主軸編碼器裝置要求

1.數(shù)控機床對檢測元件及位置檢測裝置的要求

(1)數(shù)控機床對檢測元件要求

檢測元件是檢測裝置的重要部件，其主要作用是檢測位移和速度，發(fā)送反饋信號。位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量稱為分辨率。分辨率不僅取決于檢測元件本身，也取決于測量電路。

數(shù)控機床對檢測元件的主要要求是:①壽命長，可靠性高，抗干擾能力強;②滿足精度和速度要求;③使用維護方便，適合機床運行環(huán)境;④成本低;⑤便于與計算機聯(lián)接。

不同類型的數(shù)控機床對檢測系統(tǒng)的精度與速度的要求不同。通常大型數(shù)控機床以滿足速度要求為主，而中、小型和高精度數(shù)控機床以滿足精度要求為主。選擇測量系統(tǒng)的分辨率和脈沖當(dāng)量時，一般要求比加工精度高一個數(shù)量級。

(2)數(shù)控機床對位置檢測裝置的要求

位置檢測裝置是數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用是檢測位移和速度，發(fā)送反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制。數(shù)控機床的加工精度主要由檢測系統(tǒng)的精度決定。不同類型的數(shù)控機床，對位置檢測元件，檢測系統(tǒng)的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同?，F(xiàn)在檢測元件與系統(tǒng)的最高水平是:被測部件的最高移動速度高至240m/min時，其檢測位移的分辨率(能檢測的最小位移量)可達(dá)1μm，如24m/min時可達(dá)0.1μm。最高分辨率可達(dá)到0.01μm。

數(shù)控機床對位置檢測裝置有如下要求:

①受溫度、濕度的影響小，工作可靠，能長期保持精度，抗干擾能力強。

②在機床執(zhí)行部件移動范圍內(nèi)，能滿足精度和速度的要求。

③使用維護方便，適應(yīng)機床工作環(huán)境。

④成本低。主軸編碼器簡介

2.位置檢測裝置的分類

對于不同類型的數(shù)控機床，因工作條件和檢測要求不同，可以采用以下不同的檢測方式。

(1)增量式和絕對式測量

增量式檢測方式只測量位移增量，并用數(shù)字脈沖的個數(shù)來表示單位位移(即最小設(shè)定單位)的數(shù)量，每移動一個測量單位就發(fā)出一個測量信號。其優(yōu)點是檢測裝置比較簡單，任何一個對中點都可以作為測量起點。但在此系統(tǒng)中，移距是靠對測量信號累積后讀出的，一旦累計有誤，此后的測量結(jié)果將全錯。另外在發(fā)生故障時(如斷電)不能再找到事故前的正確位置，事故排除后，必須將工作臺移至起點重新計數(shù)才能找到事故前的正確位置。脈沖編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器，感應(yīng)同步器，光柵，磁柵，激光干涉儀等都是增量檢測裝置。

絕對式測量方式測出的是被測部件在某一絕對坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)位置值，并且以二進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)碼信號表示出來，一般都要經(jīng)過轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號以后，才能送去進(jìn)行比較和顯示。采用此方式，分辨率要求愈高，結(jié)構(gòu)也愈復(fù)雜。這樣的測量裝置有絕對式脈沖編碼盤、三速式絕對編碼盤(或稱多圈式絕對編碼盤)等。

(2)數(shù)字式和模擬式測量

數(shù)字式檢測是將被測量單位量化以后以數(shù)字形式表示。測量信號一般為電脈沖，可以直接把它送到數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較、處理。這樣的檢測裝置有脈沖編碼器、光柵。數(shù)字式檢測有以下3個特點。

①被測量轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)，便于顯示和處理;

②測量精度取決于測量單位，與量程基本無關(guān);但存在累計誤碼差;

③檢測裝置比較簡單，脈沖信號抗干擾能力強。

模擬式檢測是將被測量用連續(xù)變量來表示，如電壓的幅值變化，相位變化等。在大量程內(nèi)做精確的模擬式檢測時，對技術(shù)有較高要求，數(shù)控機床中模擬式檢測主要用于小量程測量。模擬式檢測裝置有測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器和磁尺等。模擬式檢測的主要特點有以下幾個。

①直接對被測量進(jìn)行檢測，無須量化。

②在小量程內(nèi)可實現(xiàn)高精度測量。

③能進(jìn)行直接檢測和間接檢測。

位置檢測裝置安裝在執(zhí)行部件(即末端件)上直接測量執(zhí)行部件末端件的直線位移或角位移，都可以稱為直接測量，可以構(gòu)成閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，測量方式有直線光柵、直線感應(yīng)同步器、磁柵、激光干涉儀等測量執(zhí)行部件的直線位移;由于此種檢測方式是采用直線型檢測裝置對機床的直線位移進(jìn)行的測量。其優(yōu)點是直接反映工作臺的直線位移量。缺點是要求檢測裝置與行程等長，對大型的機床來說，這是一個很大的限制。

位置檢測裝置安裝在執(zhí)行部件前面的傳動元件或驅(qū)動電機軸上，測量其角位移，經(jīng)過傳動比變換以后才能得到執(zhí)行部件的直線位移量，這樣的稱為間接測量，可以構(gòu)成半閉環(huán)伺服進(jìn)給系統(tǒng)。如將脈沖編碼器裝在電機軸上。間接測量使用可靠方便，無長度限制;其缺點是在檢測信號中加入了直線轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動的傳動鏈誤差，從而影響測量精度。一般需對機床的傳動誤差進(jìn)行補償，才能提高定位精度。

除了以上位置檢測裝置，伺服系統(tǒng)中往往還包括檢測速度的元件,用以檢測和調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。常用的測速元件是測速發(fā)動機。

光電脈沖發(fā)生器的原理。在漏光盤上，沿圓周刻有兩圈條紋，外圈為圓周等分線條，例如:1024條，作為發(fā)送脈沖用，內(nèi)圈僅1條。在光欄上，刻有透光條紋A、B、C，A與B之間的距離應(yīng)保證當(dāng)條紋A與漏光盤上任一條紋重合時，條紋BEN應(yīng)與漏光盤上另一條紋的重合度錯位1/4周期。在光欄的每一條紋的后面均安置光敏三極管一只，構(gòu)成一條輸出通道。

燈泡發(fā)出的散射光線經(jīng)過聚光鏡聚光后成為平行光線，當(dāng)漏光盤與主軸同步旋轉(zhuǎn)時，由于漏光盤上的條紋與光欄上的條紋出現(xiàn)重合和錯位，使光敏管受到光線亮、暗的變化，引起光敏管內(nèi)電流大小發(fā)生變化，變化的信號電流經(jīng)整流放大電路輸出矩形脈沖。由于條紋A與漏光盤條紋重合時，條紋B與另一條紋錯位1/4周期，因此A、B兩通道輸出的波形相位也相差1/4周期。

脈沖發(fā)生器中漏光盤內(nèi)圈的一條刻線與光欄上條紋C重合時輸出的脈沖為同步(起步，又稱零位)脈沖。利用同步脈沖，數(shù)控車床可實現(xiàn)加工控制，也可作為主軸準(zhǔn)停裝置的準(zhǔn)停信號。數(shù)控車床車螺紋時，利用同步脈沖作為車刀進(jìn)刀點和退刀點的控制信號，以保證車削螺紋不會亂扣。

螺紋是在圓柱面或圓錐面上沿著螺旋線所形成的、具有相同剖面形狀的連續(xù)凸起和溝槽。在圓柱表面上形成的螺紋稱圓柱螺紋，在圓錐表面上形成的螺紋稱圓錐螺紋。在回轉(zhuǎn)體外表面上形成的螺紋稱外螺紋，在回轉(zhuǎn)體內(nèi)表面上形成的螺紋稱內(nèi)螺紋。

加工螺紋的方法很多，在車床上加上螺紋時，車床通過三爪卡盤夾緊圓柱形工件，并帶動它作等速旋轉(zhuǎn)運動，車床進(jìn)給機構(gòu)帶動車刀(標(biāo)準(zhǔn)螺紋車刀)沿圓柱軸線方向作等速直線運動，車刀刀尖在工件表面切削出三角形凹槽從而形成三角形螺紋。

螺紋加工時有軌跡始點(A點，即進(jìn)刀點)和軌跡終點(B點，即退刀點)。在螺紋加工軌跡中為保證螺紋的加工設(shè)置有足夠的升速進(jìn)刀段δ和降速退刀段δˊ，以消除伺服滯后造成的螺距誤差。

一.絕對值編碼器的常規(guī)外形:38MM,58MM,66MM,80MM.100MM.

二.絕對值編碼器分為:單圈，多圈。

三.總線編碼器按原理分為:次絕對值編碼器，光絕對值編碼器

四.總線編碼器出線方式分為:側(cè)出線，后出線

五.總線編碼器軸分為:6MM,8MM,10MM,12MM,14MM,25MM.

六.總線編碼器分為:軸，盲孔，通孔。

七.總線編碼器防護分為:IP54-68.

八.總線編碼器安裝方式分為:夾緊法蘭、同步法蘭、夾緊帶同步法蘭、盲孔(彈簧片，抱緊)、通

孔(彈簧片，鍵銷)

九.BEN絕對值編碼器精度分為:單圈精度和多圈精度，加起來是總精度，也就是通常的多少位(常規(guī)24

為，25為，30位，32位。。。。)。

十.絕對值編碼器通訊協(xié)議波特率:4800~115200 bit/s，木認(rèn)為9600 bit/s。刷新周期約1.5ms

十一.編碼器輸出可選:SSI、4-20MA、profibus-dp、DEVicenet、并行、二進(jìn)制碼、BESM58、BiSS、ISI、

CANopen、Endat及Hiperface等

該系統(tǒng)由SIEMENS 802S系統(tǒng)、接口電路、驅(qū)動線路及步進(jìn)電機等組成,另外還配有自動轉(zhuǎn)塔刀架、主軸變頻調(diào)速器及主軸編碼器等,系統(tǒng)屬開環(huán)控制系統(tǒng)。其主要技術(shù)性能和參數(shù)如下:

(1)系統(tǒng)控制部分。采用SIEMENS 802S系統(tǒng),鍵盤和顯示部分裝在面板上。

(2)系統(tǒng)軟件具有若干指令。其中加工指令有

直線、斜線、螺紋、錐螺紋和圓弧等5條指令。可實現(xiàn)車削外圓、端面、臺階、割槽、錐度、倒角、螺紋、順圓弧和逆圓弧等操作?？刂浦噶钣薪Y(jié)束循環(huán)、暫停、延時、延時換刀、編碼換刀、通訊等,與加工指令配合,可加工出各種較復(fù)雜的零件。

(3)系統(tǒng)環(huán)境工作條件。溫度-10~+40℃;濕度為40% ~80%。

(4)輸入電網(wǎng)電壓。交流(220±22)V;頻率為50Hz;電流為1·5A。

(5)步進(jìn)電機。BYG550C-2型電機兩臺,驅(qū)動電壓為110V;相電流為2·5A;步距角為0·36°/步;靜力距為12N·