光栅与编码器介绍

为光源，Da、Db、Dc为光电元件（光敏二极管或光电池），Da与Db错开90度相位角安装。当圆盘旋转一个节距时，在光源照射下，光电元件Da，Db上得到图b( 所示的光电波形输出，A，B信号为具有90度相位差的正弦波，这组信号经放大器放大与整形，得到图c) 的输出方波，A相比B相导前90度，其电压幅值为5V。设A相导前B相时为正方向旋转，则B相导前A相时即为负方向旋转，利用A相与B相的相位关系可以判别编码器的旋转方向，C相产生的脉冲为基准脉冲，又称零点脉冲，它是轴旋转一周在固定位置上产生一个脉冲，在数控车床上切削螺纹时，可将它作为车刀进刀点和退刀点的信号使用，以保证切削的螺纹不会乱扣。在加工中心上可作为主轴准停信号，以保证主轴和刀库间的可*换刀。AB相脉冲信号经频率―――电压变换后，得到与转轴转速成比例的电压信号，便可测得速度值及位移量。

2）绝对值式编码器

绝对值式编码器是通过读取编码盘上的图案来表示数值的。下图所示的为葛莱编码盘，图中空白的部分透光，用“0”表示；涂黑的部分不透光，用“1”表示。此码盘共有四环，由里向外每一环配置的光电变换器对应2的3次方，2的2次方，2的1次方，2的0次方。图中的码盘共分为16份，要提高检测精度，可多分。

葛莱编码盘

3）增量式编码器和绝对值式编码器比较

在实际应用中，通过比较，发现增量式结构简单，成本低；但其移距是由测量信号计数读出的，基点特别重要，每次开机或因故停机后，都要重回参考点；并且排除故障后不能再找到事故前的正确位置，而且由于干扰易产生计数误差。这种增量式编码器多用于精度要求不是很高的经济型数控机床。而绝对值式的结构复杂，成本高；但其坐标值直接从码盘中读出，不会有累积误差；编码器本身具有机械式存储功能（需要外加电池），即使因停电或其它原因造成坐标值清除，通电后，仍可找到原绝对坐标位置。这种编码器多用于精度和速度要求较高的数控机床，特别是控制轴数多达四、五个的加工中心机床上。

2、全闭环位置检测装置

还有一种全闭环控制方式，可获得比半闭环更高的位移精度。这种进给伺服系统的位置检测装置安装在进给系统末端的执行部件上，实测它的位置或位移量，而安装在驱动电机端部的编码器则作为测速元件，构成速度环。位置检测装置多选用光栅尺，位置信号的检出是由光栅读数头完成，标尺光栅（长光栅）和指示光栅（短光栅）分别安装在机床的移动部件及固定部件上，两者相互平行，它们之间保持0.05或0.1的间隙。当标尺光栅沿指示光栅连续移动时，光电元件所感应的光电流变化规律近似正弦波形，将此正弦信号经放大、整形、微分线路处理后，转换为数字脉冲信号。标尺光栅移动一个栅距产生一个计数脉冲，用计数器来计算脉冲数，则可测得机床工作台的位移量。采用倍频的方法可提高光栅的分辨精度。光栅尺的特点是测量精度高，而且精度可以长期保持；但对工作环境的要求较高，并且测量装置要和工作台等长，不便于在大型数控机床上使用。光栅尺多用于高精度的中、小型数控机床上。因全闭环控制系统将机械传动机构包含在系统之内，机械传动机构的固有频率、阻尼、间隙等将成为系统不稳定的因素，所以全闭环系统在设计及调试上较困难，不及半闭环应用的广泛，这里不再细说了。

附：伺服电机和主轴电机的区别

转子结构不一样,主轴电机的转子与鼠笼电机的转子一样,由于没有磁极,因而不需要相应的检测转子位置的信号,1PH7主轴电机的编码器型号为ERN1381,1FT6/1FK6电机的编码器型号为ERN1387,其主要区别就是ERN1381没有附加的C相和D相信号,故更换编码器不需要重新调整,ERN1387可以用在1PH电机上,但反过来ERN1381不能用在进给电机上.

主轴电机一般功率很大,因而电机的结构对散热要求更高.

工作范围不一样,伺服电机工作在最低转速和额定转速之间的恒转矩区,而主轴电机工作在额定转速和最高转速之间的恒功率区,由于要达到很大的调速范围,主轴电机的额定转速一般都很低

ERN1387编码器更换方法

1. 卸开电机后盖,编码器的后盖

2. 松开编码器安装螺丝

3. 旋转电机转子轴,使编码器转子上的标志和编码器壳上的标志重合

4. 卸下编码器 , 注意在装卸的时候尽量使用特制螺丝顶出来,免得损坏编码器

5. 旋转新的编码器,使编码器的两个标志重合

6. 按以上相反的顺序安装编码器

注意:在安装编码器的过程中,要保证电机的转子不同,否则会失去转子的相对位置,如果失去了相对位置 , 老电机则需要用示波器来调整编码器的安装位置, 新电机则可以依据电机转子轴上的标志来判断调整编码器的安装位置时,即可以机械调整,也可以调整驱动参数MD1016来设置一个偏置值,但该方法仅能用在840D上 , 通过这个方法调整的电机换到别的机床上使用可能会因为驱动参数的不同而不能正常使用.