Rpdc電氣同步消隙裝置及其消隙方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機電一體化領域，特別涉及一種RPDC電氣同步消隙裝置及其消隙方法。
【背景技術】
[0002]在大型、重型機床上，直線進給軸通常使用齒輪齒條的傳動方式，回轉軸通常采用齒輪齒圈的傳動方式，齒輪之間的嚙合必然存在機械間隙的問題，該問題會降低齒輪傳動的效率，加快齒輪磨損，并且會降低整個傳動系統的機械剛性，容易產生諧振、噪音等問題，最終影響機床工作精度。因此，如何消除機械間隙是大型、重型機床必須要解決的問題。
[0003]傳統機床普遍采用雙齒輪反向預緊的方式消除機械間隙，并且預緊力通過機械裝配實現，即機械同步消隙。如果預緊力由驅動齒輪的兩臺伺服電機之間的張力來實現，則稱為電氣同步消隙。相對于傳統的機械同步消隙，電氣消隙方法具有以下優點:
[0004]1.重復定位及絕對定位精度更高。
[0005]2.避免了復雜的機械結構，降低了機械成本。
[0006]3.消隙參數可配置，使用靈活，應用面更廣。
[0007]然而，現有的電氣同步消隙方法中，需要借助PLC (Programmable LogicController，可編程邏輯控制器)、運動控制器或CNC(Computer Numerical Control，計算機數字控制系統)等上位系統進行干預才能實現同步消隙功能；同時，現有的電氣同步消隙方法中，消隙響應速度較慢，精度不夠高。
[0008]本發明針對現有的電氣同步消隙裝置的缺點，提出一種RPDC(Rack and Pin1nDrive Control，齒輪與齒條的驅動控制)電氣同步消隙裝置及其消隙方法。
【發明內容】
[0009]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種RPDC電氣同步消隙裝置及其消隙方法，用于解決現有技術中電氣同步消隙存在的需要借助上位系統干預才能實現同步消隙功能及消隙響應速度較慢，精度不夠高的問題。
[0010]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種RPDC電氣同步消隙裝置，所述RPDC電氣同步消隙裝置包括:主電機、從電機、主驅動器及從驅動器；
[0011]所述主電機與所述主驅動器電連接，所述從電機與所述從驅動器電連接；
[0012]所述主驅動器與所述從驅動器電連接，并實時交換同步消隙參數。
[0013]作為本發明的RPDC電氣同步消隙裝置的一種優選方案，所述主驅動器及所述從驅動器內均設有同步卡，所述主驅動器及所述從驅動器通過所述同步卡實現電連接，并通過所述同步卡實時交換同步消隙參數。
[0014]作為本發明的RPDC電氣同步消隙裝置的一種優選方案，所述RPDC電氣同步消隙裝置還包括齒輪及齒條或齒圈；所述主電機及所述從電機適于驅動與其對應的所述齒輪與所述齒條或齒圈嚙合。
[0015]作為本發明的RPDC電氣同步消隙裝置的一種優選方案，所述主電機及所述從電機均為伺服電機，所述主驅動器及所述從驅動器均為伺服驅動器。
[0016]作為本發明的RPDC電氣同步消隙裝置的一種優選方案，所述從驅動器內還設有工藝調節模塊，所述工藝調節模塊與所述主驅動器電連接。
[0017]作為本發明的RPDC電氣同步消隙裝置的一種優選方案，所述主驅動器內設有位置控制模塊及第一速度控制模塊，所述從驅動器內設有第二速度控制模塊；
[0018]所述位置控制模塊適于根據所述主驅動器的實際位置和參考位置得到參考速度值；
[0019]所述第一速度控制模塊及所述第二速度控制模塊的輸入端與所述位置控制模塊的輸出端電連接，適于根據各自的實際速度值與所述參考速度值之差分別得到第一力矩電流參考值及第二力矩電流參考值；
[0020]所述工藝調節模塊的輸入端與所述第一速度控制模塊及所述第二速度控制模塊的輸出端電連接，且所述工藝調節模塊的輸出端與所述第二速度控制模塊的輸入端電連接，適于將所述第一力矩電流參考值及所述第二力矩電流參考值進行比對，并補償二者的偏差。
[0021]作為本發明的RPDC電氣同步消隙裝置的一種優選方案，所述主驅動器內還設有第一電流控制模塊，所述從驅動器內還設有第二電流控制模塊:
[0022]所述第一電流控制模塊的輸入端與所述第一速度控制模塊的輸出端電連接，適于控制主電機的實際電流值與由補償后的所述第一力矩電流參考值與消隙偏置電流疊加后得到第一輸入參考電流值保持一致；
[0023]所述第二電流控制模塊的輸入端與所述第二速度控制模塊的輸出端電連接，適于控制從電機的實際電流值與由補償后的所述第二力矩電流參考值與消隙偏置電流相減后得到第二輸入參考電流值保持一致。
[0024]本發明還提供一種PPDC電氣同步消隙裝置的消隙方法，所述消隙方法包括:
[0025]提供主驅動器、從驅動器、主伺服電機及從伺服電機，所述主驅動器與所述主伺服電機電連接，所述從驅動器與所述從伺服電機電連接，所述主伺服電機及所述從伺服電機分別驅動各自的齒輪與齒條或齒圈嚙合；
[0026]設備靜止時，所述主伺服電機及所述從伺服電機在所述主驅動器及所述從驅動器的控制下產生大小相同、方向相反的消隙張力，以消除機械間隙；
[0027]設備工作時，若負載小于消隙張力，所述主伺服電機與所述從伺服電機出力方向相反，所述主伺服電機與所述從伺服電機的扭矩之差為負載扭矩；若負載大于消隙張力，所述主伺服電機與所述從伺服電機出力方向相同，所述主伺服電機與所述從伺服電機的扭矩之和為所述負載的扭矩。
[0028]作為本發明的RPDC電氣同步消隙裝置的消隙方法的一種優選方案，所述主伺服電機及所述從伺服電機在所述主驅動器及所述從驅動器的控制下產生大小相同、方向相反的消隙張力，以消除機械間隙的具體方法為:
[0029]根據實際位置誤差，得到參考速度值；
[0030]根據所述主驅動器的實際速度值與所述參考速度值之差得到第一力矩電流參考值；根據所述從驅動器的實際速度值與所述參考速度值之差得到第二力矩電流參考值；[0031 ] 將所述第一力矩電流參考值及所述第二力矩電流參考值進行比對，并補償二者的偏差;
[0032]將消隙偏置電流與補償后的所述第一力矩電流參考值處理后輸出給所述主伺服電機，將消隙偏置電流與補償后的所述第二力矩電流參考值處理后輸出給所述從伺服電機。
[0033]作為本發明的RPDC電氣同步消隙裝置的消隙方法的一種優選方案，將所述第一力矩電流參考值與所述消隙偏置電流相加后得到的電流輸出給所述主伺服電機:將所述第二力矩電流參考值與所述消隙偏置電流相減后得到的電流輸出給所述從伺服電機。
[0034]如上所述，本發明的RPDC電氣同步消隙裝置及其消隙方法，具有以下有益效果:
[0035](I).通過驅動器實現電氣同步消隙功能，不需要PLC、運動控制器或CNC等上位系統干預。
[0036](2)主驅動器與從驅動器之間數據同步周期較短，只有約125 μ S，消隙響應速度快、精度高。
[0037](3)主驅動器與從驅動器實時交換、平均電流參考值，保證兩個電機出力均衡。
【附圖說明】
[0038]圖1顯示本發明實施例一中提供的RPDC電氣同步消隙裝置的連接示意圖。
[0039]圖2顯示本發明實施例一中提供的RPDC電氣同步消隙裝置中主驅動器及從驅動器的結構示意圖。
[0040]圖3顯示為本發明實施例二中提供的RPDC電氣同步消隙裝置的消隙方法的流程圖。
[0041]元件標號說明
[0042]I 主電機
[0043]2 從電機
[0044]3 主驅動器
[0045]31位置控制模塊
[0046]32第一速度控制模塊
[0047]4 從驅動器
[0048]41工藝調節