采用自動齒輪磨齒技術(shù)量化控制伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性的方法，具體是指一種采用自動齒輪磨齒技術(shù)量化控制伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性的方法，屬于伺服機(jī)構(gòu)裝配和調(diào)試技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于具有減速鏈的伺服機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]伺服機(jī)構(gòu)完成結(jié)構(gòu)件裝配后，將二次配套件:伺服電機(jī)、測速機(jī)、電位器和陀螺裝入伺服機(jī)構(gòu)，完成機(jī)械裝配；隨后轉(zhuǎn)入電氣裝配階段，進(jìn)行線纜綁扎、焊接和電路裝配，形成完整的伺服控制系統(tǒng)。
[0003]如圖1所示，目前伺服控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)性檢測方法是:伺服控制系統(tǒng)在穩(wěn)定回路下，通過送入固定雷達(dá)誤差信號驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)以恒定角速度運轉(zhuǎn)，在伺服控制系統(tǒng)的兩個十字交叉通道內(nèi)分別記錄全行程范圍內(nèi)正反轉(zhuǎn)條件下的陀螺輸出波形。以陀螺輸出波形的波動幅度量化伺服控制系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性；同時以電位器輸出幅度作為運行行程范圍標(biāo)定。
[0004]由于伺服控制系統(tǒng)對其運行平穩(wěn)性提出了較高要求，因此往往需要將伺服控制系統(tǒng)返回伺服機(jī)構(gòu)重新裝配，從而以進(jìn)行磨齒返工和間隙調(diào)整。
[0005]目前，大多采用人工方式進(jìn)行伺服機(jī)構(gòu)的跑合磨齒，依靠的是伺服機(jī)構(gòu)裝配人員的手感和經(jīng)驗來粗略判定。而隨著生產(chǎn)批量的增加，純手工磨齒的工作量很大，而且磨合標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不利于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)品一致性的提高。另外，在伺服機(jī)構(gòu)返工磨齒時，不可避免的對已裝機(jī)的伺服電機(jī)、測速機(jī)、電位器等旋轉(zhuǎn)部件形成一定的磨損，降低了伺服控制系統(tǒng)的可靠性。并且，人工磨齒時伺服機(jī)構(gòu)來回擺動對機(jī)械限位位置形成一定的沖擊，對陀螺也產(chǎn)生了不小的損傷。
[0006]由此可見，以目前的技術(shù)對伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行平穩(wěn)性檢測，存在對二次配套件造成損傷、可執(zhí)行性差及故障周期延后等不利因素和技術(shù)限制。
[0007]進(jìn)一步，現(xiàn)有技術(shù)中對伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性進(jìn)行檢測，也可采用電器元件進(jìn)行反饋控制，但是該方法需要對現(xiàn)行伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，所存在的缺點是伺服控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價昂貴，不利實現(xiàn)。
[0008]因而在不改變現(xiàn)行伺服控制系統(tǒng)的前提下，本發(fā)明提出一種采用自動齒輪磨齒技術(shù)量化控制伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性的方法，是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種采用自動齒輪磨齒技術(shù)量化控制伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性的方法，以最短的時間、最小的人力物力完成伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈的自動磨合，并以量化評價指標(biāo)實現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)平穩(wěn)性檢測，減少故障產(chǎn)品進(jìn)入正式生產(chǎn)流程，降低過程返工率，提高批生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品可靠性。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種采用自動齒輪磨齒技術(shù)量化控制伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性的方法，采用自動磨合及平穩(wěn)性測試系統(tǒng)實現(xiàn)，具體包含以下步驟:
51、運動控制環(huán)節(jié):根據(jù)設(shè)定的運動參數(shù)和運行位置，控制伺服機(jī)構(gòu)在運行位置范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動，對伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈進(jìn)行自動齒輪磨合；
52、數(shù)據(jù)采集及分析環(huán)節(jié):在對伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈進(jìn)行自動齒輪磨合的過程中，采集工作狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并實時顯示；
53、磨合參數(shù)及評價標(biāo)準(zhǔn)建立環(huán)節(jié):進(jìn)行伺服機(jī)構(gòu)的運行平穩(wěn)性定量檢測，確定伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈的磨合工藝參數(shù)，建立磨合合格的量化評價標(biāo)準(zhǔn)。
[0011]所述的自動磨合及平穩(wěn)性測試系統(tǒng)包含:無刷直流電機(jī)，其與伺服機(jī)構(gòu)通過電路連接；伺服驅(qū)動器，其與所述的無刷直流電機(jī)通過電路連接；計算機(jī)，其與所述的伺服驅(qū)動器通過電路連接；電源，其與所述的伺服驅(qū)動器通過電路連接。
[0012]所述的無刷直流電機(jī)內(nèi)設(shè)置有同軸傳感元件。
[0013]所述的電源內(nèi)設(shè)置有直流電源轉(zhuǎn)換模塊，將輸入的交流電轉(zhuǎn)化為直流電后提供工作電源。
[0014]所述的S1中，具體包含以下步驟:
511、通過計算機(jī)輸入設(shè)定的運動參數(shù)，并傳輸至伺服驅(qū)動器；所述的運動參數(shù)包含運動周期參數(shù)和運動速度參數(shù)；
512、通過計算機(jī)的編碼器將運行位置直接固化入伺服驅(qū)動器內(nèi)；所述的運行位置包含運行起始位置和運行終點位置；
513、伺服驅(qū)動器發(fā)出控制信號以控制無刷直流電機(jī)運轉(zhuǎn)，對無刷直流電機(jī)的運動過程進(jìn)行控制，以實現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)在運行位置范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動，完成伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈的自動齒輪磨合。
[0015]所述的S12中，具體包含以下步驟:
5121、伺服機(jī)構(gòu)的兩個齒輪磨合通道通過設(shè)置插銷以鎖定伺服機(jī)構(gòu)，將無刷直流電機(jī)裝入伺服機(jī)構(gòu)所需的齒輪磨合通道，將計算機(jī)的編碼器清零，將伺服機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置設(shè)定為機(jī)械零點位置；
5122、拔出插銷，以機(jī)械零點位置為起點，將伺服機(jī)構(gòu)運行擺至一側(cè)極限位置以作為運行起始位置，再將伺服機(jī)構(gòu)運行擺至另一側(cè)極限位置以作為運行終點位置，從而確定伺服機(jī)構(gòu)的運行幅度。
[0016]所述的S2中，具體包含以下步驟:
521、在對伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈進(jìn)行自動齒輪磨合的過程中，無刷直流電機(jī)內(nèi)的同軸傳感元件采集電流信號、電壓信號以及電機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)信息，并傳輸至計算機(jī)；所述的電機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)信息包含電機(jī)運轉(zhuǎn)速度以及電機(jī)位置；
522、計算機(jī)的調(diào)理電路對采集到的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過顯示器顯示，實現(xiàn)對電機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制和監(jiān)控。
[0017]所述的S3中，具體包含以下步驟:
531、對伺服機(jī)構(gòu)的齒輪箱進(jìn)行清洗，去除內(nèi)部細(xì)小殘留；
532、伺服驅(qū)動器發(fā)出控制信號以控制無刷直流電機(jī)運轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)在全行程范圍的正反轉(zhuǎn)；無刷直流電機(jī)內(nèi)的同軸傳感元件實時采集記錄全行程范圍內(nèi)的電機(jī)電流消耗值，并傳輸至計算機(jī)； 533、計算機(jī)判斷在全行程范圍內(nèi)電機(jī)電流的波動值是否小于預(yù)先設(shè)定的電流檢測標(biāo)準(zhǔn)值；如是，則執(zhí)行S34 ;如否，則返回S1，重新設(shè)定齒輪磨合的運動參數(shù)，以進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，并繼續(xù)進(jìn)行伺服機(jī)構(gòu)的自動齒輪磨合；
534、對伺服機(jī)構(gòu)的整機(jī)進(jìn)行檢測，判斷伺服機(jī)構(gòu)是否滿足整機(jī)要求；如是，則完成伺服機(jī)構(gòu)的運行平穩(wěn)性定量檢測，并確定當(dāng)前所采用的齒輪磨合的運動參數(shù)即為伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈的磨合工藝參數(shù)，以及確定當(dāng)前所采用的電流檢測標(biāo)準(zhǔn)值即為評價齒輪磨合合格的量化評價標(biāo)準(zhǔn)；如否，則需要重新設(shè)定電流檢測標(biāo)準(zhǔn)值，并且返回S1，重新設(shè)定齒輪磨合的運動參數(shù)，以進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，并繼續(xù)進(jìn)行伺服機(jī)構(gòu)的自動齒輪磨合。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的采用自動齒輪磨齒技術(shù)量化控制伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性的方法，具有以下優(yōu)點和有益效果:
1、目標(biāo)性明確:采用獨立的運動控制和觸摸顯示屏，從而形成人機(jī)交換的運動控制，以電機(jī)自身傳感器代替伺服機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)的自動化磨合，及針對伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行獨立檢測，避免外界因素影響。
[0019]2、自動化程度高:本發(fā)明的運動控制和平穩(wěn)性測試過程中，只涉及到簡單的信號輸入操作，無需復(fù)雜的控制系統(tǒng)和附加傳感器，方便省時。
[0020]3、靈活性高:本發(fā)明可通過針對性的增減工裝，來實現(xiàn)不同伺服機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，進(jìn)行自動磨合和檢測。
[0021]4、可靠性高:本發(fā)明將測試性提前，有效避免了返工，保護(hù)了易損二次配套件，使伺服控制系統(tǒng)的可靠性得到提高。
【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的伺服控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)性測試原理圖；
圖2為本發(fā)明中的自動磨合及平穩(wěn)性測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中的自動磨合及平穩(wěn)性測試系統(tǒng)的功能框圖；
圖4為本發(fā)明中的運動控制流程圖；
圖5為本發(fā)明中的數(shù)據(jù)采集及分析流程圖；
圖6為本發(fā)明中的磨合參數(shù)及評價標(biāo)準(zhǔn)建立流程圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合圖2?圖6，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。
[0024]本發(fā)明提供的采用自動齒輪磨齒技術(shù)量化控制伺服機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)性的方法，采用自動磨合及平穩(wěn)性測試系統(tǒng)實現(xiàn)，完成伺服機(jī)構(gòu)的自動齒輪磨合工序，并采用可量化評價標(biāo)準(zhǔn)來標(biāo)定伺服機(jī)構(gòu)的運行平穩(wěn)性；如圖3所示，具體包含以下步驟:
51、運動控制環(huán)節(jié):根據(jù)設(shè)定的運動參數(shù)和運行位置，控制伺服機(jī)構(gòu)在運行位置范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動，對伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈進(jìn)行自動齒輪磨合；
52、數(shù)據(jù)采集及分析環(huán)節(jié):在對伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈進(jìn)行自動齒輪磨合的過程中，采集工作狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并實時顯示；
53、磨合參數(shù)及評價標(biāo)準(zhǔn)建立環(huán)節(jié):進(jìn)行伺服機(jī)構(gòu)的運行平穩(wěn)性定量檢測，確定伺服機(jī)構(gòu)傳動鏈的磨合工藝參數(shù)，建立磨合合格的量化評價標(biāo)準(zhǔn)。
[0025]如圖2所示，所述的自動磨合及平穩(wěn)性測試系統(tǒng)將伺服機(jī)構(gòu)作為純負(fù)載形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，包含:無刷直流電機(jī)2，其與伺服機(jī)構(gòu)1通過電路連接；伺服驅(qū)動器3，其與所述的無刷直流電機(jī)2通過電路連接；計算機(jī)4，其與所述的伺服驅(qū)動器3通過電路連接；電源，其與所述的伺服驅(qū)動器3通過電路連接。
[0026]所述的無刷直流電機(jī)2內(nèi)設(shè)置有同軸傳感元件21。
[0027]本發(fā)明中，由于采用了無刷直流電機(jī)2，因此可以滿足自動磨合及平穩(wěn)性測試系統(tǒng)使用壽命長的要求。在現(xiàn)有技術(shù)中所使用的控制電機(jī)的尺寸為Φ 25mmX 60mm，為了不影響其正常使用狀態(tài)，本發(fā)明中替代所用的無刷直流電機(jī)的尺寸應(yīng)小于或等于原控制電機(jī)的尺寸。
[0028]因此，本實施例中，選用Faulhaber的型號為2250S024BX4的無刷直流電機(jī)，其尺寸為Φ22_Χ51.8_，并通過增加安裝一個外徑Φ25的中空套筒工裝，加裝在無刷直流電機(jī)上以滿足實際應(yīng)用。并且，本實施例所選用的無刷直流電機(jī)內(nèi)設(shè)置有同軸的模擬霍爾傳感器，可用于速度、位置測量，從而形成自動磨合的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0029]另外，本實施例中，選用Motec的型號為MBLD2406A0L的直流空心杯伺服驅(qū)動器作為伺服驅(qū)動，其集成了運動控制以及電機(jī)驅(qū)動的功能，通過Mot1nstarter軟件調(diào)整控制參數(shù)，完成電流環(huán)，速度環(huán)及位置環(huán)的參數(shù)設(shè)計，并通過Mot1nPerfect進(jìn)行控制軟件編程。人機(jī)交互界面通過LabView軟件編程，以進(jìn)行運行參數(shù)輸入和位置信息顯示。
[0030]所述的電源內(nèi)設(shè)置有直流電源轉(zhuǎn)換模塊51，將輸入的220V交流電轉(zhuǎn)化為直流電，以提供自動磨合及平穩(wěn)性測試系統(tǒng)的工作電源。
[0031]本發(fā)明中，所述的伺服機(jī)構(gòu)1是指完成結(jié)構(gòu)件裝配后的結(jié)構(gòu)，其并不包含也并未安裝所有相關(guān)的二次配套件:伺服電機(jī)、測速機(jī)、電位器、陀螺、線纜及電路。也就是說，本發(fā)明中僅僅采用伺服機(jī)構(gòu)的傳動機(jī)構(gòu)參與自動齒輪磨合工序，由此能夠避免二次