CN104728337A - 一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，包括用于消减执行机构到位振动的减振元件、用于放置执行机构和减振元件的基座以及用于检测并控制整个快速减振装置运作的工控机；所述减振元件安装于可移动安装台并通过可移动安装台放置于所述基座上，所述基座设置有位置测量装置，位置测量装置用于测定执行机构的到位信息及其与减振元件的距离。本发明提出一种面向机械、电子制造装备和工业机器人等数字化装备运动执行机构到位振动的快速减振装置，针对执行机构到达定位位置后的振动规律与振动机理，提出利用减振元件的往复进给运动与处于到位振动阶段的执行机构运动方向相向运动，快速减小执行机构的振动幅值，缩短执行机构定位的稳定时间。

Description

一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置及其方法
技术领域
本发明涉及抵消到位振动装置的技术领域，尤其涉及一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置及其方法。
背景技术
机械、电子制造装备和工业机器人等数字化装备的运动定位系统不断发展，其运动执行机构实现高速高精度定位的要求也不断提高。然而，高速高精度的要求使运动执行机构到位后的振动问题更加突显。高速度势必会带来复杂剧烈的振动情况，而在高精度的要求下微小的甚至难以察觉的细微振动都会对执行机构的性能带来影响。采用主动减振方法对执行机构实现快速稳定的振动抑制是一个值得研究与探索的方向。当今对运动执行机构到位振动的主动减振方法的研究还存在着很多问题，特别是还没有出现一种减振效果明显、减振迅速的主动减振方法。本发明就是从运动执行机构到位振动的主动减振方面出发，提出了快速准确的减振方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种面向机械、电子制造装备和工业机器人等数字化装备运动执行机构到位振动的快速减振装置及其方法，利用高频减振元件的往复进给运动与处于到位振动阶段的执行机构运动方向相向运动，快速减小执行机构的振动幅值，缩短执行机构定位的稳定时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，包括用于消减执行机构到位振动的减振元件、用于放置所述执行机构和所述减振元件的基座以及用于检测并控制整个快速减振装置运作的工控机；
所述减振元件安装于可移动安装台并通过所述可移动安装台放置于所述基座上，所述基座设置有位置测量装置，所述位置测量装置用于测定所述执行机构的到位信息及其与所述减振元件的距离。
优选的，所述减振元件为可输出快速往复运动的高频致动元件。
优选的，所述高频致动元件为压电材料或磁致伸缩材料。
优选的，所述减振元件通过螺钉安装于所述可移动安装台。
优选的，安装有所述减振元件的所述可移动安装台在所述基座上并位于对所述执行机构的到位振动有效作用的区间内。
优选的，所述区间满足以下条件：所述减振元件的安装位置B与所述执行机构的定位位置A间的距离d满足L1≤d≤L2，其中L1由所述执行机构的定位位置A和减振元件的输出位移U确定，L2由所述执行机构的最大到位振幅H确定。
优选的，所述L1满足以下条件：L1≥0.5A+U。
优选的，所述L2满足以下条件：L2≤H。
本发明的有益效果：1、机械结构简单便捷；2、利用高频致动元件的往复进给运动对执行机构的到位振动进行抵消，能够很好地解决运动执行机构到位振动问题，减小执行机构振动幅值，缩短机构稳定时间；3、减振方法可对执行机构不同情况的到位振动(如到位振幅、到位速度、到位加速度等参数不同的情况)产生有效的抑制作用；4、适于各类运动执行机构的到位振动抑制。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
图2是本发明的一个实施例的原理效果图。
其中：执行机构01、减振元件1、基座2、工控机3、可移动安装台4、位置测量装置5；
A-执行机构的定位位置；B-减振元件的工作位置；d-减振元件与执行机构定位位置间的距离；△-执行机构的定位精度；H-运动执行机构到达A位置后到位振动的最大振幅；U-高频元件的输出位移；K-减振元件的位置范围；Q-减振元件输出的减振动作；X-执行机构减振后到位振动曲线；Y-执行机构减振前到位振动曲线；L1-减振元件与执行机构定位位置间的最小距离；L2-减振元件与执行机构定位位置间的最大距离。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，包括用于消减执行机构01到位振动的减振元件1、用于放置所述执行机构01和所述减振元件1的基座2和用于检测并控制整个快速减振装置运作的工控机3；
所述减振元件1安装于可移动安装台4并通过所述可移动安装台4放置于所述基座2上，所述基座2设置有位置测量装置5，所述位置测量装置5用于测定所述执行机构01的到位信息及其与所述减振元件1的距离。
如图1所示，快速减振装置包括代表运动执行机构01、减振元件1、可移动安装台4、工控机3、位置测量装置5和基座2，减振元件1安装于可移动安装台3上，可移动安装台3安装在基座2上可通过调节可移动安装台4在基座2上的位置来改变减振元件1与运动执行机构01的定位位置A之间的距离d，可使减振元件1的位置位于对执行机构01到位振动的有效减振范围内，运动执行机构01、可移动安装台3以及位置测量装置5安装于基座2上，位置测量装置5既用于对运动执行机构01的到位信号作检测，也用于检测减振元件1工作位置B与定位位置点A之间的距离d。利用减振元件1的往复进给运动与处于到位振动阶段的执行机构01运动方向相向运动，对执行机构01的到位振动进行抵消，从而消减执行机构01到位时振动能量的减振方法。执行机构的定位信息和减振元件的定位信息由位置测量装置5检测并传送信号到工控机3，如减振元件的振动信号或可移动安装台的所需移动的信息等整个控制过程由工控机3来控制。
优选的，所述减振元件1为可输出快速往复运动的高频致动元件。通过高频致动元件输出高频进给运动，与执行机构01相向运动，有效抑制执行机构01的振动，消减执行机构01的振动能量，使执行机构01的振幅与稳定时间缩小，起到减振作用。
优选的，所述高频致动元件为压电材料或磁致伸缩材料。压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能；磁致伸缩材料在磁场作用下，其长度发生变化，可发生位移而做功或在交变磁场作用可发生反复伸张与缩短，从而产生振动。
优选的，所述减振元件1通过螺钉安装于所述可移动安装台4。减振元件1通过螺钉固定安装于可移动安装台4，通过移动可移动安装台4，更加方便的调整执行机构01与减振元件1的距离，调整简单，无需重新拆装。
优选的，安装有所述减振元件1的所述可移动安装台4在所述基座2上并位于对所述执行机构01的到位振动有效作用的区间内。
优选的，所述区间满足以下条件：所述减振元件1的安装位置B与所述执行机构01的定位位置A间的距离d满足L1≤d≤L2，其中L1由所述执行机构01的定位位置A和减振元件1的输出位移U确定，L2由所述执行机构01的最大到位振幅H确定。
当执行机构01到达指令位置时会在定位位置A处产生振动，工控机3检测到执行机构01到位信号后启动减振元件1并输出高频进给运动，与执行机构01相向运动并接触，可有效抑制执行机构01的振动，消减执行机构01的振动能量，从而使执行机构01的振幅与稳定时间缩小，起到减振作用。
优选的，所述L1满足以下条件：L1≥0.5A+U。以保证减振元件1的输出不影响最终执行机构01的精密定位。
优选的，所述L2满足以下条件：L2≤H。以保证减振元件1的输出运动有效作用于执行机构01上。
一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置的减振方法，包括以下步骤：
A、位置测量装置5测定执行机构01到达基座2的定位位置A点后的最大振幅H；
B、将安装有减振元件1的可移动安装台4放置在基座2，通过位置测量装置5测定减振元件1的位置B；
C、工控机3通过位置测量装置5获得各部件的位置信息，减振元件的安装位置B与执行机构定位位置A间的距离d，该距离d满足L1≤d≤L2，其中L1由所述执行机构01的定位位置A和减振元件1的输出位移U确定，L1≥0.5A+U，L2由所述执行机构01的最大到位振幅H确定，L2≤H；
D、通过移动可移动安装台4在基座2的位置，使减振元件1在基座2的安装位置B处于对执行机构01的到位振动有效作用的区间内，即d满足L1≤d≤L2；
E、工控机3检测到执行机构01或减振元件1的到位信号后启动减振元件1并输出高频进给运动。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，其特征在于：包括用于消减执行机构到位振动的减振元件、用于放置所述执行机构和所述减振元件的基座以及用于检测并控制整个快速减振装置运作的工控机；
所述减振元件安装于可移动安装台并通过所述可移动安装台放置于所述基座上，所述基座设置有位置测量装置，所述位置测量装置用于测定所述执行机构的到位信息及其与所述减振元件的距离。
2.根据权利要求1所述的一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，其特征在于：所述减振元件为可输出快速往复运动的高频致动元件。
3.根据权利要求2所述的一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，其特征在于：所述高频致动元件为压电材料或磁致伸缩材料。
4.根据权利要求1所述的一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，其特征在于：所述减振元件通过螺钉安装于所述可移动安装台。
5.根据权利要求1所述的一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，其特征在于：安装有所述减振元件的所述可移动安装台在所述基座上并位于对所述执行机构的到位振动有效作用的区间内。
6.根据权利要求5所述的一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，其特征在于：所述区间满足以下条件：所述减振元件的安装位置B与所述执行机构的定位位置A间的距离d满足L1≤d≤L2，所述L1由所述执行机构的定位位置A和减振元件的输出位移U确定，所述L2由所述执行机构的最大到位振幅H确定。
7.根据权利要求6所述的一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，其特征在于：所述L1满足以下条件：L1≥0.5A+U。
8.根据权利要求6所述的一种针对运动执行机构到位振动的快速减振装置，其特征在于：所述L2满足以下条件：L2≤H。
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