[实用新型]主轴全闭环控制系统

说明书

本实用新型公开了一种主轴全闭环控制系统，包括支架、主轴、电机、传动机构、电机编码器、主编码器和控制系统，所述主轴能够转动的安装于支架上，电机固定安装于支架上，电机的动力输出轴通过传动机构驱动主轴旋转，电机编码器安装于电机上，电机编码器能够获得电机动力输出轴旋转角度数据并传信于控制系统，主编码器安装于支架上，主编码器能够获得主轴旋转角度数据并传信于控制系统，控制系统控制电机动力输出轴旋转，本实用新型能够实现主轴转角与理论转角一致，进而在机加工过程中实现主轴与电机动力输出轴之间的转角动平衡，有效的消除了电机与主轴之间的传动系统间隙和刚性误差，大大提高了工件加工精度。

技术领域

本实用新型涉及一种机加工辅助系统，特别涉及一种主轴全闭环控制系统。

背景技术

在加工设备上进行加工时，如数控机床上，往往需要采用能够旋转的主轴驱动用于固定定位工件的治具旋转实现四轴联动加工，主轴即形成数控机床的第四轴，而电机通过传动机构驱动主轴旋转，目前的加工设备上都是置于电机上安装有编码器，控制系统默认主轴旋转角度与电机动力输出轴旋转角度相同，通过控制电机动力输出轴转动角度来实现主轴旋转角度的控制，然而，在电机通过传动机构驱动主轴旋转的过程中，受到外界摩擦力、传动机构的能量损耗以及皮带轮扭力作用以及同步带的长度变异和减速器的刚性、间隙等误差都会导致主轴转动的角度与电机的动力输出轴旋转角度存在误差，如电机已经转动了一定的角度，而主轴此时受摩擦力影响并未发生旋转，以及电机动力输出轴已经停止旋转，而主轴受到惯性作用无法立即停止旋转，以及在电机还未启动时，受到皮带变形扭力作用主轴已经发生了一定角度的扭转等等都会形成主轴与电机动力输出轴之间转角的不同，即主轴实际旋转角度与理论角度存在误差，这就导致工件加工时位置误差，进而影响了工件加工的精度。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种主轴全闭环控制系统，该主轴全闭环控制系统消除了电机与主轴之间的传动系统间隙和刚性误差，提高了加工精度。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案：一种主轴全闭环控制系统，包括支架、主轴、电机、传动机构、电机编码器、主编码器和控制系统，所述主轴能够转动的安装于支架上，电机固定安装于支架上，电机的动力输出轴通过传动机构驱动主轴旋转，电机编码器安装于电机上，电机编码器能够获得电机动力输出轴旋转角度数据并传信于控制系统，主编码器安装于支架上，主编码器能够获得主轴旋转角度数据并传信于控制系统，控制系统控制电机动力输出轴旋转。

作为本实用新型的进一步改进，所述主编码器包括固定安装于主轴上的光栅尺和固定安装于支架上的光栅尺读头，所述光栅尺读头能够感应光栅尺位置信息。

作为本实用新型的进一步改进，所述支架上形成有轴套结构，光栅尺读头安装于轴套内侧壁上，主轴一端形成直径内缩结构，主轴上直径内缩结构外侧套设有主轴轴承，光栅尺固定安装于主轴直径内缩结构处形成的台阶面上，光栅尺读头恰容纳于主轴、轴套结构和主轴轴承形成的环状空间内。

作为本实用新型的进一步改进，所述支架上轴套结构内侧开口处形成直径外扩结构，轴套结构内侧与直径外扩结构之间形成环形台阶面，该环形台阶面上形成有呈缺口状的凹槽结构，光栅尺读头固定安装于该凹槽结构内。

作为本实用新型的进一步改进，所述主编码器为光学式、磁式、感应式和电容式中的一种。

作为本实用新型的进一步改进，所述主轴背向支架一端的端面上形成有用于安装治具的主轴法兰。

作为本实用新型的进一步改进，所述传动机构包括同步带机构和谐波减速机。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制系统为加工设备的电气控制系统。