專利名稱：交流伺服系統(tǒng)雙機(jī)電消隙控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于雷達(dá)跟蹤伺服系統(tǒng)、炮控隨動(dòng)伺
服系統(tǒng)、以及其它使用交流伺服的雙電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的消隙方式主要分為三種 1、機(jī)械消隙 優(yōu)點(diǎn)在電動(dòng)機(jī)或高速齒輪上引入預(yù)載扭轉(zhuǎn)彈簧，以消除傳動(dòng)鏈齒隙，常用的有雙 片彈簧齒輪等。
缺點(diǎn)加工復(fù)雜，不易調(diào)整，特別是減速箱的速比大了以后，扭矩彈簧轉(zhuǎn)的圈數(shù)更 多易壞，很難實(shí)現(xiàn)真正的消隙目的。
2、平行線性雙電動(dòng)機(jī)電消隙 優(yōu)點(diǎn)使得兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)一直保持一個(gè)固定的偏置轉(zhuǎn)矩，當(dāng)負(fù)載電流為零時(shí)，兩臺(tái)電 動(dòng)機(jī)輸出大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到消隙的目的。 缺點(diǎn)由于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)不能均分負(fù)載電流，總是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)輸出力矩大，另一臺(tái)電 動(dòng)機(jī)輸出力矩小，因此電動(dòng)機(jī)的利用效率降低，不節(jié)能，而且電機(jī)的體積和重量偏大，也不 經(jīng)濟(jì)。
3、雙梯型雙電動(dòng)機(jī)電消隙 優(yōu)點(diǎn)負(fù)載電流較小時(shí)，力矩關(guān)系曲線與平行線型相同，當(dāng)負(fù)載電流增加到一定數(shù) 值時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流將按照所設(shè)計(jì)的特性逐漸取消偏置直至完全取消，兩電動(dòng)機(jī)共同均分負(fù) 載電流，即共同出力。 缺點(diǎn)雙梯型雙電動(dòng)機(jī)電消隙技術(shù)目前在直流伺服系統(tǒng)中已有少量應(yīng)用。但是，由 于直流系統(tǒng)有著先天的缺陷，體積大、電刷易磨損，需定期調(diào)整維護(hù)和更換，有被逐步被淘 汰的趨勢(shì)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是設(shè)計(jì)一種能克服以上缺陷、兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)輸出力矩相等、性能穩(wěn) 定、節(jié)能的交流伺服系統(tǒng)雙電機(jī)消隙控制裝置。 本實(shí)用新型包括一個(gè)與可負(fù)載連接的大齒輪，所述大齒輪的徑向?qū)ΨQ嚙合兩個(gè)相 同的小齒輪，兩個(gè)小齒輪分別各自連接一組相同的小齒輪傳動(dòng)裝置，所述兩組小齒輪傳動(dòng) 裝置分別連接在兩組相同的第一電動(dòng)機(jī)、第二電動(dòng)機(jī)的輸出端，所述第一電動(dòng)機(jī)和第二電 動(dòng)機(jī)分別各自連接一組包括速度環(huán)和電流環(huán)的交流驅(qū)動(dòng)器，在兩組交流驅(qū)動(dòng)器之間連接一 消隙控制電路；所述消隙控制電路包括一電流求和裝置、一能將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)按力 矩關(guān)系曲線調(diào)整的偏置電壓信號(hào)的函數(shù)發(fā)生器，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的電流信號(hào)輸出 端分別通過(guò)解調(diào)器連接至電流求和裝置的輸入端，電流求和裝置的輸出端與函數(shù)發(fā)生器的 輸入端連接，所述函數(shù)發(fā)生器的輸出端通過(guò)電壓放大電路后，一路連接第一電動(dòng)機(jī)的交流
3驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)輸入端，另一路經(jīng)過(guò)反向處理器連接第二電動(dòng)機(jī)的交流驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)輸 入端；第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)的輸出端分別連接在一速度合成器的兩個(gè)輸入 端，所述速度合成器的輸出端連接至第一電動(dòng)機(jī)的交流驅(qū)動(dòng)器的速度環(huán)輸入端。 為了達(dá)到電消隙的目的，兩電動(dòng)機(jī)的力矩必須按一定的要求加以控制，實(shí)際上就 是控制電動(dòng)機(jī)的電流，交流電動(dòng)機(jī)是控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，本質(zhì)上也是控制電動(dòng)機(jī)的電 流。交流電動(dòng)機(jī)的電流是三相交變的，由于交流調(diào)速系統(tǒng)中已經(jīng)引入了電流負(fù)反饋，將交變 電流解調(diào)成與電動(dòng)機(jī)電流成線性關(guān)系的直流電壓，稱為電流實(shí)際值，即電動(dòng)機(jī)電流。 本實(shí)用新型用兩個(gè)相同的傳動(dòng)鏈連接兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)到最后一個(gè)大齒輪，其中第 一電動(dòng)機(jī)作為主電動(dòng)機(jī)，為雙環(huán)(速度環(huán)和電流環(huán))控制，第二電動(dòng)機(jī)作為從電動(dòng)機(jī)，僅為 電流環(huán)控制。將兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流求和，求和之后的和電流送到函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)生一個(gè)按力 矩關(guān)系曲線調(diào)整的偏置電壓信號(hào)，此信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大處理，一路送到第一電動(dòng)機(jī)(即主電 動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)，另一路經(jīng)過(guò)反向處理送到第二電動(dòng)機(jī)(即從電動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)器的電 流環(huán)。兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的速度反饋信號(hào)合成后送到第一電動(dòng)機(jī)(即主電動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)器的速度環(huán)。 速度控制是通過(guò)第一電動(dòng)機(jī)(即主電動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)器的速度環(huán)進(jìn)行控制，也就是說(shuō)一個(gè)速度 環(huán)控制兩個(gè)電流環(huán)，由于函數(shù)發(fā)生器送給兩個(gè)電流環(huán)一正一反的偏置，因此會(huì)在兩臺(tái)電動(dòng) 機(jī)內(nèi)產(chǎn)生方向相反的偏置力矩，從而達(dá)到消隙的目的。當(dāng)和電流值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，根據(jù)函數(shù) 發(fā)生器的曲線，偏置電壓下降為零，此時(shí)兩個(gè)電流環(huán)不再有偏置，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)按設(shè)定的最大 力矩拖動(dòng)負(fù)載工作，充分利用了電動(dòng)機(jī)的效能。 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)交流伺服電動(dòng)機(jī)輸出力矩相等、性能穩(wěn)定、節(jié)能的目的，克 服了直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，還具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、可降級(jí)使用，提高了可靠性。 一套電動(dòng)機(jī)(包括相應(yīng)的小齒輪)發(fā)生故障時(shí)，另 外一套電動(dòng)機(jī)(包括相應(yīng)的小齒輪)可繼續(xù)工作，保證整個(gè)回路的運(yùn)行，僅不能消隙，精度 降低，這時(shí)可不停機(jī)修復(fù)另外一套電動(dòng)機(jī)(包括相應(yīng)的小齒輪)。 2、為了進(jìn)行消隙，即使在沒(méi)有負(fù)載力矩的情況下，也總是對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生預(yù)加 力矩的電流，消除了功率管等的死區(qū)，改善低速特性性能。 3、采用雙電動(dòng)機(jī)消隙驅(qū)動(dòng)，可提高傳動(dòng)鏈的剛度，提高系統(tǒng)的自然諧振頻率。 本實(shí)用新型一般應(yīng)用于高精度的調(diào)速系統(tǒng)或負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大、需要雙電機(jī)拖動(dòng) 的系統(tǒng)，現(xiàn)有的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式一般為主從或者并聯(lián)模式，而消隙控制模式有諸多的優(yōu)點(diǎn)， 無(wú)需在機(jī)械上作太大改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)。

圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為消隙控制電路原理框圖。
具體實(shí)施方式如圖1、2所示，本實(shí)用新型設(shè)有一個(gè)與可負(fù)載連接的大齒輪l，大齒輪1的徑向?qū)?稱嚙合兩個(gè)相同的小齒輪2、3，兩個(gè)小齒輪2、3分別各自連接一組相同的小齒輪傳動(dòng)裝置 4、5，兩組小齒輪傳動(dòng)裝置4、5分別連接在兩組相同的第一電動(dòng)機(jī)6、第二電動(dòng)機(jī)7的輸出
丄山順。[0024] 第一 電動(dòng)機(jī)6連接一組包括速度環(huán)8-1和電流環(huán)8-2的交流驅(qū)動(dòng)器8，第二電動(dòng)機(jī) 7連接一組包括速度環(huán)9-1和電流環(huán)9-2的交流驅(qū)動(dòng)器9，在兩組交流驅(qū)動(dòng)器8、9之間連接 一消隙控制電路IO。 消隙控制電路10設(shè)置有一電流求和裝置11、一能將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)按力矩 關(guān)系曲線調(diào)整的偏置電壓信號(hào)的函數(shù)發(fā)生器12，第一電動(dòng)機(jī)6和第二電動(dòng)機(jī)7的電流信號(hào) 輸出端分別通過(guò)解調(diào)器13、14連接至電流求和裝置11的輸入端，電流求和裝置11的輸出 端與函數(shù)發(fā)生器12的輸入端連接，函數(shù)發(fā)生器12的輸出端通過(guò)電壓放大電路15后，一路 連接第一電動(dòng)機(jī)6的交流驅(qū)動(dòng)器8的電流環(huán)8-2輸入端，另一路經(jīng)過(guò)反向處理器16連接第 二電動(dòng)機(jī)7的交流驅(qū)動(dòng)器9的電流環(huán)9-2輸入端。 第一電動(dòng)機(jī)6和第二電動(dòng)機(jī)7的轉(zhuǎn)速信號(hào)的輸出端分別連接在一速度合成器17 的兩個(gè)輸入端，速度合成器17的輸出端連接至第一電動(dòng)機(jī)6的交流驅(qū)動(dòng)器8的速度環(huán)8-1 輸入端，即第一電動(dòng)機(jī)6和第二電動(dòng)機(jī)7的轉(zhuǎn)速信號(hào)求和后連接至第一電動(dòng)機(jī)6的交流驅(qū) 動(dòng)器8的速度環(huán)8-l輸入端。
權(quán)利要求交流伺服系統(tǒng)雙機(jī)電消隙控制裝置，其特征在于包括一個(gè)與可負(fù)載連接的大齒輪，所述大齒輪的徑向?qū)ΨQ嚙合兩個(gè)相同的小齒輪，兩個(gè)小齒輪分別各自連接一組相同的小齒輪傳動(dòng)裝置，所述兩組小齒輪傳動(dòng)裝置分別連接在兩組相同的第一電動(dòng)機(jī)、第二電動(dòng)機(jī)的輸出端，所述第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)分別各自連接一組包括速度環(huán)和電流環(huán)的交流驅(qū)動(dòng)器，在兩組交流驅(qū)動(dòng)器之間連接一消隙控制電路；所述消隙控制電路包括一電流求和裝置、一能將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)按力矩關(guān)系曲線調(diào)整的偏置電壓信號(hào)的函數(shù)發(fā)生器，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的電流信號(hào)輸出端分別通過(guò)解調(diào)器連接至電流求和裝置的輸入端，電流求和裝置的輸出端與函數(shù)發(fā)生器的輸入端連接，所述函數(shù)發(fā)生器的輸出端通過(guò)電壓放大電路后，一路連接第一電動(dòng)機(jī)的交流驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)輸入端，另一路經(jīng)過(guò)反向處理器連接第二電動(dòng)機(jī)的交流驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)輸入端；第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)的輸出端分別連接在一速度合成器的兩個(gè)輸入端，所述速度合成器的輸出端連接至第一電動(dòng)機(jī)的交流驅(qū)動(dòng)器的速度環(huán)輸入端。
專利摘要交流伺服系統(tǒng)雙機(jī)電消隙控制裝置，涉及機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域，大齒輪的徑向?qū)ΨQ嚙合兩個(gè)相同的小齒輪，兩個(gè)小齒輪分別各自連接一組相同的小齒輪傳動(dòng)裝置，兩組小齒輪傳動(dòng)裝置分別連接在兩組相同的第一電動(dòng)機(jī)、第二電動(dòng)機(jī)的輸出端，第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)分別各自連接一組包括速度環(huán)和電流環(huán)的交流驅(qū)動(dòng)器，在兩組交流驅(qū)動(dòng)器之間連接一消隙控制電路，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)交流伺服電動(dòng)機(jī)輸出力矩相等、性能穩(wěn)定、節(jié)能的目的，克服了直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P5/747GK201509175SQ20092023235
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者丁東升 申請(qǐng)人:揚(yáng)州曙光光電自控有限責(zé)任公司