以位置檢測(cè)裝置為代表的傳感器，在保證數(shù)控機(jī)床高精度方面起了重要作用，如圖12‐所示是數(shù)控車(chē)床的外形圖，如圖12‐所示為卸掉外殼后的數(shù)控車(chē)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成。
拖板的橫向運(yùn)動(dòng)為z軸，由z軸進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)z軸滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn);拖板上刀架的徑向運(yùn)動(dòng)為x軸，由x軸進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)x軸滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)。伺服電動(dòng)機(jī)端部配有光電編碼器，用于角位移測(cè)量和數(shù)字測(cè)速，角位移通過(guò)絲杠螺距能間接反映拖板或刀架的直線(xiàn)位移。
以z軸為例，該軸的伺服控制框圖如圖12‐所示。隨著伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)拖板運(yùn)動(dòng)，光電編碼器產(chǎn)生與直線(xiàn)位移x成正比的脈沖信號(hào)，該信號(hào)反映了拖板的實(shí)際位置值，并作為位置反饋信號(hào)pf，與數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算獲得的位置指令pc進(jìn)行比較，生成位置偏差信號(hào)pe，pe=pc-pf，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路生成速度控制信號(hào)nc。nc與速度反饋信號(hào)nf比較后，經(jīng)信號(hào)調(diào)節(jié)和功率驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)伺服電機(jī)，經(jīng)滾珠絲杠螺母帶動(dòng)拖板繼續(xù)作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)拖板運(yùn)動(dòng)至pf=pc時(shí)，則pe=pc-pf=0，伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，于是拖板就停在位置指令pc所規(guī)定的位置處。
由此可見(jiàn)，光電編碼器的分辨力決定了工作臺(tái)實(shí)際位移值的精度，從而影響到數(shù)控機(jī)床位置控制的精度。數(shù)控機(jī)床中的角編碼器多采用光電編碼器，一般位置測(cè)量選用增量式，重要的測(cè)量選用絕對(duì)式。
另外，與伺服電動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)接的光電編碼器一方面用于測(cè)量絲杠的角位移θ;另一方面也可用于數(shù)字測(cè)速，產(chǎn)生速度反饋信號(hào)nf 。
在高精度數(shù)控機(jī)床中，位置檢測(cè)裝置可采用直線(xiàn)光柵，它的測(cè)量精度比光電編碼器高，但價(jià)格也較高。如圖12‐所示為光柵在數(shù)控車(chē)床z軸上的安裝示意圖。
光柵尺固定在床身上，在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中，掃描頭隨拖板運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生與直線(xiàn)位移x成正比的脈沖信號(hào)，該信號(hào)直接反映了拖板的實(shí)際位置值。目前，數(shù)控機(jī)床用的光柵分辨力可達(dá)1 μ m，更高精度的可達(dá)0.1 μ m。
如果說(shuō)用光電編碼器作為工作臺(tái)位置檢測(cè)裝置的伺服系統(tǒng)稱(chēng)為半閉環(huán)控制系統(tǒng)的話(huà)，那么，用光柵作為工作臺(tái)位置檢測(cè)裝置的伺服系統(tǒng)就稱(chēng)為全閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖12‐中的虛線(xiàn)部分所示。
另外，與主軸相連的主軸編碼器也是一個(gè)光電編碼器，用于車(chē)螺紋的控制。其作用是使主軸的轉(zhuǎn)速與z軸進(jìn)給相匹配，以保證螺距的一致性。