主轴编码器

steptec主轴编码器定义
（原创版）
目录
1.主轴编码器的定义
2.主轴编码器的作用
3.主轴编码器的分类
4.主轴编码器的结构和工作原理
5.主轴编码器在数控车床中的应用
正文
主轴编码器是一种测量主轴旋转速度的设备，主要用于数控车床中，以确保车削螺纹不会乱扣。

它能将主轴的角位移转换成电脉冲信号，从而实现对主轴位置和速度的精确控制。

主轴编码器主要有两种类型：增量式和绝对式。

增量式主轴编码器上，有一个光电码盘，每转产生一个脉冲信号，这个信号又叫做零标志脉冲。

在数控车床中，零标志脉冲用于精确机床的参考点，以便控制车刀的进刀点和退刀点。

绝对式主轴编码器则采用格雷码码盘，通过读取码盘上的图案来确定主轴的位置。

主轴编码器的结构主要由光电码盘和转子组成。

光电码盘上有一条透光条文，每转产生一个脉冲信号。

转子则随着主轴一起转动，将主轴的角位移转换成电脉冲信号。

在主轴编码器的工作过程中，转子与光电码盘之间的相对位置关系会直接影响编码器的输出信号。

在数控车床中，主轴编码器的应用非常关键。

通过脉冲信号，可以精确控制车刀的进刀点和退刀点，保证螺纹的正确加工。

此外，主轴编码器还能实现主轴的准停，提高数控车床的工作效率和加工精度。

总之，主轴编码器在数控车床中起着举足轻重的作用，它保证了螺纹
的正确加工，提高了数控车床的工作效率和加工精度。

技术报告No.文件信息文件名称类别发布日期第三方主轴编码器连接说明主轴/电源模块2014-12-11发布范围北京发那科机电有限公司全体营销业务线北京发那科机电有限公司技术部机床厂最终用户关键词：主轴编码器，主轴电机编码器，第三方改版记录：版本改版内容修订人日期1.0 新发布田峰2014-11-08文件审批记录：编写人业务审核批准人报送田峰目录1、编码器接口类型 (3)1.1 JYA2,JYA4管脚分配 (4)1.2 JYA3管脚分配 (4)1.3 JA41管脚分配 (5)2、信号类型详述 (5)2.1 1Vpp信号 (5)2.2方波信号 (5)3、参数详述 (6)3.1主轴电机传感器参数设置 (7)3.1.1电机传感器类型设定--NO.4010 (7)3.1.2电机传感器线数设置--NO.4011，NO.4334 (7)3.1.3速度低于10min-1时一转信号的检测--NO.4394 (8)3.2主轴位置传感器参数设置 (8)3.2.1主轴位置传感器类型设置--NO.4002 (8)3.2.2主轴位置传感器线数设置--NO.4003、NO.4361 (9)3.2.2.1主轴位置传感器类型是（a）~（j）的情形 (9)3.2.2.2主轴位置传感器类型是（k）的情形 (9)3.2.2.3主轴位置传感器类型是（l）的情形 (9)3.2.3速度低于10min-1时一转信号的检测--NO.4394 (9)3.3电机温度检测参数设置 (10)4、第三方编码器设置说明 (10)4.1第三方主轴电机传感器设置 (10)4.2第三方主轴位置传感器设置 (10)附录 (11)A.放大器型号 (11)B. 1Vpp信号的电气规格 (11)C. 方波信号的电气规格 (14)D. 带串行接口的放大器规格 (14)E. 各传感器软件版本要求 (15)1）具体放大器型号请参考附录A2）系统背面JA41接口，同时具有方波的串行、并行信号管脚，根据不同主轴使用不同管脚1.2JYA3管脚分配（a）并行输出（b）αi串行接口（c）α串行接口（a）串行主轴注释：1）使用模拟主轴时，需要连接JA40的5、7（1）单极输出A,B相信号（2）差分输出A,B相信号（3）单极输出Z相信号（正弦波）（4）差分输出Z相信号（方波）2.2方波信号方波信号按输出方式有两种类型：（a）并行输出、（b）串行输出；按Z相信号的宽度分，有：（1）并行输出（TTL信号））正常宽度Z相信号（4）窄宽度Z相信号当为3.1.1节中的传感器（b）和（d）设置此参数时，必须注意以下问题。

机床主轴的概念及主轴编码器的安装与故障诊断(车床)机床主轴的概念及主轴编码器的安装与故障诊断rs－sy-802cbl数控机床综合实验系统实验指导书实验五机床主轴概念及主轴编码器（车床）的安装与故障诊断一、实验目的1.让学生了解机床主轴的工作原理和主轴编码器的相关知识。

2.相关故障的分析方法及解决方案。

二、实验设备1.Rs-sy-802cbl数控机床综合实验系统三、实验必备知识1.在电气控制方面，机床主轴的控制不同于机床伺服轴的控制。

一般来说，机床主轴的控制系统是速度控制系统，而机床伺服轴的控制系统是位置控制系统。

换句话说，主轴编码器通常不用于位置反馈（也不用于速度反馈），而仅用作速度测量元件。

从主轴编码器获得的数据通常有两个目的。

一个用于主轴转速显示；第二种是用于主轴和伺服轴一起工作的场合（如螺纹切削、恒线速加工、g95旋转进给等）。

注：当机床主轴驱动单元使用了带速度反馈的驱动装置以及标准主轴电机时，主轴可以根据需要工作在伺服状态。

此时，主轴编码器作为位置反馈元件使用。

2.车床主轴通常是车床为加工工件提供的动力；主轴带动工件旋转铣削，相应的机床为铣床。

主轴电机通常有两种类型：普通电机和标准主轴电机（相应的驱动装置也分为开环和闭环）。

3、主轴驱动装置，有普通变频器和闭环主轴驱动装置等，普通变频器的生产厂家很多，目前市场上流行的有德国西门子公司、日本三肯、安川等。

闭环主轴驱动装置一般由各数控公司自行研制并生产，如西门子公司的611系列，日本发那克公司的α系列等。

4.主轴编码器：机床主轴编码器一般直接安装在主轴上或主轴附近，并通过相应的传动装置与主轴连接，以便能真实地向数控系统反映主轴的速度、方向等信号。

主轴编码器通常有三个信号通道：A、B和Z。

两个通道A和B是相差90度的脉冲信号。

第二个通道主要反映主轴的速度和方向。

数控系统根据两个通道每单位时间的脉冲数计算主轴转速，并根据通道A和通道B之间的相位差判断主轴的旋转方向。

技术报告No.文件信息文件名称类别发布日期第三方主轴编码器连接说明主轴/电源模块2014-12-11发布范围北京发那科机电有限公司全体营销业务线北京发那科机电有限公司技术部机床厂最终用户关键词：主轴编码器，主轴电机编码器，第三方改版记录：版本改版内容修订人日期1.0 新发布田峰2014-11-08文件审批记录：编写人业务审核批准人报送田峰目录1、编码器接口类型 (3)1.1 JYA2,JYA4管脚分配 (4)1.2 JYA3管脚分配 (4)1.3 JA41管脚分配 (5)2、信号类型详述 (5)2.1 1Vpp信号 (5)2.2方波信号 (5)3、参数详述 (6)3.1主轴电机传感器参数设置 (7)3.1.1电机传感器类型设定--NO.4010 (7)3.1.2电机传感器线数设置--NO.4011，NO.4334 (7)3.1.3速度低于10min-1时一转信号的检测--NO.4394 (8)3.2主轴位置传感器参数设置 (8)3.2.1主轴位置传感器类型设置--NO.4002 (8)3.2.2主轴位置传感器线数设置--NO.4003、NO.4361 (9)3.2.2.1主轴位置传感器类型是（a）~（j）的情形 (9)3.2.2.2主轴位置传感器类型是（k）的情形 (9)3.2.2.3主轴位置传感器类型是（l）的情形 (9)3.2.3速度低于10min-1时一转信号的检测--NO.4394 (9)3.3电机温度检测参数设置 (10)4、第三方编码器设置说明 (10)4.1第三方主轴电机传感器设置 (10)4.2第三方主轴位置传感器设置 (10)附录 (11)A.放大器型号 (11)B. 1Vpp信号的电气规格 (11)C. 方波信号的电气规格 (14)D. 带串行接口的放大器规格 (14)E. 各传感器软件版本要求 (15)1）具体放大器型号请参考附录A2）系统背面JA41接口，同时具有方波的串行、并行信号管脚，根据不同主轴使用不同管脚1.2JYA3管脚分配（a）并行输出（b）αi串行接口（c）α串行接口（a）串行主轴注释：1）使用模拟主轴时，需要连接JA40的5、7（1）单极输出A,B相信号（2）差分输出A,B相信号（3）单极输出Z相信号（正弦波）（4）差分输出Z相信号（方波）2.2方波信号方波信号按输出方式有两种类型：（a）并行输出、（b）串行输出；按Z相信号的宽度分，有：（1）并行输出（TTL信号））正常宽度Z相信号（4）窄宽度Z相信号当为3.1.1节中的传感器（b）和（d）设置此参数时，必须注意以下问题。

主轴驱动基本要求一．对主传动的要求数控机床与普通机床一样，有主运动及进给运动。

相应地，存在着主传动链及进给传动链。

由于数控机床的高自动化及高精度，对主运动提出了更高的要求。

1．转速高，功率大：数控机床对工件能完成大切削用量的粗加工及高速旋转下的精加工。

粗加工时，扭矩大；精加工时，转速高。

而数控机床的功率P=T•N，无论是T大，还是N大，都会使得功率大。

2．变速范围宽，且能实现无级变速：满足不同的加工要求，就要有不同的加工速度。

由于数控机床的加工通常在自动的情况下进行，尽量减少人的参与，因而要求能够实现无级变速。

3．实现恒切削速度加工：在加工端面时，为了保证端面稳定的加工质量，要求工件端面的各部位能保持恒定的线切削速度。

设：主轴的恒定的旋转速度为N，线速度V=N•ΠD，即随着直径的减少，V也在减少，为了获得稳定的线速度，随着加工的进行，通过调节主轴的转速N使得保持恒定的线切削速度。

4．主传动链尽可能短：传动链越短，则累积误差越小。

5．实现刀具的快速或自动装卸：主运动是刀具旋转运动的数控机床，由于机床可以进行多工序加工，工序变换是时刀具也要更换，因此要求能够自动换刀。

二．主运动的变速方式及实现1．分段无级变速：•实现：交流或直流无级变速电机+齿轮变速•适用范围：适用于大、中型数控机床，特别是粗加工的场合。

确保低速时主轴输出大扭矩特性的要求。

•无级变速电机的特性：从图中可以看出，无级变速电机低速时为恒扭矩输出；高速时为恒功率输出。

2．通过带传动的主传动：•实现：交流或直流无级变速电机+同步带传动•适用范围：适用于小型数控机床，特别是低扭矩特性要求的主轴•带传动：同步带是一种综合了带、链传动优点的新型传动。

同步带的结构如图所示，带的工作面及带轮的外圆上均制成齿状，通过带轮与轮齿相啮合，作无滑动的啮合传动。

•带传动的优点：ａ．无滑动，传动比准确。

ｂ．传动效率高，可达98﹪。

ｃ．传动平稳，噪声小（带传动具有吸振的功能）。

主轴编码器的工作原理及常见故障分析作者：王建国王银洲来源：《职业·中旬》2013年第02期摘要：本文介绍了主轴编码器在数控车床上的作用、工作原理以及常见故障和解决方法。

关键词：数控车床主轴编码器数控故障一、主轴编码器的作用和工作原理主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生器，通过中间轴上的齿轮1∶1地同步传动。

数控车床的车螺纹加工时，为了满足切削螺距的需要，要求主轴每转一周，刀具准确地移动一个螺距（导程）。

系统通过主轴编码器的反馈脉冲信号实现主轴旋转与进给轴的插补功能，完成主轴位置脉冲的计数与进给同步控制。

此外，主轴编码器还可实现恒线速度切削控制。

光电脉冲发生器的原理如图1所示。

在漏光盘上，沿圆周刻有两圈条纹，外圈为圆周等分线条，例如：1024条，作为发送脉冲用，内圈仅1条。

在光栏上，刻有透光条纹A、B、C，A与B之间的距离应保证当条纹A与漏光盘上任一条纹重合时，条纹B应与漏光盘上另一条纹的重合度错位1/4周期。

在光栏的每一条纹的后面均安置光敏三极管一只，构成一条输出通道。

图1 光电脉冲发生器的原理图灯泡发出的散射光线经过聚光镜聚光后成为平行光线，当漏光盘与主轴同步旋转时，由于漏光盘上的条纹与光栏上的条纹出现重合和错位，使光敏管受到光线亮、暗的变化，引起光敏管内电流大小发生变化，变化的信号电流经整流放大电路输出矩形脉冲。

由于条纹A与漏光盘条纹重合时，条纹B与另一条纹错位1/4周期，因此 A、B两通道输出的波形相位也相差1/4周期。

脉冲发生器中漏光盘内圈的一条刻线与光栏上条纹C重合时输出的脉冲为同步（起步，又称零位）脉冲。

利用同步脉冲，数控车床可实现加工控制，也可作为主轴准停装置的准停信号。

数控车床车螺纹时，利用同步脉冲作为车刀进刀点和退刀点的控制信号，以保证车削螺纹不会乱扣。

主轴编码器一般与主轴采用1∶1齿轮传动且采用同步带连接，编码器为1024脉冲／转，经过系统４倍频电路得到4096个脉冲。

提升机主轴编码器山东泰鼎矿山机械公司培训中心提升机主轴编码器（光电编码器)■外形图：本编码器安装 安装在提升机滚筒主轴一侧。

，通过联轴器 与主轴连接。

■用途及特点：广泛用于自动控制、自动测量、遥控、计算技术以及在数控技术上作角度和纵坐标的测量等。

在提升机上使用光电编码器主要用来自动测量、自动控制提升机的上、下过卷、上、下第一、二次减速、超速安全保护（通过PLC 、触摸屏等组成的控制系统）和适时显示提升机的速度及井深等。

其特点是坚固、可靠性高、寿命长、耐环境强等。

■工作原理：采用圆光栅，经光电转换，将轴的角度位移转换成电脉冲信号。

（见下图）旋转轴 光栅盘 接收元件 狭缝 发光元件■产品型号及编号：LF-100BM-C5-26A （15m 电缆）型号 零位信号 插座、电源电压A 、B 路输出脉冲的1／10 90度相位差二信号信号处理 输出 PLCX0\X 1\X2上型号的编码器接线时注意：电缆线中的白线接DC24V正极，黑线接DC24V 负极，红线接PLCCPU的输入点X0；绿色线接PLCCPU的输入点X1，X2与X1短接。

（其他型号的编码器按说明书的接线表接线）■主轴编码器使用注意事项：一、机械方面：1、由于编码器属于高精度机电一体化设备，所以编码器轴与用户端输出轴之间需要采用弹性软连接，以免因用户轴的串动、跳动而造成编码器轴系和码盘的损坏。

2、安装时注意允许的轴负载。

3、应保证编码器轴与用户输出轴的不同周度小于0.15mm，与轴线的偏角小于2°4、安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损坏轴系和码盘。

5、长期使用时，定期检查固定编码器的螺钉是否松动。

二、电气方面：1、配线时应采用屏蔽电缆。

2、接地线尽量粗一些，一般应大于1.5平方，应接地良好，不要有静电。

3、编码器的输出线彼此不要搭接在一起，以免损坏电路。

4、编码器的信号线不要接到电源上，以免损坏输出电路或与编码器相连的设备。

5、开机前应仔细检查，接线要严格按照产品说明书进行。

主轴编码器及模拟主轴功能的调试
1、连接主轴编码器电缆，电缆连接至控制单元后部[SP-POS]插口
2、接通机床电源及控制单元电源，更改参数3798=0，主轴编码器即可生效
3、将操作方式切换至MDI或MEM方式，进行M03或M04控制，并检查指令S值同实际S值是否一致，在确定主轴调速装置参数、线路连接正确，同时参数3741和3742主轴I档、II档最高转速设置正确的前提下，根据以下公式可进行适当调整：
3731设置主轴速度模拟输出的偏置电压调整值，一般通过
此参数来调整模拟给定的偏差
通过以下方法进行设置：
1、设置标准数据0
2、通过自动方式执行S0指令，测量0V时系统输出
的模拟电压值。

3、通过此公式计算增益调整值：
设定值=（-8191X测量值）/12.5
3741 主轴1档的主轴最高转速值
3742 主轴2档的主轴最高转速值。