[发明专利]一种动态伺服力驱动系统

摘要

本发明提供了一种动态伺服力驱动系统。所述系统包括机械本体、电机、力传感器、A/D转换器、控制器、伺服驱动器。机械本体中包含一前加载盘和一后加载盘，前后加载盘间设置若干弹簧，后加载盘固定在机械本体中滚珠丝杠的螺母上。电机可驱动滚珠丝杠，后者带动后加载盘，使前后加载盘相对运动而压缩弹簧以产生加载力。加载时控制器根据设定力和力传感器信号控制伺服驱动器驱动电机，实现按设定力精确加载。本发明采用并联压缩弹簧，使输出力成倍增加；压缩弹簧固定在可沿固定支座滚动的加载盘上，行程取决于滚珠丝杠的长度；具有输出力大、行程大的特点；控制器采用带扰动观测器的自适应滑模控制算法可实现外界干扰下的动态高精度加载。

主权项

一种动态伺服力驱动系统，其特征在于，所述的动态伺服力驱动系统含有机械本体、力传感器、A/D转换器、运动控制器、伺服驱动器；所述的机械本体包括支座、伺服电机驱动组件、轴承组件、滚珠丝杠组件、压缩弹簧组件、导轨组件、加载头组件；其中，所述的伺服电机驱动组件含有伺服电机（2）、导板（23）、同步带（5）、从同步带轮（6），轴承组件含有轴承端盖(7)、轴承套筒(8)、轴承座(9)、轴承组(10)，滚珠丝杠组件包含丝杠(11)、丝杠螺母(12)，压缩弹簧组件含有弹簧（17）、导杆（18）、前加载盘（19）、后加载盘（22），导轨组件含有动导轨条（15）、静导轨条（16），加载头组件含有过渡套筒(20)、力传感器（21）、加载头（24），轴承组（10）包含三组推力角接触球轴承; 其连接关系是，所述的支座（1）一端设置有电机安装板，支座的底面为平面，支座柱状圆筒内孔圆周上均布设置有用于固定静导轨条（16）的三个矩形槽，支座柱状圆筒中轴线与支座底面平行；所述的丝杠（11）设置在支座的中轴线上；电机安装板上设置有导板（23）和导槽，导板（23）与支座（1）上的导向槽间隙配合，伺服电机（2）固定连接在电机安装板上的导板（23）上；所述圆环状的后加载盘（22）中轴线上有一中心孔，后加载盘（22）上沿中轴线圆周均匀设置有数个通孔，外圆周面均布设置三个矩形槽；所述的圆环状的前加载盘（19）中轴线上有一中心孔，在前加载盘（19）沿中轴线的圆周上设置有与后加载盘（22）位置对应的通孔；伺服电机（2）轴上的主同步带轮通过同步带（5）驱动从同步带轮（6）；所述的从同步带轮（6）通过键与丝杠（11）连接；轴承组（10）的内圈与丝杠（11）的轴端为过渡配合；轴承组10的外圈与轴承套筒（8）的内孔为间隙配合；轴承套筒（8）的外圆与轴承座（9）间隙配合，并通过螺钉与轴承座（9）连接；所述的轴承座（9）与支座（1）的内圆面配合，通过螺钉与支座（1）连接；所述的轴承端盖（7）压紧在轴承组（10）的内圈，通过螺钉与轴承套筒（8）连接；所述的丝杠（11）的上的丝杠螺母（12）的外圆柱面与后加载盘（22）的中心孔间隙配合；所述的后加载盘（22）外圆周上的三个均匀设置的矩形槽上对应安装有三个动导轨条（15）；所述的静导轨条（16）嵌入在后加载盘（22）的矩形槽内，所述的动导轨条（15）与静导轨条（16）之间安装有滚珠（14）；所述的丝杠螺母（12）通过螺钉与所述的压缩弹簧组件中的后加载盘（22）连接；所述的后加载盘（22）与前加载盘（19）之间通过导杆（18）连接；导杆（18）的外围设置有弹簧（17）；前加载盘（19）与设置在滚珠丝杠（11）外围的过渡套筒（20）的一端连接；过渡套筒（20）的另一端与力传感器（21）一端连接；传感器（21）另一端与加载头（24）连接；所述的支座（1）、丝杠（11）、前加载盘（19）、后加载盘（20）、导杆（18）为同轴设置；所述的控制器（25）通过A/D转换，接受力传感器（21）的力信号，力信号通过与设定力的偏差在控制器（25）内部计算得到控制信号；控制信号经伺服驱动器放大后驱动机械本体中的伺服电机（2）旋转，伺服电机（2）通过同步带（5）驱动从皮带轮（6），从皮带轮（6）带动滚珠丝杠（11）旋转，进而通过丝杠螺母（12）驱动压缩弹簧组件中的后加载盘（22），前加载盘（19）和后加载盘（22）之间发生相对运动压缩弹簧（17）产生加载力。