[发明专利]一种提高电动缸运行精度的方法、装置及电动缸

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体地，涉及一种提高电动缸运行精度的方法、装置以及应用上述方法/装置的电动缸。

背景技术

现代工业设备普遍具有高度自动化、高运行精度等的特点，这就要求传输设备具有较高的稳定性和定位精度。电动缸作为一种直线驱动装置，因其能够满足较高的精度要求而被广泛应用于各种传输设备中。

请参阅图1，目前常用的电动缸是由电机1、电机驱动器、编码器(电机驱动器和编码器图中未示)、联轴器2和执行部件构成的。电机1连接有专用的电机驱动器，用以控制电机1的转速、转矩等工作参数；编码器作为检测部件，将电机1的转动信号反馈给电机驱动器；电机驱动器将编码器的反馈信号作为控制电机1运行精确性的依据；联轴器将电机1的动能传递给执行部件；图1所示的执行部件包括滚珠丝杠4、滑块3及导轨5，滚珠丝杠4在电机1的带动下转动，滑块3在导轨5的约束下与滚珠丝杠4通过螺纹连接并传动，从而将电机1的转动转化为滑块3的直线运动；除滑块3和滚珠丝杠4外，齿形带及带轮也是一种在电动缸中较为常用的执行部件的结构。此外，在一些特定情况下，还需要为电机1配置减速器。

在上述电动缸运行的过程中，各部件之间不可避免地会存在一定的机械误差，例如：滚珠丝杠与滑块螺母之间或者齿形带和带轮之间的齿隙偏差，这一齿隙偏差等于实际齿隙尺寸与预设的齿隙尺寸的差值，通常，要求预设的齿隙尺寸为零，即，要让滚珠丝杠与滑块螺母之间或者齿形带和带轮之间实现无齿隙啮合，从而达到理想的精度，但是，在实际加工和装配过程中，上述齿隙偏差总是无法避免。当电机配有减速器时，减速器中各个啮合齿轮之间同样存在一定的齿隙偏差。而且，随着电动缸在使用中的不断磨损，上述齿隙偏差还将逐渐增大。正式由于上述齿隙偏差的影响，导致编码器所反馈的转动信号只能代表电机的运转数据，而不能正确反馈电动缸滑块的真实运行情况。因此，仅依靠编码器的反馈数据来控制电动缸的运行无法使电动缸滑块准确运行到预定位置，也就无法实现精确定位；当需要电动缸在较小的范围内进行往复运动时，上述齿隙偏差对定位精度的影响就更加明显。

因此，技术人员在上述结构的电动缸中设置一个光栅尺，利用该光栅尺的读数来实时反馈电动缸的运动情况。如图2所示，这里所用的光栅尺7为一种分离式光栅尺，光栅尺7被固定安装在电动缸的整个行程中，光栅读数头6作为检测部件而被设置在电动缸的滑块3上随滑块3一起运动并实时读取光栅尺7上的位置数据，从而得到滑块3的确切位置，并跟据所得到的滑块3的确切位置对电机实现反馈控制以保证电机的精确运行，从而实现对滑块3的精确定位。

虽然上述设置有光栅尺的电动缸运行精度有所提高，但是其同时也存在下述不足：

首先，由于上述电动缸的精度主要取决于光栅尺在电动缸外壳上的安装精度以及光栅尺本身的精度。而上述电动缸所采用的分离式光栅尺被设置在电动缸的整个行程中，要求电动缸外壳具有相当高的机械加工精度以及安装精度；当电动缸的行程较长时，上述精度要求是很难保证的，如果光栅尺由于安装误差等问题而出现偏差，将严重影响电动缸的定位精度，甚至使光栅读数头不能正确读取光栅数据，电动缸也就无法精确运行和定位。另外，光栅尺读数头的读数精度还会受到滑块运动速度的影响，若滑块速度过大，光栅读数头就无法正确反馈滑块的运动参数，同样无法对电动缸进行精确定位。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种提高电动缸运行精度的方法，其能够对电动缸的齿隙偏差进行补偿，并且电动缸的运行精度不会受其外壳加工精度及滑块运行速度的影响。

为解决上述问题，本发明还提供一种提高电动缸运行精度的装置，其同样能够对电动缸的齿隙偏差进行补偿，并且电动缸的运行精度不会受其外壳加工精度及滑块运行速度的影响。

为解决上述问题，本发明还提供一种应用上述提高电动缸运行精度的方法或装置的电动缸，其同样能够对电动缸的齿隙偏差进行补偿，并且电动缸的运行精度不会受其外壳加工精度及滑块运行速度的影响。

为此，本发明提供一种提高电动缸运行精度的方法，其包括以下步骤：10)通过测量而得到所述电动缸的齿隙的测量值，并基于所述齿隙测量值和齿隙设定值而获得所述电动缸的齿隙偏差；20)在所述电动缸运行过程中，当电动缸变换运行方向时，根据所述齿隙偏差实施齿隙偏差补偿，以提高电动缸的运行精度。其中，在执行步骤10)和20)的同时，还包括实时记录所述电动缸运行方向的步骤。