【文章內容簡介】 閉環(huán)數(shù)控機床的加工精度在很大程度上是由位置檢測裝置的精度決定的，在設計數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)，尤其是高精度進給伺服系統(tǒng)時，必須精心選擇位置檢測裝置。⑴高可靠性和高抗干擾性：受溫度、濕度的影響小，工作可靠，精度保持性好，抗干擾能力強； ⑵能滿足精度和速度的要求：位置檢測裝置分辨率應高于數(shù)控機床的分辨率（一個數(shù)量級）； 位置檢測裝置最高允許的檢測速度應數(shù)控機床的最高運行速度。⑶使用維護方便，適應機床工作環(huán)境； ⑷成本低。按輸出信號的形式分類：數(shù)字式和模擬式 按測量基點的類型分類：增量式和絕對式按位置檢測元件的運動形式分類：回轉型和直線型 第二節(jié) 進給伺服系統(tǒng)的位置檢測裝置二、感應同步器①結構常用位置檢測裝置分類表②.分類感應同步器是利用勵磁繞組與感應繞組間發(fā)生相對位移時，由于電磁耦合的變化，感應繞組中的感應電壓隨位移的變化而變化，借以進行位移量的檢測。感應同步器滑尺上的繞組是勵磁繞組，定尺上的繞組是感應繞組。感應同步器的工作原理感應同步器的信號處理原理 滑尺正旋繞組上加激磁電壓Us后，與之相耦合的定尺繞組上的感應電壓為： Uos=KUScosθ1滑尺余旋繞組上加激磁電壓Uc后，與之相耦合的定尺繞組上的感應電壓為： Uoc=KUccos（θ1+π/2）=－K Ucsinθ1滑尺正、余旋繞組上同時加激磁電壓Us、Uc時，感應同步器的磁路可是為線性的，根據(jù)疊加原理，則與之相耦合的定尺繞組上的總感應電壓為： Uo =Uos+ Uos=KUScosθ1－K Ucsinθ1 K— 電磁感應系數(shù)θ1 —定尺繞組上的感應電壓的相位角滑尺與定尺 相對位移量 x 的求?。?∵ 2τ: 2π= x : θ1 ∴ x = τθ1 ／π結論：相對位移量 x 與 相位角θ1 呈線性關系，只要能測出相位角θ1，就可求得位移量 x。根據(jù)滑尺正、余旋繞組上激磁電壓Us、Uc供電方式的不同可構成不同檢測系統(tǒng)——鑒相型系統(tǒng)和鑒幅型系統(tǒng) 在鑒相型系統(tǒng)中，激磁電壓是頻率、幅值相同，相位差為 π/2的交變電壓： US = Um sinωt UC = Um cosωt 則： Uo =Uos+ Uos=KUScosθ1－K Ucsinθ1= K Um sinωt cosθ1－K Um cosωt sinθ1= K Um sin（ωt －θ1）結論：只要能測出Uo與US相位差θ1，就可求得滑尺與定尺相對位移量 x。在鑒幅型系統(tǒng)中，激磁電壓是頻率、相位相同，幅值不同的交變電壓： US = Um sinθ2sinωt UC = Um cosθ2sinωt θ2= π x 2 ／τ（x 2是指令位移值）Uo = Uos+ Uos=KUScosθ1－K Ucsinθ1= K Um sinθ2 cosθ1sinωt －K Um cosθ2sinωtsinθ1 = K Um sin（θ2－θ1）sinωt結論：只要能測出Uo與UC相位差θ1，就可求得滑尺與定尺 相對位移量 x。⑴感應同步器的測量周期為其繞組的節(jié)距2τ（2mm）⑵感應同步器的測量精度取決于測量電路對輸出感應電壓的細分精度。⑶現(xiàn)在商品化的感應同步器的輸出大多是脈沖量，使其能方便 地采用現(xiàn)代的數(shù)字處理技術 特點⑴精度高：平均自補償特性；⑵對環(huán)境的適應能力強：抗?jié)瘛囟?、熱變形影響的能力強?⑶維護簡單、壽命長：非接觸測量，無磨損，精度保持性好。⑷測量距離長：通過接長可滿足大行程測量的要求。串聯(lián)方式 n 10串并聯(lián)方式 n≥ 10使用注意事項在安裝方面：（安裝面的精度、接縫的調整精度）（避免切屑、油污、灰塵的影響）在電氣方面：要保證激磁電壓波形的對稱性和保真性。對鑒相系統(tǒng)： 激磁電壓的幅值、頻率相等；相位差900 對鑒幅系統(tǒng)： 對Um sinθUm cosθ2調制的精確性 當失真度大于2%時，將嚴重影響測量精度。三、脈沖編碼器脈沖編碼器又稱碼盤，是一種回轉式數(shù)字測量元件，通常裝在被檢測軸上，隨被測軸一起轉動，可將被測軸的角位移轉換為增量脈沖形式或絕對式的代碼形式。根據(jù)內部結構和檢測方式碼盤可分為接觸式、光電式和電磁式3種。其中，光電碼盤在數(shù)控機床上應用較多，而由霍爾效應構成的電磁碼盤則可用作速度檢測元件。另外，它還可分為絕對式和增量式兩種 結構及工作原理光電碼盤隨被測軸一起轉動，在光源的照射下，透過光電碼盤和光欄板形成忽明忽暗的光信號，光敏元件把此光信號轉換成電信號，通過信號處理裝置的整形、放大等處理后輸出。輸出的波形有六路：其中，的取反信號 是輸出信號的作用及其處理 A、B兩相的作用⑴根據(jù)脈沖的數(shù)目可得出被測軸的角位移； ⑵根據(jù)脈沖的頻率可得被測軸的轉速；⑶根據(jù)A、B兩相的相位超前滯后關系可判斷被測軸旋轉方向。⑷后續(xù)電路可利用A、B兩相的90176。相位差進行細分處理（四倍頻電路實現(xiàn)）。Z相的作用1被測軸的周向定位基準信號； 2被測軸的旋轉圈數(shù)記數(shù)信號。的作用3后續(xù)電路可利用A、兩相實現(xiàn)差分輸入，以消除遠距離傳輸?shù)墓材８蓴_。增量式碼盤的規(guī)格及分辨率規(guī)格增量式碼盤的規(guī)格是指碼盤每轉一圈發(fā)出的脈沖數(shù)；現(xiàn)在市場上提供的規(guī)格從 36線/ 轉 到10萬線 /轉 都有； 選擇：①伺服系統(tǒng)要求的分辨率；②考慮機械傳動系統(tǒng)的參數(shù)。分辨率（分辨角）α設增量式碼盤的規(guī)格為 n 線/轉：結構和工作原理⑴碼盤基片上有多圈碼道，且每碼道的刻線數(shù)相等； ⑵對應每圈都有光電傳感器；⑶輸出信號的路數(shù)與碼盤圈數(shù)成正比； ⑷檢測信號按某種規(guī)律編碼輸出，故可測得被測軸的周向絕對位置。⑴非接觸測量，無接觸磨損，碼盤壽命長，精度保證性好； ⑵允許測量轉速高，精度較高。⑶光電轉換，抗干擾能力強；⑷體積小，便于安裝，適合于機床運行環(huán)境； ⑸結構復雜，價格高，光源壽命短；⑹碼盤基片為玻璃，抗沖擊和抗震動能力差。一、概述 驅動電機及其控制和驅動裝置。，它提供執(zhí)行部分運動所需的動力，在數(shù)控機床上常用的電機有：①步進電機②直流伺服電機 ③交流伺服電機 ④直線電機。，通常驅動電機與速度控制單元是相互配套供應的，其性能參數(shù)都是進行了相互匹配，這樣才能獲得高性能的系統(tǒng)指標。：接受來自位置控制單元的速度指令信號，對其進行適當?shù)恼{節(jié)運算(目的是穩(wěn)速)，將其變換成電機轉速的控制量(頻率，電壓等)，再經功率放大部件將其變換成電機的驅動電量，使驅動電機按要求運行。簡言之：調節(jié)、變換、功放。（與主運動（主軸）系統(tǒng)比較）： ①功率相對較??； ②控制精度要求高；③控制性能要求高，尤其是動態(tài)性能二、步進電機及其驅動裝置步進電機流行于70年代，該系統(tǒng)結構簡單、控制容易、維修方面，且控制為全數(shù)字化。隨著計算機技術的發(fā)展，除功率驅動電路之外，其它部分均可由軟件實現(xiàn)，從而進一步簡化結構。因此，這類系統(tǒng)目前仍有相當?shù)氖袌?。目前步進電機僅用于小容量、低速、精度要不高的場合，如經濟型數(shù)控；打印機、繪圖機等計算機的外部設備。三、直流伺服電機及驅動直流電機的工作原理是建立在電磁力定律基礎上的，電磁力的大小正比于電機中的氣隙磁場，直流電機的勵磁繞組所建立的磁場是電機的主磁場，按對勵磁繞組的勵磁方式不同，直流電機可分為：他激式、并激式、串激式、復激式、永磁式。20世紀80~90年代中期，永磁式直流伺服電機在NC機床中廣泛采用。直流伺服電機的特點：①過載倍數(shù)大，時間長；②具有大的轉矩/慣量比，電機的加速大，響應快。③低速轉矩大，慣量大，可與絲桿直接相聯(lián)，省去了齒輪等傳動機構?？商岣吡藱C床的加工精度。④調速范圍大，與高性能的速度控制單元組成速度控制系統(tǒng)時，調速范圍超過1∶2000。④帶有高精度的檢測元件(包括速度和轉子位置檢測元件)；⑤電機允許溫度可達150176?！?80℃，由于轉子溫度高，它可通過軸傳到機械上去，這會影響機床的精度⑥由于轉子慣性較大，因此電源裝置的容量以及機械傳動件等的剛度都需相應增加。第三節(jié) 進給伺服驅動系統(tǒng) ⑦電刷、維護不便四、交流伺服電機及驅動由于直流伺服電機具有優(yōu)良的調速性能，80年代初至90年代中，在要求調速性能較高的場合，直流伺