资源描述：
《丝杠传动工作台运动特性与误差分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第24卷第4期湖北工业大学学报2009年08月Vol.24No.4JournalofHubeiUniversityofTechnologyAug.2009[文章编号]1003-4684(2009)04-0010-03丝杠传动工作台运动特性与误差分析胡小文,龚发云,王选择(湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068)[摘要]对丝杠传动工作台的微定位特性进行了实验分析,观察高速运行时工作台位移存在振荡现象,分析了这种现象产生的原因.对工作台这种非线性运动造成的运动精度不高提出相应的措施,对定位误差做曲线拟合,实现误差的软件补偿.结果表明,经补偿后,滚珠丝杠传动工作台的定位精度达到2μm.
2、[关键词]滚珠丝杠传动;定位误差;曲线拟合;软件补偿[中图分类号]TG502[文献标识码]:A在表面形貌测量、精密加工、MEMS(微电机系统)控制、生物医学工程、半导体光刻技术中,大范1滚珠丝杠传动系统围、高精度的位移测量与位移驱动系统具有重要的[1]意义.国内外已经研制出的各种精密定位系统(如1.1滚珠丝杠传动系统宏动部分直线电机驱动、摩擦驱动、扭轮驱动等),都能实现大本研究的精密工作台宏动部分采用松下公司的行程高精度的定位,但这些系统结构复杂,成本过交流伺服电动机MSMD012PIU、交流伺服驱动器高.因此,研制出一套高精密和低成本的精密工作台MADDT125003以及增量式脉冲编码
3、器组成的半是精密技术的趋势.宏微双重驱动精密工作台可以闭环伺服系统.精密工作台伺服系统原理如图1所实现大行程、高精度的要求.其中宏动部分由交流伺示.由于工作台的行程范围相对较小,采用的传动方服电机驱动滚珠丝杠来实现.滚珠丝杠传动是传统式是:交流伺服电动机驱动金属缝隙联轴器,金属缝的精密驱动方式,技术已经相当成熟,成本低.但宏隙联轴器直接与滚珠丝杠螺母机构联接,滚珠丝杠动进给系统中的一些非线性因素,如滚珠丝杠螺母驱动工作台运动.宏动部分系统主要有:1)工作台与副间隙存在、弹性联轴器的变形、导轨摩擦等,对微光栅测量装置组成的控制对象及位置测量系统;2)运动特性的影响非常明显,制约了工作台运动
4、精度基于FPGA的运动控制系统,由电机控制模块、光和定位精度的进一步提高,因而研究滚珠丝杠传动栅计数模块、与上位机通信的数据输入/输出接口等工作台的微定位特性显得尤为重要.组成.图1滚珠丝杠传动工作台伺服系统原理图宏动部件的相关参数如下:工作台的行程,28光栅测量系统中,光栅尺栅距为1.667μm.为了提mm;工作台的速度范围,0.006～25mm/s;滚珠丝高光栅分辨精度,光栅信号经过四细分辨向电路的杠的导程,2mm;增量式编码器,2500线.驱动器内方案,当光栅刻线密度为600线/mm时,反馈检测部采用了四倍频技术,故其脉冲当量为360°/10000分辨率为0.417μm.=0.03
5、6°,因而该工作台的理论精度可达0.2μm.[收稿日期]2009-03-19[作者简介]胡小文(1983-),女,湖北武汉人,湖北工业大学硕士研究生,研究方向:机械传动新技术.第24卷第4期胡小文等丝杠传动工作台运动特性与误差分析111.2滚珠丝杠传动系统的特点向,信号B设置为Y向,在四象限中出现Lisajous滚珠丝杠传动效率高,摩擦小,在伺服控制系统点.工作台运动的时候,该点在一个象限内运动到另中采用滚动螺旋传动,不仅提高传动效率,而且可以一个象限,形成Lisajous图.其运动的方向与工作台减小启动力矩、颤动及滞后时间,但传动系统的刚度运动方向有关.因此通过电路处理,信号点从一个象
6、不高,尤其细长的滚珠丝杠更是刚度的薄弱环节.起限顺时针运动到另一个象限,光栅的计数值增加1;动和制动时能量的一部分要消耗在克服中间环节的信号点从一个象限逆时针运动到另一个象限,光栅弹性变形上,弹性变形使系统的控制难度增加,伺服计数值减少1.通过编程采样光栅计数值,光栅计数[2]性能下降.值与工作台位移成正比例,从而直接反映出工作台滚珠丝杠传动精度高,大多数精密系统常采用运动位移的情况.这种传动方式,但进给系统的滚珠丝杠螺母副的间通过VC++编程,得到控制工作台运动的面隙、导轨副摩擦以及联轴器弹性和微小振动等因素板,通过改变脉冲数、工作台的速度控制和运动方向影响着它的传动特性,由此限制了工
7、作台定位精度等3个参数来控制工作台的运动情况(图2).的提高.1.3滚珠丝杠传动系统光栅检测部分利用光栅的莫尔条纹测量位移,需要2块光栅:指示光栅和标尺光栅.指示光栅与运动件连在一起,并与运动件一起运动,光源发出的光线经透镜后成为平行光束,垂直投向标尺光栅.而2块光栅迭合时就形成了莫尔条纹.光栅测量实质上就是读取相应的栅线数.光电接收元件直接接收由标尺光栅和指图2控制工作台运动的界面示光栅所形成的莫尔条纹信号.光电元件用来感测随主光
