機電混合式精密傳動系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及精密傳動技術領域,特別是一種機電混合式精密傳動系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 精密傳動是以高精度傳遞運動為主要目的的一類傳動形式,在機器人、航空航天、 武器裝備、數控機床和鋼鐵冶金等領域應用十分廣泛?,F有技術中的精密傳動多由機械傳 動中的少齒差行星齒輪傳動裝置實現,如諧波傳動、日本的RV傳動、捷克的Twispin傳動和 美國的Dojen傳動等。上述精密傳動裝置均為純機械傳動形式,具有以下不足:傳動裝置中 零部件的加工誤差、裝配誤差、彈性變形和旋轉零件的慣性載荷等都對整個傳動裝置的傳 動精度有很大的影響,要達到高傳動精度,必須嚴格控制各零部件的加工誤差和裝配誤差 且同時采用復雜的結構以保證高剛度,從而使精密傳動裝置結構復雜、對加工和裝配的要 求較高、精度不易控制并且成本較高。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型針對上述現有技術的不足,提供了一種機電混合式精密傳動系統(tǒng),能 在實現精密傳動的同時,對零部件加工誤差和裝配誤差要求較低、傳動精度容易控制和成 本較低。
[0004] 為實現上述目的及其他相關目的,本實用新型提供一種機電混合式精密傳動系 統(tǒng),包括驅動電機、補償控制電機、傳動裝置、檢測元件和控制器,所述傳動裝置包括兩個動 力輸入傳動部件,所述驅動電機和補償控制電機分別與兩個動力輸入傳動部件連接,所述 檢測元件設置在傳動裝置輸出端上,所述檢測元件與控制器輸入端連接,所述控制器輸出 端與補償控制電機連接。
[0005] 采用上結構,傳動裝置具有兩個自由度,兩個輸入運動實現確定的輸出運動,輸入 運動由驅動電機和補償控制電機提供;驅動電機提供初始的運動輸入;在傳動裝置的輸出 端安裝檢測元件,用以測量其輸出量,并將測量值輸入控制器;控制器將輸出量的測量值 與理論值進行比較計算傳動誤差,并根據傳動裝置的特點確定補償傳動誤差所需的電機轉 速;補償控制電機接收來自控制器發(fā)送的電機轉速指令,并以該轉速驅動傳動裝置的一個 動力輸入傳動部件,達到傳動誤差補償的目的;傳動裝置由驅動電機和補償控制電機同時 驅動,其中驅動電機提供原始的運動輸入,補償控制電機提供傳動誤差補償,使傳動系統(tǒng)可 以保持高精度的運動輸出。該傳動系統(tǒng)的傳動精度不依賴于零部件的加工精度和裝配精 度,不依賴于復雜的結構實現高剛度,較傳統(tǒng)的方式制造裝配簡便、結構簡單且成本較低, 通過閉環(huán)控制,響應速度快,直接從檢測結果反饋至控制器,從而通過控制器控制補償控制 電機的轉速,與驅動電機配合實現高精度傳動,不受傳動裝置加工和裝配精度的影響。
[0006] 作為優(yōu)選:所述傳動裝置為行星輪系,該行星輪系包括齒圈、太陽輪、行星架和行 星輪,所述齒圈、太陽輪、行星架中其中兩個為動力輸入傳動部件,另一個為傳動裝置的輸 出部件。
[0007] 作為優(yōu)選:所述傳動裝置為具有兩個自由度的差動行星齒輪傳動機構。
[0008] 作為優(yōu)選:所述傳動裝置為少齒差行星齒輪傳動機構,包括內齒圈、行星齒輪和偏 心軸,所述行星齒輪安裝在偏心軸上,該行星齒輪與內齒圈嗤合,所述驅動電機輸出端與偏 心軸連接,補償控制電機的輸出端與齒圈連接,所述行星齒輪上設置有偏心輸出機構,該偏 心輸出機構連接有輸出軸。
[0009] 作為優(yōu)選:所述檢測元件為轉速傳感器,該檢測元件安裝在輸出軸上。
[0010] 如上所述,本實用新型與現有技術相比,具有以下有益效果:
[0011] 1、該傳動系統(tǒng)的傳動精度由補償控制電機的誤差補償來實現,具有響應快、控制 精度高的特點。
[0012] 2、該傳動系統(tǒng)的誤差補償措施基于差動誤差補償原理,實現"閉環(huán)"控制,只要輸 出有誤差,控制器就會對補償控制電機發(fā)出指令來補償誤差直至誤差消除,因此該傳動形 式可以實現高精度地運動傳遞。
[0013] 3、該傳動系統(tǒng)的傳動精度不依賴于零部件的加工精度和裝配精度,不依賴于復雜 的結構實現高剛度,不受傳動裝置加工精度和裝配精度的影響,較傳統(tǒng)的方式制造裝配簡 便、結構簡單且成本較低,特別適合于精密傳動領域。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型實施例的系統(tǒng)結構圖;
[0015] 圖2為本實用新型實施例的結構示意圖。
[0016] 零件標號說明
[0017] 1驅動電機
[0018] 2補償控制電機
[0019] 3少齒差行星齒輪傳動機構
[0020] 31偏心軸
[0021] 32內齒圈
[0022] 33行星齒輪
[0023] 34偏心輸出機構
[0024] 4檢測元件
[0025] 5控制器
[0026] 6輸出軸
【具體實施方式】
[0027] 以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式,本領域技術人員可由本說 明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。
[0028] 如圖1和圖2所示,本實用新型提供一種機電混合式精密傳動系統(tǒng),包括驅動電機 1、補償控制電機2、傳動裝置、檢測元件4和控制器5,傳動裝置包括兩個動力輸入傳動部 件,驅動電機1和補償控制電機2分別與兩個動力輸入傳動部件連接,檢測元件4設置在傳 動裝置輸出端上,檢測元件4與控制器5輸入端連接,控制器5輸出端與補償控制電機2連 接。
[0029] 作為優(yōu)選方案,傳動裝置為具有兩個自由度的差動行星齒輪傳動機構,本例中傳 動裝置為少齒差行星齒輪傳動機構3,包括內齒圈32、行星齒輪33和偏心軸31,行星齒輪 33安裝在偏心軸31上,該行星齒輪33與內齒圈32嚙合,驅動電機1輸出端與偏心軸31連 接,補償控制電機2的輸出端與齒圈連接,行星齒輪33上設置有偏心輸出機構34,該偏心 輸出機構34連接有輸出軸6,本例中檢測元件4為轉速傳感器,該檢測元件4安裝在輸出 軸6上,其中的偏心輸出機構34為使輸出軸6與驅動電機1同軸的傳動機構,可以為由輸 出軸盤、圓柱銷和銷柱套構成的銷孔輸出機構,也可以為浮動盤輸出機構、十字滑塊輸出機 構等。其中控制器5可為由可編程步進電機控制器和步進電機驅動器組成的控制元件。
[0030] 其他實施例中,傳動裝置可以為行星輪系,該行星輪系包括齒圈、太陽輪、行星架 和行星輪,齒圈、太陽輪、行星架中其中兩個為動力輸入傳動部件,分別與驅動電機1和補 償控制電機2連接,另一個為傳動裝置的輸出部件。
[0031] 本例中驅動電機1提供的動力經偏心軸31輸入,帶動行星齒輪33轉動;檢測元件 4檢測輸出軸6的實際輸出轉速,并傳送至控制器5 ;控制器5將實際輸出轉速與理論輸出 轉速進行比較,計算出傳動誤差和補償傳動誤差所需的補償控制電機2的轉速,并控制補 償控制電機2驅動內齒圈32進行誤差補償。
[0032] 該傳動形式由驅動電機1驅動偏心軸31作為原始的運動輸入,經少齒差行星傳動 裝置進行減速,在輸出端安裝檢測元件4測試實際輸出速度,控制器5根據式(2)計算理論 輸出轉速將實際輸出轉速與理論輸出轉速進行比較,根據式(3)計算傳動誤差,按式(4)計 算補償傳動誤差需要的控制電機轉速,并驅動補償控制電機2進行誤差補償,以達到高精 度傳動運動的目的。
[0033] 補償傳動誤差和補償控制電機2的轉速的計算方法如下:
[0034] 根據運動學原理:
【主權項】
1. 一種機電混合式精密傳動系統(tǒng),其特征在于:包括驅動電機、補償控制電機、傳動裝 置、檢測元件和控制器,所述傳動裝置包括兩個動力輸入傳動部件,所述驅動電機和補償控 制電機分別與兩個動力輸入傳動部件連接,所述檢測元件設置在傳動裝置輸出端上,所述 檢測元件與控制器輸入端連接,所述控制器輸出端與補償控制電機連接。
2. 根據權利要求1所述的機電混合式精密傳動系統(tǒng),其特征在于:所述傳動裝置為行 星輪系,該行星輪系包括齒圈、太陽輪、行星架和行星輪,所述齒圈、太陽輪、行星架中其中 兩個為動力輸入傳動部件,另一個為傳動裝置的輸出部件。
3. 根據權利要求1所述的機電混合式精密傳動系統(tǒng),其特征在于:所述傳動裝置為具 有兩個自由度的差動行星齒輪傳動機構。
4. 根據權利要求3所述的機電混合式精密傳動系統(tǒng),其特征在于:所述傳動裝置為少 齒差行星齒輪傳動機構,包括內齒圈、行星齒輪和偏心軸,所述行星齒輪安裝在偏心軸上, 該行星齒輪與內齒圈嚙合,所述驅動電機輸出端與偏心軸連接,補償控制電機的輸出端與 齒圈連接,所述行星齒輪上設置有偏心輸出機構,該偏心輸出機構連接有輸出軸。
5. 根據權利要求4所述的機電混合式精密傳動系統(tǒng),其特征在于:所述檢測元件為轉 速傳感器,該檢測元件安裝在輸出軸上。
【專利摘要】本實用新型提供一種機電混合式精密傳動系統(tǒng),包括驅動電機、補償控制電機、傳動裝置、檢測元件和控制器,傳動裝置包括兩個動力輸入傳動部件,驅動電機和補償控制電機分別與兩個動力輸入傳動部件連接,檢測元件設置在傳動裝置輸出端上,檢測元件和補償控制電機與控制器輸連接;驅動電機提供原始的動力,檢測元件檢測傳動裝置輸出端的實際輸出轉速;控制器將實際輸出轉速與理論輸出轉速進行比較,計算出傳動誤差和補償傳動誤差所需的補償控制電機的轉速,并控制補償控制電機進行誤差補償。本實用新型結構簡單、對零部件加工裝配精度要求低、傳動精度容易控制和成本低,閉環(huán)控制,響應迅速,特別適用于精密傳動領域。
【IPC分類】F16H63-40, F16H61-02
【公開號】CN204437249
【申請?zhí)枴緾N201520034885
【發(fā)明人】劉景亞, 王蜀生, 馬云峰, 戴文軍, 王永猛
【申請人】中冶賽迪工程技術股份有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月19日