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环形导轨/伺服电机驱动/精确二次定位

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以环形导轨为核心的精密环形流水线,可通过伺服电机驱动实现初定位,再通过滑座锁紧系统实现二次定位,从而实现精确定位,重复定位精度可达或超+/-0.05mm;下图为可实现二次精确定位的气缸驱动滑座锁紧系统的示意图:

为了实现精确定位,首先要确保初次定位的准确性,然后通过二次定位进行修正;能够修正,就意味着滑座在初次定位之后是可以稍微沿着导轨左右移动的;滑座和皮带/链条之间的连接,必须是弹性的,滑座稍微移动的时候,皮带/链条是不动的;如果是刚性的话,进行二次定位的时候,会导致皮带/链条和电机轴的窜动,引起伺服电机报警;下图为弹性连接示意图:安装在皮带上的扣子的橡胶衬套施加弹性力,夹住滑座上的连接块,在加减速时起缓冲作用;橡胶衬套在外力的作用下可产生稍许变形,同时滑座上的绊闩的扣子在较大的外力的作用下可左右转动,所以滑座停车后进行二次定位锁紧的时候,允许滑座沿着导轨的方向稍微左右移动,就不会有“皮带/链条和电机轴的窜动”:
 

初步定位方式,可分为如下两种:
一:少工位,短线体
伺服电机运行于速度控制模式,配合限位开关,实现比较精准的初定位。伺服电机也可采用位置控制模式,通过脉冲加方向控制方式实现准确的初步定位;不过由于一直往一个时针方向循环运动,会有累计误差的存在,建议安装原点检测开关,当运行一定次数后重新找原点,以消除累计误差:
 
二:多工位,长线体
由于皮带/链条较长,受弹性及变形的影响,循环运动的累计误差较大,如果伺服电机采用位置控制模式,二次定位可能会产生故障(定位销无法到位或者引起伺服电机报警)。建议伺服电机采用速度控制模式,通过对射开关检测滚轮位置来实现初步定位:3个开关配合工作,第一个开关触发减速指令,第二个开关触发二次减速指令,第三个开关触发停车指令;也可以两个开关:第一个开关触发减速指令,第二个开关触发停车指令:
 
补充说明:进行伺服电机选型时,由于是多个滑座同步驱动,建议选择同样功率转速情况下的大惯量电机。如果电机惯量偏小,加减速会比较慢,也有可能产生过冲现象。
 
伺服电机采用位置控制模式时:一般环形线的应用,电机只往一个方向转动,很少有正反转的应用;要保证把正确的机械传动系统的传动比值,输入到电气控制系统中;这可以大大减小甚至消除机械传动系统产生的累计误差:
一:齿轮箱减速比
举个例子,齿轮箱的减速比如果是50.0001:1,而输入电气控制系统中的减速比值为50:1;假设节圆周长为600mm,电机每转50圈,那同步带的直线移动距离会有0.06mm的误差;500转的话,就是0.6mm的误差;所以减速比一定要和齿轮箱厂家仔细确认:
 
二:同步带轮节圆周长
同步带轮节圆周长,这个值决定了齿轮箱输出轴转一圈,同步带的直线移动距离;如果输入值偏小,会产生负的累计误差;如果输入值偏大,会产生正的累计误差;伺服电机的高分辨率,可精确控制同步带的直线移动距离,建议微调精确设定每个节拍的同步带直线移动距离:
 
 

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