全閉環(huán)控制減速的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種全閉環(huán)控制減速機(jī)，主要包括電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和控制器，電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)直接相連，控制器同時(shí)與電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)連通，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上裝有編碼器Ⅰ，減速機(jī)的輸出軸上裝有編碼器Ⅱ。所述編碼器Ⅰ和編碼器Ⅱ的信號(hào)輸出線與控制器上的信號(hào)輸入接口相連接，所述電動(dòng)機(jī)的電源輸入線與控制器的電源輸出接口相連接，所述控制器的輸入電纜線與電源相連接。本實(shí)用新型有益的效果是：本實(shí)用新型通過編碼器連接控制器，使得減速機(jī)具有輸出轉(zhuǎn)速和定位精度好，自動(dòng)化程度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，可靠性好，價(jià)格便宜，維護(hù)工作量少，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛。
【專利說明】全閉環(huán)控制減速機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及減速機(jī)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其是一種全閉環(huán)控制減速機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備，把電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或其它高速運(yùn)轉(zhuǎn)的 動(dòng)力通過減速機(jī)的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的，目 前使用的減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和定位精度較差，自動(dòng)化程度低，可使用的領(lǐng)域也受到相應(yīng)限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度較高的全閉環(huán) 控制減速機(jī)。
[0004] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：這種全閉環(huán)控制減速機(jī)，主要包括 電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和控制器，電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)直接相連，控制器同時(shí)與電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)連通， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上裝有編碼器I，減速機(jī)的輸出軸上裝有編碼器II，所述編碼器I和編碼 器II的信號(hào)輸出線與控制器上的信號(hào)輸入接口相連接，所述電動(dòng)機(jī)的電源輸入線與控制器 的電源輸出接口相連接，所述控制器的輸入電纜線與電源相連接；編碼器II用于將減速機(jī) 輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)反饋給電子閉環(huán)控制器，電子閉環(huán)控制器通過電動(dòng)機(jī)上的編碼器I反饋 信號(hào)和減速機(jī)輸出軸上的編碼器II反饋信號(hào)，對(duì)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)的輸入、輸出速度和定位 角度進(jìn)行全閉環(huán)動(dòng)態(tài)控制。
[0005] 本實(shí)用新型有益的效果是：本實(shí)用新型通過編碼器連接控制器，使得減速機(jī)具有 輸出轉(zhuǎn)速和定位精度好，自動(dòng)化程度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，可靠性好，價(jià)格便宜，維護(hù)工 作量少，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006] 圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007] 圖2是本實(shí)用新型控制系統(tǒng)原理圖。
[0008] 附圖標(biāo)記說明：電動(dòng)機(jī)1，減速機(jī)2,編碼器I 3,編碼器II 4,控制器5。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：
[0010] 如圖所示，這種全閉環(huán)控制減速機(jī)，主要包括電動(dòng)機(jī)1、減速機(jī)2和控制器5,電動(dòng) 機(jī)1與減速機(jī)2直接相連，控制器5同時(shí)與電動(dòng)機(jī)1和減速機(jī)2連通，電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)子軸上 裝有編碼器I 3,減速機(jī)2的輸出軸上裝有編碼器II 4,編碼器I 3和編碼器II 4的信號(hào)輸 出線與控制器5上的信號(hào)輸入接口相連接，同時(shí)向電子閉環(huán)控制器5輸出轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行閉 環(huán)控制。電動(dòng)機(jī)1的電源輸入線與控制器5的電源輸出接口相連接，控制器5的輸入電纜 線與電源相連接。
[0011] 當(dāng)電子閉環(huán)控制器5接通電源，按動(dòng)控制開關(guān)，輸出電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，裝 在電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)子后軸上的編碼器I 3能將電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)反饋給電子閉環(huán)控制器 5 ;電動(dòng)機(jī)1拖動(dòng)減速機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，裝在減速機(jī)2輸出軸上的編碼器II 4能將減速機(jī)2輸出 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)反饋給電子閉環(huán)控制器5?？刂破?可存儲(chǔ)控制程序和運(yùn)行數(shù)據(jù)；可驅(qū)動(dòng)和控 制電動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)變化；能接收電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)子軸上編碼器I 3輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)反饋信號(hào)；能接收 減速機(jī)2輸出軸上編碼器II 4輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)反饋信號(hào)；能自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算、比較電動(dòng)機(jī)1和減 速機(jī)2上編碼器反饋信號(hào)的數(shù)據(jù)，與存儲(chǔ)在電子閉環(huán)控制器中的運(yùn)行參數(shù)要求的差別；能 自動(dòng)改變電動(dòng)機(jī)1的輸入轉(zhuǎn)速，來修正減速機(jī)2輸出軸的轉(zhuǎn)速和定位角度；電子閉環(huán)控制器 通過電動(dòng)機(jī)1上的編碼器I 3反饋信號(hào)和減速機(jī)2輸出軸上的編碼器II 4反饋信號(hào)，對(duì)電 動(dòng)機(jī)1和減速機(jī)2的輸入、輸出速度和定位角度進(jìn)行全閉環(huán)動(dòng)態(tài)控制，使減速機(jī)2輸出軸的 轉(zhuǎn)速和定位角度達(dá)到程序所設(shè)定的精確無誤的要求。電子閉環(huán)控制器5可按各種使用情況 運(yùn)行要求，自由設(shè)定和改變各種程序參數(shù)，對(duì)減速機(jī)2運(yùn)行情況進(jìn)行全閉環(huán)精確控制。
[0012] 整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和修正過程中，對(duì)電動(dòng)機(jī)1輸入轉(zhuǎn)速數(shù)值驅(qū)動(dòng)和改變、減速機(jī)2輸入數(shù) 值的修改，電子閉環(huán)控制器5都通過接收二個(gè)編碼器反饋的信號(hào)來進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控 制；電子閉環(huán)控制器5自動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)1輸入轉(zhuǎn)速、減速機(jī)2輸出轉(zhuǎn)速和角度定位數(shù)值的監(jiān) 測(cè)、計(jì)算、修正的方法。
[0013] 全閉環(huán)控制器5的控制系統(tǒng)基于LMLM629芯片和PIC16F877單片機(jī)構(gòu)成。運(yùn)動(dòng)芯 片LM629通過8位數(shù)據(jù)線和6根控制線與單片機(jī)PIC16F877的I/O 口相連。單片機(jī)通過數(shù) 據(jù)線向LM629發(fā)送位置或速度命令、設(shè)定PID調(diào)節(jié)參數(shù)，并從LM629中讀取速度、加速度等 數(shù)值。LM629輸出的脈寬調(diào)制幅度信號(hào)和方向信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)L298N，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)直 流電機(jī)。直流電機(jī)拖動(dòng)減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，直流電機(jī)和減速機(jī)軸上的增量式光電編碼器提供全 閉環(huán)控制所需的反饋信號(hào)（A、B、IN)，梯形圖發(fā)生器計(jì)算出位置或速度模式下所需控制的運(yùn) 動(dòng)軌跡。PIC16F877為L(zhǎng)M629提供加速度、速度和目標(biāo)位置量，在每個(gè)采樣周期用這些值來 計(jì)算出新的命令和位置給定值，將其作為指令值。由增量式光電編碼器檢測(cè)電機(jī)軸和減速 機(jī)軸的實(shí)際位置，其輸出信號(hào)經(jīng)過LM629四倍頻后進(jìn)行解碼，形成位置反饋值。指令值與反 饋值的差值作為數(shù)字PID校正環(huán)節(jié)的輸入。通過數(shù)字調(diào)節(jié)器PID計(jì)算，LM629輸出脈寬調(diào) 制信號(hào)PWMM和方向信號(hào)PWMS用于控制功率芯片L298N，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)到指定的位置， 再由電機(jī)拖動(dòng)減速機(jī)到達(dá)指定的位置。LM629在進(jìn)行位置控制的同時(shí)，還對(duì)速度進(jìn)行控制， LM629在接受到主機(jī)送來的位置信號(hào)后，按梯形圖生成加速、勻速、減速的速度曲線，曲線與 坐標(biāo)橫幅所包圍的面積就是指定的位置。PID算法中的比例、積分和微分系數(shù)有時(shí)需要進(jìn)行 修改，因此將它們存儲(chǔ)在單片機(jī)的E2PR0M中。單片機(jī)和PC機(jī)通過無線發(fā)射和接收模塊進(jìn) 行串行通信。
[0014] 本實(shí)用新型的機(jī)電一體化新技術(shù)超越了現(xiàn)有市場(chǎng)上所有減速機(jī)在高精度傳動(dòng)領(lǐng) 域的技術(shù)水平，使減速機(jī)傳動(dòng)輸出精度達(dá)到一個(gè)新的高度，特別適用于高精度傳動(dòng)設(shè)備的 運(yùn)行工況需要，可廣泛應(yīng)用于印刷、印染、機(jī)械、傳動(dòng)、紡織、電子、冶金、醫(yī)療器械、機(jī)器人等 行業(yè)，具有很大的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用市場(chǎng)。發(fā)明了一種減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)精度可動(dòng)態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制 的新方法，創(chuàng)造了一個(gè)超高精度減速機(jī)"新機(jī)種"，成為我國在全世界高精度減速機(jī)技術(shù)領(lǐng) 域的一個(gè)突破和新的發(fā)明創(chuàng)造。
[0015] 除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種全閉環(huán)控制減速機(jī)，主要包括電動(dòng)機(jī)（1)、減速機(jī)（2)和控制器（5)，其特征是： 電動(dòng)機(jī)（1)與減速機(jī)（2)直接相連，控制器（5)同時(shí)與電動(dòng)機(jī)（1)和減速機(jī)（2)連通，電動(dòng)機(jī) (1)的轉(zhuǎn)子軸上裝有編碼器I (3)，減速機(jī)（2)的輸出軸上裝有編碼器II (4)，所述編碼器I (3)和編碼器II (4)的信號(hào)輸出線與控制器（5)上的信號(hào)輸入接口相連接，所述電動(dòng)機(jī)（1) 的電源輸入線與控制器（5)的電源輸出接口相連接，所述控制器（5)的輸入電纜線與電源 相連接；編碼器I (3)用于將電動(dòng)機(jī)（1)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)反饋給電子閉環(huán)控制器（5);編碼 器II (4)用于將減速機(jī)（2)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)反饋給電子閉環(huán)控制器（5)，電子閉環(huán)控制器 通過電動(dòng)機(jī)（1)上的編碼器I (3)反饋信號(hào)和減速機(jī)（2)輸出軸上的編碼器II (4)反饋信 號(hào)，對(duì)電動(dòng)機(jī)（1)和減速機(jī)（2)的輸入、輸出速度和定位角度進(jìn)行全閉環(huán)動(dòng)態(tài)控制。
【文檔編號(hào)】F16H63/00GK203868303SQ201420162697
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】徐偉業(yè) 申請(qǐng)人:徐偉業(yè), 章華群