數(shù)控鉆孔機對位置檢測裝置的要求及分類
數(shù)控鉆孔機對位置檢測裝置的要求及分類
一、數(shù)控鉆孔機對位置檢測裝置的要求
位置檢測裝置的作用是檢測數(shù)控鉆孔機運動部件的位移和速度,并發(fā)送反饋信號,構成閉環(huán)控制系統(tǒng),并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送回CNC裝置與脈沖指令信號進行比較,以控制驅(qū)動元件的正確運轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)的精度和分辨率取決于位置檢測裝置的精度。不同類型的數(shù)控機床,對位置檢測元件、檢測系統(tǒng)的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同。
現(xiàn)在的檢測元件與系統(tǒng)的最高水平是:被測部件的最高移動速度為240m/min時,其檢測位移的分辨率(能檢測出的最小位移量)可達1m,如24m/min時可達0.1m。最高分辨率可達到0.01pm。數(shù)控鉆孔機對位置檢測裝置有如下要求。
1、工作可靠,抗干擾性強由于機床上有電動機、電磁閥等各種電磁感應元件及切削過程中潤滑油、切削液的存在,因此,要求位置檢測裝置除了對電磁感應有較強的抗干擾能力外,還要求裝置不怕油、水的污染。此外,在切削過程中由于有熱量的產(chǎn)生,還要求位置檢測裝置對環(huán)境溫度的適應性強。
2、滿足精度和速度的要求
在滿足數(shù)控鉆孔機最大位移速度的條件下,要求位置檢測裝置達到一定的檢測精度和較小的累積誤差。隨著數(shù)控鉆孔機的發(fā)展,其精度和速度越來越高,因此,要求位置檢測裝置必須滿足數(shù)控鉆孔機高精度和高速度的要求。
3、便于安裝和維護
位置檢測裝置安裝時要有一定的安裝精度要求,同時其安裝形式和位置還必須便于置的空維護。
4、成本低、壽命長
由于受使用環(huán)境的影響,位置檢測裝置還要求有較好的防塵、防油霧、防切屑等特性。
二、數(shù)控鉆孔機常用位置檢測裝置的分類
數(shù)控鉆孔機常用的位置檢測裝置的類型很多,不同類型的數(shù)控機床,因工作條件和求不同,有以下幾種分類方式
1、增量式和絕對式
增量式檢測只測量位移增量,并用數(shù)字脈沖的個數(shù)來表示單位位移的數(shù)量,每移動一個測量單位就發(fā)出一個測量信號。其優(yōu)點是檢測裝置比較簡單,任何一個對中點都可以作為測量起點。但在此系統(tǒng)中,位移是靠對測量信號進行累計后讀出的,一旦累計有誤,此后的測量結果將全錯。另外在發(fā)生故障時(如斷電)不能再找到事故前的正確位置,事故排除后,必須將工作臺移至起點重新計數(shù)才能找到事故前的正確位置。增量檢測裝置有脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應同步器、光柵、磁柵、激光干涉儀等。
絕對式檢測測出的是被測部件在某一絕對坐標系中的絕對坐標位置值,并且以二進制或十進制數(shù)碼信號表示出來,一般都要經(jīng)過轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號以后,才能送去進行比較和顯示。采用此方式,避免了增量式檢測方式的缺陷,分辨率要求越高,結構也越復雜。這樣的測量裝置有絕對式脈沖編碼盤、三速式絕對編碼盤(或稱多圈式絕對編碼盤)等。
2、數(shù)字式和模擬式
數(shù)字式檢測是將被測量單位量化后以數(shù)字形式表示。測量信號一般為電脈沖,可以直接把它送到數(shù)控系統(tǒng)進行比較、處理。數(shù)字式檢測裝置有脈沖編碼器、光柵。數(shù)字式檢測有以下特點
1)被測量信號轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù),便于顯示和處理。
2)測量精度取決于測量單位,與量程基本無關;但存在累計誤差。
3)檢測裝置比較簡單,脈沖信號抗干擾能力強
模擬式檢測是將被測量用連續(xù)變量來表示,如電壓的幅值變化、相位變化等。在大量程內(nèi)做精確的模擬式檢測時,對技術有較高的要求,數(shù)控鉆孔機中模擬式檢測主要用于小量程測量。模擬式檢測裝置有測速發(fā)電動機、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應同步器和磁尺等。
3、模擬式檢測的主要特點有
1)直接對被測量進行檢測,無須量化
2)可在小量程內(nèi)實現(xiàn)高精度測量
3)直接檢測和間接檢測位置檢測裝置安裝在執(zhí)行部件(即末端件)上直接測量執(zhí)行部件末端件的直線位移或角位移的方式,都可以稱為直接測量。直接檢測裝置可以構成閉環(huán)進給伺服系統(tǒng),測量裝置有直線光柵、直線感應同步器、磁柵、激光干涉儀等,用來測量執(zhí)行部件的直線位移。由于此種檢測方式是采用直線型檢測裝置對機床的直線位移進行測量,其優(yōu)點是直接反映工作臺的直線位移量,缺點是要求檢測裝置與行程等長,對大型的數(shù)控機床來說,這是一個很大的限制。
位置檢測裝置安裝在執(zhí)行部件前面的傳動元件或驅(qū)動電動機軸上,測量其角位移,經(jīng)過傳動比變換以后得到執(zhí)行部件的直線位移量,這樣的測量方式稱為間接測量。間接測量裝置可以構成半閉環(huán)伺服進給系統(tǒng),如將脈沖編碼器裝在電動機軸上。間接測量優(yōu)點是使用可靠方便,無長度限制;缺點是在檢測信號中引入了直線轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動的傳動鏈誤差,從而影響測量精度。一般需對機床的傳動誤差進行補償,才能提高定位精度。
4)接觸式測量與非接觸式
接觸式測量的傳感器與被測對象間存在著機械聯(lián)系,因此機床本身的變形、振動等因會對測量產(chǎn)生一定的影響。典型的接觸式測量裝置有光柵、磁柵、感應同步器和接觸式碼器。
非接觸式測量的傳感器與被測對象間是分離的,不發(fā)生機械聯(lián)系。典型的非接觸式量裝置有雙頻激光干涉儀和光電式編碼器。
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