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數控機床的進給伺服系統概述(編輯修改稿)

2026-03-09 10:06 本頁面

　

【文章內容簡介】。（ 2）按測量方式分類（ 3）按測量獲得的值來分類絕對式測量和增量式測量：絕對式增量式絕對式增量式絕對值式磁尺直線感應同步器磁尺容柵編碼尺長光柵直線干涉儀直線型多極旋轉變壓器旋轉變壓器圓感應同步器圓磁柵編碼盤圓光柵回轉型模擬式數字式常用位置檢測元件一、旋轉變壓器旋轉變壓器結構? 分為定子和轉子? 根據轉子繞組兩種不同的引出方式分為有刷式和無刷式兩種結構。旋轉變壓器的工作原理設加在定子繞組 S1S2的激磁電壓為 Vs=Vmsinωt轉子繞組感應電動勢為VB=KVssin?=KVmsinθsinωtK：電磁耦合系數 Vm： Vs的幅值Θ：轉子的轉角二、感應同步器n 感應同步器是一種電磁式位置檢測元件，按其結構分為直線式和旋轉式。n 直線式感應同步器由定尺和滑尺組成（直線位移測量）旋轉式感應同步器由定子和轉子組成。（角位移測量）結構特點定尺滑尺：連續繞組正弦繞組余弦繞組定尺和滑尺的節距相同，標準型的感應同步器的節距為： 2?=2mm兩相繞組在空間相差 1/2個節距工作原理n A點表示滑尺繞組與定尺繞組重合，定尺繞組中的感應電勢最大。n B點表示兩繞組錯開 1/4節距，感應電勢減為零。n C點表示兩繞組錯開 1/2節距，感應電勢負的最大。n D點表示兩繞組錯開 3/4節距，感應電勢再次變為零。滑尺在移動一個節距的過程中，感應同步器定尺繞組的感應電勢近似于余弦函數變化了一個周期。設 VS是加在滑尺任一繞組上的激磁交變電壓： VS=Vmsin?t定尺繞組上的感應電勢為：VB=KVScos?=KVmcos?sin?t式中：K電磁耦合系數 VmV的幅值?反映定尺和滑尺的相對移動的距離 x三、光柵光柵的種類及結構（ 1）光柵種類按反射的原理分：1）透視光柵在玻璃的表面制成透明與不透明間隔相等的線紋。其特點為：① 光源可垂直入射，信號幅度大，讀數頭結構較簡單；② 每毫米上的線紋數多。③ 玻璃易碎，熱脹系數與金屬部件不一致。2）反射光柵? 在金屬的鏡面上制成全反射與漫反射間隔相等的線紋。? 其特點為：① 長光柵的熱脹系數容易做成與機休材料一致；② 長光柵的安裝和調整比較方便；③ 安裝面積較小；④ 易于接長；⑤ 不易碰碎； ⑥ 形成的莫爾條紋反差較大，每毫米內線紋不宜過多。按形狀分：（ 2）光柵位置檢測裝置的結構光柵系統的精度主要取決于光柵的制造精度，即光光柵系統的精度主要取決于光柵的制造精度，即光柵任意兩點間的誤差柵任意兩點間的誤差 ———— 累積誤差。累積誤差。光柵的工作原理（ 1）摩爾條紋白色代表不透光，黑色代表透光兩條刻線之間的間隔稱為柵距。若 1毫米內刻 100條線紋，則柵距為 WW 為摩爾條紋的寬度。可見：摩爾條紋可將原來的很小的柵距放大。莫爾條紋的特點（ 1）放大作用W c—— 莫爾條紋寬度； ω—— 柵距； θ—— 光柵線紋間的交角。由于 θ很小， W c可以比 ω大很多倍。例如： ω=， θ=，莫爾條紋的寬度 W c=10mm，其放大倍數相當于 1000倍，從而減化了放大電路。（ 2）平均效應? 起平均誤差的作用? 莫爾條紋是由許多根線紋組成的。如：光柵為 100線 /mm一條 10mm長的莫爾條紋由： 100線 /mm10mm=1000條光柵線紋組成，光柵上線紋的間距誤差就平均化。（ 3）莫爾條紋的移動規律與柵距之間的移動成比例當光柵向左、右移動一個柵距 ω，莫爾條紋也相應地向上、下移動一個 W C。? 莫爾條紋的移動有如下規律：若長光柵不動，指示光柵逆時鐘方向轉一個小角度（ +θ），然后向左移動，則莫爾條紋向上移動；反之，當指示光柵向右移動，條紋向下移動。如果將指示光柵按順時針方向轉過一個小角度 (θ)，則情況與上述相反當光柵移動一個柵距時，摩爾條紋的亮度也變化了一個周期。E光的強度 x位移光電接收元件（２）光柵的辨向? 采用一個光電元件所得到的光柵信號只能計數，但不能辨識運動方向，為了確定運動方向，至少要有兩個光電元件。如圖所示。光電元件 S1光電元件 S2兩個光電元件位置間隔 1/4個摩爾條紋間距。產生的光電強度相差 900ExS1 S2S2通過判斷 S1和S2的超前或滯后來確定移動的方向。（ 3）光柵位移 —— 數字變換電路n 為了提高光柵檢測裝置的精度，可以提高刻線精度和增加刻線密度。但刻線密度達 200線 /mm以上的細光柵刻線制造較困難，成本也高。因此，通常采用倍頻的方法來提高光柵的分辨精度，見圖 626采用四倍頻方案。光電元件由四塊光電池組成，產生的信號，相位相差 90度。該電路還將模擬位移轉化為數字量。設光柵刻線的密度為： 50線 /mm，采用 4個光電元件和 4個隙縫，每隔 1/4光柵節距產生一個脈沖。雖然光柵柵距為，但 4倍頻后，每一脈沖都相當于 5μm，即分辨精度提高 4倍。此外，還采用 20倍頻及其它倍頻線路。 xE四、脈沖編碼器脈沖編碼器是一種旋轉式脈沖發生器。它將轉角電脈沖，是一種常用的角位移傳感器。增量式編碼器增量式脈沖編碼器實際上就是圓光柵。在圓盤的周圍上分成等距的透光和不透光部分相間的輻射狀線紋，該圓盤與工作軸一起旋轉。辨向指示光柵上有兩段線紋組 A和 B，每一組的線紋間節距與圓光柵相同，而 A組和 B組的線紋彼此錯開1/4節距。指示光柵固定在底座上，與圓光柵的線紋平行的放置，兩者保持一定距離。? 光線透過圓光柵和指示光柵的線紋，在光電元件上形成明暗交替變化的條紋，產生近似于正弦波的電流信號 A和 B，兩者的相位相差 90度。若 A相超前于 B相 → 電機作正向旋轉；若 B相超前于 A相 → 電機作反向旋轉 16

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