Rpdc电气同步消隙装置及其消隙方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机电一体化领域，特别涉及一种RPDC电气同步消隙装置及其消隙方法。
【背景技术】
[0002]在大型、重型机床上，直线进给轴通常使用齿轮齿条的传动方式，回转轴通常采用齿轮齿圈的传动方式，齿轮之间的啮合必然存在机械间隙的问题，该问题会降低齿轮传动的效率，加快齿轮磨损，并且会降低整个传动系统的机械刚性，容易产生谐振、噪音等问题，最终影响机床工作精度。因此，如何消除机械间隙是大型、重型机床必须要解决的问题。
[0003]传统机床普遍采用双齿轮反向预紧的方式消除机械间隙，并且预紧力通过机械装配实现，即机械同步消隙。如果预紧力由驱动齿轮的两台伺服电机之间的张力来实现，则称为电气同步消隙。相对于传统的机械同步消隙，电气消隙方法具有以下优点:
[0004]1.重复定位及绝对定位精度更高。
[0005]2.避免了复杂的机械结构，降低了机械成本。
[0006]3.消隙参数可配置，使用灵活，应用面更广。
[0007]然而，现有的电气同步消隙方法中，需要借助PLC (Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)、运动控制器或CNC(Computer Numerical Control，计算机数字控制系统)等上位系统进行干预才能实现同步消隙功能；同时，现有的电气同步消隙方法中，消隙响应速度较慢，精度不够高。
[0008]本发明针对现有的电气同步消隙装置的缺点，提出一种RPDC(Rack and Pin1nDrive Control，齿轮与齿条的驱动控制)电气同步消隙装置及其消隙方法。
【发明内容】
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种RPDC电气同步消隙装置及其消隙方法，用于解决现有技术中电气同步消隙存在的需要借助上位系统干预才能实现同步消隙功能及消隙响应速度较慢，精度不够高的问题。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种RPDC电气同步消隙装置，所述RPDC电气同步消隙装置包括:主电机、从电机、主驱动器及从驱动器；
[0011]所述主电机与所述主驱动器电连接，所述从电机与所述从驱动器电连接；
[0012]所述主驱动器与所述从驱动器电连接，并实时交换同步消隙参数。
[0013]作为本发明的RPDC电气同步消隙装置的一种优选方案，所述主驱动器及所述从驱动器内均设有同步卡，所述主驱动器及所述从驱动器通过所述同步卡实现电连接，并通过所述同步卡实时交换同步消隙参数。
[0014]作为本发明的RPDC电气同步消隙装置的一种优选方案，所述RPDC电气同步消隙装置还包括齿轮及齿条或齿圈；所述主电机及所述从电机适于驱动与其对应的所述齿轮与所述齿条或齿圈啮合。
[0015]作为本发明的RPDC电气同步消隙装置的一种优选方案，所述主电机及所述从电机均为伺服电机，所述主驱动器及所述从驱动器均为伺服驱动器。
[0016]作为本发明的RPDC电气同步消隙装置的一种优选方案，所述从驱动器内还设有工艺调节模块，所述工艺调节模块与所述主驱动器电连接。
[0017]作为本发明的RPDC电气同步消隙装置的一种优选方案，所述主驱动器内设有位置控制模块及第一速度控制模块，所述从驱动器内设有第二速度控制模块；
[0018]所述位置控制模块适于根据所述主驱动器的实际位置和参考位置得到参考速度值；
[0019]所述第一速度控制模块及所述第二速度控制模块的输入端与所述位置控制模块的输出端电连接，适于根据各自的实际速度值与所述参考速度值之差分别得到第一力矩电流参考值及第二力矩电流参考值；
[0020]所述工艺调节模块的输入端与所述第一速度控制模块及所述第二速度控制模块的输出端电连接，且所述工艺调节模块的输出端与所述第二速度控制模块的输入端电连接，适于将所述第一力矩电流参考值及所述第二力矩电流参考值进行比对，并补偿二者的偏差。
[0021]作为本发明的RPDC电气同步消隙装置的一种优选方案，所述主驱动器内还设有第一电流控制模块，所述从驱动器内还设有第二电流控制模块:
[0022]所述第一电流控制模块的输入端与所述第一速度控制模块的输出端电连接，适于控制主电机的实际电流值与由补偿后的所述第一力矩电流参考值与消隙偏置电流叠加后得到第一输入参考电流值保持一致；
[0023]所述第二电流控制模块的输入端与所述第二速度控制模块的输出端电连接，适于控制从电机的实际电流值与由补偿后的所述第二力矩电流参考值与消隙偏置电流相减后得到第二输入参考电流值保持一致。
[0024]本发明还提供一种PPDC电气同步消隙装置的消隙方法，所述消隙方法包括:
[0025]提供主驱动器、从驱动器、主伺服电机及从伺服电机，所述主驱动器与所述主伺服电机电连接，所述从驱动器与所述从伺服电机电连接，所述主伺服电机及所述从伺服电机分别驱动各自的齿轮与齿条或齿圈啮合；
[0026]设备静止时，所述主伺服电机及所述从伺服电机在所述主驱动器及所述从驱动器的控制下产生大小相同、方向相反的消隙张力，以消除机械间隙；
[0027]设备工作时，若负载小于消隙张力，所述主伺服电机与所述从伺服电机出力方向相反，所述主伺服电机与所述从伺服电机的扭矩之差为负载扭矩；若负载大于消隙张力，所述主伺服电机与所述从伺服电机出力方向相同，所述主伺服电机与所述从伺服电机的扭矩之和为所述负载的扭矩。
[0028]作为本发明的RPDC电气同步消隙装置的消隙方法的一种优选方案，所述主伺服电机及所述从伺服电机在所述主驱动器及所述从驱动器的控制下产生大小相同、方向相反的消隙张力，以消除机械间隙的具体方法为:
[0029]根据实际位置误差，得到参考速度值；
[0030]根据所述主驱动器的实际速度值与所述参考速度值之差得到第一力矩电流参考值；根据所述从驱动器的实际速度值与所述参考速度值之差得到第二力矩电流参考值；[0031 ] 将所述第一力矩电流参考值及所述第二力矩电流参考值进行比对，并补偿二者的偏差;
[0032]将消隙偏置电流与补偿后的所述第一力矩电流参考值处理后输出给所述主伺服电机，将消隙偏置电流与补偿后的所述第二力矩电流参考值处理后输出给所述从伺服电机。
[0033]作为本发明的RPDC电气同步消隙装置的消隙方法的一种优选方案，将所述第一力矩电流参考值与所述消隙偏置电流相加后得到的电流输出给所述主伺服电机:将所述第二力矩电流参考值与所述消隙偏置电流相减后得到的电流输出给所述从伺服电机。
[0034]如上所述，本发明的RPDC电气同步消隙装置及其消隙方法，具有以下有益效果:
[0035](I).通过驱动器实现电气同步消隙功能，不需要PLC、运动控制器或CNC等上位系统干预。
[0036](2)主驱动器与从驱动器之间数据同步周期较短，只有约125 μ S，消隙响应速度快、精度高。
[0037](3)主驱动器与从驱动器实时交换、平均电流参考值，保证两个电机出力均衡。
【附图说明】
[0038]图1显示本发明实施例一中提供的RPDC电气同步消隙装置的连接示意图。
[0039]图2显示本发明实施例一中提供的RPDC电气同步消隙装置中主驱动器及从驱动器的结构示意图。
[0040]图3显示为本发明实施例二中提供的RPDC电气同步消隙装置的消隙方法的流程图。
[0041]元件标号说明
[0042]I 主电机
[0043]2 从电机
[0044]3 主驱动器
[0045]31位置控制模块
[0046]32第一速度控制模块
[0047]4 从驱动器
[0048]41工艺调节