【摘要】：當(dāng)前,國內(nèi)的許多工業(yè)生產(chǎn)、國防科技領(lǐng)域,生產(chǎn)力提升、技術(shù)突破、裝備制造等受限于諸多因素,其中大型機(jī)構(gòu)加工實(shí)現(xiàn)高精度和高效率顯得尤為突出。究其原因是缺乏研發(fā)大型精密機(jī)床關(guān)鍵的技術(shù),而其往往是解決大型精密分度轉(zhuǎn)臺(tái)的位置檢測(cè)問題。這些大型、超大型精密轉(zhuǎn)臺(tái),往往由于大型、中空、強(qiáng)沖擊的原因無法同軸安裝角編碼器進(jìn)行全閉環(huán)控制,所以無法實(shí)現(xiàn)高精度。時(shí)柵傳感技術(shù)相比傳統(tǒng)的柵式傳感器去掉了高精度刻線的環(huán)節(jié),對(duì)制造精度的要求只相當(dāng)于普通機(jī)械加工精度,即可達(dá)到計(jì)量光柵的測(cè)量精度。因此,本文提出并研發(fā)了一種基于時(shí)柵傳感技術(shù)的帶位置檢測(cè)功能軸承,以解決機(jī)床傳動(dòng)鏈末端的大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的精密位移檢測(cè)和精確定位問題。本文介紹了“以時(shí)間測(cè)空間”的時(shí)柵傳感理論,通過構(gòu)建勻速坐標(biāo)系,實(shí)現(xiàn)位置差與時(shí)間差的轉(zhuǎn)換,并通過構(gòu)建勻速運(yùn)動(dòng)的行波的方式構(gòu)建勻速運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。根據(jù)場(chǎng)式時(shí)柵行波形成原理,對(duì)軸承結(jié)構(gòu)展開分析,提出了基于時(shí)變磁場(chǎng)的時(shí)柵帶檢軸承的兩種信號(hào)拾取模塊方案。建立傳感器模型,結(jié)合Ansoft Maxwell電磁仿真軟件對(duì)兩種方案分別進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真,分析仿真結(jié)果后對(duì)定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。設(shè)計(jì)了時(shí)柵帶檢軸承相應(yīng)的信號(hào)處理電路,為傳感器提供所需的激勵(lì)信號(hào),并將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移信息。本課題采用YRT180滾動(dòng)軸承開展實(shí)驗(yàn),對(duì)軸承內(nèi)圈進(jìn)行機(jī)械等分作為傳感器轉(zhuǎn)子,并根據(jù)設(shè)計(jì)方案加工定子測(cè)頭,研制出整周多測(cè)頭時(shí)柵帶檢軸承和帶離散測(cè)頭的時(shí)柵帶檢軸承兩種實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)設(shè)計(jì)的傳感器樣機(jī)進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn),采用算法后的整周多測(cè)頭時(shí)柵帶檢軸承穩(wěn)定性波動(dòng)在±2″內(nèi),在整周(0o~360o)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)原始誤差在±25″內(nèi);采用算法后的帶離散測(cè)頭的時(shí)柵帶檢軸承穩(wěn)定性在±3″左右,在整周(0o~360o)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)原始誤差在±30″內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了兩種信號(hào)拾取模塊方案的時(shí)柵帶檢軸承均具有可行性。從測(cè)量穩(wěn)定性和測(cè)量精度來看,整周多測(cè)頭時(shí)柵帶檢軸承比帶離散測(cè)頭的時(shí)柵帶檢軸承具有更好的性能。
【圖文】：

圖 1.1 海德漢 ERA 系列光柵編碼器圖 1.2 雷尼紹 RSLM 系列光柵帶圖 1.3 KMT 公司 VGT4000 型號(hào)磨削機(jī)鋼柵尺測(cè)量系統(tǒng)。鋼柵尺同樣采取的是精密刻線技術(shù)，鋼柵通過光柵帶上刻上密密麻麻的柵格，柵格之間具有相同的間距，與基于莫不同，鋼柵的位置測(cè)量基于電磁感應(yīng)原理，，通過在柵帶外附加讀數(shù)

圖 1.2 雷尼紹 RSLM 系列光柵帶.3 KMT 公司 VGT4000 型號(hào)磨削機(jī)鋼柵尺同樣采取的是精密刻線技麻麻的柵格，柵格之間具有相同置測(cè)量基于電磁感應(yīng)原理，通過組，柵格的位移引起電信號(hào)的變型號(hào)軸承，與海德漢 RON886 光誤差為±15″，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)稱精度精度、安裝精度的影響，與光柵研發(fā)的鋼柵帶。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH133.3

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4 于永o

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