數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)(2)(參考版)
2025-05-04 00:09本頁面
【正文】 ? 絕對值式編碼器利用其圓盤上的圖案來表示數(shù)值。測出單位時間脈沖的數(shù)目，就可以求出速度。光電盤與工作軸連在一起 ，光電盤轉(zhuǎn)動時，每轉(zhuǎn)過一個縫隙就發(fā)生一次光線的明暗變化，光電元件把通過光電盤和圓盤射來的忽明忽暗的光信號轉(zhuǎn)換為近似正弦波的電信號，經(jīng)過處理后輸出脈沖信號。光電盤是用玻璃材料表面制成向心透光窄縫，窄縫在圓周上等分，其數(shù)量從幾百條到幾千條。按編碼的方式，可分為增量式和絕對值式兩種。 ? 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。 3）移動規(guī)律 光柵相對移動一個 W，莫爾條紋移動一個 B，當(dāng)光柵移動方向變化時，莫爾條紋的移動方向也變化。在光源的照射下，交叉點(diǎn)附近的小區(qū)域內(nèi)黑線重疊，形成黑色條紋，其它部分為明亮條紋，這種明暗相間的條紋稱為 莫爾條紋 。線紋之間距離相等，該間距稱為柵距，測量時它們相互平行放置，并保持 ~。短的為指示光柵或短光柵，裝在機(jī)床固定部件上。圓光柵用于測量轉(zhuǎn)角位移，直線光柵用于檢測直線位移。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 根據(jù)光線在光柵中是透射還是反射分為透射光柵和反射光柵，透射光柵分辨率較反射光柵高，其檢測精度可達(dá) 1μm以上。 二、旋轉(zhuǎn)變壓器 有兩種典型工作方式 ， 鑒相式和鑒幅式 。轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的二次側(cè)，通過電磁耦合得到感應(yīng)電壓，只是其輸出電壓大小與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 （一）結(jié)構(gòu)與工作原理 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移測量裝置，由定子和轉(zhuǎn)子組成。測量裝置的結(jié)構(gòu)較增量式復(fù)雜，如編碼盤中，對應(yīng)于碼盤的每一個角度位置便有一組二進(jìn)制位數(shù)。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 （三）增量式測量和絕對式測量 在輪廓控制數(shù)控機(jī)床上多采用這種測量方式，增量式測量只測相對位移量，優(yōu)點(diǎn)是測量裝置較簡單，任何一個對中點(diǎn)都可以作為測量的起點(diǎn)，而移距是由測量信號計(jì)數(shù)累加所得，但一旦計(jì)數(shù)有誤，以后測量所得結(jié)果完全錯誤。 2. 模擬量測量 將被測的量用連續(xù)變量來表示，如電壓變化、相位變化等。 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 （二）數(shù)字式測量和模擬式測量 1. 數(shù)字式測量 將被測的量以數(shù)字形式來表示，測量信號一般為脈沖，可以直接把它送到數(shù)控裝置進(jìn)行比較、處理。 優(yōu)點(diǎn) 是測量方便、無長度限制。 優(yōu)點(diǎn) 是準(zhǔn)確性高、可靠性好， 缺點(diǎn) 是測量裝置要和工作臺行程等長，所以在大型數(shù)控機(jī)床上受到一定限制。 數(shù)控機(jī)床對位置檢測裝置的要求如下： （ 1） 工作可靠 ， 抗干擾能力強(qiáng)； （ 2） 滿足精度和速度的要求； （ 3） 易于安裝 ， 維護(hù)方便 ， 適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境； （ 4） 成本低 。 組成 ：檢測元件（傳感器）和信號處理裝置。 特點(diǎn)：指令脈沖信號與位置檢測裝置的反饋脈沖信號在比較器中以 脈沖數(shù)字 的形式進(jìn)行比較。 鑒幅器：對位置檢測裝置輸出的代表工作臺實(shí)際位移的電壓信號進(jìn)行濾波、放大、檢波、整流，變成正、負(fù)與工作臺移動方向相對應(yīng)、幅值與工作臺位移成正比的直流電壓信號。 四、鑒相式伺服系統(tǒng) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 五、鑒幅式伺服系統(tǒng) 以 位置檢測信號的幅值大小來反映機(jī)械位移的數(shù)值 ，并作為位置反饋信號與指令信號進(jìn)行比較，構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 脈沖調(diào)相器： 將數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖信號轉(zhuǎn)換為相位變化信號。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 特點(diǎn) ：將指令脈沖信號和位置檢測反饋信號都轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的同頻率的某一載波的不同相位的脈沖信號，在位置控制單元進(jìn)行相位比較，相位差反映了指令位置與實(shí)際位置的偏差。以直線感應(yīng)電動機(jī)為例：當(dāng)初級繞組通入交流電源時，便在氣隙中產(chǎn)生磁場，次級在磁場切割下，將感應(yīng)出電動勢并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場相作用就產(chǎn)生電磁推力。 直接驅(qū)動避免了絲杠傳動中的反向間隙 、 慣性 、 摩擦力和剛性不足等缺點(diǎn) 。其中， SPWM（正弦波脈寬調(diào)制）變頻器 是目前應(yīng)用最廣、最基本的一種交 — 直 —交型電壓型變頻器， 在交流調(diào)速系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用 。 交 — 直 — 交 變頻： 先將交流電整流成直流電，然后將直流電壓變成矩形脈沖方波電壓，該調(diào)頻方式所得交流電的波動小，調(diào)頻范圍比較寬，調(diào)節(jié)線性度好。 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) （ r/min） 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)： 為交流電機(jī)提供變頻電源的變頻器 。 （ 3）變頻調(diào)速：通過改變電機(jī)電源的頻率而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （ 1）變磁極對數(shù)：通過對定子繞組接線的切換改變磁極對數(shù)來實(shí)現(xiàn)， 只能產(chǎn)生二種或三種轉(zhuǎn)速，不能無級調(diào)速，應(yīng)用范圍較窄 。 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： ? ?sp fn ?? 160 1 f1— 定子電源頻率（ Hz）； p — 磁極對數(shù)； s — 轉(zhuǎn)差率。 ?主要有： 永磁式交流伺服電機(jī) 和 感應(yīng)式交流伺服電機(jī) ?共同點(diǎn)：工作原理均由定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場使得轉(zhuǎn)子跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場一起運(yùn)轉(zhuǎn)。 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 ?交流伺服電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上為一兩相感應(yīng)電動機(jī)，其定子兩相繞組在空間相距 90176。 交流伺服電動機(jī)的 容量可以做得比直流伺服電動機(jī)大 ， 達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速 。 交流伺服電動機(jī)
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