[发明专利]一种双电机驱动消隙装置及消隙方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双电机驱动消隙装置及消隙方法，更具体的说，尤其涉及一种采用两个电机进行驱动并消隙的双电机驱动消隙装置及消隙方法。

背景技术

在高精度的位置伺服系统中，由于传动机构的机械加工误差和机械磨损的存在，使得电机至受控对象之间存在较大的传动间隙。为此，人们采用消隙齿轮、自动预紧机构等办法消除此间隙，此方法可有效的消除传动间隙的静态误差，但在高精度的位置伺服中，电机驱动负载进行频繁的换向，即使采用上述的机械消隙措施，由于间隙所造成的瞬态误差仍难以克服，使得控制精度达不到所需的控制要求。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种采用两个电机进行驱动的双电机驱动消隙装置。

本发明的双电机驱动消隙装置，包括固定于导向台上的齿条、与工作台相固定的驱动电机和对驱动电机进行控制的电机控制系统，其特别之处在于：所述的驱动电机包括第一电机和第二电机，所述的电机控制系统包括第一电机控制系统和第二电机控制系统；所述的第一电机控制系统和第二电机控制系统均包括对相应电机的位置进行检测的位置测量模块、与位置测量模块输出端相连的位置控制器、与位置控制器的输出端相连的速度控制器、电流控制器，所述位置控制器的输入端还连接有插补信号；所述的电流控制器的输入端与输出端分别与速度控制器的输出端和相应电机的输入端相连接；所述电机控制系统还包括PI控制器和滤波器模块，所述PI控制器的输入端和输出端分别与两个速度控制器的输出端和输入端相连接，所述滤波器的输入端与输出端分别与力矩差值信号和PI控制器的输入端相连接。如果采用单个电机来进行传动的过程中，当电机的环形的过程中，由于齿轮和齿条相配合时存在间隙，导致传动精度不高。因此，本发明的驱动电机设置第一电机和第二电机，以便实现传递过程中的消隙，第一电机和第二电机固定在工作台上；位置测量模块用于对电机移动位置进行检测并把检测到的结果反馈输入到位置控制器的输入端，位置控制器的输入端还连接有插补信号，以便控制电机的运行精度。第一电机输出的力矩值与第二电机输出的力矩值之差的大小可以通过改变力矩差值信号来实现。力矩差值信号经由滤波器处理之后接到PI控制器的输入端，PI控制器的输入端还与两速度控制器的输出端相连接，PI控制器可实现对力矩差值信号和两个速度控制器输出端信号的运算并把运算的结果反馈到速度控制器的输入端，实现对电机的精准控制。电流控制器用于实现对电机的直接控制。

本发明的双电机驱动消隙装置，所述的第一电机控制系统和第二电机控制系统均包括用于检测电机电流的电流检测模块和用于测量电机转速的转速测量模块；所述的电流测量模块与电流控制器的输入端电气连接，所述的转速测量模块与速度控制器的输入端电气连接。电流检测模块实现电机电流的测量，并把检测到的电流值反馈至电流控制器的输入端，使得电流控制器的控制形成一个闭环控制回路，使得控制更加的准确和稳定；转速测量模块可实现电机转速的测量，并把测得量接到速度控制器的输入端，使得速度控制器也组成一个闭环回路，使得控制回路更加的稳定和准确。

本发明的双电机驱动消隙装置，所述的位置测量模块为电机编码器或光栅尺。电机编码器和光栅尺所实现的精度等级不同，根据控制精度的要求可选择电机编码器或光栅尺。

本发明的双电机驱动消隙装置，所述的第一电机和第二电机均为伺服电机。伺服电机有控制精度的较好，可以满足控制要求。

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种采用两个电机进行驱动的双电机驱动消隙装置。

本发明的双电机驱动装置的消隙方法，所述双电机驱动装置包括固定于导向台上的齿条、与工作台相固定的驱动电机和对驱动电机进行控制的电机控制系统，所述的驱动电机包括第一电机和第二电机，其特别之处在于：通过电机控制系统的控制作用，在第一电机和第二电机运行的过程中，始终保持第一电机的输出力矩与第二电机的输出力矩之差为一恒定值Δ。通过把第一电机的输出力矩与第二电机的输出力矩之差设定为一恒定值Δ，使得单个电机的额定功率得到降低，也使得齿轮和齿条的模数降低，有效的减小了减速箱和齿轮齿条传动副的尺寸。

本发明的双电机驱动装置的消隙方法，所述第一电机和第二电机的额定力矩相等且均大于工作台移动时所需的最大力矩；所述恒定值Δ为第一电机或第二电机额定力矩的5％～30％。恒定值选取的越大，要求的单个电机的额定功率就越大，要求的减速箱和传动副的体积也较大，不利于降低成本且会占用较大的空间；如果而定值选取的过小，不易实现消隙功能。

本发明的双电机驱动装置的消隙方法，所述恒定值的确定包括以下步骤：