CNC數(shù)控系統(tǒng)上的傳感器(一)
由于高精度、高速度、高效率及**可靠的特點,數(shù)控系統(tǒng)在裝備制造業(yè)中的應用越來越廣泛,數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床,能夠根據(jù)已編好的程序,使機床動作并加工零件。它綜合了機械、自動化、計算機、測量等*新技術,使用了從位移、位置、速度、壓力、溫度以及刀具磨損監(jiān)控等方面在數(shù)控機床控制系統(tǒng)中的傳感器。在數(shù)控機床上應用的傳感器主要有光電編碼器、直線光柵、接近開關、溫度傳感器、霍爾傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、旋轉變壓器、感應同步器、速度傳感器等,主要用來檢測位置、直線位移和角位移、速度、壓力、溫度等。
數(shù)控機床對傳感器的要求
數(shù)控機床中的傳感器通常要滿足下列條件:
(1)可靠性高和抗干擾性強;
(2)滿足精度和速度的要求;
(3)使用維護方便,適合機床運行環(huán)境;
(4)成本低。
不同種類數(shù)控機床對傳感器的要求也不盡相同,一般來說,大型機床要求速度響應高,中型和高精度數(shù)控機床以要求精度為主。
位移的檢測
位移檢測的傳感器主要有脈沖編碼器、直線光柵、旋轉變壓器、感應同步器等。
1、脈沖編碼器的應用
脈沖編碼器是一種角位移(轉速)傳感器,它能夠把機械轉角變成電脈沖。脈沖編碼器可分為光電式、接觸式和電磁式三種,其中,光電式應用比較多。
在圖中,X軸和Z軸端部分別配有光電編碼器,用于角位移測量和數(shù)字測速,角位移通過絲杠螺距能間接反映拖板或刀架的直線位移。
2、直線光柵的應用
直線光柵是利用光的透射和反射現(xiàn)象制作而成,常用于位移測量,分辨力較高,測量精度比光電編碼器高,適應于動態(tài)測量。
在進給驅動中,光柵尺固定在床身上,其產(chǎn)生的脈沖信號直接反映了拖板的實際位置。用光柵檢測工作臺位置的伺服系統(tǒng)是全閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3 、旋轉變壓器的應用
旋轉變壓器是一種輸出電壓與角位移量成連續(xù)函數(shù)關系的感應式微電機。旋轉變壓器由定子和轉子組成,具體來說,它由一個鐵心、兩個定子繞組和兩個轉子繞組組成,其原、副繞組分別放置在定子、轉子上,原、副繞組之間的電磁耦合程度與轉子的轉角有關。
旋轉變壓器在同步隨動系統(tǒng)及數(shù)字隨動系統(tǒng)中可用于傳遞轉角或電信號;在解算裝置中可作為函數(shù)的解算之用,故也稱為解算器。
旋轉變壓器一般有兩極繞組和四極繞組兩種結構形式。兩極繞組旋轉變壓器的定子和轉子各有一對磁極,四極繞組則各有兩對磁極,主要用于高精度的檢測系統(tǒng)。除此之外,還有多極式旋轉變壓器,用于高精度**式檢測系統(tǒng)。
4、感應同步器的應用
感應同步器是利用兩個平面形繞組的互感隨位置不同而變化的原理制成的。其功能是將角度或直線位移轉變成感應電動勢的相位或幅值,可用來測量直線或轉角位移。按其結構可分為直線式和旋轉式兩種。直線式感應同步器由定尺和滑尺兩部分組成,定尺安裝在機床床身上,滑尺安裝于移動部件上,隨工作臺一起移動;旋轉式感應同步器定子為固定的圓盤,轉子為轉動的圓盤。感應同步器具有較高的精度與分辨力、抗干擾能力強、使用壽命長、維護簡單、長距離位移測量、工藝性好、成本較低等優(yōu)點。直線式感應同步器目前被廣泛地應用于大位移靜態(tài)與動態(tài)測量中,例如用于三坐標測量機、程控數(shù)控機床、高精度重型機床及加工中心測量裝置等。旋轉式感應同步器則被廣泛地用于機床和儀器的轉臺以及各種回轉伺服控