專利名稱：一種直線運動單元雙軸同步控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種直線單元在運動過程中雙軸同步控制的方法，屬于數(shù)控加工和工業(yè)機器人的交叉技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
數(shù)控加工設備的技術(shù)水平已經(jīng)標志著國家生產(chǎn)力和工業(yè)實力的重要指標。在數(shù)控加工設備的發(fā)展中，為提升加工系統(tǒng)的產(chǎn)能與加工質(zhì)量，高速與高精度為成為關鍵。提升數(shù)控加工設備的生產(chǎn)效率，就必須要在有限的行程內(nèi)提高速度。但隨著速度的提升，驅(qū)動直線運動單元導軌的驅(qū)動力也必然隨著增大，在高速進給時，瞬間的驅(qū)動力很容易引起振動現(xiàn)象的產(chǎn)生，一旦加工過程中有振動產(chǎn)生，便會導致加工精度的降低，進而影響到工件的加工質(zhì)量，因此往往無法同時兼顧高速度與高精度的需求。在傳統(tǒng)數(shù)控加工設備傳動結(jié)構(gòu)中，如龍門式橫梁機械結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，最常用的方法是采用一臺電機通過傳動鏈或者同步帶等機械機構(gòu)驅(qū)動雙邊執(zhí)行機構(gòu)的方案，但是因傳動機構(gòu)復雜、間隙較大，容易造成閉環(huán)控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。由于驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剛性及慣性匹配不佳容易造成設備瞬間加減速時發(fā)生震動現(xiàn)象而且運行噪聲大，維護困難。另外若用于負載轉(zhuǎn)動慣量較大的場合，由于傳動效率低，必然要選用功率很大的電動機，亦不符合節(jié)能綠色制造的設計理念?；谝陨弦蛩?，數(shù)控加工設備在驅(qū)動軸的設計上采用雙軸同步驅(qū)動方式為佳。此方式不但可以增加進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剛性，還可以減少因驅(qū)動力偏心所引起的力矩影響，雙電機同步驅(qū)動方式，除了可加強系統(tǒng)的驅(qū)動力外，也可提升系統(tǒng)的應答速度。與其他雙軸同步控制方法相比，本發(fā)明方法結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，且運行穩(wěn)定可靠。此外，該方法特別適用于較大負載能力和大跨距的龍門框架結(jié)構(gòu)或者橋式框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種直線單元運動過程雙軸同步控制方法，為解決單軸驅(qū)動雙邊電機的速度低，傳動機構(gòu)復雜、間隙較大，系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題以及其他雙軸同步控制的方法復雜，難于實現(xiàn)，成本高等問題，提出本發(fā)明方法。內(nèi)容包括
1. 一種直線單元運動過程雙軸同步控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 a.兩個運動軸采用相同導軌絲杠、同步帶或者運動輪等形式的執(zhí)行機構(gòu)。b.選取相同電機并與控制器連接方式相同。c.兩個電機驅(qū)動器的輸入接口分別與控制器的兩個指令輸出模塊相連。d.將1號電機處于斷電停止工作狀態(tài)，使2號電機單獨接收命令運行。根據(jù)負載情況，利用電機驅(qū)動器自調(diào)節(jié)功能記錄下該負載狀態(tài)下的參數(shù)情況；
e.再將2號電機處于斷電停止工作狀態(tài)，使2號電機單獨接收命令運行。根據(jù)負載情況，利用電機驅(qū)動器自調(diào)節(jié)功能記錄下該負載狀態(tài)下的參數(shù)情況；
f.取兩組參數(shù)中的最大值分別對雙軸電機參數(shù)進行設定并鎖死，同時使電機驅(qū)動器的免調(diào)節(jié)功能有效。g.在上位機軟件中同時分別向兩個電機發(fā)送相同指令。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1為控制系統(tǒng)連接示意圖； 圖2為控制方法操作流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，運動控制器B的數(shù)據(jù)信號輸入端與電腦A的以太網(wǎng)口利用網(wǎng)線連接， 控制器B的脈沖輸出端分別于兩個伺服驅(qū)動器1和伺服驅(qū)動器2連接。聯(lián)接件3將執(zhí)行機構(gòu)1和執(zhí)行機構(gòu)2跨接為一個整體，負載可在聯(lián)接件3上移動。如圖2所示，兩個運動軸采用相同導軌絲杠形式的執(zhí)行機構(gòu)；選取相同伺服電機， 電機驅(qū)動器的信號輸入接口分別與運動的控制器的信號輸出模塊相連，并采用相同的脈沖 +方向的控制方式；將其中1號電機的主動力線和編碼器線斷開使其處于斷電停止工作狀態(tài)，使2號電機單獨接收命令運行。根據(jù)負載情況，利用電機驅(qū)動器自調(diào)節(jié)功能記錄下該負載狀態(tài)下的參數(shù)情況；再將2號電機的主動力線和編碼器線斷開使其處于斷電停止工作狀態(tài)，使1號電機單獨接收命令運行。根據(jù)負載情況，利用電機驅(qū)動器自調(diào)節(jié)功能記錄下該負載狀態(tài)下的參數(shù)情況；取兩組參數(shù)中的最大值分別對雙軸電機參數(shù)進行設定使電機驅(qū)動器的免調(diào)節(jié)功能有效；在上位機軟件中同時分別向兩個電機發(fā)送相同指令實現(xiàn)同步控制。
權(quán)利要求
1.一種直線運動單元雙軸同步控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a.將1號電機處于斷電停止工作狀態(tài)，使2號電機單獨接收指令執(zhí)行。根據(jù)負載情況， 利用電機驅(qū)動器自調(diào)節(jié)功能記錄下該負載狀態(tài)下的參數(shù)情況；b.再將2號電機處于斷電停止工作狀態(tài)，使1號電機單獨接收命令運行。根據(jù)負載情況，利用電機驅(qū)動器自調(diào)節(jié)功能記錄下該負載狀態(tài)下的參數(shù)情況；c.取兩組參數(shù)中的最大值作為電機設定參數(shù)對兩個電機進行相同參數(shù)設定并鎖死；d.分別向兩個電機發(fā)送相同運動指令實現(xiàn)雙軸同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的直線運動單元雙軸同步控制方法，其特征在于，所述步驟 a中將電機處于斷電停止工作狀態(tài)是將電機的編碼器線和動力線斷開使其處于完全自由狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的直線運動單元雙軸同步控制方法，其特征在于，所述步驟b 中的參數(shù)包括剛性、慣量比、PID、振動檢測值、增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的直線運動單元雙軸同步控制方法，其特征在于，選取相同電機、電機驅(qū)動器，并與運動控制卡連接方式相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的直線運動單元雙軸同步控制方法，其特征在于，控制卡的信號輸出端與電機驅(qū)動器的信號輸入端相連，采用脈沖信號+方向電平的方式發(fā)送電機運動指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直線運動單元雙軸同步控制方法，屬于數(shù)控加工和工業(yè)機器人的交叉技術(shù)領域。本發(fā)明方法步驟為首先，將1號電機處于斷電停止工作狀態(tài)，使2號電機單獨接收運行指令執(zhí)行，利用電機驅(qū)動器自調(diào)節(jié)功能記錄下該負載狀態(tài)下電機的剛性，慣量比等參數(shù)；其次，將2號電機處于斷電停止工作狀態(tài)，使1號電機單獨接收運行指令執(zhí)行，利用電機驅(qū)動器自調(diào)節(jié)功能記錄下該負載狀態(tài)下電機的剛性，慣量比等參數(shù)；取兩組參數(shù)中的最大值分別對雙軸電機參數(shù)進行設定并鎖死；同時分別向兩個電機驅(qū)動器發(fā)送相同運動指令實現(xiàn)雙軸同步控制。與現(xiàn)有雙軸同步控制方法相比，本發(fā)明同步控制方法結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，運行穩(wěn)定可靠，加強了魯棒性，減小了雙軸負載分布不均對同步控制的影響。本發(fā)明方法特別適用于較大負載能力和大跨距的龍門框架結(jié)構(gòu)或者橋式框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
文檔編號G05B19/414GK102306011SQ20111012674
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者侯明鵬, 劉豐, 單忠德 申請人:機械科學研究總院先進制造技術(shù)研究中心