傳感器在數(shù)控機床中的應(yīng)用

數(shù)控機床中的傳感器的基本要求

1）傳感器具有較強的抗干擾性和較高的可靠性；

2）傳感器要達到速度及精度方面的標(biāo)準(zhǔn)和要求；

3）傳感器的使用和維護工作較為方便；

4）傳感器的成本較低。

不同類型的數(shù)控機床對傳感器的一些要求也存在著差異，通常情況下，高精度、中型數(shù)控機床對傳感器的要求著重體現(xiàn)在精度上，而大型數(shù)控機床對傳感器的要求主要體現(xiàn)在速度響應(yīng)度上。

1、位移檢測的應(yīng)用 

對位移檢測的數(shù)控機床中的傳感器著重包括直線光柵、脈沖編碼器以及旋轉(zhuǎn)變壓器等。

1）直線光柵的一些應(yīng)用

直線光柵是通過對光的反射、投射現(xiàn)象進行運用而制成的，通常被運用在位移的檢測上，其辨認(rèn)能力較高，檢測準(zhǔn)確度高于光編碼器，在動態(tài)測量中被廣泛的運用。

在進給驅(qū)動過程中，在床身上對光柵進行固定。拖板移動的實際位移在直線光柵所產(chǎn)生的一些脈沖信號上被直接性的反映出來。利用直線光柵對工作臺的具體位置進行檢測的伺服系統(tǒng)是一個全閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2）脈沖編碼器的一些應(yīng)用

脈沖編碼器是一種轉(zhuǎn)速傳感器或是角位移傳感器，此傳感器可以將機械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化成一種電脈沖。脈沖編碼器有三種類型，分別是電磁式、接觸式以及光電式。在以上三種脈沖編碼器中，光電式的運用較為廣泛，在x軸、z軸端各配有一個光點編碼器，其主要運用于對數(shù)字、角位移的檢測，角位移基于絲杠螺距對刀架的直線位移進行間接性的反映。

3）旋轉(zhuǎn)變壓器的一些應(yīng)用

旋轉(zhuǎn)變壓器就是感應(yīng)式微電機，在該旋轉(zhuǎn)變壓器中，其角位移量與輸出電壓之間是一種連續(xù)函數(shù)的關(guān)系。轉(zhuǎn)子與定子共同構(gòu)成旋轉(zhuǎn)變壓器，詳細(xì)來講，旋轉(zhuǎn)變壓器由兩個轉(zhuǎn)子繞組、一個鐵心以及兩個定子繞組構(gòu)成，在轉(zhuǎn)子及定子上各自放置著旋轉(zhuǎn)變壓器的副繞組和原繞組，原繞組和副繞組間的電磁耦合度與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角存在一定的關(guān)系。

位置傳感器與位移傳感器之間存在一定的差異。位置傳感器主要分為接近式傳感器與接觸式傳感器。

1）接觸式傳感器的應(yīng)用

接觸式傳感器的觸頭通常由兩個物體相互接觸并擠壓進行相應(yīng)的工作，經(jīng)常見到的有行程開關(guān)以及二維矩陣式位置傳感器等等。行程開關(guān)的構(gòu)架比較簡單、成本廉價且運行動作可靠。如果一個物體在運行中碰到行程開關(guān)時，行程開關(guān)的內(nèi)部觸頭將產(chǎn)生動作，進而實現(xiàn)整個過程的控制，倘若在x軸、y軸以及z軸兩端各自配置一個行程開關(guān)，那么該行程開關(guān)將對移動范圍進行了控制。在機械手掌的內(nèi)側(cè)對二維矩陣式位置傳感器進行相應(yīng)的安裝和配置，該傳感器主要用在對其自身和一個物體間的接觸位置進行檢測。

2）接近開關(guān)的應(yīng)用

所謂接近開關(guān)，指某種物體和接近開關(guān)相距事先設(shè)定的距離時，能發(fā)出“動作"信號的一種開關(guān)，接近開關(guān)與物體之間沒有必要直接接觸。接近開關(guān)主要有霍爾式、自感式以及電容式等。在數(shù)控機床中，接近開關(guān)著重運用于對工作臺行程、刀架選刀以及油缸等的一些控制。

霍爾傳感器是利用霍爾現(xiàn)象制成的傳感器。將鍺等半導(dǎo)體置于磁場中，在一個方向通以電流時，則在垂直的方向上會出現(xiàn)電位差，這就是霍爾現(xiàn)象。將小磁體固定在運動部件上，當(dāng)部件靠近霍爾元件時，便產(chǎn)生霍爾現(xiàn)象，從而判斷物體是否到位。

3、速度檢測的應(yīng)用

速度傳感器就是把速度轉(zhuǎn)化成電信號的一種傳感器，該種傳感器一方面可對直線速度進行檢測，另一方面也能對角速度進行檢測，在數(shù)控機床中常見的有脈沖編碼器以及測速發(fā)電機等。

脈沖編碼器每經(jīng)過一個單位角位移就產(chǎn)生一個脈沖，同時和定時器相互配合對角速度進行檢測。測速發(fā)電機有直流、交流測速發(fā)電機兩種；測速發(fā)電機具有以下兩個特點，其一、測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和輸出電壓之比的斜率較大；其二、測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和輸出電壓之間成線性關(guān)系。

通常情況下，速度傳感器在數(shù)控機床中主要運用在對數(shù)控系統(tǒng)伺服單元的速度檢測上。

4、壓力檢測的應(yīng)用

壓力傳感器就是把壓力轉(zhuǎn)化成電信號的一種傳感器。依據(jù)壓力傳感器的工作原理，可將其劃分成電容式、壓電式、壓阻式傳感器。

壓力傳感器是檢測固體以及氣體等物質(zhì)之間的一種作用能量的合稱。電容式壓力傳感器的兩個電極與電極面積之間的距離決定了該傳感器的電容量，電容式壓力傳感器由于其穩(wěn)定性能好、靈敏度較高等，在數(shù)控機床中得到了廣泛的運用。

壓力傳感器在數(shù)控機床中可對工件夾緊進行相應(yīng)的檢測，如果設(shè)定值大于夾緊力時，將出現(xiàn)被夾工件松動的現(xiàn)象，同時，系統(tǒng)出現(xiàn)報警聲音，停止工作。除此之外，也可以利用壓力傳感器對車刀切削力的一些變化進行相應(yīng)的檢測。

5、溫度檢測和應(yīng)用

溫度傳感器就是將溫度高低轉(zhuǎn)化成另外一種信號、電阻值大小的設(shè)備。通常所見的就是熱敏電阻傳感器或者熱電阻傳感器等。溫度傳感器在數(shù)控機床中通過對溫度進行檢測，進而進行相應(yīng)的過熱保護和溫度補償。

在數(shù)控機床的運行過程中，移動部件切削、電動機運轉(zhuǎn)等均會產(chǎn)生不同程度的溫度，并且這些熱量不易盡快發(fā)散，分部不均衡，很容易造成溫度上的差異，致使數(shù)控機床出現(xiàn)發(fā)熱變形的現(xiàn)象，在很大程度上給零件的加工精度帶來影響，為了避免由于以上現(xiàn)象的出現(xiàn)，在數(shù)控機床的一些易受溫度影響的部位安裝溫度傳感器，該設(shè)置能將溫度信號轉(zhuǎn)變成一種電信號傳達到數(shù)控系統(tǒng)中，從而進行一定的溫度補償。

除此之外，在電動機等一些設(shè)備或部件需要過熱保護的部位，應(yīng)當(dāng)安裝相應(yīng)的溫度傳感器，從而進行一定的過熱保護。

6、刀具磨損監(jiān)控和應(yīng)用

刀具磨損在一定程度上會給工件的表面粗糙度及尺寸精度造成影響，所以，為了避免上述現(xiàn)象在數(shù)控機床中出現(xiàn)，有必要對刀具磨損進行相應(yīng)的監(jiān)控。當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)磨損時，在機床主軸電動機上會出現(xiàn)荷載加大的現(xiàn)象，同時電動機的電壓及電流會隨之發(fā)生變化，電動機功率同樣也發(fā)生了變化，通過霍爾傳感器對功率變化進行檢測。當(dāng)功率變化到數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)報警、機車出現(xiàn)停止運行的現(xiàn)象時，應(yīng)當(dāng)立刻對刀具進行相應(yīng)的調(diào)整或者替換。