[发明专利]一种应用数控气缸控制方法的电子零件铆接设备

权利要求书

1.一种应用数控气缸控制方法的电子零件铆接设备，包括机架，所述的机架包括底座(1)和支撑架，其特征在于：还包括可精确定位的数控气缸和可精确定位的数控气缸的控制方法，所述的可精确定位的数控气缸包括气缸(2)、步进电机(3)、齿轮轴旋转编码器(4)、蜗杆轴旋转编码器(5)、蜗轮(6)、齿轮(7)、蜗杆(8)和传动轴(9)，所述的气缸(2)固设于支撑架的顶板上；所述的气缸(2)的活塞杆(21)穿过支撑架的顶板后与用于对待铆接电子零件(17)进行加工的铆接工具头(10)固连；所述的气缸(2)的活塞杆(21)上加工出齿条，该齿条与齿轮(7)无侧隙啮合；所述的齿轮(7)和蜗轮(6)同轴安装于传动轴(9)上，该传动轴(9)通过支撑座(11)与支撑架固连；所述的步进电机(3)固设于支撑架的顶板上，且步进电机(3)的输出轴穿过支撑架的顶板后与蜗杆(8)相连，该蜗杆(8)与上述蜗轮(6)有侧隙啮合；上述的齿轮轴旋转编码器(4)安装于传动轴(9)上，蜗杆轴旋转编码器(5)安装于蜗杆(8)上；所述的铆接工具头(10)的正下方设有用以安装待铆接电子零件(17)的工件夹具(12)，该工件夹具(12)固设于底座(1)上；

活塞杆(21)在压缩空气推动下做直线运动，当活塞杆(21)需要定位时，步进电机(3)停止转动，并使气缸(2)处于脱机状态以节能，通过蜗轮蜗杆的自锁作用把活塞杆(21)锁定在需要停止位置，并通过可精确定位的数控气缸的控制方法达到蜗轮(6)的蜗轮齿上侧与蜗杆(8)的蜗杆齿下侧无间隙的定位接触状态。

2.根据权利要求1所述的一种应用数控气缸控制方法的电子零件铆接设备，其特征在于：所述的可精确定位的数控气缸的控制方法的步骤为：

1)活塞杆(21)在上极限位置时，假设此时活塞杆(21)的位置为零，通过调整齿轮轴旋转编码器(4)和蜗杆轴旋转编码器(5)的安装角度位置，使得齿轮轴旋转编码器(4)和蜗杆轴旋转编码器(5)输出零位信号；通过齿轮轴旋转编码器(4)输出的脉冲信号可换算出活塞杆的位置S；

2)假设活塞杆(21)在正行程时，蜗轮(6)的蜗轮齿上侧与蜗杆(8)的蜗杆齿下侧无间隙，则齿轮轴旋转编码器(4)输出值Z₁的增量ΔZ₁与蜗杆轴旋转编码器(5)输出值Z₂的增量ΔZ₂存在一一对应的关系，即ΔZ₂＝ΔZ₁×i，其中，i与蜗轮(6)、蜗杆(8)的传动比以及齿轮(7)的齿数有关；

3)假设活塞杆(21)处于零位置时，蜗轮(6)的蜗轮齿下侧与蜗杆(8)的蜗杆齿上侧无间隙，则在蜗轮(6)位置不动的情况下，蜗杆(8)反向旋转ΔZ可得到步骤2)中的蜗轮(6)的蜗轮齿上侧与蜗杆(8)的蜗杆齿下侧无间隙的啮合状态，其中，ΔZ的大小可通过实验获得；

4)当活塞杆(21)由零位置启动时，设定齿轮轴旋转编码器(4)的初始值为Z₁₀＝0，蜗杆轴旋转编码器(5)的初始值为Z₂₀＝ΔZ；当Z₁×i<Z₂<Z₁×i+ΔZ时，则表明蜗轮(6)和蜗杆(8)处于非接触状态；

5)活塞杆(21)由零位置刚运动时，假设蜗杆(8)不动，蜗轮齿上侧与蜗杆齿下侧有间隙，同时假设活塞杆(21)移动距离S_min后，蜗轮齿上侧与蜗杆齿下侧无间隙，此时可以通过以下方法确定活塞杆(21)位置S>S_min时的位置S：

6-1)在活塞杆(21)移动过程中，齿轮轴旋转编码器(4)实时输出Z₁，同时控制蜗杆(8)旋转使蜗杆轴旋转编码器(5)输出的Z₂保持在(Z_2min，Z_2max)区间内，即蜗轮(6)和蜗杆(8)不接触，其中，

6-2)当活塞杆(21)需定位在位置S时，可先计算出齿轮轴旋转编码器(4)的输出值Z_1s，而蜗杆(8)因定位活塞杆(21)应该停在的位置为Z_1s×i；因此，在活塞杆(21)移动过程中，如果由步骤6-1)的式(1)得到Z_2max大于Z_1s×i，则取

Z_2max＝Z_1s×i(当Z_2max>Z_1s×i时) (2)；

6-3)在活塞杆(21)正行程运动过程中，控制蜗杆(8)按步骤6-1)和步骤6-2)中的式(1)和式(2)运动，可保证蜗轮(6)和蜗杆(8)不接触，即活塞杆(21)完全处于气压传动状态；在活塞杆(21)靠近位置S且Z_2max＝Z_1s×i时，蜗杆轴旋转编码器(5)的输出值逐渐逼近Z_2max，最终达到蜗轮(6)的蜗轮齿上侧与蜗杆(8)的蜗杆齿下侧无间隙的定位接触状态。