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(cuò)開90度相位角安裝。當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)一個(gè)節(jié)距時(shí)，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(hào)為具有90度相位差的正弦波，這組信號(hào)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(dǎo)前90度，其電壓幅值為5V。設(shè)A相導(dǎo)前B相時(shí)為正方向旋轉(zhuǎn)，則B相導(dǎo)前A相時(shí)即為負(fù)方向旋轉(zhuǎn)，利用A相與B相的相位關(guān)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(zhǔn)脈沖，又稱零點(diǎn)脈沖，它是軸旋轉(zhuǎn)一周在固定位置上產(chǎn)生一個(gè)脈沖，在數(shù)控車床上切削螺紋時(shí)，可將它作為車刀進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)的信號(hào)使用，以保證切削的螺紋不會(huì)亂扣。在加工中心上可作為主軸準(zhǔn)停信號(hào)，以保證主軸和刀庫間的可*換刀。AB相脈沖信號(hào)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(hào)，便可測(cè)得速度值及位移量。

2）絕對(duì)值式編碼器

絕對(duì)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(duì)應(yīng)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(cè)精度，可多分。

葛萊編碼盤

3）增量式編碼器和絕對(duì)值式編碼器比較

在實(shí)際應(yīng)用中，通過比較，發(fā)現(xiàn)增量式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；但其移距是由測(cè)量信號(hào)計(jì)數(shù)讀出的，基點(diǎn)特別重要，每次開機(jī)或因故停機(jī)后，都要重回參考點(diǎn)；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(jì)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(jì)型數(shù)控機(jī)床。而絕對(duì)值式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；但其坐標(biāo)值直接從碼盤中讀出，不會(huì)有累積誤差；編碼器本身具有機(jī)械式存儲(chǔ)功能（需要外加電池），即使因停電或其它原因造成坐標(biāo)值清除，通電后，仍可找到原絕對(duì)坐標(biāo)位置。這種編碼器多用于精度和速度要求較高的數(shù)控機(jī)床，特別是控制軸數(shù)多達(dá)四、五個(gè)的加工中心機(jī)床上。

2、全閉環(huán)位置檢測(cè)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(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安裝在進(jìn)給系統(tǒng)末端的執(zhí)行部件上，實(shí)測(cè)它的位置或位移量，而安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)端部的編碼器則作為測(cè)速元件，構(gòu)成速度環(huán)。位置檢測(cè)裝置多選用光柵尺，位置信號(hào)的檢出是由光柵讀數(shù)頭完成，標(biāo)尺光柵（長(zhǎng)光柵）和指示光柵（短光柵）分別安裝在機(jī)床的移動(dòng)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(dāng)標(biāo)尺光柵沿指示光柵連續(xù)移動(dòng)時(shí)，光電元件所感應(yīng)的光電流變化規(guī)律近似正弦波形，將此正弦信號(hào)經(jīng)放大、整形、微分線路處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)。標(biāo)尺光柵移動(dòng)一個(gè)柵距產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，用計(jì)數(shù)器來計(jì)算脈沖數(shù)，則可測(cè)得機(jī)床工作臺(tái)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(diǎn)是測(cè)量精度高，而且精度可以長(zhǎng)期保持；但對(duì)工作環(huán)境的要求較高，并且測(cè)量裝置要和工作臺(tái)等長(zhǎng)，不便于在大型數(shù)控機(jī)床上使用。光柵尺多用于高精度的中、小型數(shù)控機(jī)床上。因全閉環(huán)控制系統(tǒng)將機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含在系統(tǒng)之內(nèi)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì)及調(diào)試上較困難，不及半閉環(huán)應(yīng)用的廣泛，這里不再細(xì)說了。

附：伺服電機(jī)和主軸電機(jī)的區(qū)別

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

主軸電機(jī)一般功率很大,因而電機(jī)的結(jié)構(gòu)對(duì)散熱要求更高.

工作范圍不一樣,伺服電機(jī)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(jī)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(dá)到很大的調(diào)速范圍,主軸電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一般都很低

ERN1387編碼器更換方法

1. 卸開電機(jī)后蓋,編碼器的后蓋

2. 松開編碼器安裝螺絲

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

4. 卸下編碼器 , 注意在裝卸的時(shí)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(gè)標(biāo)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(jī)的轉(zhuǎn)子不同,否則會(huì)失去轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置,如果失去了相對(duì)位置 , 老電機(jī)則需要用示波器來調(diào)整編碼器的安裝位置, 新電機(jī)則可以依據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的標(biāo)志來判斷調(diào)整編碼器的安裝位置時(shí),即可以機(jī)械調(diào)整,也可以調(diào)整驅(qū)動(dòng)參數(shù)MD1016來設(shè)置一個(gè)偏置值,但該方法僅能用在840D上 , 通過這個(gè)方法調(diào)整的電機(jī)換到別的機(jī)床上使用可能會(huì)因?yàn)轵?qū)動(dòng)參數(shù)的不同而不能正常使用.