一种高精度交流伺服传动系统论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及交流伺服传动系统技术领域，特别涉及一种高精度交流伺服传动系统。其包括与运行部件连接的交流伺服电机，以及控制系统，控制系统包括控制器，用于检测运行部件运行位移量并将检测到的位移量信号反馈给控制器的位置检测装置，伺服驱动器，以及反馈信号给伺服驱动器以调整交流伺服电机中转子转动角度的编码器，伺服驱动器接收到编码器发送的反馈信号后伺服驱动器将反馈值继续反馈至控制器，控制器将反馈值与目标值进行比较，并发送控制交流伺服电机运行状态的信号至交流伺服电机。本实用新型可保证机器整体稳定运行和运行精度的同时可在车间现场以及自动化流水线中使用，结构简单，使用维护方便、节能、工作效率高、抗干扰性强。

主设计要求

1.一种高精度交流伺服传动系统，其特征在于：包括用于驱动设备中运行部件运动行走的通过减速器与运行部件连接的交流伺服电机，以及用于控制交流伺服电机运行状态的控制系统，所述控制系统包括控制器，用于检测运行部件运行位移量并将检测到的位移量信号反馈给控制器的位置检测装置，用于接收控制器发送的驱动信号并将驱动信号发送至交流伺服电机以驱动交流伺服电机转动的伺服驱动器，以及反馈信号给伺服驱动器以调整交流伺服电机中转子转动角度的编码器，所述伺服驱动器接收到编码器发送的反馈信号后伺服驱动器将反馈值继续反馈至控制器，控制器将反馈值与目标值进行比较，并发送控制交流伺服电机运行状态的信号至交流伺服电机。

设计方案

2.根据权利要求1所述的高精度交流伺服传动系统，其特征是：还包括用于显示设置参数的显示终端，所述显示终端、伺服驱动器均与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的高精度交流伺服传动系统，其特征是：位置检测装置为光栅检测装置，所述光栅检测装置包括读数头和光栅尺，所述读数头与运行部件固定连接，所述光栅尺与设备固定部件固定连接。

4.根据权利要求3所述的高精度交流伺服传动系统，其特征是：所述的减速器包括通过履带与交流伺服电机的电机轴上的第一带轮连接的第二带轮，与第二带轮通过齿轮轴连接的齿轮，以及与齿轮相啮合的齿条，所述齿条固定在机架上且齿轮在齿条上做往复运动，还包括消除齿轮与齿条之间间隙的间隙消除机构，所述间隙消除机构包括套设于齿轮轴外与齿轮轴转动连接的偏心结构设置的偏心体以及与偏心体固定连接的连接件，所述连接件的另一端下方设有用于支撑固定连接件的支撑座，还包括当齿轮与齿条之间产生间隙时自动推动连接件使得连接件带动偏心体转动最终使得齿轮与齿条始终啮合的压紧弹性组件，所述压紧弹性组件的一端通过固定架与支撑座固定连接，另一端与连接件的一侧面垂直接触设置，所述压紧弹性组件与固定架螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的高精度交流伺服传动系统，其特征是：所述偏心体包括偏心设置的偏心通孔，所述齿轮轴穿过偏心通孔且在齿轮轴与偏心通孔两端的连接处齿轮轴上分别安装有用于齿轮轴在偏心体的偏心通孔内转动的轴承,所述第一带轮的直径小于第二带轮直径。

6.根据权利要求5所述的高精度交流伺服传动系统，其特征是：所述压紧弹性组件包括设有外螺纹的支撑套筒，装设于套筒内的弹簧，与弹簧顶部连接的支撑芯，以及与支撑芯顶部转动连接的钢球。

7.根据权利要求6所述的高精度交流伺服传动系统，其特征是：所述弹簧为蝶形弹簧，且弹簧预设有一定的张力。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及交流伺服传动系统技术领域，特别涉及一种高精度交流伺服传动系统。

背景技术

随着经济快速发展，人们对产品精度的要求也越来越高，坐标测量机正发挥着越来越重要的作用，传统的三坐标测量机传动系统一般采用直流伺服传动系统，虽然直流伺服传动系统控制更简单，但是传统的直流伺服传动系统输出功率小、电机体积大、运行精度差、控制不平稳、而且直流伺服传动系统的电机为有刷电机，有刷电机要定时更换电刷，费时费力，维护也不方便；同时直流伺服传动系统的抗干扰性差，在使用时设备必须远离强磁环境，不易用于车间和自动化流水线，使用环境受到限制。

专利CN 201136605 Y，公开了一种卷烟包装机拉线筒预松卷永磁交流伺服传动系统，其由永磁交流伺服电机、控制板及伺服驱动器组成，永磁交流伺服电机通过控制线与伺服驱动器连接，伺服驱动器通过控制线与控制板连接。

上述专利是通过一个控制板控制伺服驱动器，通过伺服驱动器控制永磁交流伺服电机，虽然永磁交流伺服电机运行精度高，运动、停止过渡平滑，但是其不能通过终端显示器提前进行参数设定，没有反馈模块，不能形成完整的闭环控制系统，导致在一定程度上交流伺服电机运行精准度较差，可靠性差，不能实现设备的稳定运行和精准运行，节能效果差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可保证机器整体稳定运行和运行精度的同时可在车间现场以及自动化流水线中使用，使用维护方便、节能、工作效率高、抗干扰性强，结构简单的高精度交流伺服传动系统。

本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是：一种高精度交流伺服传动系统，包括用于驱动设备中运行部件运动行走的通过减速器与运行部件连接的交流伺服电机，以及用于控制交流伺服电机运行状态的控制系统，所述控制系统包括控制器，用于检测运行部件运行位移量并将检测到的位移量信号反馈给控制器的位置检测装置，用于接收控制器发送的驱动信号并将驱动信号发送至交流伺服电机以驱动交流伺服电机转动的伺服驱动器，以及反馈信号给伺服驱动器以调整交流伺服电机中转子转动角度的编码器，所述伺服驱动器接收到编码器发送的反馈信号后伺服驱动器将反馈值继续反馈至控制器，控制器将反馈值与目标值进行比较，并发送控制交流伺服电机运行状态的信号至交流伺服电机。

上述的高精度交流伺服传动系统，还包括用于显示设置参数的显示终端，所述显示终端、伺服驱动器均与控制器电连接。

上述的高精度交流伺服传动系统，位置检测装置为光栅检测装置，所述光栅检测装置包括读数头和光栅尺，所述读数头与运行部件固定连接，所述光栅尺与设备固定部件固定连接。

上述的高精度交流伺服传动系统，所述的减速器包括通过履带与交流伺服电机的电机轴上的第一带轮连接的第二带轮，与第二带轮通过齿轮轴连接的齿轮，以及与齿轮相啮合的齿条，所述齿条固定在机架上且齿轮在齿条上做往复运动，还包括消除齿轮与齿条之间间隙的间隙消除机构，所述间隙消除机构包括套设于齿轮轴外与齿轮轴转动连接的偏心结构设置的偏心体以及与偏心体固定连接的连接件，所述连接件的另一端下方设有用于支撑固定连接件的支撑座，还包括当齿轮与齿条之间产生间隙时自动推动连接件使得连接件带动偏心体转动最终使得齿轮与齿条始终啮合的压紧弹性组件，所述压紧弹性组件的一端通过固定架与支撑座固定连接，另一端与连接件的一侧面垂直接触设置，所述压紧弹性组件与固定架螺纹连接。

上述的高精度交流伺服传动系统，所述偏心体包括偏心设置的偏心通孔，所述齿轮轴穿过偏心通孔且在齿轮轴与偏心通孔两端的连接处齿轮轴上分别安装有用于齿轮轴在偏心体的偏心通孔内转动的轴承,所述第一带轮的直径小于第二带轮直径。

上述的高精度交流伺服传动系统，所述压紧弹性组件包括设有外螺纹的支撑套筒，装设于套筒内的弹簧，与弹簧顶部连接的支撑芯，以及与支撑芯顶部转动连接的钢球。

上述的高精度交流伺服传动系统，所述弹簧为蝶形弹簧，且弹簧预设有一定的张力。

本实用新型高精度交流伺服传动系统的有益效果是：通过设置控制系统并通过位置检测装置、伺服驱动器与编码器形成信号传递与信号反馈的闭环控制系统，通过信号控制交流伺服电机运行状态，交流伺服电机运行精度高，同时通过设置有偏心结构的偏心体与偏心体固定连接的连接件以及作用在连接件上的压紧弹性组件，从而达到始终消除间隙的目的，保证了传递动力的稳定性和定位的准确性，最终实现机器的整体稳定运行和运行精度。本发明结构简单，可保证机器整体稳定运行和运行精度的同时可在车间现场以及自动化流水线中使用，使用维护方便、节能、工作效率高、抗干扰性强。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为A部放大图；

图3为本实用新型消隙结构示意图；

图4为本实用新型压紧弹性组件结构示意图；

图5为本实用新型控制系统控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1、2、3、4、5所示，一种高精度交流伺服传动系统，包括用于驱动设备中运行部件1运动行走的通过减速器2与运行部件1连接的交流伺服电机3，以及用于控制交流伺服电机3运行状态的控制系统，控制系统包括控制器4，用于检测运行部件1运行位移量并将检测到的位移量信号反馈给控制器4的位置检测装置，用于接收控制器4发送的驱动信号并将驱动信号发送至交流伺服电机3以驱动交流伺服电机3转动的伺服驱动器5，以及反馈信号给伺服驱动器5以调整交流伺服电机3中转子转动角度的编码器，伺服驱动器5接收到编码器发送的反馈信号后伺服驱动器5将反馈值继续反馈至控制器4，控制器4将反馈值与目标值进行比较，并发送控制交流伺服电机3运行状态的信号至交流伺服电机3。还包括用于显示设置参数的显示终端6，显示终端、伺服驱动器5均与控制器4电连接。

位置检测装置为光栅检测装置，光栅检测装置包括读数头7和光栅尺8，读数头7与运行部件1固定连接，光栅尺8与设备固定部件9固定连接。

减速器包括通过履带10与交流伺服电机3的电机轴上的第一带轮连接的第二带轮11，与第二带轮11通过齿轮轴12连接的齿轮13，以及与齿轮13相啮合的齿条14，齿条14固定在机架15上且齿轮13在齿条14上做往复运动，还包括消除齿轮13与齿条14之间间隙的间隙消除机构，间隙消除机构包括套设于齿轮轴12外与齿轮轴12转动连接的偏心结构设置的偏心体16以及与偏心体16固定连接的连接件17，连接件17的另一端下方设有用于支撑固定连接件17的支撑座18，还包括当齿轮13与齿条14之间产生间隙时自动推动连接件17使得连接件17带动偏心体16转动最终使得齿轮13与齿条14始终啮合的压紧弹性组件，压紧弹性组件的一端通过固定架19与支撑座18固定连接，另一端与连接件17的一侧面垂直接触设置，压紧弹性组件与固定架19螺纹连接,第一带轮的直径小于第二带轮直径，以实现减速的目的。

偏心体16包括偏心设置的偏心通孔，齿轮轴12穿过偏心通孔且在齿轮轴12与偏心通孔两端的连接处齿轮轴12上分别安装有用于齿轮轴12在偏心体的偏心通孔内转动的轴承20。

压紧弹性组件包括设有外螺纹的支撑套筒21，装设于套筒内的弹簧22，与弹簧顶部连接的支撑芯23，以及与支撑芯23顶部转动连接的钢球24。弹簧为蝶形弹簧，且弹簧预设有一定的张力。

本实用新型工作原理：首先，在终端显示器6上设定好读数头的设定位移量，然后，启动电源，光栅检测装置将检测到的运行部件的实际位移量反馈至控制器4，控制器4将实际位移量与设定位移量进行比较，当实际位移量小于设定位移量时，控制器4发送驱动伺服驱动器5的信号至伺服驱动器，伺服驱动器5发送驱动交流伺服电机3的信号至交流伺服电机3，交流伺服电机3驱动直至达到设定位移量；启动电源后，同时交流伺服电机3将交流伺服电机3转动的圈数反馈至伺服驱动器5，伺服驱动器5进一步反馈至控制器，控制器4将交流伺服电机3转动的圈数换算成运行部件的运行位移量，并将运行位移量与设定位移量进行比较，当实际位移量小于设定位移量时，控制器4发送驱动伺服驱动器5的信号至伺服驱动器，伺服驱动器发送驱动交流伺服电机3的信号至交流伺服电机3，交流伺服电机3驱动直至达到设定位移量，以实现对交流伺服电机转动角度的实时监控，如此形成闭环控制系统。本实用新型中的控制系统使得交流伺服电机运行精准，可保证机器整体稳定运行和运行精度的同时可在车间现场以及自动化流水线中使用。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

设计图

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