第四章位置检测装置

第一章第一节数控机床的产生和发展第二节数控机床的特点和应用范围一、填空题1、第一代数控机床产生于1952年美国国麻省理工学院研究出一套试验性的数字数控系统，并把它安装在立式铣床上。

2、我国是1958年开始研究数控技术的。

3、机械加工的目标是高速、高效。

高精度。

4、在数控机床上加工工件，工件的加工精度主要取决于机床精度、插补精度、编程伺服精度。

5、最早的数控机床伺服系统执行机构采用液压转矩放大器。

二、选择题1、第一代数控机床产生于（B ）年。

A、1951B、1952C、19542、第三代数控机床产生于（ C ）年，研制出了小规模集成电路。

A、1951B、1952C、19603、经济型数控机床一般都采用（A）数控系统。

A、开环B、闭环C、半闭环4、（C）数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。

A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代三、判断题1、第三代数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。

（1 ）2、点位控制系统控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，也控制点与点之间运动的轨迹。

（2）3、第四代数控机床的标志是小型计算机。

（1）四、简答题1、简述数控机床发展的六个时代及标志。

1952电子管时代；1956晶体管时代；1960小规模集成电路；1970由计算机作控制单元的数控系统；1974以微处理器为核心的数控系统；1990柔性制造单元2、数控机床的特点是什么？适应性强；能实现复杂的运动；加工精度高；生产效率高；能减轻劳动强度，改善劳动环境，有利于科学的生产管理3、简述数控机床的应用范围。

1）多品种小批量生产的零件。

2）形状结构比较复杂的零件。

3）需要频繁改型的零件。

4）价格昂贵，不允许报废的关键零件。

5）需要最短周期制作的急需零件。

6）批量较大精度要求很高的零件。

第二节数控机床的分类一、填空题1、按控制方式划分，数控机床可分为开环、半闭环和闭环三类。

其中开环中没有检测反馈装置，控制精度较低。

2024年煤矿井下电气设备保护接地安装规定第一章总则第一条为了保障煤矿井下电气设备的安全运行，防止电气事故的发生，制定本规定。

第二条本规定适用于煤矿井下电气设备的保护接地安装，包括电力设备、照明设备、通信设备等。

第三条井下电气设备的保护接地应符合国家相关法律法规的规定，并以本规定为依据进行安装。

第四条井下电气设备的保护接地应由具备相应资质的电气工程人员进行安装和维护。

第二章接地装置第五条井下电气设备的保护接地应设置可靠的接地装置，以保证设备及人员的安全。

第六条井下电气设备的保护接地装置应选用符合国家标准的铜导体，其截面积应根据设备的负荷确定。

第七条井下电气设备的保护接地装置应与井下设备的设备接地系统相连接，以确保设备的正常运行。

第八条井下电气设备的保护接地装置的接地电阻应符合国家规定的要求，具体数值应根据设备的特点和电气负荷确定。

第九条井下电气设备的保护接地装置应设置监测装置，及时监测接地电阻的变化情况，并能够发出报警信号。

第三章安装要求第十条井下电气设备的保护接地应与井下设备的金属结构物相连接，以确保设备的安全可靠接地。

第十一条井下电气设备的保护接地应杜绝临时接地装置，确保接地装置的永久性和可靠性。

第十二条井下电气设备的保护接地应设置接地块，其数量和布置应满足相关规定，确保接地电阻的合理分布。

第十三条井下电气设备的保护接地装置应设置保护罩，防止外界因素对接地装置的影响。

第十四条井下电气设备的保护接地装置的设置位置应方便操作和维护，并符合相关规定的要求。

第四章检测与维护第十五条井下电气设备的保护接地装置应定期进行检测，确保接地装置的可靠性和有效性。

第十六条井下电气设备的保护接地装置的检测应由专业的电气工程人员进行，并记录相应的检测结果。

第十七条井下电气设备的保护接地装置的维护应定期进行，保持设备的正常运行。

第十八条井下电气设备的保护接地装置的维护应由专业的电气工程人员进行，并记录相应的维护情况。

第四章 物位检测1、某贮罐内的压力变化范围为12~15MPa,要求远传显示,试选择一台DDZ-Ⅱ型压力变送器 (包括准确度等级与量程)。

如果压力由12MPa 变化到15MPa,问这时压力变送器的输出变化了多少?如果附加迁移机构,问就是否可以提高仪表的准确度与灵敏度?试举例说明之。

解:如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有:0～10,16,25,60,100 (MPa)精度等级均为0、5级。

输出信号范围为0～10mA 。

由已知条件,最高压力为15MPa,若贮罐内的压力就是比较平稳的,取压力变送器的测量上限为若选择测量范围为0～25MPa 、准确度等级为0、5级,这时允许的最大绝对误差为由于变送器的测量范围为0～25MPa,输出信号范围为0～10mA,故压力为12MPa 时,输出电流信号为压力为15MPa 时,输出电流信号为这就就是说,当贮罐内的压力由12MPa 变化到15MPa 时,变送器的输()MPa 5.222315=⨯()MPa 125.0%5.020=⨯()mA 8.4102512=⨯()mA 6102515=⨯出电流只变化了1、2mA 。

在用差压变送器来测量液位时,由于在液位H=0时,差压变送器的输入差压信号Δp 并不一定等于0,故要考虑零点的迁移。

实际上迁移问题不仅在液位测量中遇到,在其她参数的测量中也可能遇到。

加上迁移机构,可以改变测量的起始点,提高仪表的灵敏度 (只不过这时仪表量程也要作相应改变)。

由本例题可知,如果确定正迁移量为7MPa,则变送器的量程规格可选为16MPa 。

那么此时变送器的实际测量范围为7～23MPa,即输入压力为7MPa 时,输出电流为0mA;输入压力为23MPa 时,输出电流为10mA 。

这时如果输入压力为12MPa,则输出电流为输入压力为15MPa 时,输出电流为由此可知,当输入压力由12MPa 变化到15MPa 时,输出电流变化了1、875mA,比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。

第二章 位置检测装置4．有一伺服电动机同轴安装有光电解码器，指标为1024脉冲，该电动机与螺距为6mm 的滚珠丝杠通过联轴器相联，在位置控制伺服中断4ms 内，光电编码器输出脉冲信号量经4倍频处理后，共计脉冲0.2K （1K=1024）问：1）倍频的作用。

【提示】倍频就是将一个脉冲分成多个脉冲，也称细分，编码器常采用4倍频。

倍频能提高测量分辨力，从而提高位置控制精度。

本题中，倍频后的脉冲为0.2K ，则倍频前的脉冲m 1=0.2/4=0.05K 。

2）工作台移动了多少mm ？【提示】设编码器输出脉冲N =1024P/r ，丝杠螺距t =6mm ，则m 1脉冲对应的转角θ为直线位移x 为3） 电动机的转速（r/min ）为多少？【提示】中断时间T C =4ms=0.004s ，则转速n 为5．光电编码器安装在滚珠丝杠驱动前端和末端有什么区别？【提示】参考P20图2-6及光盘课件。

丝杠在传动过程中要产生扭转变形，该变形最终要影响到工作台的位置精度。

若编码器安装在驱动前端（通常编码器和伺服电动机同轴连接），则丝杠的扭转变形量编码器无法测量到；若编码器安装在丝杠末端，编码器就能将扭转变形量测量出来，因此，编码器在末端的测量精度要比前端高。

οοο183********.010243601=⨯⨯=⨯=N m θ10．解释配置增量式位置检测装置的数控机床开机后进行“回零”操作的目的。

【提示】增量式测量装置在断电后即失去对当前位置的记忆，开机上电后需重新设置脉冲计数的起点，这一过程称为“回零”操作。

第三章 驱动电动机3．何谓步距角？步距角的大小与哪些参数有关？【提示】通电绕组电源改变一次，转子转过的角度称为步距角α。

61）图a 、b 为何种通电方式？【提示】图a 为三相三拍，图b 为三相六拍10．交流伺服电动机用于进给驱动有何好处？【提示】无机械式的电刷和换向器，维护方便，转速不随负载的变化而改变。

13．交流主轴电动机是什么样的电动机？【提示】交流主轴电动机通常为三相交流异步电动机。

第4章位移的测量第四章位移的测量4.1 位移检测位移是向量，是指物体或其某一部分的位置相对参考点在一定方向上产生的位置变化量。

因此位移的度量除要确定其大小外，还要确定其方向。

第四章位移的测量一、位移测量的分类：按被测量，位移的测量分为线位移测量和角位移测量。

按测量参数的特性，位移测量分为静态位移测量和动态位移测量。

二、位移测量注意问题：测量方向与位移方向重合位移是指物体上某一点在一定方向上的位置变动，是矢量。

如果测量方向与位移方向不重合，则测量结果仅仅反映该而不能真实反映需测位移的大小。

测量方向上的分量，位移测量时，应当根据不同的测量对象，选择适当的测量点、测量方向和测量系统。

第四章位移的测量三、常用的位移传感器电阻：应变、压阻、变阻。

电感：自感：变气隙、螺线管；互感：差动变压器；涡流。

电容：变面积、变极距、变介电常数。

霍尔元件。

光栅、光电编码盘、磁尺、激光干涉仪。

根据环境、动态特性、量程、精度、价格等参数选择。

4.1 常用位移传感器型式电阻式滑线式线位移角位移变阻器线位移角位移应变式非粘贴式的粘贴的半导体的测量范围 1_300 mm0__176;_360__176; 1_1000 mm 0_60 rad 精确度 __177;0.1% __177;0.1%__177;0.5% __177;0.5%第四章位移的测量直线性特点__177;0.1% 分辨率较好，可用于 __177;0.1% 静态或动态测量。

机械结构不牢固 __177;0.5% 结构牢固，寿命长，但分辨率差，电噪声 __177;0.5% 大__177;0.5%应变 __177;0.1% __177;0.3%应变 __177;2%_3% __177;0.25%应__177;2%_3% 变__177;1% 满刻度 __177;20%不牢固牢固，使用方便，需温度补偿和高绝缘电阻输出幅值大，温度灵敏性高第四章位移的测量型式测量范围 __177;0.2 mm 1.5_2 mm 300_____ mm__177;0.08_ __177;75 mm __177;2.5_ __177;250 mm 同步机__177;0.1__176;___177; 0.7__176; __177;0.5% __177;0.0% __177;1%_3% _lt;3% 精确度 __177;1% 直线性 __177;3% 特点电感式自感式变气隙型螺管型特大型差动变压器涡电流式0.15%_0.1 %__177;0.5%360__176;微动同步器旋转变压器 10__176; 60__176; __177;1% __177;0.05% __177;0.1%只宜用于微小位移测量测量范围较前者宽，使用方便可靠，动态性能较差分辨率好，受到磁场干扰时需屏蔽分辨率好，受被测物体材料、形状、加工质量影响可在1200 r/min 的转速下工作，坚固、对温度和湿度不敏感非线性误差与变压比和测量范围有关第四章位移的测量型式电容式变面积变间距测量范围精确度直线性特点10-3_100 mm 10-3_10 mm__177;0.005% 0.1%__177;1% 介电常数受环境温度、湿度变化的影响分辨率很好，但测量范围很小，只能在小范围内近似地保持线性霍尔元件感应同步器直线式__177;1.5 mm0.5%结构简单,动态特性好10-3_100 mm2.5__181; m/250 mm0__176;_360__176;旋转式 __177;0.5;模拟和数字混合测量系统，数字显示(直线式感应同步器的分析率可达1__181; m)第四章位移的测量型式测量范围精确度直线性特点计量光栅长光栅圆光栅磁栅长磁栅圆磁栅角度编码器接触式光电式10-3_1000 mm 0__176;_360__176; 10-3_10000 mm 0__176;_360__176;0__176;_360__176; 0__176;_360__176;3__181; m/1 mm __177;1; 5__181; m/1 mm __177;1; 10-6 r 10-8 r模拟和数字混合测量系统，数字显示(长光栅分辨率0.1_1 __181; m)测量时工作速度可达 12 m/min 分辨率好，可靠性高第四章位移的测量4.2 光栅式位移检测装置数字信号检测系统的组成数字信号检测系统的组成传感器放大器细分电路整形电路细分电路脉冲当量变换电路计数器寄存器计算机显示执行机构辨向电路数字信号检测系统的组成数字信号检测系统的组成第四章位移的测量光栅数字式传感器光栅是由很多等节距的透光的缝隙或不透光的刻线均匀、相间排列而成的光电器件。

河南科技学院新科学院2013届本科毕业论文（设计）论工业文（设计）工业机械手的设计系统工作原理及组成学生姓名：李攀所在系别：机械工程系所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：逢明华完成时间：2013/4/23目录第一章引言 (1)1.1 工业机械手概述 (1)1.2气动机械手的设计要求 (2)1.3机械手的系统工作原理及组成 (2)第二章机械手的整体设计方案 (5)2.1机械手的座标型式与自由度 (5)2.2机械手的手部结构方案设计 (6)2.3机械手的手腕结构方案设计 (6)2.4机械手的手臂结构方案设计 (6)2.5机械手的驱动方案设计 (6)2.6机械手的控制方案设计 (7)2.7机械手的主要技术参数 (7)第三章手部结构设计 (8)3.1夹持式手部结构 (8)3.1.1手指的形状和分类 (8)3.1.2设计时考虑的几个问题 (9)3.1.3手部夹紧气缸的设计 (9)第四章手腕结构设计 (13)4.1手腕的自由度 (13)4.2手腕的驱动力矩的计算 (13)4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 (13)4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 (15)4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 (15)第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核 (18)5.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (18)5.1.1手臂伸缩气缸的尺寸设计 (18)5.1.2尺寸校核 (18)5.1.3导向装置 (18)5.1.4平衡装置 (18)5.2手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (19)5.2.1 尺寸设计 (19)5.2.2尺寸校核 (19)5.3手臂回转气缸的尺寸设计与校核 (19)531 尺寸设计 (19)5.3.2尺寸校核 (19)第六章气动系统设计 (21)第七章机械手的PLC控制系统设计 (23)7.1可编程序控制器的选择及工作过程 (23)7.1.1可编程序控制器的选择 (23)7.1.2可编程序控制器的工作过程 (23)7.2可编程序控制器的使用步骤 (24)7.3机械手可编程序控制器控制方案 (24)7.3.1控制系统的工作原理及控制要求 (24)7.3.2 气动机械手的工作流程（如图7-1所示） (25)7.3.3 I/O 分配 (26)7.3.4梯形图设计 (26)第八章结论 (30)致谢 (31)参考文献： (32)第一章引言1.1工业机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。

《数控机床电气控制与PLC》练习题适用班级：2009级数控技术1~４班第一章绪论一、填空题１、数控机床自诞生至今５0多年来，其核心数控系统的发展经历了数控阶段和计算机数控阶段。

2、在数控机床上产生低速爬行主要是因机床导轨与工作台之间的摩擦力而引起的。

3、失动是由于伺服驱动系统滚珠丝杠与螺母的间隙、传动链的扭转或者构件的挠曲等因素引起的。

4、在应用上，摩擦力分成三类: 粘性摩擦力、库仑摩擦力和静摩擦力。

二、选择题１.下列关于世界第一台数控机床的描述正确的是（Ｂ)A）194６年在美国研制成功B)它是一台3坐标数控铣床C)用它来加工直升机叶片D)它用晶闸管-直流电机驱动第二章数控机床电气控制基础知识一、填空题１、低压断路器是将控制和保护的功能合为一体的电器。

2、低压断路器常作为不频繁接通和断开的电路总电源开关或者部分电路的电源开关，常见的形式有塑料外壳式断路器、小型断路器。

3、接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件四部分组成。

4、小型断路器主要用于照明配电系统和控制回路。

5、使用低压断路器实现短路保护比使用熔断器优越。

6、接触器是一种用来频繁接通或分断电路带有负载的自动控制电器。

7、接触器按其主触点通过电流的种类不同,分为直流、交流两种。

8、继电器是一种根据输入信号的变化接通或断开控制电路的电器。

９、继电器常见的类型有电磁式继电器、时间继电器、热继电器、固态继电器等。

１0、时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器。

１1、固态继电器是一种带光电隔离器的无触点开关。

1２、在选择变压器的时候，根据设备的需要，变压器有标准和非标准两种。

13、在数控机床中三相变压器主要是给伺服驱动系统供电。

14、数控机床主要使用开关电源和一体化电源。

15、绘制电气原理图时，一般分为主电路和辅助电路两部分画出。

１６、熔断器主要由熔断体和熔座两部分组成。

17、熔断体是一次性使用元件,熔断后，再次工作必须更换。

１8、数控机床上主要使用3种类型的导线:动力线、控制线、信号线。

全国高级技工学校电气自动化设备安装与维修专业教材数控机床电气线路维修习题册答案中国劳动社会保障出版社第一章数控机床电气维修基础§1-1 数控机床概述一、填空题1. 1952年、三坐标数控铣床2. 数字控制、数字化、密集度、自动化3. 计算机数控、 CNC4.控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置5. 数控装置、控制运算器、输出装置6. 伺服系统、驱动装置、执行部件7.点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床、开环控制、闭环控制8.步进电动机、传动机构9.开环10.工作台、光栅尺11.电动机的端头、丝杠的端部、光电编码器12.步进电动机、直流或交流伺服电动机二、选择题1.B2.C3.D4.A5.C6.B7.A8.B9.C三、判断题1. √ 3. × 4. √ 5. √ 6. × 7. √ 8. × 9.√ 10. ×11. ×12. × 13. √ 15. √ 16. × 17. √ 18. ×四、简答题1. 答：数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主体等组成。

（1）控制介质的作用：将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体。

（2）数控装置的作用：接受控制介质上的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的运动。

（3）伺服系统的作用是把来自CNC的指令信号转换为机床移动部件的运动，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图样要求的零件。

（4）测量反馈装置的作用：是通过测量元件将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。

2. 数控机床与普通机床的相比有什么特点？答：适应性强；加工精度高；生产效率高；自动化程度高；劳动强度低。

河南科技大学教案首页课程名称数控技术及装备任课教师张丰收第四章进给伺服系统计划学时10教学目的和要求：通过本章的学习，使学生掌握数控机床伺服机构和位置检测装置的工作原理和选用方法。

要求了解伺服系统的组成和分类，掌握步进电机及其驱动装置和常用数控机床的位置检测装置的工作原理。

重点：伺服电机及其驱动；常用位置检测装置的工作原理。

难点：数控机床常用伺服电机及其驱动和调速控制。

思考题：4-1．试述进给他伺系统的组成以及各组成环节的作用和联系。

4-2．简述闭环进给伺服系统的控制原理。

4-3．简述步进电机的工作原理和使用特性。

4-4．哪些因素影响开环进给伺服系统的精度，哪些措施可以提高系统的精度？4-5．试述位置检测装置的类型有哪些？常用的有哪些？第一节概述一.进给伺服系统的定义及组成1.定义：进给伺服系统(Feed Servo System)——以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。

2.组成：进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反馈单元；机械执行部件。

二、NC机床对数控进给伺服系统的要求1.调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内)调速范围：一般要求：稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。

2.输出位置精度要高静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误差和重复定位误差要小。

(尺寸精度)动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误差表示。

(轮廓精度)灵敏度要高，有足够高的分辩率。

3.负载特性要硬在系统负载范围内，当负载变化时，输出速度应基本不变。

即△F尽可能小；当负载突变时，要求速度的恢复时间短且无振荡。

即△t尽可能短；应有足够的过载能力。

这是要求伺服系统有良好的静态与动态刚度。

4.响应速度快且无超调这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间tp应尽可能短。

通常要求从 0→Fmax（Fmax→0），其时间应小于200ms，且不能有超调，否则对机械部件不利，有害于加工质量5.能可逆运行和频繁灵活启停。