CN110631608A - 一种编码器自动调零系统及调零装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种编码器自动调零系统及调零装配方法，包括一控制系统，一伺服电机，控制系统控制伺服电机对编码器进行调零，一调零电源，调零电源对待装配电机供电，一推进系统，控制系统控制推进系统将编码器装配至待装配电机上，通过推进系统控制编码器与伺服电机连接，控制系统控制伺服电机对编码器进行调零，然后控制系统控制调零电源发出调零供电信号对待装配电机进行调零，编码器和待装配电机均调零完毕后，推进系统自动将编码器与待装配电机连接，最后通过人工将编码器外壳固定即可，节省了人工调零的时间，且通过控制系统调零，调零精度高、效率高。

Description

一种编码器自动调零系统及调零装配方法

技术领域

本发明涉及电机生产技术领域，尤其涉及一种编码器自动调零系统及调零装配方法。

背景技术

伺服电机控制广泛的用于自动化运动控制领域。编码器是一个机械与电子紧密结合的精密测量器件，将信号或数据进行编码、转换，用以通讯、传输和存储的信号数据。

电机上的编码器相当于信号传感器，将电机的运行状态实时传送给电机控制器，实现电机的调速、启停。通过编码器位置反馈控制电机运转，防止控制失速、飞车、实际转速与设定转速不一致的情况发生。

电机批量生产时需要人工进行编码器零位校准，编码器校准对人工要求很高，人工的零位校准精度差且有较大的人为误差，会造成电机的生产效率低下。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种编码器自动调零系统及调零装配方法，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种编码器自动调零系统，包括

一控制系统；

一伺服电机，与所述控制系统连接，所述控制系统控制所述伺服电机对编码器进行调零；

一调零电源，与所述控制系统连接，所述调零电源对待装配电机供电；

一推进系统，与所述控制系统连接，所述控制系统控制所述推进系统将编码器装配至待装配电机上。

一用于固定所述调零电源、所述伺服电机和所述待装配电机的电机架。

优选地，所述编码器的轴为空心轴，所述空心轴内设有环形的轴摩擦垫，所述轴摩擦垫内径比所述伺服电机的输出轴外径小。

优选地，所述轴摩擦垫采用橡胶材质制成。

优选地，所述待装配电机的轴与所述伺服电机的输出轴的中心轴在同一条直线上。

优选地，所述控制系统控制所述调零电源输出调零供电信号，所述调零供电信号对待装配电机的轴调零。

优选地，所述推进系统包括固定在所述电机架上的滑轨，所述滑轨上设置有滑块，所述滑块一端连接一伸缩装置，所述滑块的顶端固定安装一用于固定所述编码器的夹具。

优选地，所述滑块的滑动方向与所述伺服电机输出轴的轴线方向一致。

另外，依据以上的编码器自动调零系统，本发明还提供了一种编码器自动调零装配方法，包括如下步骤：

S100、使编码器与伺服电机同轴连接；

S200、控制系统控制所述伺服电机旋转一周，使所述编码器的轴旋转一周；

S300、所述控制系统计算出所述编码器的轴转动的角度误差；

S400、控制系统依据所述角度误差控制所述伺服电机带动所述编码器的轴旋转，使所述编码器调的轴旋转到零位；

S500、所述控制系统控制调零电源发调零供电信号并对待装配电机轴进行调零；

S600、推进系统启动，将调零完毕的所述编码器装配至调零完毕的所述待装配电机的轴后端。

有益效果：通过推进系统控制编码器与伺服电机连接，控制系统控制伺服电机对编码器进行调零，然后控制系统控制调零电源发出调零供电信号对待装配电机进行调零，编码器和待装配电机均调零完毕后，推进系统自动将编码器与待装配电机连接，最后通过人工将编码器外壳固定即可，节省了人工调零的时间，省去了电机轴与编码器的匹配时间，且通过控制系统调零，调零精度高、效率高。

附图说明

图1为本发明的编码器自动调零系统的结构框图；

图2为本发明的编码器的自动调零系统结构示意图；

图3为本发明的编码器左端面剖视结构示意图；

图4为本发明的自动调零装配方法的流程图。

图中：1-控制系统；2-伺服电机；3-调零电源；4-推进系统；5-编码器；6-电机架；7-待装配电机；

41-滑轨；42-滑块；43-伸缩装置；44-夹具；

51-空心轴；52-轴摩擦垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1和图2所示，本发明提供了一种编码器自动调零系统，包括

一控制系统1；

一伺服电机2，与控制系统1连接，控制系统1控制伺服电机2对编码器5进行调零；

一调零电源3，与控制系统1连接，调零电源3对待装配电机7供电；

一推进系统4，与控制系统1连接，控制系统1控制推进系统4将编码器5装配至待装配电机7上。

一用于固定调零电源3、伺服电机2和待装配电机的电机架6。

本发明的编码器的自动调零系统的调零过程和优点在于：

通过推进系统控制编码器与伺服电机连接，控制系统控制伺服电机对编码器进行调零，然后控制系统控制调零电源发出调零供电信号对待装配电机进行调零，编码器和待装配电机均调零完毕后，推进系统自动将编码器与待装配电机连接，最后通过人工将编码器外壳固定即可，节省了人工调零的时间，且通过控制系统调零，调零精度高、效率高。

注：图1中相邻两个模块或结构之间的实线连接表示两个装置之间有电性连接关系，可以相互传递电信号；两个装置之间虚线连接则表示两装置之间有可拆卸和装配的机械连接关系。

如图3所示，作为本发明一种优选的实施方式，编码器的轴为空心轴，空心轴51内设有环形的轴摩擦垫52，轴摩擦垫52内径比伺服电机的输出轴外径小，轴摩擦垫的内径比待装配电机的后端轴的外径也小，轴摩擦垫内径与两个电机轴的外径差约为1-3mm，且轴摩擦垫朝向电机轴的一端内径大，即环形的轴摩擦垫的内部空间呈插入口大的圆台形。这样轴更易插入，且电机轴插入后，在轴摩擦垫的弹力作用力下，摩擦力增大，使电机轴带着编码器的空心轴转动，从而使轴的对接更加方便快捷。

优选地，轴摩擦垫采用橡胶材质制成，具有弹性。

控制系统的功能如下：

(1)控制伺服电机的转动速度、转动角度以及停止。

(2)控制调零电源输出一定的电流从而使待装配电机轴瞬间旋转到零位；

(3)读取编码器的角度读数，计算角度误差，根据角度误差再度控制伺服电机转动从而起到对编码器的调零作用；

(4)控制推进系统使其将编码器装配到电机轴的后端。

作为本发明一种优选的实施方式，控制系统控制调零电源输出调零供电信号，这里的调零电源为直流电，通电时间为0.1-2s，通电时间不宜太长，避免电机发热或烧坏，调零电源的启动及输出电流通过控制系统控制。调零供电信号对待装配电机的轴调零，使待装配电机轴在零位状态下准确地插入编码器的空心轴81内。待装配电机轴也经过调零后，可与调零后的编码器直接配对，节省了编码器与电机的对准时间，提高后续装配效率和编码器精度。

调零系统有点在于：

通过控制系统控制伺服电机对编码器自动调零、通过控制调零电源对待装配电机轴进行调零，最后再自动将编码器装配到电机轴上，节省了大量人工调零和装配效率，且调零后立即装配，大大节省了电机轴与编码器的匹配时间，提高了编码器的调零精度。

作为本发明一种优选的实施方式，伺服电机2固定在电机架6上，除非损坏情况，伺服电机2可一直使用不必更换。待装配电机7通过工装夹具或通过可拆卸固定装置固定在电机架6顶面的一端，从而使待装配电机7的固定和拆卸更加方便快捷，方便后续电机的装配步骤进行下去。伺服电机2的输出轴端与待装配电机7的编码器装配端相对而设，这样编码器的调零和装配更加方便快捷。

作为本发明一种优选的实施方式，推进系统4位于待装配电机和伺服电机7之间，推进系统4包括固定在电机架6上的滑轨41，滑轨41上设置有滑块42，滑块42一端连接一伸缩装置43，伸缩装置43为油缸、气缸、电动伸缩杆中的任意一种，可驱动滑块42在滑轨41上沿着伺服电机7的输出轴的轴线方向往复滑动。

滑块42的顶端固定安装一用于固定编码器5的夹具44。夹具44的内侧夹紧面形状与编码器5的外侧相撞一致，夹具44可夹紧编码器5的外侧而使编码器5的外壳不会滑动或转动，保证调零和装配的准确性。为避免夹坏编码器，夹具44的夹紧面可设置橡胶或硅胶缓冲垫，既可防滑也可缓冲。

作为本发明一种优选的实施方式，待装配电机7的轴与伺服电机2的输出轴的中心轴在同一条直线上。滑块42的滑动方向与伺服电机2输出轴的轴线方向一致。这样待装配电机的轴、伺服电机的输出轴和滑块的滑动方向皆平行，从而使编码器的装配不需其他操作，编码器只需被夹紧、与伺服电机连接，然后再直线位移到待装配电机的轴的一端再对准插进编码器空心轴内，最后再手动将编码器固定，节省了大量时间和装配步骤，提高了装配准确度和效率。

如图4所示，本发明还提供了一种编码器自动调零装配方法，包括如下步骤：

步骤100、使编码器与伺服电机同轴连接；

步骤200、控制系统控制伺服电机旋转一周，使编码器的轴旋转一周；

步骤300、控制系统计算出编码器的轴转动的角度误差；

步骤400、控制系统依据角度误差控制伺服电机带动编码器的轴旋转，使编码器调的轴旋转到零位；

步骤500、控制系统控制调零电源发调零供电信号并对待装配电机轴进行调零；

步骤600、推进系统启动，将调零完毕的编码器装配至调零完毕的待装配电机的轴后端。

上述的角度误差计算方法为：角度误差为编码器角度读数与编码器轴实际角度值之间的差值。实际角度值＝编码器轴的角速速×编码器轴停止转动与编码器轴经过零位时的时间差。而编码器角速度的公式为：SpeedRef＝(0-angle)*Kp，其中SpeedRef为编码器的参考角转速angle为编码器的角度读数，Kp为比例参数。所以通过控制系统1内部自带的读取系统读取编码器的角度数值，再通过其内计算器将角度误差计算出来，即可轻松方便对编码器进行调零。

更具体地，调零和装配的步骤如下：

(1)将待装配电机7固定在电机架6的指定位置上，将编码器5放置到夹具44内部的夹槽内，夹具44夹紧编码器5；

(2)伸缩装置43启动使滑块42带动编码器5朝着伺服电机2输出轴方向位移，使编码器5的空心轴与伺服电机输出轴对接，对接完毕后，控制系统1控制伺服电机2对编码器5进行调零；

(3)控制系统1控制调零电源3发送调零供电信号，使待装配电机轴自动转动到零位；

(4)滑块42在伸缩装置43的驱动下朝着待装配电机的轴后端位移，使调零好的编码器5与电机轴逐渐靠近并对接，待装配电机轴插入空心轴内，完成对接，再通过人工固定将编码器外壳固定在电机上，完成编码器的装配。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种编码器自动调零系统，其特征在于，包括

一控制系统；

一伺服电机，与所述控制系统连接，所述控制系统控制所述伺服电机对编码器进行调零；

一调零电源，与所述控制系统连接，所述调零电源对待装配电机供电；

一推进系统，与所述控制系统连接，所述控制系统控制所述推进系统将编码器装配至待装配电机上；

一用于固定所述调零电源、所述伺服电机和所述待装配电机的电机架。

2.根据权利要求1所述的一种编码器自动调零系统，其特征在于，所述编码器的轴为空心轴，所述空心轴内设有环形的轴摩擦垫，所述轴摩擦垫内径比所述伺服电机的输出轴外径小。

3.根据权利要求2所述的一种编码器自动调零系统，其特征在于，所述轴摩擦垫采用橡胶材质制成。

4.根据权利要求1所述的一种编码器自动调零系统，其特征在于，所述待装配电机的轴与所述伺服电机的输出轴的中心轴在同一条直线上。

5.根据权利要求1所述的一种编码器自动调零系统，其特征在于，所述控制系统控制所述调零电源输出调零供电信号，所述调零供电信号对待装配电机的轴调零。

6.根据权利要求1所述的一种编码器自动调零系统，其特征在于，所述推进系统包括固定在所述电机架上的滑轨，所述滑轨上设置有滑块，所述滑块一端连接一伸缩装置，所述滑块的顶端固定安装一用于固定所述编码器的夹具。

7.根据权利要求6所述的一种编码器自动调零系统，其特征在于，所述滑块的滑动方向与所述伺服电机输出轴的轴线方向一致。

8.一种编码器自动调零系统的装配方法，其特征在于，用于权利要求1至7任意一项所述的编码器自动调零系统，包括如下步骤：

S100、使所述编码器与所述伺服电机同轴连接；

S200、所述控制系统控制所述伺服电机旋转一周，使所述编码器的轴旋转一周；

S300、所述控制系统计算出所述编码器的轴转动的角度误差；

S400、控制系统依据所述角度误差控制所述伺服电机带动所述编码器的轴旋转，使所述编码器调的轴旋转到零位；

S500、所述控制系统控制调零电源发调零供电信号并对待装配电机轴进行调零；

S600、推进系统启动，将调零完毕的所述编码器装配至调零完毕的所述待装配电机的轴后端。

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