[发明专利]一种柔性自适应磨削永磁电主轴及减振控制方法

说明书

一种柔性自适应磨削永磁电主轴及减振控制方法，磨削永磁电主轴包括磨削永磁电主轴驱动源、磨削永磁电主轴减振关节和上位机，磨削永磁电主轴驱动源输出中心轴上依次连有磨削永磁电主轴减振关节、扭矩传感器和磨削砂轮；通过力矩传感器检测负载冲击大小及时反馈到伺服电机控制器，并通过调节控制器控制参数，改变减振装置刚度，从而吸收末端冲击，减小振动；解决了现阶段磨削机器人传统永磁电主轴受到动态载荷或冲击作用时产生的弹性振动，从而引发电主轴、砂轮以及磨削载荷之间的机电耦合振动，并影响系统的定位精度和动态特性进而影响金属铸件的磨削质量的问题，从而实现机器人磨削永磁电主轴与末端冲击载荷的柔顺控制，提高磨削的质量与精度。

技术领域

本发明涉及一种磨削永磁电主轴及减振控制方法，尤其是一种适用于磨削机器人的末端执行机构的柔性自适应磨削永磁电主轴及减振控制方法。

背景技术

永磁电主轴是广泛用于磨削机器人的末端执行机构，但在磨削过程中永磁电主轴转子系统在受到负载冲击等非平稳过程中容易引发电主轴、砂轮以及磨削载荷之间的机电耦合振动。永磁电主轴的机电耦合振动传递到末端磨削砂轮，又会影响系统的定位精度和动态特性进而影响金属铸件的磨削质量，这是制约磨削设备深度发展应用的关键因素之一。现阶段磨削机器人永磁电主轴受到动态载荷或冲击作用时产生的弹性振动，从而引发电主轴、砂轮以及磨削载荷之间的机电耦合振动，并影响系统的定位精度和动态特性进而影响金属铸件的磨削质量的问题。因此，需要一种柔性自适应磨削永磁电主轴及减振控制方法来减小末端冲击引发的冲击耦合振动，提高产品磨削质量。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、稳定性强、提高产品磨削质量的柔性自适应磨削永磁电主轴及减振控制方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种柔性自适应磨削永磁电主轴，包括磨削永磁电主轴驱动源、磨削永磁电主轴减振关节和上位机，所述的磨削永磁电主轴驱动源输出中心轴上依次连有磨削永磁电主轴减振关节、扭矩传感器和磨削砂轮；所述的磨削永磁电主轴减振关节包括上端盖、端盖固定杆、上连接杆、转动连接块、下连接杆、蜗轮固定杆、下端盖、轴承、输出轴、弹簧、中间连接部、蜗杆、蜗轮和伺服驱动电机；所述的伺服驱动电机固定在下端盖内，伺服驱动电机的传动轴与蜗杆相连；所述蜗杆与蜗轮相啮合发生相对转动；所述端盖固定杆固定在上端盖上；所述蜗轮固定杆固定在内蜗轮边缘上；所述上连接杆一端与端盖固定杆连接，另一端与转动连接块连接，可发生相对转动；所述下连接杆一端与蜗轮固定杆连接，另一端与转动连接块连接，可发生相对转动；所述弹簧片一端与转动连接块连接，能发生平移运动，另一端与中间连接部固定连接；所述输出轴与上端盖通过轴承形式连接，所述扭矩传感器和伺服驱动电机分别经传输线与上位机相连。

所述的弹簧片为4条，对称布置在中间连接部上, 均采用弹簧钢制成，切截面形状为长方形。

所述固定在蜗轮边缘上的蜗轮固定杆称布置，与弹簧片的条数相对应。

所述固定在上端盖上的端盖固定杆 对称布置，与蜗轮固定杆上下对应。

所述的伺服驱动电机的传动轴与蜗杆相连以键连接形式固定。

所述蜗轮固定杆与下连杆的位置相对，下连杆能够绕蜗轮固定杆转动。

所述端盖固定杆与上连杆的位置相对，上连杆能够绕端盖固定杆转动。

一种使用上述的柔性自适应磨削永磁电主轴的减振控制方法，包括以下步骤：

1) 磨削永磁电主轴驱动源工作时，通过扭矩传感器检测磨削砂轮产生的力矩信号，反馈到上位机上；

2)上位机接收到反馈信号后，进行控制指令释放，控制伺服驱动电机工作，伺服驱动电机使蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮发生转动，位于蜗轮边缘上的蜗轮固定杆随之转动，带动下连杆转动，进而使弹簧片与转动连接块发生相对移动；