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傳感器在數控機床上的應用

發布時間:2020-06-09 點擊量:210

由於高精度、高速度、高效率及安全可靠的特點,在製造業技術設備更新中,數控機床正迅速地在企業得到普及。數控機床是一種裝有程序控製係統的自動化機床,能夠根據已編好的程序,使機床動作並加工零件。它綜合了機械、自動化、計算機、測量、微電子等新技術,使用了多種傳感器。

 

傳感器

 

傳感器(sensor;measuring element;transducer):能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。

 

傳感器一般由敏感元件、轉換元件、基本轉換電路三部分組成。

 

傳感器是一種物理裝置或生物器官,能夠探測、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學組成(如煙霧),並將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。它能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成。

 

傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,並能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控製等要求。它是實現自動檢測和自動控製的首要環節。

 

傳感器的功能

 

常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬:光敏傳感器——視覺、聲敏傳感器——聽覺、氣敏傳感器——嗅覺、化學傳感器——味覺、壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺 

 

敏感元件的分類:

①物理類,基於力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。

②化學類,基於化學反應的原理。

③生物類,基於酶、抗體、和激素等分子識別功能。

 

通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(還有人曾將敏感元件分46類)。

 

傳感器在數控機床中的應用

 

數控機床中的傳感器的基本要求

 

1)傳感器具有較強的抗幹擾性和較高的可靠性;

 

2)傳感器要達到速度及精度方麵的標準和要求;

 

3)傳感器的使用和維護工作較為方便;

 

4)傳感器的成本較低。

 

不同類型的數控機床對傳感器的一些要求也存在著差異,通常情況下,高精度、中型數控機床對傳感器的要求著重體現在精度上,而大型數控機床對傳感器的要求主要體現在速度響應度上。

 

1、位移檢測的應用 

 

對位移檢測的數控機床中的傳感器著重包括直線光柵、脈衝編碼器以及旋轉變壓器等。

 

1)直線光柵的一些應用

 

直線光柵是通過對光的反射、投射現象進行運用而製成的,通常被運用在位移的檢測上,其辨認能力較高,檢測準確度高於光編碼器,在動態測量中被廣泛的運用。

 

在進給驅動過程中,在床身上對光柵進行固定。拖板移動的實際位移在直線光柵所產生的一些脈衝信號上被直接性的反映出來。利用直線光柵對工作台的具體位置進行檢測的伺服係統是一個全閉環控製係統。

 

2)脈衝編碼器的一些應用

 

脈衝編碼器是一種轉速傳感器或是角位移傳感器,此傳感器可以將機械轉角轉化成一種電脈衝。脈衝編碼器有三種類型,分別是電磁式、接觸式以及光電式。在以上三種脈衝編碼器中,光電式的運用為廣泛,在x軸、z軸端各配有一個光點編碼器,其主要運用於對數字、角位移的檢測,角位移基於絲杠螺距對刀架的直線位移進行間接性的反映。

 

 

 

3)旋轉變壓器的一些應用

 

旋轉變壓器就是感應式微電機,在該旋轉變壓器中,其角位移量與輸出電壓之間是一種連續函數的關係。轉子與定子共同構成旋轉變壓器,詳細來講,旋轉變壓器由兩個轉子繞組、一個鐵心以及兩個定子繞組構成,在轉子及定子上各自放置著旋轉變壓器的副繞組和原繞組,原繞組和副繞組間的電磁耦合度與旋轉變壓器轉子的轉角存在一定的關係。

 

2、位置檢測的應用

 

位置傳感器與位移傳感器之間存在一定的差異。位置傳感器主要分為接近式傳感器與接觸式傳感器。

 

1)接觸式傳感器的應用

 

接觸式傳感器的觸頭通常由兩個物體相互接觸並擠壓進行相應的工作,經常見到的有行程開關以及二維矩陣式位置傳感器等等。行程開關的構架比較簡單、成本廉價且運行動作可靠。如果一個物體在運行中碰到行程開關時,行程開關的內部觸頭將產生動作,進而實現整個過程的控製,倘若在x軸、y軸以及z軸兩端各自配置一個行程開關,那麽該行程開關將對移動範圍進行了控製。在機械手掌的內側對二維矩陣式位置傳感器進行相應的安裝和配置,該傳感器主要用在對其自身和一個物體間的接觸位置進行檢測。

 

2)接近開關的應用

 

所謂接近開關,指某種物體和接近開關相距事先設定的距離時,能發出“動作”信號的一種開關,接近開關與物體之間沒有必要直接接觸。接近開關主要有霍爾式、自感式以及電容式等。在數控機床中,接近開關著重運用於對工作台行程、刀架選刀以及油缸等的一些控製。

 

在刀架選刀控製中,如下圖所示,從左至右的四個凸輪與接近開關SQ4~SQ1相對應,組成四位二進製編碼,每一個編碼對應一個刀位,如0110對應6號刀位;接近開關SQ5用於奇偶校驗,以減少出錯。刀架每轉過一個刀位,就發出一個信號,該信號與數控係統的刀位指令進行比較,當刀架的刀位信號與指令刀位信號相符時,表示選刀完成。

 

傳感器在數控機床中的應用

 

數控機床中的傳感器的基本要求

 

1)傳感器具有較強的抗幹擾性和較高的可靠性;

 

2)傳感器要達到速度及精度方麵的標準和要求;

 

3)傳感器的使用和維護工作較為方便;

 

4)傳感器的成本較低。

 

不同類型的數控機床對傳感器的一些要求也存在著差異,通常情況下,高精度、中型數控機床對傳感器的要求著重體現在精度上,而大型數控機床對傳感器的要求主要體現在速度響應度上。

 

1、位移檢測的應用 

 

對位移檢測的數控機床中的傳感器著重包括直線光柵、脈衝編碼器以及旋轉變壓器等。

 

1)直線光柵的一些應用

 

直線光柵是通過對光的反射、投射現象進行運用而製成的,通常被運用在位移的檢測上,其辨認能力較高,檢測準確度高於光編碼器,在動態測量中被廣泛的運用。

 

在進給驅動過程中,在床身上對光柵進行固定。拖板移動的實際位移在直線光柵所產生的一些脈衝信號上被直接性的反映出來。利用直線光柵對工作台的具體位置進行檢測的伺服係統是一個全閉環控製係統。

 

2)脈衝編碼器的一些應用

 

脈衝編碼器是一種轉速傳感器或是角位移傳感器,此傳感器可以將機械轉角轉化成一種電脈衝。脈衝編碼器有三種類型,分別是電磁式、接觸式以及光電式。在以上三種脈衝編碼器中,光電式的運用廣泛,在x軸、z軸端各配有一個光點編碼器,其主要運用於對數字、角位移的檢測,角位移基於絲杠螺距對刀架的直線位移進行間接性的反映。

 

 

 

3)旋轉變壓器的一些應用

 

旋轉變壓器就是感應式微電機,在該旋轉變壓器中,其角位移量與輸出電壓之間是一種連續函數的關係。轉子與定子共同構成旋轉變壓器,詳細來講,旋轉變壓器由兩個轉子繞組、一個鐵心以及兩個定子繞組構成,在轉子及定子上各自放置著旋轉變壓器的副繞組和原繞組,原繞組和副繞組間的電磁耦合度與旋轉變壓器轉子的轉角存在一定的關係。

 

2、位置檢測的應用

 

位置傳感器與位移傳感器之間存在一定的差異。位置傳感器主要分為接近式傳感器與接觸式傳感器。

 

1)接觸式傳感器的應用

 

接觸式傳感器的觸頭通常由兩個物體相互接觸並擠壓進行相應的工作,經常見到的有行程開關以及二維矩陣式位置傳感器等等。行程開關的構架比較簡單、成本廉價且運行動作可靠。如果一個物體在運行中碰到行程開關時,行程開關的內部觸頭將產生動作,進而實現整個過程的控製,倘若在x軸、y軸以及z軸兩端各自配置一個行程開關,那麽該行程開關將對移動範圍進行了控製。在機械手掌的內側對二維矩陣式位置傳感器進行相應的安裝和配置,該傳感器主要用在對其自身和一個物體間的接觸位置進行檢測。

 

2)接近開關的應用

 

所謂接近開關,指某種物體和接近開關相距事先設定的距離時,能發出“動作”信號的一種開關,接近開關與物體之間沒有必要直接接觸。接近開關主要有霍爾式、自感式以及電容式等。在數控機床中,接近開關著重運用於對工作台行程、刀架選刀以及油缸等的一些控製。

 

在刀架選刀控製中,如下圖所示,從左至右的四個凸輪與接近開關SQ4~SQ1相對應,組成四位二進製編碼,每一個編碼對應一個刀位,如0110對應6號刀位;接近開關SQ5用於奇偶校驗,以減少出錯。刀架每轉過一個刀位,就發出一個信號,該信號與數控係統的刀位指令進行比較,當刀架的刀位信號與指令刀位信號相符時,表示選刀完成。

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