编码器在数控机床中的应用

        增量编码器在旋转时输出脉冲,并通过计数器知道它们的位置。当编码器断电时,存储在缓冲区或外部计数器中的值将丢失。这意味着如果机器因下班或维修而被迫关闭,重新启动后,编码器将无法知道其确切位置。解决办法是增加参考点,编码器每增加一个参考点,缓冲区或计数器清零,数控系统就知道准确位置。在返回参考点之前,无法保证位置的准确性。为此,在数控机床控制中,每次开机都有一个操作的第一个参考点。刀具的加工位置,通常与工件接触,有时甚至在工件中(如钻孔、钢丝等),为了安全地进行参考点动作,必须首先手动移除加工位置。如果刀具与 X、Y 和 Z 轴成一定角度(多轴机床),则此操作变得特别困难,并且通常需要花费大量时间和精力。如图1所示,对于FANUC增量编码器使用挡铁回零。

 

图1 参考点返回示意图

        绝对编码器的出现,很好的解决了这个问题。绝对值编码器旋转时,有一个与位置对应的代码(二进制、BCD等),代码的变化可以用来确定正反方向的位置和位移,不需要一个方向电路。具有绝对零码,当断电或关机再开机时,仍可准确读出停电或关机位置码,并准确找到零码,可减少待机时间和开机时间,有效缩短回程时,又省去了限位开关,节约成本。中国台湾省和国外的数控机床,大多采用绝对式编码器。

        编码器在数控机床中的使用举例如下:

       图2 编码器在定位中的应用

       增量式光电编码器参数已知,皮带轮传动比已知。如果想在加工另一个工件后立即加工一个工件,可以计算编码器、电机停止以及工件发出的脉冲数。如图2所示

        图3 编码器在刀库选择中的应用

       ②角度编码器连接转刀库,编码器输出为当前刀号,如图3所示。

 

        图4 编码器在伺服电机中的应用

       ③利用编码器测量伺服电机的转速,并通过伺服控制系统控制其各种运行参数,如图4所示。

       结论

       目前,市场竞争加剧,数控机床的高精度、高效率是发展方向。使用绝对编码器在断电的情况下仍可读取机器的绝对位置,大大减少开机时间和待机时间,提高效率,同时也省去了限位开关,节约成本。所以旋转编码器,尤其是绝对式编码器,在数控机床中作为检测元件的使用是符合其功能要求的。

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