[發(fā)明專利]用于混合式步進電機的絲杠直連閉環(huán)系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811154701.5
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109149898A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐小龍;駱劍鋒;張建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 常州安科特電機有限公司
• 主分類號: H02K37/24
• 分類號: H02K37/24;H02K11/21;F16H25/20
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本發(fā)明公開了一種用于混合式步進電機的絲杠直連閉環(huán)系統(tǒng)，包括底座、步進電機、執(zhí)行元件和控制系統(tǒng)、執(zhí)行元件絲杠和檢測裝置；執(zhí)行元件絲杠穿過所述執(zhí)行元件、底座和步進電機；執(zhí)行元件絲杠還包括絲杠螺紋部、絲杠螺母套、絲杠副和絲杠尾軸從左至右依次相連接；絲杠螺紋位于執(zhí)行元件絲杠表面；絲杠螺母套內(nèi)部中空且?guī)в新菁y，套接于絲杠螺紋部；絲杠副位于執(zhí)行元件絲杠的一端，表面光滑且截面直徑小于絲杠螺紋部；絲杠尾軸連接絲杠副的部分帶有一段螺紋，靠近執(zhí)行元件絲杠末端部分為光滑表面；檢測裝置安裝于絲杠尾軸。該組件具有結(jié)構(gòu)簡潔，安裝容易，性價比高，故障率低，性能高、反饋精準等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機系統(tǒng)，尤其是一種用于混合式步進電機的絲杠直連閉環(huán)系統(tǒng)，屬于機電一體化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

步進電機是機電一體化產(chǎn)品中的關(guān)鍵元件之一，是一種性能良好的數(shù)字化執(zhí)行元件。它能夠?qū)㈦姷拿}沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，步進電機的主要優(yōu)點之一是近于開環(huán)控制。在開環(huán)控制下，步進電機受具有規(guī)定時間間隔的脈沖序列所控制，控制系統(tǒng)中無需反饋傳感器和相應(yīng)的電子線路。但是，步進電機的開環(huán)控制無法避免步進電動機本身所具有的缺點，即共振、振蕩、失步和難以實現(xiàn)高速。另一方面，開環(huán)控制的步進電機系統(tǒng)的精度要高于分級是很困難的，其定位精度比較低。

傳統(tǒng)絲杠的伸出部分是直接用膠水與電機轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的軸承套相粘合的，因此在電機運行的時候很容易出現(xiàn)絲杠粘接不牢，并且脫落的現(xiàn)象，此時后端的碼盤、讀碼器組件只能檢測到依舊在空轉(zhuǎn)的電機，難以發(fā)現(xiàn)前端絲杠已經(jīng)停止運行，從而無法準確監(jiān)測到執(zhí)行元件的運行位置，對于機器故障的發(fā)現(xiàn)與排除具有很大的阻礙。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述背景技術(shù)中提出的問題，克服現(xiàn)有的步進電機共振、振蕩、失步和難以實現(xiàn)高速運行的情況，以及膠水粘合式絲杠易脫落影響運行的情況，本發(fā)明提供了一種用于混合式步進電機的絲杠直連閉環(huán)系統(tǒng)，包括底座、步進電機、執(zhí)行元件和控制系統(tǒng)，還包括執(zhí)行元件絲杠和檢測裝置；所述執(zhí)行元件絲杠穿過所述執(zhí)行元件、底座和步進電機；所述執(zhí)行元件絲杠還包括絲杠螺紋部、絲杠螺母套、絲杠副和絲杠尾從左至右依次相連接；所述絲杠螺紋位于所述執(zhí)行元件絲杠表面；所述絲杠螺母套內(nèi)部中空且?guī)в新菁y，套接于所述絲杠螺紋部；所述絲杠副位于所述執(zhí)行元件絲杠的一端，表面光滑且截面直徑小于所述絲杠螺紋部；所述絲杠尾軸連接所述絲杠副的部分帶有一段螺紋，靠近所述執(zhí)行元件絲杠末端部分為光滑表面；所述檢測裝置安裝于所述絲杠尾軸，還包括碼盤、安裝架和讀碼器；所述碼盤為圓盤型，圓心處帶有通孔，與所述絲杠尾軸截面契合；所述安裝架固定所述步進電機和讀碼器；所述讀碼器對準所述碼盤。

較佳的，還包括后端鎖緊螺母，所述后端鎖緊螺母安裝于所述絲杠尾軸的螺紋上，位于所述步進電機和所述檢測裝置之間。

較佳的，所述底座還包括安全光柵感應(yīng)器，所述安全光柵感應(yīng)器位于所述執(zhí)行元件絲杠與所述底座連接處的上部。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.對步進電機進行閉環(huán)控制，采用位置反饋和(或)速度反饋確定與轉(zhuǎn)子位置相適應(yīng)的相位轉(zhuǎn)換，可大大改進步進電動機的性能。在閉環(huán)控制的步進電機系統(tǒng)中，可在具有給定精確度下跟蹤和反饋時，擴大工作速度范圍，也可在給定速度下提高跟蹤和定位精度，可得到極限速度指標和極限精度指標。

2.通過將分體式的絲杠改為一體式，使得尾軸部分由絲杠延伸后得到，可以令閉環(huán)系統(tǒng)直接對絲杠的旋轉(zhuǎn)進行檢測和反饋，碼盤沒有通過任何轉(zhuǎn)接所以可以真實有效的反饋執(zhí)行元件的工作情況，由于減少了結(jié)構(gòu)件的數(shù)量，使安裝更加簡單有效，又杜絕了由于連接件的故障引起的反饋失效等現(xiàn)象。

3.本發(fā)明在絲杠和執(zhí)行元件的正上方設(shè)置有安全光柵感應(yīng)器所形成的光幕，以此來即使感應(yīng)是否有物體從裸露的絲杠上方落下，從而及時反饋給控制系統(tǒng)，停止機器運行，避免有物體卷入絲杠造成卡死、脫落、損壞、斷裂等現(xiàn)象，延長絲杠的使用壽命，也保證操作人員的人身安全。