【正文】 制有兩組分段繞組，分別稱為正弦和余弦繞組。它們相對于定尺繞組錯開1/4節(jié)距。 定尺 sin cos 節(jié)距 2τ（ 2mm） 節(jié)距（ ） 41 絕緣粘膠 銅箔 鋁箔 耐切削液涂層 基板 (鋼、銅 ) 滑尺 當在滑尺繞阻施加激勵交變電壓時，在定尺繞阻可感應出與兩尺位置有關系的交變電壓。根據激勵電壓的不同，可分為鑒相式和鑒幅式兩種。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 感應同步器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 1. 感應同步器結構 相當于展開的多級旋轉變壓器。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 感應同步器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 2. 感應同步器工作原理 相當于旋轉變壓器的原理如圖 sinsmU V t?= c o smUc V t?=12 c o s s ins in c o s s in ( )mmmV V V K V tK V t K V t??? ? ? ?= ? = ?=?2 2xx??? ??==1）鑒相方式 正弦繞組和余弦繞組分別加上幅值相同、頻率相同、相位相差 90o的交流電壓： 分別在定尺繞組上產生感應電壓： 12c o s s ins in c o smmV KV tV KV t????==?sinsmU V t?= c o smUc V t?=若設滑尺繞組節(jié)距為 2τ ，它對應的感應電動勢以余弦函數(shù)規(guī)律變化了 2π ，當滑尺移動為 x時，則對應的感應電動勢以余弦規(guī)律變化相位角 θ ： School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 2）鑒幅方式 正弦繞組和余弦繞組分別加上頻率相同、相位相等、幅值分別按正弦、余弦規(guī)律變化的交變電壓： si n si nsmU V t??=si n( ) si n mmV K V t? ? ?=?m? ： 機 械 相 位 角 m? ? ??=設sin sin mV KV t??=則 ?當 很 小 時sin mV KV t??=則 （ ） 2 =2xx?????=Uc=Vmcosθsinωt 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 感應同步器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 3. 感應同步器的特點 ? 安裝： 定尺與滑尺之間的間隙應控制在 177。 ，間隙變化控制范圍 . ? 特點： – 精度高：分辨率可達 。 – 測量范圍大，廣泛用于數(shù)控機床、雷達天線定位跟蹤等 。 – 環(huán)境適應性強 。 – 維護簡單、壽命長 。 – 應用時根據測量范圍不同，可以將多塊定尺拼接。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 感應同步器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 三、光柵 在高精度數(shù)控機床和數(shù)顯系統(tǒng)中，常使用光柵作為位置檢測裝置。它是將機械位移或模擬量轉化為數(shù)字脈沖，反饋給 CNC或數(shù)顯裝置來實現(xiàn)閉環(huán)控制的。光柵位移傳感器經常應用于機床與現(xiàn)代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，響應速度快的特點。例如，在數(shù)控機床中常用于對刀具和工件的坐標進行檢測，來觀察和跟蹤走刀誤差，以起到一個補償?shù)毒叩倪\動誤差的作用。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 光柵尺 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 三、光柵 光柵尺在現(xiàn)代工業(yè)的貢獻也是非常巨大的，不僅僅將現(xiàn)在加工精度進一步完善，更重要的是提高了現(xiàn)在加工時的工作效率?，F(xiàn)在中國加工業(yè)、制造業(yè)越來越成熟，對加工的精度越來越高的時候，在各種機床上，例如： 銑床 、 磨床 、 車床 、線切割、電火花等機床上都可以安裝光柵尺，其工作環(huán)境要求相對來說不是很苛刻，對操作者的使用來說也十分簡單。 光柵由標尺和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標尺一般固定在機床活動部件上（如工作臺上），光柵讀數(shù)頭安裝在機床固定部件上。指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。光柵讀數(shù)頭相對于標尺光柵運動時，指示光柵便在標尺光柵上相對移動。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 光柵尺 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 三、光柵 光柵尺外形圖 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 光柵尺 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 種類： 光柵的分類：物理光柵和計量光柵； 光柵的運動方式：長光柵和圓光柵； 光線的走向：透射光柵和反射光柵。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 光柵尺 三、光柵尺 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 結構： 光源、指示光柵、標尺光柵、光電元件。 3 、原理 1） 指示光柵與標尺光柵刻度等寬； 2） 平行裝配，且無摩擦； 3） 兩尺條紋之間有一定夾角； 4） 當指示光柵與標尺光柵相對運動時，會產生與光柵線垂直的橫向條紋，該條紋為莫爾條紋，當移動一個柵距時，莫爾條紋也移動一個紋距。 動畫演示 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 光柵尺 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 光柵尺 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 光柵尺 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 光柵：刻有刻線的光學玻璃。 柵距：光柵上相鄰兩刻線間的距離。 工作原理：莫爾條紋的工作原理。 嚴格來說： 橫向莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。 因 θ很小 W=d/θ )2/s in (2 ?dw =School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 莫爾條紋性質： 在平行光照射下 ,透過莫爾條紋的光強度分布近似于余弦函數(shù)； 放大作用： W=d/sinθ ，當 θ 很小時 , W=d/θ 例如 d = , θ = , 得 W =1mm, 放大 100； 平均效應： 莫爾條紋是由若干條線紋共同干涉形成的，對個別光柵線紋之間的誤差具有平均效應，能消除柵距不均勻所造成的影響； 移動規(guī)律： 光柵相對移動一個 d，莫爾條紋移動一個 W，當光柵移動方向變化時，莫爾條紋的移動方向也變化。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 光柵尺 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 四、 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 。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 脈沖編碼器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 1. 增量式編碼器 ? 組成： 光源、光電盤、光電接收元件 ； ? 工作原理 ： 信號處理 ：信號接收、放大、整形及反饋； 方向辨別 ： DA、 DB空間相差 90o； 基準脈沖 ：由 DC產生； ? 缺點 ：停電或停機后，無法找到原始位置 。 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 2. 絕對式編碼器 ? 分類： 機械式、光電式、磁電式。 ? 組成及原理： 編碼盤、信號產生元件、信號接收元件。 20 21 22 23 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 ? 光電編碼器 1 ）構成： 光源、指示光柵、圓光柵、光電元件。 第三節(jié) 數(shù)控機床的檢測裝置 —— 脈沖編碼器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 第四節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 執(zhí)行元件是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，伺服系統(tǒng)對執(zhí)行元件有如下要求： ? 調速范圍寬、穩(wěn)定，低速運行的穩(wěn)定性和均勻性好； ? 具有足夠的負載能力； ? 可減少電動機的轉動慣量； ? 可頻繁啟動、停止及換向。 目前常用的有直流伺服電動機和交流伺服電動機。 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件 第四節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 其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。 ? 常用的直流電動機有： ? 永磁式直流電機（有槽、無槽、杯型、印刷繞組） ? 勵磁式直流電機 ? 混合式直流電機 ? 無刷直流電機 ? 直流力矩電機 ? 直流進給伺服系統(tǒng)：永磁式直流電機類型中的 有槽電樞永磁直流電機（普通型） ； ? 直流主軸伺服系統(tǒng)：勵磁式直流電機類型中的 他激直流電機 。 20世紀 8090年代中期，永磁式直流伺服電機在 NC機床中廣泛采用 。 一、直流伺服電機及其調速系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 1．直流伺服電機的結構 極靴 機殼 瓦狀永磁材料（定子） 電樞（轉子） 換向極 主磁極 定子 轉子 線圈 圖 圖 第四節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) —— 直流伺服電機 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 ? 小慣量直流伺服電機 ? 結構特點： 1）轉子為光滑無槽的鐵芯，線圈由粘合劑粘結。 2）長徑比大、慣量小。 ? 性能特點： 1）轉動慣量小，約為普通直流電機的 1/10，快速響應性好。 2）電樞反應小，換向性好，電機時間常數(shù)小（只有幾毫秒）。 3）由于轉子無槽，結構均衡性好，低速平穩(wěn)性好。 4）最大扭矩為額定值的 10倍，過載能力強。 ? 缺點：由于慣量小，必須配齒輪減速葙，才能拖動負載。 第四節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) —— 直流伺服電機 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時 15分 3秒 ? 寬調速（大慣量）直流伺服電機 ? 結構特點：轉子慣量大，響應特性由大功率驅動系統(tǒng)保證 ? 性能特點 1）輸出轉矩大：不需齒輪減速箱即可直接驅動負載。 2）過載能力強：轉子熱容量大，過載能力強（過載轉矩可達5～ 10倍） 3）動態(tài)響應好：