机床数控技术第6章 数控反馈测量元件课件.ppt

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1、机床数控技术目录第1章绪论第2章  计算机数字控制系统第3章数控机床结构设计与总体布局第4章数控机床的主运动部件第5章进给伺服系统第6章数控机床的位置检测装置第7章进给系统的机械传动结构第8章数控机床的刀具与工作交换装置第9章数控加工编程本章知识要点1.位置检测装置的要求和分类；2.编码器的分类、工作原理及应用；3.旋转变压器的结构和工作原理；4.感应同步器的结构、分类、工作原理及使用特点；5.光栅的分类、结构、工作原理及使用特点；6.磁栅的结构及工作原理。6.1位置测量装置概述6.2编码器6.3旋转变压器6.4感应同

2、步器6.5光栅6.6磁栅6.1位置测量装置概述数控系统的位置控制是将插补计算的指令位置与实际反馈位置比较，用其差值去控制进给电机。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，并发出反馈信号至数控装置，构成伺服系统的闭环和半闭环控制，数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。6.1位置测量装置概述数控机床对检测装置的要求6.1.1位置检测装置分类6.1.26.1位置测量装置概述数控机床对检测装置的要求6.1.11．工作可靠，抗干扰能力强；2．满足测量精度、检测速度和测量范围的要求；3．易于实现

3、高速的动态测量和处理，利于实现自动化；4．易于安装，使用维护方便；5．成本低。数控机床对检测装置的主要要求有如下几个方面：6.1位置测量装置概述位置检测装置分类6.1.2表6-1位置检测装置分类类型数字式模拟式增量式绝对式增量式绝对式回转型增量式脉冲编码器、圆光栅绝对式脉冲编码器旋转变压器、圆感应同步器、圆磁栅多极旋转变压器三速圆感应同步器直线型计量光栅、激光干涉仪多通道透射光栅、编码尺直线感应同步器、磁栅三速直线感应同步器、绝对值式磁栅位置检测装置分类6.1.21、按测量对象不同分类位移检测装置:脉冲编码器、光栅速度

4、检测装置：测速发电机2、按安装位置不同分类直接测量:将检测装置安装在执行部件上间接测量:将检测元件安装在滚珠丝杠或驱动电动机轴上(1)直接测量将直线型检测装置安装在移动部件上，直接测量工作台的直线位移，作为全闭环伺服系统的位置反馈信号，构成位置闭环控制。优点是准确性高、可靠性好，缺点是测量装置要和工作台行程等长，在大型数控机床上受到一定限制。(2)间接测量将旋转型检测装置安装在驱动电机轴或滚珠丝杠上，通过检测转动件的角位移来间接测量机床工作台的直线位移，作为半闭环伺服系统的位置反馈用。优点是测量方便、无长度限制。缺点是

5、测量信号中增加了由回转运动转变为直线运动的传动链误差，从而影响了测量精度。位置检测装置分类位置检测装置分类6.1.2位置检测装置分类6.1.23、按测量方法不同分类增量式测量绝对式测量绝对式测量：对于被测量的任意一点位置均由固定的零点标起。每一个被测点都有一个相应的测量值。特点：装置的结构较为复杂增量式测量：只测量相对位移量。移动一个测量单位就发出一个测量信号。位置检测装置分类位置检测装置分类6.1.2优点：装置简单，任何一个点都可作为测量的起点。在轮廓控制的数控机床上大都采用这种方式。缺点：在增量式检测系统中，移距

6、是由测量信号计数读出，一旦计数有误，以后的测量结果则完全错误。如出某种事故，无法恢复。位置检测装置分类6.1.24、按检测信号不同分类数字式测量模拟式测量模拟式测量：模拟式测量是将被测量用连续变量来表示。如电压变化、相位变化等。数控机床所用模拟式测量主要用于小量程的测量，如感应同步器的一个线距（2mm）内的信号相位变化等。特点：●直接测量被测的量，无需变换；●在小量程内实现较高精度的测量，技术成熟。位置检测装置分类位置检测装置分类6.1.2数字式测量：被测的量以数字的形式来表示。测量信号为电脉冲，可以直接把它们送入数控

7、装置进行比较、处理。特点：●被测的量转换为脉冲个数，便于显示和处理；●测量精度取决于测量单位，和量程基本无关；●测量装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力较强。6.2编码器绝对式编码器6.2.1增量式编码器6.2.2编码器在数控机床中的应用6.2.36.2编码器编码器又称码盘，是一种旋转式测量元件，通常装在被测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。根据编码器的编码方式可分为绝对式编码器和脉冲增量式编码器；根据内部结构和检测方式可分为接触式、光电式和电磁式三种。绝对式编码器6.2.1绝

8、对式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，可直接把被测转角用数字代码表示出来，且每一个角度位置均有表示该位置的唯一对应的代码，因此这种测量方式即使断电或切断电源，也能读出转动角度。绝对式编码器按照结构原理可以分为接触式、光电式和电磁式三类。绝对式编码器6.2.1如图所示，绝对式编码