[实用新型]利用误差修正闭环回路消除齿隙误差的精密定位装置

说明书

技术领域

本实用新型属于测控技术领域，具体涉及一种利用误差修正闭环回路消除齿隙误差的精密定位装置。

背景技术

在长度测量技术领域，经常用到直线位移传动形式，其中丝杠螺母副是常用的传动机构，其用途是将丝杠螺母副的旋转运动转换为螺母或丝杠的直线运动。理想的丝杠螺母副是无间隙配合，其旋转运动转换为直线运动时不存在回程间隙。而实际上，无间隙的配合无法发生相对运动，因此实际应用的丝杠螺母副均为间隙配合，其旋转运动转换为直线运动时必然存在回程间隙。丝杠螺母副在用于精密定位时通常需要使用测角码盘作为定位反馈元件，当丝杠存在回程间隙时精密定位装置会由于间隙的存在而产生振荡，使装置定位不准。

目前常用对结构进行优化设计的方法消除非线性环节带来的影响。在进行结构设计时预留丝杠预紧装置，丝杠安装时，对丝杠施加预紧力，使其与螺母之间产生过赢，达到消除间隙的目的，但过赢量掌握不好会加剧丝杠的磨损。另外也可以设计特殊的螺母结构，装调时使螺母和丝杠之间产生过赢，同样这种结构也存在过赢量过大产生磨损加剧的情况。

消间隙结构设计能有效消除齿隙误差，但对于已产生的间隙需要重新调整结构，而且调整结构的调整余量是有限的。目前，尚未有能够完全消除齿隙误差的精密定位装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够利用误差修正闭环回路消除齿隙误差的精密定位装置。

本实用新型是这样实现的：

一种利用误差修正闭环回路消除齿隙误差的精密定位装置；它包括速率回路、线性位置回路组件和非线性位置回路组件；其中，线性位置回路组件与速率回路连接，组成线性位置回路；非线性位置回路组件与线性位置回路连接，组成非线性位置回路。

如上所述的速率回路包括数字测速机、速率校正器、数字模拟转换器、功率放大器和第一加法器；数字测速机与电机的转子和第一加法器的一个输入端连接；第一加法器输出端与速率校正器的输入端连接；速率校正器输出端与数字模拟转换器的输入端连接；数字模拟转换器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与电机连接。

如上所述的线性位置回路组件包括角度编码器、角度细分装置、位置校正器和第二加法器；角度编码器分别与电机和角度细分装置的输入端连接；角度细分装置的输出端与第二加法器的一个输入端连接；第二加法器的另一个输入端作为角位置指令信号输入端，第二加法器的输出端与位置校正器的输入端连接；位置校正器的输出端与第一加法器的另一个输入端连接。

如上所述的非线性位置回路组件包括栅尺、光栅细分装置、开关、指令合成模块和第三加法器；光栅尺分别与滚珠丝杠和光栅细分装置的输入端连接，光栅细分装置的输出端通过开关与第三加法器的一个输入端连接；第三加法器的另一个输入端作为线位置指令信号输入端，第三加法器的输出端与第二加法器的另一个输入端连接。

如上所述的数字模拟转换器采用PCI6208GL、功率放大器和电机采用80CB050交流伺服控制器及电机。

如上所述的角度编码器采用2500线码盘、角度细分装置采用最高100倍的细分电路。

如上所述的光栅尺采用RES40、光栅细分装置采用1024倍细分卡。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用由数字测速机、角度编码器、光栅尺及开关组成的三回路控制系统，对存在回程间隙的滚珠丝杠进行回程间隙补偿定位，在间隙0.05mm，螺距5mm条件下，定位精度达到0.001mm，定位稳定，重复性好。

附图说明

图1是本实用新型的一种利用误差修正闭环回路消除齿隙误差的精密定位装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的利用误差修正闭环回路消除齿隙误差的精密定位装置进行介绍：

如图1所示，一种利用误差修正闭环回路消除齿隙误差的精密定位装置，包括速率回路、线性位置回路组件、非线性位置回路组件。