光柵與編碼器介紹

為光源，Da、Db、Dc為光電元件（光敏二極管或光電池），Da與Db錯開90度相位角安裝。當圓盤旋轉(zhuǎn)一個節(jié)距時，在光源照射下，光電元件Da，Db上得到圖b( 所示的光電波形輸出，A，B信號為具有90度相位差的正弦波，這組信號經(jīng)放大器放大與整形，得到圖c) 的輸出方波，A相比B相導前90度，其電壓幅值為5V。設A相導前B相時為正方向旋轉(zhuǎn)，則B相導前A相時即為負方向旋轉(zhuǎn)，利用A相與B相的相位關系可以判別編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，C相產(chǎn)生的脈沖為基準脈沖，又稱零點脈沖，它是軸旋轉(zhuǎn)一周在固定位置上產(chǎn)生一個脈沖，在數(shù)控車床上切削螺紋時，可將它作為車刀進刀點和退刀點的信號使用，以保證切削的螺紋不會亂扣。在加工中心上可作為主軸準停信號，以保證主軸和刀庫間的可*換刀。AB相脈沖信號經(jīng)頻率―――電壓變換后，得到與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速成比例的電壓信號，便可測得速度值及位移量。

2）絕對值式編碼器

絕對值式編碼器是通過讀取編碼盤上的圖案來表示數(shù)值的。下圖所示的為葛萊編碼盤，圖中空白的部分透光，用“0”表示；涂黑的部分不透光，用“1”表示。此碼盤共有四環(huán)，由里向外每一環(huán)配置的光電變換器對應2的3次方，2的2次方，2的1次方，2的0次方。圖中的碼盤共分為16份，要提高檢測精度，可多分。

葛萊編碼盤

3）增量式編碼器和絕對值式編碼器比較

在實際應用中，通過比較，發(fā)現(xiàn)增量式結(jié)構(gòu)簡單，成本低；但其移距是由測量信號計數(shù)讀出的，基點特別重要，每次開機或因故停機后，都要重回參考點；并且排除故障后不能再找到事故前的正確位置，而且由于干擾易產(chǎn)生計數(shù)誤差。這種增量式編碼器多用于精度要求不是很高的經(jīng)濟型數(shù)控機床。而絕對值式的結(jié)構(gòu)復雜，成本高；但其坐標值直接從碼盤中讀出，不會有累積誤差；編碼器本身具有機械式存儲功能（需要外加電池），即使因停電或其它原因造成坐標值清除，通電后，仍可找到原絕對坐標位置。這種編碼器多用于精度和速度要求較高的數(shù)控機床，特別是控制軸數(shù)多達四、五個的加工中心機床上。

2、全閉環(huán)位置檢測裝置

還有一種全閉環(huán)控制方式，可獲得比半閉環(huán)更高的位移精度。這種進給伺服系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在進給系統(tǒng)末端的執(zhí)行部件上，實測它的位置或位移量，而安裝在驅(qū)動電機端部的編碼器則作為測速元件，構(gòu)成速度環(huán)。位置檢測裝置多選用光柵尺，位置信號的檢出是由光柵讀數(shù)頭完成，標尺光柵（長光柵）和指示光柵（短光柵）分別安裝在機床的移動部件及固定部件上，兩者相互平行，它們之間保持0.05或0.1的間隙。當標尺光柵沿指示光柵連續(xù)移動時，光電元件所感應的光電流變化規(guī)律近似正弦波形，將此正弦信號經(jīng)放大、整形、微分線路處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號。標尺光柵移動一個柵距產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖，用計數(shù)器來計算脈沖數(shù)，則可測得機床工作臺的位移量。采用倍頻的方法可提高光柵的分辨精度。光柵尺的特點是測量精度高，而且精度可以長期保持；但對工作環(huán)境的要求較高，并且測量裝置要和工作臺等長，不便于在大型數(shù)控機床上使用。光柵尺多用于高精度的中、小型數(shù)控機床上。因全閉環(huán)控制系統(tǒng)將機械傳動機構(gòu)包含在系統(tǒng)之內(nèi)，機械傳動機構(gòu)的固有頻率、阻尼、間隙等將成為系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素，所以全閉環(huán)系統(tǒng)在設計及調(diào)試上較困難，不及半閉環(huán)應用的廣泛，這里不再細說了。

附：伺服電機和主軸電機的區(qū)別

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不一樣,主軸電機的轉(zhuǎn)子與鼠籠電機的轉(zhuǎn)子一樣,由于沒有磁極,因而不需要相應的檢測轉(zhuǎn)子位置的信號,1PH7主軸電機的編碼器型號為ERN1381,1FT6/1FK6電機的編碼器型號為ERN1387,其主要區(qū)別就是ERN1381沒有附加的C相和D相信號,故更換編碼器不需要重新調(diào)整,ERN1387可以用在1PH電機上,但反過來ERN1381不能用在進給電機上.

主軸電機一般功率很大,因而電機的結(jié)構(gòu)對散熱要求更高.

工作范圍不一樣,伺服電機工作在最低轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速之間的恒轉(zhuǎn)矩區(qū),而主軸電機工作在額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間的恒功率區(qū),由于要達到很大的調(diào)速范圍,主軸電機的額定轉(zhuǎn)速一般都很低

ERN1387編碼器更換方法

1. 卸開電機后蓋,編碼器的后蓋

2. 松開編碼器安裝螺絲

3. 旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子軸,使編碼器轉(zhuǎn)子上的標志和編碼器殼上的標志重合

4. 卸下編碼器 , 注意在裝卸的時候盡量使用特制螺絲頂出來,免得損壞編碼器

5. 旋轉(zhuǎn)新的編碼器,使編碼器的兩個標志重合

6. 按以上相反的順序安裝編碼器

注意:在安裝編碼器的過程中,要保證電機的轉(zhuǎn)子不同,否則會失去轉(zhuǎn)子的相對位置,如果失去了相對位置 , 老電機則需要用示波器來調(diào)整編碼器的安裝位置, 新電機則可以依據(jù)電機轉(zhuǎn)子軸上的標志來判斷調(diào)整編碼器的安裝位置時,即可以機械調(diào)整,也可以調(diào)整驅(qū)動參數(shù)MD1016來設置一個偏置值,但該方法僅能用在840D上 , 通過這個方法調(diào)整的電機換到別的機床上使用可能會因為驅(qū)動參數(shù)的不同而不能正常使用.