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(kāi)90度相位角安裝。當圓盤(pán)旋轉一個(gè)節距時(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(shí)為正方向旋轉，則B相導前A相時(shí)即為負方向旋轉，利用A相與B相的相位關(guān)系可以判別編碼器的旋轉方向，C相產(chǎn)生的脈沖為基準脈沖，又稱(chēng)零點(diǎn)脈沖，它是軸旋轉一周在固定位置上產(chǎn)生一個(gè)脈沖，在數控車(chē)床上切削螺紋時(shí)，可將它作為車(chē)刀進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)的信號使用，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，得到與轉軸轉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(guò)讀取編碼盤(pán)上的圖案來(lái)表示數值的。下圖所示的為葛萊編碼盤(pán)，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(pán)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(pán)共分為16份，要提高檢測精度，可多分。

葛萊編碼盤(pán)

3）增量式編碼器和絕對值式編碼器比較

在實(shí)際應用中，通過(guò)比較，發(fā)現增量式結構簡(jiǎn)單，成本低；但其移距是由測量信號計數讀出的，基點(diǎn)特別重要，每次開(kāi)機或因故停機后，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)生計數誤差。這種增量式編碼器多用于精度要求不是很高的經(jīng)濟型數控機床。而絕對值式的結構復雜，成本高；但其坐標值直接從碼盤(pán)中讀出，不會(huì )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控機床，特別是控制軸數多達四、五個(gè)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(jìn)給伺服系統的位置檢測裝置安裝在進(jìn)給系統末端的執行部件上，實(shí)測它的位置或位移量，而安裝在驅動(dòng)電機端部的編碼器則作為測速元件，構成速度環(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頭完成，標尺光柵（長(cháng)光柵）和指示光柵（短光柵）分別安裝在機床的移動(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。當標尺光柵沿指示光柵連續移動(dòng)時(shí)，光電元件所感應的光電流變化規律近似正弦波形，將此正弦信號經(jīng)放大、整形、微分線(xiàn)路處理后，轉換為數字脈沖信號。標尺光柵移動(dòng)一個(gè)柵距產(chǎn)生一個(gè)計數脈沖，用計數器來(lái)計算脈沖數，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(diǎn)是測量精度高，而且精度可以長(cháng)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(cháng)，不便于在大型數控機床上使用。光柵尺多用于高精度的中、小型數控機床上。因全閉環(huán)控制系統將機械傳動(dòng)機構包含在系統之內，機械傳動(dòng)機構的固有頻率、阻尼、間隙等將成為系統不穩定的因素，所以全閉環(huán)系統在設計及調試上較困難，不及半閉環(huán)應用的廣泛，這里不再細說(shuō)了。

附：伺服電機和主軸電機的區別

轉子結構不一樣,主軸電機的轉子與鼠籠電機的轉子一樣,由于沒(méi)有磁極,因而不需要相應的檢測轉子位置的信號,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,其主要區別就是ERN1381沒(méi)有附加的C相和D相信號,故更換編碼器不需要重新調整,ERN1387可以用在1PH電機上,但反過(guò)來(lái)ERN1381不能用在進(jìn)給電機上.

主軸電機一般功率很大,因而電機的結構對散熱要求更高.

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

ERN1387編碼器更換方法

1. 卸開(kāi)電機后蓋,編碼器的后蓋

2. 松開(kāi)編碼器安裝螺絲

3. 旋轉電機轉子軸,使編碼器轉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(shí)候盡量使用特制螺絲頂出來(lái),免得損壞編碼器

5. 旋轉新的編碼器,使編碼器的兩個(gè)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(guò)程中,要保證電機的轉子不同,否則會(huì )失去轉子的相對位置,如果失去了相對位置 , 老電機則需要用示波器來(lái)調整編碼器的安裝位置, 新電機則可以依據電機轉子軸上的標志來(lái)判斷調整編碼器的安裝位置時(shí),即可以機械調整,也可以調整驅動(dòng)參數MD1016來(lái)設置一個(gè)偏置值,但該方法僅能用在840D上 , 通過(guò)這個(gè)方法調整的電機換到別的機床上使用可能會(huì )因為驅動(dòng)參數的不同而不能正常使用.