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CNC数控系统上的传感器(二)

位置的检测

位置传感器可用来检测位置,反映某种状态的开关,和位移传感器不同。位置传感器有接触式和接近式两种。

1、 接触式传感器的应用

接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作,常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中,碰到行程开关时,其内部触头会动作,从而完成控制,如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关,则可以控制移动范围。二维矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧,用于检测自身与某个物体的接触位置。

2、 接近开关的应用

接近开关是指当物体与其接近到设定距离时就可以发出“动作”信号的开关,它无需和物体直接接触。接近开关有很多种类,主要有自感式、差动变压器式、电涡流式、电容式、干簧管、霍尔式等。

接近开关在数控机床上的应用主要是刀架选刀控制、工作台行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。

在刀架选刀控制中,如图所示,从左至右的四个凸轮与接近开关SQ4~SQ1相对应,组成四位二进制编码,每一个编码对应一个刀位,如0110对应6号刀位;接近开关SQ5用于奇偶校验,以减少出错。刀架每转过一个刀位,就发出一个信号,该信号与数控系统的刀位指令进行比较,当刀架的刀位信号与指令刀位信号相符时,表示选刀完成。

             

霍尔传感器是利用霍尔现象制成的传感器。将锗等半导体置于磁场中,在一个方向通以电流时,则在垂直的方向上会出现电位差,这就是霍尔现象。将小磁体固定在运动部件上,当部件靠近霍尔元件时,便产生霍尔现象,从而判断物体是否到位。

速度的检测

速度传感器是一种将速度转变成电信号的传感器,既可以检测直线速度,也可以检测角速度,常用的有测速发电机和脉冲编码器等。

测速发电机具有的特点是:

(1)输出电压与转速严格成线性关系;

(2)输出电压与转速比的斜率大。可分成交流和直流两类。

脉冲编码器在经过一个单位角位移时,便产生一个脉冲,配以定时器便可检测出角速度。

在数控机床中,速度传感器一般用于数控系统伺服单元的速度检测。

压力的检测

压力传感器是一种将压力转变成电信号的传感器。根据工作原理,可分为压电式传感器、压阻式传感器和电容式传感器。


它是检测气体、液体、固体等所有物质间作用力能量的总称,也包括测量高于大气压的压力计以及测量低于大气压的真空计。


电容式压力传感器的电容量是由电极面积和两个电极间的距离决定,因灵敏度高、温度稳定性好、压力量程大等特点近来得到了迅速发展。在数控机床中,可用它对工件夹紧力进行检测,当夹紧力小于设定值时,会导致工件松动,系统发出报警,停止走刀。另外,还可用压力传感器检测车刀切削力的变化。再者,它还在润滑系统、液压系统、气压系统被用来检测油路或气路中的压力,当油路或气路中的压力低于设定值时,其触点会动作,将故障信号送给数控系统。

温度的检测

温度传感器是一种将温度高低转变成电阻值大小或其它电信号的一种装置。常见的有以铂、铜为主的热电阻传感器、以半导体材料为主的热敏电阻传感器和热电偶传感器等。在数控机床上,温度传感器用来检测温度从而进行温度补偿或过热保护。

在加工过程中,电动机的旋转、移动部件的移动、切削等都会产生热量,且温度分布不均匀,造成温差,使数控机床产生热变形,影响零件加工精度,为了避免温度产生的影响,可在数控机床上某些部位装设温度传感器,感受温度信号并转换成电信号送给数控系统,进行温度补偿。

此外,在电动机等需要过热保护的地方,应埋设温度传感器,过热时通过数控系统进行过热报警。

刀具磨损的监控

刀具磨损到一定程度会影响到工件的尺寸精度和表面粗糙度,因此,对刀具磨损要进行监控。当刀具磨损时,机床主轴电动机负荷增大,电动机的电流和电压也会变化,功率随之改变,功率变化可通过霍尔传感器检测。功率变化到一定程度,数控系统发出报警信号,机车停止运转,此时,应及时进行刀具调整或更换。