一种精密输出定位减速装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种精密输出定位减速装置，所述精密输出定位减速装置包括底座、负载、减速装置、控制装置；所述负载装配在底座上；所述减速装置包括第一减速装置、第二减速装置，所述第一减速装置的输出端与负载的输入端相连，所述第二减速装置的输入端与负载的输出端相连；所述第一减速装置的输入轴与第一伺服电机的输出轴相连，第二减速装置的输入轴与第二伺服电机的输出轴相连，第一伺服电机、第二伺服电机均与控制装置相连；所述控制装置包括基于数据库的计算机控制装置，通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现负载运转。本实用新型有效地消除了减速装置自身精度原因产生的定位误差问题。
【专利说明】一种精密输出定位减速装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械传动及控制技术，具体涉及一种精密输出定位减速装置。
技术背景
[0002]目前，减速装置行业已非常的专业化，针对不同领域，不同的应用，减速装置已形成规模化、标准化，为生产应用带来了很大的便利。但在精密机床、医学设备、机器人等要求精密控制的行业内，普通的减速装置就不能满足应用要求，现能采用的减速装置形式不多，选择余地很小。纵观行业内，现多采用谐波减速装置或RV型减速装置。然而现市场中，谐波减速装置的最小减速比也大于40，且其允许输入的功率偏小；RV型减速装置，由于本身对加工制造的要求非常高，致使加工制造困难，导致市场处于半垄断状态，可选择的品牌、结构形式等有限，造成市场价格太过昂贵。
[0003]近年来，由于计算机技术的广泛应用，行业内也在利用计算机提高减速装置的输出精度，但大多在起始零点上做的改进较多，对消除减速装置自身精度引起的误差没有太大的改进和方法。
实用新型内容
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于，提供一种精密输出定位减速装置，以解决现有减速装置，普通形式减速装置精度不够，谐波减速装置减速比、功率选择受限，RV减速装置加工制造困难、价格昂贵的问题。
[0005]本实用新型精密输出定位减速装置采用的技术方案如下。
[0006]一种精密输出定位减速装置，所述精密输出定位减速装置包括底座、负载、减速装置、控制装置；所述负载装配在底座上。
[0007]所述减速装置包括第一减速装置、第二减速装置，所述第一减速装置的输出端与负载的输入端相连，所述第二减速装置的输入端与负载的输出端相连。
[0008]所述第一减速装置的输入轴与第一伺服电机的输出轴相连，第二减速装置的输入轴与第二伺服电机的输出轴相连，第一伺服电机、第二伺服电机均与控制装置相连；所述控制装置包括基于数据库的计算机控制装置，通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现负载运转。
[0009]第一伺服电机输入端、第二伺服电机输入端与减速装置输入端之间，负载与减速装置的输出端的联接，可采用任何形式无相对移动的联接方式。第一伺服电机、第二伺服电机与控制装置之间的数据传递，可采用有线传递，也可采用无线传递方式。基于数据库的计算机控制装置，可单独控制减速装置，也可用与控制其它相关的系统，即基于数据库的计算机系统可以是共享的。所述减速装置可为任意一种具有变速性质的传递结构。
[0010]进一步，所述负载包括旋转柱，旋转柱的顶面设有装配机械手的平台，旋转柱可沿其轴心转动；所述减速装置还包括涡轮；所述第一减速装置包括第一蜗杆，第二减速装置包括第二蜗杆；涡轮的内侧面固定在旋转柱的外侧面上。[0011]进一步，第一蜗杆的齿轮与涡轮外侧面的齿轮啮合；第二蜗杆的齿轮与涡轮外侧面的齿轮啮合。
[0012]进一步，第一蜗杆的齿轮通过齿轮组与涡轮外侧面的齿轮啮合；第二蜗杆的齿轮通过齿轮组与涡轮外侧面的齿轮啮合。
[0013]进一步，所述第一减速装置、第二减速装置的外侧面上设有固定套，所述第一伺服电机、第二伺服电机分别通过法兰固定在固定套上；第一伺服电机的输出轴与第一蜗杆通过平键连接；第二伺服电机的输出轴与第二蜗杆通过平键连接。
[0014]进一步，所述负载包括旋转杆，所述旋转杆的一端与底座通过铰接轴铰接，另一端设有装配机械手的平台；所述第一减速装置包括第一蜗杆，第二减速装置包括第二蜗杆，第一蜗杆与旋转杆上固定连接的齿轮相啮合；第二蜗杆与旋转杆上固定连接的齿轮相啮合；通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现旋转杆沿铰接轴转动。
[0015]进一步，所述负载包括水平移动杆，所述水平移动杆与底座活动连接并可沿底座水平运动，水平移动杆的侧面设有齿条，水平移动杆远离底座的一端设有装配机械手的平台；所述第一减速装置的输出端通过齿轮与水平移动杆的侧面的齿条啮合，所述第二减速装置的输出端通过齿轮与水平移动杆的侧面的齿条啮合；通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现水平移动杆水平运动。
[0016]一种精密输出定位方法，所述精密输出定位方法采用上述精密输出定位减速装置来实现，其具体步骤包括:
[0017]步骤1:采集第一伺服电机的功率、转速、扭矩等运转状态数据，反馈到基于数据库的计算机控制装置，分析产生控制第二伺服电机的数据源；
[0018]步骤2:基于数据库的计算机控制装置分析得到的数据源，根据分析结果控制第二伺服电机运转，通过控制第二伺服电机的运转，控制与第二伺服电机连接的减速装置输出端的负载，实现负载无回转间隙工作，来实现输出的精密定位。此时，只采集第一伺服电机的参数数据，通过计算机控制系统只控制第二伺服电机，即采用开环控制。
[0019]进一步，在步骤2中还包括在控制过程中同时采集第二伺服电机的功率、转速、扭矩等参数数据，反馈至基于数据库的计算机控制装置，调整第一伺服电机的运作状态，形成闭环控制，使第一伺服电机和第二伺服电机成互反馈控制状态的步骤。此时，在上述开环控制的基础上，同时采集第二伺服电机的参数数据，通过计算机控制系统，同时控制第一伺服电机，即采用闭环控制。由基于数据库的计算机控制系统，形成闭环控制模式，来控制第一伺服电机和第二伺服电机，使处于工作状态中的减速装置始终无间隙运转，从而消除减速装置的自身回转间隙，实现输出终端的精密定位。
[0020]本实用新型所提供的精密输出定位减速装置及其精密输出定位方法，想对于现有技术具有以下效果:
[0021]I)将基于数据库计算机控制系统、伺服电机及减速装置有机的结合在一起，有效的消除了减速装置自身精度原因产生的定位误差问题。能彻底消除回转运动中的间隙，解决诸如旋转运动中遇到阻力时的爬行、回转切削时受力不均匀产生的抖动等问题，实现无间隙连续传动。另外，对于减速装置传动装置，由于长久使用产生的磨损，可以通过控制来自动补偿，延长了设备的使用寿命。[0022]2)由于本系统可在任何减速装置系统中应用，应用广泛，减速比范围宽、功率输入输出范围大。
[0023]本实用新型对机械加工的要求不高，用普通的减速机可实现高精度定位，适宜于广泛推广，成本相对于谐波减速装置及RV型减速装置大幅度降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型精密定位减速装置实施例1的结构示意图。
[0025]图2是图1的俯视图。
[0026]图3是本实用新型精密定位减速装置实施例2中第一蜗杆、第二蜗杆与涡轮连接的示意图。
[0027]图4是本实用新型精密定位减速装置实施例3的结构示意图。
[0028]图5是本实用新型精密定位减速装置实施例4的结构示意图。
[0029]其中:1-旋转柱；2_固定套；3_底座；4_法兰；5_第二伺服电机；6_第一伺服电机；7_伺服电机数据线；8_控制装置；9-平键；10_齿轮组；11_齿轮组；12_涡轮；13_第一蜗杆；14-第二蜗杆；
[0030]210-第二蜗杆；211_第二伺服电机；212_第一伺服电机；213_旋转杆；214_底座；215-铰接轴；216_平台；217-齿轮；218_齿轮；219_第一蜗杆；
[0031 ] 311-齿轮；312-齿轮；313-底座；314-水平移动杆。
【具体实施方式】
[0032]下面，结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
[0033]实施例1。如图1到图2所示，一种精密输出定位减速装置，所述精密输出定位减速装置包括底座3、负载、减速装置、控制装置；所述负载装配在底座3上。所述负载包括旋转柱1，旋转柱I的顶面设有装配机械手的平台，旋转柱I可沿其轴心转动；所述减速装置还包括涡轮12，涡轮12的内侧面固定在旋转柱I的外侧面上。
[0034]所述减速装置包括第一减速装置、第二减速装置，所述第一减速装置为第一蜗杆13，第二减速装置为第二蜗杆14 ;第一蜗杆13的齿轮与涡轮12右侧面的齿轮啮合；第二蜗杆14的齿轮与涡轮12左侧面的齿轮啮合。所述第一减速装置的输入轴与第一伺服电机6的输出轴相连，第二减速装置的输入轴与第二伺服电机5的输出轴相连，第一伺服电机6、第二伺服电机5均与控制装置8通过伺服电机数据线7连接相连；所述控制装置为基于数据库的计算机控制装置，通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现负载运转。
[0035]所述第一减速装置、第二减速装置的外侧面上设有固定套2，所述第一伺服电机
6、第二伺服电机5分别通过法兰4固定在固定套上；第一伺服电机6的输出轴与第一蜗杆13通过平键9连接；第二伺服电机5的输出轴与第二蜗杆14通过平键9连接。
[0036]本实施例的基本思想是融合基于数据库的计算机控制系统与伺服电机、减速装置有机的结合，来实现减速装置输出端精密定位的。本实施例中，第一伺服电机作为动力主输入，第二伺服电机作为辅助输入。根据伺服电机控制原理，对第一伺服电机采用速度控制模式，对第二伺服电机采用扭矩控制模式。当第一伺服电机运转时，带动减速机运转，减速机带动第二伺服电机运转，此时第二伺服电机可检测到减速机输出涡轮的扭矩状态。当第一伺服电机状态发生变化时，减速机的状态也随之发生变化，第二伺服电机便可根据减速机扭矩状态的变化，通过计算机控制系统，控制第二伺服电机输入补偿，同时可根据第二伺服电机输入补偿的状态调整第一伺服电机运转，实现输入变化平稳发生，使蜗杆与涡轮之间没有回转发生，从而避免减速机回转间隙带来的输出定位误差，达到精密输出定位的目的。使负载可在360度内任意位置精密定位，满足了应用的需要。
[0037]本实施例中，由于采用的减速装置为单级减速，故第一伺服电机与第二伺服电机的位置没有明显区别。通过将伺服电机、减速装置及计算机系统有机的结合，克服了一般减速装置输出定位精度低，是一种新型可广泛应用的精密减速装置及方法。
[0038]实施例2。如图3所示，本实施例与实施例唯一的不同在于，第一蜗杆13的齿轮通过齿轮组11与涡轮12外侧面的齿轮啮合；第二蜗杆的齿轮通过齿轮组10与涡轮12外侧面的齿轮啮合。设有齿轮组，变速的范围较大。
[0039]实施例3。如图4所示，本实施例与实施例唯一的不同在于，所述负载包括旋转杆213，所述旋转杆213的一端与底座214通过铰接轴215铰接，另一端设有装配机械手的平台216 ;所述第一减速装置包括第一蜗杆219，第二减速装置包括第第二蜗杆210，第一蜗杆219与旋转杆216上固定连接的齿轮218相啮合；第二蜗杆210与旋转杆216上固定连接的齿轮217相哨合。第一减速装置的输入轴与第一伺服电机212的输出轴相连,第二减速装置的输入轴与第二伺服电机211的输出轴相连。通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现旋转杆沿铰接轴转动。
[0040]实施例4。如图5所示，本实施例与实施例唯一的不同在于，所述负载包括水平移动杆314，所述水平移动杆314与底座313活动连接并可沿底座313水平运动，水平移动杆314的侧面设有齿条，水平移动杆314远离底座313的一端设有装配机械手的平台；所述第一减速装置的输出端通过齿轮311与水平移动杆314的侧面的齿条啮合，所述第二减速装置的输出端通过齿轮312与水平移动杆314的侧面的齿条啮合。第一减速装置的输入轴与第一伺服电机的输出轴相连，第二减速装置的输入轴与第二伺服电机的输出轴相连。通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现水平移动杆水平运动。
[0041]以上实例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型实施例的技术范围。
【权利要求】
1.一种精密输出定位减速装置，其特征在于:所述精密输出定位减速装置包括底座、负载、减速装置、控制装置；所述负载装配在底座上； 所述减速装置包括第一减速装置、第二减速装置，所述第一减速装置的输出端与负载的输入端相连，所述第二减速装置的输入端与负载的输出端相连； 所述第一减速装置的输入轴与第一伺服电机的输出轴相连，第二减速装置的输入轴与第二伺服电机的输出轴相连，第一伺服电机、第二伺服电机均与控制装置相连；所述控制装置包括基于数据库的计算机控制装置，通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现负载运转。
2.如权利要求1所述的一种精密输出定位减速装置，其特征在于:所述负载包括旋转柱，旋转柱的顶面设有装配机械手的平台，旋转柱可沿其轴心转动；所述减速装置还包括涡轮；所述第一减速装置包括第一蜗杆，第二减速装置包括第二蜗杆；涡轮的内侧面固定在旋转柱的外侧面上。
3.如权利要求2所述的一种精密输出定位减速装置，其特征在于:第一蜗杆的齿轮与涡轮外侧面的齿轮啮合；第二蜗杆的齿轮与涡轮外侧面的齿轮啮合。
4.如权利要求2所述的一种精密输出定位减速装置，其特征在于:第一蜗杆的齿轮通过齿轮组与涡轮外侧面的齿轮啮合；第二蜗杆的齿轮通过齿轮组与涡轮外侧面的齿轮啮入口 ο
5.如权利要求3或4任意一权利要求所述的一种精密输出定位减速装置，其特征在于:所述第一减速装置、第二减速装置的外侧面上设有固定套，所述第一伺服电机、第二伺服电机分别通过法兰固定在固定套上；第一伺服电机的输出轴与第一蜗杆通过平键连接；第二伺服电机的输出轴与第二蜗杆通过平键连接。
6.如权利要求1所述的一种精密输出定位减速装置，其特征在于:所述负载包括旋转杆，所述旋转杆的一端与底座通过铰接轴铰接，另一端设有装配机械手的平台；所述第一减速装置包括第一蜗杆，第二减速装置包括第二蜗杆，第一蜗杆与旋转杆上固定连接的齿轮相啮合；第二蜗杆与旋转杆上固定连接的齿轮相啮合；通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现旋转杆沿铰接轴转动。
7.如权利要求1所述的一种精密输出定位减速装置，其特征在于:所述负载包括水平移动杆，所述水平移动杆与底座活动连接并可沿底座水平运动，水平移动杆的侧面设有齿条，水平移动杆远离底座的一端设有装配机械手的平台；所述第一减速装置的输出端通过齿轮与水平移动杆的侧面的齿条啮合，所述第二减速装置的输出端通过齿轮与水平移动杆的侧面的齿条啮合；通过基于数据库的计算机控制装置控制第一减速装置、第二减速装置的运转，实现水平移动杆水平运动。
【文档编号】G05D3/12GK203720664SQ201420082201
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】董加勇 申请人:山东景昂机电有限公司