主軸編碼器

主軸編碼器採用與主軸同步的光電脈衝發生器，通過中間軸上的齒輪1:1地同步傳動。數控車床主軸的轉動與進給運動之間，沒有機械方面的直接聯繫，為了加工螺紋，就要求給定進給伺服電動機的脈衝數與主軸的轉速應有相對應的關係，主軸脈衝發生器起到了對主軸轉動與進給運動的聯繫作用。

基本介紹

• 中文名：主軸編碼器
• 外文名：encoder
• 概述：主軸編碼器採用與主軸同步的光
• 簡介：主軸編碼器套用於在數控車
• 相關知識：螺紋是在圓柱面或圓錐面上沿
• 供電：5-30V

螺紋

螺紋是在圓柱面或圓錐面上沿著螺旋線所形成的、具有相同剖面形狀的連續凸起和溝槽。在圓柱表面上形成的螺紋稱圓柱螺紋，在圓錐表面上形成的螺紋稱圓錐螺紋。在迴轉體外表面上形成的螺紋稱外螺紋，在迴轉體內表面上形成的螺紋稱內螺紋。

加工螺紋的方法很多，在車床上加上螺紋時，車床通過三爪卡盤夾緊圓柱形工件，並帶動它作等速旋轉運動，車床進給機構帶動車刀（標準螺紋車刀）沿圓柱軸線方向作等速直線運動，車刀刀尖在工件表面切削出三角形凹槽從而形成三角形螺紋。

螺紋加工時有軌跡始點(A點，即進刀點)和軌跡終點(B點，即退刀點)。在螺紋加工軌跡中為保證螺紋的加工設定有足夠的升速進刀段δ和降速退刀段δˊ，以消除伺服滯後造成的螺距誤差。

任務實施

光電脈衝發生器的原理。在漏光碟上，沿圓周刻有兩圈條紋，外圈為圓周等分線條，例如：1024條，作為傳送脈衝用，內圈僅1條。在光欄上，刻有透光條紋A、B、C，A與B之間的距離應保證當條紋A與漏光碟上任一條紋重合時，條紋BEN應與漏光碟上另一條紋的重合度錯位1/4周期。在光欄的每一條紋的後面均安置光敏三極體一隻，構成一條輸出通道。

燈泡發出的散射光線經過聚光鏡聚光後成為平行光線，當漏光碟與主軸同步旋轉時，由於漏光碟上的條紋與光欄上的條紋出現重合和錯位，使光敏管受到光線亮、暗的變化，引起光敏管內電流大小發生變化，變化的信號電流經整流放大電路輸出矩形脈衝。由於條紋A與漏光碟條紋重合時，條紋B與另一條紋錯位1/4周期，因此A、B兩通道輸出的波形相位也相差1/4周期。

脈衝發生器中漏光碟內圈的一條刻線與光欄上條紋C重合時輸出的脈衝為同步（起步，又稱零位）脈衝。利用同步脈衝，數控車床可實現加工控制，也可作為主軸準停裝置的準停信號。數控車床車螺紋時，利用同步脈衝作為車刀進刀點和退刀點的控制信號，以保證車削螺紋不會亂扣。

裝置要求

1．數控工具機對檢測元件及位置檢測裝置的要求

(1)數控工具機對檢測元件要求

檢測元件是檢測裝置的重要部件，其主要作用是檢測位移和速度，傳送反饋信號。位移檢測系統能夠測量的最小位移量稱為解析度。解析度不僅取決於檢測元件本身，也取決於測量電路。

數控工具機對檢測元件的主要要求是：①壽命長，可靠性高，抗干擾能力強；②滿足精度和速度要求；③使用維護方便，適合工具機運行環境；④成本低；⑤便於與計算機聯接。

不同類型的數控工具機對檢測系統的精度與速度的要求不同。通常大型數控工具機以滿足速度要求為主，而中、小型和高精度數控工具機以滿足精度要求為主。選擇測量系統的解析度和脈衝當量時，一般要求比加工精度高一個數量級。

(2)數控工具機對位置檢測裝置的要求

位置檢測裝置是數控工具機伺服系統的重要組成部分。它的作用是檢測位移和速度，傳送反饋信號，構成閉環或半閉環控制。數控工具機的加工精度主要由檢測系統的精度決定。不同類型的數控工具機，對位置檢測元件，檢測系統的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同。現在檢測元件與系統的最高水平是：被測部件的最高移動速度高至240m/min時，其檢測位移的解析度（能檢測的最小位移量）可達1μm，如24m/min時可達0.1μm。最高解析度可達到0.01μm。

數控工具機對位置檢測裝置有如下要求：

①受溫度、濕度的影響小，工作可靠，能長期保持精度，抗干擾能力強。

②在工具機執行部件移動範圍內，能滿足精度和速度的要求。

③使用維護方便，適應工具機工作環境。

④成本低。主軸編碼器簡介

2．位置檢測裝置的分類

對於不同類型的數控工具機，因工作條件和檢測要求不同，可以採用以下不同的檢測方式。

(1)增量式和絕對式測量

增量式檢測方式只測量位移增量，並用數字脈衝的個數來表示單位位移（即最小設定單位）的數量，每移動一個測量單位就發出一個測量信號。其優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。但在此系統中，移距是靠對測量信號累積後讀出的，一旦累計有誤，此後的測量結果將全錯。另外在發生故障時（如斷電）不能再找到事故前的正確位置，事故排除後，必須將工作檯移至起點重新計數才能找到事故前的正確位置。脈衝編碼器，旋轉變壓器，感應同步器，光柵，磁柵，雷射干涉儀等都是增量檢測裝置。

絕對式測量方式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，並且以二進制或十進制數碼信號表示出來，一般都要經過轉換成脈衝數位訊號以後，才能送去進行比較和顯示。採用此方式，解析度要求愈高，結構也愈複雜。這樣的測量裝置有絕對式脈衝編碼盤、三速式絕對編碼盤（或稱多圈式絕對編碼盤）等。

(2)數字式和模擬式測量

數字式檢測是將被測量單位量化以後以數字形式表示。測量信號一般為電脈衝，可以直接把它送到數控系統進行比較、處理。這樣的檢測裝置有脈衝編碼器、光柵。數字式檢測有以下3個特點。

①被測量轉換成脈衝個數，便於顯示和處理；

②測量精度取決於測量單位，與量程基本無關；但存在累計誤碼差；

③檢測裝置比較簡單，脈衝信號抗干擾能力強。

模擬式檢測是將被測量用連續變數來表示，如電壓的幅值變化，相位變化等。在大量程內做精確的模擬式檢測時，對技術有較高要求，數控工具機中模擬式檢測主要用於小量程測量。模擬式檢測裝置有測速發電機、旋轉變壓器、感應同步器和磁尺等。模擬式檢測的主要特點有以下幾個。

①直接對被測量進行檢測，無須量化。

②在小量程內可實現高精度測量。

③能進行直接檢測和間接檢測。

位置檢測裝置安裝在執行部件（即末端件）上直接測量執行部件末端件的直線位移或角位移，都可以稱為直接測量，可以構成閉環進給伺服系統，測量方式有直線光柵、直線感應同步器、磁柵、雷射干涉儀等測量執行部件的直線位移；由於此種檢測方式是採用直線型檢測裝置對工具機的直線位移進行的測量。其優點是直接反映工作檯的直線位移量。缺點是要求檢測裝置與行程等長，對大型的工具機來說，這是一個很大的限制。

位置檢測裝置安裝在執行部件前面的傳動元件或驅動電機軸上，測量其角位移，經過傳動比變換以後才能得到執行部件的直線位移量，這樣的稱為間接測量，可以構成半閉環伺服進給系統。如將脈衝編碼器裝在電機軸上。間接測量使用可靠方便，無長度限制；其缺點是在檢測信號中加入了直線轉變為旋轉運動的傳動鏈誤差，從而影響測量精度。一般需對工具機的傳動誤差進行補償，才能提高定位精度。

除了以上位置檢測裝置，伺服系統中往往還包括檢測速度的元件,用以檢測和調節發動機的轉速。常用的測速元件是測速發動機。

選型注意事項

一．絕對值編碼器的常規外形：38MM,58MM,66MM,80MM.100MM.
二.絕對值編碼器分為：單圈，多圈。
三．匯流排編碼器按原理分為：次絕對值編碼器，光絕對值編碼器
四．匯流排編碼器出線方式分為：側出線，後出線
五．匯流排編碼器軸分為：6MM,8MM,10MM,12MM,14MM,25MM.
六．匯流排編碼器分為：軸，盲孔，通孔。
七．匯流排編碼器防護分為：IP54-68.
八．匯流排編碼器安裝方式分為：夾緊法蘭、同步法蘭、夾緊帶同步法蘭、盲孔（彈簧片，抱緊）、通

孔（彈簧片，鍵銷）
九．絕對值編碼器精度分為：單圈精度和多圈精度，加起來是總精度，也就是通常的多少位（常規24

為，25為，30位，32位。。。。）。
十．絕對值編碼器通訊協定波特率：4800~115200 bit/s，木認為9600 bit/s。刷新周期約1.5ms
十一.編碼器輸出可選：SSI、4-20MA、profibus-dp、DEVicenet、並行、二進制碼、BESM58、BiSS、ISI、

CANopen、Endat及Hiperface等