[發明專利]伺服驅動輔助控制方法

在審

• 申請號: 201911331548.3
• 申請日: 2019-12-21
• 公開（公告）號: CN113009886A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 任中偉
• 申請（專利權）人: 河南中烏化工有限公司
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種伺服驅動輔助控制方法，通過在進給鏈中加入減速齒輪，以減小脈沖當量，在承擔全部工作負載的條件下，進行單步或連續移動，在運行時不出現丟步或多步現象，調節使機床工作臺及其傳動機構的剛度、間隙、摩擦以及轉動慣量盡可能達到最佳值，消除傳動間隙，利用脈沖編碼器輸出信號，并將這些信號作為位移測量脈沖以及經過頻率/電壓變換作為速度反饋信號，進行速度調節；實現動態性能和調速范圍的調節，進而達到提高精度的效果，能使數控機床進行大功率的切削和高速切削，實現高效率加工。

技術領域

本發明屬于機床控制技術領域，具體涉及一種伺服驅動輔助控制方法。

背景技術

大批量的自動化生產廣泛采用自動機床、組合機床和專用機床以及專用自動生產線，實行多刀、多工位多面同時加工，以達到高效率和高自動化。但這些都屬于剛性自動化，在面對小批量生產時并不是適用，因為小批量生產需要經常變化產品的種類，這就要求生產線具有柔性。而從某種程度上說，數控機床的出現正是很地滿足了這一要求。數控裝置是數控機床的核心。它根據輸入的程序和數據，經過數控裝置的系統軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令。

伺服驅動系統由伺服驅動電路和伺服驅動裝置組成，并于機床的執行部件和機械傳動部件組成數控機床的進給系統。它根據數控裝置發出來的速度和位移指令，控制執行部件的進給速度、方向和位移。每個進給運動的執行部件，都配有一套伺服驅動系統。伺服驅動系統由開環、半閉環和閉環之分。在半閉環和閉環伺服驅動系統中，還得使用位置檢測裝置，間接或直接測量執行部件的實際進給位移，與指令位移進行比較，按閉環原理，將其誤差轉換放大后控制執行部件的進給運動。

大多數進給交流伺服電動機采用永磁式同步電動機，但主軸交流電動機則多采用鼠籠式感應異步電動機，這是因為數控機床主軸驅動系統不必像進給系統那樣，需要如此高的動態性能和調速范圍。鼠籠式感應電動機其結構簡單、便宜、可靠，配上矢量變換控制的主軸驅動裝置則完全可以滿足數控機床的主軸的要求。

發明內容

針對目前多工位機床伺服驅動系統存在的缺陷和問題，本發明提供一種伺服驅動輔助控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的方案是：一種伺服驅動輔助控制方法，通過在進給鏈中加入減速齒輪，以減小脈沖當量，在承擔全部工作負載的條件下，伺服系統低速趨近速度達0.1mm/min，且工作臺應能在規定的速度范圍內靈敏而精確的跟蹤指令，進行單步或連續移動，在運行時不出現丟步或多步現象，調節使機床工作臺及其傳動機構的剛度、間隙、摩擦以及轉動慣量盡可能達到最佳值，消除傳動間隙，利用脈沖編碼器輸出信號，并將這些信號作為位移測量脈沖以及經過頻率/電壓變換作為速度反饋信號，進行速度調節；

交流主軸電機當定子三相繞組通上三相交流電時，建立起旋轉磁場，其主軸磁通￠m的空間轉速為同步轉速no，其值為

no=60f1/p (r/min)；

式中，f1為定子供電電源頻率（Hz）；p為旋轉磁場極對數。

感應電機轉子的轉數n為

n=no(1-s)=60f1(1-s)/p；

式中，s為轉數差，s=(no-n)/no。

調節使f1大于I頻頻率，并使到n﹥no的調速，進而得到近似恒功率的調速特性，利用該調節特性對伺服電機頻率進行控制。

采用滾珠絲杠對工作臺進行單步或連續移動，設計滾珠絲杠左支承由三個角接觸球軸承組成，其中右邊兩個軸承與左邊一個軸承的大口相對布置，由螺母進行預緊。滾珠絲杠的右支承為一個圓柱滾子軸承，只用于承受徑向載荷，軸承間隙用螺母來調整。滾珠絲杠的支承形式為左端固定，右端浮動，留有絲杠受熱膨脹后軸向伸長的余地。絲杠上設置緩沖擋塊，起超程保護作用。

采用消除間隙的聯軸器及有間隙措施的傳動副的方式消除傳動間隙，減小反向死去誤差。