机械检测技术 (1)

图1.6 光电耦合器用于信号的输入输出 举例 (a)系统信号的输出 (b)外部信号的输入
• 此外，在润滑、液压、气动等系统中，均 安装有压力传感器、液位传感器、流量传 感器，对这些辅助系统随时进行监控，保 证数控机床的正常运行。 • 1.2 传感器的分类及其特性参数 • 1.2.1 传感器的分类 • 传感器有许多分类方法，最常用的分类方 法有两种：一种是按被测物理量来分；另 一种是按传感器的工作原理来分。
图1.1 传感器的组成
• 敏感元件是传感器中直接感受被测量的元 件，它将被测量转换成与之有确定关系、
更易于处理的非电量，如位移、应变等。 传感元件通常不直接感受被测量，而是将 敏感元件输出的物理量转换成电路的参数 ( 电参量 ) 。测量转换电路的作用是将传感 元件输出的电参量转换成易于处理的电压、 电流或频率等。传感器只完成被测量至电 量的基本转换，然后输入到测控电路，进 行放大、运算、处理等进一步转换，以获 得被测值或进行过程控制。 • 图 1.2 为电位器式气体压力传感器结构简
• • • •
统、反馈检测系统、强电控制部分、机床 主机及辅助装置组成。数控机床辅助装置 主要包括工装卡具、换刀装置、回转工作 台、液压系统、润滑系统、排屑装置等。 概括起来，数控机床的加工有以下几方面 的优点。 (1)适应性强。 (2)精度高，质量稳定。 (3)零件加工所需的时间短，生产效率高。
• (2)数控转塔刀架中的传感器 • 图1.4为某全功能数控刀架组成简图。
图1.4 某全功能数控刀架组成简图
刀架回转由刀架电机通过传动机构来实现， 刀架回转时，与刀架同轴的二进制绝对编 码器也一起转动。图1.5所示为选刀的控制 流程图。 • 接近开关除了在刀架选刀控制外，还在数 控机床中用作工作台、油缸及汽缸活塞的 行程控制。 • (3)温度的检测 • 在数控机床上，常用温度传感器来检测温 度从而进行温度补偿或过热保护。
• (1)按被测物理量划分的传感器 • 可分为位移、力、力矩、转速、振动、加 速度、温度、压力、流量、流速等传 感器。 • (2)按工作原理划分的传感器 • 可分为电阻、电容、电感、光栅、压电、 热电耦、超声波、红外、光导纤维、激光 等传感器。 • 1)电阻式传感器 电阻式传感器是根据利用
电阻器将被测非电量转换为电信号的原理 制成的。 • 2)电容式传感器 电容式传感器是根据改变 磁路的几何尺寸或改变介质的性质，从而 使电容量发生变化的原理制成的。 • 3)电感式传感器 电感式传感器是根据改变 磁路的几何尺寸或改变电感或互感系数的 电磁效应的原理制成的。 • 4)压电式传感器 压电式传感器是根据压电 效应原理制成的，主要用于脉动力、振动
和加速度的测量。 • 5)热电耦传感器 热电耦传感器是根据热电 效应原理制成的，它主要用于温度测量。 • 6)光栅传感器 光栅传感器是根据莫尔条纹 原理制成的一种脉冲输出数字式传感器， 它广泛应用于数控机床中，能够形成闭环 控制系统，测量精度可达微米级。 • 7)超声波传感器 超声波传感器是利用了超 声波的特点与超声波换能器一起构成。
图1.5 选刀的控制流程图
• 此外，在数控机床中，需要过热保护的部 位有几十处，主要是监测一些轴温、压力 油温、润滑油温、冷却空气温度、各个电 动机绕组温度、变压器绕组温度等。
• (4)压力的检测
• 压力传感器是一种将压力转变成电信号的 传感器。常用的有压电式传感器、压阻式 传感器和电容式传感器。
• 8)光纤传感器 光纤传感器是利用光导纤维 技术发展的新型传感器。广泛应用于热工 参数、电工参数的测量、图像扫描和图像 信息传输。
• 1.2.2 传感器基本特性
• 传感器所测量的非电量处在不断的变动之 中，传感器能否将这些非电量的变化不失 真地变换成相应的电量，取决于传感器的 输入-输出特性。
• (4)能实现复杂的运动。 • 1.1.3 数控机床中的各种传感器 • 数控机床的各种运动和状态通过传感器测 量、监视后输入给数控系统加以控制、补 偿或调整，以提高机床的加工精度和稳 定度。 • (1)位置检测传感器 • 在数控机床中广泛应用数字式角编码器、 光栅传感器、感应同步器、旋转变压器、 磁栅等来实现位置检测。
图1.2 电位器式压力传感器 1—弹簧管；2—电位器；3—电刷；4—齿轮 -齿条
•wk.baidu.com结合上述工作原理，可将图1.2的内容具体 化，见图1.3。
图1.3 电位器式压力传感器原理框图
• 1.1.2 数控机床及特点 • 数控机床是机电一体化的典型产品，它是 机、电、液、气和光等多学科的综合性组 合，技术范围覆盖了机械制造、计算机、 自动控制、伺服驱动、传感器及信息处理 等领域。 • 数控机床一般由数控装置、伺服驱动系
第 1章 概 述
• 传感器监视和测量着数控机床的每一步工 作过程，它在数控机床中占据重要的 地位。 • 1.1 传感器与数控机床 • 1.1.1 传感器定义及组成 • 实现这种转换技术的期间器件就是传感器。 因此，传感器是一种能感受规定的
被测量，以一定的精度把被测量转换为与 之有确定关系的、便于处理的电量信号(如 电压、电流、频率等)输出的测量器件。 • 传感器一般由敏感元件、传感元件及测量 转换电路三部分组成，如图1.1所示。
图。当被测压力变化时，弹簧管自由端产 生位移，通过齿条带动齿轮转动，从而使 电位器的电刷产生角位移。电位器电阻的 变化量反映了被测压力数值的变化。当电 位器的两端加上电源后，电位器电刷上输 出与压力成一定关系的电压，只要测量出 该电压值，经过换算就可以求出压力的 大小。 • 如 图 1.3 来 表 示 此 例 中 传 感 器 的 组 成 及 原理。
• (5)刀具磨损监控
• 刀具磨损到一定程度会影响到工件的尺寸 精度和表面粗糙度，因此，对刀具磨损要 进行监控。 • (6)数控装置中的其他传感器 • 数控装置中还有很多的传感器的应用，如： 光纤、光电耦合器、电涡流接近开关、流 量传感器等。这样两者在电气上是完全隔 离的，可以提高整个系统的抗干扰能力。 如下图1.6为应用之一。