数控技术第5章全解

2020/3/1
南京理工大学 机械工程学院 黄新燕
2.数字式与模拟式
1）数字式测量方式 数字式测量是将被测量用测量单位量化以后以数字形式 表示，测量信号一般为电脉冲，可以直接把它送到数控 装置进行比较、处理。数字式检测装置的特点是：
被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示和处理； 测量精度取决于测量单位，与量程基本无关； 检测装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。
平面绕组为铜箔，通常采用厚度为0.05mm或0.07mm的 纯铜箔，用绝缘粘结剂将铜箔热压粘结在基体上，经精密 的照相腐蚀工艺制成所需印刷绕组形式。
在定尺绕组表面上涂上一层耐切削液的清漆涂层作为保护 层，以防止切削液的飞溅影响。
在滑尺绕组表面上贴一层带塑料薄膜的绝缘铝箔，以防止 在感应绕组中因静电感应产生的附加的容性电势。
2τ
τ/2
Ud
正弦绕组
Us
定尺
滑尺
Uc
余弦绕组
直线式感应同步器绕组原理图
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数控机床对检测装置的主要要求
数控机床对检测装置的主要要求有： 1）受温度、湿度的影响小，工作可靠，抗干扰能
力强； 2）在机床移动的范围内满足精度和速度要求； 3）使用维护方便，适合机床运行环境，便于与数
控系统相联； 4）成本低； 5）易于实现高速的动态测量。
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直线式感应同步器通常有标准式、窄式、带式和3重（速） 式等多种.
其中标准式直线感应同步器是直线式感应同步器中精度最 高、使用也最广的一种；
窄式直线感应同步器的定尺、滑尺的宽度比标准式小，它 的电磁感应强度减低，比标准式的精度低，适用于精度较 低或机床上安装位置窄小且安装面难于加工的情况
半闭环伺服系统。
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W2 l1
片宽a2
间隔b2
38
(a) W1 a1
引线
b1
l1
W1/2 a1
b1
1
2
(a)定尺绕组
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1′
2′
12
1′ 2′
(b)
(c)
(b)W型滑尺绕组
(c) U型滑尺绕组
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定尺和滑尺的基体通常采用厚度为10mm、与机床床身材 料的热膨胀系数相近的的钢板或铸铁制成，以减小与机床 的温度误差。
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2.数字式与模拟式
2）模拟式测量方式 模拟式测量是将被测量用连续的模拟量来表示，如
用相位变化、电压、电流变化来表示。主要用于小量程 测量。它的主要特点是：
直接对被测量进行检测，无需量化； 在小量程内可以实现高精度测量； 可用于直接测量和间接测量。
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3.增量式与绝对式
1）增量式检测方式 增量式测量单纯测量位移增量，移动一个测量单位就发出
一个测量信号。其优点是检测装置比较简单，任何一个对 中点均可作为测量起点；缺点是对测量信号计数后才能读 出移距，一旦计数有误，此后的测量结果将全错；同时发 生故障时（如断电、断刀等）不能再找到事故前的正确位 置，事故排除后，这时必须将工作台移至起点重新计数才 能找到事故前的正确位置。 2）绝对式测量方式 绝对式测量方式中，被测量的任一点的位置都以一个固定 的零点作基准，每一被测点都有一个相应的测量值。
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位置检测装置的分类
数字式
增量式
绝对式
模拟式
增量式
绝对式
Fra Baidu bibliotek回转型
增量式脉冲编码器 圆光栅
绝对式脉冲编 码器
旋转变压器 圆感应同步器
多极旋转变压器
直线型
计量光栅、激光干 涉仪
多通道透射光 栅编码尺
直线感应同步器
绝对值式磁尺
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第五章 位置检测装置
概述
常用的检测装置有旋转变压器、感应同步器、编码器、光 栅、磁栅等。
位置检测装置的作用:是检测位移（线位移或角位移）和 速度，发送反馈信号至数控装置，构成伺服系统的闭环或 半闭环控制，使工作台按指令的路径精确地移动。
位置检测装置的精度主要包括系统精度和分辨率。系统精 度是指在一定长度或转角范围内测量累积误差的最大值， 目前一般长度位置检测精度均已达到±0.002～0.02㎜／ m以内，回转角测量精度达到±10″／360°；系统分辨 率是测量元件所能正确检测的最小位移量，目前直线位移 的分辨率多数为1μm，高精度系统分辨率可达0.1μm， 回转分辨率为2″
1）直接测量 所测值为最终值不再需要推算。其测量精度主要取决于测量元件 的精度，不受机床传动精度的影响。但检测装置要与行程等长， 这对大型数控机床来说，是一个很大的限制。
2）间接测量 所测值为中间值，由它再推算出最终值，称为间接测量。间接测 量使用可靠方便，无长度限制，缺点是在检测信号中加入了旋转 转变为直线运动的传动链误差，从而影响检测精度。因此为了提 高定位精度，常常需要对机床的传动误差进行补偿。
5.1 感应同步器
利用两个平面形印刷电路绕组的互感随位置 改变而变化的原理(电磁感应原理)进行测量
(1) 感应同步器的分类 感应同步器根据用途和结构特点可分成直线式和旋转
式（圆盘式）两大类。 直线式由定尺和滑尺组成，用以测量直线位移，用于
全闭环伺服系统。 旋转式由定子和转子组成，用以测量旋转角度，用于
带式直线感应同步器由于定尺最长可至3m以上，不需接 长，可简化安装，可使定尺随机床床身热变形而变形，但 由于定尺较长，刚性稍差，其总测量精度要比标准式的低；
3重式直线感应同步器的定尺有粗、中、细绕组，为绝对 式测量系统，特别适用于大型机床。
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（3）感应同步器的工作原理
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位置检测装置的测量方式
若按被测量的几何量分，有回转型（测 角位移）和直线型（测线位移）；
若按检测信号的类型分，有数字式和模 拟式；
若按检测量的基准分，有增量式和绝对 式。
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1.直接测量和间接测量