[发明专利]位置跟踪式纠偏伺服执行器

说明书

技术领域

本发明属于工业执行器技术领域，涉及一种纠偏伺服执行器，适于对塑料薄膜、纸、织物、胶带、胶片、金属箔带等各类带材生产中的纠偏控制。

背景技术

在诸如软包装印刷、塑料薄膜加工生产、纸品、纺织物、胶带、金属箔带等各类带材加工、生产过程中，由于机组中的带材张力不稳、各单元速度动态同步协调性能欠佳、机械振动、轴承磨损等而导致带材在向前运动中伴随着横向跑偏现象，严重影响了各类带材的加工质量及生产速度，甚至造成整个生产设备无法运行。

对带材跑偏进行纠偏矫正是各类带材生产中的基本要求，目前以电动机为纠偏执行元件的系统中，纠偏执行器常用直流伺服电动机与丝杆螺母副配合而构成纠偏驱动器，但由于直流伺服电动机工作于速度控制方式，使得纠偏动作的快速性与平稳性形成矛盾，制约了纠偏系统性能的提高，使得目前电机执行式的纠偏系统难以适应带材高速生产场合对高性能纠偏控制的要求。

发明内容

本发明的目的就是克服现有的纠偏执行器存在的动作快速性与平稳性间的矛盾问题，提供一种基于软检测方法的位置跟踪式纠偏伺服执行器，利用软检测与自学习的方法使得无需使用双轴伸式的执行电机及在电机的另一端轴上安装旋转位移传感器(PG)或在直线推杆端安装直线位移传感器而能使直流伺服电动机——滚珠推杆式纠偏执行器能工作于快速且平稳的位置跟踪控制方式的新型纠偏伺服执行器。

本发明包括壳体，壳体下部固定设置有底座，壳体的后盖板外侧面固定设置有电机，电机的动力输出轴伸入壳体内。壳体内设置有滚珠丝杆，滚珠丝杆与电机的动力输出轴同轴设置，并通过联轴器连接，滚珠丝杆与壳体通过滚珠轴承连接。壳体内设置有直线导轨，丝杆螺母与直线导轨配合活动连接，并通过直线导轨在圆周方向上限位，丝杆螺母与滚珠丝杆螺纹连接。丝杆螺母的一端与推杆的底部固定连接。壳体的前端设置有轴套

所述的编码盘为平面圆片型，其平面与电机的动力输出轴的轴向垂直。编码盘中心设置有轴孔以便电机的动力输出轴穿过。沿编码盘圆周方向间隔设置有检测齿和检测槽，编码盘的检测齿和检测槽数量和形状相同。槽形光电开关的发射端和接收端与检测齿和检测槽位置对应。

所述的信号处理及控制电路板的印刷电路板上固定设置有指令连接件、传感器连接件、RC滤波器、施密特触发器、信号处理芯片、放大器、3.3V稳压器、5V稳压器、输出连接件、电流传感器、电流滤波器、电压滤波器、指令跟随器。其中，RC滤波器的输入端与传感器连接件的输出端连接，RC滤波器输出端与施密特触发器的输入端连接，施密特触发器的输出端与信号处理芯片的I/O输入端连接，指令跟随器的输入端与指令连接件的输出端连接，信号处理芯片的PWM输出端与放大器的输入端连接，放大器的输出端与输出连接件的输出端及电压滤波器的输入端连接，电流传感器的地端与放大器的地端连接，电流传感器的检测端与放大器的COM端及电流滤波器的输入端连接，电流滤波器的输出端、电压滤波器的输出端及指令跟随器的输出端与信号处理芯片的AD输入端连接，输出连接件的输入端与5V稳压器的输入端及放大器的主电源端连接，5V稳压器的输出端与3.3V稳压器的输入端、放大器的控制电源端、施密特触发器的电源端及指令跟随器的电源端连接，3.3V稳压器的输出端与信号处理芯片的电源端连接。

本发明中的电机、滚珠丝杆螺母副、滚珠轴承、霍尔开关、槽形光电开关，及信号处理及控制电路板的印刷电路板上的指令连接件、传感器连接件、RC滤波器、施密特触发器、信号处理芯片、放大器、3.3V稳压器、5V稳压器、输出连接件、电流传感器、电流滤波器、电压滤波器、指令跟随器等均采用的成熟产品，可以通过市场取得。例如：电机采用直流伺服电动机，滚珠丝杆螺母副采用TBT型滚珠丝杆螺母副、联轴器采用GS型联轴器、霍尔开关采用HK型霍尔接近开关、槽形光电开关采用PM-K24-U型光电开关、指令连接件与传感器连接件均采用CH2.54型连接件、施密特触发器采用CD40106施密特触发器、信号处理芯片采用TMS320LF2407A、放大器采用STK6877放大器、3.3V稳压器采用DF1117-3.3稳压电源、5V稳压器采用LM7805稳压电源、输出连接件采用HD-611型接线端子排、电流传感器采用精密电阻型传感器、电流滤波器与电压滤波器均采用有源RC滤波器、指令跟随器采用TLC2262型运算放大器。