开环进给伺服系统.docx

开环进给伺服系统使用功率步进电机作为伺服驱动装置的开环进给系统,曾在硬线数控机床上得到广泛应用，20世纪70年代以后逐渐为闭环进给系统所取代。现在国内一些普通机床的数控化改造，仍在使用功率步进电机的开环进给系统，计算机的外围设备绘图机，多数也采用步进电机开环进给系统来驱动绘图笔。设计步进电机开环进给系统要解决的问题是：传动计算、进给指令的给定和步进电机的驱动电路，现分述如下。图1开环进给伺服系统1 .步进电机开环进给系统的传动计算如图1(a)所示为直线进给系统，系统的脉冲当量(mm),决定于步进电机的步距角。齿轮传动比i和滚珠丝杠的导程t(mm),其关系是(1)对于图1(b)所示的圆周进给系统，如数控转台，设脉冲当量为，蜗杆为Zk头，蜗轮为Zw齿，则有(2)步进电机开环进给系统的脉冲当量一般取为0.Olmni或0.001°,也有选用00050002mm或者0.0050.0020的，脉冲当量小，进给位移的分辨率和精度就高，但是由于进给速度(mmmin)或(Inmmin),在同样的最高工作频率f时,越小则最大进给速度值也越小。步进电机的进给系统使用齿轮传动，不仅是为了求得所需的脉冲当量，还有满足构造要求和增大转矩的作用。2 .提高开环进给伺服系统位移精度的措施开环进给系统中，步进电机的步距角精度，机械传动部件的精度，丝杠、支承的传动间隙及传动支承件的变形等，将直接影响进给位移的精度，为了提高系统的精度，应该适当提高系统组成环节的精度，此外，还可采取各种精度补偿措施。传动间隙补偿在进给传动机构中，提高传动元件的制造精度并采取消除传动间隙的措施，可以减小但不能完全消除传动间隙。由于间隙的存在，承受反向进给指令后，最初的若干个指令脉冲只能起到消除间隙的作用，因此产生了传动误差。传动间隙补偿的基本方法是：当承受反向位移指令后，首先不向步进电机输送反向位移脉冲，而是由间隙补偿电路或补偿软件发出一定数量的补偿脉冲，使步进电机转动越过传动间隙，然后再按指令脉冲使执行部件作准确的位移。间隙补偿脉冲的数目由实测决定，并作为参数存贮起来,承受反向指令信号后，每向步进电机输送1个补偿脉冲的同时，将所存的补偿脉冲数减1,直至存数为O时，发出补偿完成信号，控制脉冲输出门向步进电机分配进给指令脉冲。螺距误差补偿用螺距误差补偿电路或软件补偿的方法，可以补偿滚珠丝杠的螺距累积误差，以提高进给位移精度。首先要实测执行部件全行程的位移误差，在累积误差值到达一个位移脉冲当量的位置处，用硬件（如行程开关和挡块）或软件（查找位移误差表，确定误差位置和误差大小）的方法，发出一个正或负补偿脉冲，使步进电机少走或多走和误差大小一样的步数，从而校正位移误差。