數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)(2)-wenkub.com
2025-04-28 00:09 本頁面
【正文】 （一）增量式編碼器 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 ? 絕對(duì)式編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式檢測(cè)裝置，可直接把被測(cè)轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來，且每一個(gè)角度位置均有其對(duì)應(yīng)的測(cè)量代碼，它能表示絕對(duì)位置，沒有累積誤差，電源切除后，位置信息不丟失，仍能讀出轉(zhuǎn)動(dòng)角度。圓盤也用玻璃材料研磨拋光制成，其透光窄縫為兩條，每一條后面安裝有一只光電元件。 ? 特點(diǎn)： 檢測(cè)方式是非接觸式的，無摩擦和磨損，驅(qū)動(dòng)力小，響應(yīng)速度快。 直線光柵莫爾條紋 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 2 si n( / 2)WWB????1）放大性 2）平均效應(yīng) 莫爾條紋是由若干條線紋共同形成的，對(duì)個(gè)別光柵線紋之間的誤差具有平均效應(yīng)，能消除柵距不均勻所造成的影響。兩光柵尺是刻有均勻密集線紋的透明玻璃片，線紋密度為 2 50、 100、250條 /mm等。從形狀上看，又可分為圓光柵和直線光柵。旋轉(zhuǎn)變壓器通過測(cè)量電動(dòng)機(jī)或被測(cè)軸的轉(zhuǎn)角來間接測(cè)量工作臺(tái)的位移。顯然，分辨精度要求愈高，量程愈大，則所要求的二進(jìn)制位數(shù)也愈多，結(jié)構(gòu)就愈復(fù)雜。對(duì)信號(hào)處理的方法相對(duì)來說比較復(fù)雜。缺點(diǎn) 是測(cè)量信號(hào)中增加了由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈誤差，從而影響了測(cè)量精度。 一、概述 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 （一）直接測(cè)量和間接測(cè)量 將直線型檢測(cè)裝置安裝在移動(dòng)部件上，用來直接測(cè)量工作臺(tái)的直線位移，作為全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋信號(hào)，而構(gòu)成位置閉環(huán)控制。 反饋脈沖 數(shù) /模 轉(zhuǎn)換器 脈沖處理 伺服 電機(jī) 工作臺(tái) 位置檢測(cè)裝置 （光電編碼器） 伺服放大器 位置檢測(cè)信息 P f 指令脈沖 Pc 比較器 Pe 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 作用 ：檢測(cè)位移（線位移或角位移）和速度，發(fā)送反饋信號(hào)至數(shù)控裝置，構(gòu)成伺服系統(tǒng)閉環(huán)或半閉環(huán)控制，使工作臺(tái)按指令路徑精確地移動(dòng)。 位置檢測(cè)元件工作在幅值工作方式，感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器和磁柵。 位置檢測(cè)元件 采用旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器或磁柵，工作在相位工作狀態(tài)。 定子(初 級(jí))籠形轉(zhuǎn)子(次 級(jí))初級(jí)次級(jí)第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 直線電動(dòng)機(jī)的工作原理與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相似。 數(shù)控機(jī)床常采用交 — 直 — 交變頻調(diào)速 。 變頻調(diào)速從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能，可以認(rèn)為是一種理想的調(diào)速方法。 異步電機(jī)的調(diào)速方法，可以有 變轉(zhuǎn)差率、變極對(duì)數(shù)及變頻 三種。 電角度， 一相作為勵(lì)磁繞組 ，運(yùn)行時(shí)接到交流電源上， 另一相作為控制繞組 ，輸入控制電壓。 同樣體積下 ， 交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率可比直流伺服電動(dòng)機(jī)提高 10％ － 20％ 。該方法得到的機(jī)械特性較軟，不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，也不適合于數(shù)控機(jī)床。 該方法可以得到調(diào)速范圍較寬的恒轉(zhuǎn)矩特性，機(jī)械特性好， 適用于主軸驅(qū)動(dòng)的低速段和進(jìn)給驅(qū)動(dòng) 。 數(shù)控機(jī)床的使用的直流伺服電機(jī)主要是 大功率直流伺服電機(jī) ： ?小慣量直流伺服電機(jī)：最大限度地減小電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可以獲得較快的響應(yīng)速度。 ： 將一個(gè)步距角細(xì)分為若干步的驅(qū)動(dòng)方法。 補(bǔ)償方法：先測(cè)出并存儲(chǔ)間隙大小，接收反向位移指令時(shí)，先不向步進(jìn)電機(jī)輸出反向位移脈沖，而將間隙值轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，越過傳動(dòng)間隙，然后按照指令脈沖動(dòng)作。 ?硬件環(huán)形分配器：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置本身帶有環(huán)形分配器。 ? 驅(qū)動(dòng)控制器主要由 環(huán)形脈沖分配器和功率放大器 組成。 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 (4)矩頻特性與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 矩頻特性是描述步進(jìn)電機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系，該特性上每一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電機(jī)在帶負(fù)載（尤其是慣性負(fù)載）下的啟動(dòng)頻率比空載要低。 等。 ,176。 /(3 40 1)＝ 3176。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) （ 1）步距角和靜態(tài)步距誤差 步進(jìn)電機(jī)步距角 α 與定子繞組的相數(shù) m、轉(zhuǎn)子的齒數(shù) z、通電方式 k有關(guān)，即有： α ＝ 360176。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) ? 定子的每個(gè)磁極正對(duì)轉(zhuǎn)子的圓弧面上均都均勻分布著 5個(gè)小齒，呈梳狀排列，齒槽等寬，齒間夾角為 9176。接著 B相通電， A相斷電，磁極 B又把距它最近的一對(duì)齒 4吸引過來，使轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 30度。 一、步進(jìn)電機(jī)工作原理 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 步進(jìn)電機(jī) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) 二、步進(jìn)電機(jī) 單定子反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)利用 電磁鐵原理 ，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子分定子鐵芯和定子勵(lì)磁繞組。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。 ? 60年代初 ， 日本推出 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ， 這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 價(jià)格低廉 ， 使用維修方便 ， 在數(shù)控設(shè)備中被廣泛采用 。 ?在電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的突破，交流伺服系統(tǒng)迅速進(jìn)入電氣傳動(dòng)調(diào)速控制的各個(gè)領(lǐng)域。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第一節(jié) 概述 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 用于數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)，控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并提供切削過程所需轉(zhuǎn)矩，包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。 位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容
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