数控机床闭环进给伺服系统位置检测装置的要求和分类

  位置检测装置是闭环进给伺服系统的重要组成部分。它的作用是在线实时检测执行部件的直线位移或角位移,并发送位移反馈信号,以构成闭环位置控制。闭环数控机床的加工精度在很大程度上由位置检测系统的精度决定。不同类型的数控机床,对位置检测元件、检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是:被测部件的最高移动速度高至240m/min时,其检测位移的分辨率(能检测出的最小位移量)可达1μm,如24m/min时可达0.1μm。最高分辨率可达到0.01μm。


1.数控机床对位置检测装置有如下要求:

  受温度、湿度的影响小,工作可靠,能长期保持精度,抗干扰能力强;

  在机床执行部件移动范围内,能满足精度和速度的要求;

  使用维护方便,适应机床工作环境;

  成本低。


2.位置检测装置分类

 数控机床常用的位置检测装置类型很多,按其测量方式和所获信号的不同,可分为以下两种:

  数字式和模拟式测量

   数字式测量

    数字式测量是将被测量以数字的形式来表示,测量信号一般为电脉冲,可以将它直接送到数控装置进行比较处理和显示。这样的检测装置有光栅检测装置和脉冲编码器。数字式测量装置比较简单、位移脉冲信号抗干扰能力较强。

   模拟式测量

    模拟式测量是将被测量用连续变量来表示,如电压的幅值变化、相位变化。模拟式测量装置有旋转变压器和感应同步器等。模拟式测量所得的模拟量(如相位变化的电压),可以直接发送至数控系统与移相的指令电压信号进行比较;或者将模拟信号(如鉴幅测量所得到的为幅值变化的电压信号)转换成数字脉冲信号后,再送至数控系统进行比较和显示。


  增量式和绝对式测量
   增量式测量
    检测装置只测出位移的增量,并用数字脉冲个数来表示单位位移(即最小设定单位)的数量。
    执行部件每移动一个最小设定单位的距离,如0.001mm,发出一个脉冲信号。位移的距离由增量值累积求得,一旦在某处测量有误,则其后所得的位移距离都是错误的。另外,由于是增量式测量,在加工中因事故断电停机检修,执行部件的位置发生变动后,由于检测装置不能指示出执行部件的绝对坐标位置,因此无法给定位移指令,令执行部件由检修后的位置直接移回停机时的原位,必须将执行部件移回加工程序的起始位置(一般为机床的坐标原点),并计算出从起点到停机原位的距离,才能以位移指令,令执行部件移回停机时的原位,以便继续进行加工。光栅、脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁栅等都是增量式测量装置。
   绝对式测量
    检测装置测出的是被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标位置,并且以二进制或二十进制数码信号表示出来,一般都要经过转换成脉冲数字信号以后,才送去进行比较和显示,这样的测量装置有绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘(或称多圈式绝对编码盘)等,它的结构比较复杂,而且测量的分辨率与位移量都受到一定限制。
    位置检测装置安装在执行部件(即末端件)上直接测量执行部件末端件的直线位移或角位移,这样可称为直接测量,可以构成闭环进给伺服系统。这样的测量方式,有用直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪等测量执行部件的直线位移;还有用旋转变压器、圆光栅、圆感应同步器等测量作圆周进给的数控转台轴的角位移。位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电机轴上,测量其角位移,要经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量,这样可称为间接测量,可以构成半闭环进给伺服系统。将脉冲编码器装在电机轴上就属这种方式。
,  位置检测装置是闭环进给伺服系统的重要组成部分。它的作用是在线实时检测执行部件的直线位移或角位移,并发送位移反馈信号,以构成闭环位置控制。闭环数控机床的加工精度在很大程度上由位置检测系统的精度决定。不同类型的数控机床,对位置检测元件、检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是:被测部件的最高移动速度高至240m/min时,其检测位移的分辨率(能检测出的最小位移量)可达1μm,如24m/min时可达0.1μm。最高分辨率可达到0.01μm。


1.数控机床对位置检测装置有如下要求:

  受温度、湿度的影响小,工作可靠,能长期保持精度,抗干扰能力强;

  在机床执行部件移动范围内,能满足精度和速度的要求;

  使用维护方便,适应机床工作环境;

  成本低。


2.位置检测装置分类

 数控机床常用的位置检测装置类型很多,按其测量方式和所获信号的不同,可分为以下两种:

  数字式和模拟式测量

   数字式测量

    数字式测量是将被测量以数字的形式来表示,测量信号一般为电脉冲,可以将它直接送到数控装置进行比较处理和显示。这样的检测装置有光栅检测装置和脉冲编码器。数字式测量装置比较简单、位移脉冲信号抗干扰能力较强。

   模拟式测量

    模拟式测量是将被测量用连续变量来表示,如电压的幅值变化、相位变化。模拟式测量装置有旋转变压器和感应同步器等。模拟式测量所得的模拟量(如相位变化的电压),可以直接发送至数控系统与移相的指令电压信号进行比较;或者将模拟信号(如鉴幅测量所得到的为幅值变化的电压信号)转换成数字脉冲信号后,再送至数控系统进行比较和显示。


  增量式和绝对式测量
   增量式测量
    检测装置只测出位移的增量,并用数字脉冲个数来表示单位位移(即最小设定单位)的数量。
    执行部件每移动一个最小设定单位的距离,如0.001mm,发出一个脉冲信号。位移的距离由增量值累积求得,一旦在某处测量有误,则其后所得的位移距离都是错误的。另外,由于是增量式测量,在加工中因事故断电停机检修,执行部件的位置发生变动后,由于检测装置不能指示出执行部件的绝对坐标位置,因此无法给定位移指令,令执行部件由检修后的位置直接移回停机时的原位,必须将执行部件移回加工程序的起始位置(一般为机床的坐标原点),并计算出从起点到停机原位的距离,才能以位移指令,令执行部件移回停机时的原位,以便继续进行加工。光栅、脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁栅等都是增量式测量装置。
   绝对式测量
    检测装置测出的是被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标位置,并且以二进制或二十进制数码信号表示出来,一般都要经过转换成脉冲数字信号以后,才送去进行比较和显示,这样的测量装置有绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘(或称多圈式绝对编码盘)等,它的结构比较复杂,而且测量的分辨率与位移量都受到一定限制。
    位置检测装置安装在执行部件(即末端件)上直接测量执行部件末端件的直线位移或角位移,这样可称为直接测量,可以构成闭环进给伺服系统。这样的测量方式,有用直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪等测量执行部件的直线位移;还有用旋转变压器、圆光栅、圆感应同步器等测量作圆周进给的数控转台轴的角位移。位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电机轴上,测量其角位移,要经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量,这样可称为间接测量,可以构成半闭环进给伺服系统。将脉冲编码器装在电机轴上就属这种方式。

数控机床闭环进给伺服系统位置检测装置的要求和分类

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