伺服系統(tǒng)與檢測(cè)元件

1、 1. 1.伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)的組成 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其功能可分為：數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其功能可分為： 進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng) 主軸伺服系統(tǒng)主軸伺服系統(tǒng) 1 1）主軸伺服系統(tǒng)）主軸伺服系統(tǒng)用于控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。用于控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.1 3.1 概述概述2 2）進(jìn)給伺服系統(tǒng)）進(jìn)給伺服系統(tǒng)是以機(jī)床移動(dòng)部件（如工作臺(tái)）是以機(jī)床移動(dòng)部件（如工作臺(tái)）的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 伺服驅(qū)動(dòng)裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置 伺服電機(jī)伺服電機(jī) 組成組成 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 執(zhí)行部件執(zhí)行部件 位置檢測(cè)位置檢測(cè) 3 3）進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用）進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作

2、用 （1 1）接受數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指）接受數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)令信號(hào) （2 2）由伺服驅(qū)動(dòng)裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大。）由伺服驅(qū)動(dòng)裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大。 （3 3）經(jīng)伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床）經(jīng)伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。的工作臺(tái)等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。 2.2.對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求 1 1）精度高）精度高 2 2）穩(wěn)定性好，可靠性高）穩(wěn)定性好，可靠性高 3 3）快速響應(yīng)）快速響應(yīng) 4 4）調(diào)速范圍寬）調(diào)速范圍寬 5 5）低速大扭矩）低速大扭矩3.3.伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)的分類 數(shù)控

3、機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其控制原理和有無位置數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其控制原理和有無位置反饋裝置分為：反饋裝置分為： 開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng) 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 按其用途和功能分為：按其用途和功能分為： 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1.1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)n步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)它的輸入既不是交它的輸入既不是交流電，也不是直流電，而是電脈沖。流電，也不是直流電，而是電脈沖。n其主要特點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)輸出的角位移與輸入的其主要特點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)輸出的角位移與輸入的脈沖個(gè)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。脈沖個(gè)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻

4、率成正比。n分類：根據(jù)其結(jié)構(gòu)和材料大體分為可變磁阻式分類：根據(jù)其結(jié)構(gòu)和材料大體分為可變磁阻式（反應(yīng)式）、勵(lì)磁式。按輸出扭矩分：快速步（反應(yīng)式）、勵(lì)磁式。按輸出扭矩分：快速步進(jìn)電機(jī)（功率較小進(jìn)電機(jī)（功率較小) )，功率步進(jìn)電機(jī)，功率步進(jìn)電機(jī)( (功率較大）功率較大） 3.23.2 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)元件進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)元件步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)：步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)： 定子、轉(zhuǎn)子定子、轉(zhuǎn)子 1 1）步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)原理）步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)原理步進(jìn)電機(jī)工作原理2)2)運(yùn)行節(jié)拍與通電方式運(yùn)行節(jié)拍與通電方式 在一個(gè)完整的通斷電循環(huán)中，繞組通電狀態(tài)的不同組合數(shù)稱為運(yùn)行拍數(shù)。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一

5、個(gè)步距角。通電方式： 三相單三拍：ABCAABCA 三相六拍：AAB-BBCCCAAAB-BBCCCA4 4）步距角）步距角 （P P4242）5 5）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇（）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇（P43P43） 2.2.直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)n直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，在調(diào)速性能和啟動(dòng)性能較高的設(shè)備中廣泛使用。直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷兩種基本類型。n有刷直流伺服電機(jī)通常采用永久磁鐵做定子。n無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，定子為電樞。n具體分類（具體分類（P44P44）n直流伺服電動(dòng)機(jī)的選用（直流伺服電動(dòng)機(jī)的選用（P P45)45) 3.3.交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)n轉(zhuǎn)子慣量比直流電機(jī)小，

6、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好轉(zhuǎn)子慣量比直流電機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好n容易維修，制造簡(jiǎn)單容易維修，制造簡(jiǎn)單。n適合于在較惡劣環(huán)境中使用，易于向大容量、適合于在較惡劣環(huán)境中使用，易于向大容量、高速度方向發(fā)展高速度方向發(fā)展。n性能優(yōu)異，已達(dá)到或超過直流伺服系統(tǒng)，交流性能優(yōu)異，已達(dá)到或超過直流伺服系統(tǒng)，交流伺服電機(jī)已在數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用伺服電機(jī)已在數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。1 1. .交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)（交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)（P49P49）2.2.交流伺服電機(jī)的工作原理交流伺服電機(jī)的工作原理1.1.數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)元件的要求數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)元件的要求 1 1）滿足機(jī)床精度和速度的要求）滿足機(jī)床精度和速度的要求 2 2）工作可靠）

7、工作可靠 3 3）便于安裝和維護(hù)）便于安裝和維護(hù) 4 4）成本低）成本低2.2.檢測(cè)裝置常用類型檢測(cè)裝置常用類型 1 1）增量式）增量式 2 2）絕對(duì)式）絕對(duì)式 3.33.3 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)元件數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)元件3.3.常用檢測(cè)元件常用檢測(cè)元件1 1）增量式光電編碼器）增量式光電編碼器位置和轉(zhuǎn)速測(cè)量位置和轉(zhuǎn)速測(cè)量聚光鏡 光電元件 光電盤 滾珠軸承 分度狹縫 燈 模數(shù)轉(zhuǎn)換和方向辨別電路 數(shù)字顯示 軸的旋轉(zhuǎn)角節(jié)距 光電輸出 V 2 2）編碼盤）編碼盤角位移角位移測(cè)量（絕對(duì)式測(cè)量）測(cè)量（絕對(duì)式測(cè)量）3 3）光柵測(cè)量裝置）光柵測(cè)量裝置直線位移或角位移測(cè)量直線位移或角位移測(cè)量3 3）光柵測(cè)量裝置

8、）光柵測(cè)量裝置直線位移或角位移測(cè)量直線位移或角位移測(cè)量3 3）光柵測(cè)量裝置）光柵測(cè)量裝置直線位移或角位移測(cè)量直線位移或角位移測(cè)量4 4）磁柵測(cè)量裝置）磁柵測(cè)量裝置直線位移或角位移測(cè)量直線位移或角位移測(cè)量 S N N S S N N S S N N S N S S N N S 磁性標(biāo)尺 標(biāo)尺上磁場(chǎng)分布 拾磁繞組 勵(lì)磁繞組 5 5）旋轉(zhuǎn)變壓器）旋轉(zhuǎn)變壓器角位移角位移測(cè)量測(cè)量 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移檢測(cè)元件。在結(jié)構(gòu)上與二相繞線式異步電機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子繞組為變壓器的一次繞組，轉(zhuǎn)子繞組為二次繞組。分類：有刷式、無刷式工作方式：相位工作方式、幅值工作方式6 6）感應(yīng)同步器）感應(yīng)同步器角位移、直線位移測(cè)量角位移、直線位移測(cè)量 感應(yīng)