式对分辨率要求越高，结构越复杂。3．直接测量和间接测量直接测量是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。间接测量是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；

6、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。根据伺服系统位置检测的特点，把传感器分为回转型和直线型，回转型用于检测角位移，直线型用于检测直线位移。数控机床中常用的位置检测元器件见表3－1。表3－1数控机床中常用的位置检测元器件3.4.3　常用位置检测装置及工作原理1.光栅光栅也称为光栅尺，它是一种高精度的直线位移传感器，在数控机床上用于测量工作台的位移，属直接测量，并组成位置闭环伺服系统。图3－1为光栅外观示意图。1.光栅尺光栅尺工作原理图3－1光栅外观1）光栅的结构数控机床中的光栅可以按光线在光

7、栅中是反射还是透射分为反射光栅和透射光栅，如图3－2所示，还可以按形状分为圆光栅和长光栅。圆光栅用于测量角位移，长光栅用于测量直线位移。目前，光栅的制作精度通过激光技术达到了微米级，通过细分电路可以做到0.1μm甚至更高的分辨率。如图3－2所示，光栅检测装置主要由光源、透镜、标尺光栅G1(长光栅)、指示光栅G2(短光栅)和光敏元件等组成。图3-2　光栅种类(a)透射光栅;(b)反射光栅光栅是在一块长方形的光学玻璃或金属镜面上均匀地刻有许多与运动方向垂直的线纹，常用的光栅每毫米刻有50、100或200线纹。相邻线纹之间的距离称为栅距，

8、栅距可以根据测量精度确定。标尺光栅安装在机床的移动部件上，指示光栅安装在机床的固定部件上。两块光栅的刻线密度必须相同，且相互平行并保持0.05～0.1mm的间隙。在实际应用中，常常把光源、指示光栅和光敏元