CN114346736B - 传动机构的反向间隙补偿方法、装置、系统及储存介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种传动机构的反向间隙补偿方法、装置、系统及储存介质，传动机构的反向间隙补偿方法，包括：获取机床在回零时的运动方向；发送第一运动指令给所述机床，若所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相反，则对所述机床进行反向间隙补偿；若所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相同，则不对所述机床进行反向间隙补偿。本申请提供的传动机构的反向间隙补偿方法，可确定是否需要对机床进行反向间隙补偿，避免出现反向间隙补偿得不到补偿或者重复补偿等错误补偿问题，进而可提高机床的定位精度与加工精度。

Description

传动机构的反向间隙补偿方法、装置、系统及储存介质

技术领域

本申请属于机械传动技术领域，更具体地说，是涉及一种传动机构的反向间隙补偿方法、装置、系统及储存介质。

背景技术

数控机床通常采用滚珠丝杠、齿轮齿条等传动机构，而滚珠和丝杠、齿轮和齿条之间必然有一定的间隙，该间隙的存在会使得当丝杠或齿轮的运动方向发生变化时，例如，从正向变为反向或者从反向变为正向时，执行件必须等丝杆或者齿轮消除该间隙后才能正常带动滚珠或者齿条的运动，该间隙称为反向间隙，反向间隙的存在会影响数控机床的定位精度和重复定位精度，进而影响工件的加工精度。

有鉴于此，目前通常采用仪表测量法如百分表、千分表或激光器干涉仪测量得到传动机构的反向间隙值后，输入到数控系统中，数控系统执行运动指令过程中，当存在换向时，会增加反向间隙的指令，从而消除反向间隙的影响，称为反向间隙补偿。然而，该种补偿方法在理想情况下是有效的，但在实际使用中发现，数控机床开机时，反向的参照基准不明，即数控系统无法判断传动机构的受力侧或间隙侧的方向，即无法判断以哪个方向运动为“反向”的基准。即使数控机床在上一次关机断电前纪录了当前的受力侧方向，但关机断电后，机床轴可能会受到人为等外力作用发生移动改变了受力侧方向，从而使得数控系统纪录的方向错误，进而导致反向间隙补偿得不到补偿或者重复补偿等错误补偿问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种传动机构的反向间隙补偿方法，解决现有技术中存在的反向间隙补偿得不到补偿或者重复补偿的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种传动机构的反向间隙补偿方法，包括：

获取机床在回零时的运动方向；

发送第一运动指令给所述机床，若所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相反，则对所述机床进行反向间隙补偿；若所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相同，则不对所述机床进行反向间隙补偿。

进一步地，当所述机床完成第一运动指令后，发送第二运动指令给所述机床，若所述第二运动指令与所述第一运动指令的方向相反，则对所述机床进行反向间隙补偿；若所述第二运动指令的方向与所述第一运动指令的方向相同，则不对所述机床进行反向间隙补偿。

进一步的，当所述机床完成前一个第二运动指令后，再次发送第二运动指令给所述机床，若当前的第二运动指令的方向与前一个第二运动指令的方向相反，则对所述机床进行反向间隙补偿；若当前的第二运动指令的方向与前一个第二运动指令的方向相同，则不对所述机床进行反向间隙补偿。

进一步地，步骤“获取机床在回零时的运动方向”具体包括：

机床的进给轴以第一回零速度沿第一方向靠近原点开关，当所述原点开关检测到第一开关信号时，所述进给轴开始减速直至停止；

所述进给轴以第二回零速度沿第二方向运动，当所述原点开关检测到第二开关信号时，所述进给轴停止运动；

其中，所述第一方向与所述第二方向相反。

进一步地，所述步骤“所述进给轴以第二回零速度沿第二方向运动，当所述原点开关检测到第二开关信号时，所述进给轴停止运动”之后还包括：

所述进给轴以第三回零速度沿第一方向靠近原点开关，当所述原点开关检测到第一开关信号时，所述进给轴开始减速直至停止；

所述进给轴以第四回零速度沿第二方向运动，当所述原点开关感应到检测到第二开关信号时，所述进给轴停止运动。

进一步地，所述第三回零速度小于所述第一回零速度，所述第一回零速度与所述第二回零速度相同，所述第三回零速度与所述第四回零速度相同。

进一步地，所述步骤“所述进给轴以第四回零速度沿第二方向运动，当所述原点开关感应到检测到第二开关信号时，所述进给轴停止”之后还包括：

所述进给轴以第五回零速度沿第二方向运动以寻找电机的零位脉冲信号，当接收到所述零位脉冲信号时，所述进给轴停止运动。

进一步地，“所述进给轴停止运动”之后还包括：

根据所述进给轴在第一方向上的最大行程与第二方向上的最大行程，确定所述进给轴的零点位置；

将所述进给轴停止运动时所处的位置与所述零点位置进行比较；

若所述进给轴停止时所处的位置位于所述零点位置靠近所述第一方向的一侧，则所述进给轴沿所述第二方向运动预设距离以使所述进给轴停在所述零点位置；

若所述进给轴停止时所处的位置位于所述零点位置靠近所述第二方向的一侧，则所述进给轴沿所述第一方向运动预设距离以使所述进给轴停在所述零点位置；

若所述进给轴停止时所处的位置与所述零点位置一致，则所述进给轴保持不动。

进一步地，所述步骤“获取机床在回零时的运动方向”之前还包括：

获取传动机构的反向间隙值。

本申请还提供了一种传动机构的反向间隙补偿装置，包括：

获取模块，用于获取机床在回零时的运动方向；

发送模块，用于发送第一运动指令给所述机床；

反向间隙补偿模块，用于在所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相反时，则对所述机床进行反向间隙补偿。

本申请还提供了一种传动机构的反向间隙补偿系统，包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时，实现如上所述的传动机构的反向间隙补偿方法的各个步骤。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的传动机构的反向间隙补偿方法的各个步骤。

本申请提供的传动机构的反向间隙补偿方法的有益效果在于：通过获取机床在回零时的运动方向，再发送第一运动指令给机床，若第一运动指令的方向与机床在回零时的运动方向相反，则对机床进行反向间隙补偿，从而可确定传动机构的受力侧在初始状态下的方向，再根据第一运动指令的方向，从而可确定是否需要对机床进行反向间隙补偿，避免出现反向间隙补偿得不到补偿或者重复补偿等错误补偿问题，进而可提高机床的定位精度与加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的传动机构的反向间隙补偿方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的传动机构的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的步骤S200的具体流程示意图；

图4为本申请实施例提供的步骤S200中的进给轴的运动过程示意图。

其中，图中各附图标记：

10、丝杆；11、受力侧；12、间隙侧；20、螺母；30、原点开关；40、第一方向；50、第二方向。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，现对本申请提供的传动机构的反向间隙补偿方法进行说明。本申请的传动机构可以包括丝杆与螺母、齿轮齿条、齿轮与齿轮。如图2所示，机床轴通常由电机(图中未示)、丝杆10与螺母20带动，通过丝杆10与螺母20将电机的旋转运动转变成工作台的直线运动。丝杆10与螺母20啮合的一侧称为受力侧11，丝杆10与螺母20具有间隙L的一侧称为间隙侧12。

本申请提供的一种传动机构的反向间隙补偿方法，包括步骤S200、S400。

S200、获取机床在回零时的运动方向。

步骤S200中，“机床回零”指的是机床开机时，通过机床的进给轴运动以寻找原点开关或电机的零位脉冲信号后停在固定的点，作为机床零点，建立机床坐标系。

S400、发送第一运动指令给所述机床，若第一运动指令的方向与机床在回零时的运动方向相反，则对机床进行反向间隙补偿；若第一运动指令的方向与机床在回零时的运动方向相同，则不对机床进行反向间隙补偿。

步骤S400中，“第一运动指令”定义为机床在执行回零操作后的首个运动指令。当第一运动指令的方向与机床在回零时的运动方向相反，此时需要对机床进行反向间隙补偿。例如，在本申请的其中一个实施例中，当机床在回零时的运动方向为正向时，即受力侧在初始状态下位于正向，当第一运动指令的方向为负向时，此时需要对机床进行反向间隙补偿。

当第一运动指令的方向与机床在回零时的运动方向相同，此时不需要对机床进行反向间隙补偿，避免出现重复补偿等错误补偿问题。例如，在本申请的其中一个实施例中，当机床在回零时的运动方向为正向时，即受力侧在初始状态下位于正向，当第一运动指令的方向为正向时，此时不需要对机床进行反向间隙补偿。

本申请提供的传动机构的反向间隙补偿方法，通过获取机床在回零时的运动方向，再发送第一运动指令给机床，若第一运动指令的方向与机床在回零时的运动方向相反，则对机床进行反向间隙补偿，从而可确定传动机构的受力侧在初始状态下的方向，再根据第一运动指令的方向，从而可确定是否需要对机床进行反向间隙补偿，避免出现反向间隙补偿得不到补偿或者重复补偿等错误补偿问题，进而可提高机床的定位精度与加工精度。

在本申请的另一实施例中，步骤S400之后还包括步骤S500。

S500、当机床完成第一运动指令后，发送第二运动指令给机床，若第二运动指令与第一运动指令的方向相反，则对机床进行反向间隙补偿；若第二运动指令的方向与第一运动指令的方向相同，则不对机床进行反向间隙补偿。

其中，“第二运动指令”定义为机床在执行第一运动指令后的其他运动指令。当第二运动指令的方向与第一运动指令的方向相反，此时需要对机床进行反向间隙补偿。例如，在本申请的其中一个实施例中，当第一运动指令的方向为正向时，即受力侧在初始状态下位于正向，当第二运动指令的方向为负向时，此时需要对机床进行反向间隙补偿。

当第二运动指令的方向与第一运动指令的方向相同，此时不需要对机床进行反向间隙补偿，避免出现重复补偿等错误补偿问题。例如，在本申请的其中一个实施例中，当第一运动指令的方向为正向时，即受力侧在初始状态下位于正向，当第二运动指令的方向为正向时，此时不需要对机床进行反向间隙补偿。

在本申请的另一实施例中，步骤S500之后还包括步骤S600。

S600、当机床完成前一个第二运动指令后，再次发送第二运动指令给机床，若当前的第二运动指令的方向与前一个第二运动指令的方向相反，则对机床进行反向间隙补偿；若当前的第二运动指令的方向与前一个第二运动指令的方向相同，则不对机床进行反向间隙补偿。

当前的第二运动指令的方向与前一个第二运动指令的方向相反，此时需要对机床进行反向间隙补偿。例如，在本申请的其中一个实施例中，当前一个第二运动指令的方向为正向时，即受力侧在初始状态下位于正向，当当前第二运动指令的方向为负向时，此时需要对机床进行反向间隙补偿。

当当前的第二运动指令的方向与前一个第二运动指令的方向相同，此时不需要对机床进行反向间隙补偿，避免出现重复补偿等错误补偿问题。例如，在本申请的其中一个实施例中，当前一个第二运动指令的方向为正向时，即受力侧在初始状态下位于正向，当当前的第二运动指令的方向为正向时，此时不需要对机床进行反向间隙补偿。

如图3至图4所示，在本申请的其中一个实施例中，步骤S200“获取机床在回零时的运动方向”具体包括步骤S210、S220。

S210、机床的进给轴以第一回零速度V1沿第一方向40靠近原点开关30，当原点开关30检测到第一开关信号时，进给轴开始减速直至停止。

其中，步骤S210中，“第一开关信号”定义为电压由高电平转变成低电平或者电压由低电平转变成高电平。

S220、进给轴以第二回零速度V2沿第二方向50运动，当原点开关30检测到第二开关信号时，进给轴停止运动；其中，第一方向40与第二方向50相反。

假设进给轴沿负向寻找原电开关30，则“第一方向40”为负向，“第二方向50”为正向。

步骤S220中，“第二开关信号”定义为电压由高电平转变成低电平或者电压由低电平转变成高电平，且“第二开关信号”与“第一开关信号”刚好相反。

通过寻找原点开关30，并反向返回以获得机床的零点位置，可提高回零的稳定性，提高回零精度。

在本申请的其中一个实施例中，步骤S220“进给轴以第二回零速度V2沿第二方向50运动，当原点开关30检测到第二开关信号时，进给轴停止运动”之后还包括步骤S230、S240。

S230、进给轴以第三回零速度V3沿第一方向40靠近原点开关30，当原点开关30检测到第一开关信号时，进给轴开始减速直至停止。

S240、进给轴以第四回零速度V4沿第二方向50运动，当原点开关30感应到检测到第二开关信号时，进给轴停止运动。

通过二次寻找原点开关，并反向返回以获得机床的零点位置，可进一步提高回零的稳定性，提高回零精度。

具体的，在本申请的其中一个实施例中，第三回零速度V3小于第一回零速度V1，第一回零速度V1与第二回零速度V2可以相同，第三回零速度V3与第四回零速度V4可以相同。由于机床整个行程较大，通过第一回零速度快速运动到原电开关所在的位置，可提高工作效率。在二次回零操作时，第三回零速度V3较慢，可使得运动更精确，提高回零的精确度。

在本申请的其中一个实施例中，步骤S240“进给轴以第四回零速度V4沿第二方向50运动，当原点开关30感应到检测到第二开关信号时，进给轴停止运动”之后还包括步骤S250。

S250、进给轴以第五回零速度V5沿第二方向50运动以寻找电机的零位脉冲信号，当接收到零位脉冲信号时，进给轴停止运动。

步骤S250中，第五回零速度V5可采用较慢的速度，例如，可与第三回零速度V3相同。其中“零位脉冲信号”指的是电机编码器上固定的一个位置信号，电机旋转一圈会反馈一个零位脉冲信号。

通过步骤S250寻找电机的零位脉冲信号，可进一步提高回零的精确度。

应当说明的是，该进给轴也可以沿第一方向40运动以寻找电机的零位脉冲信号，其同样可以实现寻找电机的零位脉冲信号的目的。

在本申请的其中一个实施例中，步骤S220中“进给轴停止运动”之后还包括步骤S310、S320、S330。

S310、根据进给轴在第一方向上的最大行程与第二方向上的最大行程，确定进给轴的零点位置。

S320、将进给轴停止运动时所处的位置与零点位置进行比较。

S330、若进给轴停止时所处的位置位于零点位置靠近第一方向的一侧，则进给轴沿第二方向运动预设距离以使进给轴停在零点位置；

若进给轴停止时所处的位置位于零点位置靠近第二方向的一侧，则进给轴沿第一方向运动预设距离以使进给轴停在零点位置；

若进给轴停止时所处的位置与零点位置一致，则进给轴保持不动。

通过步骤S310、S320、S330，从而可调节机床在第一方向与第二方向的坐标范围，使得其满足机床控制的需求。

在本申请的另一实施例中，步骤S310、S320、S330可以放置在S240之后，又或者，在本申请的又一实施例中，步骤S310、S320、S330可以放置在S250之后。

在本申请的其中一个实施例中，步骤S200“获取机床在回零时的运动方向”之前还包括步骤S100。

S100、获取传动机构的反向间隙值。

其中，传动机构的反向间隙可通过测量得到，例如，可通过千分表或者更高精度的激光干涉仪等测量工具测量得到。

本申请还提供了一种传动机构的反向间隙补偿装置，包括：

获取模块，用于获取机床在回零时的运动方向；

发送模块，用于发送第一运动指令给所述机床；

反向间隙补偿模块，用于在所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相反时，则对所述机床进行反向间隙补偿。

本申请还提供了一种传动机构的反向间隙补偿系统，包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，计算机可执行指令被处理器执行时，实现上述任意实施例中的传动机构的反向间隙补偿方法的各个步骤。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现上述任意实施例中的传动机构的反向间隙补偿方法的各个步骤。

其中，存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种传动机构的反向间隙补偿方法，其特征在于：包括：

获取机床在回零时的运动方向；

发送第一运动指令给所述机床，若所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相反，则对所述机床进行反向间隙补偿；若所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相同，则不对所述机床进行反向间隙补偿；

步骤“获取机床在回零时的运动方向”具体包括：

机床的进给轴以第一回零速度沿第一方向靠近原点开关，当所述原点开关检测到第一开关信号时，所述进给轴开始减速直至停止；

所述进给轴以第二回零速度沿第二方向运动，当所述原点开关检测到第二开关信号时，所述进给轴停止运动；

其中，所述第一方向与所述第二方向相反；

“所述进给轴停止运动”之后还包括：

根据所述进给轴在第一方向上的最大行程与第二方向上的最大行程，确定所述进给轴的零点位置；

将所述进给轴停止运动时所处的位置与所述零点位置进行比较；

若所述进给轴停止时所处的位置位于所述零点位置靠近所述第一方向的一侧，则所述进给轴沿所述第二方向运动预设距离以使所述进给轴停在所述零点位置；

若所述进给轴停止时所处的位置位于所述零点位置靠近所述第二方向的一侧，则所述进给轴沿所述第一方向运动预设距离以使所述进给轴停在所述零点位置；

若所述进给轴停止时所处的位置与所述零点位置一致，则所述进给轴保持不动。

2.如权利要求1所述的传动机构的反向间隙补偿方法，其特征在于：当所述机床完成第一运动指令后，发送第二运动指令给所述机床，若所述第二运动指令与所述第一运动指令的方向相反，则对所述机床进行反向间隙补偿；若所述第二运动指令的方向与所述第一运动指令的方向相同，则不对所述机床进行反向间隙补偿。

3.如权利要求2所述的传动机构的反向间隙补偿方法，其特征在于：当所述机床完成前一个第二运动指令后，再次发送第二运动指令给所述机床，若当前的第二运动指令的方向与前一个第二运动指令的方向相反，则对所述机床进行反向间隙补偿；若当前的第二运动指令的方向与前一个第二运动指令的方向相同，则不对所述机床进行反向间隙补偿。

4.如权利要求1所述的传动机构的反向间隙补偿方法，其特征在于：所述步骤“所述进给轴以第二回零速度沿第二方向运动，当所述原点开关检测到第二开关信号时，所述进给轴停止运动”之后还包括：

所述进给轴以第三回零速度沿第一方向靠近原点开关，当所述原点开关检测到第一开关信号时，所述进给轴开始减速直至停止；

所述进给轴以第四回零速度沿第二方向运动，当所述原点开关感应到检测到第二开关信号时，所述进给轴停止运动。

5.如权利要求4所述的传动机构的反向间隙补偿方法，其特征在于：所述第三回零速度小于所述第一回零速度，所述第一回零速度与所述第二回零速度相同，所述第三回零速度与所述第四回零速度相同。

6.如权利要求4所述的传动机构的反向间隙补偿方法，其特征在于：所述步骤“所述进给轴以第四回零速度沿第二方向运动，当所述原点开关感应到检测到第二开关信号时，所述进给轴停止”之后还包括：

所述进给轴以第五回零速度沿第二方向运动以寻找电机的零位脉冲信号，当接收到所述零位脉冲信号时，所述进给轴停止运动。

7.如权利要求6所述的传动机构的反向间隙补偿方法，其特征在于：所述第五回零速度与所述第三回零速度相同。

8.如权利要求1所述的传动机构的反向间隙补偿方法，其特征在于：所述步骤“获取机床在回零时的运动方向”之前还包括：

获取传动机构的反向间隙值。

9.一种传动机构的反向间隙补偿装置，其特征在于：包括：

获取模块，用于获取机床在回零时的运动方向；

发送模块，用于发送第一运动指令给所述机床；

反向间隙补偿模块，用于在所述第一运动指令的方向与所述机床在回零时的运动方向相反时，则对所述机床进行反向间隙补偿。

10.一种传动机构的反向间隙补偿系统，其特征在于：包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时，实现权利要求1至8中任一项所述的传动机构的反向间隙补偿方法的各个步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1至8中任一项所述的传动机构的反向间隙补偿方法的各个步骤。

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