位置檢測裝置在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
發(fā)布日期:2015-05-13 蘭生客服中心 瀏覽:6742
1 數(shù)控系統(tǒng)對位置檢測裝置的要求
位置檢測裝置是指能夠把機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成一定形式的電信號的裝置,是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。在閉環(huán)系統(tǒng)中,它的主要作用是檢測位移量,并發(fā)出反饋信號和數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號相比較,若有偏差,經(jīng)放大后控制執(zhí)行部件,使著向消除偏差的方向運(yùn)動直至偏差等于零為止。
1)高可靠性和高抗干擾性。檢測裝置應(yīng)能抗各種電磁干擾,基準(zhǔn)尺對溫、濕度敏感性低,溫、濕度變化對測量精度影響小。
2)使用維護(hù)方便,適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境。測量裝置安裝時(shí)要有一定的安裝精度要求,安裝精度要合理。由于受使用環(huán)境的影響,整個(gè)測量裝置應(yīng)該有較好的防塵、防油霧、防切屑等措施。
3)能夠滿足精度和速度的要求。一般要求檢測元件的分辨率在0.0001~0.1mm之間,測量精度為±(0.001~0.02)mm / m。
4)成本低、壽命長。
2 檢測裝置的分類
按測量對象不同分類:位移檢測裝置和速度檢測裝置。
按安裝位置不同分類:直接測量和間接測量。
按測量方法不同分類:絕對式測量和增量式測量。
按檢測信號不同分類:模擬式測量和數(shù)字式測量。
3 常用典型位置檢測裝置及應(yīng)用
3.1 旋轉(zhuǎn)變壓器(角位移檢測元件)
旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角度測量元件,它是一種小型交流電機(jī)。在結(jié)構(gòu)上與兩相繞組式異步電動機(jī)相似,由定子和轉(zhuǎn)子組成,定子繞組為變壓器的原邊,轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的副邊。激磁電壓接到定子繞組上,激磁頻率通常為400H、500H、1000H、3000H、5000H,其結(jié)構(gòu)簡單、動作靈敏,對環(huán)境無特殊要求,維護(hù)方便,輸出信號幅度大,抗干擾性強(qiáng),工作可靠。
3.2 光柵尺
光柵尺位移傳感器(簡稱光柵尺),是利用光柵的光學(xué)原理工作的測量反饋裝置。光柵尺位移傳感器經(jīng)常應(yīng)用于機(jī)床與現(xiàn)在加工中心以及測量儀器等方面,可用作直線位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數(shù)字脈沖,具有檢測范圍大,檢測精度高,響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。例如,在數(shù)控機(jī)床中常用于對刀具和工件的坐標(biāo)進(jìn)行檢測,來觀察和跟蹤走刀誤差,以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動誤差的作用。
3.3 脈沖編碼器(角位移檢測元件)
脈沖編碼器是一種光學(xué)式位置檢測元件,編碼盤直接裝在轉(zhuǎn)軸上,以測出軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化,其輸出信號為電脈沖。
脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器,能把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖,是數(shù)控機(jī)床上使用很廣泛的位置檢測裝置。
這種檢測方式的特點(diǎn)是:檢測方式是非接觸式的,無摩擦和磨損,驅(qū)動力小,響應(yīng)速度快。按編碼的方式,可分為增量式和絕對值式兩種。
3.4 感應(yīng)同步器
感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器均為電磁式檢測裝置,屬模擬式測量,二者工作原理相同,其輸出電壓隨被測直線位移或角位移而改變。
感應(yīng)同步器按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一般分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種:
直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺組成,用于直線位移測量。旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器由轉(zhuǎn)子和定子組成,用于角位移測量。
感應(yīng)同步器的安裝:
直線感應(yīng)同步器由定尺組件、滑尺組件和防護(hù)罩三部分組成。定尺組件和滑尺組件分別安裝在機(jī)床的不動和移動部件上,防護(hù)罩是保護(hù)感應(yīng)同步器防止切屑和油污浸入。
直線感應(yīng)同步器的標(biāo)準(zhǔn)滑尺長度為100mm,定尺長度為250mm,當(dāng)需要增加測量范圍時(shí),可將定尺加工拼接。在拼接時(shí),需要根據(jù)電信號調(diào)整兩個(gè)定尺接縫的大小,使其零位誤差曲線在拼接時(shí)平滑過渡。10根以內(nèi)的定尺接長時(shí),可將定尺繞組串聯(lián);10根以上的定尺接長時(shí),為使線圈電阻和電感不致過分增大,把定尺分成數(shù)量相同的幾組,每組定尺繞組串聯(lián)后,再并聯(lián)起來,這樣可以保證不降低信噪比。
感應(yīng)同步器接長的具體步驟是:
1) 將選好的定尺初步安裝在定尺座上,將滑尺安裝在可動滑臺上,并調(diào)好定尺、滑尺之間的基本尺寸。
2) 將滑尺移到第一根定尺的無誤差位置,使輸出指零,固緊第一尺。
3) 使用距離測量系統(tǒng)(金屬線紋尺加讀數(shù)顯微鏡、量塊加和千分尺、激光干涉儀或標(biāo)準(zhǔn)定尺等測量系統(tǒng)),按無誤差點(diǎn)之間的距離,將滑尺準(zhǔn)確地移到第二定尺的無誤差點(diǎn),微調(diào)第一定尺,使輸出指零,固緊第二尺。
4) 重復(fù)步驟3),依次將所有定尺調(diào)整固緊。
全部定尺接好后,須進(jìn)行全長誤差測量,對超差外進(jìn)行重新調(diào)整。
正確地接長避免或減小了因接長不善而帶來的附加誤差,但接縫的存在將導(dǎo)致接縫誤差。它是由于接縫處磁密度變小造成的,一般在2~4um;因此,即使單塊定尺的精度選得很高,接長后總的精度仍然不會很高。減小接縫誤差就是要消除或減小接縫處磁場的不均勻性,可能過定尺采用非磁性基板或加大絕緣層厚度,在接縫處填充磁性物質(zhì),可對靠近接縫處的定尺繞組采取變節(jié)距措施等方法來實(shí)現(xiàn)。
4 結(jié)束語
數(shù)控系統(tǒng)中的位置檢測裝置種類多,功能也越來越強(qiáng)。每種位置檢測裝置有自己的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍,合理的選擇并正確的安裝使用,可以提高檢測的精度,更好的為數(shù)控系統(tǒng)服務(wù)。參考文獻(xiàn)
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