[發明專利]基于小位移直驅力矩轉臺伺服參數優化方法

有效

• 申請號: 201910304032.3
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110018671B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 洪榮晶;林曉川;于春建;夏長久
• 申請（專利權）人: 南京工大數控科技有限公司;南京工業大學
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 蔣真

本發明涉及一種用于數控直驅力矩轉臺伺服驅動參數尋優的方法，具體涉及基于小位移直驅力矩轉臺伺服參數優化方法。其包括如下步驟：S01：將電子千分表固定在主軸或其他非運動區域上；S02：在轉臺零位時，校正標準塊測量平面與轉臺Y軸平行；S03：根據轉臺運動特性，基于小位移編寫轉臺運動程序；S04：設計正交試驗表；S05：根據理論位移值和實際讀數值得到C軸轉臺的定位偏差值，根據C軸轉臺回程后的讀數值得到重復定位偏差值。S06：調整伺服參數并對該參數進行驗證。通過調節伺服驅動參數，進一步優化直驅調力矩電機的定位精度、重復定位精度及伺服剛性，能廣泛運用于各種機床電機伺服參數優化，減少調試時間，提高工作效率。

技術領域

本發明涉及數控制齒機床轉臺定位精度、重復定位精度及伺服剛性優化領域，提供了一種用于調整伺服驅動參數較優組合的方法。具體的說涉及數控機床通過尋找較優的伺服驅動參數，改善定位精度、重復定位精度及伺服剛性。更具體的說涉及直驅轉臺伺服驅動參數優化。

技術背景

數控制齒機床是加工各種常見齒輪的復合加工設備，而機床的各項運動精度是保證加工零件精度的重要保證之一。現如今很多精密數控機床的直線軸和旋轉軸都采用當今最先進的直接驅動(直驅)技術，由伺服電機直接驅動各軸運動，通過多種方式的插補技術可以很好滿足了零件加工精度和復雜曲面表面光潔度的要求。由于伺服電機驅動部件跟負載之間是直接連接，無需像傳統的絲桿或蝸桿傳動一樣需要額外的硬件連接誤差補償。因此直驅技術具有以下幾個優點：動態響應特性好、運行速度快、運動過程中無反向間隙、精度高。因此直驅技術在各種中、高端的機床產品得到了廣泛的應用。

直驅技術雖然具有上述優點，但是由于伺服電機與負載端直接連接，省去了機械傳動鏈，其傳動比則是電機轉子與定子之間的傳動近似為1：1，在對伺服電機調試的過程中，容易在調節伺服驅動的時候出現超調、過沖等，使得電機產生振動、伺服剛性不足、跟隨精度差、電機定位精度低等問題。因此需要對伺服驅動的位置環增益參數Kpp、速度環增益參數Kvp、速度環積分時間參數Kvi和負載轉動慣量J進行優化。

傳統的調試方法有經驗法和驅動自動調節，經驗法調整伺服驅動參數不僅調試時間長，而且調整效果差。而驅動自動調節，雖然在調試時間上省很多時間，但實際調試的效果往往不能滿足數控制齒機床對于電機分度精度的要求。因此精準的回轉定位精度是提升齒輪加工精度、加工質量的保證，有必要進一步優化伺服驅動參數。

發明內容

針對調節伺服驅動現存的技術問題，本發明提供了一種基于小位移直驅力矩轉臺伺服參數優化方法，可通過簡單的試驗方法對直驅力矩電機的定位精度、重復定位精度及伺服剛性進行優化，進一步提升直驅力矩電機的伺服性能。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

基于小位移直驅力矩轉臺伺服參數優化方法，主要包括如下步驟：

S01：將電子千分表固定在主軸或其他非運動區域上；

S02：在轉臺零位時，校正標準塊測量平面與轉臺Y軸平行；

S03：根據轉臺運動特性，基于小位移編寫轉臺運動程序；

S04：設計正交試驗表，根據正交試驗表進行測量；

S05：運行運動程序，讀取電子千分表上的數值，根據理論位移值和實際讀數值得到C軸轉臺的定位誤差值，根據C軸轉臺回程后的讀數值得到重復定位偏差值；

S06：填寫正交實驗表，計算極差，分析敏感因素，調整伺服參數并對該參數進行驗證。

進一步，所述的S01步驟中電子千分表是通過磁座和表桿固定在主軸上，確保千分表不受外界運動影響，保證讀數精準。

進一步，所述的S02步驟具體為：

S02.1：編寫臨時程序使轉臺回到零位，標記此處為初始位置；