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90度相位角安裝。當圓盤旋轉一個節距時，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相時為正方向旋轉，則B相導前A相時即為負方向旋轉，利用A相與B相的相位關系可以判別編碼器的旋轉方向，C相產生的脈沖為基準脈沖，又稱零點脈沖，它是軸旋轉一周在固定位置上產生一個脈沖，在數控車床上切削螺紋時，可將它作為車刀進刀點和退刀點的信號使用，以保證切削的螺紋不會亂扣。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讀取編碼盤上的圖案來表示數值的。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，由里向外每一環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。圖中的碼盤共分為16份，要提高檢測精度，可多分。

葛萊編碼盤

3）增量式編碼器和絕對值式編碼器比較

在實際應用中，通過比較，發現增量式結構簡單，成本低；但其移距是由測量信號計數讀出的，基點特別重要，每次開機或因故停機后，都要重回參考點；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中讀出，不會有累積誤差；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、五個的加工中心機床上。

2、全閉環位置檢測裝置

還有一種全閉環控制方式，可獲得比半閉環更高的位移精度。這種進給伺服系統的位置檢測裝置安裝在進給系統末端的執行部件上，實測它的位置或位移量，而安裝在驅動電機端部的編碼器則作為測速元件，構成速度環。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（長光柵）和指示光柵（短光柵）分別安裝在機床的移動部件及固定部件上，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時，光電元件所感應的光電流變化規律近似正弦波形，將此正弦信號經放大、整形、微分線路處理后，轉換為數字脈沖信號。標尺光柵移動一個柵距產生一個計數脈沖，用計數器來計算脈沖數，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。光柵尺的特點是測量精度高，而且精度可以長期保持；但對工作環境的要求較高，并且測量裝置要和工作臺等長，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。因全閉環控制系統將機械傳動機構包含在系統之內，機械傳動機構的固有頻率、阻尼、間隙等將成為系統不穩定的因素，所以全閉環系統在設計及調試上較困難，不及半閉環應用的廣泛，這里不再細說了。

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,但反過來ERN1381不能用在進給電機上.

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. 卸開電機后蓋,編碼器的后蓋

2. 松開編碼器安裝螺絲

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 , 注意在裝卸的時候盡量使用特制螺絲頂出來,免得損壞編碼器

5. 旋轉新的編碼器,使編碼器的兩個標志重合

6. 按以上相反的順序安裝編碼器

注意:在安裝編碼器的過程中,要保證電機的轉子不同,否則會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判斷調整編碼器的安裝位置時,即可以機械調整,也可以調整驅動參數MD1016來設置一個偏置值,但該方法僅能用在840D上 , 通過這個方法調整的電機換到別的機床上使用可能會因為驅動參數的不同而不能正常使用.