第四章位置检测装置
城市轨道交通车辆维护与检修教学课件第四章连接装置维护与检修
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二、车钩缓冲装置的维护
1．头车半自动车钩缓冲装置的维护 结合头车半自动车钩缓冲装置结构，对车钩缓冲装置进行维护，必要时进行修补 或更换。 （1）日检和月检 头车半自动车钩缓冲装置的日检维护可参考图（二）和表（一），月检维护可参 考图（二）和表（一）。表（一）所列是推荐的最低标准的车钩缓冲装置定期维护 计划。如果环境或其他条件需要，应对车钩缓冲装置进行更为频繁的维护。
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安装吊挂系统的回转机构
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（3）缓冲系统 中间车半自动车钩缓冲装置以弹性胶泥缓冲器为例，如下图所示，主要由弹性体 弹簧、胶泥芯子、内半筒总成、壳体和拉环等零部件组成。车钩缓冲装置受牵引力 时，牵引力通过内半筒总成传递到弹性体弹簧和胶泥芯子上，胶泥芯子把力传递到 缓冲器壳体上，最后通过回转机构把力传递到车体上；车钩缓冲装置受压时，压力 传递的顺序依次为弹性体弹簧、胶泥芯子、内半筒总成、壳体。
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其中，支撑装置的作用是在垂直平面内支撑车钩缓冲装置；安装座内部的回转体 与缓冲装置外壳和安装座形成同时相互垂直的铰连接，给缓冲装置提供水平面和垂 直面内的转动自由度；对中装置的作用是在水平面内推动车钩缓冲装置向自身纵向 中心线回复，使其自动对中，如下图所示；安装座的四个安装孔用四个过载保护螺 栓完成车钩缓冲装置与车体的连接，起着传递纵向载荷的作用。
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2）中间车车钩缓冲装置水平对中。对中间车车钩缓冲装置尾部局部仰视，如下 图所示。测量车钩缓冲装置中心线水平方向偏转角，如果车钩缓冲装置自然对中情 况下中心线偏移车体中心线大于±15°，则需按下述方法调节对中，直至达到要求为 止。
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①先松开螺栓1，然后松开螺母3。 ②转动螺栓4，调整车钩缓冲装置水平对中，使车钩缓冲装置与车体中心线保持 一致。 ③拧紧螺母3和螺栓1。 ④用红色标记笔标上防松标记。
习题册数控机床系统结构答案
第一章第一节数控机床的产生和发展第二节数控机床的特点和应用范围一、填空题1、第一代数控机床产生于1952年美国国麻省理工学院研究出一套试验性的数字数控系统，并把它安装在立式铣床上。
2、我国是1958年开始研究数控技术的。
3、机械加工的目标是高速、高效。
高精度。
4、在数控机床上加工工件，工件的加工精度主要取决于机床精度、插补精度、编程伺服精度。
5、最早的数控机床伺服系统执行机构采用液压转矩放大器。
二、选择题1、第一代数控机床产生于（B ）年。
A、1951B、1952C、19542、第三代数控机床产生于（ C ）年，研制出了小规模集成电路。
A、1951B、1952C、19603、经济型数控机床一般都采用（A）数控系统。
A、开环B、闭环C、半闭环4、（C）数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。
A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代三、判断题1、第三代数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。
（1 ）2、点位控制系统控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，也控制点与点之间运动的轨迹。
（2）3、第四代数控机床的标志是小型计算机。
（1）四、简答题1、简述数控机床发展的六个时代及标志。
1952电子管时代；1956晶体管时代；1960小规模集成电路；1970由计算机作控制单元的数控系统；1974以微处理器为核心的数控系统；1990柔性制造单元2、数控机床的特点是什么？适应性强；能实现复杂的运动；加工精度高；生产效率高；能减轻劳动强度，改善劳动环境，有利于科学的生产管理3、简述数控机床的应用范围。
1）多品种小批量生产的零件。
2）形状结构比较复杂的零件。
3）需要频繁改型的零件。
4）价格昂贵，不允许报废的关键零件。
5）需要最短周期制作的急需零件。
6）批量较大精度要求很高的零件。
第二节数控机床的分类一、填空题1、按控制方式划分，数控机床可分为开环、半闭环和闭环三类。
其中开环中没有检测反馈装置，控制精度较低。
4-1 数控机床常用传感器
Es = KUs sin(90o −θ ) = KUm sinα sin wt cosθ 感应电势： 感应电势： Ec = KUc sin(−θ ) = −KUm cosα cos wt sinθ
S1 Us C2 Uc S2
光电转换原理。 光电转换原理。
莫尔条纹
P— 栅距 W— 莫尔条纹宽度
3.莫尔条纹性质 3.莫尔条纹性质
i）平行光照射光栅时，莫尔条纹由亮带到暗带，再由暗带 平行光照射光栅时，莫尔条纹由亮带到暗带， 到亮带透过的光强度分布近似于余弦函数。 到亮带透过的光强度分布近似于余弦函数。 ii）放大作用： （Ｗ＝P/sinθ） ii）放大作用： （Ｗ＝P/sinθ P/sin iii）均化误差作用 iii）
五.光栅 光栅
位置检测装置． 位置检测装置．将机械位移或者模拟量转变为数字脉 反馈给数控装置，实现闭环控制． 冲，反馈给数控装置，实现闭环控制．
1.结构和种类 1.结构和种类
包括： 包括： 标尺光栅: 标尺光栅:固定在机床活动部件上 指示光栅: 指示光栅:安装在读数头内
光栅读数头示意图
2.原理 2.原理
1. 结构
利用互感原理工作
在结构上与二相线绕式异 步电动机相似， 步电动机相似，由定子和 转子组成。 转子组成。
间接测量角位移
2.基本工作原理 2.基本工作原理
Us
Us = Um sin ω t
S1
S2
U B = KU s sin θ = KU m sin θ sin ω t
θ B2
B1
Z
按工作方式分为鉴相式和鉴幅式
四. 绝对值编码器
第四章 伺服系统的检测装置
感应同步器
感应同步器就是利用感应电压的变化进行位置检测的. 感应同步器就是利用感应电压的变化进行位置检测的.
感 应 同 步 器 结 构 图
定尺绕组中的感应电势U 定尺绕组中的感应电势 2 s 滑尺的正,余弦绕组的励磁电压 滑尺的正,余弦绕组的励磁电压Um s
U2 s=K Us cosθ=K Um s cosθ sinωt
数控机床对检测装置的主要要求为 (1)工作可靠,抗干扰性强; 工作可靠,抗干扰性强; 工作可靠 (2)使用维护方便,适应机床的工作环境; 使用维护方便, 使用维护方便 适应机床的工作环境; (3)满足精度和速度的要求; 满足精度和速度的要求; 满足精度和速度的要求 (4)成本低. 成本低. 成本低
通常,数控装置要求位置检测的分辨率为 通常,数控装置要求位置检测的分辨率为0.001～0.0lmm; ～ ; 测量精度为±0.002～±0.02mm/m,能满足数控机床以1～ 测量精度为± ～ / ,能满足数控机床以 ～ l0m/min的最大速度移动. 的最大速度移动. / 的最大速度移动 位置检测装置分类 数字式 增量式 绝对式 增量式 旋转变压器, 旋转变压器, 感应同步器, 感应同步器, 圆型磁尺 直线感应同步 器,磁尺 模拟式 绝对式 多级旋转变压 器,旋转变压 器组合 绝对值式磁尺
按磁性标尺基本形状分类的各种磁尺磁通响应型磁头光 来自 盘编 码 盘�
光电盘, 光电盘, 回转型 编码盘 圆光栅 长光栅, 长光栅, 直线型 激光干 编码尺 涉仪
旋转变压器
旋转变压器工作原理
E1=nV1 sinθ = nVm sinωtsinθ 式中 n——变压比; V1——定子的输入电压; Vm——定子最大瞬时电压.
当转子转到两磁轴平行时(即θ=90o), 转子绕组中感应电势最大,即 E1=n V ms inωt
第四章闭环伺服系统
U = U 0 sin (ω t+ 2 π x /λ )
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第四章 进给伺服系统
脉冲编码器
脉冲编码器是一种旋转式角位移检测装置，能 将机械转角变换成电脉冲，是数空机床上使用 最光的检测装置。
光电式
脉 冲 编 码 器 的 分 类 增量式脉冲编码器 接触式
磁
磁
检测 电路
伺服系统 数字显示
尺
磁尺位置检测装置
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第四章 进给伺服系统
磁尺位置检测装置
表面录有相等节距（一般为0.05，0.1， 磁性标尺：
0.2，1mm）周期变化的磁信号。
磁 尺 按 基 N 本 形 状 分 为 平面实体形 磁尺 一般长度为600mm
磁尺
带 状 磁 尺 基体厚0.2mm，宽70mm
① 20mm
② 10mm
③ 0.35mm
④ 2.85mm
答： ① 设有一光栅的条纹密度是10条/mm，要利用它测 出1的位移，应采用___套光电转换装置。 ①1 答： ② ②2 ③3 ④4
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第四章 进给伺服系统
磁尺位置检测装置 磁尺： 是一种精度较高的位置检测装置。它 由磁性标尺、磁头、和检测电路组成。
W、ω、θ之间的关系
ω
ω
θ
BC=ABsin(θ/2) 其中
ω
光栅 节距
标尺光栅 θ
BC=ω/2 ， AB=W/2 ，
指示光栅 B
因此
W=ω/sin(θ/2)
C θ /2 W /2
由于θ很小，θ单位为rad时， Sin(θ/2) ≈ θ 故 W ≈ ω/ θ
2024年煤矿井下电气设备保护接地安装规定
2024年煤矿井下电气设备保护接地安装规定第一章总则第一条为了保障煤矿井下电气设备的安全运行，防止电气事故的发生，制定本规定。
第二条本规定适用于煤矿井下电气设备的保护接地安装，包括电力设备、照明设备、通信设备等。
第三条井下电气设备的保护接地应符合国家相关法律法规的规定，并以本规定为依据进行安装。
第四条井下电气设备的保护接地应由具备相应资质的电气工程人员进行安装和维护。
第二章接地装置第五条井下电气设备的保护接地应设置可靠的接地装置，以保证设备及人员的安全。
第六条井下电气设备的保护接地装置应选用符合国家标准的铜导体，其截面积应根据设备的负荷确定。
第七条井下电气设备的保护接地装置应与井下设备的设备接地系统相连接，以确保设备的正常运行。
第八条井下电气设备的保护接地装置的接地电阻应符合国家规定的要求，具体数值应根据设备的特点和电气负荷确定。
第九条井下电气设备的保护接地装置应设置监测装置，及时监测接地电阻的变化情况，并能够发出报警信号。
第三章安装要求第十条井下电气设备的保护接地应与井下设备的金属结构物相连接，以确保设备的安全可靠接地。
第十一条井下电气设备的保护接地应杜绝临时接地装置，确保接地装置的永久性和可靠性。
第十二条井下电气设备的保护接地应设置接地块，其数量和布置应满足相关规定，确保接地电阻的合理分布。
第十三条井下电气设备的保护接地装置应设置保护罩，防止外界因素对接地装置的影响。
第十四条井下电气设备的保护接地装置的设置位置应方便操作和维护，并符合相关规定的要求。
第四章检测与维护第十五条井下电气设备的保护接地装置应定期进行检测，确保接地装置的可靠性和有效性。
第十六条井下电气设备的保护接地装置的检测应由专业的电气工程人员进行，并记录相应的检测结果。
第十七条井下电气设备的保护接地装置的维护应定期进行，保持设备的正常运行。
第十八条井下电气设备的保护接地装置的维护应由专业的电气工程人员进行，并记录相应的维护情况。
仪表自动化第四章习题物位检测
第四章 物位检测1、某贮罐内的压力变化范围为12~15MPa,要求远传显示,试选择一台DDZ-Ⅱ型压力变送器 (包括准确度等级与量程)。
如果压力由12MPa 变化到15MPa,问这时压力变送器的输出变化了多少?如果附加迁移机构,问就是否可以提高仪表的准确度与灵敏度?试举例说明之。
解:如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有:0～10,16,25,60,100 (MPa)精度等级均为0、5级。
输出信号范围为0～10mA 。
由已知条件,最高压力为15MPa,若贮罐内的压力就是比较平稳的,取压力变送器的测量上限为若选择测量范围为0～25MPa 、准确度等级为0、5级,这时允许的最大绝对误差为由于变送器的测量范围为0～25MPa,输出信号范围为0～10mA,故压力为12MPa 时,输出电流信号为压力为15MPa 时,输出电流信号为这就就是说,当贮罐内的压力由12MPa 变化到15MPa 时,变送器的输()MPa 5.222315=⨯()MPa 125.0%5.020=⨯()mA 8.4102512=⨯()mA 6102515=⨯出电流只变化了1、2mA 。
在用差压变送器来测量液位时,由于在液位H=0时,差压变送器的输入差压信号Δp 并不一定等于0,故要考虑零点的迁移。
实际上迁移问题不仅在液位测量中遇到,在其她参数的测量中也可能遇到。
加上迁移机构,可以改变测量的起始点,提高仪表的灵敏度 (只不过这时仪表量程也要作相应改变)。
由本例题可知,如果确定正迁移量为7MPa,则变送器的量程规格可选为16MPa 。
那么此时变送器的实际测量范围为7～23MPa,即输入压力为7MPa 时,输出电流为0mA;输入压力为23MPa 时,输出电流为10mA 。
这时如果输入压力为12MPa,则输出电流为输入压力为15MPa 时,输出电流为由此可知,当输入压力由12MPa 变化到15MPa 时,输出电流变化了1、875mA,比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。
数控机床原理作业参考
第二章 位置检测装置4．有一伺服电动机同轴安装有光电解码器，指标为1024脉冲，该电动机与螺距为6mm 的滚珠丝杠通过联轴器相联，在位置控制伺服中断4ms 内，光电编码器输出脉冲信号量经4倍频处理后，共计脉冲0.2K （1K=1024）问：1）倍频的作用。
【提示】倍频就是将一个脉冲分成多个脉冲，也称细分，编码器常采用4倍频。
倍频能提高测量分辨力，从而提高位置控制精度。
本题中，倍频后的脉冲为0.2K ，则倍频前的脉冲m 1=0.2/4=0.05K 。
2）工作台移动了多少mm ？【提示】设编码器输出脉冲N =1024P/r ，丝杠螺距t =6mm ，则m 1脉冲对应的转角θ为直线位移x 为3） 电动机的转速（r/min ）为多少？【提示】中断时间T C =4ms=0.004s ，则转速n 为5．光电编码器安装在滚珠丝杠驱动前端和末端有什么区别？【提示】参考P20图2-6及光盘课件。
丝杠在传动过程中要产生扭转变形，该变形最终要影响到工作台的位置精度。
若编码器安装在驱动前端（通常编码器和伺服电动机同轴连接），则丝杠的扭转变形量编码器无法测量到；若编码器安装在丝杠末端，编码器就能将扭转变形量测量出来，因此，编码器在末端的测量精度要比前端高。
οοο183********.010243601=⨯⨯=⨯=N m θ10．解释配置增量式位置检测装置的数控机床开机后进行“回零”操作的目的。
【提示】增量式测量装置在断电后即失去对当前位置的记忆，开机上电后需重新设置脉冲计数的起点，这一过程称为“回零”操作。
第三章 驱动电动机3．何谓步距角？步距角的大小与哪些参数有关？【提示】通电绕组电源改变一次，转子转过的角度称为步距角α。
61）图a 、b 为何种通电方式？【提示】图a 为三相三拍，图b 为三相六拍10．交流伺服电动机用于进给驱动有何好处？【提示】无机械式的电刷和换向器，维护方便，转速不随负载的变化而改变。
13．交流主轴电动机是什么样的电动机？【提示】交流主轴电动机通常为三相交流异步电动机。
第4章 位移的测量
第4章位移的测量第四章位移的测量4.1 位移检测位移是向量，是指物体或其某一部分的位置相对参考点在一定方向上产生的位置变化量。
因此位移的度量除要确定其大小外，还要确定其方向。
第四章位移的测量一、位移测量的分类：按被测量，位移的测量分为线位移测量和角位移测量。
按测量参数的特性，位移测量分为静态位移测量和动态位移测量。
二、位移测量注意问题：测量方向与位移方向重合位移是指物体上某一点在一定方向上的位置变动，是矢量。
如果测量方向与位移方向不重合，则测量结果仅仅反映该而不能真实反映需测位移的大小。
测量方向上的分量，位移测量时，应当根据不同的测量对象，选择适当的测量点、测量方向和测量系统。
第四章位移的测量三、常用的位移传感器电阻：应变、压阻、变阻。
电感：自感：变气隙、螺线管；互感：差动变压器；涡流。
电容：变面积、变极距、变介电常数。
霍尔元件。
光栅、光电编码盘、磁尺、激光干涉仪。
根据环境、动态特性、量程、精度、价格等参数选择。
4.1 常用位移传感器型式电阻式滑线式线位移角位移变阻器线位移角位移应变式非粘贴式的粘贴的半导体的测量范围 1_300 mm0__176;_360__176; 1_1000 mm 0_60 rad 精确度 __177;0.1% __177;0.1%__177;0.5% __177;0.5%第四章位移的测量直线性特点__177;0.1% 分辨率较好，可用于 __177;0.1% 静态或动态测量。
机械结构不牢固 __177;0.5% 结构牢固，寿命长，但分辨率差，电噪声 __177;0.5% 大__177;0.5%应变 __177;0.1% __177;0.3%应变 __177;2%_3% __177;0.25%应__177;2%_3% 变__177;1% 满刻度 __177;20%不牢固牢固，使用方便，需温度补偿和高绝缘电阻输出幅值大，温度灵敏性高第四章位移的测量型式测量范围 __177;0.2 mm 1.5_2 mm 300_____ mm__177;0.08_ __177;75 mm __177;2.5_ __177;250 mm 同步机__177;0.1__176;___177; 0.7__176; __177;0.5% __177;0.0% __177;1%_3% _lt;3% 精确度 __177;1% 直线性 __177;3% 特点电感式自感式变气隙型螺管型特大型差动变压器涡电流式0.15%_0.1 %__177;0.5%360__176;微动同步器旋转变压器 10__176; 60__176; __177;1% __177;0.05% __177;0.1%只宜用于微小位移测量测量范围较前者宽，使用方便可靠，动态性能较差分辨率好，受到磁场干扰时需屏蔽分辨率好，受被测物体材料、形状、加工质量影响可在1200 r/min 的转速下工作，坚固、对温度和湿度不敏感非线性误差与变压比和测量范围有关第四章位移的测量型式电容式变面积变间距测量范围精确度直线性特点10-3_100 mm 10-3_10 mm__177;0.005% 0.1%__177;1% 介电常数受环境温度、湿度变化的影响分辨率很好，但测量范围很小，只能在小范围内近似地保持线性霍尔元件感应同步器直线式__177;1.5 mm0.5%结构简单,动态特性好10-3_100 mm2.5__181; m/250 mm0__176;_360__176;旋转式 __177;0.5;模拟和数字混合测量系统，数字显示(直线式感应同步器的分析率可达1__181; m)第四章位移的测量型式测量范围精确度直线性特点计量光栅长光栅圆光栅磁栅长磁栅圆磁栅角度编码器接触式光电式10-3_1000 mm 0__176;_360__176; 10-3_10000 mm 0__176;_360__176;0__176;_360__176; 0__176;_360__176;3__181; m/1 mm __177;1; 5__181; m/1 mm __177;1; 10-6 r 10-8 r模拟和数字混合测量系统，数字显示(长光栅分辨率0.1_1 __181; m)测量时工作速度可达 12 m/min 分辨率好，可靠性高第四章位移的测量4.2 光栅式位移检测装置数字信号检测系统的组成数字信号检测系统的组成传感器放大器细分电路整形电路细分电路脉冲当量变换电路计数器寄存器计算机显示执行机构辨向电路数字信号检测系统的组成数字信号检测系统的组成第四章位移的测量光栅数字式传感器光栅是由很多等节距的透光的缝隙或不透光的刻线均匀、相间排列而成的光电器件。
工业机械手的设计系统工作原理及组成
河南科技学院新科学院2013届本科毕业论文（设计）论工业文（设计）工业机械手的设计系统工作原理及组成学生姓名：李攀所在系别：机械工程系所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：逢明华完成时间：2013/4/23目录第一章引言 (1)1.1 工业机械手概述 (1)1.2气动机械手的设计要求 (2)1.3机械手的系统工作原理及组成 (2)第二章机械手的整体设计方案 (5)2.1机械手的座标型式与自由度 (5)2.2机械手的手部结构方案设计 (6)2.3机械手的手腕结构方案设计 (6)2.4机械手的手臂结构方案设计 (6)2.5机械手的驱动方案设计 (6)2.6机械手的控制方案设计 (7)2.7机械手的主要技术参数 (7)第三章手部结构设计 (8)3.1夹持式手部结构 (8)3.1.1手指的形状和分类 (8)3.1.2设计时考虑的几个问题 (9)3.1.3手部夹紧气缸的设计 (9)第四章手腕结构设计 (13)4.1手腕的自由度 (13)4.2手腕的驱动力矩的计算 (13)4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 (13)4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 (15)4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 (15)第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核 (18)5.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (18)5.1.1手臂伸缩气缸的尺寸设计 (18)5.1.2尺寸校核 (18)5.1.3导向装置 (18)5.1.4平衡装置 (18)5.2手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (19)5.2.1 尺寸设计 (19)5.2.2尺寸校核 (19)5.3手臂回转气缸的尺寸设计与校核 (19)531 尺寸设计 (19)5.3.2尺寸校核 (19)第六章气动系统设计 (21)第七章机械手的PLC控制系统设计 (23)7.1可编程序控制器的选择及工作过程 (23)7.1.1可编程序控制器的选择 (23)7.1.2可编程序控制器的工作过程 (23)7.2可编程序控制器的使用步骤 (24)7.3机械手可编程序控制器控制方案 (24)7.3.1控制系统的工作原理及控制要求 (24)7.3.2 气动机械手的工作流程（如图7-1所示） (25)7.3.3 I/O 分配 (26)7.3.4梯形图设计 (26)第八章结论 (30)致谢 (31)参考文献： (32)第一章引言1.1工业机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
数控机床电气控制题库
《数控机床电气控制与PLC》练习题适用班级：2009级数控技术1~４班第一章绪论一、填空题１、数控机床自诞生至今５0多年来，其核心数控系统的发展经历了数控阶段和计算机数控阶段。
2、在数控机床上产生低速爬行主要是因机床导轨与工作台之间的摩擦力而引起的。
3、失动是由于伺服驱动系统滚珠丝杠与螺母的间隙、传动链的扭转或者构件的挠曲等因素引起的。
4、在应用上，摩擦力分成三类: 粘性摩擦力、库仑摩擦力和静摩擦力。
二、选择题１.下列关于世界第一台数控机床的描述正确的是（Ｂ)A）194６年在美国研制成功B)它是一台3坐标数控铣床C)用它来加工直升机叶片D)它用晶闸管-直流电机驱动第二章数控机床电气控制基础知识一、填空题１、低压断路器是将控制和保护的功能合为一体的电器。
2、低压断路器常作为不频繁接通和断开的电路总电源开关或者部分电路的电源开关，常见的形式有塑料外壳式断路器、小型断路器。
3、接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件四部分组成。
4、小型断路器主要用于照明配电系统和控制回路。
5、使用低压断路器实现短路保护比使用熔断器优越。
6、接触器是一种用来频繁接通或分断电路带有负载的自动控制电器。
7、接触器按其主触点通过电流的种类不同,分为直流、交流两种。
8、继电器是一种根据输入信号的变化接通或断开控制电路的电器。
９、继电器常见的类型有电磁式继电器、时间继电器、热继电器、固态继电器等。
１0、时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器。
１1、固态继电器是一种带光电隔离器的无触点开关。
1２、在选择变压器的时候，根据设备的需要，变压器有标准和非标准两种。
13、在数控机床中三相变压器主要是给伺服驱动系统供电。
14、数控机床主要使用开关电源和一体化电源。
15、绘制电气原理图时，一般分为主电路和辅助电路两部分画出。
１６、熔断器主要由熔断体和熔座两部分组成。
17、熔断体是一次性使用元件,熔断后，再次工作必须更换。
１8、数控机床上主要使用3种类型的导线:动力线、控制线、信号线。
第四章 位移传感器
第一节 电容式传感器 （capacitive sensors) 特点：结构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触 测量、具有平均效应，能在高温、辐射等恶劣条件工作。 应用：可用来检测位移 、压力等参量。 一、工作原理 从结构上来分有：平板式、园柱式电容器。以平板式电容 器为例：平板电容器的容量
C r 0
螺管式 L=KX 几十毫米 线性灵敏度小
二、互感式传感器(差动变压器) （LVDT） 1.原理： 衔铁位移x变化=>互感（M1，M2）变化,如图所示。
I 1 + U 1 L1
x
R1
M1 L21 + U - 21 + U o L22 M2 + U 22 -
说明： （1）与变压器的区别：变压器：闭合磁路，M 为常数； M f ( x) 。 差动变压器：开磁路， （2）输出端采用“反向串联”：其输出为电压，和差动电 桥方式相比，后者灵敏度低一倍： 反向串联与交流电桥的比较如图所示。
（2）相敏检波电路 交流电桥输出的相量可反映被测量的大小和方向，但用一般 的指示仪表却丢失了方向信号。 当衔铁居中时，Z1=Z2。当Z1↑，Z2↓时：
正半周 Ua正，Ub负 VD1、VD4导通 Ua负，Ub正 VD2、VD3导通
AECB支路： Uc↓ AFDB支路： Ud↑ BCFA支路： ↓ BDEA支路： ↑
E Z1 A +
Z2 U
u0 负 u0
u0 负
负半周
负
同理，当Z1↓，Z2↑时， UO 为正。故UO不仅反映线 圈阻抗变化大小，还能反映 变化方向。
VD1 VD2
C Z3 + B U o Z4 D -
A VD3 F VD4
第四章汽车照明及信号装置检测
封闭式前照灯
灯丝焊接在反射镜底座上
2）气体放电光源（HID）前照灯结构特点
HID前照灯系统基本上有反光镜和配光镜、光源及镇流 器三部分组成。
半封闭式前照灯
灯泡从后端拆装、应用最广泛
1- 配光镜 2- 灯泡 3- 反光镜 4- 插 座 5-接线器 6-灯壳
半封闭式前照灯灯泡
投射式前照灯
投射式前照灯外形特点是 装用很厚的无刻纹的凸型散光 镜，由于反射镜是椭圆形的， 所以外径很小，结构如图所示。 反射镜有两个焦点。 第一焦点处放臵灯泡，第二焦 点在灯光中形成。凸形散光镜 的焦点与第二焦点重合。来自 灯泡的光利用反射镜聚成第二 焦点，再通过凸形散光镜2将 聚集的光投射到前方。投射式 前照灯采用的光源为卤素灯泡。 在第二焦点附近设有遮光 板，可遮挡上半部分光，形成 明暗分明的配光。由于它的这 种配光特性可适用于前照灯近、 远光灯，也可用作雾灯。 1- 屏幕 2- 凸形配光镜 3- 遮光镜 4- 椭 圆反射镜 5-第一焦点（F1） 6-第二焦点 （F2） 7-总成
灯泡发光原理
给灯丝通入足够的电流，灯丝发热至白炽状 态，即发出光亮。 灯丝广泛使用的材料是钨丝，所以又称为钨 丝灯泡。它能散发出温暖晕黄的光线，价格 便宜，使用广泛。 但钨丝灯泡的寿命较短，原因是高温下钨蒸 发，使钨丝变细最后熔断，而且灯泡玻璃壳 变黑。
之所以选用钨丝，是因为它是 熔点最高的金属（其溶点力 3422℃），在1000 ℃多度的 环境下仍旧保持不变，而其他 金属在这环境下早已熔掉了。 但由于钨和很多金属一样，在 高温时很快便会被氧化和烧断， 所以灯泡里不能存有氧气。 但如果抽出所有空气令灯泡真 空，高温的钨又很容易蒸发成 为气体，因此钨丝灯泡的使用 寿命受到了质疑。
习题册参考答案-《数控机床电气线路维修习题册》-B02-9645
全国高级技工学校电气自动化设备安装与维修专业教材数控机床电气线路维修习题册答案中国劳动社会保障出版社第一章数控机床电气维修基础§1-1 数控机床概述一、填空题1. 1952年、三坐标数控铣床2. 数字控制、数字化、密集度、自动化3. 计算机数控、 CNC4.控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置5. 数控装置、控制运算器、输出装置6. 伺服系统、驱动装置、执行部件7.点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床、开环控制、闭环控制8.步进电动机、传动机构9.开环10.工作台、光栅尺11.电动机的端头、丝杠的端部、光电编码器12.步进电动机、直流或交流伺服电动机二、选择题1.B2.C3.D4.A5.C6.B7.A8.B9.C三、判断题1. √ 3. × 4. √ 5. √ 6. × 7. √ 8. × 9.√ 10. ×11. ×12. × 13. √ 15. √ 16. × 17. √ 18. ×四、简答题1. 答：数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主体等组成。
（1）控制介质的作用：将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体。
（2）数控装置的作用：接受控制介质上的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的运动。
（3）伺服系统的作用是把来自CNC的指令信号转换为机床移动部件的运动，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图样要求的零件。
（4）测量反馈装置的作用：是通过测量元件将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。
2. 数控机床与普通机床的相比有什么特点？答：适应性强；加工精度高；生产效率高；自动化程度高；劳动强度低。
河南科技大学教案
河南科技大学教案首页课程名称数控技术及装备任课教师张丰收第四章进给伺服系统计划学时10教学目的和要求：通过本章的学习，使学生掌握数控机床伺服机构和位置检测装置的工作原理和选用方法。
要求了解伺服系统的组成和分类，掌握步进电机及其驱动装置和常用数控机床的位置检测装置的工作原理。
重点：伺服电机及其驱动；常用位置检测装置的工作原理。
难点：数控机床常用伺服电机及其驱动和调速控制。
思考题：4-1．试述进给他伺系统的组成以及各组成环节的作用和联系。
4-2．简述闭环进给伺服系统的控制原理。
4-3．简述步进电机的工作原理和使用特性。
4-4．哪些因素影响开环进给伺服系统的精度，哪些措施可以提高系统的精度？4-5．试述位置检测装置的类型有哪些？常用的有哪些？第一节概述一.进给伺服系统的定义及组成1.定义：进给伺服系统(Feed Servo System)——以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。
2.组成：进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反馈单元；机械执行部件。
二、NC机床对数控进给伺服系统的要求1.调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内)调速范围：一般要求：稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。
2.输出位置精度要高静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误差和重复定位误差要小。
(尺寸精度)动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误差表示。
(轮廓精度)灵敏度要高，有足够高的分辩率。
3.负载特性要硬在系统负载范围内，当负载变化时，输出速度应基本不变。
即△F尽可能小；当负载突变时，要求速度的恢复时间短且无振荡。
即△t尽可能短；应有足够的过载能力。
这是要求伺服系统有良好的静态与动态刚度。
4.响应速度快且无超调这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间tp应尽可能短。
通常要求从 0→Fmax（Fmax→0），其时间应小于200ms，且不能有超调，否则对机械部件不利，有害于加工质量5.能可逆运行和频繁灵活启停。
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4）莫尔条纹移过的条纹数与光栅移过的刻线 数相等。例如，采用100线/mm光栅时，若光 栅移动了x mm（也就是移过了100×x条光栅 刻线），则从光电元件面前掠过的莫尔条纹 也是100×x条。由于莫尔条纹比栅距宽得多， 所以能够被光敏元件所识别。将此莫尔条纹 产生的电脉冲信号计数，就可知道移动的实 际距离了。
无刷式旋转变压器
它分为两大部分，即旋转变压器本体和附加变压器。附 加变压器的原、副边铁心及其线圈均成环形，分别固定于转 子轴和壳体上，径向留有一定的间隙。旋转变压器本体的转 子绕组与附加变压器原边线圈连在一起，在附加变压器原边 线圈中的电信号，即转子绕组中的电信号，通过电磁耦合， 经附加变压器副边线圈间接地送出去。这种结构避免了电刷 与滑环之间的不良接触造成的影响，提高了旋转变压器的可 靠性及使用寿命，但其体积、质量、成本均有所增加。
(4 1)
（4－2）
根据电磁学原理，转子绕组B1B2 中的感应电势则为
VB KVs sin KVm sin sin t
式中K——旋转变压器的变化； m —Vs的幅值 ； V
——转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时，=0。如 果转子安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上，则角代
第三节 旋转变压器
旋转变压器是一种常用的转角检测元件，它具
有结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要
求低（特别是高温、高粉尘的环境）、输出信号幅
度大和抗干扰能力强等特点，缺点是信号处理比较 复杂。虽然如此，旋转变压器还是被广泛地应用于 半闭环控制的数控机床上。
一、旋转变压器的结构
旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似，可 分为定子和转子两大部分。定子和转子的铁心由铁镍软磁合金 或硅钢薄板冲成的槽状心片叠成。它们的绕组分别嵌入各自的
Vs＝Vm cos t
(4 3);Vs＝Vm sin t
（4—3） （4—4）
(4 4)
根据线性叠加原理，可在转子绕组B1B2中得到感应电势VB，其值为激磁电 压VS和VK在B1B2中产生感应电势VBS和VBK之和，即 V V V VB V BS V BK
KV sin( KVcos KVss sin( ))KVk k cos
4.莫尔条纹有如下特征： 1）莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成的， 对光栅的刻划误差有平均作用，从而能在很 大程度上消除光栅刻线不均匀引起的误差。 2）当指示光栅沿与栅线垂直的方向作相对移动 时，莫尔条纹则沿光栅刻线方向移动（两者 的运动方向相互垂直）；指示光栅反向移动， 莫尔条纹亦反向移动。
3） 起放大作用。若用B表示莫尔条纹的宽度，W表示光
二、旋转变压器的工作原理
由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子(旋转一 周)之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律，因此，当激 磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组便产 生感应电势。图4－3为两极旋转变压器电气工作原理图。 图中Z为阻抗。设加在定子绕组 S1，S2的激磁电压为
VS Vm sin t
3.工作原理
在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光 的刻线面相对叠和在一起，中间留有很小的 间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角θ。在 两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成 亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡 光作用而形成暗带。 这种亮带和暗带形成明暗相间的条纹称 为莫尔条纹，条纹方向与刻线方向近似垂直。 通常在光栅的适当位置安装光敏元件。
利用光栅精密测量位移： 当指示光栅与主光栅有相对运动时，莫尔条纹也 作同步移动。由于，栅距被放大许多倍，光电元件测 出莫尔条纹的移动，通过脉冲计数得到位移的度量。 原理框图如图4所示。
图4 光栅测量位移原理框图
由于光栅的刻线非常细微，很难分辨到底 移动了多少个栅距，而利用莫尔条纹的实际价 值就在于：能让光敏元件“看清”随光栅刻线 移动所带来的光强变化。 当指示光栅沿x轴 （例如水平方向）自左向右移动时，莫尔条纹 的亮带和暗带将顺序自下而上（图中的y方向） 不断地掠过光敏元件（在演示中就是我们的眼 睛）。光敏元件“观察”到莫尔条纹的光强变 化近似于正弦波变化。光栅移动一个栅距W， 光强变化一个周期。
2.1光栅尺的构造和种类
光栅尺包括标尺光栅和指示光栅，它是用真空 镀膜的方法光刻上均匀密集线纹的透明玻璃片或长 条形金属镜面。对于长光栅，这些线纹相互平行， 各线纹之间距离相等，我们称此距离为栅距。对于 圆光栅，这些线纹是等栅距角的向心条纹。栅距和 栅距角是决定光栅光学性质的基本参数。常见的长 光栅的线纹密度25,50,100,125,250条／mm。对于 圆光栅，若直径为70mm,一周内刻线100-768条； 若直径为110mm，一周内刻线达600-1024条，甚 至更高。同一个光栅元件，其标尺光栅和指示光栅 的线纹密度必须相同。
模拟式 绝对式
回 转 式
脉冲编码盘 圆光栅
直 线 式
直线光栅 激光干涉仪
直线感应同步 速 感 应 同 三 通 道 透 射 多 器 步器 光栅 磁尺 绝对磁尺
第二节 光栅尺
光栅简介
光栅的构造
光栅的工作原理
莫尔条纹的特征
1.光栅简介
在高精度的数控机床上，目前大量使用光栅作为反馈 检测元件。光栅与前面讲的旋转变压器、感应同步器不 同，它不是依靠电磁学原理进行工作的，不需要激磁电 压，而是利用光学原理进行工作，因而不需要复杂的电 子系统。光栅的检测精度较高，可达1微米 以上。
1. 进给伺服系统对位置测量装置的要求
高可靠性和高抗干扰性：
受温度、湿度的影响小，工作可靠，精度保持性好，抗干扰能力强；
能满足精度和速度的要求：
位置检测装置分辨率应高于数控机床的分辨率（一个数量级）； 位置检测装置最高允许的检测速度应数控机床的最高运行速度。
使用维护方便，适应机床工作环境； 成本低。
表的是丝杠转过的角度，它间接反映了机床工作台的位移。转 子绕组中的感应电势为以角速度ω随时间t变化的交变电压信号。
两极旋转变压器
其幅值 KVm sin 随转子和定子的相对角位移 以正弦函数 变化。因此，只要测量出转子绕组中的感应电势的幅值，便 可间接地得到转子相对于定子的位置，即 角的大小。以上 是两极绕组式旋转变压器的基本工作原理，在实际应用中， 考虑到使用的方便性和检测精度等因素，常采用四极绕组式 旋转变压器。这种结构形式的旋转变压器可分为鉴相式和鉴 幅式两种工作方式。
2. 位置检测装置的分类
按输出信号的形式分类：数字式和模拟式
按测量基点的类型分类：增量式和绝对式 按位置检测元件的运动形式分类：回转型和直线型
常用位置检测装置分类表
数字式 增量式 绝对式 增量式
旋转变压器 对 式 脉 冲 绝 速 圆 感 应 三 圆感应同步器 编码盘 同步器 圆磁尺
槽状铁心内。定子绕组通过固定在壳体上的接线柱直接引出。
转子绕组有两种不同的引出方式。根据转子绕组两种不同的引 出方式，旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构形式。
有刷式旋转变压器：它的转子绕组通过滑环和电刷直
接引出，其特点是结构简单，体积小，但因电刷与滑环是 机械滑动接触的，所以旋转变压器的可靠性差，寿命也较 短。
光栅的分类
长光栅
检测直线位移
按形状分类
圆光栅
检测转角位移
光栅
玻璃透射光栅
按制作原理
金属反射光栅
光栅
透射式光栅
在透明的光学玻 璃板上，刻制平 行且等距的密集 线纹，利用光的 透射现象形成光 栅。
反射式光栅
在不透明的金属材 料，如不锈钢板或 铝板上刻制平行且 等距的密集线纹， 利用光的全反射或 漫反射形成光栅。
B
BS
BK
＝KVm sin(t t ) （4－5） Vm sin( ) （4－5）
KVm cos sin KVm sin t cos KVm cos t t sin KVm sin t cos
（4—5）
2．鉴幅式工作方式
鉴幅式工作方式是通过对旋转变压器转子绕组中感应电势幅值的检 测来实现位移检测的。其工作原理如下：参看图4-4，设定子主绕组 S1S2和辅助绕组K1K2分别输入交变激磁电压 Vs＝Vm cos sin t (4 6);Vs＝Vm sin sin t (4 7) （4—6）
式中 和 分别为激磁电压VS和VK的幅值。 角可以改 变，称其为旋转变压器的电气角。 根据线性叠加原理，得出转子绕组 B1B2中的感应电势VB如下： VB VBS VBK KVs sin( ) KVk cos KVm cos sin t sin KVm sin sin t cos VB VBS VBK KVs sin( ) KVk cos KVm cos sin t sin KVm sin sin t cos ＝KVm sin( )sin t (4 8) ＝KVm sin( )sin t (4 8) (4—8)
第四章 位置检测装置
一、概 述
组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装
置组成的。 作用：实时测量执行部件的位移和速度信号，并变换成位置 控制单元所要求的信号形式，将运动部件现实位置反馈到位置控 制单元，以实施闭环控制。它是闭环、半闭环进给伺服系统的重 要组成部分。 闭环数控机床的加工精度在很大程度上是由位置检测装置 的精度决定的，在设计数控机床进给伺服系统，尤其是高精度进 给伺服系统时，必须精心选择位置检测装置。
透射式的光栅结构图
反射光栅的结构图
光栅：等节距的透光和不透光的刻线均匀相间 排列构成的光学元件称为光栅
图1 主光栅
图2 指示光栅
2.光栅的构造
光栅是利用光的透射、衍射现象制成的光电检测 元件，它主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。 通常，标尺光栅固定在机床的活动部件上(如工作台或 丝杠)，光栅读数头安装在机床的固定部件上(如机床 底座)，二者随着工作台的移动而相对移动。在光栅读 数头中，安装着一个指示光栅，当光栅读数头相对于 标尺光栅移动时，指示光栅便在标尺光栅上移动。当 安装光栅时，要严格保证标尺光栅和指示光栅的平行 度以及两者之间的间隙(一般取0.05mm或0.1mm)要求。