
请问各种接近开关的测量行程?最大多少,最小多少距离?
数控机床综合械、自动化、计、测量、微电子新技术,使用了多种传感器,本文介绍的是各样的传感器在数控机床上的应用。
1 引 言 由于高精度、高速度、高效率及安全可靠的特点,在制造业技术设备更新中,数控机床正迅速地在企业得到普及。
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床,能够根据已编好的程序,使机床动作并加工零件。
它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术,使用了多种传感器,本文介绍的是各种各样的传感器在数控机床上的应用。
2 传感器简介 传感器是一种能够感受规定的被测量,并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,其输入信号(被测量)往往是非电量,输出信号常常为易于处理的电量,如电压等。
传感器种类很多,分类标准不一样,叫法也不一样,常见的有电阻传感器、电感式传感器、电容式传感器、温度传感器、压电式传感器、霍尔传感器、热电偶传感器、光电传感器、数字式位置传感器等。
在数控机床上应用的传感器主要有光电编码器、直线光栅、接近开关、温度传感器、霍尔传感器、电流传感器、电压传感器、压力传感器、液位传感器、旋转变压器、感应同步器、速度传感器等,主要用来检测位置、直线位移和角位移、速度、压力、温度等。
3 数控机床对传感器的要求 (1)可靠性高和抗干扰性强; (2)满足精度和速度的要求; (3)使用维护方便,适合机床运行环境; (4)成本低。
不同种类数控机床对传感器的要求也不尽相同,一般来说,大型机床要求速度响应高,中型和高精度数控机床以要求精度为主。
4 位移的检测 位移检测的传感器主要有脉冲编码器、直线光栅、旋转变压器、感应同步器等。
4.1 脉冲编码器的应用 脉冲编码器是一种角位移(转速)传感器,它能够把机械转角变成电脉冲。
脉冲编码器可分为光电式、接触式和电磁式三种,其中,光电式应用比较多。
在图1中,X轴和Z轴端部分别配有光电编码器,用于角位移测量和数字测速,角位移通过丝杠螺距能间接反映拖板或刀架的直线位移。
4.2 直线光栅的应用 直线光栅是利用光的透射和反射现象制作而成,常用于位移测量,分辨力较高,测量精度比光电编码器高,适应于动态测量。
在进给驱动中,光栅尺固定在床身上,其产生的脉冲信号直接反映了拖板的实际位置。
用光栅检测工作台位置的伺服系统是全闭环控制系统。
4.3 旋转变压器的应用 旋转变压器是一种输出电压与角位移量成连续函数关系的感应式微电机。
旋转变压器由定子和转子组成,具体来说,它由一个铁心、两个定子绕组和两个转子绕组组成,其原、副绕组分别放置在定子、转子上,原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关。
4.4 感应同步器的应用 感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置不同而变化的原理制成的。
其功能是将角度或直线位移转变成感应电动势的相位或幅值,可用来测量直线或转角位移。
按其结构可分为直线式和旋转式两种。
直线式感应同步器由定尺和滑尺两部分组成,定尺安装在机床床身上,滑尺安装于移动部件上,随工作台一起移动;旋转式感应同步器定子为固定的圆盘,转子为转动的圆盘。
感应同步器具有较高的精度与分辨力、抗干扰能力强、使用寿命长、维护简单、长距离位移测量、工艺性好、成本较低等优点。
直线式感应同步器目前被广泛地应用于大位移静态与动态测量中,例如用于三坐标测量机、程控数控机床、高精度重型机床及加工中心测量装置等。
旋转式感应同步器则被广泛地用于机床和仪器的转台以及各种回转伺服控制系统中。
5 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。
5.1 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。
5.2 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2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。
6 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。
7 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。
8 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。
9 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。
10 结束语 以上介绍的传感器在数控机床上的应用是目前的状况,但随着传感器和数控机床的发展,有些传感器将被淘汰,如旋转变压器等,而新的传感器将不断出现,会使数控机床更加完善,自适应更强。
有行程开关的控制线路中,怎么找那一根是公用浅
进行机械接触而可以操作的位置开关,当物体接近开关的感应面到动作距离时,不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作,从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。
接近开关是种开关型传感器(即无无触点开关),它即有行程开关、微动开关的特性,同时具有传感性能,且动作可靠,性能稳定,频率响应快,应用寿命长,抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。
产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。
接近开关又称无触点接近开关,是理想的电子开关量传感器。
当金属检测体接近开关的感应区域,开关就能无接触,无压力、无火花、迅速发出电气指令,准确反应出运动机构的位置和行程,即使用于一般的行程控制,其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力,是一般机械式行程开关所不能相比的。
它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。
在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。
接近开关具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。
因此到目前为止,接近开关的应用范围日益广泛,其自身的发展和创新的速度也是极其迅速。
2.接近开关的主要功能(1)检验距离检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置;检测车辆的位置,防止两物体相撞检测;检测工作机械的设定位置,移动机器或部件的极限位置;检测回转体的停止位置,阀门的开或关位置;检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。
(2)尺寸控制金属板冲剪的尺寸控制装置;自动选择、鉴别金属件长度;检测自动装卸时堆物高度;检测物品的长、宽、高和体积。
(3)检测物体存在有否检测生产包装线上有无产品包装箱;检测有无产品零件。
(4)转速与速度控制控制传送带的速度;控制旋转机械的转速;与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。
(5)计数及控制检测生产线上流过的产品数;高速旋转轴或盘的转数计量;零部件计数。
(6)检测异常检测瓶盖有无;产品合格与不合格判断;检测包装盒内的金属制品缺乏与否;区分金属与非金属零件;产品有无标牌检测;起重机危险区报警;安全扶梯自动启停。
(7)计量控制产品或零件的自动计量;检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量;检测浮标控制测面高度,流量;检测不锈钢桶中的铁浮标;仪表量程上限或下限的控制;流量控制,水平面控制。
(8)识别对象根据载体上的码识别是与非。
(9)信息传送ASI(总线)连接设备上各个位置上的传感器在生产线(50-100米)中的数据往返传送等。
3.接近开关分类及结构接近开关的作用是当某物体与接近开关接近并达到一定距离时,能发出信号。
它不需要外力施加,是一种无触点式的主令电器。
它的用途已远远超出行程开关所具备的行程控制及限位保护。
接近开关可用于高速计数、检测金属体的存在、测速、液位控制、检测零件尺寸以及用作无触点式按钮等。
就目前应用较为广泛的接近开关按工作原理可以分为以下几种类型:高频振荡型:用以检测各种金属体电容型:用以检测各种导电或不导电的液体或固体光电型:用以检测所有不透光物质超声波型:用以检测不透过超声波的物质电磁感应型:用以检测导磁或不导磁金属按其外型形状可分为园柱型、方型、沟型、穿孔(贯通)型和分离型。
园柱型比方型安装方便,但其检测特性相同,沟型的检测部位是在槽内侧,用于检测通过槽内的物体,贯通型在我国很少生产,而日本则应用较为普遍,可用于小螺钉或滚珠之类的小零件和浮标组装成水位检测装置等。
接近开关按供电方式可分为;直流型和交流型,按输出型式又可分为直流两线制、直流三线制、直流四线制、交流两线制和交流三线制。
(1)两线制接近开关两线制接近开关安装简单,接线方便;应用比较广泛,但却有残余电压和漏电流大的缺点。
(2)直流三线式直流三线式接近开关的输出型有NPN和PNP两种,70年代日本产品绝大多数是NPN输出,西欧各国NPN、PNP两种输出型都有。
PNP输出接近开关一般应用在PLC或计算机作为控制指令较多,NPN输出接近开关用于控制直流继电器较多,在实际应用中要根据控制电路的特性进行选择其输出形式。
4.接近开关的选型和检测(1)接近开关的选型对于不同的材质的检测体和不同的检测距离,应选用不同类型的接近开关,以使其在系统中具有高的性能价格比,为此在选型中应遵循以下原则:1)当检测体为金属材料时,应选用高频振荡型接近开关,该类型接近开关对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏。
对铝、黄铜和不锈钢类检测体,其检测灵敏度就低。
2)当检测体为非金属材料时,如;木材、纸张、塑料、玻璃和水等,应选用电容型接近开关。
3)金属体和非金属要进行远距离检测和控制时,应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。
4)对于检测体为金属时,若检测灵敏度要求不高时,可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。
(2)接近开关技术指标检测 1)动作距离测定;当动作片由正面靠近接近开关的感应面时,使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离,测得的数据应在产品的参数范围内。
2)释放距离的测定;当动作片由正面离开接近开关的感应面,开关由动作转为释放时,测定动作片离开感应面的最大距离。
3)回差H的测定;最大动作距离和释放距离之差的绝对值。
4)动作频率测定;用调速电机带动胶木圆盘,在圆盘上固定若干钢片,调整开关感应面和动作片间的距离,约为开关动作距离的80%左右,转动圆盘,依次使动作片靠近接近开关,在圆盘主轴上装有测速装置,开关输出信号经整形,接至数字频率计。
此时启动电机,逐步提高转速,在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下,可由频率计直接读出开关的动作频率。
5)重复精度测定;将动作片固定在量具上,由开关动作距离的120%以外,从开关感应面正面靠近开关的动作区,运动速度控制在0.1mm\\\/s上。
当开关动作时,读出量具上的读数,然后退出动作区,使开关断开。
如此重复10次,最后计算10次测量值的最大值和最小值与10次平均值之差,差值大者为重复精度误差.接近开关的工作原理1、电感式接近开关工作原理电感式传感器由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。
振荡器产生一个交变磁场。
当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致振荡衰减,以至停振。
振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,触发驱动控制器件,从而达到非接触式之检测目的。
2 、电容式接近开关的工作原理电容式接近开关的感应面由两个同轴金属电极构成,很象“打开的”电容器电极,该两个电极构成一个电容,串接在RC振荡回路内。
电源接通时,RC振荡器不振荡,当一目标朝着电容器的电靠近时,电容器的容量增加,振荡器开始振荡。
通过后级电路的处理,将振和振荡两种信号转换成开关信号,从而起到了检测有无物体存在的目的。
该传感器能检测金属物体,也能检测非金属物体,对金属物体可以获得最大的动作距离,对非金属物体动作距离决定于材料的介电常数,材料的介电常数越大,可获得的动作距离越大。
3 、霍尔开关的工作原理磁式开关是接近开关,它(甚至透过非黑色金属)响应于一个永久的磁场。
作用距离大于电感接近开关。
响应曲线与永久磁场的方向有关。
当一个目标(永久磁铁或外部磁场)接近时,线圈铁芯的导磁性(线圈的电感量L是由它决定的)变小,线圈的电感量也减小,Q值增加。
激励振荡器振荡,并使振荡电流增加。
当一个磁性目标靠近时,磁式传感器的电流消耗随之增加。
优点:---传感器可以安装在金属中
用传感器代替行程开关有什么优点
传感器能够提供直线移动部件任意位置的动、静绝对位移信息。
替代传统的行程开关,使定位精度提高两个数量级以上,并可任意设置,也可进行移动量测量
6千伏真空开关行程如何测量
用尺子
怎么用数字万用表检车按钮、行程开关质量好坏?
光用万用表是无法检测质量的,只能测试通断,具体做法是:将万用表打到蜂鸣档,吧两个表笔分别与接线端子连接,常开触点不按不响,按下则响,常闭触点不按响,按下不响。
行程开关和接近开关工作原理有何不同
其实至少是两根,另一是外壳了,直接作地,也就是低电势点. 它的内个双向稳压管的工作电源即来源由此。
它不导通时也有微弱的电流通过,以此来保持内部电子电路的工作,导通时有一定的压降,同样是为了给电路工作。
它的电子电路是集成电路,耗电极微,输出用可控硅。
另外还有一种是用霍尔元件做的,是一种磁敏开关,常用在铝气缸上面,气缸里的活塞带有磁性,这样就只要两根线 接近开关工作原理分类: 接近开关工作原理 电感式接近开关工作原理 电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器,它由LC高频振荡器和放大处理电路组成,利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时,使物体内部产生涡流。
这个涡流反作用于接近开关,使接近开关振荡能力衰减,内部电路的参数发生变化,由此识别出有无金属物体接近,进而控制开关的通或断。
这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。
电容式接近开关系列 电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器,它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是物体的本身,当物体移向接近开关时,物体和接近开关的介电常数发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化,由此便可控制开关的接通和关断。
这种接近开关的检测物体,并不限于金属导体,也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时,可以顺时针调节多圈电位器(位于开关后部)来增加感应灵敏度,一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。
霍尔开关工作原理 原理简介 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。
两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为 U=K·I·B\\\/d 其中K为霍尔系数,I为薄片中通过的电流,B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度,d是薄片的厚度。
由此可见,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。
霍尔开关属于这种有源磁电转换器件,它是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号,同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。
霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的,当B值达到一定的程度(如B1)时,霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。
输出端一般采用晶体管输出,和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分



