基于伺服控制系統(tǒng)的行星減速機精度調(diào)節(jié)

王志平

摘 要：在機械加工領域當中，行星減速機發(fā)揮著至關重要的作用。而隨著人們對零部件機械加工精度要求的逐漸提高，以及盡可能有效滿足其在消除噪音污染等方面的需求，需要對行星減速機進行相應的精度調(diào)節(jié)，使其可以將噪音和側隙降至最低，進而真正實現(xiàn)高精度運行。在這一背景下，本文將在簡單介紹伺服控制系統(tǒng)的基礎之上，從伺服控制系統(tǒng)的視角嘗試對行星減速機精度調(diào)節(jié)進行簡要分析研究。

關鍵詞：伺服控制系統(tǒng)；行星減速機；精度調(diào)節(jié)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.052

1 伺服控制系統(tǒng)的簡要概述

筆者通過查閱大量有關行星減速機的文獻資料，發(fā)現(xiàn)當前最為先進的行星減速機也無法真正實現(xiàn)“零側隙”，而只能將行星減速機的側隙控制在3arcmin以內(nèi)。雖然從整體上來看，側隙相對較小，但隨著行星減速機運行時間的不斷加長，各零部件相互磨損，必然會使得齒輪在嚙合的過程中產(chǎn)生越來越大的側隙，特別是在行星減速機實現(xiàn)高速運轉時，經(jīng)常還會伴隨出現(xiàn)較大的噪聲[1]。

縱觀當前市面上已有的伺服控制系統(tǒng)，從驅動原件的角度來看主要可以將其分為三種伺服系統(tǒng)，分別為機電、液壓以及氣動伺服系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)中以運用反饋調(diào)節(jié)即PID控制為主。通過將測量的變量和理想值相互對此，此后根據(jù)產(chǎn)生的誤差對系統(tǒng)響應進行調(diào)節(jié)控制。圖1展示的就是伺服控制系統(tǒng)的結構示意圖：

2 基于伺服控制系統(tǒng)對行星減速機的精度調(diào)節(jié)

2.1 基本參數(shù)

在利用伺服控制系統(tǒng)對行星減速機進行精度調(diào)節(jié)的過程中，首先需要明確比例與微分環(huán)節(jié)以及積分環(huán)節(jié)，這三個最為重要的基本參數(shù)，其直接影響著伺服控制系統(tǒng)自身的精確度，只有在保障伺服控制系統(tǒng)具有較高精確度的前提下，才能精準、高效地完成對行星減速機的精度調(diào)節(jié)。比例環(huán)節(jié)這一基本參數(shù)，指的就是按比例反應系統(tǒng)的偏差，譬如說在行星減速機當中，對輸入角位移偏差以及輸出角位移偏差的響應控制[2]。而積分環(huán)節(jié)則指的是在消除系統(tǒng)當中的穩(wěn)態(tài)誤差，行星減速機利用伺服控制系統(tǒng)中的積分環(huán)節(jié)基本參數(shù)，可以有效提高自身精確度，達到靈活控制的效果。此外，隨著行星減速機和伺服控制系統(tǒng)的不斷運行，其實際反應信號與初始反應信號之間也會隨之產(chǎn)生相應的偏差變化，而這一變化趨勢就是微分環(huán)節(jié)，帶有明顯的可預見色彩。通常情況下，伺服控制系統(tǒng)中的基本參數(shù)不會單獨出現(xiàn)和獨立使用，需要彼此相互配合才能有效發(fā)揮伺服控制系統(tǒng)的應有效用。

2.2 精度調(diào)節(jié)

從本質(zhì)上來說，基于伺服控制系統(tǒng)對行星減速機進行精度調(diào)節(jié)，就是將二者視為一個完整的傳動系統(tǒng)，借由伺服控制系統(tǒng)當中自帶的反饋調(diào)節(jié)功能，使得行星減速機在完成一系列傳遞動作時，能夠更加高效、精準地調(diào)節(jié)其傳動精度。通過筆者長期對行星減速機及其運行狀態(tài)的觀察，發(fā)現(xiàn)在沒有控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)的狀態(tài)下，行星減速機運轉時間越長，在兩個相配齒輪工作齒面互相接觸的過程中，與之相對應的非工作齒面中會產(chǎn)生越來越大的側隙，如果側隙超過規(guī)定值，則此時行星減速機將失去運轉性能，處于報廢狀態(tài)。而通過利用伺服控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)行星減速機的精度，根據(jù)行星減速機的實際運行狀態(tài)可知，在初始階段，伺服控制系統(tǒng)將對前后偏差進行自動識別，如果此時前后偏差值相對比較小，也就是說前后比值比較穩(wěn)定的情況下，運用伺服控制系統(tǒng)的反饋響應功能，此時并不需要調(diào)節(jié)行星減速機的精度。而在行星減速機運行速度的不斷延長下，齒輪之間相互嚙合過程中產(chǎn)生的磨損也越來越多，此時將會導致側隙生成并愈發(fā)變大。而通過運用伺服控制系統(tǒng)本身自帶的放大環(huán)節(jié)，放大行星減速機當中相對比較小的偏差，此時驅動裝置將會自動接收到來自反饋調(diào)節(jié)的反饋響應，隨后驅動裝置在這一響應下將會產(chǎn)生與之相對應的各動作[3]。當輸入對比值以及輸出對比值與理想值完全一致時，驅動裝置將完成全部動作，由此使得行星減速機所獲得的輸出值能夠具有明顯的高精度性。現(xiàn)階段，有許多研究人員表示由于伺服控制系統(tǒng)本身的控制和反應能力比較強，因此將其運用在行星減速機當中能夠有效幫助其完成相應動作，加之其成本不高，也沒有較高的應用限制，因此可以被廣泛推廣使用在行星減速機當中，用于完成精度調(diào)節(jié)。但隨著行星減速機機型的逐漸高端化，成本也將逐漸增加，因此利用伺服控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)行星減速機精度還需得到進一步的優(yōu)化改進。

3 結束語

通過本文的分析研究，我們可以準確了解到伺服控制系統(tǒng)確實能在一定程度上起到調(diào)節(jié)行星減速機精度的重要作用，并且利用伺服控制系統(tǒng)的成本相對低廉，具有良好的應用價值。而未來行星減速機還有可能通過設計應用嵌套模式強化自身控制和精度調(diào)節(jié)，即在主機控制系統(tǒng)內(nèi)部嵌套伺服控制系統(tǒng)，以充分利用現(xiàn)有硬件的基礎上完成對行星減速機軟硬件的同時控制，從而幫助行星減速機有效實現(xiàn)高精度運行。

參考文獻：

[1]范樹遷，張麗麗，王磊等.高精度伺服行星減速機測量系統(tǒng)[J].2011.

[2]張麗麗.精密行星伺服減速器靜態(tài)測試系統(tǒng)的開發(fā)[D].電子科技大學，2012.

[3]齊浩然，王曉玲，張林濤.RV精密減速器綜合參數(shù)測量機的研制[J].機械傳動，2016（06）：162-165.